KR102468137B1

KR102468137B1 - Gas turbine with rim seal cooling structure using cross flow

Info

Publication number: KR102468137B1
Application number: KR1020220048162A
Authority: KR
Inventors: 김정우; 조형희; 최승영; 박희승; 이희재; 윤태두; 이정원
Original assignee: 국방과학연구소; 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2022-04-19
Filing date: 2022-04-19
Publication date: 2022-11-22

Abstract

The present invention relates to a gas turbine capable of effectively blocking a main flow by reducing an inner gap of a rim seal unit. According to an embodiment of the present invention, the gas turbine includes: a stopping unit guiding the main flow to the rear; a rotation unit installed to rotate while being concentric with the rear of the stopping unit; and the rim seal unit formed as the gap in which each outer circumference of the stopping unit and the rotation unit faces each other. The stopping unit includes: a stator disc having a round structure around a center axis parallel to a main flow direction and including the outer circumference which the main flow passes through and a first protrusion unit protruding from the outer circumference facing the rim seal unit to the rear side; multiple vanes formed at intervals along the outer circumference of the stator disc, wherein the main flow passes through the multiple vanes; a cooling inflow unit guiding a cooling fluid from a part, which is closer to the center than the outer circumference of the stator disc in the part of the stator disc, toward the rear side; and a cross-flow path formed as a path branching from the cooling inflow unit in the stator disc and communicating. The cross-flow path also guides a part of the cooling fluid passing through the cooling inflow unit to the rim seal unit.

Description

Gas turbine having a rim seal cooling structure using cross flow {GAS TURBINE WITH RIM SEAL COOLING STRUCTURE USING CROSS FLOW}

이하의 설명은 교차 유동을 이용한 림 실 냉각 구조를 갖는 가스 터빈에 관한 것이다.The following description relates to a gas turbine having a rim seal cooling structure using cross flow.

가스터빈의 정지-회전부 사이에 존재하는 간극 내부로 고온의 주유동이 유입되는 현상은 터빈 설계에 있어서 필수적으로 해결해야 하는 중대한 문제이다. 간극 내부로 유입된 주유동은 정지-회전부 디스크뿐만 아니라 다른 부품들에게도 열 부하를 주어 손상을 발생시킨다.The phenomenon in which high-temperature main flow flows into the gap between the stationary-rotating parts of a gas turbine is a critical problem that must be addressed in turbine design. The main flow flowing into the gap causes damage by giving a heat load to the stationary-rotating part disk as well as other parts.

이와 같은 현상을 방지하기 위해서 간극 사이에는 림 실 형상이 적용되고, 터빈 내부에는 이차 유동 시스템을 가동하여 휠 스페이스 내부로 냉각 유량을 유입시키는 방법을 사용한다.In order to prevent this phenomenon, a rim seal shape is applied between the gaps, and a method of introducing a cooling flow rate into the wheel space by operating a secondary flow system inside the turbine is used.

냉각 유량은 압축기로부터 공급이 되므로, 엔진 효율의 손실을 막기 위해서는 최소한의 냉각유량을 사용하여 터빈이 가동되는 것이 요구된다. 림 실 내부로의 주 유동 유입은 베인, 블레이드, 디스크 펌핑 효과, 유동의 불안정성 등 다양한 원인에 의해서 발생하게 된다.Since the cooling flow rate is supplied from the compressor, it is required to operate the turbine using the minimum cooling flow rate in order to prevent loss of engine efficiency. The inflow of the main flow into the rim seal is caused by various causes such as vane, blade, disk pumping effect, and flow instability.

종래 림 실 기술은 간극 내부로 유입되는 주유동을 차단할 수 있는 기능을 가지고 있지만, 주유동의 침입을 방지하기 위해서 다량의 냉각유량이 필요한 실정이다.Conventional rim seal technology has a function of blocking the main flow flowing into the gap, but a large amount of cooling flow is required to prevent the main flow from entering.

냉각 유량이 부족할 경우, 주유동은 간극 내부로 유입되게 되어 림 실 부품의 파손이 발생하게 된다. 또한, 가스터빈의 가동 조건에 따라 주유동의 유입량이 달라지는 현상에 대한 해결책 또한 필요하다.If the cooling flow rate is insufficient, the main flow flows into the gap, causing damage to the rim seal parts. In addition, a solution to the phenomenon that the inflow amount of the main flow changes according to the operating conditions of the gas turbine is also required.

따라서, 이와 같이 림 실 내부 냉각과 가스터빈 가동 조건에 따른 개선 림 실 구조를 동시에 만족시킬 수 있는 림 실 형상의 필요성이 대두되고 있다.Therefore, there is a need for a rim seal shape capable of simultaneously satisfying the internal cooling of the rim seal and the improved rim seal structure according to the operating conditions of the gas turbine.

참고로, 본원 발명의 배경과 관련된 기술이 일본 공개특허공보 특개2016-125486호 및 미국 특허공보 US8066473호에 개시되어 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.For reference, technologies related to the background of the present invention are disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-125486 and US Patent Publication No. US8066473.
The above background art is possessed or acquired by the inventor in the process of deriving the present invention, and cannot necessarily be said to be known art disclosed to the general public prior to filing the present invention.

일 실시 예에 따른 목적은 교차 유동을 이용한 림 실 냉각 구조를 갖는 가스 터빈을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment is to provide a gas turbine having a rim chamber cooling structure using cross flow.

주 유동을 후방으로 안내하는 정지부와, 상기 정지부의 후방에서 동심을 이루며 회전 가능하게 설치되는 회전부와, 상기 정지부 및 상기 회전부 각각의 외주 부분이 서로 마주보는 간극으로 형성되는 림 실부를 구비하는 일 실시 예에 따른 가스 터빈에 있어서, 상기 정지부는, 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖고, 상기 주 유동이 통과하는 외주 부분과, 상기 림 실부를 마주보는 외주 부분에서 후방으로 돌출 형성되는 제 1 돌출부를 구비하는 스테이터 디스크; 상기 스테이터 디스크의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 상기 주 유동이 통과하는 복수개의 베인; 상기 스테이터 디스크의 부분 중 스테이터 디스크의 외주 부분 보다 중심에 가까운 부분으로부터 후방을 향해 냉각 유체를 안내하는 냉각 유입부; 및 상기 스테이터 디스크 내부에서 상기 냉각 유입부로부터 분지되어 연통하는 통로로 형성되고, 상기 냉각 유입부를 통과하는 상기 냉각 유체의 일부를 상기 림 실부로 안내하는 교차 유로;를 포함할 수 있다.A stop portion for guiding the main flow backward, a rotation portion concentrically and rotatably installed at the rear of the stop portion, and a rim seal portion formed with a gap in which the outer circumference of each of the stop portion and the rotation portion faces each other. In the gas turbine according to an embodiment, the stop portion has a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction, and an outer portion through which the main flow passes and a rear portion facing the rim seal portion. A stator disk having a first protrusion formed to protrude; a plurality of vanes spaced apart along an outer circumferential portion of the stator disk and through which the main flow passes; a cooling inlet for guiding a cooling fluid rearward from a portion of the stator disk closer to the center than an outer circumferential portion of the stator disk; and a cross passage formed as a passage branching from and communicating with the cooling inlet inside the stator disk and guiding a portion of the cooling fluid passing through the cooling inlet to the rim seal.

상기 교차 유로는, 상기 스테이터 디스크에서 상기 중심 축을 기준으로 방사상으로 이격되어 형성되는 복수개의 구성을 가질 수 있다.The cross passage may have a plurality of configurations formed radially apart from each other with respect to the central axis in the stator disk.

상기 스테이터 디스크의 중심 축을 기준으로, 복수개의 상기 교차 유로는 방사상으로 서로 동일한 각도로 이격되어 설치될 수 있다.Based on the central axis of the stator disk, the plurality of crossing passages may be radially spaced apart from each other at the same angle.

상기 교차 유로는, 상기 냉각 유입부로부터 분지되어 상기 스테이터 디스크의 반경 외측 방향으로 연장되는 분기 통로; 상기 분기 통로에 연결되어 후방의 상기 림 실부를 향해 연장하는 공급 통로; 및 상기 공급 통로가 상기 스테이터 디스크의 후방으로 개구되는 냉각 홀;을 포함할 수 있다.The cross passage may include a branch passage branched from the cooling inlet and extending radially outward from the stator disk; a supply passage connected to the branch passage and extending toward the rear side of the rim seal; and a cooling hole through which the supply passage is opened to the rear of the stator disk.

상기 정지부는, 상기 냉각 홀이 후방으로 개구되는 부분에 연결되는 내부 공간을 구비하고, 상기 스테이터 디스크에 대해 전후 방향으로 슬라이딩 되는 간극 조절부;를 더 포함할 수 있다.The stopping part may further include a clearance adjusting part having an inner space connected to a portion where the cooling hole is opened rearward and sliding in the forward and backward directions with respect to the stator disk.

상기 간극 조절부는, 상기 교차 유로를 통해 공급되는 냉각 유체의 압력을 통해 후방을 향해 적어도 일부가 이동 또는 확장함으로써, 상기 림 실부의 유로 폭을 축소시킬 수 있다.At least a portion of the clearance adjuster moves or expands backward through the pressure of the cooling fluid supplied through the cross passage, thereby reducing the width of the flow passage of the rim seal part.

상기 간극 조절부는, 상기 스테이터 디스크의 외주 방향을 따라서 일체로 연결되는 환형의 구조로 형성되고, 상기 간극 조절부의 내부 공간은 상기 복수개의 교차 유로 각각의 상기 냉각 홀 모두에 연통할 수 있다.The clearance adjusting unit may be formed in an annular structure integrally connected along an outer circumferential direction of the stator disk, and an inner space of the clearance adjusting unit may communicate with all of the cooling holes of each of the plurality of crossing passages.

상기 냉각 홀은, 후방으로 돌출 형성되는 돌출 가이드부;를 포함하고, 상기 간극 조절부는, 후방을 향해 함몰 형성되는 홈 구조로 절곡된 바디부와, 상기 바디부의 전방에서 상기 돌출 가이드부에 맞물리도록 결합되는 결합부;를 포함할 수 있다.The cooling hole includes a protruding guide portion protruding backward, and the gap adjusting portion engages a body portion bent in a groove structure recessed toward the rear side and the protruding guide portion from the front of the body portion. A coupling part to be coupled; may include.

상기 공급 통로는, 후방으로 연장되는 구간 중, 적어도 일부가 반경 외측 방향으로 적어도 한차례 절곡된 이후 후방을 향해 다시 연장하는 과열 냉각 통로;를 포함할 수 있다.The supply passage may include an overheated cooling passage extending rearward after at least a portion of the rearwardly extending section is bent at least once in a radially outward direction.

상기 과열 냉각 통로는, 주 유동 방향을 기준으로, 상기 공급 통로의 구간 중, 상기 베인의 후방을 마주보는 단부가 위치하는 구간에 형성될 수 있다.The overheated cooling passage may be formed in a section of the supply passage, based on the main flow direction, where an end portion of the vane facing the rear is located.

상기 제 1 돌출부는, 상기 냉각 홀을 후방으로부터 오버랩하도록, 후방으로 돌출된 부분으로부터 반경 내측 방향으로 절곡되어 연장하는 형상을 가질 수 있다.The first protrusion may have a shape bent in a radially inward direction from a rearward protruding portion so as to overlap the cooling hole from the rear.

상기 스테이터 디스크는, 상기 제 1 돌출부보다 상대적으로 반경 내측 부분에서 후방으로 돌출 형성되는 제 2 돌출부;를 더 포함하고, 상기 스테이터 디스크의 반경 방향을 기준으로, 상기 냉각 홀은 상기 제 1 돌출부 및 상기 제 2 돌출부 사이에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있다.The stator disk further includes a second protrusion protruding rearward from a radius inner portion relative to the first protrusion, and based on the radial direction of the stator disk, the cooling hole comprises the first protrusion and the first protrusion. It may be characterized in that it is located between the second protrusions.

일 실시 예에 따른 가스 터빈에 의하면, 교차 유로를 통해 공급되는 냉각 유체는 간극 조절부의 내부 공간으로 유입되어, 간극 조절부를 후방으로 밀어내게 되고, 이를 통해 림 실부의 내부 간극을 축소시킴으로써 주 유동을 효과적으로 차단시킬 수 있다.According to the gas turbine according to an embodiment, the cooling fluid supplied through the cross passage flows into the inner space of the clearance adjusting unit, pushes the clearance adjusting unit to the rear, and thereby reduces the internal clearance of the rim seal, thereby controlling the main flow. can be effectively blocked.

일 실시 예에 따른 가스 터빈에 의하면, 냉각 유체가 고온 및 고압의 주 유동에 노출되어 열부하가 높은 복수개의 베인 및 스테이터 디스크의 외주 부분에 상대적으로 인접한 위치에서 유동한 이후, 림 실부를 향해 공급될 수 있게 되어 효과적인 냉각을 수행할 수 있다.According to the gas turbine according to an embodiment, after the cooling fluid is exposed to a high-temperature and high-pressure main flow and flows at a position relatively adjacent to the outer circumference of the plurality of vanes and stator disks having a high heat load, the cooling fluid is supplied toward the rim seal. This allows for effective cooling.

도 1은 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 정면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 림 실 구조에서 형성되는 냉각 유동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 단면 사시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 정지부의 교차 유로에서 간극 조절부가 동작하는 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 단면 사시도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 림 실 구조에서 형성되는 냉각 유동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 단면 사시도이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 정지부의 베인과 에어 포일을 따라서 유동하는 주 유동과 냉각 유동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이다.1 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to one embodiment.
2 is a front view of a gas turbine according to one embodiment.
3 is a diagram schematically illustrating a cooling flow formed in a rim seal structure according to an exemplary embodiment.
4 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to one embodiment.
5 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to one embodiment.
6 is a cross-sectional perspective view showing an internal structure of a gas turbine according to an embodiment.
7 is a cross-sectional side view schematically illustrating a configuration in which a gap control unit operates in a cross passage of a stop unit according to an exemplary embodiment.
8 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to one embodiment.
9 is a cross-sectional perspective view showing an internal structure of a gas turbine according to an embodiment.
10 is a diagram schematically illustrating a cooling flow formed in a rim seal structure according to an exemplary embodiment.
11 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to one embodiment.
12 is a cross-sectional perspective view showing an internal structure of a gas turbine according to an embodiment.
13 is a diagram schematically showing a main flow and a cooling flow flowing along vanes and airfoils of a stop unit according to an embodiment.
14 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to one embodiment according to one embodiment.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following description is one of several aspects of the embodiments, and the following description forms part of a detailed description of the embodiments.

다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.However, in describing an embodiment, a detailed description of a known function or configuration will be omitted to clarify the gist of the present invention.

또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 교차 유동을 이용한 림 실 냉각 구조를 갖는 가스 터빈의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.In addition, the terms or words used in this specification and claims should not be interpreted in a conventional or dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that there is, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of a gas turbine having a rim chamber cooling structure using cross flow according to an embodiment.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 교차 유동을 이용한 림 실 냉각 구조를 갖는 가스 터빈의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 가스 터빈의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiment described in this specification and the configuration shown in the drawings are only one most preferred embodiment of a gas turbine having a rim chamber cooling structure using cross flow according to an embodiment, and the gas turbine according to an embodiment Since they do not represent all technical ideas, it should be understood that there may be various equivalents and modifications that can replace them at the time of this application.

도 1은 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 정면도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 림 실 구조에서 형성되는 냉각 유동을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to an embodiment, FIG. 2 is a front view of a gas turbine according to an embodiment, and FIG. 3 is a view schematically illustrating a cooling flow formed in a rim seal structure according to an embodiment. to be.

일 실시 예에 따른 가스 터빈(1)은 연소 과정에서 형성된 고온 및 고압의 주 유동을 후방의 터빈 휠로 안내하는 원형의 정지부(11)와, 주 유동 방향을 따라서 정지부(11)의 후방에 회전 가능하게 설치되는 원형의 회전부(12)와, 정지부(11) 및 회전부(12) 각각의 외주 부분이 서로 마주보는 간극으로 형성되는 림 실부(13)와, 림 실부(13)를 경계로 정지부(11) 및 회전부(12) 사이의 공간인 휠 스페이스(14)를 포함할 수 있다.The gas turbine 1 according to an embodiment includes a circular stop 11 for guiding the high-temperature and high-pressure main flow formed in the combustion process to the rear turbine wheel, and a rear portion of the stop 11 along the main flow direction. A circular rotating part 12 rotatably installed, a rim seal part 13 formed by a gap in which the outer circumferential parts of each of the stop part 11 and the rotating part 12 face each other, and the rim seal part 13 as a boundary A wheel space 14, which is a space between the stationary part 11 and the rotating part 12, may be included.

본원에 기재되는 "주 유동 방향"은 연소 과정에서 형성된 고온 및 고압의 주 유동이 동축에 따라 설치되는 정지부(11)와 회전부(12)를 순차적으로 통과하여 배기되는 방향을 의미하고, 이하에서 기재되는 "후방"은 "주 유동 방향" 과 동일한 방향과 동일한 방향을 지칭하고, "전방"은 정지부(11)와 회전부(12)가 설치되는 중심축을 기준으로 "주 유동 방향"의 반대 방향을 지칭할 수 있다.The "main flow direction" described herein means a direction in which the high-temperature and high-pressure main flow formed in the combustion process sequentially passes through the stationary part 11 and the rotating part 12 installed coaxially and is exhausted. "Rearward" described refers to the same direction as the "main flow direction", and "front" refers to the direction opposite to the "main flow direction" based on the central axis on which the stationary part 11 and the rotating part 12 are installed. can refer to

정지부(11)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖는 스테이터 디스크(111)와, 스테이터 디스크(111)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 베인(112)과, 스테이터 디스크(111)에 형성되고 주 유동 방향과 평행한 방향을 따라서 냉각 유체를 안내하는 냉각 유입부(113)와, 스테이터 디스크(111) 내부에서 냉각 유입부(113)로부터 분지되어 연통하는 통로로 형성되고, 상기 냉각 유입부(113)를 통과하는 냉각 유체의 일부를 림 실부(13)로 안내하는 교차 유로(114)를 포함할 수 있다.The stop portion 11 is formed by being spaced apart from the stator disk 111 having a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction and along the outer circumferential portion of the stator disk 111 and passing through the main flow. Two vanes 112, a cooling inlet 113 formed on the stator disk 111 and guiding the cooling fluid along a direction parallel to the main flow direction, and a cooling inlet 113 inside the stator disk 111 It may include a cross passage 114 formed as a passage branching from and communicating with and guiding a portion of the cooling fluid passing through the cooling inlet 113 to the rim seal 13 .

회전부(12)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖고, 주 유동 방향을 따라서 스테이터 디스크(111)의 후방에서 동심을 이루며 회전 가능하게 설치되는 회전 디스크(121)와, 회전 디스크(121)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 블레이드(122)를 포함할 수 있다.The rotating part 12 has a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction, and a rotating disk 121 rotatably installed concentrically at the rear of the stator disk 111 along the main flow direction, and rotating It may include a plurality of blades 122 formed spaced apart along the outer circumference of the disk 121 and through which the main flow passes.

림 실부(13)는 주 유동 방향을 따라서 서로 동심을 형성하며 마주보는 스테이터 디스크(111)와 스테이터 디스크(111) 각각의 외주 부분 사이에 협소한 간격을 갖도록 형성되는 공간으로서, 주 유동이 각각의 디스크(111, 121) 사이 공간인 림 실부(13)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다.The rim seal portion 13 is a space formed concentrically with each other along the main flow direction and formed to have a narrow gap between the facing stator disk 111 and the outer circumferential portion of each stator disk 111, so that the main flow Inflow into the rim seal part 13, which is a space between the disks 111 and 121, can be prevented.

일 실시 예에 따른 정지부(11)는 외주에 위치하는 복수개의 베인(112)을 통해 주 유동을 후방의 회전부(12)의 블레이드(122)로 안내하는 동시에, 냉각 유입부(113)를 통해 별도의 냉각 유체를 유입받아 정지부(11) 및 회전부(12) 사이의 공간의 냉각을 수행할 수 있다.The stop unit 11 according to an embodiment guides the main flow to the blade 122 of the rotation unit 12 at the rear through a plurality of vanes 112 located on the outer circumference, and at the same time, through the cooling inlet 113 A space between the stationary part 11 and the rotating part 12 may be cooled by receiving a separate cooling fluid.

스테이터 디스크(111)는, 중심축을 기준으로 복수개의 베인(112)이 방사상으로 배치되는 외주 부분(1113)과, 후방의 회전 디스크(121) 사이의 림 실부(13)를 바라보는 부분에서 후방으로 돌출 형성되는 제 1 돌출부(1111)와, 제 1 돌출부(1111)보다 상대적으로 반경 내측 부분에서 후방으로 돌출 형성되는 제 2 돌출부(1112)를 포함할 수 있다.The stator disk 111 is rearward from the portion facing the rim seal portion 13 between the outer circumferential portion 1113 where a plurality of vanes 112 are radially disposed with respect to the central axis and the rear rotating disk 121 It may include a first protrusion 1111 that protrudes, and a second protrusion 1112 that protrudes backward from a portion inside a relatively inner radius than the first protrusion 1111 .

제 1 돌출부(1111) 및 제 2 돌출부(1112)는 림 실부(13) 즉, 스테이터 디스크(111)와 회전 디스크(121) 각각의 외주 사이의 공간의 폭이 상대적으로 작아지도록 하는 동시에 내외부와 연통하는 공간이 절곡된 유로 구조를 갖도록 함으로써, 주 유동이 휠 스페이스(14)로 유입되도록 하는 것을 방지할 수 있다.The first protrusion 1111 and the second protrusion 1112 make the width of the space between the rim seal 13, that is, the outer circumference of each of the stator disk 111 and the rotating disk 121 relatively small, and at the same time communicate with the inside and outside It is possible to prevent the main flow from flowing into the wheel space 14 by allowing the space to have a bent passage structure.

예를 들어, 회전 디스크(121)는 중심축을 기준으로 전방의 스테이터 디스크(111) 사이의 림 실부(13)에서 전방으로 돌출 형성되는 로터 돌출부(1211)를 포함할 수 있다.For example, the rotating disk 121 may include a rotor protruding portion 1211 protruding forward from the rim seal portion 13 between the front stator disks 111 with respect to the central axis.

예를 들어, 로터 돌출부(1211)는 도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 스테이터 디스크(111)의 제 1 돌출부(1111) 또는 제 2 돌출부(1112)와 함께 림 실부(13)의 간극 구조를 형성하는 동시에, 휠 스페이스(14)와 주 유동 공간 사이에서 복수회 절곡된 유로 구조를 형성할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 and 3, the rotor protrusion 1211 has a gap structure of the rim seal 13 together with the first protrusion 1111 or the second protrusion 1112 of the stator disk 111. At the same time as forming, it is possible to form a passage structure that is bent a plurality of times between the wheel space 14 and the main flow space.

냉각 유입부(113)는 스테이터 디스크(111)의 부분 중 복수개의 베인(112)이 설치되는 외주 부분(1113)보다 상대적으로 중심에 가까운 부분에 형성되는 통로로 형성될 수 있고, 냉각 유체를 전방으로 부터 유입받아 정지부(11)와 회전부(12) 사이의 공간으로 안내할 수 있다.The cooling inlet 113 may be formed as a passage formed in a portion of the stator disk 111 that is relatively closer to the center than the outer circumferential portion 1113 where the plurality of vanes 112 are installed, and cools the fluid to the front. It can be introduced into the space between the stationary part 11 and the rotating part 12.

교차 유로(114)는, 냉각 유입부(113)로부터 분지되어 스테이터 디스크(111)의 반경 외측 방향으로 연장되는 분기 통로(1141)와, 분기 통로(1141)에 연결되어 후방의 림 실부(13)를 향해 연장하는 공급 통로(1142)와, 공급 통로(1142)가 스테이터 디스크(111)의 후방으로 연장되어 개구되는 냉각 홀(1143)을 포함할 수 있다.The cross passage 114 is branched from the cooling inlet 113 and is connected to a branch passage 1141 extending in a radially outward direction of the stator disk 111 and the branch passage 1141 to form a rear rim seal 13 It may include a supply passage 1142 extending toward and a cooling hole 1143 extending to the rear of the stator disk 111 and opening the supply passage 1142 .

예를 들어, 교차 유로(114)는 스테이터 디스크(111)의 중심축을 기준으로 서로 방사상으로 이격되어 형성된 복수개의 구성으로 형성될 수 있다.For example, the cross flow path 114 may be formed of a plurality of components radially spaced apart from each other with respect to the central axis of the stator disk 111 .

이에 따라, 냉각 유입부(113)를 통과하는 냉각 유동의 일부는 냉각 유입부(113)에 방사상으로 연결되는 복수개의 교차 유로(114) 각각으로 공급될 수 있다.Accordingly, a portion of the cooling flow passing through the cooling inlet 113 may be supplied to each of the plurality of crossing passages 114 radially connected to the cooling inlet 113 .

분기 통로(1141)는, 도 1에 도시되는 바와 같이 스테이터 디스크(111)의 냉각 유입부(113)로부터 연통되어 스테이터 디스크(111)의 중심축으로부터 멀어지는 방향, 즉 반경 외측 방향으로 연장되는 통로로 형성되어, 냉각 유입부(113)로부터 공급되는 냉각 유체의 일부가 유입될 수 있다.As shown in FIG. 1, the branch passage 1141 communicates with the cooling inlet 113 of the stator disk 111 and extends in a direction away from the central axis of the stator disk 111, that is, in a radially outward direction. Formed, a part of the cooling fluid supplied from the cooling inlet 113 may be introduced.

예를 들어, 분기 통로(1141)는 스테이터 디스크(111)의 외주 부분에 인접한 부분까지 연장되어 공급 통로(1142)에 연결될 수 있다.For example, the branch passage 1141 may extend to a portion adjacent to the outer circumferential portion of the stator disk 111 and be connected to the supply passage 1142 .

공급 통로(1142)는 분기 통로(1141)로부터 유입되는 냉각 유체를 스테이터 디스크(111) 후방의 림 실부(13)를 향해 후방으로 안내하는 통로로 형성될 수 있다.The supply passage 1142 may be formed as a passage for guiding the cooling fluid introduced from the branch passage 1141 backward toward the rim seal 13 at the rear of the stator disk 111 .

예를 들어, 공급 통로(1142)는 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 스테이터 디스크(111)의 부분 중 상대적으로 외주 부분에 인접한 부분에서 후방을 향해, 즉 주 유동과 평행한 방향을 향해 연장되는 구간을 포함할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 to 3 , the supply passage 1142 is directed backward from a portion of the stator disk 111 relatively adjacent to the outer circumferential portion, that is, toward a direction parallel to the main flow. An extended section may be included.

이상의 구조에 의하면, 냉각 유체가 고온 및 고압의 주 유동에 노출되는 복수개의 베인(112) 및 스테이터 디스크(111)의 외주 부분에 상대적으로 인접한 위치에서 유동할 수 있게 되어 냉각을 제공할 수 있게 된다.According to the above structure, the cooling fluid can flow at a position relatively adjacent to the outer circumferential portion of the plurality of vanes 112 and the stator disk 111 exposed to the high-temperature and high-pressure main flow, thereby providing cooling. .

예를 들어, 공급 통로(1142)는 후방으로 연장되는 구간 중, 적어도 일부가 스테이터 디스크(111)의 외주 부분에 상대적으로 인접한 상태로 통과하도록 반경 외측 방향으로 적어도 한차례 절곡된 이후 후방을 향해 다시 연장하는 과열 냉각 통로(11421)를 포함할 수 있다.For example, the supply passage 1142 is bent at least once in a radially outward direction so that at least a part of the section extending rearward passes in a state relatively adjacent to the outer circumferential portion of the stator disk 111, and then extends again toward the rear. An overheated cooling passage 11421 may be included.

과열 냉각 통로(11421)는 공급 통로(1142)의 나머지 구간들보다 상대적으로 외주 부분(1113)의 베인(112)에 인접한 위치에서 냉각 유체가 유동할 수 있도록 함으로써, 주 유동에 노출되는 베인(112)을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.The superheated cooling passage 11421 allows the cooling fluid to flow at a position relatively adjacent to the vane 112 of the outer circumferential portion 1113 than the rest of the supply passage 1142, so that the vane 112 exposed to the main flow ) can be effectively cooled.

예를 들어 도 3에 도시되는 바와 같이, 과열 냉각 통로(11421)는 주 유동 방향을 기준으로, 베인(112)의 단부가 위치하는 영역에 형성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 3 , the overheated cooling passage 11421 may be formed in a region where an end of the vane 112 is located based on the main flow direction.

이상의 구조에 의하면, 주 유동으로 인해 베인(112)의 후방을 마주보는 단부 주변의 엔드월(endwall) 부분에서 상대적으로 높은 열 부하가 발생하는 점에 기인하여, 과열 냉각 통로(11421)의 구간을 베인(112)의 엔드월 부분에 형성함으로써, 보다 효과적인 냉각을 제공할 수 있게 된다.According to the above structure, due to the fact that a relatively high heat load is generated in the endwall portion around the rear facing end of the vane 112 due to the main flow, the section of the superheated cooling passage 11421 is reduced. By forming on the end wall portion of the vane 112, it is possible to provide more effective cooling.

냉각 홀(1143)은, 후방으로 연장되는 공급 통로(1142)의 개구일 수 있다. 냉각 홀(1143)은 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 림 실부(13)에 연통되어 림 실부(13)에 냉각 유체를 공급할 수 있다.The cooling hole 1143 may be an opening of the supply passage 1142 extending backward. As shown in FIGS. 1 to 3 , the cooling hole 1143 communicates with the rim seal 13 to supply cooling fluid to the rim seal 13 .

예를 들어, 교차 유로(114)가 복수개의 구성으로 형성될 수 있음에 따라서, 복수개의 교차 유로(114) 각각의 냉각 홀(1143)은, 도 2에 점선으로 도시되는 바와 같이, 스테이터 디스크(111) 외주 부분(1113)의 인접한 가장자리를 따라서 복수개로 배열될 수 있다.For example, as the cross flow passage 114 may be formed in a plurality of configurations, each cooling hole 1143 of the plurality of cross flow passages 114 is a stator disk ( 111) may be arranged in plurality along the adjacent edges of the outer circumferential portion 1113.

예를 들어, 제 2 돌출부(1112)는 도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 제 1 돌출부(1111)보다 상대적으로 반경 내측 부분에서 후방으로 돌출 형성되는 동시에, 냉각 홀(1143) 부분에서 단부가 반경 외측 방향으로 절곡되는 형상을 포함할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 and 3 , the second protrusion 1112 protrudes backward from the inner portion of the radius relative to the first protrusion 1111, and at the same time, the end portion of the cooling hole 1143 may include a shape that is bent in a radially outward direction.

예를 들어, 로터 돌출부(1211)는, 도 1 및 도 3에 도시되는 바와 같이 림 실부(13)의 공간 중, 제 1 돌출부(1111) 및 제 2 돌출부(1112) 각각에 인접하도록 이격되는 위치까지 돌출 형성될 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 and 3 , the rotor protrusion 1211 is spaced apart so as to be adjacent to each of the first protrusion 1111 and the second protrusion 1112 in the space of the rim seal 13 It can protrude up to.

예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시되는 바와 같이, 스테이터 디스크(111)의 제 1 돌출부(1111)는 냉각 홀(1143)을 후방으로부터 오버랩하도록, 외주 부분(1113)의 가장자리 부분으로부터 반경 내측 방향으로 절곡되어 연장하는 형상을 가질 수 있다.For example, as shown in FIGS. 1 to 3 , the first projection 1111 of the stator disk 111 overlaps the cooling hole 1143 from the rear, radially inward from the edge portion of the outer circumferential portion 1113. It may have a shape that is bent in the direction and extended.

이상의 구조에 의하면, 냉각 홀(1143)로부터 배출되는 냉각 유체가 제 1 돌출부(1111)를 따라서 한차례 반경 내측 방향을 따라서 절곡된 유동 경로를 갖게됨에 따라서, 교차 유로(114)를 통해 공급되는 냉각 유체로 하여금 전방의 외주 부분(1113) 및 베인(112)의 전방 부분에서의 체류 시간을 증가시킬 수 있어서, 냉각 효과를 증대시키는 효과가 있다.According to the structure described above, the cooling fluid discharged from the cooling hole 1143 has a flow path that is bent along the radially inward direction once along the first protrusion 1111, so that the cooling fluid is supplied through the cross passage 114. It is possible to increase the residence time in the front outer circumferential portion 1113 and the front portion of the vane 112, thereby increasing the cooling effect.

더불어, 교차 유로(114)를 통해 공급된 냉각 유체가 림 실부(13)를 통해 외주 바깥 방향을 향해 유동하기 이전에, 휠 스페이스(14)를 통해 공급된 냉각 유체와 혼합되도록 유도함으로써, 림 실부(13)의 과열을 보다 효과적으로 방지하는 동시에, 주 유동이 림 실부(13)로 유입되지 못하도록 방지할 수 있다.In addition, by inducing the cooling fluid supplied through the cross passage 114 to be mixed with the cooling fluid supplied through the wheel space 14 before flowing toward the outer circumference through the rim seal 13, the rim seal Overheating of (13) can be prevented more effectively, and at the same time, it is possible to prevent the main flow from entering the rim seal portion (13).

도 4는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이다.4 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to one embodiment.

도 4를 참조하면, 도 1 내지 도 3에 도시된 스테이터 디스크(211)와 상이한 유로 구조를 갖는 가스 터빈(2)의 실시 예를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4 , an embodiment of a gas turbine 2 having a channel structure different from that of the stator disk 211 shown in FIGS. 1 to 3 can be confirmed.

일 실시 예에 따른 가스 터빈(2)은 연소 과정에서 형성된 고온 및 고압의 주 유동을 후방의 터빈 휠로 안내하는 원형의 정지부(21)와, 주 유동 방향을 따라서 정지부(21)의 후방에 회전 가능하게 설치되는 원형의 회전부(22)와, 정지부(21) 및 회전부(22) 각각의 외주 부분이 서로 마주보는 간극으로 형성되는 림 실부(23)와, 림 실부(23)를 경계로 정지부(21) 및 회전부(22) 사이의 공간인 휠 스페이스(24)를 포함할 수 있다.The gas turbine 2 according to an embodiment has a circular stop 21 for guiding the high-temperature and high-pressure main flow formed in the combustion process to the rear turbine wheel, and at the rear of the stop 21 along the main flow direction. A circular rotating part 22 rotatably installed, a rim seal part 23 formed by a gap in which the outer peripheral parts of each of the stop part 21 and the rotating part 22 face each other, and the rim seal part 23 as a boundary A wheel space 24, which is a space between the stationary part 21 and the rotating part 22, may be included.

정지부(21)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖는 스테이터 디스크(211)와, 스테이터 디스크(211) 내부에서 냉각 유입부(213)로부터 분지되어 연통하는 통로로 형성되고, 상기 냉각 유입부(213)를 통과하는 냉각 유체의 일부를 림 실부(23)로 안내하는 교차 유로(214)를 포함할 수 있다.The stop portion 21 is formed of a stator disk 211 having a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction, and a passage branching from the cooling inlet 213 inside the stator disk 211 and communicating with it, , a cross passage 214 for guiding a portion of the cooling fluid passing through the cooling inlet 213 to the rim seal 23 .

스테이터 디스크(211)는, 중심축을 기준으로 복수개의 베인(212)이 방사상으로 배치되는 외주 부분(2113)과, 후방의 회전 디스크(221) 사이의 림 실부(23)에서 후방으로 돌출 형성되는 제 1 돌출부(2111)와, 제 1 돌출부(2111)보다 상대적으로 반경 내측 부분에서 후방으로 돌출형성되는 제 2 돌출부(2112)를 포함할 수 있다.The stator disk 211 protrudes rearward from the rim seal 23 between the outer circumferential portion 2113 on which the plurality of vanes 212 are radially disposed with respect to the central axis and the rear rotating disk 221. It may include a first protrusion 2111 and a second protrusion 2112 that protrudes backward from a relatively inner portion of the radius than the first protrusion 2111 .

제 1 돌출부(2111) 및 제 2 돌출부(2112)는 림 실부(23) 즉, 스테이터 디스크(211)와 회전 디스크(221) 각각의 외주 사이의 공간의 폭이 상대적으로 작아지도록 하는 동시에 내외부와 연통하는 공간이 절곡된 유로 구조를 갖도록 함으로써, 주 유동이 휠 스페이스(24)로 유입되도록 하는 것을 방지할 수 있다.The first protrusion 2111 and the second protrusion 2112 make the width of the space between the rim seal 23, that is, the outer circumference of each of the stator disk 211 and the rotating disk 221 relatively small, and at the same time communicate with the inside and outside It is possible to prevent the main flow from flowing into the wheel space 24 by allowing the space to have a bent passage structure.

예를 들어, 제 1 돌출부(2111)는, 외주 부분(2113)으로부터 반경 내측 방향으로 절곡되어 연장되는 형상을 가질 수 있고, 이에 따라, 제 1 돌출부(2111)는 스테이터 디스크(211)의 후방으로 연장되는 교차 유로(214)의 개구를 후방으로부터 오버랩할 수 있다.For example, the first protrusion 2111 may have a shape extending from the outer circumferential portion 2113 in a radially inward direction, and thus, the first protrusion 2111 extends toward the rear of the stator disk 211. The opening of the extending cross passage 214 can be overlapped from the rear.

예를 들어, 제 1 돌출부(2111)는, 도 1 내지 도 3에 도시되는 제 1 돌출부(2111)의 구조와 달리, 외주 부분(2113)으로부터 반경 내측 방향으로 절곡되어 돌출된 이후, 주 유동 방향의 반대 방향, 즉 전방 방향으로 한차례 더 절곡되어, 결과적으로 후방을 향해‘ㄷ’자 형태로 함몰된 절곡 구조를 가질 수 있다.For example, unlike the structure of the first protrusion 2111 shown in FIGS. 1 to 3 , the first protrusion 2111 protrudes from the outer circumferential portion 2113 in a radially inward direction, and then protrudes in the main flow direction. It is bent once more in the opposite direction, that is, in the forward direction, and as a result may have a bent structure recessed in a 'c' shape toward the rear.

동시에, 제 2 돌출부(2112)는 스테이터 디스크(211)의 후방으로 연장되는 교차 유로(214)의 개구보다 상대적으로 반경 내측 부분에 형성되되, 그 돌출되는 단부가 제 1 돌출부(2111)의 부분 중 후방을 향해 함몰된 형태의 절곡된 공간으로 돌출 형성되는 구조를 가질 수 있다.At the same time, the second protrusion 2112 is formed in a relatively inner portion of the radius than the opening of the crossing passage 214 extending rearward of the stator disk 211, and the protruding end is one of the portions of the first protrusion 2111. It may have a structure protruding into a bent space of a recessed shape toward the rear.

이상의 구조에 의하면, 교차 유로(214)를 통해 유출되는 냉각 유체는 곧장 제 1 돌출부(2111)의 부분에 충돌됨에 따라서, 림 실부(23)의 부분 중 주 유동이 일차적으로 유입되는 유로 간극 부분의 냉각을 집중적으로 수행할 수 있게 할 수 있다.According to the above structure, as the cooling fluid flowing out through the cross passage 214 directly collides with the portion of the first protrusion 2111, the portion of the passage gap of the rim seal portion 23, into which the main flow primarily flows, Cooling can be performed intensively.

도 5는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 단면 사시도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 정지부의 교차 유로에서 간극 조절부가 동작하는 구성을 개략적으로 나타내는 측단면도이다.5 is a side cross-sectional view of a gas turbine according to an embodiment, FIG. 6 is a cross-sectional perspective view showing an internal structure of a gas turbine according to an embodiment, and FIG. 7 is a gap adjusting unit in a cross passage of a stop unit according to an embodiment. It is a side cross-sectional view schematically showing the operating configuration.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 일 실시 예에 따른 가스 터빈(3)은 주 유동과 별도로 공급받는 냉각 유체의 일부를 이용하여 림 실부(33) 간격의 폭을 조절 가능함에 따라, 주 유동이 림 실부(33) 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.5 to 7, the gas turbine 3 according to an embodiment can adjust the width of the gap between the rim seals 33 using a portion of the cooling fluid supplied separately from the main flow, so that the main flow Inflow into the rim seal part 33 can be prevented.

일 실시 예에 따른 가스 터빈(3)은 연소 과정에서 형성된 고온 및 고압의 주 유동을 후방의 터빈 휠로 안내하는 원형의 정지부(31)와, 주 유동 방향을 따라서 정지부(31)의 후방에 회전 가능하게 설치되는 원형의 회전부(32)와, 정지부(31) 및 회전부(32) 각각의 외주 부분이 서로 마주보는 간극으로 형성되는 림 실부(33)와, 림 실부(33)를 경계로 정지부(31) 및 회전부(32) 사이의 공간인 휠 스페이스(34)를 포함할 수 있다.The gas turbine 3 according to an embodiment includes a circular stop 31 for guiding the high-temperature and high-pressure main flow formed in the combustion process to the rear turbine wheel, and a rear portion of the stop 31 along the main flow direction. A circular rotating part 32 rotatably installed, a rim seal part 33 formed by a gap in which the outer circumferential parts of each of the stop part 31 and the rotating part 32 face each other, and the rim seal part 33 as a boundary A wheel space 34, which is a space between the stationary part 31 and the rotating part 32, may be included.

정지부(31)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖는 스테이터 디스크(311)와, 스테이터 디스크(311)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 베인(312)과, 스테이터 디스크(311)에 형성되고 주 유동 방향과 평행한 방향을 따라서 냉각 유체를 안내하는 냉각 유입부(313)와, 스테이터 디스크(311) 내부에서 냉각 유입부(313)로부터 분지되어 연통하는 통로로 형성되고, 상기 냉각 유입부(313)를 통과하는 냉각 유체의 일부를 림 실부(33)를 향하는 방향으로 안내하는 교차 유로(314)와, 교차 유로(314)가 림 실부(33)를 향해 후방으로 개구되는 부분에 연결되는 내부 공간을 갖고 스테이터 디스크(311)에 대해 전후 방향으로 슬라이딩 되는 간극 조절부(315)를 포함할 수 있다.The stop portion 31 is formed by being spaced apart from the stator disk 311 having a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction and along the outer circumferential portion of the stator disk 311, and through which the main flow passes. Two vanes 312, a cooling inlet 313 formed on the stator disk 311 and guiding the cooling fluid along a direction parallel to the main flow direction, and a cooling inlet 313 inside the stator disk 311 An intersection passage 314 formed as a passage branching from and communicating with the cooling inlet 313 and guiding a portion of the cooling fluid passing through the cooling inlet 313 in a direction toward the rim seal 33, and the intersection passage 314 is formed as a rim A gap control unit 315 having an inner space connected to a portion that opens backward toward the seal portion 33 and sliding in the forward and backward directions with respect to the stator disk 311 may be included.

회전부(32)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖고, 주 유동 방향을 따라서 스테이터 디스크(311)의 후방에서 동심을 이루며 회전 가능하게 설치되는 회전 디스크(321)와, 회전 디스크(321)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 블레이드(322)를 포함할 수 있다.The rotating part 32 has a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction, and a rotating disk 321 rotatably installed concentrically at the rear of the stator disk 311 along the main flow direction, and rotating It may include a plurality of blades 322 spaced apart from each other along the outer circumference of the disk 321 and through which the main flow passes.

스테이터 디스크(311)는, 중심축을 기준으로 복수개의 베인(312)이 방사상으로 배치되는 외주 부분(3113)과, 후방의 회전 디스크(321) 사이의 림 실부(33)에서 후방으로 돌출 형성되는 제 1 돌출부(3111)와, 제 1 돌출부(3111)보다 상대적으로 반경 내측 부분에서 후방으로 돌출 형성되는 제 2 돌출부(3112)를 포함할 수 있다.The stator disk 311 protrudes rearward from the rim seal portion 33 between the outer peripheral portion 3113 on which the plurality of vanes 312 are radially disposed with respect to the central axis and the rear rotating disk 321. It may include a first protrusion 3111 and a second protrusion 3112 that protrudes backward from a relatively inner portion of the radius than the first protrusion 3111 .

예를 들어, 스테이터 디스크(311)의 후방으로 연장되는 교차 유로(314)의 개구의 위치는, 스테이터 디스크(311)의 반경 방향을 기준으로 제 1 돌출부(3111)와 제 2 돌출부(3112) 사이에 위치할 수 있다.For example, the location of the opening of the cross passage 314 extending rearward of the stator disk 311 is between the first protrusion 3111 and the second protrusion 3112 based on the radial direction of the stator disk 311. can be located in

제 1 돌출부(3111) 및 제 2 돌출부(3112)는 림 실부(33) 공간의 폭이 상대적으로 작아지도록 하는 동시에 내외부와 연통하는 공간이 절곡된 유로 구조를 갖도록 함으로써, 주 유동이 휠 스페이스(34)로 유입되도록 하는 것을 방지할 수 있다.The first protrusion 3111 and the second protrusion 3112 make the width of the space of the rim seal 33 relatively small, and at the same time, the space communicating with the inside and outside has a curved passage structure, so that the main flow is transferred to the wheel space 34 ) can be prevented.

회전 디스크(321)는 중심축을 기준으로 전방의 스테이터 디스크(311) 사이의 림 실부(33)에서 전방으로 돌출 형성되는 로터 돌출부(3211)를 포함할 수 있다.The rotating disk 321 may include a rotor protruding portion 3211 protruding forward from the rim seal portion 33 between the front stator disks 311 based on the central axis.

로터 돌출부(3211)는, 림 실부(33)를 향해 전방으로 돌출 형성되되, 반경 방향을 기준으로 제 1 돌출부(3111)와 제 2 돌출부(3112)의 사이에서 이격된 공간으로 돌출 형성될 수 있다.The rotor protrusion 3211 protrudes forward toward the rim seal 33, and may protrude into a space spaced apart between the first protrusion 3111 and the second protrusion 3112 based on the radial direction. .

교차 유로(314)는, 냉각 유입부(313)로부터 분지되어 스테이터 디스크(311)의 반경 외측 방향으로 연장되는 분기 통로(3141)와, 분기 통로(3141)에 연결되어 후방의 림 실부(33)를 향해 연장하는 공급 통로(3142)와, 공급 통로(3142)가 스테이터 디스크(311)의 후방으로 연장되어 개구되는 냉각 홀(3143)을 포함할 수 있다.The cross passage 314 is branched from the cooling inlet 313 and is connected to a branch passage 3141 extending in a radially outward direction of the stator disk 311 and the branch passage 3141 to form a rear rim seal 33 It may include a supply passage 3142 extending toward, and a cooling hole 3143 extending to the rear of the stator disk 311 and opening the supply passage 3142 .

예를 들어, 교차 유로(314)는 스테이터 디스크(311)의 중심축을 기준으로 서로 방사상으로 이격되어 형성되는 복수개의 구성으로 형성될 수 있다.For example, the crossing passages 314 may be formed in a plurality of configurations that are radially spaced apart from each other with respect to the central axis of the stator disk 311 .

이에 따라, 냉각 유입부(313)를 통과하는 냉각 유동의 일부는 냉각 유입부(313)에 방사상으로 연결되는 복수개의 교차 유로(314) 각각으로 공급될 수 있다.Accordingly, a portion of the cooling flow passing through the cooling inlet 313 may be supplied to each of the plurality of crossing passages 314 radially connected to the cooling inlet 313 .

예를 들어, 복수개의 교차 유로(314)는 스테이터 디스크(311)의 중심축을 기준으로 방사상으로 서로 동일한 각도로 이격되어 설치될 수 있다.For example, the plurality of crossing passages 314 may be radially spaced apart from each other at the same angle with respect to the central axis of the stator disk 311 .

분기 통로(3141)는, 도 5 내지 도 7에 도시되는 바와 같이 스테이터 디스크(311)의 냉각 유입부(313)로부터 연통되어 스테이터 디스크(311)의 중심축으로부터 멀어지는 방향, 즉 반경 외측 방향으로 연장되는 통로로 형성되어, 냉각 유입부(313)로부터 공급되는 냉각 유체의 일부가 유입될 수 있다.As shown in FIGS. 5 to 7 , the branch passage 3141 communicates with the cooling inlet 313 of the stator disk 311 and extends in a direction away from the central axis of the stator disk 311, that is, in a radially outward direction. A portion of the cooling fluid supplied from the cooling inlet 313 may be introduced.

예를 들어, 분기 통로(3141)는 스테이터 디스크(311)의 외주 부분에 인접한 부분까지 연장되어 공급 통로(3142)에 연결될 수 있다.For example, the branch passage 3141 may extend to a portion adjacent to the outer circumferential portion of the stator disk 311 and be connected to the supply passage 3142 .

공급 통로(3142)는 분기 통로(3141)로부터 유입되는 냉각 유체를 스테이터 디스크(311) 후방의 림 실부(33)를 향해 후방으로 안내하는 통로로 형성될 수 있다.The supply passage 3142 may be formed as a passage for guiding the cooling fluid introduced from the branch passage 3141 backward toward the rim seal 33 at the rear of the stator disk 311 .

예를 들어, 공급 통로(3142)는 도 5 내지 도 7에 도시되는 바와 같이, 스테이터 디스크(311)의 부분 중 상대적으로 외주 부분에 인접한 부분에서 후방을 향해, 즉 주 유동과 평행한 방향을 향해 연장되는 구간을 포함할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 5 to 7 , the supply passage 3142 is directed backward from a portion of the stator disk 311 relatively adjacent to the outer circumferential portion, that is, toward a direction parallel to the main flow. An extended section may be included.

예를 들어, 냉각 홀(3143)은, 스테이터 디스크(311)의 후방으로 개구되는 구멍으로서, 냉각 유체를 간극 조절부(315)로 공급하여 간극 조절부(315)를 구동시킬 수 있다.For example, the cooling hole 3143 is a hole opened to the rear of the stator disk 311 and may supply cooling fluid to the gap adjusting unit 315 to drive the gap adjusting unit 315 .

예를 들어, 스테이터 디스크(311)의 반경 방향을 기준으로 냉각 홀(3143)은 제 1 돌출부(3111) 및 제 2 돌출부(3112)의 사이에 위치될 수 있다.For example, the cooling hole 3143 may be located between the first protrusion 3111 and the second protrusion 3112 based on the radial direction of the stator disk 311 .

예를 들어, 냉각 홀(3143)은 도 7에 도시되는 바와 같이, 간극 조절부(315)의 슬라이딩 이동 방향을 가이드하는 동시에, 간극 조절부(315)와의 기밀을 위해 면접촉 할 수 있도록, 후방으로 돌출 형성되는 돌출 가이드부(31431)를 포함할 수 있다.For example, as shown in FIG. 7 , the cooling hole 3143 guides the sliding movement direction of the gap adjusting unit 315 and at the same time makes surface contact with the gap adjusting unit 315 for airtightness. It may include a protruding guide portion 31431 formed to protrude into.

간극 조절부(315)는 냉각 홀(3143)에 연결되어 림 실부(33)에 노출되도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 간극 조절부(315)는 냉각 홀(3143)에 기밀적으로 연통하는 내부 공간을 포함할 수 있으며, 교차 유로(314)로부터 공급되는 냉각 유체의 압력을 통해 주 유동 방향, 즉 후방을 향해 적어도 일부가 이동 또는 확장될 수 있다.The clearance adjusting part 315 may be installed to be connected to the cooling hole 3143 and exposed to the rim seal part 33 . For example, the gap control unit 315 may include an inner space that is airtightly communicated with the cooling hole 3143, and the pressure of the cooling fluid supplied from the cross passage 314 is used in the main flow direction, that is, the rearward direction. At least a part of it may be moved or extended toward.

예를 들어, 간극 조절부(315)는 도 5 내지 도 7에 도시되는 바와 같이, 제 1 돌출부(3111) 및 제 2 돌출부(3112) 사이의 공간에서 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다.For example, as shown in FIGS. 5 to 7 , the gap adjusting unit 315 may be slidably installed in a space between the first protrusion 3111 and the second protrusion 3112 .

이상의 구조에 의하면, 간극 조절부(315)는 후방으로부터 제 1 돌출부(3111) 및 제 2 돌출부(3112) 사이에서 이격된 공간을 향해 돌출 형성되는 회전 디스크(321)의 로터 돌출부(3211)를 마주보도록 설치될 수 있다.According to the structure described above, the clearance adjusting unit 315 faces the rotor protrusion 3211 of the rotating disk 321 protruding toward the space spaced apart from the rear between the first protrusion 3111 and the second protrusion 3112. Can be installed to see.

따라서, 교차 유로(314)로부터 간극 조절부(315)로 공급되는 냉각 유체의 압력으로 인해, 간극 조절부(315)는 주 유동 방향, 즉 후방으로 이동됨에 따라서, 간극 조절부(315)와 로터 돌출부(3211) 사이의 간격이 좁아지게 될 수 있게 되어, 결과적으로 림 실부(33)의 간격을 줄여 주 유동의 침입을 방지할 수 있게 된다.Therefore, due to the pressure of the cooling fluid supplied from the cross passage 314 to the clearance adjusting unit 315, the clearance adjusting unit 315 is moved in the main flow direction, that is, backward, so that the clearance adjusting unit 315 and the rotor The gap between the protrusions 3211 can be narrowed, and as a result, the gap between the rim seal parts 33 can be reduced to prevent intrusion of the main flow.

예를 들어, 교차 유로(314)가 복수개의 구성으로 형성됨에 따라서, 복수개의 냉각 홀(3143)이 스테이터 디스크(311) 외주 부분(3113)의 인접한 가장자리를 따라서 복수개로 배열되는 구조를 가질 수 있다.For example, as the cross passage 314 is formed in a plurality of configurations, a plurality of cooling holes 3143 may have a structure in which a plurality of cooling holes 3143 are arranged along adjacent edges of the outer peripheral portion 3113 of the stator disk 311. .

이 경우, 간극 조절부(315)는 도 6에 도시되는 바와 같이, 스테이터 디스크(311)의 외주 방향을 따라서 일체로 이어지는 환형의 구조로 형성되어, 복수개의 냉각 홀(3143) 모두와 연통하는 하나의 내부 공간을 구비할 수 있다.In this case, as shown in FIG. 6, the gap control unit 315 is formed in an annular structure integrally connected along the outer circumferential direction of the stator disk 311, and communicates with all of the plurality of cooling holes 3143. The inner space of can be provided.

예를 들어, 도 5 및 도 7에 도시되는 바와 같이 간극 조절부(315)의 단면의 형상은, 후방을 향해 함몰 형성되는 홈 구조로 절곡된 바디부(3151)와, 전방을 향해 냉각 홀(3143)에 맞물리도록 결합되는 결합부(3152)를 포함할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 5 and 7 , the shape of the cross section of the gap adjusting unit 315 includes a body portion 3151 bent in a groove structure recessed toward the rear, and a cooling hole toward the front ( 3143 may include a coupling part 3152 coupled to be engaged.

예를 들어, 결합부(3152)는 바디부(3151)의 개구 역할을 하는 동시에, 냉각 홀(3143)에 맞물려 전후 방향으로 슬라이딩 가능하도록 돌출 가이드부(31431)를 반경 방향을 따라 양측으로부터 감싸도록 맞물리는 결합구조를 가질 수 있다.For example, the coupling portion 3152 serves as an opening of the body portion 3151 and engages with the cooling hole 3143 to surround the protruding guide portion 31431 from both sides along the radial direction so as to be slidable in the forward and backward directions. It may have an interlocking coupling structure.

예를 들어, 결합부(3152)는 냉각 홀(3143)의 돌출 가이드부(31431)에 맞물리도록 결합될 수 있다. 예를 들어, 결합부(3152)와 돌출 가이드부(31431)는 서로가 끼워 맞춤식으로 결합되도록 형합되는 형상을 가질 수 있다.For example, the coupling portion 3152 may be engaged with the protruding guide portion 31431 of the cooling hole 3143 . For example, the coupling part 3152 and the protruding guide part 31431 may have shapes that are molded so that they are coupled to each other in a fit-fitting manner.

예를 들어, 결합부(3152)와 돌출 가이드부(31431) 각각은, 서로 면접촉 하도록 형합되는 연결 구조를 가질 수 있되, 간극 조절부(315)가 설정 거리 이상으로 후방으로 이동하는 것을 방지하기 위해 결합부(3152) 또는 돌출 가이드부(31431)의 적어도 일부는 전후 방향에 상이한 방향으로 절곡된 단차 또는 홈 구조를 포함할 수 있다.For example, each of the coupling part 3152 and the protruding guide part 31431 may have a connection structure in which they are molded to come into surface contact with each other, but to prevent the gap adjusting part 315 from moving backward beyond a set distance. At least a portion of the coupling portion 3152 or the protruding guide portion 31431 may include a stepped or groove structure bent in different directions in the front and rear directions.

다른 예로, 간극 조절부(315)는 도 5 내지 도 7에 도시된 실시 예와 달리, 교차 유로(314)에 의해 냉각 유체가 공급되는 피스톤, 실린더 또는 블래더 등 압력에 의해 적어도 일부가 병진 구동 가능한 구성으로 형성될 수 있다는 점을 밝혀둔다.As another example, unlike the embodiments shown in FIGS. 5 to 7 , the clearance adjusting unit 315 is at least partially driven in translation by the pressure of a piston, cylinder, or bladder to which cooling fluid is supplied by the cross passage 314 . It should be noted that it can be formed into any possible configuration.

일 실시 예에 따른 가스 터빈(3)에 의하면, 교차 유로(314)를 통해 공급되는 냉각 유체는 간극 조절부(315)의 내부 공간으로 유입되어, 간극 조절부(315)를 후방으로 밀어내게 되고, 이를 통해 림 실부(33)의 내부 간극을 축소시킴으로써 주 유동을 효과적으로 차단시킬 수 있다.According to the gas turbine 3 according to an embodiment, the cooling fluid supplied through the cross passage 314 flows into the inner space of the gap adjusting unit 315 and pushes the gap adjusting unit 315 backward. , By reducing the internal gap of the rim seal part 33 through this, the main flow can be effectively blocked.

일 실시 예에 따른 가스 터빈(3)에 의하면, 교차 유로(314)를 통해 간극 조절부(315)로 공급되는 냉각 유체는, 도 7에 도시되는 바와 같이 냉각 홀(3143)에서 배출되자마자 마주보는 간극 조절부(315)의 바디부(3151)의 후방 측부에 충돌하게 됨으로써, 림 실부(33)의 간극 유로의 부분을 집중적으로 냉각할 수 있다.According to the gas turbine 3 according to an embodiment, the cooling fluid supplied to the gap adjusting unit 315 through the cross passage 314 faces the cooling fluid as soon as it is discharged from the cooling hole 3143, as shown in FIG. By colliding with the rear side of the body part 3151 of the gap adjusting part 315, the part of the clearance passage of the rim seal part 33 can be intensively cooled.

더불어, 냉각 유입부(313)를 통해 휠 스페이스(34)로 공급되는 냉각 유체가 림 실부(33)의 내부 간극을 통과하여 외부로 누출되도록 유동함에 따라, 결과적으로 림 실부(33)의 냉각 효과와 주 유동의 차단 효과를 극대화할 수 있다.In addition, as the cooling fluid supplied to the wheel space 34 through the cooling inlet 313 passes through the internal gap of the rim seal 33 and leaks out, the rim seal 33 has a cooling effect. and the blocking effect of the main flow can be maximized.

도 8은 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 단면 사시도이고, 도 10은 일 실시 예에 따른 림 실 구조에서 형성되는 냉각 유동을 개략적으로 나타내는 도면이다.8 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to an embodiment, FIG. 9 is a perspective cross-sectional view showing an internal structure of the gas turbine according to an embodiment, and FIG. 10 is a cooling flow formed in a rim seal structure according to an embodiment. It is a diagram schematically showing.

도 8 내지 도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 가스 터빈(4)은 주 유동과 별도로 공급받는 냉각 유체의 일부를 이용하여 림 실부(43)의 간극 입구를 향해 누출되도록 유도함으로써, 주 유동의 유입을 효과적으로 차단할 수 있다.8 to 10, the gas turbine 4 according to an embodiment uses a portion of the cooling fluid supplied separately from the main flow and induces it to leak toward the gap inlet of the rim seal 43, thereby reducing the main flow can effectively block the inflow of

일 실시 예에 따른 가스 터빈(4)은 연소 과정에서 형성된 고온 및 고압의 주 유동을 후방의 터빈 휠로 안내하는 원형의 정지부(41)와, 주 유동 방향을 따라서 정지부(41)의 후방에 회전 가능하게 설치되는 원형의 회전부(42)와, 정지부(41) 및 회전부(42) 각각의 외주 부분이 서로 마주보는 간극으로 형성되는 림 실부(43)와, 림 실부(43)를 경계로 정지부(41) 및 회전부(42) 사이의 공간인 휠 스페이스(44)를 포함할 수 있다.The gas turbine 4 according to an embodiment includes a circular stop 41 for guiding the high-temperature and high-pressure main flow formed in the combustion process to the rear turbine wheel, and a rear portion of the stop 41 along the main flow direction. A circular rotating portion 42 rotatably installed, a rim seal portion 43 formed in a gap in which the outer circumferential portions of each of the stop portion 41 and the rotating portion 42 face each other, and the rim seal portion 43 as a boundary A wheel space 44, which is a space between the stationary part 41 and the rotating part 42, may be included.

정지부(41)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖는 스테이터 디스크(411)와, 스테이터 디스크(411)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 베인(412)과, 스테이터 디스크(411)에 형성되고 주 유동 방향과 평행한 방향을 따라서 냉각 유체를 안내하는 냉각 유입부(413)와, 스테이터 디스크(411) 내부에서 냉각 유입부(413)로부터 분지되어 연통하는 통로로 형성되고, 상기 냉각 유입부(413)를 통과하는 냉각 유체의 일부를 림 실부(43)를 향하는 방향으로 안내하는 교차 유로(414)와, 교차 유로(414)가 림 실부(43)를 향해 연통하는 개구에 돌출 형성되어 교차 유로(414)를 통해 토출되는 냉각 유체를 림 실부(43)의 입구를 향해 유동하도록 가이드하는 유동 가이드부(415)를 포함할 수 있다.The stop portion 41 is formed by being spaced apart from the stator disk 411 having a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction and along the outer circumferential portion of the stator disk 411 and through which the main flow passes. Two vanes 412, a cooling inlet 413 formed on the stator disk 411 and guiding the cooling fluid along a direction parallel to the main flow direction, and a cooling inlet 413 inside the stator disk 411 A cross passage 414 formed as a passage branching from and communicating with and guiding a portion of the cooling fluid passing through the cooling inlet 413 in a direction toward the rim seal 43, and the cross passage 414 is formed as a rim A flow guide part 415 protruding from the opening communicating with the seal part 43 and guiding the cooling fluid discharged through the cross passage 414 to flow toward the inlet of the rim seal part 43 may be included.

회전부(42)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖고, 주 유동 방향을 따라서 스테이터 디스크(411)의 후방에서 동심을 이루며 회전 가능하게 설치되는 회전 디스크(421)와, 회전 디스크(421)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 블레이드(422)를 포함할 수 있다.The rotating part 42 has a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction, and a rotating disk 421 rotatably installed concentrically at the rear of the stator disk 411 along the main flow direction, and rotating It may include a plurality of blades 422 spaced apart along the outer circumferential portion of the disk 421 and through which the main flow passes.

스테이터 디스크(411)는, 중심축을 기준으로 복수개의 베인(412)이 방사상으로 배치되는 외주 부분(4113)을 포함할 수 있다.The stator disk 411 may include an outer circumferential portion 4113 in which a plurality of vanes 412 are radially disposed with respect to a central axis.

예를 들어, 회전 디스크(421)는 스테이터 디스크(411) 사이의 림 실부(43)를 향해, 즉 전방으로 돌출 형성되는 로터 돌출부(4211)를 포함할 수 있다.For example, the rotating disk 421 may include a rotor protruding portion 4211 protruding toward the rim seal 43 between the stator disks 411, that is, protruding forward.

예를 들어, 로터 돌출부(4211)는 회전 디스크(421)의 외주면과 동일한 높이에서 전방으로 돌출 형성될 수 있다.For example, the rotor protrusion 4211 may protrude forward at the same height as the outer circumferential surface of the rotating disk 421 .

교차 유로(414)는, 냉각 유입부(413)로부터 분지되어 스테이터 디스크(411)의 반경 외측 방향으로 연장되는 분기 통로(4141)와, 분기 통로(4141)에 연결되어 후방의 림 실부(43)를 향해 후방으로 연장하는 제 1 공급 통로(4142a)와, 제 1 공급 통로(4142a)가 스테이터 디스크(411)의 후방으로 연장되어 개구되는 제 1 냉각 홀(4143a)과, 분기 통로(4141)에 연결되어 후방의 림 실부(43)를 향해 후방으로 연장하고 제 1 공급 통로(4142a)보다 반경 내측에 형성되는 제 2 공급 통로(4142b)와, 제 2 공급 통로(4142b)가 스테이터 디스크(411)의 후방으로 연장되어 개구되는 제 2 냉각 홀(4143b)을 포함할 수 있다.The cross passage 414 is branched from the cooling inlet 413 and is connected to a branch passage 4141 extending in a radially outward direction of the stator disk 411 and the branch passage 4141 to form a rear rim seal 43 to the first supply passage 4142a extending rearward toward , the first cooling hole 4143a extending to the rear of the stator disk 411 and opening the first supply passage 4142a, and the branch passage 4141 A second supply passage 4142b connected and extending rearward toward the rear rim seal portion 43 and formed radially inside of the first supply passage 4142a, and the second supply passage 4142b are connected to the stator disk 411 It may include a second cooling hole 4143b extending to the rear of and opening.

예를 들어, 제 1 공급 통로(4142a) 및 제 2 공급 통로(4142b)는, 도 8 내지 도 10에 도시되는 바와 같이 반경 방향을 따라서 이격되어 나란히 후방으로 연장되는 2중의 병렬 유로 구조를 형성할 수 있다.For example, the first supply passage 4142a and the second supply passage 4142b may form a double parallel passage structure that extends rearward side by side and spaced apart along the radial direction as shown in FIGS. 8 to 10 . can

예를 들어, 도 10에 도시되는 바와 같이 냉각 유입부(413)로부터 분기 통로(4141)로 유입되는 냉각 유체의 일부는 상대적으로 분기 통로(4141)로부터 먼저 분지되는 제 2 공급 통로(4142b)로 유입되고, 나머지는 제 1 공급 통로(4142a)로 유입될 수 있다.For example, as shown in FIG. 10 , a portion of the cooling fluid flowing from the cooling inlet 413 into the branch passage 4141 is relatively transferred from the branch passage 4141 to the branched second supply passage 4142b. and the rest may flow into the first supply passage 4142a.

이상의 구조에 의하면, 제 1 공급 통로(4142a) 및 제 2 공급 통로(4142b) 각각으로 유입된 냉각 유체는 나란히 주 유동 방향을 따라서 유동하여 각각의 제 1 냉각 홀(4143a) 및 제 2 냉각 홀(4143b)을 통해 림 실부(43)로 토출될 수 있다.According to the above structure, the cooling fluid introduced into each of the first supply passage 4142a and the second supply passage 4142b flows side by side along the main flow direction, so that each of the first cooling hole 4143a and the second cooling hole ( 4143b) may be discharged to the rim seal 43.

예를 들어, 제 1 공급 통로(4142a) 및 제 2 공급 통로(4142b)의 유로의 폭은 분기 통로(4141)의 유로의 폭보다 작게 형성될 수 있다. 이상의 구조에 따라서, 분기 통로(4141)를 통해 공급되는 냉각 유체가 제 1 공급 통로(4142a) 및 제 2 공급 통로(4142b) 각각으로 분지되어 유동되면서, 유동 속도를 보다 증가시킬 수 있다.For example, the widths of the passages of the first supply passage 4142a and the second supply passage 4142b may be smaller than that of the branch passage 4141 . According to the structure described above, while the cooling fluid supplied through the branch passage 4141 is branched and flows into the first supply passage 4142a and the second supply passage 4142b, respectively, the flow rate may be further increased.

예를 들어, 교차 유로(414)는 스테이터 디스크(411)의 중심축을 기준으로 서로 방사상으로 이격되어 형성되는 복수개의 구성으로 형성될 수 있다.For example, the cross passage 414 may be formed of a plurality of components formed radially apart from each other with respect to the central axis of the stator disk 411 .

이에 따라, 냉각 유입부(413)를 통과하는 냉각 유동의 일부는 냉각 유입부(413)에 방사상으로 연결되는 복수개의 분기 통로(4141) 각각으로 공급될 수 있다.Accordingly, a portion of the cooling flow passing through the cooling inlet 413 may be supplied to each of the plurality of branch passages 4141 radially connected to the cooling inlet 413 .

예를 들어, 교차 유로(414)가 복수개의 구성으로 형성됨에 따라서, 제 1 공급 통로(4142a) 및 제 2 공급 통로(4142b) 역시 스테이터 디스크(411)의 중심축을 기준으로 서로 방사상으로 이격되어 형성되는 복수개의 구성을 갖게된다.For example, as the cross passage 414 is formed in a plurality of configurations, the first supply passage 4142a and the second supply passage 4142b are also radially spaced from each other with respect to the central axis of the stator disk 411. It has a plurality of configurations to be.

이상의 구조에 따라, 복수개의 제 1 냉각 홀(4143a) 및 제 2 냉각 홀(4143b) 역시 도 9에 도시되는 바와 같이, 서로 스테이터 디스크(411)의 외주 가장자리를 따라서 방사상으로 배열되는 구조를 가질 수 있다.According to the above structure, the plurality of first cooling holes 4143a and the plurality of second cooling holes 4143b may also have a structure in which they are radially arranged along the outer circumferential edge of the stator disk 411 as shown in FIG. 9 . have.

예를 들어, 교차 유로(414)는 스테이터 디스크(411)의 중심축을 기준으로 방사상으로 서로 동일한 각도로 이격되어 설치될 수 있다.For example, the cross passages 414 may be radially spaced apart from each other at the same angle with respect to the central axis of the stator disk 411 .

다른 예로, 교차 유로(414)는 방사상으로 복수개로 나뉘어진 구성이 아닌, 방사상으로 하나로 이어지는 환형의 연통 공간 형상을 가질 수도 있다.As another example, the cross passage 414 may have an annular communication space shape that is connected radially into one rather than radially divided into a plurality of parts.

또 다른 예로, 복수개의 교차 유로(414)의 부분 중, 제 1 공급 통로(4142a) 및 제 2 공급 통로(4142b)는 방사상으로 복수개로 나뉘어진 구성이 아닌, 방사상으로 하나로 연통되는 환형의 통로 형상을 가질 수도 있다는 점을 밝혀둔다.As another example, among the portions of the plurality of crossing passages 414, the first supply passage 4142a and the second supply passage 4142b do not have a configuration radially divided into a plurality of passages, but have an annular passage shape radially communicating with one another. It should be noted that you may have

유동 가이드부(415)는 스테이터 디스크(411)의 부분 중, 교차 유로(414)가 림 실부(43)를 향해 후방으로 연통하는 개구의 부분 중, 반경 내측 부분에서 후방 및 반경 외측 방향으로 비스듬히 돌출 형성되는 부재일 수 있다.The flow guide portion 415 protrudes obliquely backward and radially outward from a radially inner portion of the portion of the stator disk 411, of the portion of the opening through which the cross passage 414 communicates backward toward the rim seal portion 43, It may be a member that is formed.

예를 들어, 유동 가이드부(415)는 도 8 내지 도 10에 도시되는 바와 같이, 복수개의 제 1 냉각 홀(4143a) 및 복수개의 제 2 냉각 홀(4143b) 각각의 개구 부분의 반경 내측 부분에서 돌출 형성되는 제 1 가이드 플레이트(4151) 및 제 2 가이드 플레이트(4152)를 포함할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 8 to 10 , the flow guide part 415 is formed at a radially inner portion of the opening portion of each of the plurality of first cooling holes 4143a and the plurality of second cooling holes 4143b. A first guide plate 4151 and a second guide plate 4152 protruding may be included.

제 1 가이드 플레이트(4151)는 스테이터 디스크(411)의 외주 방향을 따라서 일체로 이어지는 환형의 구조로 형성되어, 복수개의 제 1 냉각 홀(4143a) 모두와 마주보도록 설치될 수 있다.The first guide plate 4151 may be formed in an annular structure integrally connected along the outer circumferential direction of the stator disk 411 and may be installed to face all of the plurality of first cooling holes 4143a.

제 2 가이드 플레이트(4152)는 스테이터 디스크(411)의 외주 방향을 따라서 일체로 이어지는 환형의 구조로 형성되어, 복수개의 제 2 냉각 홀(4143b) 모두와 마주보도록 설치될 수 있다.The second guide plate 4152 may be formed in an annular structure integrally connected along the outer circumferential direction of the stator disk 411 and may be installed to face all of the plurality of second cooling holes 4143b.

예를 들어, 제 1 가이드 플레이트(4151) 및 제 2 가이드 플레이트(4152)는 각각 반경 방향을 따라서 이격된 부분에서 주 유동 방향 및 반경 외측 방향으로 비스듬한 방향으로 돌출 형성될 수 있다.For example, the first guide plate 4151 and the second guide plate 4152 may protrude in oblique directions in the main flow direction and the radial outer direction at portions spaced apart from each other along the radial direction.

예를 들어, 제 1 가이드 플레이트(4151) 및 제 2 가이드 플레이트(4152)는 각각 림 실부(43)의 입구 부분을 지향하도록 돌출 형성될 수 있다.For example, each of the first guide plate 4151 and the second guide plate 4152 may protrude toward an inlet portion of the rim seal 43 .

이상의 구조에 의하면, 제 1 냉각 홀(4143a) 및 제 2 냉각 홀(4143b) 각각으로부터 후방을 향해 토출되는 냉각 유체는 각각 제 1 가이드 플레이트(4151) 및 제 2 가이드 플레이트(4152)에 의해 유동 방향이 가이드되어 상대적으로 후방 방향 및 반경 외측 방향에 위치하는 림 실부(43)의 입구 부분을 향해 유동될 수 있다.According to the above structure, the cooling fluid discharged toward the rear from the first cooling hole 4143a and the second cooling hole 4143b is directed toward the flow direction by the first guide plate 4151 and the second guide plate 4152, respectively. This can be guided and flowed toward the inlet portion of the rim seal portion 43 located relatively rearward and radially outward.

예를 들어, 제 1 가이드 플레이트(4151) 및 제 2 가이드 플레이트(4152)는 후방으로 갈수록 반경 외측 방향을 지향하도록 만곡된 형상을 포함할 수 있다. 이에 따라 제 1 가이드 플레이트(4151) 및 제 2 가이드 플레이트(4152) 각각으로부터 가이드되는 냉각 유체의 유동이 림 실부(43)의 입구 부분을 향해 점진적으로 전환되도록 하여 충돌에 따른 에너지 손실을 완화시킬 수 있다.For example, the first guide plate 4151 and the second guide plate 4152 may include a curved shape to direct a radially outward direction toward the rear. Accordingly, the flow of the cooling fluid guided from each of the first guide plate 4151 and the second guide plate 4152 is gradually diverted toward the inlet of the rim seal 43, thereby mitigating energy loss due to collision. have.

예를 들어, 도 8 및 도 10에 도시되는 바와 같이, 제 2 가이드 플레이트(4152)의 돌출 단부는 제 1 가이드 플레이트(4151)의 돌출 단부보다 상대적으로 후방에 위치하도록 형성될 수 있다.For example, as shown in FIGS. 8 and 10 , the protruding end of the second guide plate 4152 may be positioned relatively rearward than the protruding end of the first guide plate 4151 .

예를 들어, 제 2 가이드 플레이트(4152)가 제 1 가이드 플레이트(4151)보다 더 큰 라운드(R) 크기로 만곡된 형상을 가질 수 있다.For example, the second guide plate 4152 may have a curved shape with a round size R greater than that of the first guide plate 4151 .

이상의 구조에 의하면, 도 10에 도시되는 바와 같이 제 2 냉각 홀(4143b)에서 토출되어 제 2 가이드 플레이트(4152)를 따라서 유동하는 냉각 유체가,그보다 외측에 위치한 제 1 가이드 플레이트(4151)를 우회하여 림 실부(43)의 입구 부분으로 유동될 수 있게 된다.According to the above structure, as shown in FIG. 10 , the cooling fluid discharged from the second cooling hole 4143b and flowing along the second guide plate 4152 bypasses the first guide plate 4151 located outside it. Thus, it can flow into the inlet portion of the rim seal part 43.

예를 들어, 로터 돌출부(4211)의 전방 돌출 단부는 제 1 가이드 플레이트(4151) 및 제 2 가이드 플레이트(4152) 각각에 인접하게 돌출되어 림 실부(43)에서 누출되는 냉각 유체의 유로의 폭을 협소하도록 형성하는 동시에, 유로 경로를 절곡되도록 형성할 수 있다.For example, the front protruding end of the rotor protrusion 4211 protrudes adjacent to each of the first guide plate 4151 and the second guide plate 4152 to reduce the width of the flow path of the cooling fluid leaking from the rim seal 43. At the same time as being formed to be narrow, the passage path may be formed to be bent.

예를 들어, 로터 돌출부(4211)는 회전 디스크(421)의 외주면과 동일한 높이에서 전방으로 돌출 형성됨에 따라서, 림 실부(43)의 입구 부분의 폭을 제한하는 역할을 하는 동시에, 휠 스페이스(44)를 통해 유입되는 냉각 유체로 하여금 제 1 가이드 플레이트(4151) 및 제 2 가이드 플레이트(4152) 각각의 단부 부분에서 각각의 냉각 유체가 혼합 및 합류하도록 유도하여 림 실부(43)의 냉각 효과와 주 유동의 차단 효과를 극대화할 수 있다.For example, as the rotor protrusion 4211 protrudes forward at the same height as the outer circumferential surface of the rotating disk 421, it serves to limit the width of the inlet portion of the rim seal 43, and at the same time, the wheel space 44 ) induces the cooling fluids introduced through the first guide plate 4151 and the second guide plate 4152 to mix and merge at the respective ends of the rim chamber 43 to achieve the cooling effect of the rim seal 43 and the main It can maximize the blocking effect of flow.

일 실시 예에 따른 가스 터빈(4)에 의하면, 교차 유로(414)를 통해 공급되는 냉각 유체를 림 실부(43)의 입구 부분을 향해 곧장 유동시킴으로써, 림 실부(43)에 유입되는 주 유동을 선제적으로 차단할 수 있다.According to the gas turbine 4 according to an embodiment, the cooling fluid supplied through the cross passage 414 flows directly toward the inlet of the rim seal 43, thereby reducing the main flow flowing into the rim seal 43. can be blocked in advance.

일 실시 예에 따른 가스 터빈(4)에 의하면, 적은 유량의 냉각 유체 만으로도 림 실부(43) 외부로 누출되는 냉각 유동을 효과적으로 형성할 수 있다.According to the gas turbine 4 according to an embodiment, a cooling flow leaking out of the rim seal 43 can be effectively formed even with a small flow rate of the cooling fluid.

도 11은 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이고, 도 12는 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 단면 사시도이고, 도 13은 일 실시 예에 따른 정지부의 베인과 에어 포일을 따라서 유동하는 주 유동과 냉각 유동을 개략적으로 나타내는 도면이다.11 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to an embodiment, FIG. 12 is a perspective cross-sectional view showing an internal structure of the gas turbine according to an embodiment, and FIG. 13 is a vane and an airfoil of a stationary part according to an embodiment. It is a diagram schematically showing the flowing main flow and cooling flow.

도 11 내지 도 13을 참조하면, 일 실시 예에 따른 가스 터빈(5)은 주 유동과 별도로 공급받는 냉각 유체의 일부를 이용하여 림 실부(53)로 공급하는 동시에, 림 실부(53) 내부에 비대칭적인 압력 분포를 발생시켜 주 유동의 유입을 효과적으로 차단할 수 있다.11 to 13, the gas turbine 5 according to an embodiment uses a portion of the cooling fluid supplied separately from the main flow and supplies it to the rim seal 53, and at the same time, inside the rim seal 53 It is possible to effectively block the inflow of the main flow by generating an asymmetrical pressure distribution.

일 실시 예에 따른 가스 터빈(5)은 연소 과정에서 형성된 고온 및 고압의 주 유동을 후방의 터빈 휠로 안내하는 원형의 정지부(51)와, 주 유동 방향을 따라서 정지부(51)의 후방에 회전 가능하게 설치되는 원형의 회전부(52)와, 정지부(51) 및 회전부(52) 각각의 외주 부분이 서로 마주보는 간극으로 형성되는 림 실부(53)와, 림 실부(53)를 경계로 정지부(51) 및 회전부(52) 사이의 공간인 휠 스페이스(54)를 포함할 수 있다.The gas turbine 5 according to an embodiment includes a circular stop 51 for guiding the high-temperature and high-pressure main flow formed in the combustion process to the rear turbine wheel, and a rear portion of the stop 51 along the main flow direction. A circular rotating part 52 rotatably installed, a rim seal part 53 formed by a gap in which the outer peripheral parts of each of the stop part 51 and the rotating part 52 face each other, and the rim seal part 53 as a boundary A wheel space 54, which is a space between the stationary part 51 and the rotating part 52, may be included.

정지부(51)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖는 스테이터 디스크(511)와, 스테이터 디스크(511)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 베인(512)과, 스테이터 디스크(511)에 형성되고 주 유동 방향과 평행한 방향을 따라서 냉각 유체를 안내하는 냉각 유입부(513)와, 스테이터 디스크(511) 내부에서 냉각 유입부(513)로부터 분지되어 연통하는 통로로 형성되고, 상기 냉각 유입부(513)를 통과하는 냉각 유체의 일부를 림 실부(53)를 향하는 방향으로 안내하는 교차 유로(514)를 포함할 수 있다.The stop portion 51 is formed by being spaced apart from the stator disk 511 having a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction and along the outer circumferential portion of the stator disk 511 and through which the main flow passes. Two vanes 512, a cooling inlet 513 formed on the stator disk 511 and guiding the cooling fluid along a direction parallel to the main flow direction, and a cooling inlet 513 inside the stator disk 511 It may include a cross passage 514 formed as a passage branched from and communicated with and guiding a portion of the cooling fluid passing through the cooling inlet 513 in a direction toward the rim seal 53 .

회전부(52)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖고, 주 유동 방향을 따라서 스테이터 디스크(511)의 후방에서 동심을 이루며 회전 가능하게 설치되는 회전 디스크(521)와, 회전 디스크(521)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 블레이드(522)를 포함할 수 있다.The rotating part 52 has a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction, and a rotating disk 521 rotatably installed concentrically at the rear of the stator disk 511 along the main flow direction, and rotating It may include a plurality of blades 522 spaced apart along the outer circumferential portion of the disk 521 and through which the main flow passes.

스테이터 디스크(511)는, 중심축을 기준으로 복수개의 베인(512)이 방사상으로 배치되는 외주 부분(5113)과, 외주 부분(5113)으로부터 반경 내측으로 이격된 부분에서 전방을 향해 함몰 형성되는 함몰부(5111)를 포함할 수 있다.The stator disk 511 has an outer circumferential portion 5113 in which a plurality of vanes 512 are radially disposed with respect to a central axis, and a recessed portion formed in a portion spaced radially inward from the outer circumferential portion 5113 toward the front. (5111).

회전 디스크(521)는 중심축을 기준으로 전방의 스테이터 디스크(511) 사이의 림 실부(53)에서 전방으로 돌출 형성되는 로터 돌출부(5211)를 포함할 수 있다.The rotating disk 521 may include a rotor protruding portion 5211 protruding forward from the rim seal portion 53 between the front stator disks 511 based on the central axis.

로터 돌출부(5211)는, 림 실부(53)를 향해 전방으로 돌출 형성되되, 전방으로 함몰부(5111)를 마주보는 위치로 돌출되어 돌출 단부의 적어도 일부가 함몰부(5111)의 공간으로 진입할 수 있다.The rotor protruding portion 5211 is formed to protrude forward toward the rim seal portion 53, and protrudes forward to a position facing the recessed portion 5111 so that at least a portion of the protruding end portion enters the space of the recessed portion 5111. can

함몰부(5111)와 로터 돌출부(5211)의 구조에 의하면, 림 실부(53) 내부의 유로의 폭이 상대적으로 작아지도록 하는 동시에 내외부와 연통하는 공간이 절곡된 유로 구조를 갖도록 함으로써, 주 유동이 휠 스페이스(54)로 유입되도록 하는 것을 방지할 수 있다.According to the structure of the depression 5111 and the rotor protrusion 5211, the width of the passage inside the rim seal 53 is relatively small and the space communicating with the inside and outside has a bent passage structure, so that the main flow It can be prevented from being introduced into the wheel space 54.

교차 유로(514)는, 냉각 유입부(513)로부터 분지되어 스테이터 디스크(511)의 반경 외측 방향으로 연장되는 분기 통로(5141)와, 분기 통로(5141)에 연결되어 후방의 림 실부(53)를 향해 후방으로 연장하는 공급 통로(5142)와, 공급 통로(5142) 내부에 설치되는 날개 형상의 에어 포일(5143)을 포함할 수 있다.The cross passage 514 is branched from the cooling inlet 513 and is connected to a branch passage 5141 extending in a radially outward direction of the stator disk 511 and the branch passage 5141 to form a rear rim seal 53 It may include a supply passage 5142 extending rearward toward the supply passage 5142 and a wing-shaped air foil 5143 installed inside the supply passage 5142 .

분기 통로(5141)는, 도 11 내지 도 13에 도시되는 바와 같이 스테이터 디스크(511)의 냉각 유입부(513)로부터 연통되어 스테이터 디스크(511)의 중심축으로부터 멀어지는 방향, 즉 반경 외측 방향으로 연장되는 통로로 형성되어, 냉각 유입부(513)로부터 공급되는 냉각 유체의 일부가 유입될 수 있다.As shown in FIGS. 11 to 13 , the branch passage 5141 communicates with the cooling inlet 513 of the stator disk 511 and extends in a direction away from the central axis of the stator disk 511, that is, in a radially outward direction. A portion of the cooling fluid supplied from the cooling inlet 513 may be introduced.

예를 들어, 분기 통로(5141)는 스테이터 디스크(511)의 외주 부분에 인접한 부분까지 연장되어 공급 통로(5142)에 연결될 수 있다.For example, the branch passage 5141 may extend to a portion adjacent to the outer circumferential portion of the stator disk 511 and be connected to the supply passage 5142 .

공급 통로(5142)는 분기 통로(5141)로부터 유입되는 냉각 유체를 스테이터 디스크(511) 후방의 림 실부(53)를 향해 후방으로 안내하는 통로로 형성될 수 있다.The supply passage 5142 may be formed as a passage for guiding the cooling fluid introduced from the branch passage 5141 backward toward the rim seal 53 at the rear of the stator disk 511 .

예를 들어, 공급 통로(5142)는 도 11 내지 도 12에 도시되는 바와 같이, 스테이터 디스크(511)의 부분 중 상대적으로 외주 부분에 인접한 부분에서 후방을 향해, 즉 주 유동과 평행한 방향을 향해 연장되는 구간을 포함할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 11 and 12 , the supply passage 5142 is directed backward from a portion of the stator disk 511 relatively adjacent to the outer circumferential portion, that is, toward a direction parallel to the main flow. An extended section may be included.

예를 들어, 교차 유로(514)는 스테이터 디스크(511)의 중심축을 기준으로 동일한 단면적을 갖도록 방사상으로 일체의 공간으로 이어지는 구조를 가질 수 있다.For example, the cross passage 514 may have a structure that radially extends into an integral space so as to have the same cross-sectional area based on the central axis of the stator disk 511 .

이상의 구조에 의하면, 스테이터 디스크(511)를 정면으로부터 바라봤을 때, 공급 통로(5142)는 환형의 구조를 가질 수 있다.According to the above structure, when the stator disk 511 is viewed from the front, the supply passage 5142 may have an annular structure.

에어 포일(5143)은 환형의 교차 유로(514)의 내부에서 방사상으로 복수개로 이격되어 배치될 수 있다.A plurality of air foils 5143 may be radially spaced apart from each other inside the annular cross passage 514 .

예를 들어, 복수개의 에어 포일(5143)은 복수개의 베인(512)와 동일한 개수로 형성될 수 있다.For example, the plurality of air foils 5143 may be formed in the same number as the plurality of vanes 512 .

예를 들어, 스테이터 디스크(511)의 중심축을 기준으로 복수개의 에어 포일(5143)의 방사상의 위치는, 복수개의 베인(512)의 방사상의 위치와 동일할 수 있다. 다시 말하면, 복수개의 에어 포일(5143) 각각은 복수개의 베인(512) 각각에 1:1로 대응하는 방사상의 위치에 해당하는 공급 통로(5142) 부분에 설치될 수 있다.For example, the radial positions of the plurality of airfoils 5143 based on the central axis of the stator disk 511 may be the same as the radial positions of the plurality of vanes 512 . In other words, each of the plurality of air foils 5143 may be installed in a portion of the supply passage 5142 corresponding to a radial position corresponding to each of the plurality of vanes 512 in a 1:1 ratio.

예를 들어, 복수개의 에어 포일(5143) 각각은, 방사상의 방향으로 외측 방향에 있는 복수개의 베인(512) 각각의 형상과 동일한 형상을 가질 수 있다.For example, each of the plurality of airfoils 5143 may have the same shape as each of the plurality of vanes 512 outward in a radial direction.

예를 들어, 도 12에 도시되는 바와 같이, 복수개의 에어 포일(5143)은 복수개의 베인(512) 각각이 공급 통로(5142)를 향해 반경 내측 방향으로 연장되어 있는 형태를 가질 수 있다.For example, as shown in FIG. 12 , the plurality of air foils 5143 may have a shape in which each of the plurality of vanes 512 extends radially inward toward the supply passage 5142 .

이상의 구조에 의하면, 도 13에 도시되는 바와 같이, 공급 통로(5142)에 설치되는 복수개의 에어 포일(5143)이 외주 부분(5113)에 형성된 복수개의 베인(512)의 형상과 개수가 일치하도록 형성될 수 있고, 이에 따라 림 실부(53)에서 형성되는 냉각 유동의 압력 분포와 복수개의 베인(512)을 통과하며 형성되는 주 유동의 압력 분포가 서로 동일하게 형성될 수 있다.According to the above structure, as shown in FIG. 13, the plurality of air foils 5143 installed in the supply passage 5142 are formed so that the shape and number of the plurality of vanes 512 formed on the outer circumferential portion 5113 match. Accordingly, the pressure distribution of the cooling flow formed in the rim seal portion 53 and the pressure distribution of the main flow formed while passing through the plurality of vanes 512 may be identical to each other.

따라서, 주 유동이 복수개의 베인(512)을 통과함에 따라 발생하는 비대칭적인 압력 분포에 따라 림 실부(53)의 위치 별로 주 유동의 유입 현상의 정도가 상이하게 발생하는 점에 기인하여, 교차 유로(514)를 통해 림 실부(53)로 유입되는 냉각 유체의 유동을 복수개의 에어 포일(5143)을 통해 외측의 주 유동과 유사하게 흐르도록 함으로써, 주 유동과 동일한 압력 분포를 형성하도록 하여, 주 유동이 림 실부(53)로 유입되려는 정도에 맞추어, 냉각 유체가 림 실부(53) 밖으로 누출되려는 정도를 비례적으로 일치시킬 수 있다.Therefore, due to the fact that the degree of inflow of the main flow occurs differently for each position of the rim seal part 53 according to the asymmetrical pressure distribution generated as the main flow passes through the plurality of vanes 512, the cross passage The flow of the cooling fluid flowing into the rim seal 53 through 514 is made to flow similarly to the main flow on the outside through a plurality of airfoils 5143 to form the same pressure distribution as the main flow, The degree to which the cooling fluid leaks out of the rim seal 53 can be proportionally matched to the degree to which the flow tends to flow into the rim seal 53 .

결과적으로, 주 유동의 압력이 크게 형성되는 부분에서, 림 실부(53)의 냉각 유동의 압력을 크게 발생시켜 주 유동의 유입을 효과적으로 그리고 효율적으로 차단할 수 있다.As a result, in a portion where the pressure of the main flow is high, the pressure of the cooling flow of the rim seal portion 53 is high, so that the inflow of the main flow can be effectively and efficiently blocked.

더불어, 냉각 유입부(513)를 통해 휠 스페이스(54)로 공급되는 냉각 유체가 림 실부(53)의 내부 간극을 통과하여 교차 유로(514)를 통과하는 냉각 유체와 혼합되어 외부로 누출되도록 유동함에 따라, 결과적으로 림 실부(53)의 냉각 효과와 주 유동의 차단 효과를 극대화할 수 있다.In addition, the cooling fluid supplied to the wheel space 54 through the cooling inlet 513 passes through the internal gap of the rim seal 53 and is mixed with the cooling fluid passing through the cross passage 514 to leak to the outside. As a result, it is possible to maximize the cooling effect of the rim seal part 53 and the blocking effect of the main flow.

일 실시 예에 따른 가스 터빈(5)에 의하면, 교차 유로를 통해 공급되는 냉각 유체를 활용하여 림 실부(53)의 열 부하를 감소시킴으로써, 림 실부(53)의 파손을 방지할 수 있다.According to the gas turbine 5 according to an embodiment, the thermal load of the rim seal 53 is reduced by utilizing the cooling fluid supplied through the cross passage, thereby preventing damage to the rim seal 53 .

또한, 종래의 기술과 비교하여 동일한 실링 효과 대비 필요한 냉각 유량을 최소화시킬 수 있기 때문에, 결과적으로, 가스 터빈 전체의 효율을 증가시키는 효과를 달성할 수 있다.In addition, since it is possible to minimize the cooling flow rate required for the same sealing effect compared to the prior art, as a result, it is possible to achieve an effect of increasing the efficiency of the entire gas turbine.

도 14는 일 실시 예에 따른 일 실시 예에 따른 가스 터빈의 측단면도이다.14 is a cross-sectional side view of a gas turbine according to one embodiment according to one embodiment.

도 14를 참조하면, 도 11 내지 도 13에 도시된 실시 예와는 에어 포일(6143)을 포함하는 가스 터빈(6)의 실시 예를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 14 , an embodiment of a gas turbine 6 including an air foil 6143 may be confirmed, unlike the embodiment shown in FIGS. 11 to 13 .

일 실시 예에 따른 가스 터빈(6)은 연소 과정에서 형성된 고온 및 고압의 주 유동을 후방의 터빈 휠로 안내하는 원형의 정지부(61)와, 주 유동 방향을 따라서 정지부(61)의 후방에 회전 가능하게 설치되는 원형의 회전부(62)와, 정지부(61) 및 회전부(62) 각각의 외주 부분이 서로 마주보는 간극으로 형성되는 림 실부(63)와, 림 실부(63)를 경계로 정지부(61) 및 회전부(62) 사이의 공간인 휠 스페이스(64)를 포함할 수 있다.The gas turbine 6 according to an embodiment includes a circular stop 61 for guiding the high-temperature and high-pressure main flow formed in the combustion process to the rear turbine wheel, and a rear portion of the stop 61 along the main flow direction. A circular rotating portion 62 rotatably installed, a rim seal portion 63 formed by a gap in which the outer circumferential portions of each of the stop portion 61 and the rotating portion 62 face each other, and the rim seal portion 63 as a boundary A wheel space 64, which is a space between the stationary part 61 and the rotating part 62, may be included.

정지부(61)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖는 스테이터 디스크(611)와, 스테이터 디스크(611)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 베인(612)과, 스테이터 디스크(611)에 형성되고 주 유동 방향과 평행한 방향을 따라서 냉각 유체를 안내하는 냉각 유입부(613)와, 스테이터 디스크(611) 내부에서 냉각 유입부(613)로부터 분지되어 연통하는 통로로 형성되고, 상기 냉각 유입부(613)를 통과하는 냉각 유체의 일부를 림 실부(63)를 향하는 방향으로 안내하는 교차 유로(614)를 포함할 수 있다.The stop portion 61 is formed by being spaced apart from the stator disk 611 having a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction and along the outer circumferential portion of the stator disk 611 and through which the main flow passes. Two vanes 612, a cooling inlet 613 formed on the stator disk 611 and guiding the cooling fluid along a direction parallel to the main flow direction, and a cooling inlet 613 inside the stator disk 611 It may include a cross passage 614 formed as a passage branched from and communicated with and guiding a portion of the cooling fluid passing through the cooling inlet 613 in a direction toward the rim seal 63 .

회전부(62)는 주 유동 방향에 평행한 중심 축을 중심으로 원형의 구조를 갖고, 주 유동 방향을 따라서 스테이터 디스크(611)의 후방에서 동심을 이루며 회전 가능하게 설치되는 회전 디스크(621)와, 회전 디스크(621)의 외주 부분을 따라서 복수개로 이격되어 형성되고 주 유동이 통과하는 복수개의 블레이드(622)를 포함할 수 있다.The rotating part 62 has a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction, and a rotating disk 621 rotatably installed concentrically at the rear of the stator disk 611 along the main flow direction, and rotating It may include a plurality of blades 622 formed along the outer circumferential portion of the disk 621 and spaced apart from each other and through which the main flow passes.

스테이터 디스크(611)는, 중심축을 기준으로 복수개의 베인(612)이 방사상으로 배치되는 외주 부분(6113)과, 외주 부분(6113)으로부터 반경 내측으로 이격된 부분에서 전방을 향해 함몰 형성되는 함몰부(6111)와, 스테이터 디스크(611)의 후방으로 연통되는 교차 유로(614)의 개구 부분 중 반경 내측 부분에서 후방을 향해 돌출 형성되는 돌출부(6112)를 포함할 수 있다.The stator disk 611 has an outer circumferential portion 6113 in which a plurality of vanes 612 are radially disposed with respect to a central axis, and a recessed portion formed toward the front in a portion spaced radially inward from the outer circumferential portion 6113. 6111 and a protruding portion 6112 protruding rearward from a radially inner portion of the opening portion of the cross passage 614 communicating with the rear of the stator disk 611.

도 14에 도시되는 바와 같이, 돌출부(6112)는 공급 통로(6142)의 반경 내측의 바닥의 부분과 동일한 높이를 갖도록 림 실부(63)를 향해 돌출 형성되는 구조를 가질 수 있다.As shown in FIG. 14 , the protruding portion 6112 may have a structure protruding toward the rim seal portion 63 to have the same height as a portion of the bottom inside the radius of the supply passage 6142 .

회전 디스크(621)는 중심축을 기준으로 전방의 스테이터 디스크(611) 사이의 림 실부(63)에서 전방으로 돌출 형성되는 로터 돌출부(6211)를 포함할 수 있다.The rotating disk 621 may include a rotor protruding portion 6211 protruding forward from the rim seal portion 63 between the front stator disks 611 with respect to the central axis.

로터 돌출부(6211)는, 림 실부(63)를 향해 전방으로 돌출 형성되되, 전방으로 함몰부(6111)를 마주보는 위치로 돌출되어 돌출 단부의 적어도 일부가 함몰부(6111)의 공간으로 진입할 수 있다.The rotor protruding portion 6211 is formed to protrude forward toward the rim seal portion 63, and protrudes forward to a position facing the recessed portion 6111 so that at least a portion of the protruding end portion enters the space of the recessed portion 6111. can

교차 유로(614)는, 냉각 유입부(613)로부터 분지되어 스테이터 디스크(611)의 반경 외측 방향으로 연장되는 분기 통로(6141)와, 분기 통로(6141)에 연결되어 후방의 림 실부(63)를 향해 후방으로 연장하는 공급 통로(6142)와, 공급 통로(6142) 내부에 설치되는 에어 포일(6143)을 포함할 수 있다.The cross passage 614 is branched from the cooling inlet 613 and is connected to a branch passage 6141 extending in a radially outward direction of the stator disk 611 and the branch passage 6141 to form a rear rim seal 63 It may include a supply passage 6142 extending rearward toward the supply passage 6142 and an air foil 6143 installed inside the supply passage 6142 .

에어 포일(6143)은 환형의 교차 유로(614)의 내부에서 방사상으로 복수개로 이격되어 배치될 수 있다.A plurality of air foils 6143 may be radially spaced apart from each other inside the annular cross passage 614 .

예를 들어, 복수개의 에어 포일(6143)은 복수개의 베인(612)와 동일한 개수로 형성될 수 있다.For example, the plurality of air foils 6143 may be formed in the same number as the plurality of vanes 612 .

예를 들어, 스테이터 디스크(611)의 중심축을 기준으로 복수개의 에어 포일(6143)의 방사상의 위치는, 복수개의 베인(612)의 방사상의 위치와 동일할 수 있다. 다시 말하면, 복수개의 에어 포일(6143) 각각은 복수개의 베인(612) 각각에 1:1로 대응하는 방사상의 위치에 해당하는 공급 통로(6142) 부분에 설치될 수 있다.For example, the radial positions of the plurality of airfoils 6143 based on the central axis of the stator disk 611 may be the same as the radial positions of the plurality of vanes 612 . In other words, each of the plurality of air foils 6143 may be installed in a portion of the supply passage 6142 corresponding to a radial position corresponding to each of the plurality of vanes 612 in a 1:1 ratio.

예를 들어, 에어 포일(6143)은 도 14에 도시되는 바와 같이, 교차 유로(614)에 형성되되, 단부가 공급 통로(6142)의 후방으로 돌출되어 돌출부(6112)가 형성되는 부분까지 연장될 수 있다.For example, as shown in FIG. 14 , the air foil 6143 is formed in the cross passage 614, and the end protrudes to the rear of the supply passage 6142 and extends to a portion where the protrusion 6112 is formed. can

예를 들어, 에어 포일(6143)은 후방을 마주보는 단부가 후방으로 갈수록 반경 방향으로의 높이가 점진적으로 작아지는 형상을 가질 수 있다.For example, the airfoil 6143 may have a shape in which a height in a radial direction gradually decreases as an end facing the rear moves toward the rear.

예를 들어, 도 14에 도시되는 바와 같이, 에어 포일(6143)은 교차 유로(614)의 후단까지 연장되는 형상을 가질 수 있고, 공급 통로(6142)의 후방을 넘어서는 부분부터 돌출부(6112)의 단부까지 연장되는 구조를 가질 수 있다.For example, as shown in FIG. 14 , the airfoil 6143 may have a shape extending to the rear end of the cross passage 614, and extend from a portion beyond the rear of the supply passage 6142 to the protrusion 6112. It may have a structure extending to the end.

이 경우, 에어 포일(6143)이 공급 통로(6142)의 후방을 넘어 돌출부(6112)까지 연장되는 형상은, 도 14에 도시되는 바와 같이, 후방으로 갈수록 반경 방향으로의 높이가 점진적으로 작아지는 형상을 가질 수 있다.In this case, the shape in which the airfoil 6143 extends beyond the rear of the supply passage 6142 to the protrusion 6112 is a shape in which the height in the radial direction gradually decreases toward the rear, as shown in FIG. 14 . can have

이상의 구조에 의하면, 에어 포일(6143) 구조물이 림 실부(63)를 향해 돌출되도록 함으로써, 교차 유로(614)를 통해 공급되는 냉각 유동의 압력 분포를 주 유동의 압력 분포와 동일하게 형성시킬 수 있는 동시에, 열 부하에 취약한 림 실부(63)의 내부를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.According to the above structure, the air foil 6143 structure protrudes toward the rim seal portion 63, so that the pressure distribution of the cooling flow supplied through the cross passage 614 can be made the same as the pressure distribution of the main flow. At the same time, the effect of more effectively cooling the inside of the rim seal part 63, which is vulnerable to heat load, can be obtained.

이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, in the embodiments, the embodiments have been described by specific details such as specific components, limited embodiments, and drawings, but these are provided to help overall understanding. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and variations can be made from these descriptions by those skilled in the art. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments and should not be determined, and all things that are equivalent or equivalent to the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.

Claims

A stop portion for guiding the main flow backward, a rotation portion concentrically and rotatably installed at the rear of the stop portion, and a rim seal portion formed with a gap in which the outer circumference of each of the stop portion and the rotation portion faces each other. For gas turbines,
the stop,
A stator disk having a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction and having an outer circumferential portion through which the main flow passes and a first protrusion protruding backward from the outer circumferential portion facing the rim seal portion;
a plurality of vanes spaced apart along an outer circumferential portion of the stator disk and through which the main flow passes;
a cooling inlet for guiding a cooling fluid rearward from a portion of the stator disk closer to the center than an outer circumferential portion of the stator disk; and
A cross passage formed as a passage branching from and communicating with the cooling inlet inside the stator disk and guiding a part of the cooling fluid passing through the cooling inlet to the rim seal;
The cross flow path,
branching passages branching from the cooling inlet and extending radially outward from the stator disk, and having a plurality of configurations radially spaced from the stator disk with respect to the central axis;
a supply passage connected to the branch passage and extending toward the rear portion of the rim seal; and
A cooling hole through which the supply passage is opened to the rear of the stator disk;
The supply passage,
A gas turbine comprising: a superheated cooling passage that extends rearward after at least a portion of the rearwardly extending section is bent at least once in a radially outward direction.

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According to claim 1,
Based on the central axis of the stator disk, the plurality of cross passages are installed radially spaced apart from each other at the same angle.

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According to claim 1,
The superheated cooling passage,
Based on the main flow direction, the gas turbine is formed in a section where an end facing the rear of the vane is located among sections of the supply passage to additionally cool an end wall portion.

A stop portion for guiding the main flow backward, a rotation portion concentrically and rotatably installed at the rear of the stop portion, and a rim seal portion formed with a gap in which the outer circumference of each of the stop portion and the rotation portion faces each other. For gas turbines,
the stop,
A first protrusion having a circular structure around a central axis parallel to the main flow direction and protruding backward from an outer circumferential portion through which the main flow passes and an outer circumferential portion facing the rim seal portion; a stator disk having a second protrusion protruding backward from a relatively inner portion of the radius;
a plurality of vanes spaced apart along an outer circumferential portion of the stator disk and through which the main flow passes;
a cooling inlet for guiding a cooling fluid rearward from a portion of the stator disk closer to the center than an outer circumferential portion of the stator disk; and
A cross passage formed as a passage branching from and communicating with the cooling inlet inside the stator disk and guiding a part of the cooling fluid passing through the cooling inlet to the rim seal;
The cross flow path,
branching passages branching from the cooling inlet and extending in a radially outward direction of the stator disk, and having a plurality of configurations radially spaced from the stator disk with respect to the central axis;
a supply passage connected to the branch passage and extending toward the rear side of the rim seal; and
A cooling hole through which the supply passage is opened to the rear of the stator disk;
The first protrusion,
A bending structure in which the cooling hole and the second protrusion are bent and extended in a radially inward direction from the rearward protruding portion to overlap the cooling hole and the second protrusion from the rear, and then bent once more toward the front direction and recessed in a 'c' shape. Having a gas turbine.

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