KR102482772B1 - 산업용 가스 터빈을 위한 흡입구 유동 측정 구조체 - Google Patents

산업용 가스 터빈을 위한 흡입구 유동 측정 구조체 Download PDF

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Abstract

흡입구 유동 구조체는, 벨마우스 및 디퓨저를 각각 포함하는 복수의 벨마우스 요소; 복수의 벨마우스 요소의 각각의 하나의 벨마우스 요소를 각각 둘러싸는 복수의 공급 플리넘을 포함하고, 복수의 공급 플리넘은 각각의 벨마우스 요소에 동등한 공기 흐름을 제공하는 벽에 의해 분할된다. 흡입구 유동 구조체는 복수의 공급 플리넘 상에 배치된 유입 플리넘 및 복수의 벨마우스 요소 상에 배치된 유출 플리넘을 포함한다.

Description

산업용 가스 터빈을 위한 흡입구 유동 측정 구조체{INLET FLOW MEASUREMENT STRUCTURE FOR AN INDUSTRIAL GAS TURBINE}
본 발명은 흡입구 유동 구조체, 보다 상세하게는 대형 산업용 가스 터빈을 위한 흡입구 유동 측정 구조체에 관한 것이다.
대형 산업용 가스 터빈(IGT)의 테스트를 위해, 엔진 내로의 공기 질량 유량(massflow)을 정확하게 측정하는 것이 종종 필요하다. 벨 마우스(bellmouth)는 공기 질량 유량을 정확하게 측정하기 위한 일반적인 장치이지만, 제조 및 교정의 한계로 인해, 단일 벨마우스는 실용적이지 않다. 따라서, (IGT의 경우 큰 흐름으로 인해) 벨마우스 어레이가 필요하다. 벨마우스 어레이의 의도는 정확한 공기 질량 유량 측정을 제공하는 것이다. 측정 정확도 목표를 달성하기 위해서는 전체 시스템 성능이 희생될 수 있다. 벨마우스 어레이는 시스템 교정을 단순히 개별 벨마우스들의 합계가 되게 하지 않는 근접성과 상호 작용으로 인해 고유한 시스템 교정을 가진다. 종래의 벨마우스 어레이는 어레이의 위치 및 이웃하는 벨마우스로부터의 유동 간섭의 정도를 보상하기 위한 시스템으로서 교정될 것이다. 간섭을 최소화하기 위해 어레이의 벨마우스 요소를 더 이격되게 배치하면 시스템 교정이 필요하지 않지만 기하학적 제약 및 기타 크기 제한으로 인해 대형 IGT에서는 실용적이지 않다.
교정된 흡입구 벨마우스는 질량 유량을 측정하는 일반적인 방법이다. 제조 상의 제약은 벨마우스의 실제 크기를 제한하고, 더 큰 질량 유동 응용 분야에 벨마우스 어레이의 사용을 유도한다. 단일 벨마우스가 "무한 소스"로부터 흡입을 행하고 정확하게 교정될 수 있는 동안, 어레이의 개별 벨마우스는 서로 상호 작용하므로 교정에 부정적인 영향을 미친다. 다양한 유량에 대해 광범위한 교정이 필요하므로, 유량 측정의 불확실성이 증가한다.
한국공개특허 제2019-0047024호 (2019.05.07 공개)
본 발명은 흡입구 유동 구조체, 보다 상세하게는 대형 산업용 가스 터빈을 위한 흡입구 유동 측정 구조체에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 복수의 벨마우스 요소 및 복수의 벨마우스 요소를 둘러싸고 벽에 의해 서로 분리되는 복수의 공급 플리넘(plenum)을 포함하는 것에 의해 복수의 벨마우스 요소의 상호 간섭을 억제하고 단일 벨마우스만을 완전히 교정하는 것으로써 어레이의 정확한 유량 측정을 제공하는 새롭고 유리한 흡입구 유동 구조체를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 흡입구 유동 구조체는, 각각의 벨마우스 요소가 벨마우스 및 디퓨저를 포함하는 복수의 벨마우스 요소; 및 각각의 공급 플리넘이 상기 복수의 벨마우스 요소 중의 대응하는 하나의 벨마우스 요소를 둘러싸고, 벽에 분할되는 복수의 공급 플리넘을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 흡입구 유동 구조체는, 제1 벨마우스 요소 및 제2 벨마우스 요소; 상기 제1 벨마우스 요소를 둘러싸는 제1 공급 플리넘; 및 상기 제2 벨마우스 요소를 둘러싸는 제2 공급 플리넘을 포함하고, 상기 제1 공급 플리넘과 상기 제2 공급 플리넘은 서로 분리된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 흡입구 유동 구조체는, 어레이로 배열된 복수의 벨마우스 요소; 및 상기 복수의 벨 마우스 요소 사이에 배치된 측벽으로서, 상기 측벽은 상기 어레이에 배열된 복수의 공급 플리넘을 형성하되, 상기 복수의 공급 플리넘 각각이 상기 복수의 벨마우스 요소의 각각의 하나의 벨마우스 요소를 둘러싸도록 상기 어레이에 배열된 복수의 공급 플리넘을 형성하는 측벽을 포함하며, 상기 복수의 공급 플리넘은 상기 측벽에 의해 서로 분리된 것을 특징으로 한다.
도 1a는 통상적인 흡입구 유동 구조체를 예시한다.
도 1b는 통상적인 흡입구 유동 구조체의 사시도를 예시한다.
도 1c는 통상적인 흡입구 유동 구조체의 유동 압력 필드를 예시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체를 예시한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 사시도를 예시한다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 측면도를 예시한다.
도 4a는 통상적인 흡입구 유동 구조체 및 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 전방 비교도를 예시한다.
도 4b는 통상적인 흡입구 유동 구조체 및 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 후방 비교도를 예시한다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 공급 플리넘 및 벨마우스 요소의 사시도를 예시한다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 공급 플리넘 및 벨마우스 요소의 측면도를 예시한다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 2개의 공급 플리넘 및 2개의 벨마우스 요소의 사시도를 예시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체에서의 유동 압력 필드를 예시한다.
도 7a는 통상적인 흡입구 유동 구조체에서의 유속 분포를 예시한다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체에서의 유속 분포를 예시한다.
도 8a는 밀집된 벨마우스 어레이 구조체에서의 질량 유량 분포를 예시한다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체에서의 질량 유량 분포를 예시한다.
"위(에)" 또는 "상(에)"라는 용어가 본 명세서에서 사용되는 경우, 층, 영역, 패턴 또는 구조를 언급할 때, 해당 층, 영역, 패턴 또는 구조는 다른 층 또는 구조 상에 직접 존재하거나, 층, 영역, 패턴 또는 구조가 사이에 개재될 수도 있는 것으로 이해된다. "아래(에)" 또는 "하부(에)"라는 용어가 본 명세서에서 사용되는 경우, 층, 영역, 패턴 또는 구조를 언급할 때, 해당 층, 영역, 패턴 또는 구조는 나머지 층 또는 구조 아래에 직접 존재하거나, 층, 영역, 패턴 또는 구조가 사이에 개재될 수도 있는 것으로 이해된다. "포함하다(구비하다, 가지다)" 및 "포함하는(구비하는, 가지는)"이라는 용어는 각각 "구성되다(형성되다, 이루어지다)" 및 "구성되는(형성되는, 이루어진)"과 동등하다.
또한, 본 명세서에서 사용된 "제1", "제2" 등(예를 들어, 제1 부분 및 제2 부분)에 대한 언급은, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 2개 이상일 수 있는 특별한 특징을 식별하도록 의도된다. 이러한 "제1"이라는 언급은 2개 이상이 있어야 한다는 것을 의미하지는 않는다. 이들 언급은, 명시적으로 언급되지 않는 한, 특별한 특징과 관련하여 시간, 구조적 배향 또는 측면성(예를 들어, 좌측 또는 우측)에 임의의 순서를 부여하도록 의도된 것이 아니다. 또한, "제1" 및 "제2"라는 용어는 부재들에 대해 선택적으로 또는 교환 가능하게 사용될 수 있다.
또한, "예시적인"은 최상의 것이라기보다 단지 하나의 예를 의미하는 것으로 의도된다. 또한, 본 명세서에 예시된 특징부, 층 및/또는 요소는 단순성 및 이해의 용이성을 위해 서로에 대해 특정 치수 및/또는 배향으로 예시되며, 실제 치수 및/또는 배향은 예시된 것과는 실질적으로 상이할 수 있음을 알아야 한다. 즉, 예시의 명확성을 위해 각 요소의 치수는 과장될 수 있으며, 각 요소 치수는 각 요소의 실제 치수와 상이할 수 있다. 도면에 예시된 모든 요소가 본 개시 내용에 포함되고 한정되어야 하는 것은 아니지만, 본 개시 내용의 필수 특징부를 제외한 요소는 추가되거나 삭제될 수 있다.
본 발명의 실시예의 도면 및 설명은 명료성을 위해 (일부 경우) 널리 공지될 수 있는 다른 요소를 제거하면서, 본 발명의 명확한 이해에 관련된 요소를 설명하기 위해 단순화된 것으로 이해되어야 한다. 당업자는 본 발명을 구현하기 위해 다른 요소가 바람직하고/바람직하거나 요구될 수 있음을 인식할 것이다. 그러나, 이러한 요소들은 본 기술 분야에 잘 알려져 있고, 본 발명을 더 잘 이해할 수 있게 하는 것이 아니므로, 이러한 요소들에 대한 논의는 본 명세서에 제공되지 않는다.
전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 구성 요소를 나타내는 데 동일한 참조 번호가 사용되는 첨부 도면을 참조한다. 도 1a는 통상적인 흡입구 유동 구조체를 예시한다. 도 1a를 참조하면, 흡입구 유동 구조체(10)는 흡입 시스템(30) 및 벨마우스 시스템(70)을 포함한다. 특히, 흡입 시스템(30)은 공기 흐름을 수용하는 유입 플리넘(40) 및 공기 흐름을 유출하는 유출 플리넘(60)을 포함하고, 벨마우스 시스템(70)은 복수의 동일한 벨마우스 요소(100)를 포함한다. 흡입구 유동 구조체(10)는 유입 플리넘(40)과 벨마우스 시스템(70) 사이에 단일 공급 플리넘(50) 및 벨마우스 시스템(70)을 지지하는 프레임(80)을 더 포함한다.
도 1b는 통상적인 흡입구 유동 구조체의 사시도를 예시하고, 도 1c는 통상적인 흡입구 유동 구조체의 유동 압력 필드를 예시한다. 도 1a∼도 1c를 참조하면, 복수의 벨마우스 요소(100) 각각에서의 유동 압력 필드는 서로 유사하지 않고 서로 매우 다르다. 주된 이유는 복수의 벨마우스 요소(100)가 서로 근접해 있기 때문에 유동 압력 필드는 복수의 벨마우스 요소(100) 각각의 위치에 따라 변하기 때문이다.
어레이 내의 개별 벨마우스를 분리하고 제한된 공간에 대해 각각의 벨마우스를 교정하는 것에 의해, 단일의 대표적인 벨마우스의 교정만이 필요하며 어레이의 측정 정확도가 크게 향상될 수 있다. 즉, 벨마우스 사이에 장벽을 추가하는 것으로 어레이 내의 개별 벨마우스의 상류 흐름을 분리하는 것에 의해 서로의 상호 간섭이 제거되어 단일 요소 교정만으로 정확한 유량 측정이 제공된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체를 예시한다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 흡입구 유동 구조체(10)는 흡입 시스템(30) 및 벨마우스 시스템(70)을 포함하고, 흡입 시스템(30)은 공기 흐름을 수용하는 유입 플리넘(40) 및 공기 흐름을 배출하는 유출 플리넘(60)을 포함한다. 벨마우스 시스템(70)은 복수의 벨마우스 요소(100) 및 벨마우스 시스템(70)을 지지하는 프레임(80)을 포함한다. 흡입구 유동 구조체(10)는 유입 플리넘(40)과 벨마우스 시스템(70) 사이에 복수의 공급 플리넘(200)을 추가로 포함한다.
복수의 공급 플리넘(200)은 각각 벽(300)에 의해 분할됨으로써 벽(300)에 의해 서로 분리된다. 복수의 공급 플리넘(200)은 각각은 복수의 벨마우스 요소(100) 각각을 둘러싸도록 구성된다. 따라서, 유입 플리넘(40)으로부터 수용된 공기 흐름은 각각의 복수의 공급 플리넘(200)에 의해 분리되며, 분리된 공기 흐름은 복수의 벨마우스 요소(100) 각각에 균등하게 도입되어, 복수의 벨마우스 요소(100) 각각의 전방에서의 간섭을 감소시킨다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 사시도를 예시하고, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 측면도를 예시한다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 복수의 벨마우스 요소(100) 및 복수의 공급 플리넘(200)은 어레이로 배열되고, 복수의 공급 플리넘(200) 각각은 복수의 벨마우스 요소(100) 각각에 대응하고, 복수의 공급 플리넘(200)은 벽(300)에 의해 서로 분리된다. 벽(300)은 측벽(310) 및 측벽(310) 상에 배치된 후방벽(320)을 포함한다. 측벽(310)은 복수의 공급 플리넘(200)을 분할하고, 복수의 벨마우스 요소(100) 각각을 둘러싼다. 복수의 벨마우스 요소(100)는 각각 후방벽(320)을 통과한다.
복수의 공급 플리넘(200)의 제1 공급 플리넘(210)은 복수의 벨마우스 요소(100)의 제1 벨마우스 요소(110)를 둘러싸고, 복수의 공급 플리넘(200)의 제2 공급 플리넘(220)은 복수의 벨마우스 요소(100)의 제2 벨 마우스 요소(120)를 둘러싼다. 공기 흐름이 유입 플리넘(40)으로부터 동시에 공급되더라도, 공기 흐름은 제1 공급 플리넘(210) 및 제2 공급 플리넘(220)을 통해 제1 벨마우스 요소(110) 및 제2 벨마우스 요소(120)에 공급되어, 제1 벨마우스 요소(110) 전방의 공기 흐름은 제2 벨마우스 요소(120) 전방의 공기 흐름과 상호 작용하지 않는다.
도 4a는 통상적인 흡입구 유동 구조체 및 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 전방 비교도를 예시한다. 도 4b는 통상적인 흡입구 유동 구조체 및 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 후방 비교도를 예시한다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 종래의 흡입구 유동 구조체의 복수의 벨마우스 요소(100)는 단일의 공급 플리넘(50)을 통해 공기 흐름을 수용하는 반면, 본 발명의 흡입구 유동 구조체의 복수의 벨마우스 요소(100)는 복수의 공급 플리넘(200) 각각을 통해 공기 흐름을 수용한다. 복수의 공급 플리넘(200)은 벽(300)에 의해 서로 분리되어, 간섭을 감소시키고 각각의 벨마우스 요소(100)에 동일한 공기 흐름을 제공한다. 즉, 복수의 벨마우스 요소(100)는 각각 다른 벨마우스 요소와 공유되지 않는 하나의 공급 플리넘에만 연결된다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 공급 플리넘 및 벨마우스 요소의 사시도를 예시한다. 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 공급 플리넘 및 벨마우스 요소의 측면도를 예시한다. 도 5a 및 도 5b는 도 3a의 제1 벨마우스 요소(110) 및 제1 공급 플리넘(210)을 예시한다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제1 벨마우스 요소(110)는 제1 벨마우스(113) 및 제1 벨마우스(113)에 연결된 제1 디퓨저(115)를 포함하고, 여기서 제1 벨마우스(113)의 일부는 제1 공급 플리넘(210)의 내부에 배치되며, 제1 디퓨저(115)는 제1 공급 플리넘(210)의 외부에 배치된다. 제1 벨마우스(113) 및 제1 디퓨저(115)는 제1 공급 플리넘(210)의 외부에 연결된다.
제1 공급 플리넘(210)은 제1 측벽(311) 및 제1 후방벽(321)을 포함한다. 제1 공급 플리넘(210)은 제1 측벽(311)에 대응하는 4개의 측면, 제1 후방벽(321)에 대응하는 후방면 및 전방면(315)을 포함하는 사각형 프리즘 형상을 가질 수 있지만, 이것에 제한되지는 않는다. 4개의 측면은 제1 측면(3111), 제2 측면(3112), 제3 측면(3113) 및 제4 측면(3114)이다. 가상면으로서의 전방면(315)은 공기가 전방면(315)을 통해 제1 공급 플리넘(210)에 공급되도록 개방된다.
제1 측벽(311)은 제1 후방벽(320)으로부터의 제1 측벽의 측면 길이(A)가 제1 공급 플리넘(210)에서 제1 후방벽(320)으로부터의 제1 벨마우스(113)의 거리(B)보다 더 길도록 제1 공급 플리넘(210)의 제1 벨마우스(113)를 둘러싼다.
도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 2개의 공급 플리넘 및 2개의 벨마우스 요소의 사시도를 예시한다. 도 5c를 참조하면, 제2 벨마우스 요소(120)는 제2 벨마우스(123) 및 제2 벨마우스(123)에 연결된 제2 디퓨저(125)를 포함하고, 제2 벨마우스(123)의 일부는 제2 공급 플리넘(220)의 내부에 배치된다. 제1 벨마우스 요소(110)는 제2 벨마우스 요소(120) 옆에 배치되지만, 제1 벨마우스(113) 및 제2 벨마우스(123)는 벽(300)에 의해 분할되어 분리된 상이한 공급 플리넘(210, 220) 내에 배치된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체에서의 유동 압력 필드를 예시한다. 도 6을 참조하면, 벽(300)에 의해 분리된 복수의 공급 플리넘(200) 각각을 통해 공기 흐름이 복수의 벨마우스 요소(100) 각각에 공급되기 때문에 복수의 벨마우스 요소(100)의 유동 압력 필드는 서로 유사하다.
도 7a는 통상적인 흡입구 유동 구조체에서의 유속 분포를 예시한다. 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체에서의 유속 분포를 예시한다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 통상적인 흡입구 유동 구조체의 복수의 벨마우스 요소의 유속은 어레이의 각 행에서의 위치에 따라 변하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체의 복수의 벨마우스 요소의 유속은 위치에 따라 실질적으로 더 균일하다. 즉, 복수의 벨마우스 요소의 유속은 위치에 관계없이 서로 유사하다.
도 8a는 밀집된 벨마우스 어레이 구조체에서의 질량 유량 분포를 예시한다. 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체에서의 질량 유량 분포를 예시한다. 도 8a를 참조하면, 질량 유량은 질량 유량의 표준 편차가 큰(예를 들어, 5.44) 위치를 기초로 급격히 변한다. 이에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입구 유동 구조체에서의 질량 유량은 질량 유량의 표준 편차가 작도록(예를 들어, 1.97) 거의 일정하다.
본 발명은 한정되는 것은 아니지만 다음의 예시적인 실시예를 포함한다.
실시예 1. 흡입구 유동 구조체로서,
복수의 벨마우스 요소 - 상기 복수의 벨마우스 요소는 각각 벨마우스 및 디퓨저를 포함함 -; 및
복수의 공급 플리넘 - 상기 복수의 공급 플리넘은 각각 상기 복수의 벨마우스 요소의 각각의 하나의 벨마우스 요소를 둘러싸고 있음 -;
을 포함하고,
상기 복수의 공급 플리넘은 벽에 의해 분할된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 2. 실시예 1에 있어서, 상기 벨마우스는 상기 복수의 공급 플리넘 내부에 배치된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 3. 실시예 1∼2 중 어느 실시예에 있어서, 상기 벽은 측벽 및 후방벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 4. 실시예 3에 있어서, 상기 측벽은 상기 복수의 벨마우스 요소 각각의 벨마우스를 둘러싸고, 상기 복수의 벨마우스 요소 각각은 상기 후방벽을 통과하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 5. 실시예 3∼4 중 어느 실시예에 있어서, 상기 후방벽으로부터의 상기 측벽의 측면 길이는 상기 후방벽으로부터의 상기 복수의 공급 플리넘에서의 상기 벨마우스의 거리보다 더 긴 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 6. 실시예 1∼5 중 어느 실시예에 있어서, 상기 복수의 공급 플리넘 상에 배치된 유입 플리넘 및 상기 복수의 벨마우스 요소의 상기 디퓨저 상에 배치된 유출 플리넘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 7. 실시예 1∼6 중 어느 실시예에 있어서, 상기 복수의 벨마우스 요소는 서로 이격된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 8. 실시예 3∼7 중 어느 실시예에 있어서,상기 복수의 공급 플리넘은 인접한 2개의 공급 플리넘이 상기 측벽의 동일한 부분에 의해 분리되도록 배치된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 9. 흡입구 유동 구조체로서,
제1 벨마우스 요소 및 제2 벨마우스 요소;
상기 제1 벨마우스 요소를 둘러싸는 제1 공급 플리넘; 및
상기 제2 벨마우스 요소를 둘러싸는 제2 공급 플리넘;
을 포함하고,
상기 제1 공급 플리넘과 상기 제2 공급 플리넘은 서로 분리된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 10. 실시예 9에 있어서, 상기 제1 벨마우스 요소는 제1 벨마우스 및 제1 디퓨저를 포함하고, 상기 제2 벨마우스 요소는 제2 벨마우스 및 제2 디퓨저를 포함하고, 상기 제1 벨마우스의 일부는 상기 제1 공급 플리넘의 내부에 위치되며, 상기 제2 벨마우스의 일부는 상기 제2 공급 플리넘의 내부에 위치된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 11. 실시예 10에 있어서, 상기 제1 벨마우스와 상기 제1 디퓨저는 서로 연결되고, 상기 제2 벨마우스와 상기 제2 디퓨저는 서로 연결된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 12. 실시예 10∼11 중 어느 실시예에 있어서, 상기 제1 공급 플리넘은 상기 제1 벨마우스의 일부를 둘러싸는 제1 측벽 및 상기 제1 측벽에 배치된 제1 후방벽을 포함하고, 상기 제1 벨마우스는 상기 제1 후방벽을 통과하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 13. 실시예 12에 있어서, 상기 제1 후방벽으로부터의 상기 제1 측벽의 측면 길이는 상기 제1 후방벽으로부터의 상기 제1 공급 플리넘에서의 상기 제1 벨마우스의 일부의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 14. 실시예 12∼13 중 어느 실시예에 있어서, 상기 제1 공급 플리넘은 상기 제1 측벽에 대응하는 4개의 측면 및 상기 제1 후방벽에 대응하는 후방면을 포함하는 사각형 프리즘을 가지는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 15. 실시예 9∼14 중 어느 실시예에 있어서, 상기 제1 공급 플리넘 및 상기 제2 공급 플리넘 상에 배치된 유입 플리넘 및 상기 제1 디퓨저 및 상기 제2 디퓨저 상에 배치된 유출 플리넘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 16. 흡입구 유동 구조체로서,
어레이로 배열된 복수의 벨마우스 요소; 및
상기 복수의 벨마우스 요소 사이에 배치된 측벽으로서, 상기 복수의 공급 플리넘 각각이 상기 복수의 벨마우스 요소의 각각의 하나의 벨마우스 요소를 둘러싸도록 상기 어레이에 배열된 복수의 공급 플리넘을 형성하는 측벽;
을 포함하며,
상기 복수의 공급 플리넘은 상기 측벽에 의해 서로 분리된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 17. 실시예 16에 있어서, 상기 측벽 상에 배치된 후방벽을 더 포함하고, 상기 복수의 벨마우스 요소 각각은 상기 후방벽을 통과하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 18. 실시예 17에 있어서, 상기 후방벽으로부터의 상기 측벽의 측면 길이는 상기 후방벽으로부터의 상기 복수의 공급 플리넘 내의 상기 복수의 벨마우스 요소 각각의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 19. 실시예 16∼18 중 어느 실시예에 있어서, 상기 어레이를 형성하고 상기 복수의 벨마우스 요소를 지지하는 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 20. 실시예 16∼19 중 어느 실시예에 있어서, 상기 복수의 공급 플리넘 상에 배치된 유입 플리넘 및 상기 복수의 벨마우스 요소 상에 배치된 유출 플리넘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 21. 흡입구 유동 구조체로서,
복수의 벨마우스 요소; 및
상기 복수의 벨마우스 요소의 각각의 하나의 벨마우스 요소를 각각 둘러싸는 복수의 공급 플리넘;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 22. 실시예 21에 있어서, 상기 복수의 벨마우스 요소는 각각 벨마우스 및 디퓨저를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 23. 실시예 22에 있어서, 상기 디퓨저는 원추형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 24. 실시예 22∼23 중 어느 실시예에 있어서, 상기 벨마우스는 상기 복수의 공급 플리넘의 내부에 배치되고, 상기 디퓨저는 상기 복수의 공급 플리넘의 외부에 배치된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 25. 실시예 21∼24 중 어느 실시예에 있어서, 상기 복수의 공급 플리넘은 상기 벨마우스를 둘러싸는 측벽 및 상기 측벽 상에 배치된 후방벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 26. 실시예 25에 있어서, 상기 복수의 벨마우스 요소는 각각 상기 후방벽을 통과하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 27. 실시예 21∼26 중 어느 실시예에 있어서, 상기 복수의 공급 플리넘 상에 배치된 유입 플리넘 및 상기 복수의 벨마우스 요소 상에 배치된 유출 플리넘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 28. 실시예 25∼27 중 어느 실시예에 있어서, 상기 복수의 공급 플레 넘은 인접한 2개의 공급 플리넘이 상기 측벽의 동일한 부분에 의해 분리되도록 배열된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
실시예 29. 실시예 21∼28 중 어느 실시예에 있어서, 상기 복수의 공급 플리넘은 서로 분리된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
본 명세서에 기술된 예와 실시예는 단지 예시를 위한 것이며, 해당 예와 실시예에 대한 다양한 수정 또는 변경이 당업자에게 제안될 것이며, 본 출원의 범위와 사상 및 첨부된 청구범위 내에 포함된다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 임의의 발명 또는 그 실시예의 임의의 요소 또는 제한은 본 명세서에 개시된 임의의 다른 발명 또는 그 실시예의 임의의 또는 모든 다른 요소 또는 제한과 조합될 수 있으며(개별적으로 또는 임의의 조합으로), 모든 이러한 조합은 그것에 한정되지 않고 본 발명의 범위에서 고려된다.

Claims (11)

  1. 흡입구 유동 구조체로서,
    각각의 벨마우스 요소가 벨마우스 및 디퓨저를 포함하는 복수의 벨마우스 요소; 및
    각각의 공급 플리넘이 상기 복수의 벨마우스 요소 중의 대응하는 하나의 벨마우스 요소를 둘러싸고 있는 복수의 공급 플리넘;
    을 포함하고,
    상기 복수의 공급 플리넘은 벽에 의해 분할되고,
    상기 복수의 벨마우스 요소의 각각의 디퓨저 상에는 분리되지 않은 하나의 공간을 형성하는 유출 플리넘이 배치되고,
    상기 벨마우스는 상기 복수의 공급 플리넘 내부에 배치되며,
    상기 벽은 측벽 및 후방벽을 포함하고,
    상기 측벽은 상기 복수의 벨마우스 요소 각각의 벨마우스를 둘러싸고, 상기 복수의 벨마우스 요소 각각은 상기 후방벽을 통과하며,
    상기 복수의 벨마우스 요소는 서로 이격된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후방벽으로부터의 상기 측벽의 측면 길이는 상기 후방벽으로부터의 상기 복수의 공급 플리넘에서의 상기 벨마우스의 거리보다 더 긴 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 공급 플리넘 상에 배치된 유입 플리넘 및 상기 복수의 벨마우스 요소의 상기 디퓨저 상에 배치된 유출 플리넘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 공급 플리넘은 인접한 2개의 공급 플리넘이 상기 측벽의 동일한 부분에 의해 분리되도록 배치된 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
  5. 흡입구 유동 구조체로서,
    제1 벨마우스 요소 및 제2 벨마우스 요소;
    상기 제1 벨마우스 요소를 둘러싸는 제1 공급 플리넘; 및
    상기 제2 벨마우스 요소를 둘러싸는 제2 공급 플리넘;
    을 포함하고,
    상기 제1 공급 플리넘과 상기 제2 공급 플리넘은 서로 분리되며,
    상기 제1 벨마우스 요소 및 제2 벨마우스 요소 각각의 제1 디퓨저 및 제2 디퓨저 상에는 분리되지 않은 하나의 공간을 형성하는 유출 플리넘이 배치되고,
    상기 제1 벨마우스 요소는 제1 벨마우스 및 상기 제1 디퓨저를 포함하고, 상기 제2 벨마우스 요소는 제2 벨마우스 및 상기 제2 디퓨저를 포함하고, 상기 제1 벨마우스의 일부는 상기 제1 공급 플리넘의 내부에 위치되며, 상기 제2 벨마우스의 일부는 상기 제2 공급 플리넘의 내부에 위치되며,
    상기 제1 벨마우스와 상기 제1 디퓨저는 서로 연결되고, 상기 제2 벨마우스와 상기 제2 디퓨저는 서로 연결되고,
    상기 제1 공급 플리넘은 상기 제1 벨마우스의 일부를 둘러싸는 제1 측벽 및 상기 제1 측벽에 배치된 제1 후방벽을 포함하고, 상기 제1 벨마우스는 상기 제1 후방벽을 통과하며,
    상기 제1 공급 플리넘은 상기 제1 측벽에 대응하는 4개의 측면 및 상기 제1 후방벽에 대응하는 후방면을 포함하는 사각형 프리즘을 가지는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 후방벽으로부터의 상기 제1 측벽의 측면 길이는 상기 제1 후방벽으로부터의 상기 제1 공급 플리넘에서의 상기 제1 벨마우스의 일부의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 공급 플리넘 및 상기 제2 공급 플리넘 상에 배치된 유입 플리넘 및 상기 제1 디퓨저 및 상기 제2 디퓨저 상에 배치된 유출 플리넘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
  8. 흡입구 유동 구조체로서,
    어레이로 배열된 복수의 벨마우스 요소; 및
    상기 복수의 벨마우스 요소 사이에 배치된 측벽으로서, 복수의 공급 플리넘 각각이 상기 복수의 벨마우스 요소의 각각의 하나의 벨마우스 요소를 둘러싸도록 상기 어레이에 배열된 복수의 공급 플리넘을 형성하는 측벽;
    을 포함하며,
    상기 복수의 공급 플리넘은 상기 측벽에 의해 서로 분리되고,
    상기 어레이를 형성하고 상기 복수의 벨마우스 요소를 지지하는 프레임을 더 포함하며,
    상기 측벽 상에 배치된 후방벽을 더 포함하고, 상기 복수의 벨마우스 요소 각각은 상기 후방벽을 통과하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 후방벽으로부터의 상기 측벽의 측면 길이는 상기 후방벽으로부터의 상기 복수의 공급 플리넘 내의 상기 복수의 벨마우스 요소 각각의 거리보다 긴 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 공급 플리넘 상에 배치된 유입 플리넘 및 상기 복수의 벨마우스 요소 상에 배치된 유출 플리넘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입구 유동 구조체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1310509A (en) * 1918-01-12 1919-07-22 Harry Mortimer Specht Apparatus for making filament from viscid or viscous substance.
US1559156A (en) * 1924-11-08 1925-10-27 Gen Electric Orifice-type pressure-difference-creating device for flow meters
US2074690A (en) * 1933-01-14 1937-03-23 Gerdts Gustav Friedrich Steam trap
US2096886A (en) * 1935-12-21 1937-10-26 Roy S Dodd Gas burner
US2229119A (en) * 1939-09-20 1941-01-21 American Locomotive Co Venturi silencer
US2325036A (en) * 1941-07-22 1943-07-27 Harold W Case Radiator core tube
US2714503A (en) * 1953-01-14 1955-08-02 Harry F Heisler Carburetor jet
US2797905A (en) * 1954-09-21 1957-07-02 Gen Motors Corp Carburetor
US2924441A (en) * 1956-01-24 1960-02-09 Pfaudler Permutit Inc Fluid distributor plate for counter flow contact apparatus
US3774645A (en) * 1971-12-06 1973-11-27 Universal Oil Prod Co Flange-free venturi nozzle insert
US4487366A (en) * 1981-03-12 1984-12-11 Rockwell International Corporation Porous-wall compact laser diffuser
US5392815A (en) 1993-08-05 1995-02-28 Pacific Gas And Electric Company Gradational tube bundle flow conditioner for providing a natural flow profile to facilitate accurate orifice metering in fluid filled conduits
US5918637A (en) * 1993-08-16 1999-07-06 Fleischman; William H. Plates perforated with venturi-like orifices
US5495872A (en) 1994-01-31 1996-03-05 Integrity Measurement Partners Flow conditioner for more accurate measurement of fluid flow
US7249614B2 (en) 2001-02-26 2007-07-31 Vakili Ahmad D Structure and method for improving flow uniformity and reducing turbulence
US7073534B2 (en) * 2004-03-18 2006-07-11 Blaine Darren Sawchuk Silencer for perforated plate flow conditioner
KR101589654B1 (ko) 2013-04-22 2016-01-29 정현욱 다중 유로 유량계
WO2015142318A1 (en) 2014-03-18 2015-09-24 Siemens Aktiengesellschaft System and method for monitoring air flow into a turbine engine
WO2018052588A1 (en) 2016-09-16 2018-03-22 Siemens Energy, Inc. System for measuring air mass flow into a gas turbine

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