KR102510537B1 - 링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 케이싱의 내주면에 설치되며, 케이싱의 내부에 존재하는 블레이드의 단부와 대향하도록 배치되는 링 세그먼트(Ring segment)에 있어서, 상기 케이싱의 반경방향 내측에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 채널이 내부에 형성된 세그먼트 본체; 및 상기 세그먼트 본체의 외측으로 돌출되어 상기 케이싱의 내주면에 결합되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 따라 서로 이격되어 냉각공기가 유입되는 RS캐비티를 형성하는 한 쌍의 세그먼트 돌기를 포함하되, 상기 세그먼트 본체는, 상기 RS캐비티로부터 유입된 냉각공기를 상기 채널로 공급하는 캐비티가 내부에 더 형성된 링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신을 제공한다.

Description

링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신{Ring segment and turbo-machine comprising the same}
본 발명은 링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 케이싱의 내주면에 설치되며 케이싱의 내부에 존재하는 블레이드의 단부와 대향하도록 배치되는 링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신에 관한 것이다.
터보머신이란, 터보머신을 통과하는 유체(특히, 기체)를 통해, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 장치를 의미한다. 따라서 터보머신은 통상 발전기와 함께 설치되어 사용된다. 이러한 터보머신에는, 가스터빈(Gas turbine), 스팀터빈(Steam turbine), 풍력터빈(Wind power turbine) 등이 해당될 수 있다. 가스터빈은 압축공기와 천연가스를 혼합하여 연소시켜 연소가스를 생성하고, 이와 같이 생성된 연소가스를 이용하여 발전을 위한 동력을 생성하는 장치이다. 스팀터빈은 물을 가열하여 생성되는 증기를 이용하여 발전을 위한 동력을 생성하는 장치이다. 풍력터빈은 풍력을 발전용 동력으로 전환시키는 장치이다.
터보머신 중 가스터빈에 대해 살펴보면, 가스터빈은 압축기와 연소기와 터빈을 포함한다. 압축기는 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과 압축기 블레이드가 교대로 배치된다. 그리고 압축기는 압축기 입구 스크롤 스트럿(Compressor inlet scroll strut)을 통해 외부의 공기를 흡입한다. 이렇게 흡입된 공기는 압축기의 내부를 통과하면서 상기 압축기 베인과 압축기 블레이드에 의해 압축된다. 연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축공기를 공급받아 연료와 혼합시킨다. 또한 연소기는 압축공기와 혼합된 연료를 점화기로 점화하여 고온고압의 연소가스를 생성한다. 이와 같이 생성된 연소가스는 터빈으로 공급된다. 터빈은 터빈 케이싱 내에 복수개의 터빈 베인과 터빈 블레이드가 교대로 배치된다. 그리고 터빈은 연소기에서 생성된 연소가스를 공급받아 내부로 통과시킨다. 터빈의 내부를 통과하는 연소가스는 터빈 블레이드를 회전시키게 되고, 터빈의 내부를 완전히 통과하게 된 연소가스는 터빈 디퓨저를 통해 외부로 토출되게 된다.
터보머신 중 증기터빈에 대해 살펴보면, 증기터빈은 증발기와 터빈을 포함한다. 상기 증발기는 외부로부터 공급받은 물을 가열하여 증기를 생성한다. 상기 터빈은 가스터빈에서의 터빈과 마찬가지로 터빈 케이싱 내에 복수개의 터빈 베인과 터빈 블레이드가 교대로 배치된다. 다만, 증기터빈에서의 터빈은 연소가스가 아닌 상기 증발기에서 생성된 증기를 내부로 통과시켜, 터빈 블레이드를 회전시킨다.
한편, 상기 터빈은, 터빈 스테이터와, 상기 터빈 스테이터의 내부에 배치되는 터빈 로터를 포함한다. 여기서, 상기 터빈 스테이터는, 터빈 케이싱, 상기 터빈케이싱의 내주면에 결합되는 터빈 베인, 연소가스 또는 증기의 유동방향을 따라 인접하는 터빈 베인과 터빈 베인의 사이에서 상기 터빈 케이싱의 내주면에 결합되는 링 세그먼트를 포함한다. 그리고 상기 터빈 로터는, 터빈 디스크, 상기 터빈 디스크의 외주면에 결합되며 단부가 상기 링 세그먼트와 대향하도록 배치되는 터빈 블레이드를 포함한다.
링 세그먼트는, 터빈 케이싱의 내부로 유동하는 연소가스 또는 증기에 의해 열 손상을 입는 것을 방지하기 위하여, 내부에 냉각공기가 유동하는 쿨링채널이 형성된다. 이때, 종래의 링 세그먼트는 터빈 케이싱과 링 세그먼트의 사이로 유입된 공기가 쿨링채널로 곧바로 유입되어 유동하는 단순한 구조로 설계되는데, 터보머신의 구조가 점점 개량되고 변함에 따라 터빈 입구의 온도 역시 상승하게 되고, 따라서 종래의 링 세그먼트의 구조로는 종래에 비해 상승된 유체(연소가스 또는 증기)의 온도에 대응하여 링 세그먼트를 효과적으로 냉각시킬 수 없다는 문제가 있다.
또한, 링 세그먼트는 터빈 케이싱의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수개로 구비되는데, 인접하는 링 세그먼트와 링 세그먼트의 사이로 유동하는 고온의 유체(연소기스 또는 증기)에 의해서도 링 세그먼트가 가열된다. 이때, 종래의 링 세그먼트 구조로는 인접하는 링 세그먼트와의 대향면에 대해 효과적으로 냉각을 시킬 수 없다는 문제가 있다.
특허문헌 1 : 등록특허 10-2135442호 (2020.07.13. 등록) ‘링 세그먼트 및 이를 포함하는 가스 터빈’
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 터보머신의 개량 및 개발에 의해 점점 증가하는 터빈 입구의 온도에 대응하여 효과적으로 냉각이 가능하도록 개선된 구조를 갖는 링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 케이싱의 내주면에 설치되며, 케이싱의 내부에 존재하는 블레이드의 단부와 대향하도록 배치되는 링 세그먼트(Ring segment)에 있어서, 상기 케이싱의 반경방향 내측에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 채널이 내부에 형성된 세그먼트 본체; 및 상기 세그먼트 본체의 외측으로 돌출되어 상기 케이싱의 내주면에 결합되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 따라 서로 이격되어 냉각공기가 유입되는 RS캐비티를 형성하는 한 쌍의 세그먼트 돌기를 포함하되, 상기 세그먼트 본체는, 상기 RS캐비티로부터 유입된 냉각공기를 상기 채널로 공급하는 캐비티가 내부에 더 형성된 링 세그먼트를 제공한다.
또한, 본 발명은, 내부로 유체가 통과되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 결합되어 유체를 가이드하는 베인을 포함하는 스테이터; 및 상기 스테이터의 내부에 설치되는 디스크와, 상기 디스크의 외주면에 결합되며 유동하는 유체에 의해 회전하는 블레이드를 포함하는 로터를 포함하되, 상기 스테이터는, 상기 케이싱의 내주면에 설치되며, 유체의 유동방향을 기준으로 인접하는 베인과 베인의 사이에 배치되어 상기 블레이드의 단부와 대향하는 링 세그먼트(Ring segment)를 더 포함하며, 상기 링 세그먼트는, 상기 케이싱의 반경방향 내측에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 채널이 내부에 형성된 세그먼트 본체와, 상기 세그먼트 본체의 외측으로 돌출되어 상기 케이싱의 내주면에 결합되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 따라 서로 이격되어 냉각공기가 유입되는 RS캐비티를 형성하는 한 쌍의 세그먼트 돌기를 포함하고, 상기 세그먼트 본체는, 상기 RS캐비티로부터 유입된 냉각공기를 상기 채널로 공급하는 캐비티가 내부에 더 형성된 터보머신을 제공한다.
상기 채널은, 상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 내측에 인접하게 배치되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향 기준 상류 또는 하류 측으로 냉각공기가 유동하는 복수개의 쿨링채널을 포함하며, 상기 캐비티는, 상기 복수개의 쿨링채널의 외측에 배치되는 쿨링캐비티를 포함하고, 상기 세그먼트 본체는, 상기 RS캐비티로부터 상기 쿨링캐비티로 냉각공기를 공급하는 복수개의 쿨링홀이 더 형성될 수 있다.
상기 복수개의 쿨링채널은, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 하류 측 단부를 관통하여 상기 세그먼트 본체의 상류 측까지 연장된 후 하류 측으로 리턴되는 형상으로 형성된 복수개의 제1쿨링채널과, 상기 복수개의 제1쿨링채널의 사이에 배치되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 상류 측 단부를 관통하여 상기 세그먼트 본체의 하류 측까지 연장된 후 상류 측으로 리턴되는 형상으로 형성된 복수개의 제2쿨링채널을 포함할 수 있다.
상기 쿨링캐비티는, 내부에 배치되는 격벽에 의해 구분되는 것으로, 상기 제1쿨링채널과 연통되는 제1쿨링캐비티와, 상기 제2쿨링채널과 연통되는 제2쿨링캐비티를 포함할 수 있다.
상기 링 세그먼트는, 상기 케이싱의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수개로 구비되며, 상기 채널은, 인접하는 다른 세그먼트 본체 측으로 냉각공기를 분사하는 복수개의 보조채널을 포함하고, 상기 캐비티는, 상기 복수개의 보조채널로 냉각공기를 공급하는 제1보조캐비티를 포함할 수 있다.
상기 캐비티는, 상기 제1보조캐비티와 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치되며, 상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 제1보조캐비티의 내측에 배치되고, 상기 RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티로 유입된 냉각공기를 공급받아 상기 복수개의 보조채널로 공급하는 제2보조캐비티를 더 포함할 수 있다.
상기 세그먼트 본체는, 상기 RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티로 냉각공기를 공급하는 복수개의 보조홀이 더 형성되며, 상기 캐비티는, 상기 제1보조캐비티와 상기 제2보조캐비티를 연결하는 복수개의 연결캐비티를 더 포함하고, 상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 외측에서 보았을 때, 상기 복수개의 연결캐비티는, 상기 복수개의 보조홀의 사이에 배치될 수 있다.
상기 복수개의 연결캐비티는, 곡률을 갖도록 형성되며, 상기 제1보조캐비티로부터 반경방향 내측으로 휘어져 상기 제2보조캐비티의 반경방향 외측에 연결되는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 링 세그먼트는, 상기 케이싱의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수개로 구비되며, 상기 채널은, 상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 내측에 인접하게 배치되는 복수개의 쿨링채널과, 상기 복수개의 쿨링채널로부터 상기 케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되며, 인접하는 다른 세그먼트 본체 측으로 냉각공기를 분사하는 복수개의 보조채널을 포함하고, 상기 캐비티는, 상기 복수개의 쿨링채널의 외측에 배치되는 쿨링캐비티와, 상기 쿨링캐비티로부터 상기 케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되며, 상기 복수개의 보조채널로 냉각공기를 공급하는 제1보조캐비티를 포함할 수 있다.
상기 캐비티는, 상기 제1보조캐비티와 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치되며, 상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 제1보조캐비티의 내측에 배치되고, 상기 RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티로 유입된 냉각공기를 공급받아 상기 복수개의 보조채널로 공급하는 제2보조캐비티를 더 포함하며, 상기 제2보조캐비티는, 상기 복수개의 쿨링채널과 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신에 의하면, 링 세그먼트의 내부에 냉각공기가 유입되는 캐비티가 형성되고, 상기 캐비티로부터 공급받은 냉각공기가 유동하는 채널이 형성됨으로써, 1차적으로 상기 캐비티로 유입되는 냉각공기를 이용하여 상기 캐비티의 내벽에 냉각공기를 충돌시켜 링 세그먼트를 냉각시키고, 2차적으로 상기 캐비티로부터 상기 채널로 유입되어 유동하는 냉각공기를 이용하여 링 세그먼트의 외면을 냉각시키는 것이 가능하며, 따라서 종래에 비해 링 세그먼트를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 링 세그먼트의 내부에 제1 및 제2보조캐비티, 보조채널이 형성됨으로써, RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티, 제2보조캐비티 및 보조채널을 통해 인접하는 다른 링 세그먼트 측으로 냉각공기가 분사되도록 할 수 있으며, 따라서 인접하는 링 세그먼트와 링 세그먼트의 사이로 유동하는 고온의 유체(연소가스 또는 증기)에 의해 가열된 링 세그먼트의 다른 링 세그먼트와의 대향면을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터보머신 중 가스터빈을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 링 세그먼트의 사시도이다.
도 3은 도 2에서 Y-Y선을 따라 절단된 모습을 나타낸 링 세그먼트의 단면도이다.
도 4는 도 2에서 Z-Z선을 따라 절단된 모습을 나타낸 링 세그먼트의 단면도이다.
도 5는 도 4의 K 부분의 확대도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 제1 및 제2보조캐비티, 보조채널을 반경방향 외측에서 본 모습을 도식적(圖式的; graphic; formulaic)으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 링 세그먼트(100) 및 이를 포함하는 터보머신에 대해서 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 이때, 본 발명에 따른 터보머신은 가스터빈(1)인 것으로 가정하여 설명할 것이나, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명에 따른 터보머신은 가스터빈(1)이 아닌 증기터빈에 해당될 수도 있음은 물론이라 할 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스터빈(1)은 압축기(2), 연소기(3) 및 터빈(4)을 포함한다. 기체(압축공기 또는 연소가스)의 유동방향을 기준으로 하였을 때, 가스터빈(1)의 상류 측에는 압축기(2)가 배치되고 하류 측에는 터빈(4)이 배치된다. 그리고 압축기(2)와 터빈(4) 사이에는 연소기(3)가 배치된다.
압축기(2)는 압축기 케이싱 내부에 압축기 베인과 압축기 로터를 수용하며, 터빈(4)은 터빈 케이싱(11) 내부에 터빈 베인(12)과 터빈 로터(20)를 수용한다. 이러한 압축기 베인과 압축기 로터는 압축공기의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치되며, 터빈 베인(12)과 터빈 로터(20) 역시 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치된다. 이때, 압축기(2)는 흡입된 공기가 압축될 수 있게 전단(Front-stage)에서 후단(Rear-stage) 측으로 갈수록 내부공간이 줄어들며, 반대로 터빈(4)은 연소기로부터 공급받은 연소가스가 팽창될 수 있게 전단에서 후단 측으로 갈수록 내부공간이 커지는 구조로 설계된다.
한편, 압축기(2)의 최후단부 측에 위치한 압축기 로터와, 터빈(4)의 최전단부 측에 위치한 터빈 로터(20) 사이에는, 터빈(4)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기(2)로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브가 배치된다. 상기 토크튜브는 도 1에 도시된 바와 같이 총 3개의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크로 구성될 수 있으나, 이는 본 발명의 여러 실시예 중 하나에 불과하며, 상기 토크튜브는 4개 이상의 단 또는 2개 이하의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크로 구성될 수도 있다.
상기 압축기 로터는, 압축기 디스크와 압축기 블레이드를 포함한다. 상기 압축기 케이싱의 내부에는 복수개(예를 들어 14매)의 압축기 디스크가 구비되고, 상기 각각의 압축기 디스크들은 타이로드에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. 더욱 상세하게는, 상기 각각의 압축기 디스크는 중심부가 상기 타이로드에 의해 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬된다. 그리고 인접하는 각각의 압축기 디스크는 대향하는 면이 상기 타이로드에 의해 압착되어, 서로 상대적인 회전을 할 수 없도록 배치된다.
상기 압축기 디스크의 외주면에는 복수개의 압축기 블레이드가 방사상으로 결합된다. 또한, 상기 압축기 블레이드의 사이에는, 동일한 단(Stage)을 기준으로 하였을 때 상기 압축기 케이싱의 내주면에 환상으로 설치되는 복수개의 압축기 베인이 각각 배치된다. 상기 압축기 베인은 상기 압축기 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정된 상태를 유지하며, 압축기 블레이드를 통과한 압축공기의 흐름을 정렬하여 하류 측에 위치하는 압축기 블레이드로 압축공기를 안내하는 역할을 한다. 이때, 상기 압축기 케이싱과 압축기 베인은, 상기 압축기 로터와 구분하기 위하여, 압축기 스테이터라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.
상기 타이로드는 상기 복수개의 압축기 디스크와, 후술할 터빈 디스크의 중심부를 관통하도록 배치되며, 일 측 단부는 압축기의 최전단부 측에 위치한 압축기 디스크 내에 체결되고, 타 측 단부는 고정 너트에 의해 체결된다.
상기 타이로드의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 압축기 디스크와 터빈 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.
도시되지는 않았으나, 가스터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 안내깃 역할을 하는 디스월러(Deswirler)가 설치될 수 있다.
상기 연소기(3)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스의 온도를 높이게 된다.
가스터빈(1)의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀(Cell) 형태로 형성되는 연소기 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료를 분사하는 노즐과, 연소실을 형성하는 라이너(Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션피스(Transition piece)를 포함한다.
구체적으로, 상기 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 연소챔버와, 상기 연소챔버를 감싸면서 환형공간을 이루는 라이너 환형유로가 형성된다. 또한 라이너의 전단에는 연료를 분사하는 노즐이 결합되며, 측벽에는 점화기가 결합된다.
상기 라이너 환형유로에는, 라이너의 외벽에 마련되는 다수개의 홀(Hole)을 통해 유입된 압축공기가 유동하며, 후술할 트랜지션피스를 냉각시킨 압축공기 역시 이를 통해 유동한다. 이렇듯 압축공기가 라이너의 외벽부를 따라 유동함으로써, 상기 연소챔버에서 연료의 연소에 의해 발생되는 열에 의해 라이너가 열 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.
라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 상기 라이너와 마찬가지로, 상기 트랜지션피스는, 상기 트랜지션피스의 내부 공간을 감싸는 트랜지션피스 환형유로가 형성되며, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 상기 트랜지션피스 환형유로를 따라 흐르는 압축공기에 의해 외벽부가 냉각된다.
한편, 상기 연소기(3)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(4)으로 공급된다. 터빈(4)으로 공급된 고온 고압의 연소가스는 터빈(4)의 내부를 통과하면서 팽창하게 되고, 그에 따라 후술할 터빈 블레이드(22)에 충동 및 반동력을 가하여 회전토크가 발생되도록 한다. 이렇게 얻어진 회전토크는 상술한 토크튜브를 거쳐 압축기로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 부분은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.
상기 터빈(4)은 기본적으로는 압축기(2)의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈(4)에도 압축기(2)의 압축기 로터와 유사한 복수개의 터빈 로터(20)가 구비된다. 따라서 상기 터빈 로터(20) 역시, 터빈 디스크(21)와, 이로부터 방사상으로 배치되는 복수개의 터빈 블레이드(22)를 포함한다. 상기 터빈 블레이드(22)의 사이에도, 동일한 단을 기준으로 하였을 때 상기 터빈 케이싱(11)에 환상으로 설치되는 복수개의 터빈 베인(12)이 구비되며, 상기 터빈 베인(12)은 터빈 블레이드(22)를 통과한 연소가스의 유동방향을 가이드하게 된다. 이때, 상기 터빈 케이싱(11)과 터빈 베인(12) 역시, 상기 터빈 로터(20)와 구분하기 위하여, 터빈 스테이터(10)라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여, 도면부호 C는 상기 터빈 케이싱(11)의 원주방향이라 하며, 도면부호 R은 상기 터빈 케이싱(11)의 반경방향이라 하고, 도면부호 D는 상기 터빈 케이싱(11)의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향이라 한다. 도 2를 기준으로 왼쪽이 유체의 유동방향(D) 기준 상류(Upstream) 측이 되며 오른쪽이 유체의 유동방향(D) 기준 하류(Downstream) 측이 될 수 있다. 이때, 본 발명의 실시예에서와 같이, 터보머신이 가스터빈(1)인 경우, 상기 D 방향을 따라 유동하는 유체는 연소가스가 된다. 반대로 터보머신이 증기터빈인 경우, 상기 D 방향을 따라 유동하는 유체는 증기가 된다. 한편, 상기 D 방향은 가스터빈(1)의 축방향, 타이로드의 길이방향과도 같은 것이라고 할 수 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 링 세그먼트(100)는, 상기 터빈 케이싱(11)의 내주면에 설치되며, 상기 터빈 케이싱(11)의 내부에 배치된 상기 터빈 블레이드(22)의 단부와 대향하도록 배치되는 것으로, 세그먼트 본체(110) 및 한 쌍의 세그먼트 돌기(140)를 포함한다.
상기 세그먼트 본체(110)는, 유동방향(D) 기준 하류 측으로 갈수록 반경방향(R) 외측으로 휘어지는 플레이트 형상으로 형성된 것으로, 내부에 냉각공기가 유동하는 캐비티 및 채널이 형성된다. 여기서 냉각공기는, 상기 압축기(2)로부터 공급받은 압축공기일 수도 있고, 가스터빈(1)의 외부에 존재하는 다른 것으로부터 공급받은 것일 수도 있다. 상기 한 쌍의 세그먼트 돌기(140)는, 상기 세그먼트 본체(110)의 반경방향(R) 외측으로 돌출되어 상기 터빈 케이싱(11)의 내주면에 결합되며, 유동방향(D) 기준 상류 및 하류 측으로 서로 이격 배치되어 그 사이에 RS캐비티(150)를 형성한다.
상기 캐비티는, 쿨링캐비티(130), 제1보조캐비티(161), 제2보조캐비티(162) 및 복수개의 연결캐비티(163)를 포함한다. 상기 채널은, 복수개의 쿨링채널(120) 및 복수개의 보조채널(160)을 포함한다.
도 3을 참조하면, 상기 복수개의 쿨링채널(120)은, 상기 링 세그먼트(100)의 반경방향(R) 내측 부위로 인접하게 배치된다. 따라서 상기 복수개의 쿨링채널(120)로 유동하는 냉각공기는, 연소가스로부터 상기 링 세그먼트(100)로 전달되는 열에 의해 가열되는 상기 링 세그먼트(100)의 반경방향(R) 내측 부위를 냉각시킨다. 상기 쿨링캐비티(130)는, 상기 복수개의 쿨링채널(120)의 반경방향(R) 외측에 배치된다. 한편, 상기 세그먼트 본체(110)는, 상기 RS캐비티(150)와 상기 쿨링캐비티(130)를 서로 연결하는 복수개의 쿨링홀(134)이 상기 쿨링캐비티(130)의 반경방향(R) 외측에 형성된다. 따라서 상기 RS캐비티(150)로 공급된 냉각공기는, 상기 복수개의 쿨링홀(134)을 거쳐 상기 쿨링캐비티(130)로 유입된 후 상기 복수개의 쿨링채널(120)로 공급된다.
도 3을 참조하면, 상기 복수개의 쿨링채널(120)은, 복수개의 제1쿨링채널(120a)과 복수개의 제2쿨링채널(120b)로 나누어질 수 있다. 상기 제1쿨링채널(120a)은, 상기 세그먼트 본체(110)의 하류 측 단부를 관통하여 상기 세그먼트 본체(110)의 상류 측까지 연장된 후, 다시 하류 측으로 리턴되는 형상으로 형성될 수 있다. 반대로 상기 제2쿨링채널(120b)은, 상기 세그먼트 본체(110)의 상류 측 단부를 관통하여 상기 세그먼트 본체(110)의 하류 측까지 연장된 후, 다시 상류 측으로 리턴되는 형상으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 제1쿨링채널(120a)과 제2쿨링채널(120b)은, 원주방향(C)을 따라 교대로 배치될 수 있다.
하나의 쿨링채널(120)에는, 유입부(123) 및 토출부(124)가 구비된다.
상기 유입부(123)는, 상기 쿨링캐비티(130)와 연결된다. 따라서 상기 RS캐비티(150)로부터 상기 쿨링캐비티(130)로 유입된 냉각공기는, 상기 유입부(123)를 통해 상기 쿨링채널(120)로 유입된다. 상기 토출부(124)는, 상기 세그먼트 본체(110)의 외부와 연통되어 상기 쿨링채널(120)에서 유동하는 냉각공기가 상기 세그먼트 본체(110)의 상류 또는 하류 측으로 토출된다. 즉, 냉각 공기의 유동 순서를 보면, RS캐비티(150) -> 쿨링홀(134) -> 쿨링캐비티(130) -> 유입부(123) -> 쿨링채널(120) -> 토출부(124)가 된다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 제1쿨링채널(120a)의 유입부(123)와, 상기 제2쿨링채널(120b)의 유입부(123)는, 유동방향(D)을 따라 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 제1쿨링채널(120a)과 제2쿨링채널(120b)은, 각각 원주방향(C)으로 인접하는 두 개의 단위 쿨링채널을 구비하며, 어느 하나의 단위 쿨링채널은 다른 하나의 단위 쿨링채널보다 유동방향(D) 기준 길이가 더 짧다. 따라서 상기 제1쿨링채널(120a)의 유입부(123)와 상기 제2쿨링채널(120b)의 유입부(123)가 유동방향(D)을 따라 서로 인접하도록 배치되는 경우, 상기 제1쿨링채널(120a)의 단위 쿨링채널 중 길이가 짧은 것과 상기 제2쿨링채널(120b)의 단위 쿨링채널 중 길이가 짧은 것이 유동방향(D)을 기준으로 동일 선상에 놓이게 된다. 그리고 이 경우, 도 3에 도시된 바와 같이 하나의 세그먼트 본체(110)에 상기 복수개의 제1쿨링채널(120a)과 상기 복수개의 제2쿨링채널(120b)이 보다 조밀하게 형성되도록 할 수 있으며, 상기 세그먼트 본체(110)를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 쿨링캐비티(130)는, 내부에 격벽(133)이 배치됨에 따라 제1쿨링캐비티(131)와 제2쿨링캐비티(132)로 구분될 수 있다. 상기 제1쿨링캐비티(131)는 상기 격벽(133)의 상류 측에 배치되며, 상기 제2쿨링캐비티(132)는 상기 격벽(133)의 하류 측에 배치된다. 그리고 상기 제1쿨링캐비티(131)에는 상기 복수개의 제1쿨링채널(120a)의 각 유입부(123)가 연결되며, 상기 제2쿨링캐비티(132)에는 상기 복수개의 제2쿨링채널(120b)의 각 유입부(123)가 연결된다. 따라서 상기 RS캐비티(150)를 통해 상기 제1쿨링캐비티(131)로 유입된 냉각공기는, 상기 복수개의 제1쿨링채널(120a)로 공급되어 유동하면서 상기 세그먼트 본체(110)를 냉각시키며, 상기 RS캐비티(150)를 통해 상기 제2쿨링캐비티(132)로 유입된 냉각공기는, 상기 복수개의 제2쿨링채널(120b)로 공급되어 유동하면서 상기 세그먼트 본체(110)를 냉각시키게 된다.
이와 같은 본 발명에 따른 링 세그먼트(100) 및 이를 포함하는 터보머신에 의하면, 상기 복수개의 쿨링홀(134)을 통해 상기 쿨링캐비티(130)로 공급되는 냉각공기가 상기 쿨링캐비티(130)의 내벽에 충돌하여 1차적으로 충돌 냉각을 하게 되며, 상기 쿨링캐비티(130)로부터 상기 복수개의 쿨링채널(120)로 유입된 냉각공기가 상기 복수개의 쿨링채널(120)을 따라 유동하면서 상기 링 세그먼트(100)의 내주면을 냉각시키게 된다. 따라서 본 발명에 의하면, 상기 쿨링캐비티(130) 및 복수개의 쿨링채널(120)의 2단 구조의 냉각을 통해, 링 세그먼트(100)가 보다 효과적으로 냉각되도록 할 수 있다.
도면에는 도시되어 있지 않으나, 상기 링 세그먼트(100)는, 원주방향(C)을 따라 서로 이격 배치되는 복수개로 구비될 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 복수개의 보조채널(160)은, 어느 하나의 링 세그먼트(100)를 기준으로 인접하는 다른 링 세그먼트(100)의 대향면 측에 인접한 위치에 형성되며, 유동방향(D)을 따라 서로 이격 배치된다. 그리고 상기 복수개의 보조채널(160)은, 상기 어느 하나의 링 세그먼트(100)의 대향면 측으로 냉각공기를 분사한다. 상기 제1보조캐비티(161)는, 상기 복수개의 보조채널(160)로 냉각공기를 공급한다. 상기 세그먼트 본체(110)는, 상기 RS캐비티(150)와 상기 제1보조캐비티(161)를 연결하는 것으로 유동방향(D)을 따라 서로 이격 배치되는 복수개의 보조홀(164)이 형성된다. 따라서 상기 RS캐비티(150)로 유입된 냉각공기는, 상기 복수개의 보조홀(164)를 통해 상기 제1보조캐비티(161)로 공급된다.
상기 제2보조캐비티(162)는, 상기 제1보조캐비티(161)와 상기 복수개의 보조채널(160)의 사이에 배치되며, 반경방향(R)을 기준으로 상기 제1보조캐비티(161)의 내측에 배치된다. 그리고 상기 제2보조캐비티(162)는, 상기 RS캐비티(150)로부터 상기 제1보조캐비티(161)로 유입된 냉각공기를 공급받아 상기 복수개의 보조채널(160)로 공급한다. 상기 복수개의 연결캐비티(163)는, 유동방향(D)을 따라 서로 이격 배치되는 것으로, 상기 제1보조캐비티(161)와 제2보조캐비티(162)를 연결하며, 상기 제1보조캐비티(161)로 유입된 냉각공기를 상기 제2보조캐비티(162)로 공급한다. 여기서, 상기 복수개의 연결캐비티(163)는, 곡률을 갖도록 형성되며, 상기 제1보조캐비티(161)로부터 반경방향 내측으로 휘어져 상기 제2보조캐비티(162)의 반경방향 외측에 연결되는 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 링 세그먼트(100) 및 이를 포함하는 터보머신에 의하면, 상기 복수개의 보조홀(164)을 통해 상기 제1보조캐비티(161)로 유입되는 냉각공기가 상기 제1보조캐비티(161)의 내벽에 1차적으로 충돌 냉각을 일으키고, 상기 연결캐비티(163)를 통해 상기 제1보조캐비티(161)로 상기 제2보조캐비티(162)로 공급된 냉각공기가 상기 제2보조캐비티(162)의 내벽에 2차적으로 충돌 냉각을 일으키며, 상기 제2보조캐비티(162)로부터 상기 복수개의 보조채널(160)로 공급된 냉각공기가 상기 링 세그먼트(100)의 외부로 분사됨에 따라 링 세그먼트(100)와 링 세그먼트(100)의 각 대향면을 3차적으로 냉각시키는 바, 인접하는 링 세그먼트(100)와 링 세그먼트(100)의 사이로 유동하는 고온의 유체(연소가스 또는 증기)에 의해 가열된 링 세그먼트(100)의 다른 링 세그먼트(100)와의 대향면을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 상기 복수개의 쿨링채널(120)을 이용하여 상기 링 세그먼트(100)의 내주면을 냉각시키고, 상기 복수개의 보조채널(160)을 이용하여 상기 링 세그먼트(100)와 링 세그먼트(100)의 대향면을 냉각시키므로, 상기 링 세그먼트(100)의 외면을 모두 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 복수개의 연결캐비티(163)는, 상기 복수개의 보조홀(164)의 사이에 배치될 수 있다. 따라서 상기 보조홀(164)로부터 상기 제1보조캐비티(161)로 공급된 냉각공기가 곧바로 상기 연결캐비티(163)로 유입되도록 하지 않고 상기 제1보조캐비티(161)의 내벽에 충돌하여 상기 세그먼트 본체(110)에 대해 충돌 냉각을 일으키도록 할 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 상기 제1보조캐비티(161)는, 상기 쿨링캐비티(130)로부터 원주방향(C)을 따라 다른 링 세그먼트(100) 측으로 이격 배치될 수 있다. 상기 복수개의 보조채널(160)은, 상기 복수개의 쿨링채널(120)로부터 원주방향(C)을 따라 다른 링 세그먼트(100) 측으로 이격 배치될 수 있다. 상기 제2보조캐비티(162)는, 상기 복수개의 쿨링채널(120)과 상기 복수개의 보조채널(160)의 사이에 배치될 수 있다. 다만, 이는 본 발명의 일 예에 불과하며, 상기 보조채널(160), 제1보조캐비티(161) 및 제2보조캐비티(162)는, 상기 쿨링채널(120) 및 쿨링캐비티(130)와 다양한 배치관계를 갖도록 설계될 수 있다.
1 : 가스터빈 2 : 압축기
3 : 연소기 4 : 터빈
10 : 스테이터 20 : 로터
100 : 링 세그먼트 110 : 세그먼트 본체
120 : 쿨링채널 130 : 쿨링캐비티
140 : 세그먼트 돌기 150 : RS캐비티
160 : 보조채널 161 : 제1보조캐비티
162 : 제2보조캐비티 163 : 연결캐비티

Claims (20)

  1. 케이싱의 내주면에 설치되며, 케이싱의 내부에 존재하는 블레이드의 단부와 대향하도록 배치되는 링 세그먼트(Ring segment)에 있어서,
    상기 케이싱의 반경방향 내측에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 채널이 내부에 형성된 세그먼트 본체; 및
    상기 세그먼트 본체의 외측으로 돌출되어 상기 케이싱의 내주면에 결합되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 따라 서로 이격되어 냉각공기가 유입되는 RS캐비티를 형성하는 한 쌍의 세그먼트 돌기를 포함하되,
    상기 세그먼트 본체는,
    상기 RS캐비티로부터 유입된 냉각공기를 상기 채널로 공급하는 캐비티가 내부에 더 형성되고,
    상기 세그먼트 본체 및 한 쌍의 세그먼트 돌기는, 각각 상기 케이싱의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수개로 구비되며,
    상기 채널은,
    인접하는 다른 세그먼트 본체 측으로 냉각공기를 분사하는 복수개의 보조채널을 포함하고,
    상기 캐비티는,
    상기 복수개의 보조채널로 냉각공기를 공급하는 제1보조캐비티와,
    상기 제1보조캐비티와 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치되며, 상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 제1보조캐비티의 내측에 배치되고, 상기 RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티로 유입된 냉각공기를 공급받아 상기 복수개의 보조채널로 공급하는 제2보조캐비티와,
    상기 제1보조캐비티와 상기 제2보조캐비티를 연결하는 복수개의 연결캐비티를 포함하며,
    상기 세그먼트 본체는,
    상기 RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티로 냉각공기를 공급하는 복수개의 보조홀이 더 형성되며,
    상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 외측에서 보았을 때, 상기 복수개의 연결캐비티는, 상기 복수개의 보조홀의 사이에 배치되는 링 세그먼트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 채널은,
    상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 내측에 인접하게 배치되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향 기준 상류 또는 하류 측으로 냉각공기가 유동하는 복수개의 쿨링채널을 포함하며,
    상기 캐비티는,
    상기 복수개의 쿨링채널의 외측에 배치되는 쿨링캐비티를 포함하고,
    상기 세그먼트 본체는,
    상기 RS캐비티로부터 상기 쿨링캐비티로 냉각공기를 공급하는 복수개의 쿨링홀이 더 형성된 링 세그먼트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수개의 쿨링채널은,
    상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 하류 측 단부를 관통하여 상기 세그먼트 본체의 상류 측까지 연장된 후 하류 측으로 리턴되는 형상으로 형성된 복수개의 제1쿨링채널과,
    상기 복수개의 제1쿨링채널의 사이에 배치되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 상류 측 단부를 관통하여 상기 세그먼트 본체의 하류 측까지 연장된 후 상류 측으로 리턴되는 형상으로 형성된 복수개의 제2쿨링채널을 포함하는 링 세그먼트.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 쿨링캐비티는,
    내부에 배치되는 격벽에 의해 구분되는 것으로, 상기 제1쿨링채널과 연통되는 제1쿨링캐비티와, 상기 제2쿨링채널과 연통되는 제2쿨링캐비티를 포함하는 링 세그먼트.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 연결캐비티는, 곡률을 갖도록 형성되며, 상기 제1보조캐비티로부터 반경방향 내측으로 휘어져 상기 제2보조캐비티의 반경방향 외측에 연결되는 형상으로 형성된 링 세그먼트.
  9. 케이싱의 내주면에 설치되며, 케이싱의 내부에 존재하는 블레이드의 단부와 대향하도록 배치되는 링 세그먼트(Ring segment)에 있어서,
    상기 케이싱의 반경방향 내측에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 채널이 내부에 형성된 세그먼트 본체; 및
    상기 세그먼트 본체의 외측으로 돌출되어 상기 케이싱의 내주면에 결합되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 따라 서로 이격되어 냉각공기가 유입되는 RS캐비티를 형성하는 한 쌍의 세그먼트 돌기를 포함하되,
    상기 세그먼트 본체는,
    상기 RS캐비티로부터 유입된 냉각공기를 상기 채널로 공급하는 캐비티가 내부에 더 형성되고,
    상기 세그먼트 본체 및 한 쌍의 세그먼트 돌기는, 각각 상기 케이싱의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수개로 구비되며,
    상기 채널은,
    상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 내측에 인접하게 배치되는 복수개의 쿨링채널과,
    상기 복수개의 쿨링채널로부터 상기 케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되며, 인접하는 다른 세그먼트 본체 측으로 냉각공기를 분사하는 복수개의 보조채널을 포함하고,
    상기 캐비티는,
    상기 복수개의 쿨링채널의 외측에 배치되는 쿨링캐비티와,
    상기 쿨링캐비티로부터 상기 케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되며, 상기 복수개의 보조채널로 냉각공기를 공급하는 제1보조캐비티와,
    상기 제1보조캐비티와 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치되되, 상기 복수개의 쿨링채널과 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치되며, 상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 제1보조캐비티의 내측에 배치되고, 상기 RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티로 유입된 냉각공기를 공급받아 상기 복수개의 보조채널로 공급하는 제2보조캐비티를 포함하는 링 세그먼트.
  10. 삭제
  11. 내부로 유체가 통과되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 결합되어 유체를 가이드하는 베인을 포함하는 스테이터; 및
    상기 스테이터의 내부에 설치되는 디스크와, 상기 디스크의 외주면에 결합되며 유동하는 유체에 의해 회전하는 블레이드를 포함하는 로터를 포함하되,
    상기 스테이터는,
    상기 케이싱의 내주면에 설치되며, 유체의 유동방향을 기준으로 인접하는 베인과 베인의 사이에 배치되어 상기 블레이드의 단부와 대향하는 링 세그먼트(Ring segment)를 더 포함하며,
    상기 링 세그먼트는,
    상기 케이싱의 반경방향 내측에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 채널이 내부에 형성된 세그먼트 본체와,
    상기 세그먼트 본체의 외측으로 돌출되어 상기 케이싱의 내주면에 결합되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 따라 서로 이격되어 냉각공기가 유입되는 RS캐비티를 형성하는 한 쌍의 세그먼트 돌기를 포함하고,
    상기 세그먼트 본체는,
    상기 RS캐비티로부터 유입된 냉각공기를 상기 채널로 공급하는 캐비티가 내부에 더 형성되고,
    상기 세그먼트 본체 및 한 쌍의 세그먼트 돌기는, 각각 상기 케이싱의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수개로 구비되며,
    상기 채널은,
    인접하는 다른 세그먼트 본체 측으로 냉각공기를 분사하는 복수개의 보조채널을 포함하고,
    상기 캐비티는,
    상기 복수개의 보조채널로 냉각공기를 공급하는 제1보조캐비티와,
    상기 제1보조캐비티와 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치되며, 상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 제1보조캐비티의 내측에 배치되고, 상기 RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티로 유입된 냉각공기를 공급받아 상기 복수개의 보조채널로 공급하는 제2보조캐비티와,
    상기 제1보조캐비티와 상기 제2보조캐비티를 연결하는 복수개의 연결캐비티를 포함하며,
    상기 세그먼트 본체는,
    상기 RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티로 냉각공기를 공급하는 복수개의 보조홀이 더 형성되며,
    상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 외측에서 보았을 때, 상기 복수개의 연결캐비티는, 상기 복수개의 보조홀의 사이에 배치되는 터보머신.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 채널은,
    상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 내측에 인접하게 배치되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향 기준 상류 또는 하류 측으로 냉각공기가 유동하는 복수개의 쿨링채널을 포함하며,
    상기 캐비티는,
    상기 복수개의 쿨링채널의 외측에 배치되는 쿨링캐비티를 포함하고,
    상기 세그먼트 본체는,
    상기 RS캐비티로부터 상기 쿨링캐비티로 냉각공기를 공급하는 복수개의 쿨링홀이 더 형성된 터보머신.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 복수개의 쿨링채널은,
    상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 하류 측 단부를 관통하여 상기 세그먼트 본체의 상류 측까지 연장된 후 하류 측으로 리턴되는 형상으로 형성된 복수개의 제1쿨링채널과,
    상기 복수개의 제1쿨링채널의 사이에 배치되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 상류 측 단부를 관통하여 상기 세그먼트 본체의 하류 측까지 연장된 후 상류 측으로 리턴되는 형상으로 형성된 복수개의 제2쿨링채널을 포함하는 터보머신.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 쿨링캐비티는,
    내부에 배치되는 격벽에 의해 구분되는 것으로, 상기 제1쿨링채널과 연통되는 제1쿨링캐비티와, 상기 제2쿨링채널과 연통되는 제2쿨링캐비티를 포함하는 터보머신.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 연결캐비티는, 곡률을 갖도록 형성되며, 상기 제1보조캐비티로부터 반경방향 내측으로 휘어져 상기 제2보조캐비티의 반경방향 외측에 연결되는 형상으로 형성된 터보머신.
  19. 내부로 유체가 통과되는 케이싱과, 상기 케이싱의 내주면에 결합되어 유체를 가이드하는 베인을 포함하는 스테이터; 및
    상기 스테이터의 내부에 설치되는 디스크와, 상기 디스크의 외주면에 결합되며 유동하는 유체에 의해 회전하는 블레이드를 포함하는 로터를 포함하되,
    상기 스테이터는,
    상기 케이싱의 내주면에 설치되며, 유체의 유동방향을 기준으로 인접하는 베인과 베인의 사이에 배치되어 상기 블레이드의 단부와 대향하는 링 세그먼트(Ring segment)를 더 포함하며,
    상기 링 세그먼트는,
    상기 케이싱의 반경방향 내측에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 채널이 내부에 형성된 세그먼트 본체와,
    상기 세그먼트 본체의 외측으로 돌출되어 상기 케이싱의 내주면에 결합되며, 상기 케이싱의 내부에서 유동하는 유체의 유동방향을 따라 서로 이격되어 냉각공기가 유입되는 RS캐비티를 형성하는 한 쌍의 세그먼트 돌기를 포함하고,
    상기 세그먼트 본체는,
    상기 RS캐비티로부터 유입된 냉각공기를 상기 채널로 공급하는 캐비티가 내부에 더 형성되고,
    상기 링 세그먼트는, 상기 케이싱의 원주방향을 따라 서로 이격 배치되는 복수개로 구비되며,
    상기 채널은,
    상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 세그먼트 본체의 내측에 인접하게 배치되는 복수개의 쿨링채널과,
    상기 복수개의 쿨링채널로부터 상기 케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되며, 인접하는 다른 세그먼트 본체 측으로 냉각공기를 분사하는 복수개의 보조채널을 포함하고,
    상기 캐비티는,
    상기 복수개의 쿨링채널의 외측에 배치되는 쿨링캐비티와,
    상기 쿨링캐비티로부터 상기 케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되며, 상기 복수개의 보조채널로 냉각공기를 공급하는 제1보조캐비티와,
    상기 캐비티는,
    상기 복수개의 쿨링채널의 외측에 배치되는 쿨링캐비티와,
    상기 쿨링캐비티로부터 상기 케이싱의 원주방향을 따라 이격 배치되며, 상기 복수개의 보조채널로 냉각공기를 공급하는 제1보조캐비티와,
    상기 제1보조캐비티와 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치되되, 상기 복수개의 쿨링채널과 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치되며, 상기 케이싱의 반경방향을 기준으로 상기 제1보조캐비티의 내측에 배치되고, 상기 RS캐비티로부터 상기 제1보조캐비티로 유입된 냉각공기를 공급받아 상기 복수개의 보조채널로 공급하는 제2보조캐비티를 포함하며,
    상기 제2보조캐비티는, 상기 복수개의 쿨링채널과 상기 복수개의 보조채널의 사이에 배치되는 터보머신.
  20. 삭제
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