KR102566891B1 - Compressor rotor assembly and compressor and gas turbine including same - Google Patents

Compressor rotor assembly and compressor and gas turbine including same Download PDF

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Abstract

본 발명은 외주면에 복수개의 슬롯이 형성되고 외주면과 인접하게 복수개의 타이로드 관통홀이 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 압축기 로터 디스크; 각각의 압축기 로터 디스크의 슬롯에 삽입되어 설치되는 복수개의 압축기 블레이드; 및 상기 복수개의 압축기 로터 디스크에 형성된 복수개의 타이로드 관통홀에 삽입되어 복수개의 압축기 로터 디스크를 연결하는 복수개의 압축기 타이로드를 포함하되, 각각의 압축기 로터 디스크는, 원판형상을 가지는 디스크 본체와, 상기 디스크 본체의 외주면과 인접하게 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 타이로드 관통홀과, 상기 디스크 본체의 양측면에 각각의 타이로드 관통홀과 상기 디스크 본체의 외측 둘레면 사이에 서로 이격되게 형성되어 압축공기 유입구를 형성되는 복수개의 톱니조인트로 이루어지는 톱니조인트부와, 상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 냉각유로부를 포함하며, 상기 냉각유로부는, 상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 복수개의 압축공기 유로홈과, 상기 디스크 본체의 중앙부에 상기 디스크 본체를 관통되게 형성되며 상기 복수개의 압축공기 유로홈과 연통되는 유로 관통구를 포함하는 압축기 로터 조립체와 이를 포함하는 압축기 및 가스터빈를 제공한다.
따라서, 압축기 섹션에서 센터 타이로드를 배제하고 압축기 로터 디스크의 외주면 부근을 관통하는 멀티 압축기 타이로드를 적용하면서 복수개의 압축기 로터 디스크 간의 결합은 톱니조인트를 적용하여 발전 효율을 향상시킬 수 있고, 각각의 압축기 로터 디스크로 유입된 압축공기가 다른 압축기 로터 디스크의 공간으로 누설되는 것을 방지하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.The present invention includes a plurality of compressor rotor disks having a plurality of slots formed on an outer circumferential surface and a plurality of tie rod through-holes formed in a circular shape adjacent to the outer circumferential surface; A plurality of compressor blades inserted into the slots of each compressor rotor disk; and a plurality of compressor tie rods inserted into the plurality of tie rod through-holes formed in the plurality of compressor rotor disks to connect the plurality of compressor rotor disks, wherein each compressor rotor disk includes a disk body having a disk shape; A plurality of tie rod through-holes formed adjacent to the outer circumferential surface of the disk body to form a circular shape, and formed to be spaced apart from each other between each tie-rod through hole on both side surfaces of the disk body and the outer circumferential surface of the disk body to generate compressed air It includes a toothed joint portion formed of a plurality of sawtooth joints forming an inlet, and a cooling passage portion formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and a central portion of the disk body, wherein the cooling passage portion includes the plurality of compressed air inlets and the cooling passage portion. A compressor rotor including a plurality of compressed air passage grooves formed to communicate with the central portion of the disk body, and a passage through-hole formed in the central portion of the disk body to pass through the disk body and communicating with the plurality of compressed air passage grooves An assembly and a compressor and gas turbine including the assembly are provided.
Therefore, while excluding the center tie rod from the compressor section and applying a multi-compressor tie rod penetrating the vicinity of the outer circumferential surface of the compressor rotor disk, the coupling between the plurality of compressor rotor disks can improve power generation efficiency by applying a toothed joint. It is possible to improve cooling efficiency by preventing compressed air flowing into a compressor rotor disk from leaking into spaces of other compressor rotor disks.

Description

압축기 로터 조립체와 이를 포함하는 압축기 및 가스터빈{Compressor rotor assembly and compressor and gas turbine including same}Compressor rotor assembly and compressor and gas turbine including same}

본 발명은 압축기 로터 조립체와 이를 포함하는 압축기 및 가스터빈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압축기 케이싱에 설치되는 압축기 로터 조립체와 이를 포함하는 압축기 및 가스터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a compressor rotor assembly and a compressor and a gas turbine including the same, and more particularly, to a compressor rotor assembly installed in a compressor casing and a compressor and a gas turbine including the same.

터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스터빈 등이 있다.A turbine is a mechanical device that obtains rotational force by impulse or reaction force using a flow of compressible fluid such as steam or gas, and includes a steam turbine using steam and a gas turbine using high-temperature combustion gas.

이 중, 가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.Among these, a gas turbine is largely composed of a compressor, a combustor, and a turbine. The compressor is provided with an air inlet for introducing air, and a plurality of compressor vanes and compressor blades are alternately arranged in a compressor casing.

연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.The combustor supplies fuel to the compressed air compressed by the compressor and ignites it with a burner to generate high-temperature, high-pressure combustion gas.

터빈은 티빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기, 연소기, 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.In the turbine, a plurality of turbine vanes and turbine blades are alternately arranged in a teabin casing. In addition, the rotor is arranged so as to pass through the center of the compressor, combustor, turbine, and exhaust chamber.

로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 로터에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드가 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.Both ends of the rotor are rotatably supported by bearings. Then, a plurality of disks are fixed to the rotor, each blade is connected, and a drive shaft of a generator or the like is connected to an end portion on the exhaust chamber side.

이러한 가스터빈은 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에 피스톤-실린더와 같은 상호 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적으며 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되고, 고속운전이 가능한 장점이 있다.Since these gas turbines do not have a reciprocating mechanism such as a piston of a 4-stroke engine, there is no mutual friction part such as a piston-cylinder, so the consumption of lubricating oil is extremely low, the amplitude characteristic of reciprocating machines is greatly reduced, and high-speed operation is possible There are advantages.

가스터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통고하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 되며, 동력을 발생시키면서 발전 효율과 냉각 효율을 보다 향상시킬 수 있는 가스터빈에 대한 연구가 진행되고 있는 실정이다.Briefly explaining the operation of the gas turbine, high-temperature combustion gas is produced by mixing and combusting air compressed in a compressor with fuel, and the combustion gas thus produced is injected toward the turbine side. The injected combustion gas generates rotational force while passing through the turbine vanes and turbine blades, thereby causing the rotor to rotate, generating power while generating power and cooling efficiency. Research on gas turbines capable of further improving is being conducted. There is a situation.

본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제10-2006-0087872호(2006.08.03. 공개)에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in Korean Patent Publication No. 10-2006-0087872 (published on August 3, 2006).

본 발명은 상기와 같은 실정에 부합하기 위해 창출된 것으로서, 발전 효율과 냉각 효율을 보다 향상시킬 수 있는 압축기 로터 조립체와 이를 포함하는 압축기 및 가스터빈을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been created to meet the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a compressor rotor assembly and a compressor and gas turbine including the same, which can further improve power generation efficiency and cooling efficiency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 외주면에 복수개의 슬롯이 형성되고 외주면과 인접하게 복수개의 타이로드 관통홀이 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 압축기 로터 디스크; 각각의 압축기 로터 디스크의 슬롯에 삽입되어 설치되는 복수개의 압축기 블레이드; 및 상기 복수개의 압축기 로터 디스크에 형성된 복수개의 타이로드 관통홀에 삽입되어 복수개의 압축기 로터 디스크를 연결하는 복수개의 압축기 타이로드를 포함하되, 각각의 압축기 로터 디스크는, 원판형상을 가지는 디스크 본체와, 상기 디스크 본체의 외주면과 인접하게 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 타이로드 관통홀과, 상기 디스크 본체의 양측면에 각각의 타이로드 관통홀과 상기 디스크 본체의 외측 둘레면 사이에 서로 이격되게 형성되어 압축공기 유입구를 형성되는 복수개의 톱니조인트로 이루어지는 톱니조인트부와, 상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 냉각유로부를 포함하며, 상기 냉각유로부는, 상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 복수개의 압축공기 유로홈과, 상기 디스크 본체의 중앙부에 상기 디스크 본체를 관통되게 형성되며 상기 복수개의 압축공기 유로홈과 연통되는 유로 관통구를 포함하는 압축기 로터 조립체를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of compressor rotor disks in which a plurality of slots are formed on an outer circumferential surface and a plurality of tie rod through-holes are formed in a circular shape adjacent to the outer circumferential surface; A plurality of compressor blades inserted into the slots of each compressor rotor disk; and a plurality of compressor tie rods inserted into the plurality of tie rod through-holes formed in the plurality of compressor rotor disks to connect the plurality of compressor rotor disks, wherein each compressor rotor disk includes a disk body having a disk shape; A plurality of tie rod through-holes formed adjacent to the outer circumferential surface of the disk body to form a circular shape, and formed to be spaced apart from each other between each tie-rod through hole on both side surfaces of the disk body and the outer circumferential surface of the disk body to generate compressed air It includes a toothed joint portion formed of a plurality of sawtooth joints forming an inlet, and a cooling passage portion formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and a central portion of the disk body, wherein the cooling passage portion includes the plurality of compressed air inlets and the cooling passage portion. A compressor rotor including a plurality of compressed air passage grooves formed to communicate with the central portion of the disk body, and a passage through-hole formed in the central portion of the disk body to pass through the disk body and communicating with the plurality of compressed air passage grooves contains the assembly.

본 발명에 따른 압축기 로터 조립체는 상기 복수개의 압축기 타이로드에 끼워지며, 각각의 압축기 타이로드와 각각의 압축기 타이로드가 삽입되는 타이로드 관통홀 사이의 갭(gap)을 밀봉하는 씰 부싱(Seal Bushing)을 더 포함할 수 있다.The compressor rotor assembly according to the present invention is inserted into the plurality of compressor tie rods and seals a gap between each compressor tie rod and a tie rod through hole into which each compressor tie rod is inserted. ) may be further included.

본 발명에 따른 압축기 로터 조립체에 있어서, 상기 복수개의 톱니조인트는 각각 상기 디스크 본체의 일측면 및 타측면에서 외측으로 돌출되는 복수개의 톱니돌기와, 상기 복수개의 톱니돌기 사이에 형성되는 복수개의 톱니홈을 포함할 수 있으며, 복수개의 압축기 로터 디스크가 밀착 시 상기 디스크 본체의 일측면에 형성되는 톱니돌기는 인접하게 배치되는 디스크 본체의 타측면에 형성되는 톱니홈에 삽입될 수 있다.In the compressor rotor assembly according to the present invention, the plurality of toothed joints include a plurality of toothed protrusions protruding outward from one side and the other side of the disk body, and a plurality of toothed grooves formed between the plurality of toothed protrusions. When the plurality of compressor rotor disks come into close contact with each other, the tooth protrusion formed on one side of the disk body may be inserted into the tooth groove formed on the other side of the adjacent disk body.

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상기 복수개의 압축공기 유로홈은 상기 복수개의 압축공기 유입구에서 상기 유로 관통구로 아크형상을 가지도록 형성될 수 있다.The plurality of compressed air passage grooves may be formed to have an arc shape from the plurality of compressed air inlets to the passage through-hole.

상기 복수개의 압축기 타이로드의 일단은 토크튜브와 연결되어 상기 토크튜브를 통해 터빈에서 발생된 토크를 전달받아 복수개의 압축기 로터 디스크를 회전시킬 수 있고, 상기 씰 부싱(Seal Bushing)은 내부가 중공인 원통형상을 가질 수 있으며, 상기 씰 부싱의 둘레면은 상기 타이로드 관통홀의 직경보다 클 수 있다.One end of the plurality of compressor tie rods is connected to a torque tube to receive torque generated from a turbine through the torque tube to rotate a plurality of compressor rotor disks, and the seal bushing has a hollow interior It may have a cylindrical shape, and a circumferential surface of the seal bushing may be larger than a diameter of the tie rod through hole.

다른 한편으로, 본 발명은 내측면에 다단의 베인이 결합되며, 터빈으로부터 토출된 연소가스가 순환하는 가열유로가 형성된 케이싱; 및 상기 케이싱의 내부에 설치되며 외주면에 복수개의 슬롯이 형성되고 외주면과 인접하게 복수개의 타이로드 관통홀이 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 압축기 로터 디스크와, 각각의 압축기 로터 디스크의 슬롯에 삽입되어 설치되는 복수개의 압축기 블레이드와, 상기 복수개의 압축기 로터 디스크에 형성된 복수개의 타이로드 관통홀에 삽입되어 복수개의 압축기 로터 디스크를 연결하는 복수개의 압축기 타이로드를 포함하는 압축기 로터 조립체를 포함하되, 각각의 압축기 로터 디스크는, 원판형상을 가지는 디스크 본체와, 상기 디스크 본체의 외주면과 인접하게 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 타이로드 관통홀과, 상기 디스크 본체의 양측면에 각각의 타이로드 관통홀과 상기 디스크 본체의 외측 둘레면 사이에 서로 이격되게 형성되어 압축공기 유입구를 형성되는 복수개의 톱니조인트로 이루어지는 톱니조인트부와, 상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 냉각유로부를 포함하며, 상기 냉각유로부는, 상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 복수개의 압축공기 유로홈과, 상기 디스크 본체의 중앙부에 상기 디스크 본체를 관통되게 형성되며 상기 복수개의 압축공기 유로홈과 연통되는 유로 관통구를 포함하는 압축기를 제공한다.On the other hand, the present invention is coupled to the multi-stage vane on the inner surface, a casing formed with a heating flow path through which the combustion gas discharged from the turbine circulates; And a plurality of compressor rotor disks installed inside the casing, having a plurality of slots formed on the outer circumferential surface and having a plurality of tie rod through-holes formed in a circular shape adjacent to the outer circumferential surface, and inserted into the slots of each compressor rotor disk. A compressor rotor assembly including a plurality of compressor blades and a plurality of compressor tie rods inserted into a plurality of tie rod through-holes formed in the plurality of compressor rotor disks to connect the plurality of compressor rotor disks, wherein each compressor The rotor disk includes a disk body having a disc shape, a plurality of tie rod through-holes formed in a circular shape adjacent to an outer circumferential surface of the disk body, and a plurality of tie rod through-holes on both sides of the disk body and the disk body. A toothed joint portion formed of a plurality of toothed joints spaced apart from each other between outer circumferential surfaces to form a compressed air inlet, and a cooling passage portion formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body, The cooling passage unit includes a plurality of compressed air passage grooves formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body, and a plurality of compressed air passage grooves formed in the central portion of the disk body to pass through the disk body. Provided is a compressor including a passage through-hole communicating with the groove.

또 다른 한편으로, 본 발명은 압축기 블레이드를 회전시켜 공기를 흡입하여 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합시켜 연소시키는 연소기와, 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜 터빈 블레이드를 이용하여 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈을 포함하는 가스터빈에 있어서, 상기 압축기는, 내측면에 다단의 베인이 결합되며, 터빈으로부터 토출된 연소가스가 순환하는 가열유로가 형성된 케이싱; 및 상기 케이싱의 내부에 설치되며 외주면에 복수개의 슬롯이 형성되고 외주면과 인접하게 복수개의 타이로드 관통홀이 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 압축기 로터 디스크와, 각각의 압축기 로터 디스크의 슬롯에 삽입되어 설치되는 복수개의 압축기 블레이드와, 상기 복수개의 압축기 로터 디스크에 형성된 복수개의 타이로드 관통홀에 삽입되어 복수개의 압축기 로터 디스크를 연결하는 복수개의 압축기 타이로드를 포함하는 압축기 로터 조립체를 포함하되, 각각의 압축기 로터 디스크는, 원판형상을 가지는 디스크 본체와, 상기 디스크 본체의 외주면과 인접하게 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 타이로드 관통홀과, 상기 디스크 본체의 양측면에 각각의 타이로드 관통홀과 상기 디스크 본체의 외측 둘레면 사이에 서로 이격되게 형성되어 압축공기 유입구를 형성되는 복수개의 톱니조인트로 이루어지는 톱니조인트부와, 상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 냉각유로부를 포함하며, 상기 냉각유로부는, 상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 복수개의 압축공기 유로홈과, 상기 디스크 본체의 중앙부에 상기 디스크 본체를 관통되게 형성되며 상기 복수개의 압축공기 유로홈과 연통되는 유로 관통구를 포함하는 가스터빈을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a compressor for sucking and compressing air by rotating compressor blades, a combustor for mixing compressed air supplied from the compressor with fuel and combusting it, and passing combustion gas supplied from the combustor into the inside. In a gas turbine including a turbine that uses turbine blades to generate power for power generation, the compressor has multi-stage vanes coupled to an inner surface, and a heating passage through which combustion gas discharged from the turbine circulates is formed. casing; And a plurality of compressor rotor disks installed inside the casing, having a plurality of slots formed on the outer circumferential surface and having a plurality of tie rod through-holes formed in a circular shape adjacent to the outer circumferential surface, and inserted into the slots of each compressor rotor disk. A compressor rotor assembly including a plurality of compressor blades and a plurality of compressor tie rods inserted into a plurality of tie rod through-holes formed in the plurality of compressor rotor disks to connect the plurality of compressor rotor disks, wherein each compressor The rotor disk includes a disk body having a disc shape, a plurality of tie rod through-holes formed in a circular shape adjacent to an outer circumferential surface of the disk body, and a plurality of tie rod through-holes on both sides of the disk body and the disk body. A toothed joint portion formed of a plurality of toothed joints spaced apart from each other between outer circumferential surfaces to form a compressed air inlet, and a cooling passage portion formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body, The cooling passage unit includes a plurality of compressed air passage grooves formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body, and a plurality of compressed air passage grooves formed in the central portion of the disk body to pass through the disk body. A gas turbine including a passage through-hole communicating with a groove is provided.

본 발명에 따른 압축기 로터 조립체와 이를 포함하는 압축기 및 가스터빈은 압축기 섹션에서 센터 타이로드를 배제하고 압축기 로터 디스크의 외주면 부근을 관통하는 멀티 압축기 타이로드를 적용하면서 복수개의 압축기 로터 디스크 간의 결합은 톱니조인트를 적용하여 발전 효율을 향상시킬 수 있고, 각각의 압축기 로터 디스크로 유입된 압축공기가 다른 압축기 로터 디스크의 공간으로 누설되는 것을 방지하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.The compressor rotor assembly according to the present invention and the compressor and gas turbine including the same exclude the center tie rod from the compressor section and apply a multi-compressor tie rod penetrating the vicinity of the outer circumferential surface of the compressor rotor disk, while the coupling between the plurality of compressor rotor disks is sawtooth Generation efficiency can be improved by applying the joint, and cooling efficiency can be improved by preventing compressed air flowing into each compressor rotor disk from leaking into a space of another compressor rotor disk.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기 로터 조립체를 포함하는 가스터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 가스터빈의 일부를 잘라 본 종단면도이다.
도 3은 도 2의 요부인 "A"부를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 압축기 로터 조립체를 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기 로터 조립체에서 씰 부싱이 없는 경우, 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기 로터 조립체에서 씰 부싱이 있는 경우, 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기 로터 조립체를 포함하는 가스터빈에서 압축기로부터 터빈으로의 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.1 is a view showing the inside of a gas turbine including a compressor rotor assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal cross-sectional view of a part of the gas turbine shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged view of part “A” which is a main part of FIG. 2 .
FIG. 4 is an enlarged view of the compressor rotor assembly shown in FIG. 1 .
5 is a view showing the flow of compressed air when there is no seal bushing in the compressor rotor assembly according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing the flow of compressed air when there is a seal bushing in the compressor rotor assembly according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a flow of compressed air from a compressor to a turbine in a gas turbine including a compressor rotor assembly according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기 로터 조립체를 포함하는 가스터빈의 내부가 도시된 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 가스터빈의 일부를 잘라 본 종단면도이다.1 is a view showing the inside of a gas turbine including a compressor rotor assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a part of the gas turbine shown in FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈(100)은 압축기(1000)와, 연소기(2000)와, 터빈(3000)을 포함한다. 1 and 2 , a gas turbine 100 according to an embodiment of the present invention includes a compressor 1000, a combustor 2000, and a turbine 3000.

상기 압축기(1000)는 외부 공기를 흡입하여 압축하고, 상기 연소기(2000)는 상기 압축기(1000)에서 압축된 공기에 연료를 혼합해 연소시키며, 상기 터빈(3000)은 상기 연소기(2000)로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜 전력 생성을 위한 동력을 발생시킨다.The compressor 1000 intakes and compresses external air, the combustor 2000 mixes fuel with the air compressed by the compressor 1000 and burns it, and the turbine 3000 supplies the air from the combustor 2000. The received combustion gas is passed through the inside to generate power for power generation.

상기 가스터빈(100)은 하우징(100a)을 구비하고, 상기 하우징(100a)의 후측에는 상기 터빈(3000)을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(100b)가 구비되어 있으며, 상기 디퓨저(100b)의 앞쪽에는 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(2000)가 배치된다.The gas turbine 100 has a housing 100a, and a rear side of the housing 100a is provided with a diffuser 100b through which combustion gas passing through the turbine 3000 is discharged, and the diffuser 100b In front of the combustor 2000 for receiving and burning compressed air is disposed.

공기의 흐름을 기준으로 설명하면, 상기 하우징(100a)의 상류 측에 압축기(1000)가 위치하고, 하류 측에는 터빈(3000)이 배치된다. 상기 압축기(1000)와 상기 터빈(3000)의 사이에는 상기 터빈(3000)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기(1000)로 전달하는 토크전달부재로서 토크튜브(T)가 배치되는 것이 바람직하다.Referring to the flow of air, the compressor 1000 is located on the upstream side of the housing 100a, and the turbine 3000 is disposed on the downstream side. Preferably, a torque tube T is disposed between the compressor 1000 and the turbine 3000 as a torque transmission member for transmitting rotational torque generated in the turbine 3000 to the compressor 1000.

상기 압축기(1000)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 조립체(1200)가 구비되며, 상기 압축기 로터 조립체(1200)는 케이싱(미도시)의 내부에 설치된다. 상기 케이싱(1100)의 내측면에는 다단의 베인(미도시)가 결합되고, 후술되는 터빈(3000)으로부터 토출된 연소가스가 순환하는 가열유로가 형성된다.The compressor 1000 includes a plurality (for example, 14) of compressor rotor assemblies 1200, and the compressor rotor assemblies 1200 are installed inside a casing (not shown). A multi-stage vane (not shown) is coupled to the inner surface of the casing 1100, and a heating passage through which combustion gas discharged from the turbine 3000 described later circulates is formed.

도 3은 도 2의 요부인 "A"부를 확대하여 도시한 도면이다.FIG. 3 is an enlarged view of part “A” which is a main part of FIG. 2 .

도 3을 참조하면, 상기 압축기 로터 조립체(1200)는 복수개의 압축기 로터 디스크(1210)와, 복수개의 압축기 블레이드(1220)와, 복수개의 압축기 타이로드(1230)를 포함하고, 씰 부싱(1240)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the compressor rotor assembly 1200 includes a plurality of compressor rotor disks 1210, a plurality of compressor blades 1220, a plurality of compressor tie rods 1230, and a seal bushing 1240 may further include.

상기 압축기 로터 디스크(1210)는 복수개의 압축기 블레이드(1220)를 고정하고, 복수개의 압축기 타이로드(1230)의 회전에 따라 회전하여 복수개의 압축기 블레이드(1220)를 회전시키며, 복수개의 압축기 로터 디스크(1210)는 복수개의 압축기 타이로드(1230)에 축방향으로 이격되지 않도록 체결된다.The compressor rotor disk 1210 fixes the plurality of compressor blades 1220, rotates according to the rotation of the plurality of compressor tie rods 1230 to rotate the plurality of compressor blades 1220, and rotates the plurality of compressor rotor disks ( 1210 is fastened to the plurality of compressor tie rods 1230 so as not to be spaced apart in the axial direction.

각각의 압축기 로터 디스크(1210)의 외주면에는 복수개의 압축기 블레이드(1220)가 방사상으로 결합되어 있으며, 상기 압축기 블레이드(1220)는 루트부(1221)와, 생크부(1222)와, 날개부(1223)를 포함하고, 상기 압축기 블레이드(1220)는 루트부(1221)에 의해 상기 압축기 로터 디스크(1210)의 외주면에 형성된 복수개의 슬롯(1211a)에 체결된다.A plurality of compressor blades 1220 are radially coupled to the outer circumferential surface of each compressor rotor disk 1210, and the compressor blades 1220 include a root portion 1221, a shank portion 1222, and a wing portion 1223. ), and the compressor blade 1220 is fastened to a plurality of slots 1211a formed on an outer circumferential surface of the compressor rotor disk 1210 by a root portion 1221.

상기 루트부(1221)는 압축기 로터 디스크(1210)의 외주면에 형성된 복수개의 슬롯(1211a)에 삽입되며, 상기 루트부(1221)의 체결방식은 탄젠셜 타입(Tangential type)과 액셜 타입(Axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다.The root portion 1221 is inserted into a plurality of slots 1211a formed on the outer circumferential surface of the compressor rotor disk 1210, and the fastening methods of the root portion 1221 are tangential type and axial type. ) is there. It may be selected according to the required structure of a commercially available gas turbine, and may have a commonly known dovetail or fir tree shape.

상기 루트부(1221)의 상부에는 생크부(1222)가 결합되며, 상기 생크부(1222)의 상부면에는 날개부(1223)가 구비된다. 상기 날개부(1223)는 가스터빈(100)의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성된다. A shank portion 1222 is coupled to an upper portion of the root portion 1221, and a wing portion 1223 is provided on an upper surface of the shank portion 1222. The wings 1223 are formed to have an optimized airfoil shape according to the specifications of the gas turbine 100 .

상기 슬롯(1211a)에 삽입되는 압축기 블레이드(1220)는 상기 압축기 로터 디스크(1210)의 축방향으로 이동되지 않도록 별도의 블레이드 고정구조(미도시)에 의해 고정되는 것이 바람직하다.The compressor blade 1220 inserted into the slot 1211a is preferably fixed by a separate blade fixing structure (not shown) so as not to move in the axial direction of the compressor rotor disk 1210.

도 4는 도 1에 도시된 압축기 로터 조립체를 확대하여 도시한 도면이다.FIG. 4 is an enlarged view of the compressor rotor assembly shown in FIG. 1 .

도 3 및 도 4를 참조하면, 복수개의 압축기 블레이드(1220)가 둘레면에 장착되는 각각의 압축기 로터 디스크(1210)는 디스크 본체(1211)와, 타이로드 관통홀(1212)과, 톱니조인트부(1213)와, 냉각유로부(1214)를 포함한다.3 and 4, each compressor rotor disk 1210 on which a plurality of compressor blades 1220 are mounted on a circumferential surface has a disk body 1211, a tie rod through hole 1212, and a toothed joint portion 1213 and a cooling passage part 1214 are included.

상기 디스크 본체(1211)는 원판형상을 가지며, 상기 디스크 본체(1211)의 둘레면에는 상기 압축기 블레이드(1220)가 삽입되어 장착되는 복수개의 슬롯(1211a)이 형성된다.The disk body 1211 has a disk shape, and a plurality of slots 1211a into which the compressor blades 1220 are inserted are formed on a circumferential surface of the disk body 1211 .

상기 디스크 본체(1211)의 외주면과 인접하게 복수개의 타이로드 관통홀(1212)이 원형을 이루도록 형성되며, 상기 타이로드 관통홀(1212)에는 복수개의 압축기 로터 디스크(1210)를 연결하는 압축기 타이로드(1230)가 상기 압축기 로터 디스크(1210)를 관통하게 삽입된다.Adjacent to the outer circumferential surface of the disk body 1211, a plurality of tie rod through holes 1212 are formed in a circular shape, and a compressor tie rod connecting a plurality of compressor rotor disks 1210 to the tie rod through holes 1212. 1230 is inserted through the compressor rotor disk 1210.

상기 타이로드 관통홀(1212)은 상기 압축기 타이로드(1230)의 개수와 상응하는 개수로 형성되며, 상기 압축기 타이로드(1230)와 상기 압축기 로터 디스크(1210)의 조립을 용이하게 하기 위해 상기 타이로드 관통홀(1212)은 상기 압축기 타이로드(1230)의 직경보다 큰 직경으로 형성되는 것이 바람직하다.The tie rod through holes 1212 are formed in a number corresponding to the number of the compressor tie rods 1230, and the tie rods 1230 and the compressor rotor disk 1210 are easily assembled. The rod through hole 1212 is preferably formed with a larger diameter than the diameter of the compressor tie rod 1230 .

상기 디스크 본체(1211)의 양측면에는 톱니조인트부(1213)이 형성되고, 상기 톱니조인트부(1213)는 각각의 타이로드 관통홀(1212)과 상기 디스크 본체(1211)의 외측 둘레면 사이에 서로 이격되게 형성되는 복수개의 톱니조인트(1213a)로 이루어지며, 이격되는 톱니조인트(1213a) 사이에는 압축공기가 유입되는 압축공기 유입구(1213d)가 형성된다.A toothed joint portion 1213 is formed on both sides of the disk body 1211, and the toothed joint portion 1213 is mutually connected between each tie rod through hole 1212 and the outer circumferential surface of the disk body 1211. It consists of a plurality of toothed joints 1213a formed to be spaced apart, and a compressed air inlet 1213d through which compressed air flows is formed between the spaced apart toothed joints 1213a.

상기 디스크 본체(1211)의 양측면에 서로 이격되게 형성되는 복수개의 톱니조인트(1213a)는 각각 복수개의 톱니돌기(1213b)와, 복수개의 톱니홈(1213c)을 포함한다. Each of the plurality of toothed joints 1213a formed to be spaced apart from each other on both sides of the disk body 1211 includes a plurality of toothed protrusions 1213b and a plurality of toothed grooves 1213c.

상기 복수개의 톱니돌기(1213b)는 상기 디스크 본체(1211)의 일측면 및 타측면에서 외측으로 돌출되고, 상기 복수개의 톱니홈(1213c)은 상기 복수개의 톱니돌기(1213b) 사이에 형성된다.The plurality of sawtooth projections 1213b protrude outward from one side and the other side of the disk body 1211, and the plurality of sawtooth grooves 1213c are formed between the plurality of sawtooth projections 1213b.

상기 복수개의 압축기 로터 디스크(1210)가 서로 밀착 시 상기 디스크 본체(1211)의 일측면에 형성된 톱니돌기(1213b)는 인접하게 배치되는 디스크 본체(1211)의 타측면에 형성된 톱니홈(1213c)에 삽입되어 복수개의 압축기 로터 디스크(1210)가 회전 시 서로 맞물려서 회전하게 된다.When the plurality of compressor rotor disks 1210 come into close contact with each other, the tooth protrusions 1213b formed on one side of the disk body 1211 are adjacent to the tooth grooves 1213c formed on the other side of the disk body 1211. A plurality of compressor rotor disks 1210 are inserted into each other and rotated when rotating.

상기 냉각유로부(1214)는 상기 압축공기 유입구(1213d)와 상기 디스크 본체(1211)의 중앙부를 연통하도록 형성되며, 상기 냉각유로부(1214)는 복수개의 압축공기 유로홈(1214a)과, 유로 관통구(1214b)를 포함한다.The cooling passage part 1214 is formed to communicate with the compressed air inlet 1213d and the central part of the disk body 1211, and the cooling passage part 1214 includes a plurality of compressed air passage grooves 1214a and a passage It includes a through hole 1214b.

상기 복수개의 압축공기 유로홈(1214a)은 상기 복수개의 톱니조인트(1213a) 사이에 형성되는 복수개의 압축공기 유입구(1213d)와 상기 디스크 본체(1211)의 중앙부를 연통하도록 복수개가 상기 디스크 본체(1211)의 양측면에 형성되며, 상기 복수개의 압축공기 유로홈(1214a)은 복수개의 압축공기 유입구(1213d)와 동일한 개수를 가지도록 형성된다.The plurality of compressed air passage grooves 1214a communicate with the central portion of the disk body 1211 with the plurality of compressed air inlets 1213d formed between the plurality of toothed joints 1213a. ), and the plurality of compressed air passage grooves 1214a are formed to have the same number as the plurality of compressed air inlets 1213d.

상기 유로 관통구(1214b)는 상기 디스크 본체(1211)의 중앙부에서 상기 디스크 본체(1211)를 관통되게 형성되며, 상기 복수개의 압축공기 유로홈(1214a)과 연통되고, 상기 복수개의 압축공기 유로홈(1214a)은 상기 복수개의 압축공기 유입구(1213d)에서 상기 유로 관통구(1214b)로 아크형상을 가지도록 형성된다.The passage through-hole 1214b is formed at the center of the disk body 1211 to pass through the disk body 1211, communicates with the plurality of compressed air passage grooves 1214a, and passes through the plurality of compressed air passage grooves. 1214a is formed to have an arc shape from the plurality of compressed air inlets 1213d to the passage through-hole 1214b.

상기 압축기(1000)를 유동하면서 압축된 공기의 일부는 상기 압축공기 유입구(1213d)를 통해 압축기 로터 조립체(1200)로 유입된 후 압축공기 유로홈(1214a)를 통해 상기 압축기 로터 조립체(1200)의 외측에서 내측으로 유동할 수 있다.A portion of the compressed air flowing through the compressor 1000 is introduced into the compressor rotor assembly 1200 through the compressed air inlet 1213d and then flows into the compressor rotor assembly 1200 through the compressed air passage groove 1214a. It can flow from outside to inside.

상기 유로 관통구(1214b)는 상기 디스크 본체(1211)의 중앙부에 기설정된 크기로 형성되며, 상기 압축공기 유로홈(1214a)을 통해 유동하는 압축공기는 상기 유로 관통구(1214b)로 유입된다. The passage through-hole 1214b is formed to a predetermined size in the central portion of the disk body 1211, and the compressed air flowing through the compressed air passage groove 1214a flows into the passage through-hole 1214b.

상기 복수개의 압축기 로터 디스크(1210)에 각각 형성되는 복수개의 유로 관통구(1214b)는 직렬로 배열되어 압축공기 공급유로(1400)를 형성한다. 상기 유로 관통구(1214b)로 유입된 압축공기는 압축공기 공급유로(1400)를 따라 유동하면서 최종적으로 터빈(3000)에 형성된 터빈 블레이드(3200)로 공급되어 내부를 냉각한다.(도 7 참조)A plurality of passage through-holes 1214b respectively formed in the plurality of compressor rotor disks 1210 are arranged in series to form a compressed air supply passage 1400 . The compressed air introduced into the passage through-hole 1214b flows along the compressed air supply passage 1400 and is finally supplied to the turbine blades 3200 formed in the turbine 3000 to cool the inside (see FIG. 7).

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기 로터 조립체를 포함하는 가스터빈에서 압축기로부터 터빈으로의 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating a flow of compressed air from a compressor to a turbine in a gas turbine including a compressor rotor assembly according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 복수개의 압축기 로터 디스크(1210)에 형성된 복수개의 타이로드 관통홀(1212)에는 복수개의 압축기 타이로드(1230)가 삽입되어 복수개의 압축기 로터 디스크(1210)를 연결된다. 2 and 7, a plurality of compressor tie rods 1230 are inserted into the plurality of tie rod through holes 1212 formed in the plurality of compressor rotor disks 1210 to form a plurality of compressor rotor disks 1210. Connected.

상기 압축기 타이로드(1230)의 일단은 토크튜브(T)와 연결되고 타단은 전방에 배치된 압축기 로터 디스크(1210) 중 어느 하나에 연결되며, 상기 토크튜브(T)와 연결되는 상기 압축기 타이로드(1230)의 일단은 상기 토크튜브(T)와 연결 시 가압 너트 등의 고정수단을 이용할 수 있다. One end of the compressor tie-rod 1230 is connected to the torque tube (T) and the other end is connected to any one of the compressor rotor disks 1210 disposed in the front, and the compressor tie-rod is connected to the torque tube (T). One end of 1230 may use a fixing means such as a press nut when connected to the torque tube (T).

상기 복수개의 압축기 타이로드(1230)의 일단이 상기 토크튜브(T)와 연결됨으로써 상기 토크튜브(T)를 통해 터빈(3000)에서 발생된 토크를 전달받아 복수개의 압축기 로터 디스크(1210)를 회전시키게 된다.As one end of the plurality of compressor tie rods 1230 is connected to the torque tube T, the torque generated in the turbine 3000 is transmitted through the torque tube T to rotate the plurality of compressor rotor disks 1210. will make

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기 로터 조립체에서 씰 부싱이 없는 경우, 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.5 is a view showing the flow of compressed air when there is no seal bushing in the compressor rotor assembly according to an embodiment of the present invention.

도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 압축기 타이로드(1230)와 상기 압축기 로터 디스크(1210)의 조립을 용이하게 하기 위해 복수개의 타이로드 관통홀(1212)은 압축기 타이로드(1230)의 직경 보다 큰 직경을 가지도록 형성되기 때문에, 복수개의 압축기 타이로드(1230)의 외주면과 복수개의 타이로드 관통홀(1212)의 내주면 사이에는 갭(G)이 형성될 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 5 , to facilitate assembly of the compressor tie rod 1230 and the compressor rotor disk 1210, a plurality of tie rod through holes 1212 have a diameter smaller than the diameter of the compressor tie rod 1230. Since it is formed to have a large diameter, a gap G may be formed between the outer circumferential surfaces of the plurality of compressor tie rods 1230 and the inner circumferential surfaces of the plurality of tie rod through holes 1212 .

이러한 갭(G)은 압축공기 유입구(1213d)를 통해 유입된 압축공기의 일부가 누설될 수 있는 통로가 된다. 도 5에서 도면부호 F는 압축공기 유입구(1213d)를 통해 유입된 압축공기의 흐름을 나태내고, 도면부호 F1은 압축공기 유로홈(1214a)을 통해 유로 관통구(1214b)로 유입되는 압축공기의 흐름을 나타내며, 도면부호 F2는 갭(G)을 통해 누설된 압축공기의 흐름을 나타낸다. 상기 압축기 로터 조립체(1210)의 내부로 유입되는 압축공기가 누설되면 터빈(3000) 측으로 공급되는 압축공기의 양이 감소되어 터빈 블레이드(3200) 등의 냉각효과가 떨어지게 된다.This gap G becomes a passage through which some of the compressed air introduced through the compressed air inlet 1213d may leak. In FIG. 5, reference numeral F denotes the flow of compressed air introduced through the compressed air inlet 1213d, and reference numeral F1 denotes the flow of compressed air introduced into the passage through-hole 1214b through the compressed air passage groove 1214a. Indicates the flow, reference numeral F2 indicates the flow of compressed air leaked through the gap (G). When the compressed air introduced into the compressor rotor assembly 1210 leaks, the amount of compressed air supplied to the turbine 3000 is reduced and the cooling effect of the turbine blades 3200 and the like is reduced.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압축기 로터 조립체에서 씰 부싱이 있는 경우, 압축공기의 흐름을 도시한 도면이다.6 is a view showing the flow of compressed air when there is a seal bushing in the compressor rotor assembly according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 상기 압축기 타이로드(1230)에 상기 씰 부싱(Seal Bushing;1240)이 끼워지며, 상기 씰 부싱(1240)은 각각의 압축기 타이로드(1230)와 각각의 압축기 타이로드(1230)가 삽입되는 타이로드 관통홀(1212) 사이의 갭(G)을 밀봉하는 역할을 하며, 상기 씰 부싱(1240)은 내부가 중공인 원통형상을 가지고, 상기 씰 부싱(1240)의 둘레면은 상기 타이로드 관통홀의 내주면 보다 큰 직경을 가지는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 6 , the seal bushing 1240 is fitted to the compressor tie rod 1230, and the seal bushing 1240 includes each compressor tie rod 1230 and each compressor tie rod 1230 ) serves to seal the gap G between the tie rod through-holes 1212 into which the seal bushing 1240 is inserted, and the seal bushing 1240 has a hollow cylindrical shape, and the circumferential surface of the seal bushing 1240 is It is preferable to have a larger diameter than the inner circumferential surface of the tie rod through hole.

상기 씰 부싱(1240)이 상기 압축기 타이로드(1230)와 타이로드 관통홀(1212) 사이의 갭(G)을 밀봉함으로써, 압축공기 유입구(1213d)를 통해 유입된 압축공기가 인접한 다른 로터 공간(S)으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.The seal bushing 1240 seals the gap G between the compressor tie rod 1230 and the tie rod through hole 1212, so that the compressed air introduced through the compressed air inlet 1213d is adjacent to another rotor space ( S) to prevent leakage.

상기 압축기(1000)에서 압축된 압축공기는 연소기(2000)로 공급되며, 상기 연소기(2000)는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압의 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스의 온도를 높이게 된다.The compressed air compressed by the compressor 1000 is supplied to the combustor 2000, and the combustor 2000 mixes and burns the introduced compressed air with fuel to produce high-energy, high-temperature, high-pressure combustion gas, etc. The rolling process raises the temperature of the combustion gas to the limit of heat resistance that the combustor and turbine parts can withstand.

도 1을 참조하면, 가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a plurality of combustors constituting the combustion system of a gas turbine may be arranged in a casing formed in a cell shape, and a burner including a fuel injection nozzle, etc., and a combustor liner forming a combustion chamber ( Combustor Liner), and a transition piece that connects the combustor and the turbine.

이를 구체적으로 설명하면, 상기 연소기 라이너(Combuster Liner)는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기(1000)에서 공급되는 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다.Specifically, the combustor liner provides a combustion space in which fuel injected through a fuel nozzle is mixed with compressed air supplied from the compressor 1000 and burned.

이러한 연소기 라이너(Combuster Liner)는, 압축공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있으며, 이러한 연소기 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.This combustor liner may include a flame tube providing a combustion space in which fuel mixed with compressed air is combusted, and a flow sleeve surrounding the flame tube to form an annular space, and at the front end of the combustor liner A fuel nozzle is coupled, and a spark plug is coupled to the side wall.

한편, 연소기 라이너(Combuster Liner)의 후단에는 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈(3000) 측으로 보낼 수 있는 트랜지션 피스(Transition Piece)가 연결된다. 이러한 트랜지션 피스(Transition Piece)는 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기(1000)로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.Meanwhile, a transition piece capable of sending combustion gas burned by a spark plug to the turbine 3000 is connected to the rear end of the combustor liner. The outer wall of this transition piece is cooled by compressed air supplied from the compressor 1000 to prevent damage due to high temperature of the combustion gas.

이를 위해 상기 트랜지션 피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 연소기 라이너 측으로 유동된다.To this end, holes for cooling are provided in the transition piece so that air can be injected into the inside, and the compressed air cools the body therein through the holes and then flows toward the combustor liner.

상기 연소기 라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션 피스를 냉각시키는 냉각공기가 유동되며, 연소기 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.Cooling air for cooling the aforementioned transition piece flows in the annular space of the combustor liner, and compressed air from the outside of the flow sleeve is supplied to the outer wall of the combustor liner as cooling air through cooling holes provided in the flow sleeve to collide. there is.

상기 연소기(2000)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 터빈(3000)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크튜브(T)를 거쳐 압축기(1000)로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.High-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor 2000 is supplied to the turbine 3000. As the supplied high-temperature and high-pressure combustion gas expands, it collides with the rotor blades of the turbine and gives a reaction force to generate rotational torque. Power in excess of the power required for this is used to drive a generator or the like.

도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 터빈(3000)은 기본적으로 상기 압축기(1000)의 구조와 유사하며, 상기 터빈(3000)은 복수개의 터빈 로터 디스크(3100)와, 복수개의 터빈 블레이드(3200)와, 복수개의 터빈 로터 디스크(3100)을 연결하는 복수개의 터빈 타이로드(3300)를 포함한다.1 and 2, the turbine 3000 is basically similar in structure to the compressor 1000, and the turbine 3000 includes a plurality of turbine rotor disks 3100 and a plurality of turbine blades 3200. ) and a plurality of turbine tie rods 3300 connecting the plurality of turbine rotor disks 3100.

상기 터빈(3000)의 구조가 상기 압축기(1000)의 구조와 유사한 바, 상기 터빈(3000)의 구조에 대한 상세한 설명은 상기 압축기(1000)의 구조에 대한 상세한 설명과 중복되는 바, 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.Since the structure of the turbine 3000 is similar to that of the compressor 1000, the detailed description of the structure of the turbine 3000 overlaps with the detailed description of the structure of the compressor 1000, overlapping parts. The description of will be omitted.

상기 터빈 블레이드(3200)는 상기 압축기 블레이드(1220)와 달리 고온고압의 연소가스와 직접 접촉하게 되며, 연소가스의 온도는 1700℃ 달할 정도의 고온이기 때문에 냉각 수단을 필요로 하게 된다. Unlike the compressor blades 1220, the turbine blades 3200 come into direct contact with high-temperature, high-pressure combustion gas, and since the temperature of the combustion gas is high enough to reach 1700° C., a cooling means is required.

이를 위해서, 상기 압축기(1000) 측의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 상기 터빈(3000)측 터빈 블레이드(3200)로 공급하는 냉각 유로(미도시)를 갖는 것이 바람직하다.To this end, it is preferable to have a cooling passage (not shown) for extracting compressed air from some places on the side of the compressor 1000 and supplying it to the turbine blades 3200 on the side of the turbine 3000.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100 : 가스터빈 1000 : 압축기
1200 : 압축기 로터 조립체 1210 : 압축기 로터 디스크
1220 : 압축기 블레이드 1230 : 압축기 타이로드
1240 : 씰 부싱 2000 : 연소기
3000 : 터빈 3200 : 터빈 로터 조립체100: gas turbine 1000: compressor
1200: compressor rotor assembly 1210: compressor rotor disk
1220: compressor blade 1230: compressor tie rod
1240: seal bushing 2000: combustor
3000: turbine 3200: turbine rotor assembly

Claims (24)

외주면에 복수개의 슬롯이 형성되고 외주면과 인접하게 복수개의 타이로드 관통홀이 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 압축기 로터 디스크;
각각의 압축기 로터 디스크의 슬롯에 삽입되어 설치되는 복수개의 압축기 블레이드; 및
상기 복수개의 압축기 로터 디스크에 형성된 복수개의 타이로드 관통홀에 삽입되어 복수개의 압축기 로터 디스크를 연결하는 복수개의 압축기 타이로드를 포함하되,
각각의 압축기 로터 디스크는,
원판형상을 가지는 디스크 본체와,
상기 디스크 본체의 외주면과 인접하게 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 타이로드 관통홀과,
상기 디스크 본체의 양측면에 각각의 타이로드 관통홀과 상기 디스크 본체의 외측 둘레면 사이에 서로 이격되게 형성되어 압축공기 유입구를 형성되는 복수개의 톱니조인트로 이루어지는 톱니조인트부와,
상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 냉각유로부를 포함하며,
상기 냉각유로부는,
상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 복수개의 압축공기 유로홈과,
상기 디스크 본체의 중앙부에 상기 디스크 본체를 관통되게 형성되며 상기 복수개의 압축공기 유로홈과 연통되는 유로 관통구를 포함하는 압축기 로터 조립체.
A plurality of compressor rotor disks having a plurality of slots formed on an outer circumferential surface and a plurality of tie rod through-holes formed in a circular shape adjacent to the outer circumferential surface;
A plurality of compressor blades inserted into the slots of each compressor rotor disk; and
A plurality of compressor tie rods inserted into the plurality of tie rod through holes formed in the plurality of compressor rotor disks to connect the plurality of compressor rotor disks,
Each compressor rotor disk is
A disk body having a disc shape;
A plurality of tie rod through holes formed in a circular shape adjacent to an outer circumferential surface of the disk body;
A toothed joint portion formed of a plurality of toothed joints formed to be spaced apart from each other between each tie rod through hole on both side surfaces of the disk body and an outer circumferential surface of the disk body to form a compressed air inlet;
A cooling passage portion formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body;
The cooling passage part,
a plurality of compressed air passage grooves formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body;
A compressor rotor assembly comprising a passage through-hole formed at a central portion of the disk body to penetrate the disk body and communicating with the plurality of compressed air passage grooves.
 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 압축기 타이로드에 끼워지며, 각각의 압축기 타이로드와 각각의 압축기 타이로드가 삽입되는 타이로드 관통홀 사이의 갭(gap)을 밀봉하는 씰 부싱(Seal Bushing)을 더 포함하는 압축기 로터 조립체.
The method of claim 1,
The compressor rotor assembly further comprising a seal bushing inserted into the plurality of compressor tie rods and sealing a gap between each compressor tie rod and a tie rod through hole into which each compressor tie rod is inserted. .
 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 톱니조인트는 각각,
상기 디스크 본체의 일측면 및 타측면에서 외측으로 돌출되는 복수개의 톱니돌기와,
상기 복수개의 톱니돌기 사이에 형성되는 복수개의 톱니홈을 포함하며,
복수개의 압축기 로터 디스크가 밀착 시 상기 디스크 본체의 일측면에 형성되는 톱니돌기는 인접하게 배치되는 디스크 본체의 타측면에 형성되는 톱니홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 압축기 로터 조립체.
The method of claim 1,
Each of the plurality of toothed joints,
A plurality of toothed protrusions protruding outward from one side and the other side of the disk body;
It includes a plurality of sawtooth grooves formed between the plurality of sawtooth protrusions,
Compressor rotor assembly, characterized in that when the plurality of compressor rotor disks are in close contact with each other, the tooth protrusion formed on one side of the disk body is inserted into the tooth groove formed on the other side of the adjacent disk body.
 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 압축공기 유로홈은 상기 복수개의 압축공기 유입구에서 상기 유로 관통구로 아크형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기 로터 조립체.
The method of claim 1,
The plurality of compressed air flow path grooves are formed to have an arc shape from the plurality of compressed air inlets to the flow passage through-hole.
 청구항 2에 있어서,
상기 복수개의 압축기 타이로드의 일단은 토크튜브와 연결되어 상기 토크튜브를 통해 터빈에서 발생된 토크를 전달받아 복수개의 압축기 로터 디스크를 회전시키는 것을 특징으로 하는 압축기 로터 조립체.
The method of claim 2,
One end of the plurality of compressor tie rods is connected to a torque tube to receive torque generated from a turbine through the torque tube to rotate a plurality of compressor rotor disks.
 청구항 2에 있어서,
상기 씰 부싱(Seal Bushing)은 내부가 중공인 원통형상을 가지며, 상기 씰 부싱의 둘레면은 상기 타이로드 관통홀의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 압축기 로터 조립체.
The method of claim 2,
The seal bushing has a cylindrical shape with a hollow inside, and a circumferential surface of the seal bushing is larger than a diameter of the tie rod through-hole.
 내측면에 다단의 베인이 결합되며, 터빈으로부터 토출된 연소가스가 순환하는 가열유로가 형성된 케이싱; 및
상기 케이싱의 내부에 설치되며 외주면에 복수개의 슬롯이 형성되고 외주면과 인접하게 복수개의 타이로드 관통홀이 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 압축기 로터 디스크와, 각각의 압축기 로터 디스크의 슬롯에 삽입되어 설치되는 복수개의 압축기 블레이드와, 상기 복수개의 압축기 로터 디스크에 형성된 복수개의 타이로드 관통홀에 삽입되어 복수개의 압축기 로터 디스크를 연결하는 복수개의 압축기 타이로드를 포함하는 압축기 로터 조립체를 포함하되,
각각의 압축기 로터 디스크는,
원판형상을 가지는 디스크 본체와,
상기 디스크 본체의 외주면과 인접하게 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 타이로드 관통홀과,
상기 디스크 본체의 양측면에 각각의 타이로드 관통홀과 상기 디스크 본체의 외측 둘레면 사이에 서로 이격되게 형성되어 압축공기 유입구를 형성되는 복수개의 톱니조인트로 이루어지는 톱니조인트부와,
상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 냉각유로부를 포함하며,
상기 냉각유로부는,
상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 복수개의 압축공기 유로홈과,
상기 디스크 본체의 중앙부에 상기 디스크 본체를 관통되게 형성되며 상기 복수개의 압축공기 유로홈과 연통되는 유로 관통구를 포함하는 압축기.
A casing having multi-stage vanes coupled to an inner surface and a heating passage through which combustion gas discharged from the turbine circulates; and
A plurality of compressor rotor disks installed inside the casing, having a plurality of slots formed on the outer circumferential surface and having a plurality of tie rod through-holes formed in a circular shape adjacent to the outer circumferential surface, and inserted into the slots of each compressor rotor disk to be installed A compressor rotor assembly including a plurality of compressor blades and a plurality of compressor tie rods inserted into a plurality of tie rod through-holes formed in the plurality of compressor rotor disks to connect the plurality of compressor rotor disks,
Each compressor rotor disk is
A disk body having a disc shape;
A plurality of tie rod through holes formed in a circular shape adjacent to an outer circumferential surface of the disk body;
A toothed joint portion formed of a plurality of toothed joints formed to be spaced apart from each other between each tie rod through hole on both side surfaces of the disk body and an outer circumferential surface of the disk body to form a compressed air inlet;
A cooling passage portion formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body;
The cooling passage part,
a plurality of compressed air passage grooves formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body;
A compressor comprising a passage through-hole formed at a central portion of the disk body to penetrate the disk body and communicating with the plurality of compressed air passage grooves.
 청구항 9에 있어서,
상기 복수개의 압축기 타이로드에 끼워지며, 각각의 압축기 타이로드와 각각의 압축기 타이로드가 삽입되는 타이로드 관통홀 사이의 갭(gap)을 밀봉하는 씰 부싱(Seal Bushing)을 더 포함하는 압축기.
The method of claim 9,
The compressor further includes a seal bushing inserted into the plurality of compressor tie rods and sealing a gap between each compressor tie rod and a tie rod through hole into which each compressor tie rod is inserted.
 삭제delete 삭제delete 청구항 9에 있어서,
상기 복수개의 톱니조인트는 각각,
상기 디스크 본체의 일측면 및 타측면에서 외측으로 돌출되는 복수개의 톱니돌기와,
상기 복수개의 톱니돌기 사이에 형성되는 복수개의 톱니홈을 포함하며,
복수개의 압축기 로터 디스크가 밀착 시 상기 디스크 본체의 일측면에 형성되는 톱니돌기는 인접하게 배치되는 디스크 본체의 타측면에 형성되는 톱니홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 압축기.
The method of claim 9,
Each of the plurality of toothed joints,
A plurality of toothed protrusions protruding outward from one side and the other side of the disk body;
It includes a plurality of sawtooth grooves formed between the plurality of sawtooth protrusions,
The compressor characterized in that when the plurality of compressor rotor disks are in close contact with each other, the tooth protrusion formed on one side of the disk body is inserted into the tooth groove formed on the other side of the adjacent disk body.
 청구항 9에 있어서,
상기 복수개의 압축공기 유로홈은 상기 복수개의 압축공기 유입구에서 상기 유로 관통구로 아크형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
The method of claim 9,
The plurality of compressed air passage grooves are formed to have an arc shape from the plurality of compressed air inlets to the flow passage through-holes.
 청구항 10에 있어서,
상기 복수개의 압축기 타이로드의 일단은 토크튜브와 연결되어 상기 토크튜브를 통해 터빈에서 발생된 토크를 전달받아 복수개의 압축기 로터 디스크를 회전시키는 것을 특징으로 하는 압축기.
The method of claim 10,
One end of the plurality of compressor tie rods is connected to a torque tube, characterized in that for receiving the torque generated in the turbine through the torque tube to rotate the plurality of compressor rotor disks.
 청구항 10에 있어서,
상기 씰 부싱(Seal Bushing)은 내부가 중공인 원통형상을 가지며, 상기 씰 부싱의 둘레면은 상기 타이로드 관통홀의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 압축기.
The method of claim 10,
The seal bushing has a cylindrical shape with a hollow inside, and a circumferential surface of the seal bushing is larger than a diameter of the tie rod through-hole.
 압축기 블레이드를 회전시켜 공기를 흡입하여 압축하는 압축기와, 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합시켜 연소시키는 연소기와, 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜 터빈 블레이드를 이용하여 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈을 포함하는 가스터빈에 있어서,
상기 압축기는,
내측면에 다단의 베인이 결합되며, 터빈으로부터 토출된 연소가스가 순환하는 가열유로가 형성된 케이싱; 및
상기 케이싱의 내부에 설치되며 외주면에 복수개의 슬롯이 형성되고 외주면과 인접하게 복수개의 타이로드 관통홀이 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 압축기 로터 디스크와, 각각의 압축기 로터 디스크의 슬롯에 삽입되어 설치되는 복수개의 압축기 블레이드와, 상기 복수개의 압축기 로터 디스크에 형성된 복수개의 타이로드 관통홀에 삽입되어 복수개의 압축기 로터 디스크를 연결하는 복수개의 압축기 타이로드를 포함하는 압축기 로터 조립체를 포함하되,
각각의 압축기 로터 디스크는,
원판형상을 가지는 디스크 본체와,
상기 디스크 본체의 외주면과 인접하게 원형을 이루도록 형성되는 복수개의 타이로드 관통홀과,
상기 디스크 본체의 양측면에 각각의 타이로드 관통홀과 상기 디스크 본체의 외측 둘레면 사이에 서로 이격되게 형성되어 압축공기 유입구를 형성되는 복수개의 톱니조인트로 이루어지는 톱니조인트부와,
상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 냉각유로부를 포함하며,
상기 냉각유로부는,
상기 복수개의 압축공기 유입구와 상기 디스크 본체의 중앙부를 연통하도록 형성되는 복수개의 압축공기 유로홈과,
상기 디스크 본체의 중앙부에 상기 디스크 본체를 관통되게 형성되며 상기 복수개의 압축공기 유로홈과 연통되는 유로 관통구를 포함하는 가스터빈.
A compressor that sucks in and compresses air by rotating a compressor blade, a combustor that mixes the compressed air supplied from the compressor with fuel and combusts it, and passes the combustion gas supplied from the combustor into the inside to generate electric power using turbine blades. In the gas turbine comprising a turbine for generating power for,
the compressor,
A casing having a multi-stage vane coupled to an inner surface and a heating passage through which the combustion gas discharged from the turbine circulates; and
A plurality of compressor rotor disks installed inside the casing, having a plurality of slots formed on the outer circumferential surface and having a plurality of tie rod through-holes formed in a circular shape adjacent to the outer circumferential surface, and inserted into the slots of each compressor rotor disk to be installed A compressor rotor assembly including a plurality of compressor blades and a plurality of compressor tie rods inserted into a plurality of tie rod through-holes formed in the plurality of compressor rotor disks to connect the plurality of compressor rotor disks,
Each compressor rotor disk is
A disk body having a disc shape;
A plurality of tie rod through holes formed in a circular shape adjacent to an outer circumferential surface of the disk body;
A toothed joint portion formed of a plurality of toothed joints formed to be spaced apart from each other between each tie rod through hole on both side surfaces of the disk body and an outer circumferential surface of the disk body to form a compressed air inlet;
A cooling passage portion formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body;
The cooling passage part,
a plurality of compressed air passage grooves formed to communicate with the plurality of compressed air inlets and the central portion of the disk body;
and a passage through-hole formed at a central portion of the disk body to penetrate the disk body and communicating with the plurality of compressed air passage grooves.
 청구항 17에 있어서,
상기 복수개의 압축기 타이로드에 끼워지며, 각각의 압축기 타이로드와 각각의 압축기 타이로드가 삽입되는 타이로드 관통홀 사이의 갭(gap)을 밀봉하는 씰 부싱(Seal Bushing)을 더 포함하는 가스터빈.
The method of claim 17
The gas turbine further includes a seal bushing inserted into the plurality of compressor tie rods and sealing a gap between each compressor tie rod and a tie rod through hole into which each compressor tie rod is inserted.
 삭제delete 삭제delete 청구항 17에 있어서,
상기 복수개의 톱니조인트는 각각,
상기 디스크 본체의 일측면 및 타측면에서 외측으로 돌출되는 복수개의 톱니돌기와,
상기 복수개의 톱니돌기 사이에 형성되는 복수개의 톱니홈을 포함하며,
복수개의 압축기 로터 디스크가 밀착 시 상기 디스크 본체의 일측면에 형성되는 톱니돌기는 인접하게 배치되는 디스크 본체의 타측면에 형성되는 톱니홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
The method of claim 17
Each of the plurality of toothed joints,
A plurality of toothed protrusions protruding outward from one side and the other side of the disk body;
It includes a plurality of sawtooth grooves formed between the plurality of sawtooth protrusions,
The gas turbine according to claim 1 , wherein when the plurality of compressor rotor disks are brought into close contact, the sawtooth protrusions formed on one side of the disk body are inserted into the tooth grooves formed on the other side of the adjacent disk body.
 청구항 17에 있어서,
상기 복수개의 압축공기 유로홈은 상기 복수개의 압축공기 유입구에서 상기 유로 관통구로 아크형상을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
The method of claim 17
The plurality of compressed air passage grooves are formed to have an arc shape from the plurality of compressed air inlets to the flow passage through-holes.
 청구항 18에 있어서,
상기 복수개의 압축기 타이로드의 일단은 토크튜브와 연결되어 상기 토크튜브를 통해 터빈에서 발생된 토크를 전달받아 복수개의 압축기 로터 디스크를 회전시키는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
The method of claim 18
One end of the plurality of compressor tie rods is connected to a torque tube to receive torque generated from the turbine through the torque tube to rotate the plurality of compressor rotor disks.
 청구항 18에 있어서,
상기 씰 부싱(Seal Bushing)은 내부가 중공인 원통형상을 가지며, 상기 씰 부싱의 둘레면은 상기 타이로드 관통홀의 직경보다 큰 것을 특징으로 하는 가스터빈.The method of claim 18
The seal bushing has a cylindrical shape with a hollow inside, and a circumferential surface of the seal bushing is larger than a diameter of the tie rod through hole.
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KR200241246Y1 (en) * 1996-04-26 2001-11-30 이중구 Turbine Disc Fastening Structure
KR102015718B1 (en) * 2015-04-27 2019-08-28 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 Compressor rotor, compressor, and gas turbine

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