KR20010067057A - 터빈 버킷 주조용 코어 및 터빈 버킷 주조 방법 - Google Patents

Abstract

꾸불꾸불한 냉각 통로(18)를 갖는 터빈 버킷을 주조하는 방법에 사용되는 코어는 선단부 코어부(12)와 후단부 코어부(14)를 갖는 2부품으로 나뉜다. 터빈 버킷의 선후단부의 벽 두께는 선단부 코어부와 후단부 코어부를 주조 다이안에 개별적으로 위치설정함으로써 서로 독립하여 제어될 수 있다. 선단부와 후단부 두께가 제어되면, 효율적인 냉각을 위해서 최적화될 수 있어서 더 효율적으로 터빈이 작동한다.

Description

터빈 버킷 주조용 코어 및 터빈 버킷 주조 방법{GAS TURBINE BUCKET WALL THICKNESS CONTROL}

본 발명은 터빈 버킷 설계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각된 버킷의 에어포일 선후단부의 벽 두께를 독립적으로 제어할 수 있는 코어 설계에 관한 것이다.

가스 터빈의 효율은 터빈의 작동 온도와 관련있어서 작동 온도를 증가시킴으로써 향상시킬 수도 있다. 그러나, 실제 경우에 있어서, 최대 터빈 작동 온도는 다양한 터빈 구성요소의 고온 용량의 제한을 받는다. 열효율이 온도 조건에 의해서 제한되기 때문에, 터빈 설계자들은 터빈 구성요소, 특히 고온 연소 산물들이 충돌 포말하는 에어포일형 베인과 버킷의 고온 용량을 향상시키기 위해서 상당한 노력을 경주한다. 여러가지 냉각 배열체, 시스템 및 방법들에 의해서 에어포일을 저온이 되게 함으로써 작동 온도 한계를 확장한다. 에어포일의 냉각은 에어포일내 내부 유동 통로를 형성함으로써 보통 달성된다. 이들 꾸불꾸불한 냉각 통로는 냉각 유체의 유동을 허용한다.

터빈 에어포일의 대부분은 적절히 냉각되어야 한다. 특히, 적절한 냉각이 에어포일의 선후단부에 제공되어야 하는데, 이들 부분이 고온 연소 가스에 의해서 보통 가장 악영향을 받기 때문이다. 공지된 냉각 구성체는 에어포일 특히 에어포일의 선후단부를 부적절하게 냉각시키는 경향이 있다.

선후단부의 버킷의 벽 두께가 최적이 되면, 냉각에 도움을 줄 수도 있을 것이다. 전형적으로, 일부품 코어가 주조 다이안에 지지되며, 주조 과정전에, 코어는 버킷의 선후단부의 최종 제품의 벽 두께가 설계 조건에 맞게 적절히 되도록 배치된다. 그러나, 여기서, 주조 다이안에 코어가 위치되어 있을 지라도, 적절한 벽 두께를 위해서 선후단부중 하나를 최적 위치에 설정하면, 선후단부중 다른 하나의 최적 위치설정이 어려워지며, 최종 제품이 부적절한 냉각 용량으로 인하여 소망 부품 수명 조건을 만족할 수 없다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 꾸불꾸불한 냉각 통로를 갖는 터빈 버킷을 주조하는데 사용되는 코어는 주조 다이안에 위치설정가능한 선단부 코어부와, 선단부 코어부로부터 이격되어 있으며 주조 다이안에 독립적으로 위치설정가능한 후단부 코어부를 가진다. 각각의 선후단부 코어부는 꾸불꾸불한 냉각 통로를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 꾸불꾸불한 냉각 통로를 갖는 터빈 버킷을 주조하는데 사용되는 2부품 코어가 제공되는데, 이들 부품은 각기 터빈 버킷의 선후단부의 벽 두께를 독립적으로 제어가능하도록 주조 다이안에 개별적으로 위치설정가능하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 터빈 버킷의 주조 방법은 서로 독립적으로 선후단부의 벽 두께를 제어하는 단계를 포함한다. 여기서, 제어 단계가 주조 다이안에 선단부 코어부를 위치설정하는 단계와 개별적으로 주조 다이안에 후단부 코어부를 위치설정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 2부품 코어의 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 2부품 코어로 제조된 최종 제품 버킷의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*

10 : 코어 12 : 선단부 코어부

14 : 후단부 코어부 16 : 분할선

18 : 냉각 통로 20 : 스플릿터 리브

엔진 버킷은 몰드 내측에 지지된 코어를 사용하여 주조 다이 또는 몰드안에서 주조된다. 일반적으로, 코어는 6점 네스트(six-point nest) 등으로 지지되며 주조 과정전에 원하는 바대로 위치설정된다. 주조 과정 그 자체는 본 발명의 일부분을 형성하지 않으며 그 세부 사항은 제공되지 않을 것이다. 주조 터빈 버킷에관한 공지된 몇가지 주조 기술이 있다. 예시적인 방법이 미국 특허 제 5,950,705 호에 개시되어 있다.

도 1을 참조하면, 터빈 버킷을 주조하는데 사용되는 코어(10)는 분할선(16)을 따라 선단부 코어부(12)와 후단부 코어부(14)로 분할된다. 각각의 부분들은 종래와 마찬가지로 하나 또는 그 이상의 꾸불꾸불한 냉각 통로(18)를 가진다. 후단부 코어부(14)는 또한 냉각중 유동을 분리하는 역할을 하는 복수개의 스플릿터 리브(20)가 도시되어 있다.

종래의 일부품 코어는 코어 위치설정 장치의 6점 네스트 등의 세트에 의해 주조 다이안에 지지되기 때문에, 종래의 주조 다이와 그 지지 구조체는 본 발명의 2부품을 수용하도록 개조될 필요가 없다. 이러한 구조에 의해, 도 2를 참조하면, 선단부 코어부(12)와 후단부 코어부(14)는 버킷의 선후단부의 벽 두께가 독립적으로 제어되도록 주조 다이안에서 개별적으로 위치설정될 수 있다.

본 발명이 가장 실제적이고 바람직한 실시예에 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 국한되지 않고 그 반대로 첨부된 청구범위의 사상 및 범위내에 있는 다양한 변형 및 균등물을 포함하는 것으로 의도된다.

본 발명에 따르면, 터빈 버킷의 선후단부의 벽 두께는 선단부 코어부와 후단부 코어부를 주조 다이안에 개별적으로 위치설정함으로써 서로 독립하여 제어될 수 있어서 효율적인 냉각을 위해서 최적화될 수 있으며 더 효율적으로 터빈을 작동시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 꾸불꾸불한 냉각 통로를 갖는 터빈 버킷을 주조하는데 사용되는 코어에 있어서,

   주조 다이안에 위치설정가능한 선단부 코어부(12)와,

   상기 선단부 코어부로부터 분리되고 주조 다이안에 개별적으로 위치설정가능한 후단부 코어부(14)를 포함하는 터빈 버킷 주조용 코어.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 선단부 코어부(12)와 후단부 코어부(14) 각각은 꾸불꾸불한 냉각 통로(18)를 갖는 터빈 버킷 주조용 코어.
3. 꾸불꾸불 냉각 통로(18)를 갖는 터빈 버킷을 주조하는데 사용되는 2부품 코어로서, 부품(12, 14) 각각은 터빈 버킷의 선후단부의 벽 두께를 독립적으로 제어하기 위해서 주조 다이안에 개별적으로 위치설정가능한 터빈 버킷 주조용 2부품 코어.
4. 터빈 버킷을 주조하는 방법에 있어서,

   터빈 버킷의 선후단부의 벽 두께를 서로 독립적으로 제어하는 단계를 포함하는 터빈 버킷 주조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 제어 단계는 주조 다이내에 선단부 코어부(12)를 위치설정하는 단계와, 주조 다이내에 후단부 코어부(14)를 개별적으로 위치설정하는 단계를 포함하는 터빈 버킷 주조 방법.
6. 제 4 항의 방법에 따라 제조된 터빈 버킷.
7. 제 5 항의 방법에 따라 제조된 터빈 버킷.