KR200166254Y1 - 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조 - Google Patents

Abstract

다수의 축방향 디퓨저(30)와, 원통형상이고 축방향 디퓨저(30)의 한쪽 끝부분이 삽입·고정되는 구멍이 둘레를 따라서 일정 간격으로 형성되는 외측 고정부재(24)와, 원통형상이고 축방향 디퓨저(30)의 다른쪽 끝부분이 삽입·고정되는 구멍이 둘레를 따라서 일정 간격으로 형성되는 내측 고정부재(26)와, 외측 고정부재(24)가 안착되는 고정홈이 형성된 흡입구 케이싱(3)과, 내측 고정부재(26)가 안착되는 고정홈이 형성된 디퓨저 케이싱(22)을 포함하는 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조를 제공한다.

외측 고정부재(24)는 양쪽 끝부분이 바깥쪽으로 굽어 연장되는 대략 ㄷ형상의 단면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하고, 특히 한쪽 옆면을 넓게 형성하여 흡입구 케이싱(3)의 끝면과 흡입구 케이싱(3)과 결합하는 압축기 외부 케이싱(7)의 끝면 사이에 삽입되도록 하는 것이 바람직하다. 내측 고정부재(26)는 양쪽 끝부분이 안쪽으로 굽어 연장되는 대략 ㄷ형상의 단면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

Description

가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조

제1도는 본 고안 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조의 일실시예가 적용된 가스 터빈 엔진을 개략적으로 나타내는 반단면도.

제2도는 제1도의 A부 상세 단면도.

제3도는 제2도의 B-B 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 흡입 케이싱 7 : 압축기 외부 케이싱

22 : 디퓨저 케이싱 24 : 외측 고정부재

26 : 내측 고정부재 28 : 고정핀

30 : 축방향 디퓨저

[고안의 상세한 설명]

[산업상의 이용분야]

본 고안은 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다단 원심 압축기에 있어서 압축기와 압축기 사이에 위치하는 축방향 디퓨저의 고정 및 분해가 용이한 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조에 관한 것이다.

[종래의 기술]

일반적으로 원심 압축기를 사용하는 가스 터빈 엔진은 압축기부, 디퓨저부, 연소부, 터빈부, 배기부, 보기류부 등으로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 가스 터빈 엔진은 압축기부의 흡입구로 흡입된 공기가 압축기부를 통과하면서 압축되고, 압축된 공기는 디퓨저부를 거치면서 동압이 정압으로 전환되어 연소부의 연소실로 흡입되며, 연소실로 흡입된 압축공기의 일부는 보기류부의 연료 펌프를 통하여 연소실로 공급되는 연료와 혼합되어 연소실에서 연소되고, 연소된 고온의 가스로부터 열전달을 받아 연소실 안으로 흡입된 압축공기는 팽창하면서 연소실 출구에 연결된 터빈부의 스크롤을 통과하면서 일정한 흐름 방향이 형성되고, 터빈부의 블레이드를 통과하면서 운동에너지를 전달하여 블레이드와 결합된 터빈축을 회전시키고, 배기부를 통하여 배출된다.

종래의 가스 터빈 엔진에 있어서 상기한 디퓨저부는 반경방향 디퓨저와 축방향 디퓨저로 구성되고, 상기한 반경방향 디퓨저는 압축기입구 외부 케이싱과 디퓨저 케이싱이 터빈축의 반경방향으로 직선을 이루는 부분에 설치되고 압축기를 통과한 압축공기의 동압을 정압으로 전환하고, 상기한 축방향 디퓨저는 흡입구 케이싱과 디퓨저 케이싱이 터빈축과 평행한 방향으로 직선을 이루는 부분에 설치되고 상기한 반경방향 디퓨저를 통과한 압축공기의 흐름 방향을 변경시켜 다음 단계에서 원하는 각으로 흡입되도록 한다.

종래의 상기한 축방향 디퓨저는 흡입구 케이싱과 디퓨저 케이싱의 사이에 직접 용접 등의 방법으로 부착하기 때문에, 정비를 위한 분해 작업이 매우 어렵고 제작 공정에서 불량이 발생할 경우에 교정이 어렵다는 문제가 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 고안이 강구한 수단은 다수의 축방향 디퓨저와, 원통형상이고 상기한 축방향 디퓨저의 한쪽 끝부분이 삽입·고정되는 구멍이 둘레를 따라서 일정 간격으로 형성되는 외측 고정부재와, 원통형상이고 상기한 축방향 디퓨저의 다른쪽 끝부분이 삽입·고정되는 구멍이 둘레를 따라서 일정 간격으로 형성되는 내측 고정부재와, 상기한 외측 고정부재가 안착되는 고정홈이 형성된 흡입구 케이싱과, 상기한 내측 고정부재가 안착되는 고정홈이 형성된 디퓨저 케이싱을 포함하는 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조를 제공하는 것이다.

상기한 외측 고정부재는 안지름을 터빈축과 평행하게 직선을 이루며 압축기를 통과한 압축공기와 접하는 상기한 흡입구 케이싱의 안지름과 같도록 형성하는 것이 바람직하다. 또 상기한 외측 고정부재는 양쪽 끝부분이 바깥쪽으로 굽어 연장되는 대략 ㄷ형상의 단면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하고, 특히 한쪽 옆면을 넓게 형성하여 상기한 흡입구 케이싱의 끝면과 상기한 흡입구 케이싱과 결합하는 압축기 외부 케이싱의 끝면 사이에 삽입되도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 내측 고정부재는 바깥 지름을 터빈축과 평행하게 직선을 이루며 압축기를 통과한 압축공기와 접하는 상기한 디퓨저 케이싱의 바깥지름과 같도록 형성하는 것이 바람직하다. 또 상기한 내측 고정부재는 양쪽 끝부분이 안쪽으로 굽어 연장되는 대략 ㄷ형상의 단면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

[기능 및 작용]

상기한 바와 같이 구성되는 본 고안 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조는 상기한 외측 고정부재와 내측 고정부재에 형성된 구멍에 상기한 축방향 디퓨저를 삽입·고정하여 일체화하고, 상기한 흡입구 케이싱에 형성된 고정홈에 상기한 외측 고정부재가 안착되고 상기한 디퓨저 케이싱에 형성된 고정홈에 상기한 내측 고정부재가 안착되도록 조립하고, 상기한 외측 고정부재의 넓게 형성된 옆면을 사이에 삽입한 상태로 상기한 흡입구 케이싱에 압축기 외부 케이싱을 조립하여 사용한다.

상기한 바와 같이 조립되는 본 고안 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조는 먼저 상기한 외측 고정부재와 내측 고정부재에 축방향 디퓨저를 고정하는 것에 의하여 일체로 형성하여 작업하므로 조립 작업이 간단해진다.

[실시예]

다음으로 본 고안 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조의 가장 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 제1도~제3도에 나타낸 바와 같이, 본 고안 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조의 일실시예는 다수의 축방향 디퓨저(30)와, 원통형상이고 상기한 축방향 디퓨저(30)의 한쪽 끝부분이 삽입·고정되는 구멍이 둘레를 따라서 일정 간격으로 형성되는 외측 고정부재(24)와, 원통 형상이고 상기한 축방향 디퓨저(30)의 다른쪽 끝부분이 삽입·고정되는 구멍이 둘레를 따라서 일정 간격으로 형성되는 내측 고정부재(26)와, 상기한 외측 고정부재(24)가 안착되는 고정홈이 형성된 흡입구 케이싱(3)과, 상기한 내측 고정부재(26)가 안착되는 고정홈이 형성된 디퓨저 케이싱(22)을 포함한다.

상기한 외측 고정부재(24)는 안지름을 터빈축(12)과 평행하게 직선을 이루며 압축기(4)를 통과한 압축공기와 접하는 상기한 흡입구 케이싱(3)의 안지름과 같도록 형성하는 것이 바람직하다. 또 상기한 외측 고정부재(24)는 양쪽 끝부분이 바깥쪽으로 굽어 연장되는 대략 ㄷ형상의 단면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하고, 특히 한쪽 옆면을 넓게 형성하여 상기한 흡입구 케이싱(3)의 끝면과 상기한 흡입구 케이싱(3)과 결합하는 압축기 외부 케이싱(7)의 끝면 사이에 삽입되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 외측 고정부재(24)의 넓게 형성되어 상기한 흡입구 케이싱(3)과 압축기 외부 케이싱(7) 사이에 삽입되는 옆면에는 하나 이상의 고정구멍을 형성하고, 상기한 흡입구 케이싱(3)에는 대응되는 위치에 상기한 고정구멍에 삽입되는 하나 이상의 고정핀(28)을 설치하는 것이 바람직하다.

또 상기한 실시예와는 달리 상기한 외측 고정부재(24)에 고정 돌기를 형성하고 상기한 흡입구 케이싱(3)에 고정홈을 형성하는 것도 가능하다.

상기한 내측 고정부재(26)는 바깥 지름을 터빈축(12)과 평행하게 직선을 이루며 압축기(4)를 통과한 압축공기와 접하는 상기한 디퓨저 케이싱(22)의 바깥 지름과 같도록 형성하는 것이 바람직하다. 또 상기한 내측 고정부재(26)는 양쪽 끝부분이 안쪽으로 굽어 연장되는 대략 ㄷ형상의 단면을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기에서 내측 고정부재(26)와 외측 고정부재(24)의 양쪽 끝부분을 굽혀 ㄷ형상으로 하는 것은 고정되는 상기한 축방향 디퓨저(30)의 양끝부분이 상기한 외측 고정부재(24)의 바깥쪽과 내측 고정부재(26)의 안쪽으로 돌출되어도 상기한 내측 고정부재(26)와 외측 고정부재(24)의 옆면의 높이보다 상기한 축방향 디퓨저(30)가 돌출되는 높이가 낮으면 조립될 때에 아무런 지장없이 정확하게 조립 작업을 행할 수 있기 때문이다.

다음으로 상기한 바와 같이 구성되는 본 고안 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조의 조립 공정에 대하여 설명한다.

먼저 상기한 외측 고정부재(24)와 내측 고정부재(26)에 형성된 구멍에 상기한 축방향 디퓨저(30)를 삽입·고정하여 일체화한다. 상기한 축방향 디퓨저(30)를 외측 고정부재(24)와 내측 고정부재(26)에 고정하는 방법은 끼워 맞춤과 용접 등의 방법이 사용하는 것이 바람직하다. 상기한 축방향 디퓨저(30)는 압축기(4)를 통과한 압축공기의 흐름 방향을 다음 단계에서 원하는 각으로 유도할 수 있는 각으로 고정된다.

그리고 상기한 흡입구 케이싱(3)에 형성된 고정홈에 상기한 외측 고정부재(24)가 안착되고 상기한 디퓨저 케이싱(22)에 형성된 고정홈에 상기한 내측 고정부재(26)가 안착되도록 조립하고, 상기한 외측 고정부재(24)의 넓게 형성된 옆면을 상기한 흡입구 케이싱(3)의 끝면에 부착한 상태에서 상기한 고정핀(28)이 상기한 외측 고정부재(24)에 형성된 고정구멍에 삽입되도록 조정한 다음, 상기한 흡입구 케이싱(3)에 압축기 외부 케이싱(7)을 복수의 볼트(32)와 스프링 와셔(34) 및 너트(36)를 사용하여 조립한다.

상기에서 고정핀(28)을 사용하는 것은 압축기(4)를 통과한 압축공기가 회전 성분을 포함하고 있기 때문에 상기한 축방향 디퓨저(30)를 통과할 때에 축방향 디퓨저(30)가 압축공기를 따라서 회전하는 것을 방지하기 위한 것이다. 또 상기한 외측 고정부재(24)의 한쪽 옆면을 넓게 형성하여 상기한 흡입구 케이싱(3)과 압축기 외부 케이싱(7) 사이에 삽입한 것은 상기한 축방향 디퓨저(30)의 축방향 이동을 방지하기 위한 것이다.

정비를 하기 위하여 분해할 경우에는 상기한 조립 순서의 역순으로 행하면 된다.

이어서 상기한 바와 같이 구성되는 본 고안 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조의 일실시예를 2단 압축식 가스 터빈 엔진의 1단 압축기와 2단 압축기의 사이에 위치하는 1단 디퓨저부에 적용한 경우에 대하여 설명한다.

먼저 제1도에 나타낸 바와 같이, 1단 압축기(4)의 흡입구(2)로 흡입된 공기가 1단 압축기(4)를 통과하면서 1차로 압축되고, 1단 디퓨저부(20)에서 출구에서 정압이 최고로 되도록 동압이 정압으로 전환되어 2단 압축기(6)로 유입되고, 2단 압축기(6)에서 2차로 압축되고, 2단 디퓨저부(14)를 통과하면서 동압이 정압으로 전환되어 연소기(8)의 연소실로 흡입되며, 압축공기의 일부는 보기류부(도면에 나타내지 않음)의 연료 펌프를 통하여 공급되는 연료와 홈합되어 연소기(8) 연소실에서 연소되고, 연소된 고온의 가스로부터 열전달을 받아 연소실 안으로 흡입된 압축공기가 팽창하고 연소실 출구에 연결된 터빈부(10)의 스크롤(9)을 통과하면서 일정한 흐름 방향이 형성되고, 터빈부(10)의 블레이드를 통과하면서 운동에너지를 전달하여 블레이드와 결합된 터빈축(12)를 회전시킨다.

상기한 1단 디퓨저부(20) 및 2단 디퓨저부(14)는 각각 반경방향 디퓨저와 축방향 디퓨저로 구성된다. 상기한 1단 디퓨저부(20)에 있어서 상기한 반경방향 디퓨저(23)는 압축기입구 외부 케이싱(5)과 디퓨저 케이싱(22)이 터빈축(12)의 반경방향으로 직선을 이루는 부분에 설치되고 압축기(4)를 통과한 압축공기의 동압을 정압으로 전환하고, 상기한 축방향 디퓨저(30)는 흡입구 케이싱(3)과 디퓨저 케이싱(22)이 터빈축(12)과 평행한 방향으로 직선을 이루는 부분에 설치되고 상기한 반경방향 디퓨저(23)를 통과한 압축공기의 흐름 방향을 변경시켜 다음 단계에서 원하는 각으로 흡입되도록 한다.

상기에서 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 실용신안등록 청구의 범위 및 고안의 상세한 설명과 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지 변형이 가능하고, 이 또한 본 고안의 범위에 속하는 것은 당연하다.

[고안의 효과]

상기와 같이 형성되는 본 고안 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조를 사용하면, 원통형상의 외측 고정부재와 내측 고정부재에 축방향 디퓨저를 고정하여 일체로 형성하기 때문에, 보관과 운반 및 조립 작업이 매우 편리하다. 또 필요할 때(정비 등)에 분해도 매우 쉽다.

그리고 축방향 디퓨저를 외측 고정부재와 내측 고정부재에 고정하는 단계에서 정밀하게 축방향 디퓨저의 고정 각도를 결정할 수 있으므로 압축공기의 흐름 방향을 큰 압력 손실 없이 소정의 방향으로 전환시킬 수 있는 각도로 축방향 디퓨저를 고정하는 것이 가능하다.

Claims (4)

1. 다수의 축방향 디퓨저(30)와,

   원통형상이고 상기한 축방향 디퓨저(30)의 한쪽 끝부분이 삽입·고정되는 구멍이 둘레를 따라서 일정 간격으로 형성되는 외측 고정부재(24)와,

   원통형상이고 상기한 축방향 디퓨저(30)의 다른쪽 끝부분이 삽입·고정되는 구멍이 둘레를 따라서 일정 간격으로 형성되는 내측 고정부재(26)와,

   상기한 외측 고정부재(24)가 안착되는 고정홈이 형성된 흡입구 케이싱(3)과,

   상기한 내측 고정부재(26)가 안착되는 고정홈이 형성된 디퓨저 케이싱(22)을 포함하는 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기한 외측 고정부재(24)는 양쪽 끝부분이 바깥쪽으로 굽어 연장되는 ㄷ형상의 단면을 갖도록 형성되는 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기한 외측 고정부재(24)의 바깥쪽으로 굽어 형성되는 한쪽 옆면은 상기한 흡입구 케이싱(3) 끝면에 접하도록 넓게 형성하고, 상기한 흡입구 케이싱(3)과 외측 고정부재(24)의 상기한 넓게 형성된 옆면을 하나 이상의 고정핀(28)으로 고정하는 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기한 내측 고정부재(26)는 양쪽 끝부분이 안쪽으로 굽어 연장되는 대략 ㄷ형상의 단면을 갖도록 형성되는 가스 터빈 엔진의 축방향 디퓨저 고정구조.