KR20030036022A - 교차점화 튜브 및 연소기와 교차점화 튜브 조립체 - Google Patents

교차점화 튜브 및 연소기와 교차점화 튜브 조립체 Download PDF

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    • F23R3/48—Flame tube interconnectors, e.g. cross-over tubes

Abstract

육상 가스 터빈에서 인접한 연소기들 사이를 연결시키기 위한 외측 교차점화 튜브(10)(outer crossfire tube)는 실질적인 원통형 벨로우즈 부분(16)과, 이 벨로우즈 부분의 대향측상의 한쌍의 균일 직경의 자유 단부(20, 22)를 포함하며, 균일 직경의 자유 단부는 인접한 연소기에 제공된 개구(24, 26)내에 안착된다. 외측 교차점화 튜브는 신축자재의 슬리브 조립체로 둘러싸여 있고, 한쌍의 신축자재의 슬리브 부재(32, 34)의 먼 단부는 각기 연소기 플랜지(28, 30)에 고정된다.

Description

교차점화 튜브 및 연소기와 교차점화 튜브 조립체{BELLOWS TYPE OUTER CROSSFIRE TUBE}
본 발명은 육상 가스 터빈에서 인접한 연소기들 사이에서 연장되는 교차점화 튜브(crossfire tube)에 관한 것이다.
상호 연결 교차점화 튜브를 갖는 고정형 또는 육상 가스 터빈내의 연소기의환형 배열은 예를 들면 미국 특허 제 4,249,372 호에 개시된 바와 같이 널리 공지되어 있다. 미국 특허 제 4,249,372 호에는, 인접한 연소기내의 정렬된 개구 사이에서 연장하는 관형 부재를 포함하며, 관형 부재 또는 교차점화 튜브의 대향 단부를 인접한 연소실과 유체 연통되게 위치시키는 것에 의해 제 위치에 유지되는 일반적인 교차 점화 조립체가 개시되어 있다. 교차점화 튜브의 목적은 인접한 연소실내의 점화된 연료에 의해 하나의 연소실내의 연료의 점화가 이뤄지게 하여, 각 연소기내에 개별 점화기에 대한 필요성을 제거하기 위한 것이다. 특히, 챔버 대 챔버 교차점화는 교차점화 튜브를 통해 점화 챔버에서 비점화 챔버로 이동하는 고온 가스의 가압 펄스에 의해 달성된다. 또한 교차점화 튜브는 연소실 사이의 압력을 일정 한도로 균일하게 하는 것이다.
기존의 교차점화 튜브 디자인에서 누출 및/또는 분출의 경우를 초래하는 현대의 터보 기계류에서 증가된 온도 및 압력에 대한 관심이 있었다. 다양한 교차점화 튜브 구조가 사용되어 왔다. 예를 들면, 나선형 벨로우즈 형태의 교차점화 튜브가 시도되었으며, 미국 특허 제 5,361,577 호에 개시되어 있다. 가요성 교차점화 튜브 구조체는 미국 특허 제 3,991,560 호에 개시되어 있다. 그러나 이들 디자인은 지나치게 복잡하고, 제조 비용이 비싸며, 설치 시간이 길다.
본 발명의 목적은 디자인 및 구조가 간단한 벨로우즈형 외측 교차점화 튜브에 관한 것이다. 외측 교차점화 튜브는 교차점화 동안 고온 가스 압력 펄스를 전달하는 내측 교차점화 튜브를 둘러싼다. 내측 교차점화 튜브는 수정되지 않았으며, 따라서 본 발명의 분야는 아니다. 외측 튜브용 벨로우즈 구조는 부품 개수를 줄이도록 설계되며, 따라서 설치/제거 및 관련된 부지 이용 요금을 감소시킨다. 바람직한 구조에 있어서, 외측 교차점화 튜브는 대체로 원통형 형상이며, 벨로우즈 부분 및 이 벨로우즈 부분의 대향측상에 한쌍의 균일 직경의 자유 단부를 포함한다. 자유 단부는 압축하에 인접한 연소기 플랜지에 제공된 각 개구내에 안착된다. 이 디자인은 기존의 터빈에 대해 개선 구성요소로서 특히 유용하며, 2400 사이클 및 48,000 시간의 해석적 디자인 수명을 갖는다. 이 디자인은 간극 축적 및 팽창으로 인해 측방향 및 축방향 변형을 조절하며, 작동 조건을 만족시키는 구조 재료가 선택된다.
외측 교차점화 튜브는 외측 교차점화 튜브를 둘러싸는 외측 슬리브 조립체와 결합하여 바람직하게 사용되고, 한쌍의 신축자재의 슬리브 부재로 구성되며, 슬리브 부재 각각은 연소기 플랜지 각각에 용접된다.
따라서 일 실시예에 있어서, 본 발명은 육상 가스 터빈에서 인접한 연소기 사이를 연결시키기 위한 교차점화 튜브(crossfire tube)에 관한 것으로서, 상기 교차점화 튜브는 실질적인 원통형 벨로우즈 부분과, 상기 벨로우즈 부분의 대향측상의 한쌍의 균일 직경의 자유 단부로 이루어지며, 상기 균일 직경의 자유 단부는 상기 인접한 연소기에 제공된 개구내에 안착된다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 인접한 연소기 사이를 연결시키기 위한 교차점화 튜브에 관한 것으로서, 상기 교차점화 튜브는 실질적인 원통형 벨로우즈 부분과, 상기 벨로우즈 부분의 대향측상의 한쌍의 균일 직경의 자유 단부로 이루어지며, 상기 균일 직경의 자유 단부는 상기 인접한 연소기에 제공된 개구내에 안착되고, 상기 실질적으로 균일한 직경의 자유 단부의 직경은 상기 벨로우즈 부분의 최소 직경과 실질적으로 동일하며, 상기 교차점화 튜브는 니켈 합금으로 제조되고 약 784℉의 온도 및 약 248psi의 내부 압력에 견딜 수 있다.
또다른 실시예에 있어서, 본 발명은 연소기와 교차점화 튜브 조립체에 관한 것으로서, 상기 연소기와 교차점화 튜브 조립체는 그 내에 개구가 형성된 플랜지가 각기 제공되는 적어도 한쌍의 인접한 연소기와, 상기 개구 사이에서 연장하는 교차점화 튜브를 포함하며; 상기 교차점화 튜브는 벨로우즈 부분과 상기 벨로우즈 부분의 대향측상의 균일 직경의 자유 단부로 이루어지며, 상기 자유 단부는 상기 개구내에 수납된다.
본 발명에 따른 교차점화 튜브 및 관련된 조립체는 하기의 도면을 참조하여 자세히 상술된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 외측 교차점화 튜브의 부분 측면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 외측 교차점화 튜브(outer crossfire tube)12, 14 : 연소기
16 : 벨로우즈 부분18 : 만곡부
20, 22 : 자유 단부24, 26 : 개구
28, 30 : 플랜지32, 34 : 슬리브 부재
도 1을 참조하면, 한쌍의 인접한 연소기(12, 14) 사이에 외측 교차점화 튜브(outer crossfire tube)(10)가 도시되어 있다. 위에서 알 수 있는 바와 같이, 내측 교차점화 튜브는 본 발명의 분야가 아니며 따라서 도 1에 도시하지 않았다. 외측 교차점화 튜브(10)는 대체로 원통형이며, 튜브의 대부분의 축방향 또는 길이부로 연장하는 벨로우즈 부분(16)을 포함한다. 벨로우즈 부분은 축방향으로 이격된 만곡부(18)에 의해 정의되는 내경 및 외경을 갖는 특유한 벨로우즈 구조체이다. 한쌍의 균일 직경의 자유 단부(20, 22)는 벨로우즈 부분의 대향 측면상에 위치된다. 이들 자유 단부의 각각의 직경은 벨로우즈 부분(16)의 내경과 실질적으로 동일하다.
자유 단부(20, 22)는 인접한 연소기(12, 14)의 플랜지(28, 30)에 각기 형성된 한쌍의 대응 형상의 개구(24, 26)내에 끼워진다. 플랜지(28, 30)는 크롬 몰리브덴 합금인 것이 바람직하고, 플랜지당 6개의 볼트 구멍을 가지며, 볼트 구멍은 플랜지를 연소기에 고정시키는데 사용된다.
교차점화 튜브, 특히 벨로우즈 부분(16)은 개구(22, 24)내에 위치될 때 압축력을 받아, 작동동안 제 위치에 유지되는 것을 보장한다. 벨로우즈 부분(16)내의 리플(ripples) 또는 만곡부의 개수는 적용 사용이다. 튜브(10)에 대한 중요한 설계 변수는 튜브를 가로질러서의 압력 하중을 견딜 수 있는 충분한 강도와, 교차점화 튜브가 연소기(12, 14)와 함께 진동하지 않도록 연소기의 고유 진동수와는 상이한 고유 진동수를 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 교차점화 튜브(10)는 다른 적절한 합금이 시용될 수 있지만 적절한 Ni 합금으로 구성된다. 바람직한 실시예는 약 784℉ 및 248psi의 작동 또는 작업 범위의 온도 및 내부 압력을 견딜 수 있도록 설계된다.
한쌍의 신축자재의 슬리브 부재(32, 34)는 각 연소기 플랜지(28, 30)에 용접되며, 따라서 서로에 대해 축방향으로 이동 또는 진동할 수 있다. 슬리브 부재(32, 34)는 외측 교차점화 튜브(10)를 둘러싸서 보호하며 연소기 공간에 의해결정되는 길이 치수를 갖는다. 슬리브용의 바람직한 재료는 321 스테인레스 강이다.
전술된 외측 교차점화 튜브는 간단하고 신뢰성 있는 디자인이며, 이전에 요구되던 부품을 제거하고, 비용 및 설치 시간을 감소시킨다. 기존의 연소기를 개선시킬 때 특히 이롭다.
본 발명이 가장 실제적이고 바람직한 실시예에 관해 상술되었지만, 본 발명은 상술된 실시예에 한정되지 않으며, 그와 반대로 첨부된 특허청구범위의 정신 및 범위내에서 각종 변형 및 동등한 구조를 포함함을 알 수 있다.
본 발명의 외측 교차점화 튜브는 간단하고 신뢰성 있는 디자인이며, 이전에 요구되던 부품을 제거하고, 비용 및 설치 시간을 감소시키며, 기존의 연소기를 개선시킬 때 특히 유용하다.

Claims (10)

  1. 육상 가스 터빈에서 인접한 연소기(12, 14) 사이를 연결시키기 위한 교차점화 튜브(crossfire tube)(10)에 있어서,
    상기 교차점화 튜브는 실질적인 원통형 벨로우즈 부분(16)과, 상기 벨로우즈 부분의 대향측상의 한쌍의 균일 직경의 자유 단부(20, 22)로 이루어지며, 상기 균일 직경의 자유 단부는 상기 인접한 연소기에 제공된 개구(24, 26)내에 안착되는
    교차점화 튜브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    니켈 합금으로 제조되며 약 784℉의 온도 및 약 248psi의 내부 압력에 견딜 수 있는
    교차점화 튜브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실질적으로 균일한 직경의 자유 단부(20, 22)의 직경은 상기 벨로우즈 부분(16)의 내경과 실질적으로 동일한
    교차점화 튜브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 교차점화 튜브를 둘러싸는 한쌍의 신축자재의 슬리브 부재(32, 34)와 결합하며, 상기 한쌍의 신축자재의 슬리브 부재 각각은 상기 인접한 연소기에 고정되는
    교차점화 튜브.
  5. 인접한 연소기 사이를 연결시키기 위한 교차점화 튜브에 있어서,
    상기 교차점화 튜브는 실질적인 원통형 벨로우즈 부분(16)과, 상기 벨로우즈 부분의 대향측상의 한쌍의 균일 직경의 자유 단부(20, 22)로 이루어지며, 상기 균일 직경의 자유 단부(20, 22)는 상기 인접한 연소기에 제공된 개구(24, 26)내에 안착되고, 상기 실질적으로 균일한 직경의 자유 단부(20, 22)의 직경은 상기 벨로우즈 부분(16)의 최소 직경과 실질적으로 동일하며, 상기 교차점화 튜브(10)는 니켈 합금으로 제조되고 약 784℉의 온도 및 약 248psi의 내부 압력에 견딜 수 있는
    교차점화 튜브.
  6. 연소기와 교차점화 튜브 조립체에 있어서,
    상기 연소기와 교차점화 튜브 조립체는 그 내에 개구(24, 26)가 형성된 플랜지(28, 30)가 각기 제공되는 적어도 한쌍의 인접한 연소기(12, 14)와, 상기 개구 사이에서 연장하는 외측 교차점화 튜브(10)를 포함하며; 상기 외측 교차점화 튜브(10)는 벨로우즈 부분(16)과 상기 벨로우즈 부분(16)의 대향측상의 균일 직경의 자유 단부(20, 22)로 이루어지며, 상기 자유 단부는 상기 개구(24, 26)내에 수납되는
    연소기와 교차점화 튜브 조립체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 외측 교차점화 튜브(10)는 약 784℉의 온도 및 약 248psi의 내부 압력에 견딜 수 있는 니켈 합금으로 제조되는
    연소기와 교차점화 튜브 조립체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 실질적으로 균일한 직경의 자유 단부(20, 22)의 직경은 상기 벨로우즈 부분(16)의 최소 직경과 실질적으로 동일한
    연소기와 교차점화 튜브 조립체.
  9. 제 6 항에 있어서,
    신축자재의 슬리브 조립체는 상기 외측 교차점화 튜브를 둘러싸며, 상기 슬리브 조립체는 상기 연소기 플랜지(28, 30)에 각각의 단부가 고정된 한쌍의 슬리브 부재(32, 34)를 포함하는
    연소기와 교차점화 튜브 조립체.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 플랜지(28, 30)는 크롬 몰리브덴 합금으로 제조되는
    연소기와 교차점화 튜브 조립체.
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