KR20050061368A - 분할 베인 유동 차단기 - Google Patents

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KR20050061368A
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Abstract

가스 통로 유동 차단기는 전방부 및 후방부를 각각 구비하고 복수의 가스 통로를 형성하는 복수의 베인과, 복수의 전방부가 원주 방향으로 그 둘레에 배치되는 중심축을 포함하는 전방링과, 복수의 후방부가 원주 방향으로 배치되는 상기 중심축을 중심으로 배치된 후방링을 포함하고, 상기 전방링 및 상기 후방링은 상기 가스 통로를 통하는 가스의 유동을 적어도 부분적으로 차단하기 위하여 서로에 대하여 이동될 수 있다.

Description

분할 베인 유동 차단기 {SPLIT VANE FLOW BLOCKER}
본 발명은 가스 터빈 엔진 내의 유로 영역을 제어하는 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 회전식으로 장착된 베인 요소의 사용을 통해 가스 터빈 엔진의 유로 영역을 조정식으로 제어하는 장치에 관한 것이다.
가스 터빈 엔진을 작동시킬 때, 외부 덕트와 내부 지지 구조물 사이의 보조 유로를 통하여 유동하는 가스의 양을 제어하는 것이 종종 바람직하다. 이러한 제어를 달성하기 위한 하나의 일반적인 방법은 가스가 관통하여 유동할 수 있는 영역을 조정하는 장치를 설치하는 것이다. 이러한 장치는 필요할 때 가스 유동의 완벽한 차단을 제공하는 것이 가장 바람직하지만, 요구될 때 거의 어떠한 차단도 발생하지 않는다. 전형적으로, 이러한 구속조건들 중 어느 하나의 효율을 최대화하려는 노력은 다른 구속조건에 대한 효율에 있어서의 감소를 낳게 된다.
그러므로, 요구될 때 가스 유동의 거의 완전한 차단 및 가스의 가상 무방해 유동 모두를 제공하는 가스 터빈 엔진 내의 유로 영역을 제어하는 장치 및 그렇게 사용하기 위한 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 가스 터빈 엔진 내의 유로 영역을 제어하는 장치를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 회전식으로 장착된 베인 요소의 사용을 통해 가스 터빈 엔진의 유로 영역을 조정식으로 제어하는 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 가스 통로 유동 차단기는 전방부 및 후방부를 각각 구비하고 복수의 가스 통로를 형성하는 복수의 베인과, 복수의 전방부가 원주 방향으로 그 둘레에 배치되는 중심축을 포함하는 전방링과, 복수의 후방부가 원주 방향으로 배치되는 상기 중심축을 중심으로 배치된 후방링을 포함하고, 상기 전방링 및 상기 후방링은 상기 가스 통로를 통하는 가스의 유동을 적어도 부분적으로 차단하기 위하여 서로에 대하여 이동될 수 있다.
다시 본 발명에 따르면, 가스 유로를 통하여 가스 유동을 제어하는 방법은 전방부 및 후방부를 각각 구비하고 복수의 가스 통로를 형성하는 복수의 베인을 제공하는 단계와, 복수의 전방부가 원주 방향으로 그 둘레에 배치되는 중심축을 포함하는 전방링을 제공하는 단계와, 복수의 후방부가 원주 방향으로 배치되는 상기 중심축을 중심으로 배치된 후방링을 제공하는 단계와, 상기 가스 통로를 통하는 가스의 유동을 적어도 부분적으로 차단하기 위하여 상기 링 중에서 적어도 하나를 상기 중심축을 중심으로 회전시키는 단계를 포함한다.
다시 본 발명에 따르면, 가스 통로 유동 차단기는 전방부 및 후방부를 각각 구비하고 복수의 가스 통로를 형성하는 복수의 베인과, 복수의 전방부가 원주 방향으로 그 둘레에 배치되는 중심축을 포함하는 전방링과, 복수의 후방부가 원주 방향으로 배치되는 상기 중심축을 중심으로 배치된 후방링과, 상기 중심축을 중심으로 배치되고 복수의 구멍이 원주 방향으로 배치된 상기 전방링 및 상기 후방링 사이에 배치되는 가동판을 포함하고, 상기 가동판은 상기 가스 통로를 통하는 가스의 유동을 적어도 부분적으로 차단하기 위하여 상기 전방링 및 상기 후방링에 대하여 회전식으로 이동될 수 있다.
본 발명의 핵심은 가스 터빈 엔진 내의 보조 유로를 통해 가스 유동을 차단하는 분할 베인 유동 차단기를 제공하는 것이다. 특히 원주 방향으로 다수의 베인이 부착된 정지식 후방링 및 회전식 전방링이 터빈 엔진의 내부 지지 구조물 및 외부 덕트 사이에 제공된다. 전술한 각각의 전방링 및 후방링에 부착된 각각의 베인은 전방부 및 후방부로 이루어진다. 각 베인의 각 전방부가 대응하는 후방부와 정렬하도록 전방링이 위치될 때, 각 베인은 단일 에어포일을 형성한다. 이러한 형태에 있어서, 가스는 보조 유로를 통해 최소한의 압력 손실로 베인을 지나서 유동 가능하다. 각 베인은 터빈 엔진의 중심선에 법선 방향인 경계부를 따라 전방부 및 후방부 안으로 이격된다. 이 경계부의 폭은 인접한 베인들 사이의 이격 거리와 동일하다. 결론적으로, 전방링이 그 주연부에서 이렇게 형성된 경계부의 폭과 대략 동일한 직선 거리만큼 회전될 때, 공기 유동의 거의 완벽한 차단이 이루어진다. 게다가, 전방링을 그 주연부에서 전술한 경계부 거리보다 작은 직선 거리만큼 회전시킴으로써, 임의의 소정 정도만큼의 부분적인 차단이 이루어질 수 있다. 대체 실시예에서, 회전식 가동판이 후방 및 전방링 사이에 삽입되고, 상기 가동판은 그 주연부 둘레에 위치된 일련의 구멍을 갖는다. 구멍은 전술한 경계부와 대략 동일한 폭을 가지고 대략 동일한 폭만큼 이격된다. 결론적으로, 가동판의 회전은 공기 유동의 거의 완전한 차단, 거의 또는 전혀 차단하지 않거나, 임의의 소정의 부분 차단을 허용한다.
도1을 참조하면, 본 발명의 분할 베인 유동 차단기(10)의 방향이 상세히 도시된다. 분할 베인 유동 차단기는 전방부(25) 및 후방부(23)로 각각 형성된 다수의 베인(21)으로 이루어진다. 전방부(25) 및 후방부(23)는 각각 전방링(15) 및 후방링(17)에 대하여 원주 방향으로 배치된다. 전방링(15) 및 후방링(17) 모두는 필수적으로 동일한 직경으로 이루어지며 터빈 엔진의 중심축(19)을 중심으로 배치된다. 그와 같이, 전방부(25) 및 후방부(23)로 구성된 각 베인(21)은 가스 터빈 엔진의 외부 덕트(11) 및 내부 지지 구조물(13) 사이의 보조 유로 내에 배치된다. 후방링(17)은 양호하게 정지식이지만, 전방링(15)은 중심축(19)을 중심으로 회전 이동이 가능하다. 이러한 형태는 각각의 부착된 전방부(25)가 후방링(17)에 부착된 대응하는 후방부(23)와 정렬 상태로 있도록 전방링(15)을 배치한다. 전방링(15)은 각 후방부(25)가 하기에 보다 자세히 기재된 바와 같이 후방링(17)에 부착된 대응하는 후방부(23)와 정렬되지 않도록 필요로 되는 만큼 회전될 수도 있다.
도2를 참조하면, 후방부(23) 및 전방부(25)로 구성된 각 베인(21)의 보다 상세한 도면이 사시도 형태로 도시된다. 도시된 바와 같이, 각 전방부(25)가 대응하는 후방부(23)와 정렬될 때, 전방부(25)의 말단 에지(22)는 대응하는 후방부(23)의 선단 에지(24)에 매우 근접한 상태로 놓여있다. 양호한 실시예에서, 베인(21)은 에어포일 형상을 가진다. 선단 에지(24)는 폭 w로 이루어지고 중심축(19)에 법선 방향으로 배향된다. 말단 에지(22)는 대략 동일한 폭 w로 이루어지고, 마찬가지로 중심축(19)에 법선 방향으로 배향된다. 도2에 도시된 형태는 완전히 개방된 본 발명의 분할 베인 유동 차단기(10)에 상응한다. 이러한 형태에 있어서, 분할 베인 유동 차단기(10)는 상기 기재된 바와 같이 가스, 특히 공기가 분할 베인 유동 차단기(10)를 통과할 때 작은 압력 강하를 제공하는 에어포일 프로파일을 갖는다. 각 베인(21)은 각각의 인접한 베인으로부터 거리 d만큼 이격된다. 이격 거리 d는 폭 w와 동일하거나 대략 동일하다.
도3을 참조하면, 완전히 폐쇄된 본 발명의 분할 베인 유동 차단기(10)가 사시도 형태로 도시된다. 전방링(15)이 통로를 따라 폭 w와 동일한 소정 거리만큼 회전되었다는 것을 주목하라. 상기 주목한 바와 같이, 폭 w는 인접한 후방부(23) 및 전방부(25) 사이의 이격 거리 d와 동일하거나 대략 동일하다. 이러한 회전의 결과로 인하여, 각 후방부(23)의 선단 에지(24)는 인접한 전방부(25) 사이의 공기 유동을 차단하는 위치에 있게 된다. 그러므로, 이러한 형태에 있어서, 공기가 통과할 수 있는 개구가 전혀 또는 거의 없게 된다. 결론적으로, 이러한 형태는 완전 폐쇄 위치로 참조된다.
본 발명은 전방링(15)이 회전 가능하다는 맥락으로 기재되었지만, 후방링(17)이 회전 가능하고 전방링(15)이 정지식이더라도, 또는 모든 링(15, 17)이 회전 가능하더라도, 분할 베인 유동 차단기(10)는 동일한 방식으로 작동할 것이다.
그러므로, 본 발명의 분할 베인 유동 차단기(10)의 완전 개방 및 완전 폐쇄 위치 모두가 도2 및 도3에 각각 도시되어 있다. 그러므로, 폭과 정교하게 동일하지 않는 소정 거리만큼 전방링(15)을 회전시킴으로써 분할 베인 유동 차단기(10)가 "부분 폐쇄된" 위치에 있는 형태로 된다는 것이 명백하다. 부분 폐쇄 위치에서, 분할 베인 유동 차단기(10)는 분할 베인 유동 차단기(10)의 베인(21)들을 통해 가스 유동을 방해하여 완전 개방 형태에서 경험된 것보다 더 큰 압력 강하를 초래한다.
도4a 및 도4b를 참조하면, 본 발명의 대체 실시예가 도시된다. 회전식 가동판(51)은 전방링 및 후방링 사이에 삽입되고 중심축(19)을 중심으로 유사하게 회전 가능하다. 가동판(51)은 그 주연부 둘레에 위치된 일련의 구멍(53)을 갖는다. 구멍(53)은 전술한 폭 w에 대략 동일한 폭을 가지고 대략 동일한 폭 w만큼 이격된다. 전방링(15) 및 후방링(17)이 정지식으로 고정되면, 가동판(51)은 공기 유동을 부분적으로 차단하도록 요구될 때 회전될 수도 있다. 결론적으로, 가동판의 회전은 공기 유동의 거의 완전한 차단, 거의 또는 전혀 차단하지 않거나, 임의의 소정의 부분 차단을 허용한다.
본 명세서에 상기 진술된 목적, 수단 및 장점을 완전히 만족시키는 가스 터빈 엔진 내의 유로를 제어하는 장치가 본 발명에 따라 제공된다는 것은 명백하다. 본 발명이 특정 실시예의 맥락으로 기재되었지만, 다른 대체예, 수정예 및 변경예들이 전술한 기재를 읽은 이 기술 분야의 숙련자에게 명백해질 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위의 넓은 기술 사상 내에 있는 이러한 변경예, 수정예 및 변경예들을 포함하도록 의도된다.
본 발명은 회전식으로 장착된 베인 요소의 사용을 통해 가스 터빈 엔진의 유로 영역을 조정식으로 제어한다.
도1은 본 발명의 분할 베인 유동 차단기를 도시하는 가스 터빈 엔진 일부의 단면도.
도2는 완전 개방 위치에서 본 발명의 분할 베인 유동 차단기의 베인의 사시도.
도3은 완전 폐쇄 위치에서 본 발명의 분할 베인 유동 차단기의 베인의 사시도.
도4a 및 도4b는 본 발명의 분할 베인 유동 차단기의 베인 및 가동판의 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 분할 베인 유동 차단기
11: 외부 덕트
13: 내부 지지 구조물
15: 전방링
17: 후방링
19: 중심축
21: 베인
22: 말단 에지
23: 후방부
24: 선단 에지
25: 전방부
51: 회전식 가동판
53: 구멍

Claims (15)

  1. 전방부 및 후방부를 각각 구비하고 복수의 가스 통로를 형성하는 복수의 베인과,
    복수의 전방부가 원주 방향으로 그 둘레에 배치되는 중심축을 포함하는 전방링과,
    복수의 후방부가 원주 방향으로 배치되는 상기 중심축을 중심으로 배치된 후방링을 포함하고,
    상기 전방링 및 상기 후방링은 상기 가스 통로를 통하는 가스의 유동을 적어도 부분적으로 차단하기 위하여 서로에 대하여 이동될 수 있는 가스 통로 유동 차단기.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 상기 복수의 전방부는 폭 w의 말단 에지를 구비하고, 각각의 상기 후방부는 상기 폭 w의 선단 에지를 구비하는 가스 통로 유동 차단기.
  3. 제2항에 있어서, 각각의 상기 복수의 베인은 상기 복수의 베인 중 각각 인접하는 하나의 베인으로부터 폭 d만큼 이격되어 있는 가스 통로 유동 차단기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 폭 d는 상기 폭 w와 대략 동일한 가스 통로 유동 차단기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전방링은 상기 중심축을 중심으로 회전 가능하고, 상기 전방링은 각각의 상기 복수의 말단 에지가 상기 복수의 선단 에지 중 하나의 에지와 정렬되도록 위치 설정될 수 있는 가스 통로 유동 차단기.
  6. 제2항에 있어서, 각각의 상기 복수의 말단 에지 및 각각의 상기 복수의 선단 에지는 상기 중심축에 법선 방향으로 정렬되는 가스 통로 유동 차단기.
  7. 제1항에 있어서, 각각의 상기 복수의 베인은 가스 터빈 엔진의 보조 유로에 위치되는 가스 통로 유동 차단기.
  8. 가스 유로를 통하여 가스 유동을 제어하는 방법이며,
    전방부 및 후방부를 각각 구비하고 복수의 가스 통로를 형성하는 복수의 베인을 제공하는 단계와,
    복수의 전방부가 원주 방향으로 그 둘레에 배치되는 중심축을 포함하는 전방링을 제공하는 단계와,
    복수의 후방부가 원주 방향으로 배치되는 상기 중심축을 중심으로 배치된 후방링을 제공하는 단계와,
    상기 가스 통로를 통하는 가스의 유동을 적어도 부분적으로 차단하기 위하여 상기 링 중에서 적어도 하나를 상기 중심축을 중심으로 회전시키는 단계를 포함하는 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링을 회전시키는 단계는 각각의 상기 복수의 전방부가 에어포일을 형성하기 위하여 상기 복수의 후방부 중 하나와 정렬되도록 상기 전방링을 회전시키는 단계를 포함하는 제어 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링을 회전시키는 단계는 각각의 상기 복수의 전방부가 상기 복수의 후방부 중 어느 하나와도 정렬 상태에 있지 않도록 상기 전방링을 회전시키는 단계를 포함하는 제어 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 복수의 베인을 제공하는 단계는,
    폭 w의 말단 에지를 각각 구비하는 복수의 전방부를 제공하는 단계와,
    폭 w의 선단 에지를 각각 구비하는 복수의 후방부를 제공하는 단계와,
    상기 폭 w와 대략 동일하게 되는 폭 d만큼 상기 복수의 베인 중 각각 인접하는 하나의 베인으로부터 각각의 상기 복수의 베인을 이격시키는 단계를 포함하는 제어 방법.
  12. 전방부 및 후방부를 각각 구비하고 복수의 가스 통로를 형성하는 복수의 베인과,
    복수의 전방부가 원주 방향으로 그 둘레에 배치되는 중심축을 포함하는 전방링과,
    복수의 후방부가 원주 방향으로 배치되는 상기 중심축을 중심으로 배치된 후방링과,
    상기 중심축을 중심으로 그리고 상기 전방링 및 상기 후방링 사이에 배치되고 복수의 구멍이 원주 방향으로 배치되어 있는 가동판을 포함하고,
    상기 가동판은 상기 가스 통로를 통하는 가스의 유동을 적어도 부분적으로 차단하기 위하여 상기 전방링 및 상기 후방링에 대하여 회전식으로 이동될 수 있는 가스 통로 유동 차단기.
  13. 제12항에 있어서, 각각의 상기 복수의 전방부는 폭 w의 말단 에지를 구비하고, 각각의 상기 후방부는 폭 w의 선단 에지를 구비하며, 각각의 상기 복수의 베인은 상기 복수의 베인 중 각각 인접한 하나의 베인으로부터 폭 d만큼 이격되는 가스 통로 유동 차단기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 폭 d는 상기 폭 w와 대략 동일한 가스 통로 유동 차단기.
  15. 제14항에 있어서, 각각의 상기 복수의 구멍은 상기 폭 w와 대략 동일한 폭을 갖고, 각각의 상기 복수의 구멍은 상기 복수의 구멍 중 각각 인접한 하나의 구멍으로부터 상기 폭 w와 대략 동일한 폭만큼 이격되는 가스 통로 유동 차단기.
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