KR20070113132A - 에어포일 및 습기 제거 방법 - Google Patents

에어포일 및 습기 제거 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20070113132A
KR20070113132A KR1020070049499A KR20070049499A KR20070113132A KR 20070113132 A KR20070113132 A KR 20070113132A KR 1020070049499 A KR1020070049499 A KR 1020070049499A KR 20070049499 A KR20070049499 A KR 20070049499A KR 20070113132 A KR20070113132 A KR 20070113132A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
airfoil
moisture
steam
bore
vapor
Prior art date
Application number
KR1020070049499A
Other languages
English (en)
Inventor
스티븐 세바스찬 버드긱
보리스 이바노비치 프롤로브
Original Assignee
제너럴 일렉트릭 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제너럴 일렉트릭 캄파니 filed Critical 제너럴 일렉트릭 캄파니
Publication of KR20070113132A publication Critical patent/KR20070113132A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/186—Film cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/602—Drainage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/17—Purpose of the control system to control boundary layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

본 발명은 증기 유동 경로 및 주입 증기로부터의 습기를 증기 터빈의 증기 유동 경로내로 제거하도록 구성된 에어포일(56)에 관한 것이다.

Description

에어포일 및 습기 제거 방법{AIRFOIL AND METHOD FOR MOISTURE REMOVAL AND STEAM INJECTION}
도 1은 증기 및 습기 유동이 통과하는 것을 도시하는 터빈 스테이지의 일부분의 개략적인 단면도,
도 2는 도 1에서 점선 원(A)으로 표시된 부분의 개략적인 확대 단면도,
도 3은 고정 에어포일 압력 측면에 부착되기 바로 전의 방울 이동을 위에서 도시하는 개략적인 단면도,
도 4는 최종 스테이지 다이아프램의 위치를 도시하는 전형적인 2-유동 저압(LP) 증기 터빈의 개략적인 측면도,
도 5는 전형적인 다이아프램 조립체의 정면도,
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에서의 습기 제거의 개략도,
도 7은 도 6의 실시예에 따른 습기 제거의 상세도,
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에서의 습기 제거 및 증기 주입의 개략적인 평면도,
도 9는 변형 실시예에 따른 습기 추출 및 증기 주입의 개략적인 평면도,
도 10은 예시적인 실시예에서의 습기 수집 입구의 개략도,
도 11은 변형의 습기 수집 입구를 도시하는 것으로 도 10과 유사한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
50 : 다이아프램 52 : 내부 링
54 : 외부 링 58, 60 : 습기 추출 보어
62 : 증기 주입 보어 64 : 다이아프램 외부 캐비티
70 : 입구 캐비티 78 : 주입 구멍
80 : 출구 캐비티 또는 캐비티들 88 : 주입 캐비티
습윤 증기의 경우에, 증기 함유, 또는 1차적인 습기 및 증기 경로의 내부 금속 표면상에 부착된 습기인 2차적인 습기는 효율 손실과 부식 가능성을 야기시킨다.
다이아프램 표면상의 물 축적은 상이한 표면에 있어서 상이한 복잡한 공정이다. 증기 터빈과 관련해서, "스테이지(stage)"는 에어포일의 2개의 열, 즉 에어포일의 하나의 고정 열과, 이 에어포일의 고정 열의 하류에 배치된 에어포일의 회전 열을 가진 다른 회전 열로 구성되고 형성된다. 다이아프램 외부 측벽 및 에어포일(노즐)에 있어서, 물 축적을 위한 메인 드라이버는 이전의 회전하는 버켓으로부터 물 방울을 외측으로 가압하는 원심력이다. 습기 방울과 노즐 전단 에지 사이의 큰 경사 각도로 인해서, 노즐 흡입 측면(볼록한 표면)상의 물 방울(충돌부)의 대부분은 전단 에지에 가장 근방에 있다. 노즐 압력 측면에 있어서, 물 축적은 대형 물에서 작용하는 원심력으로 인해서 채널(도 3)을 따라 그리고 후단 에지에 보다 근방에서 모두 발생하며, 이러한 표면에서 보다 많은 물이 축적된다. 외부 측벽 및 노즐상의 축적된 물은 회전하는 버켓을 향해 하류로 유동하고, 그에 따라 부식의 위험성이 증가한다.
증기 터빈 스테이지내의 부착된 습기의 경로는 하기와 같이 추적될 수 있다. 습기는 터빈의 이전 스테이지 또는 스테이지들로부터 수반되는 1차적인 습기 또는 2차적인 습기로서 개시된다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 도 3에서 일괄적으로 도면부호(10)로 표시된 습기는 고정 에어포일(14)의 압력 또는 오목한 측면(12)상에 부착된다. 습기는 고정 에어포일 후단 에지(16)로 증기에 의해 이동된다. 습기는 동일한 방향으로 이동되는 물의 덩어리의 형태로부터 분열되지만, 고정 에어포일(14) 뒤의 자국에서 증기보다 작게 된다. 다음에, 습기는, 이 습기와 주위 증기 사이의 상대적인 속도가 특정 임계치에 도달할 때 무화된다. 이 시점에, 습기는 그 가속도에서 충분히 증가되는 반면에, 주위 증기보다 느리게 이동한다. 도 1에서 일괄적으로 도면부호(18)로 표시된 습기(18)는 회전하는 에어포일 전단 에지(22)에 충돌한다. 이러한 도 1에서, 도면부호(W)는 버켓 회전 속도이며, 도면부호(VWB)는 버켓에 대한 물 속도이다.
도 2를 참조하면, 다수의 반경방향 홈(24)(전형적으로 3개)은 이에 충돌하는 습기(18)를 제거하기 위해서 에어포일 전단 에지(22)에 가까운 회전하는 에어포일(20)의 흡입 또는 볼록한 측면(26)상에 위치될 수 있다. 이러한 홈(24)은 이미 상당한 효율 손실을 야기시킨 습기만을 제거하고 있다는 단점이 있다. 또한, 습기(10)가 고정 에어포일 압력 측면(12) 위에까지 우선 부착되고, 회전하는 전단 에지(22)에 의해 개재된 습기(18)를 포함할 때, 다양한 종류의 효율 손실이 발생된다.
증기 터빈의 몇몇 최종 스테이지에 있어서, 높은 속도 및 높은 국부적인 습윤값으로 인해서, 보호 수단이 강구되지 않는 한 팁 영역에서의 부식이 통상적으로 발생된다. 일반적으로, 블레이드 표면상의 상술된 습기 축적의 메카니즘은 잘 이해되며, 이러한 개념은 증기 터빈의 최종 스테이지에서의 많은 습기 제거 설계를 위한 기준이다. 일반적으로, 제조업자들은 이러한 영역 근방에 버켓 전단 에지를 고정하거나, 이들 에지는 위성 스트립으로 차폐한다. 다른 보호 수단은, 노즐 외부 측벽(단부 벽)내의 물 배출 장치를 통해 또는 중공 고정자 블레이드(에어포일 또는 노즐)에 형성된 흡입 슬롯을 통해 물을 제거하는 것이다. 다음에, 이러한 습기는 다이아프램과 케이싱 사이의 원주방향 캐비티내에 수집되고, 응축기로 배출된다.
블레이드를 통해 습기 제거하는 이전의 개념은 증기 경로와 중공 블레이드의 내부 공간 사이의 압력차(강하)로 인해서 슬롯을 통해서 블레이드 표면으로부터 습기 필름을 추출하는 것에 의거한 것이다. 다음에, 다이아프램 외부/내부 링에 수집된 습기는 궁극적으로 응축기로 배출된다. 따라서, 이러한 종래 기술은 에어포 일의 흡입 측면에 위치되고 응축기로 배출되는 외부/내부 링 챔버에 연결된 추출 슬롯/보어를 구비한 중공 다이아프램 구조를 제공하는 것을 구성된다.
기존의 중공 블레이드 추출 슬롯/보어 디자인은 습기 제거를 제공하고, 그에 따라 긍정적인 기능을 실행한다. 그러나, 이러한 습기 증발 공정은 증기 경로로부터 응축기로 상당한 양의 증기를 동시에 증발시키는 충분한 압력 강하하에서만 효율적으로 작동할 수 있으며, 그에 따라 증기 터빈 효율을 감소시킨다. 증기 누출의 전형적인 값은 메인 증기의 0.5 내지 0.8%이다. 이러한 누출은 증기 터빈 효율을 비례적으로 감소시킨다.
부식 위험을 감소시키기 위한 다른 개념은, 보다 작은 사이즈의 물 방울이 보다 큰 물 방울보다 적은 부식을 야기시킨다는 사실에 의거한 것이다. 이러한 개념에 따라서, 증기가 중공 블레이드 슬롯으로부터 추출되어 블레이드 표면으로부터 습기 필름을 밀어내며, 동시에 큰 물 방울을 보다 작은 것으로 파괴/파편화한다. 따라서, 이러한 개념에 따르면, 증기 주입 슬롯은 가능한한 후단 에지를 폐쇄하도록 위치된다.
본 발명은 최종 스테이지(들) 버켓에 대한 부식 문제를 야기시키는, 특히 증기 터빈 최종 스테이지에서의 습기를 감소시키는 에어포일 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 증기 경로로부터 습기를 효율적으로 제거하고 및/또는 방울 사이즈를 감소시킴으로써 스테이지 효율을 개선한다. 본 발명의 예시적인 실시예에 있 어서, 양 습기 제거 보어(들)를 이용함으로써, 노즐 표면 및 증기 주입 보어(들)로부터 습기를 추출하고, 습기 제거 보어를 통해 빠져나가는 증기의 적어도 일부를 리턴시키고 및/또는 에어포일 표면으로부터 습기를 밀어내고, 그에 따라 대형 물 방울을 보다 작은 사이즈로 파편화함으로써 성취된다.
따라서, 본 발명은, 증기 터빈의 유동 경로로부터 습기를 제거하기 위해 증기 터빈내의 에어포일의 열내에 배치된 에어포일로서, 에어포일이 제 1 및 제 2 종방향 단부와, 이들 단부 사이로 연장되는 외주벽을 구비하며, 외주벽은 에어포일 전단 에지, 에어포일 후단 에지, 대체로 오목한 측면 및 대체로 볼록한 측면을 형성하며, 적어도 하나의 습기 추출 보어는 에어포일의 길이부의 일부분을 따라 연장되도록 형성되고, 에어포일 열을 통과하고 인접한 에어포일 사이로 연장되는 증기 경로와 유동 연통되는 적어도 하나의 입구 개구를 구비하며, 적어도 하나의 증기 주입 보어는 적어도 하나의 습기 추출 보어의 축방향 하류에서 에어포일의 길이부의 일부분을 따라 연장되도록 형성되고, 증기 경로내로 증기 주입을 위한 적어도 하나의 출구 개구를 포함하는 에어포일로 실시될 수 있다.
또한, 본 발명은 증기 터빈의 유동 경로로부터 습기를 제거하는 방법으로서, 증기 터빈의 에어포일의 열내에 적어도 하나의 습기 제거 에어포일을 제공하는 단계로서, 습기 제거 에어포일이 제 1 및 제 2 종방향 단부와, 이들 단부 사이로 연장되는 외주벽을 구비하며, 외주벽은 에어포일 전단 에지, 에어포일 후단 에지, 대체로 오목한 측면 및 대체로 볼록한 측면을 형성하며, 적어도 하나의 습기 추출 보어(58, 60)는 에어포일의 길이부의 일부분을 따라 연장되도록 형성되고, 에어포일 열을 통과하고 인접한 에어포일 사이로 연장되는 증기 경로와 유동 연통되는 적어도 하나의 입구 개구를 구비하며, 적어도 하나의 증기 주입 보어는 적어도 하나의 습기 추출 보어의 축방향 하류에서 에어포일의 길이부의 일부분을 따라 연장되도록 형성되고, 증기 경로내로 증기 주입을 위한 적어도 하나의 출구 개구를 포함하는, 에어포일 제공 단계와, 적어도 하나의 습기 추출 보어를 통해 에어포일의 표면으로부터 습기를 추출하는 단계와, 적어도 하나의 증기 주입 보어를 통해 증기 경로내로 증기를 주입하는 단계를 포함하는 습기 제거 방법으로 실시될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 목적 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 이뤄진 본 발명의 바람직한 예시적인 실시예의 하기의 상세한 설명을 읽으면 보다 명료하게 이해될 수 있다.
2가지의 기본적인 이유 때문에 습기 제거는 필요하다. 첫째 이유는 특히 최종 스테이지 버켓상에서의 부식의 위험을 완화시키기 위해서 습기를 제거하는 것이다(또는 물 방울 사이즈를 감소시킨다). 이러한 부식은 버켓 신뢰성을 저하시키며, 스테이지 성능을 감소시킬 수 있다. 습기를 제거하는 두 번째 이유는 습기 모멘텀 및 궤적의 손실로 인한 버켓과 노즐 사이의 벡터 다이아프램 반응을 향상시킴으로써 스테이지 효율을 개선하기 위한 것이다.
본 발명은 증기 터빈 스테이지, 특히 증기 터빈 최종 스테이지에 있어서 습기를 감소시켜서 이들 스테이지(들)의 버켓을 위한 부식 문제를 감소시키는 구조체 및 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 증기 경로로부터 습기를 제거함으로써 스테이지 효율을 개선시키는 에어포일 구성 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 습기 제거 효율을 개선하는 에어포일 구성 및 방법을 제공한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 있어서, 습기 제거의 효율은 습기 제거 및 증기 주입 양자를 위해 제공되는 다이아프램 디자인에 의해 개선된다. 습기 제거는 노즐 표면으로부터 습기 필름을 제거하기 위한 적어도 하나의 보어를 통해 이뤄진다. 증기 주입은 적어도 하나의 증기 주입 보어를 통해 이뤄진다. 증기 주입은 노즐의 표면으로부터 습기를 분리하는 작용하며, 그에 따라 대형 물 방울을 보다 작은 사이즈로 분해한다. 또한, 예시적인 실시예에 있어서, 주입된 증기는 증기 경로를 벗어나 습기 제거 보어(들)내로 유동하는 증기로 구성되며, 그 결과 증기 주입은 단지 습기 제거 보어(들)만이 제공된다면 통상적으로 응축기로 진행되는 대부분의 증기를 절약할 수 있다. 습기 제거 보어(들) 및 증기 주입의 조합에 의해 회전하는 버켓 부식의 위험을 감소시키고, 증기 터빈 신뢰성을 개선한다. 효율은 습기의 제거에 의해서만 아니라 습기 추출 보어(들)를 통해 불가피하게 누출되는 증기를 증기 주입을 거쳐서 리턴시킴으로써 개선된다.
따라서, 본 발명은 습기 제거의 문제를 해결하고 그에 따라 버켓 부식의 위험을 감소시키는 것에 관한 것이며, 또한 그리고 바람직하게 본 발명은 증기 경로부터의 증기 누출/증발로 인한 증기 효율 저하를 최소화한다. 또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 증기 주입은 습기 방울 사이즈를 감소시킴으로써 스테이지 효율을 개선한다.
도 4는 전형적인 2-유동 저압(LP) 증기 터빈의 개략적인 측면도이며, 도 5는 전형적인 다이아프램 조립체를 개략적으로 도시한 것이다. 도 6은 본 발명을 구현하는 습기 제거 개념을 도시하는 것으로 다이아프램 스테이지의 개략적인 단면도이며, 도 7은 본 발명을 구현하는 습기 추출 및 증기 주입을 보다 상세하게 확대 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 다이아프램(50)은 내부 링(52)과, 외부 링(54)과, 이들 링 사이로 연장되는 다수의 노즐(에어포일)(56)로 구성된다. 예시적인 실시예에 있어서, 적어도 하나의 습기 추출 보어(58, 60) 및 적어도 하나의 증기 주입 보어(62)는 에어포일(56)의 길이부의 적어도 일부분을 따라 연장되도록 형성되어 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 제 1 및 제 2 습기 추출 보어(58, 60)는 단일 증기 주입 보어(62)와 함께 마련된다.
습기 추출 보어(58, 60) 및 증기 주입 보어(62)는 각각 그 반경방향 외부 단부에서 연통되며, 다이아프램 외부 캐비티(64)는 외부 링(54)에 형성되어 있다. 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 다이아프램 외부 캐비티는 응축기로의 습기 수집 및 제거를 위해 증기 및 습기의 분리를 보장하도록 구성되는 반면에, 증기는 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이 증기 주입 보어(62)를 통해 증기 유로로 리턴될 수 있다.
노즐 습기 추출 보어(들)(58, 60)는 슬롯(개방 홈)의 형태일 수 있으며, 도시된 예시적인 실시예에서와 같이 하나 또는 다중 유입 슬롯(들)(66) 또는 구멍(들)(68) 및 출구(들)를 구비하는 길다란 통로로서 형성될 수 있다. 또한, 보다 큰, 예를 들면 연속적인 유입 캐비티(70)는 유입 슬롯(들)(66) 또는 구멍(들)(68) 과 연통될 수 있거나, 몇몇 작은 유입 캐비티(72)는 추출 보어에 각 구멍을 통해 연결될 수 있다. 따라서, 다양한 비제한적인 예시적인 실시예가 도 8 내지 도 11에 도시되어 있다.
도 8 및 도 10을 참조하면, 습기 추출 보어(들)(58, 60)는 에어포일의 종방향으로 연장되도록 마련될 수 있으며, 길다란 습기 유입 영역 또는 캐비티는 습기를 보어내로 수집 및 배향시키기 위해서 노즐의 표면에 형성된다. 도 10에 도시된 실시예에 있어서, 습기 추출 보어(58, 60)는 유입 영역(70)내에 수집된 습기를 습기 추출 보어내로 배향시키기 위해서 그 길이부의 적어도 일부분을 따라 형성된 길다란 슬롯(66)을 구비한다.
도 11에 도시된 변형 실시예에 있어서, 다수의 습기 제거 구멍(68)은 습기 추출 보어(58, 60)와 연통되며, 습기 제거 구멍(68) 각각은 에어포일의 표면으로부터 오목한 각 습기 유입 영역 또는 캐비티(72)를 구비하여, 습기 수집을 용이하게 하며, 이 습기를 추출 보어(58, 60)를 통해 추출하기 위해서 습기 제거 구멍(68)내로 배향시킨다.
증기 주입 보어(들)(62)는 유사하게 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 노즐 주입 슬롯(들)은 노즐 벽으로 소정 각도로 증기 경로내로 배향된 단순한 슬롯(들) 또는 구멍(들)일 수 있다(도 9에 도시된 바와 같이). 변형에 있어서, 출구에서 압력을 저하시키기 위해서 슬롯 또는 캐비티상으로 유동하는 진공 효과를 시도 및 사용하도록 주입 캐비티가 마련될 수 있어서(도 8에 도시된 바와 같이), (재)주입 증기를 위한 전체 델타 압력을 개선할 수 있다. 이것은 노즐 둘레로 유동하는 압력 이 후단 에지를 향해 이동할 때 저하되는 사실에 의해 달성된다. 이러한 압력 구배는 하나의 축방향 위치에서 증기/습기 추출을 허용하고, 다음에 보다 낮은 압력에서 다른 축방향 또는 반경방향 위치에서 (재)주입을 가능하게 한다.
보다 상세하게, 도 8에 도시된 바와 같이, 증기 주입 보어(62)의 길이부를 따라 길다란 슬롯(76) 또는 다수의 주입 구멍(78)이 형성되어 있다. 이러한 예시적인 실시예에 있어서, 슬롯/구멍이 하류 방향으로 경사져 있을 지라도, 주입 슬롯/구멍은 에어포일 표면에 대체로 수직으로 배향되어 있으며, 출구 캐비티 또는 캐비티들(80)은, 상술한 진공 효과를 이용하기 위해 그리고 또한 습기 제거 및 차단을 위해 에어포일의 표면을 따라 주입된 증기를 배향 및 유동시키기 위해서 주입 슬롯/구멍(76)과 연통되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이 변형에 있어서, 출구 캐비티는 생략되고, 주입 슬롯/구멍(82)은 에어포일의 표면으로부터 습기 제거를 위해 하류 방향으로 배향되도록 경사져 있다.
상술한 바와 같이, 습기 추출 보어(들)(58, 60)는 캐비티(64) 주위의 다이아프램 외부 링(54)으로 유도된다. 원주방향 추출 캐비티는 노즐 주입 보어(들)(62)를 통해 증기를 재유입시킬 수 있도록 구성 및 배치되며, 습기는 배출 구멍(84)에서 제거하기 위해 통상적으로 응축기로 배향되도록 케이싱 캐비티(64)의 하부 부분으로 강하된다. 도시된 예시적인 실시예에 있어서, 캐비티(64) 내측에서는 적어도 2개의 원주방향 리브(86)가 있어서, 캐비티내에 습기를 유지하고, 이것이 주입 구멍을 통해 증기 유로에 다시 들어가는 것을 실직으로 방지한다. 이와 관련하여, 습기 증기가 캐비티에 들어갈 때, 습기 증기는 벽상에 응축되고, 습기는 기본적으 로 소정 원주방향 챔버내에서 유동할 것이며, 다음에 배기 케이싱에서 바닥 배출 구멍으로 유동할 것이다. 레일은 습기가 주입 캐비티(88)로 그리고 노즐 주입 슬롯/구멍(76, 78, 82)으로 유도되는 실제 보어(들)로 보다 균일하게 이동되는 것을 유지한다. 원주방향 추출 캐비티는 단지 예이며, 본 발명을 제한하는 것이 아닌 것을 이해해야 한다.
제안된 조립체의 다른 특징에 따르면, 스풀라이(spoolie) 또는 가요성 접속부(도시되지 않음)가 다이아프램 및 외부 링 증기/습기 캐비티와 배기 케이싱(배출) 사이에 마련될 수 있다. 이것은 다이아프램과 케이싱 사이의 보다 한정된(밀봉된) 캐비티일 수 있거나, 가스 터빈 디자인 및 에어크라프트 엔진 디자인(Gas Turbine designs and Aircraft Engine designs)에서 통상적으로 사용되는 "스풀라이(spoolie)"일 수 있다. 또한, 접속부는 벨로우즈, 피스톤 링 및 파이프, 또는 다른 접속부와 같은 피스 사이의 가요성 접속부의 형태일 수 있다.
본 발명은 가장 실용적이고 바람직한 실시예로 간주된 것과 연계하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되는 것이 아니며, 반대로 첨부된 청구범위의 사상 및 범위에 포함되는 다양한 변형 및 동등 구성을 커버하는 것으로 의도된다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명에 의하면, 증기 경로부터의 증기 누출/증발로 인한 증기 효율 저하를 최소화하고, 또한 증기 주입은 습기 방울 사이즈를 감소시킴으로써 스테이지 효율을 개선하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 증기 터빈의 유동 경로로부터 습기를 제거하기 위해 증기 터빈내의 에어포일의 열내에 배치된 에어포일(56)에 있어서,
    상기 에어포일이 제 1 및 제 2 종방향 단부와, 이들 단부 사이로 연장되는 외주벽을 구비하며, 상기 외주벽은 에어포일 전단 에지, 에어포일 후단 에지, 대체로 오목한 측면 및 대체로 볼록한 측면을 형성하며, 적어도 하나의 습기 추출 보어(58, 60)는 상기 에어포일의 길이부의 일부분을 따라 연장되도록 형성되고, 상기 에어포일 열을 통과하고 인접한 에어포일 사이로 연장되는 증기 경로와 유동 연통되는 적어도 하나의 입구 개구(66, 68)를 구비하며, 적어도 하나의 증기 주입 보어(62)는 상기 적어도 하나의 습기 추출 보어의 축방향 하류에서 상기 에어포일의 길이부의 일부분을 따라 연장되도록 형성되고, 상기 증기 경로내로 증기 주입을 위한 적어도 하나의 출구 개구(76, 78, 82)를 포함하는
    에어포일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 습기 추출 보어(58, 60)를 통해 추출된 습기 및 증기를 수용하고, 상기 캐비티내에 분리된 증기를 상기 증기 경로내로 재주입하기 위해 상기 증기 주입 보어(62)와 유동 연통되는 증기/습기 분리 캐비티(64)를 더 포함하는
    에어포일.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 주입 보어를 통해 습기가 리턴되는 것을 실질적으로 방지하기 위한, 상기 캐비티내의 적어도 하나의 반경방향으로 연장되는 레일(86)을 더 포함하는
    에어포일.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 입구 개구가 상기 추출 보어와 증기 경로를 연통시키는 다수의 입구 구멍(68)을 포함하는
    에어포일.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 표면의 적어도 일부분은 상기 적어도 하나의 입구 개구에 인접한 오목부(70, 72)인
    에어포일.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 증기 주입을 위한 상기 적어도 하나의 출구 개구(76, 78)는 상기 에어포일의 표면에 대체로 수직인 방향으로 연장되는
    에어포일.
  7. 제 1 항에 있어서,
    증기 주입을 위한 상기 적어도 하나의 출구 개구(82)는 대체로 하류 방향으로 배향되도록 상기 에어포일의 표면에 일정 각도로 연장되는
    에어포일.
  8. 제 1 항에 있어서,
    증기 주입을 위한 상기 적어도 하나의 출구 개구는 상기 노즐의 볼록한 표면으로 개방되는
    에어포일.
  9. 증기 터빈의 유동 경로로부터 습기를 제거하는 방법에 있어서,
    상기 증기 터빈의 에어포일의 열내에 적어도 하나의 습기 제거 에어포일(56)을 제공하는 단계로서, 상기 습기 제거 에어포일이 제 1 및 제 2 종방향 단부와, 이들 단부 사이로 연장되는 외주벽을 구비하며, 상기 외주벽은 에어포일 전단 에지, 에어포일 후단 에지, 대체로 오목한 측면 및 대체로 볼록한 측면을 형성하며, 적어도 하나의 습기 추출 보어(58, 60)는 상기 에어포일의 길이부의 일부분을 따라 연장되도록 형성되고, 상기 에어포일 열을 통과하고 인접한 에어포일 사이로 연장되는 증기 경로와 유동 연통되는 적어도 하나의 입구 개구(66, 68)를 구비하며, 적어도 하나의 증기 주입 보어(62)는 상기 적어도 하나의 습기 추출 보어의 축방향 하류에서 상기 에어포일의 길이부의 일부분을 따라 연장되도록 형성되고, 상기 증기 경로내로 증기 주입을 위한 적어도 하나의 출구 개구(76, 78, 82)를 포함하는, 상기 에어포일 제공 단계와,
    상기 적어도 하나의 습기 추출 보어를 통해 상기 에어포일의 표면으로부터 습기를 추출하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 증기 주입 보어를 통해 상기 증기 경로내로 증기를 주입하는 단계를 포함하는
    습기 제거 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 습기 추출 보어(58, 60) 및 상기 적어도 하나의 증기 주입 보어(62)는 증기/습기 캐비티(64)와 각기 유동 연통되며, 상기 주입 증기는 상기 적어도 하나의 습기 추출 보어를 통해 상기 습기와 함께 추출된 재주입 증기를 포함하는
    습기 제거 방법.
KR1020070049499A 2006-05-23 2007-05-22 에어포일 및 습기 제거 방법 KR20070113132A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/438,251 2006-05-23
US11/438,251 US7422415B2 (en) 2006-05-23 2006-05-23 Airfoil and method for moisture removal and steam injection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070113132A true KR20070113132A (ko) 2007-11-28

Family

ID=38749694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070049499A KR20070113132A (ko) 2006-05-23 2007-05-22 에어포일 및 습기 제거 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7422415B2 (ko)
JP (1) JP2007315385A (ko)
KR (1) KR20070113132A (ko)
CN (1) CN101078355B (ko)
RU (1) RU2478797C2 (ko)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7789618B2 (en) * 2006-08-28 2010-09-07 General Electric Company Systems for moisture removal in steam turbine engines
US20100329853A1 (en) * 2009-06-30 2010-12-30 General Electric Company Moisture removal provisions for steam turbine
JP5431047B2 (ja) * 2009-07-14 2014-03-05 株式会社東芝 蒸気タービン
US8393872B2 (en) * 2009-10-23 2013-03-12 General Electric Company Turbine airfoil
AU2009354834B2 (en) * 2009-10-27 2016-01-28 General Electric Company Droplet catcher for centrifugal compressor
US8568090B2 (en) * 2009-12-07 2013-10-29 General Electric Company System for reducing the level of erosion affecting a component
EP2439376A1 (de) * 2010-10-05 2012-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Laufschaufel mit Deckplatte für eine Dampfturbine
EP2481885A1 (de) * 2011-02-01 2012-08-01 Siemens Aktiengesellschaft Leitschaufelreihe sowie Verfahren zur Feinjustage der Schluckfähigkeit einer solchen Leitschaufelreihe
US8342009B2 (en) 2011-05-10 2013-01-01 General Electric Company Method for determining steampath efficiency of a steam turbine section with internal leakage
US8945254B2 (en) * 2011-12-21 2015-02-03 General Electric Company Gas turbine engine particle separator
ITMI20120010A1 (it) 2012-01-05 2013-07-06 Gen Electric Profilo aerodinamico di turbina a fessura
JP6010348B2 (ja) * 2012-06-01 2016-10-19 三菱日立パワーシステムズ株式会社 軸流圧縮機及びこれを備えたガスタービン
CN102937037A (zh) * 2012-11-19 2013-02-20 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 核电汽轮机末级去湿隔板
US9394797B2 (en) * 2012-12-04 2016-07-19 General Electric Company Turbomachine nozzle having fluid conduit and related turbomachine
CN103055664A (zh) * 2013-01-22 2013-04-24 中国船舶重工集团公司第七�三研究所 船用方箱式弯管除湿装置
JP6230383B2 (ja) * 2013-11-21 2017-11-15 三菱日立パワーシステムズ株式会社 蒸気タービンの静翼と蒸気タービン
RU2614316C1 (ru) * 2016-02-24 2017-03-24 Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины") Последняя ступень паровой турбины
EP3282089B1 (en) 2016-08-12 2019-03-06 General Electric Technology GmbH Steam turbine with stationary blades and method of assembling same
JP6813446B2 (ja) * 2017-07-12 2021-01-13 三菱パワー株式会社 蒸気タービンのドレン排出構造及びその改造方法
CN110945212B (zh) * 2017-09-05 2022-07-08 三菱重工业株式会社 汽轮机叶片、汽轮机、以及汽轮机叶片的制造方法
RU2666710C1 (ru) * 2017-12-12 2018-09-11 Публичное акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (ПАО "Силовые машины") Направляющая лопатка влажнопаровой турбины
JP7378970B2 (ja) * 2019-06-10 2023-11-14 三菱重工業株式会社 蒸気タービン静翼、蒸気タービンおよび蒸気タービン静翼の製造方法
US20210301684A1 (en) * 2020-03-30 2021-09-30 General Electric Company Fluidic flow control device
EP3978725B1 (en) * 2020-09-30 2024-03-27 Itp Next Generation Turbines, S.L. Turbine guide vane
US11927132B1 (en) * 2023-02-10 2024-03-12 Rtx Corporation Water separator for hydrogen steam injected turbine engine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US741776A (en) * 1902-12-13 1903-10-20 Gen Electric Means for improving the efficiency of turbines.
US2362831A (en) * 1943-08-20 1944-11-14 Gen Electric Elastic fluid turbine
US3306575A (en) * 1964-03-05 1967-02-28 Ass Elect Ind Steam turbines
US3881842A (en) * 1973-04-10 1975-05-06 Jury Fedorovich Kosyak Diaphragm for steam turbine stage
SU1121467A1 (ru) * 1983-03-03 1984-10-30 Предприятие П/Я А-3513 Соплова лопатка влажнопаровой турбины
CH671072A5 (ko) * 1986-01-15 1989-07-31 Bbc Brown Boveri & Cie
SU1386719A1 (ru) * 1986-10-15 1988-04-07 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Направл ющий аппарат осевой турбины
JPS6445904A (en) * 1987-08-13 1989-02-20 Toshiba Corp Steam turbine nozzle
US5261785A (en) * 1992-08-04 1993-11-16 General Electric Company Rotor blade cover adapted to facilitate moisture removal
JPH11336503A (ja) * 1998-05-27 1999-12-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 蒸気タービン静翼
US6474942B2 (en) * 2000-01-03 2002-11-05 General Electric Company Airfoil configured for moisture removal from steam turbine flow path

Also Published As

Publication number Publication date
US20070274824A1 (en) 2007-11-29
CN101078355A (zh) 2007-11-28
JP2007315385A (ja) 2007-12-06
CN101078355B (zh) 2011-10-05
RU2478797C2 (ru) 2013-04-10
RU2007119065A (ru) 2008-11-27
US7422415B2 (en) 2008-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070113132A (ko) 에어포일 및 습기 제거 방법
JP5824208B2 (ja) 部品に対するエロージョンの影響を低減させるためのシステム
EP2708699B1 (en) Steam turbine stationary blade and steam turbine
JP5431047B2 (ja) 蒸気タービン
JP5804985B2 (ja) 蒸気シール機能および水分除去機能を備えた蒸気タービン
JP4328269B2 (ja) ガスタービン装置
KR101378236B1 (ko) 증기 터빈 내의 물방울 제거 시스템
US8714915B2 (en) Solid particle diversion in an axial flow steam turbine
US6474942B2 (en) Airfoil configured for moisture removal from steam turbine flow path
JP2009138540A (ja) 蒸気タービンおよび蒸気タービン段落の湿分除去構造
JP3093479B2 (ja) 蒸気タービンの湿分分離装置
JP2002097902A (ja) 向上した水分除去効率の水分除去ポケット
JP5173646B2 (ja) 蒸気タービン
JPH0925803A (ja) 蒸気タービンのドレン除去装置
JPS63280801A (ja) 蒸気タ−ビンの静翼
JPH08200007A (ja) 蒸気タービンの湿分除去装置
JPS61182403A (ja) 蒸気タ−ビンのドレン排出装置
JPS63176602A (ja) 蒸気タ−ビン
JPH04140401A (ja) 蒸気タービンのノズル
JPH07150904A (ja) 蒸気タービンノズル
KR100218601B1 (ko) 회전블레이드 부분의 침식을 감소시키는 증기터빈
JPH0742506A (ja) 蒸気タービンのドレン排出構造
JP5766528B2 (ja) 蒸気タービンの静翼及びその組立方法
JPH1037703A (ja) タービンノズル

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right