KR20140071564A - 가스터빈 블레이드 - Google Patents

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이동호
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Abstract

본 발명은 가스터빈 블레이드(100)로서, 상기 가스터빈 블레이드(100)의 내부에 냉각유체가 흐르기 위한 냉각통로(110)가 형성되고, 상기 냉각통로(110)에서 흐르는 냉각유체가 상기 가스터빈 블레이드(100)의 회전에 의해 상기 냉각통로(110)의 한쪽으로 치우쳐 흐르지 않도록, 상기 냉각통로(110)의 횡단면이 삼각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

가스터빈 블레이드{A gas turbine blade}
본 발명은 가스터빈 블레이드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각통로의 형상이 개선된 가스터빈 블레이드에 관한 것이다.
가스 터빈 엔진에 있어서, 터빈 로터(rotor)의 블레이드 내부에는 냉각통로가 설치되어 있으며, 터빈 로터의 각 단(stage)들은 터빈의 특정 위치에 따라 냉각이 필요한 편이다.
특히, 가스터빈 블레이드는 연소기로부터 유출되는 고온 연소가스에 직접 노출되기 때문에 냉각이 절대적으로 필요하며, 특히, 가스터빈 블레이드의 내부온도는 중심부(스태그네이션 또는 피치)에서 최고가 된다.
도 1은 종래의 가스터빈 블레이드를 나타낸 사시도, 도 2는 종래의 가스터빈 블레이드를 나타낸 종단면도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 가스터빈 블레이드는 내부에 냉각유체가 흐르기 위한 복수개의 냉각통로가 형성된다. 이 때, 가스터빈 블레이드와 냉각 공기의 열전달율을 극대화하기 위하여, 가스터빈 블레이드의 내벽에서 냉각 공기류를 분리시켜 이것을 난류로 만들어, 저온의 유입 공기를 내벽 근처의 공기와 혼합시켜 열전달 관계를 개선하는 난류촉진부가 설치된다. 즉, 터빈 블레이드내의 원활한 보어(smooth bore) 통로와 통상 관련이 있는 층류(層流)가 난류로 변환되어 열전달을 향상시킬 수 있다.
도 3은 종래의 가스터빈 블레이드에 구성된 냉각통로를 나타낸 종단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래의 가스터빈 블레이드는 가스터빈 블레이드의 회전으로 인해 발생하는 코리올리력에 의해 냉각유체가 냉각통로의 한쪽으로 치우쳐 흐르게 되는 현상이 발생한다. 좀 더 상세하게, 냉각유체는 냉각통로에서 코리올리력에 의해 가스터빈 블레이드가 회전하는 방향의 반대방향으로 치우쳐 흐르게 된다.
이에 따라, 종래의 가스터빈 블레이드는 냉각유체가 한쪽으로 치우쳐 흐르게 되는 냉각통로가 구성됨으로써, 불균일한 냉각이 일어나게 된다.
도 4는 종래의 가스터빈 블레이드에 구성된 냉각통로를 나타낸 횡단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 가스터빈 블레이드는 냉각유체가 냉각통로에서 횡방향으로 2개의 회전 흐름을 가지고 종방향으로 흐르게 되어 불균일한 냉각이 일어나게 된다.
따라서 상술한 문제점을 해결하기 위한 다양한 가스터빈 블레이드의 개발이 필요한 실정이다.
US 5413463 A1 (1995.05.09)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 냉각유체의 종방향 흐름방향과 관련 없이 균일한 냉각이 일어날 수 있는 냉각통로가 형성된 가스터빈 블레이드를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 가스터빈 블레이드(100)로서, 상기 가스터빈 블레이드(100)의 내부에 냉각유체가 흐르기 위한 냉각통로(110)가 형성되고, 상기 냉각통로(110)에서 흐르는 냉각유체가 상기 가스터빈 블레이드(100)의 회전에 의해 상기 냉각통로(110)의 한쪽으로 치우쳐 흐르지 않도록, 상기 냉각통로(110)의 횡단면이 삼각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스터빈 블레이드(100)는 상기 냉각통로(110)의 횡단면이 직각삼각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 냉각통로(110)는 지그재그형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스터빈 블레이드(100)는 상기 냉각통로(110)에서 흐르는 냉각유체가 와류상태로 흐를 수 있도록 내벽에 다수개의 나선돌기(120)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 가스터빈 블레이드는 냉각통로의 단면이 삼각형으로 형성됨으로써, 냉각통로에 냉각유체의 종방향 흐름방향과 관련없이 균일한 냉각이 일어날 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 가시터빈 블레이드를 나타낸 사시도
도 2는 종래의 가스터빈 블레이드를 나타낸 종단면도
도 3은 종래의 가스터빈 블레이드에 구성된 냉각통로를 나타낸 종단면도
도 4는 종래의 가스터빈 블레이드에 구성된 냉각통로를 나타낸 횡단면도
도 5는 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드를 나타낸 사시도
도 6은 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드를 나타낸 종단면도
도 7은 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드에 구성된 냉각통로를 나타낸 횡단면도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가스터빈 블레이드에 구성된 냉각통로를 나타낸 종단면도
이하, 본 발명의 기술적 사상을 첨부된 도면을 사용하여 더욱 구체적으로 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드를 나타낸 사시도, 도 6은 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드의 종단면도, 도 7은 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드에 구성된 냉각통로를 나타낸 횡단면도이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드(100)는 냉각유체를 흐르게 하기 위한 냉각통로(110)가 형성되며, 냉각유체는 대기중 공기나 냉매를 이용할 수 있다.
더욱 상세하게, 냉각통로(110)는 가스터빈 블레이드(100)를 종방향으로 관통하여 다수개 형성된다.
또한, 냉각통로(110)는 냉각통로(110)에서 종??향으로 흐르는 냉각유체가 가스터빈 블레이드(100)의 회전으로 인해 발생하는 코리올리력에 의해 한쪽으로 치우쳐 흐르지 않도록, 횡단면이 삼각형으로 형성된다.
이와 같이, 냉각통로(110)의 횡단면이 삼각형으로 형성되면 냉각유체의 종방향 흐름방향과 관련 없이 냉각통로(110)에 균일한 냉각이 일어날 수 있게 되는데, 이에 대해 좀 더 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 가스터빈 블레이드(100)는 냉각통로(110)의 횡단면이 삼각형으로 형성됨으로써, 냉각유체가 냉각통로(110)에서 횡방향으로 하나의 회전흐름을 가지고 종방향으로 흐르게 되어 냉각통로(110)에 균일한 냉각이 일어나게 된다.
이에 따라, 본 발명의 가스터빈 블레이드(100)는 냉각통로(110)의 단면이 삼각형으로 형성됨으로써, 냉각통로(110)에 냉각유체의 흐름방향과 관련없이 균일한 냉각이 일어날 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드(100)는 냉각통로(110)의 횡단면이 직각삼각형으로 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드(100)는 냉각통로(110)의 횡단면이 직각삼각형으로 형성됨으로써, 냉각통로(110)의 직각삼각형으로 형성된 횡단면중 빗변을 빗변부(111)라고 할 때, 가스터빈 블레이드(100)의 일정 영역 중 다른 영역에 비해 온도가 높은 특정 영역에 빗변부(111)를 집중적으로 형성하여 냉각통로(110)의 냉각을 고온부로 집중할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 가스터빈 블레이드(100)는 냉각통로(110)의 횡단면이 직각삼각형이 형성됨으로써, 냉각통로(110)의 냉각을 가스터빈 블레이드(100)의 특정 영역에 집중할 수 있는 효과가 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 가스터빈 블레이드에 구성된 냉각통로를 나타낸 종단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가스터빈 블레이드는 다수개의 나선돌기(120)가 형성된 실시예가 개시된다.
다수개의 나선돌기(120)는 가스터빈 블레이드의 내벽에 돌출 형성되어 냉각통로(110)에서 흐르는 냉각유체가 와류상태로 흐르게 하는 역할을 한다. 여기에서 난류란, 말한다.
이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 가스터빈 블레이드는 다수개의 나선돌기(120)가 형성됨으로써, 냉각통로(110)에서 흐르는 냉각유체가 난류상태로 흐르게 되어 냉각유체의 냉각유체를 더욱 극대화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10 : 종래기술의 가스터빈 블레이드
11 : 종래기술의 냉각통로
100 : 본 발명의 가스터빈 블레이드
110 : 냉각통로
111 : 빗변부
120 : 나선돌기

Claims (4)

  1. 가스터빈 블레이드(100)로서,
    상기 가스터빈 블레이드(100)의 내부에 냉각유체가 흐르기 위한 냉각통로(110)가 형성되고,
    상기 냉각통로(110)에서 흐르는 냉각유체가 상기 가스터빈 블레이드(100)의 회전에 의해 상기 냉각통로(110)의 한쪽으로 치우쳐 흐르지 않도록, 상기 냉각통로(110)의 횡단면이 삼각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스터빈 블레이드(100)는
    상기 냉각통로(110)의 횡단면이 직각삼각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 냉각통로(110)는
    지그재그형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 가스터빈 블레이드(100)는
    상기 냉각통로(110)에서 흐르는 냉각유체가 와류상태로 흐를 수 있도록 내벽에 다수개의 나선돌기(120)가 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드.




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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200104489A (ko) * 2019-02-26 2020-09-04 두산중공업 주식회사 터빈 베인 및 링세그먼트와 이를 포함하는 가스 터빈

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