KR20150068906A

KR20150068906A - 축방향 지향 밀봉 시스템

Info

Publication number: KR20150068906A
Application number: KR1020140175721A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 에드먼드 기르존; 시아오킹 젱
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 2013-12-12
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2015-06-22
Also published as: JP2015121217A; CN104712376A; KR102256876B1; CH708980A2; DE102014118020A1; US20150167486A1; CN104712376B; US10041367B2

Abstract

본 발명의 제1 양태는 터빈 부품의 반경방향 팁용 축방향 지향 밀봉 시스템을 제공하고, 시스템은 고정 터빈 부품; 회전 터빈 부품; 및 고정 터빈 부품에 장착된 밀봉링을 포함하고, 밀봉링은 회전 터빈 부품으로 축방향으로 연장하고 측면 상에서 회전 터빈 부품에 결합하고, 회전 터빈 부품의 측면은 360°원호를 이루는 연속적인 회전 정합링 상에 있다.

Description

축방향 지향 밀봉 시스템 {AXIALLY FACED SEAL SYSTEM}

본 발명의 실시예는 일반적으로 발전 용례를 위한 터빈 부품에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 회전 및 고정 터빈 부품(예를 들어, 터빈 버킷, 터빈 노즐 등)을 반경방향으로 밀봉하도록 구성된 축방향 지향된 밀봉 시스템에 관한 것이다.

몇몇 발전소 시스템(예를 들어, 특정 핵 발전소 시스템, 간단 사이클 발전소 시스템 및 복합 사이클 발전소 시스템)은 이들의 설계 및 작동에 있어서 터빈을 채용한다. 이들 터빈의 몇몇은 작동 중에 유체 유동에 노출되는 에어포일형 섹션(예를 들어, 버킷 및 노즐과 같은 터빈 블레이드)을 갖는 터빈 부품을 포함하고, 유체의 일부는 이들 부품의 팁 상으로[예를 들어, 터빈의 블레이드 팁과 고정자 사이, 블레이드 간극 갭(clearance gap)을 통해 등] 반경방향으로 누설될 수도 있어, 유체 유동에 영향을 미치고 터빈 효율을 감소시킨다. 몇몇 발전소 시스템은 이 갭을 반경방향으로 밀봉함으로써(예를 들어, 부품 팁과 고정자 사이의 갭을 감소시키고 그리고/또는 제거함으로써) 이 누설을 감소시키도록 구성된 터빈 부품 및/또는 고정자 상에 배치된 반경방향 밀봉 시스템을 포함한다. 그러나, 이들 터빈 부품의 반경방향 길이는 열팽창 및 회전자 편위(excursion)를 받기 쉬울 수도 있고, 그 결과 이들 반경방향 밀봉 시스템과 터빈 부품 사이에 반경방향 증기경로 마찰이 발생할 수도 있어, 부품 마모 및/또는 손상을 야기한다. 게다가, 이들 반경방향 밀봉 시스템은 시스템 용례, 설계 고려사항 및/또는 발전 시스템의 전체 성능을 제한하는 압력 및/또는 온도 제한을 가질 수도 있다.

본 발명의 제1 양태는 터빈 부품의 반경방향 팁용 축방향 지향 밀봉 시스템을 제공하고, 시스템은 고정 터빈 부품; 회전 터빈 부품; 및 고정 터빈 부품에 장착된 밀봉링을 포함하고, 밀봉링은 회전 터빈 부품에 대해 축방향으로 연장하고 측면 상에서 회전 터빈 부품에 결합하고, 회전 터빈 부품의 측면은 360°원호를 이루는 연속적인 회전 정합링(mating ring) 상에 있다.

본 발명의 제2 양태는 복수의 블레이드 및 복수의 블레이드에 부착된 반경방향-연장 정합링을 갖는 적어도 하나의 회전 터빈 부품; 및 적어도 하나의 회전 터빈 부품과 면 밀봉부(face seal)를 형성하는 적어도 하나의 축방향 지향 밀봉 시스템을 포함하고, 적어도 하나의 축방향 지향 밀봉 시스템은 적어도 하나의 회전 터빈 부품에 대해 축방향으로 연장하여 정합링의 측면에 대해 밀봉하는 밀봉링을 포함하고, 정합링은 360°의 연속 원호를 형성하는 것인 회전자를 제공한다.

본 발명의 제3 양태는 회전자에 부착된 복수의 블레이드를 갖는 적어도 하나의 회전 터빈 부품; 복수의 블레이드 옆에 있는 링 요소; 반경방향 팁을 갖는 적어도 하나의 고정 터빈 부품; 및 적어도 하나의 회전 터빈 부품 및 적어도 하나의 고정 터빈 부품과 면 밀봉부를 형성하는 적어도 하나의 축방향 지향 밀봉 시스템을 포함하고, 적어도 하나의 축방향 지향 밀봉 시스템은 적어도 하나의 고정 터빈 부품의 반경방향 팁에 장착되고, 회전 터빈 부품에 대해 축방향으로 연장하고, 링 요소의 측면에 대해 밀봉하는 밀봉링을 포함하고, 회전 링 요소는 360°원호를 이루는 것인 터빈을 제공한다.

본 발명의 이들 및 다른 양태, 장점 및 현저한 특징은 유사한 부분이 도면 전체에 걸쳐 유사한 도면 부호에 의해 지시되어 있는 첨부 도면과 함께 취할 때, 본 발명의 실시예를 개시하는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 양태, 특징 및 장점은 첨부 도면과 함께 본 발명의 이하의 더 상세한 설명을 숙독함으로써 더 양호하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 터빈의 부분의 3차원 부분 절결 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 터빈 부품을 도시하고 있는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 내부 밀봉면과 외부 밀봉면을 갖고 도시되어 있는 하나의 바디로서 형성되어 있는 고정 또는 회전 터빈 부품을 도시하고 있는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축방향 지향된 밀봉 시스템의 세트를 포함하는 고정 또는 회전 터빈 부품의 세트의 부분을 도시하고 있는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 또는 회전 터빈 부품에 연결된 밀봉 시스템의 2차원 그래픽 표현을 도시하고 있는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 또는 회전 터빈 부품의 세트에 연결된 축방향 지향된 밀봉 시스템을 포함하는 터빈의 부분을 도시하고 있는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 또는 회전 터빈 부품에 연결된 축방향 지향 밀봉 시스템의 각각의 2차원 그래픽 표현을 도시하고 있는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정 또는 회전 터빈 부품에 연결된 축방향 지향된 밀봉 시스템의 각각의 사시도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 복합 사이클 발전소의 부분을 도시하고 있는 개략 블록도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 단일-샤프트 복합 사이클 발전소 시스템의 부분을 도시하고 있는 개략 블록도.

본 발명의 도면은 반드시 실제 축적대로 도시되어 있는 것은 아니라는 것이 주목된다. 도면은 단지 본 발명의 전형적인 양태를 도시하도록 의도되고, 따라서 본 발명의 범주를 한정하는 것으로서 고려되어서는 안된다. 도면들간에 유사한 도면 부호로 나타낸 요소들은 서로를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 유사할 수도 있다는 것이 이해된다. 또한, 도 1 내지 도 10을 참조하여 도시되어 있고 설명되어 있는 실시예에서, 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 표현하고 있다. 이들 요소의 중복 설명은 명료화를 위해 생략되어 있다. 마지막으로, 도 1 내지 도 10의 구성 요소 및 이들의 수반하는 설명은 본 발명에 설명되어 있는 임의의 실시예에 적용될 수도 있다는 것이 이해된다.

본 발명의 양태는 터빈 부품의 반경방향 팁을 축방향으로 밀봉하도록 성형된 밀봉 시스템을 제공한다. 이들 축방향 지향된 밀봉 시스템은 부품들 사이의 밀봉 간극을 감소시키고, 터빈 및/또는 발전 시스템 효율 및 작동을 향상시킨다.

도면을 참조하면, 터빈 부품의 반경방향 범위/팁에 근접하여 배치된 축방향 지향된 밀봉 시스템을 제공함으로써 터빈 내의 팁 누설 손실을 감소시키도록 구성된 시스템 및 디바이스의 실시예가 도시되어 있다. 도면의 각각의 구성 요소는 예를 들어 도 1 내지 도 10에 지시되어 있는 바와 같은 공통 도관 또는 다른 공지의 디바이스 또는 장치를 통해 통상적으로 연결될 수도 있다. 도면을 참조하면, 도 1은 증기 터빈(10)의 부분 절결 사시도를 도시하고 있다. 터빈(10)은 회전 샤프트(14) 및 회전 샤프트(14)의 축방향 길이(A)를 따라 이격된 복수의 회전자 휠(18)을 포함하는 회전자(12)를 포함한다. 복수의 회전 블레이드(20)가 각각의 회전자 휠(18)에 기계적으로 결합된다. 더 구체적으로, 블레이드(20)는 각각의 회전자 휠(18) 주위로 원주방향으로 연장하는 열로 배열된다. 복수의 고정 베인(22)이 샤프트(14) 주위로 원주방향으로 연장하고, 베인은 블레이드(20)의 인접한 열들 사이에 축방향으로 위치된다. 고정 베인(22)은 블레이드(20)와 협동하여 스테이지를 형성하고 터빈(10)을 통한 유동 경로의 부분을 규정한다.

작동시에, 증기(24)와 같은 유체는 터빈(10)의 입구(26)에 진입하고, 고정 베인(22)을 통해 채널링된다(channeled). 베인(22)은 블레이드(20)에 대해 증기(24)를 안내한다. 증기(24)는 나머지 스테이지를 통해 통과하여 블레이드(20) 상에 힘을 부여하여 샤프트(14)가 회전하게 한다. 터빈(10)의 적어도 하나의 단부는 회전 샤프트(12)로부터 이격하여 축방향으로 연장될 수도 있고, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 발전기 및/또는 다른 터빈과 같은 부하 또는 기계류(도시 생략)에 부착될 수도 있다.

일 실시예에서, 터빈(10)은 5개의 스테이지를 포함할 수도 있다. 5개의 스테이지는 L0, L1, L2, L3 및 L4라 칭한다. 스테이지(L4)는 제1 스테이지이고, 5개의 스테이지 중 가장 작다[반경방향(r)에서]. 스테이지(L3)는 제2 스테이지이고, 축방향에서 다음의 스테이지이다. 스테이지(L2)는 제3 스테이지이고, 5개의 스테이지의 중간부에 도시되어 있다. 스테이지(L1)는 제4 스테이지이고, 마지막에서 두번째(next-to-last) 스테이지이다. 스테이지(L0)는 마지막 스테이지이고, 가장 크다(반경방향에서). 5개의 스테이지는 단지 일 예로서 도시되어 있지만, 각각의 터빈은 5개 초과 또는 5개 미만의 스테이지를 가질 수도 있다는 것이 이해된다. 또한, 본 명세서에 설명되는 바와 같이, 본 발명의 교시는 다단 터빈을 필요로 하지 않는다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회전 터빈 부품(130)(예를 들어, 터빈 블레이드, 버킷, 블레이드 등)의 세트 및 고정 터빈 부품(120)(예를 들어, 베인, 노즐 등)의 세트의 반경방향 팁 상에 배치된 제1 축방향 지향 밀봉 시스템(110)의 세트 및 제2 축방향 지향 밀봉 시스템(170)의 세트를 포함하는 터빈(100)의 부분의 개략 절결도가 도시되어 있다. 고정 터빈 부품(120)은 터빈(100)의 고정자(140)에 연결될 수도 있고, 작동 유체 통로(107) 내에서 연장할 수도 있다. 회전 터빈 부품(130)은 터빈(100)의 회전자(150)에 연결될 수도 있고, 작동 유체 통로(107)를 통해 그리고 고정 터빈 부품(120)의 세트 사이에서 회전할 수도 있다. 일 실시예에서, 제1 축방향 지향 밀봉 시스템(110)의 세트는 회전 터빈 부품(130)의 버킷 팁[또는 버킷 슈라우드(shroud)](132)에 연결될 수도 있고, 고정자(140)에 장착될 수도 있다. 제1 축방향 지향 밀봉 시스템(110)은, 밀봉 하우징(142) 내의 제1 2차 밀봉부(186)를 거쳐 고정자(140)에 장착되고 밀봉면(138)에서 면 밀봉부를 형성하기 위해 버킷 팁(132) 상의 정합링(135)을 향해 축방향으로 연장하는 제1 밀봉링(180)을 포함할 수도 있다. 밀봉링(180)은 제1 회전 방지 요소(184) 및 정지 플랜지(188)를 포함할 수도 있고, 이 정지 플랜지는 밀봉링(180)의 이동을 제한하기 위해 고정자(140)를 향해 반경방향으로 연장할 수도 있다. 밀봉링(180) 및 2차 밀봉부(186)는 분할형 링일 수도 있는 데, 즉 함께 360°원호를 형성하는 개별의 아치형 부재로 구성될 수도 있다. 정합링(135)은 360°원호를 형성하여 실질적으로 편평한 평활한 밀봉면(138)을 제공하고, 반면에 버킷 팁(또는 슈라우드)(132)은 개별 회전 터빈 부품(130)의 일체형 부분일 수도 있고, 따라서 분할되어 있을 수도 있다. 일 실시예에서, 밀봉 하우징(142)은 2차 밀봉부(186)를 수용하도록 성형된 채널(144)을 형성할 수도 있다. 밀봉 하우징(142)은 고정자(140)의 일체형 부분 또는 고정자(140) 상에 조립된 개별 부품일 수 있다.

일 실시예에서, 제2 축방향 지향 밀봉 시스템(170)의 세트가 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 회전 터빈 부품의 루트 링 요소(152)에 연결될 수도 있다. 제2 축방향 지향 밀봉 시스템(170)은, 고정 팁 커버(122)에 장착되고 루트 링 요소(152) 상의 밀봉면(138)을 향해 축방향으로 연장하는 제2 밀봉링(190)을 포함할 수도 있다. 밀봉링(190)은 제2 2차 밀봉부(194)와, 고정 팁 커버(122)와 상호 잠금하도록 반경방향으로 연장할 수도 있는 제2 회전 방지 요소(196)를 포함할 수도 있다. 밀봉링(190) 및 제2 2차 밀봉부(194)는 분할형 링일 수도 있다. 링 요소(152)는 밀봉링(190)에 대한 정합링으로서 작용한다. 정합링(152)은 360°원호를 형성하여 편평한 평활한 밀봉면(138)을 제공한다. 정합링(152)은 회전자(150)의 일체형 부분 또는 회전자(150) 상에 조립된 개별 부품일 수도 있다. 일 실시예에서, 밀봉 하우징(124)은 제2 2차 밀봉부(194)를 수용하도록 성형된 채널(128)을 규정할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 축방향 지향 밀봉 시스템(110, 170) 각각의 정합링(135, 152)은 회전 터빈 부품(130) 및/또는 회전자(150)의 부분으로서 형성될 수도 있다. 즉, 정합링(135) 및 회전 터빈 부품(130)은 단일체일 수도 있다(예를 들어, 원재료(stock material)의 단일편으로부터 성형되고, 균일한 본체로서 형성되는 등). 유사하게, 정합링(152) 및 회전자(150)는 단일체일 수도 있다. 다른 실시예에서, 정합링(135, 152)은 회전 터빈 부품(130, 150)에 연결될 수도 있다(예를 들어, 볼트 결합되고, 용접되는 등).

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내부 밀봉면(292) 및 외부 밀봉면(290)을 갖는 단일체로서 형성된 고정 또는 회전 터빈 부품(240)이 도시되어 있다. 일 실시예에서, 고정 또는 회전 터빈 부품(240)은 회전자 보어(222)와, 터빈의 스테이지를 포함하는 복수의 에어포일(230)을 형성한다. 조립 중에, 회전자는 작동 유체 유동 통로(107)(도 2)를 형성하도록 다른 고정 또는 회전 터빈 부품에 대해 고정 또는 회전 터빈 부품(240)을 위치설정하고 그리고/또는 배향하기 위해 회전자 보어(222)를 통해 통과될 수도 있다. 내부 밀봉면(292) 및 외부 밀봉면(290)은 밀봉면(138)(도 2)으로서 작용하고 인접한 고정 또는 회전 터빈 부품의 밀봉면과 상보적이어서 복수의 에어포일(230) 및 작동 유체 유동 통로(107)(도 2)의 반경방향 내향 및 반경방향 외향으로 축방향 지향 밀봉부의 세트를 형성한다.

도 4를 참조하면, 축방향 지향 밀봉 부품(390)의 세트를 포함하는 고정 또는 회전 터빈 부품(330)의 세트의 부분이 본 발명의 실시예에 따라 도시되어 있다. 도시되어 있는 바와 같이, 축방향 지향 밀봉 부품(390)은 상대 축방향 이동을 제한하기 위해 잠금 요소(334)를 갖고 분할될 수도 있다. 축방향 지향 밀봉 부품(390)은 터빈 부품(330)의 반경방향 팁에 배치될 수도 있고, 베이스(슈라우드)(394)로부터 반경방향 외향으로 연장하는 반경방향 플랜지(392)를 포함할 수도 있다. 터빈 부품(330)이 회전 버킷인 경우에, 플랜지(392)는 회전 정합링으로서 기능하고, 측면(398)은 밀봉링(180)(도 2)을 수용하기 위한 밀봉면이다. 터빈 부품(330)이 정지 노즐인 경우에, 플랜지(392)는 밀봉링(190)(도 2)을 유지하기 위한 밀봉 하우징으로서 기능한다. 일 실시예에서, 축방향 지향 밀봉 부품(390)은 인접한 축방향 지향 밀봉 부품(390)과 상보적이고 회전 블레이드로부터 반경방향 외향으로 또는 고정 노즐로부터 반경방향 내향으로 연장하는 실질적으로 연속적인 축방향 표면을 형성하도록 성형된 원주방향 에지(396)의 세트를 포함할 수도 있다. 원주방향 에지(396)는 패터닝될 수도 있다. 일 실시예에서, 원주방향 에지는 잠금 요소(334)의 세트를 형성하도록 성형될 수도 있다.

도 5를 참조하면, 고정 또는 회전 터빈 부품(430)에 연결된 밀봉 시스템(420)의 접선방향 도면이 본 발명의 실시예에 따라 도시되어 있다. 본 실시예에서, 축방향 지향 밀봉 시스템(420)은 고정 또는 회전 터빈 부품(430)의 세트의 팁(432)에 연결하도록 성형된 360°원호링(480)을 포함한다. 원호링(480)은 팁(432) 내에 형성된 셀(434)과 상보적일 수도 있어, 이에 의해 원호링(480)을 고정 또는 회전 터빈 부품(430)에 고정하는 키이 부재(484)를 포함할 수도 있다. 실시예에서, 원호링(480)은 정합면 밀봉부의 부분을 형성하도록 성형된 밀봉면(488)을 형성하기 위한 반경방향 플랜지(482)를 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 코킹 밴드(caulking band)(486)가 원호링(480)을 팁(432)에 더 고정할 수도 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고정 또는 회전 터빈 부품(530)의 세트에 연결된 축방향 지향 밀봉 시스템(590)을 포함하는 터빈(500)의 부분이 도시되어 있다. 실시예에서, 축방향 지향 밀봉 시스템(490)은 고정 또는 회전 터빈 부품(530)의 세트를 통해/사이에서 통과하는 작동 유체 유동 통로(507)의 반경방향 외향으로 고정 또는 회전 터빈 부품(530)의 세트를 실질적으로 둘러싸는 원주방향 베이스(592)를 포함할 수도 있다. 원주방향 베이스(592)는 하나 이상의 핀부(peen)(536)에 의해 고정 또는 회전 터빈 부품(530)의 세트에 고정될 수도 있고, 면 밀봉 정합링의 부분을 형성하도록 성형된 밀봉면(588)을 형성하기 위해 원주방향 베이스(592)로부터 반경방향 외향으로 연장하는 반경방향 플랜지(596)를 포함할 수도 있다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 고정 또는 회전 터빈 부품(630)에 연결된 축방향 지향 밀봉 시스템(620)의 각각의 2차원 그래픽 표현 및 사시도가 본 발명에 따라 도시되어 있다. 실시예에서, 축방향 지향 밀봉 시스템(620)의 원주방향 베이스(680)는 용접부(670)의 세트를 거쳐 고정 또는 회전 터빈 부품(630)의 반경방향 팁(632)에 연결될 수도 있다. 일 실시예에서, 원주방향 베이스(680)는 원주방향 베이스(680)로부터 반경방향 외향으로 연장하여 정합면 밀봉부의 부분을 형성하도록 성형된 밀봉면(688)을 형성하는 반경방향 플랜지(682)를 포함할 수도 있다. 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 밀봉 시스템(620)은 반경방향 플랜지(682)와 원주방향 베이스(680) 사이의 계면에서 고정 또는 회전 터빈 부품(630)에 용접될 수도 있다. 일 실시예에서, 원주방향 베이스(680) 및 반경방향 플랜지(682)는 개별 커버가 계면(608)을 따라 서로에 대해 이동하게 허용하여, 반경방향 플랜지(680)의 적은 왜곡을 야기하면서 개별 위치(670)에서 용접될 수도 있다.

도 9를 참조하면, 다중 샤프트 복합 사이클 발전소(900)의 부분의 개략도가 도시되어 있다. 복합 사이클 발전소(900)는 예를 들어 발전기(970)에 작동적으로 연결된 가스 터빈(980)을 포함할 수도 있다. 발전기(970) 및 가스 터빈(980)은 가스 터빈(980)의 구동 샤프트(도시 생략)와 발전기(970) 사이에 에너지를 전달할 수도 있는 샤프트(915)에 의해 기계적으로 결합될 수도 있다. 도 9에는 가스 터빈(980) 및 증기 터빈(992)에 작동적으로 연결된 열교환기(986)가 또한 도시되어 있다. 열교환기(986)는 통상의 도관(도면 부호 생략됨)을 거쳐 가스 터빈(980) 및 증기 터빈(992)의 모두에 유동 접속될 수도 있다. 가스 터빈(980) 및/또는 증기 터빈(992)은 밀봉 시스템(도 2의 110) 또는 본 명세서에 설명되어 있는 다른 실시예를 포함할 수도 있다. 열교환기(986)는 종래의 복합 사이클 전력 시스템에 사용된 것들과 같은, 종래의 열 회수 증기 발전기(heat recovery steam generator: HRSG)일 수도 있다. 발전의 분야에서 공지되어 있는 바와 같이, HRSG(986)는 물 공급부와 조합된 가스 터빈(980)으로부터 고온 배기물을 사용하여, 증기 터빈(992)으로 공급되는 증기를 생성할 수도 있다. 증기 터빈(992)은 선택적으로 발전기 시스템(972)에 결합될 수도 있다[제2 샤프트(917)를 거쳐]. 발전기(970, 972) 및 샤프트(915, 917)는 당 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 크기 또는 형상일 수도 있고, 이들의 용례 또는 이들이 접속되는 시스템에 따라 상이할 수도 있다는 것이 이해된다. 도 10에 도시되어 있는 다른 실시예에서, 단일 샤프트 복합 사이클 발전소(910)는 단일의 샤프트(915)를 거쳐 가스 터빈(980)과 증기 터빈(992)의 모두에 결합된 단일의 발전기(970)를 포함할 수도 있다. 증기 터빈(992) 및/또는 가스 터빈(980)은 제1 및/또는 제2 축방향 지향 밀봉 시스템(도 2의 110, 170) 또는 본 명세서에 설명되어 있는 다른 실시예를 포함할 수도 있다.

본 발명의 장치 및 디바이스는 임의의 하나의 특정 터빈, 발전기, 발전 시스템 또는 다른 시스템에 한정되는 것은 아니고, 다른 발전 시스템 및/또는 시스템들(예를 들어, 복합 사이클, 간단 사이클, 원자로 등)과 함께 사용될 수도 있다. 부가적으로, 본 발명의 장치는 본 명세서에 설명되어 있는 시스템, 장치 및 디바이스의 향상된 팁 누설 감소 및 증가된 효율로부터 이익을 얻을 수도 있는 본 명세서에 설명되지 않은 다른 시스템과 함께 사용될 수도 있다.

본 명세서에 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것이고, 본 발명의 한정이 되도록 의도된 것은 아니다. 본 명세서에 사용될 때, 단수 형태의 용어는, 문맥상 명백히 달리 지시되지 않으면, 복수 형태를 마찬가지로 포함하도록 의도된다. 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 본 명세서에 사용될 때, 언급된 특징, 완전체, 단계, 동작, 요소 및/또는 구성 요소의 존재를 설명하지만, 하나 이상의 다른 특징, 완전체, 단계, 동작, 요소, 구성 요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아니라는 것이 더 이해될 수 있을 것이다.

이 기록된 설명은 최선의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고, 또한 당 기술 분야의 숙련자가 임의의 디바이스 또는 시스템을 구성하고 사용하는 것과 임의의 구체화된 방법을 수행하는 것을 포함하여, 본 발명을 실시하는 것을 가능하게 하기 위해 예들을 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범주는 청구범위에 의해 규정되고, 당 기술 분야의 숙련자들에게 발생하는 다른 예들을 포함할 수도 있다. 이러한 다른 예는 이들이 청구범위의 문자 언어와는 상이하지 않은 구조적 요소를 가지면 또는 이들이 청구범위의 문자 언어와는 비실질적인 차이를 갖는 등가의 구조적 요소를 포함하면 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.

10, 100, 500 터빈
12, 150 회전자
14 회전 샤프트
18 회전자 휠
20 회전 블레이드
22 고정 베인
24 증기
26 입구
107 유체 통로
110, 170, 420, 620 밀봉 시스템
120, 130, 240, 330, 430, 530, 630 터빈 부품
122 팁 커버
124, 142 밀봉 하우징
128, 144 채널
132 버킷 팁
135, 152 정합링
138, 588, 688 밀봉면
140 고정자
180, 190 밀봉링
184 회전 방지 요소
186, 194 2차 밀봉부
188 정지 플랜지
196 회전 방지 요소
222 회전자 보어
230 에어포일
290 외부 밀봉면
292 내부 밀봉면
334 잠금 요소
390 밀봉 부품
392 플랜지
394 베이스(슈라우드)
396 원주방향 에지
398 측면
432, 632 팁
434 셀
480 원호링
482, 596, 682 반경방향 플랜지
484 키이 부재
486 코킹 밴드
488, 688 밀봉면
507, 607 유체 유동 통로
536 핀부
590, 620 축방향 지향 밀봉 시스템
592, 680 원주방향 베이스
608 계면
670 용접부
900 다중 샤프트 복합 사이클 발전소
910 단일 사이클 복합 사이클 발전소
915, 917 샤프트
970, 972 발전기
980 가스 터빈
986 열교환기
992 증기 터빈

Claims

터빈 부품의 반경방향 팁용 축방향 지향 밀봉 시스템으로서,
고정 터빈 부품;
회전 터빈 부품; 및
상기 고정 터빈 부품에 장착된 밀봉링으로서, 상기 밀봉링은 상기 회전 터빈 부품에 대해 축방향으로 연장하고 측면 상에서 상기 회전 터빈 부품에 결합하는 것인 밀봉링
을 포함하고,
상기 회전 터빈 부품의 측면은 360°원호를 이루는 연속적인 회전 정합링 상에 있는 것인 축방향 지향 밀봉 시스템.
제1항에 있어서, 상기 정합링 및 회전 터빈 부품은 단일체인 것인 축방향 지향 밀봉 시스템.
제1항에 있어서, 상기 밀봉링은 복수의 세그먼트로부터 형성되는 것인 축방향 지향 밀봉 시스템.
제3항에 있어서, 상기 회전 터빈 부품은 상기 연속적인 회전 정합링을 수용하기 위한 팁 베이스를 갖는 것인 축방향 지향 밀봉 시스템.
제4항에 있어서, 복수의 밀봉링 세그먼트의 각각은 적어도 2개의 원주방향 에지를 갖고, 상기 복수의 밀봉링 세그먼트는 각각의 원주방향 에지에 의해 정렬되는 것인 축방향 지향 밀봉 시스템.
제5항에 있어서, 상기 회전 터빈 부품의 팁 베이스는 상기 연속적인 회전 정합링과의 삽입을 위한 키이 부재를 포함하는 것인 축방향 지향 밀봉 시스템.
제5항에 있어서, 상기 베이스 및 정합링은 적어도 하나의 핀(peen)부를 사용하여 연결되는 것인 축방향 지향 밀봉 시스템.
제5항에 있어서, 상기 베이스 및 정합링은 적어도 하나의 용접부를 사용하여 연결되는 것인 축방향 지향 밀봉 시스템.
복수의 블레이드 및 상기 복수의 블레이드에 부착된 반경방향-연장 정합링을 갖는 적어도 하나의 회전 터빈 부품; 및
상기 적어도 하나의 회전 터빈 부품과 면 밀봉부(face seal)를 형성하는 적어도 하나의 축방향 지향 밀봉 시스템
을 포함하고,
상기 적어도 하나의 축방향 지향 밀봉 시스템은 상기 적어도 하나의 회전 터빈 부품에 대해 축방향으로 연장하여 상기 정합링의 측면에 대해 밀봉하는 밀봉링을 포함하고,
상기 정합링은 360°의 연속 원호를 형성하는 것인 회전자.
제9항에 있어서, 상기 정합링 및 상기 적어도 하나의 회전 터빈 부품은 단일체인 것인 회전자.
제9항에 있어서, 상기 밀봉링은 복수의 세그먼트로 형성되는 것인 회전자.
제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 회전 터빈 부품은 상기 정합링을 수용하기 위한 베이스를 포함하는 것인 회전자.
회전자에 부착된 복수의 블레이드를 갖는 적어도 하나의 회전 터빈 부품;
상기 복수의 블레이드 옆에 있는 링 요소;
반경방향 팁을 갖는 적어도 하나의 고정 터빈 부품; 및
상기 적어도 하나의 회전 터빈 부품 및 상기 적어도 하나의 고정 터빈 부품과 면 밀봉부를 형성하는 적어도 하나의 축방향 지향 밀봉 시스템
을 포함하고,
상기 적어도 하나의 축방향 지향 밀봉 시스템은
상기 적어도 하나의 고정 터빈 부품의 반경방향 팁에 장착되고, 상기 회전 터빈 부품에 대해 축방향으로 연장하고, 상기 링 요소의 측면에 대해 밀봉하는 밀봉링을 포함하고,
상기 회전 링 요소는 360°원호를 이루는 것인 터빈.
제13항에 있어서, 상기 복수의 블레이드, 상기 링 요소, 및 상기 회전 터빈 부품은 단일체인 것인 터빈.
제13항에 있어서, 상기 밀봉링은 복수의 세그먼트로 형성되는 것인 터빈.