KR20160004639A - 연소기 어셈블리 - Google Patents

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KR20160004639A
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combustor assembly
liner
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박희호
조수형
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한화테크윈 주식회사
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Abstract

본 발명은 연소기 어셈블리를 개시한다. 본 발명은, 압축기에서 토출된 유체 중 일부인 제1 유체가 통과하는 복수의 스월러와, 상기 복수의 스월러가 설치되며, 상기 복수의 스월러 중 어느 하나의 스월러와 다른 하나의 스월러 사이에 형성되며, 상기 제1 유체와 다른 상기 압축기에서 토출된 유체 중 일부인 제2 유체가 통과하는 제1 관통홀을 구비하는 베이스부 및 상기 제1 관통홀과 마주보도록 상기 베이스부에 설치되어, 상기 제2 유체의 이동방향을 변경하는 디플렉터를 포함한다.

Description

연소기 어셈블리{Combustor assembly}
본 발명은 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연소기 어셈블리에 관한 것이다.
가스터빈은 고온고압의 연소가스로 터빈을 가동시키는 열기관으로 일반적으로 압축기, 연소기, 터빈으로 구성된다. 압축기를 이용해서 공기를 압축시킨 후 연소기에서 연료를 분산해서 연소하고, 고온 고압의 공기가 터빈에서 팽창하면서 동력을 생산한다.
연소기에서 화염이 휩쓸려가지 않고 적절한 위치에 고정되는 영역을 재순환 영역(Central recirculation zone, CRZ)이라고 한다. 연소기에서 연소가 지속적으로 유지하고, 연료와 산화제의 혼합을 촉진하기 위해서는 유동에 따른 적절한 재순환영역(CRZ)을 유지하는 것이 중요하다. 즉, 재순환영역을 유지하기 위해서는 유동에 회전 성분(Swirl)을 부여하여야 한다.
연소시에 연소기의 내부는 고온의 유동이 형성된다. 따라서 연소기의 내구성 유지를 위해서 연소기를 적절하게 냉각하는 것이 중요하다. 일반적으로, 연소기를 냉각시키기 위해서 압축기에서 토출된 공기의 일부를 사용한다. 압축기에서 토출된 공기는 연소된 공기보다 상대적으로 저온이므로 압축기로부터 공기를 분기하고 분기된 공기를 냉각유체로 사용한다.
상기와 같이 일반적인 연소기를 냉각하는 방법은 일본 공개특허공보 제2009-079484호(발명의 명칭 : 가스터빈 연소기)에 구체적으로 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 제 2009-079484호
본 발명의 냉각효과를 향상시키는 연소기 어셈블리를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 압축기에서 토출된 유체 중 일부인 제1 유체가 통과하는 복수의 스월러와, 상기 복수의 스월러가 설치되며, 상기 복수의 스월러 중 어느 하나의 스월러와 다른 하나의 스월러 사이에 형성되며, 상기 제1 유체와 다른 상기 압축기에서 토출된 유체 중 일부인 제2 유체가 통과하는 제1 관통홀을 구비하는 베이스부 및 상기 제1 관통홀과 마주보도록 상기 베이스부에 설치되어, 상기 제2 유체의 이동방향을 변경하는 디플렉터를 포함하는 연소기 어셈블리를 제공한다.
또한, 상기 베이스부는, 상기 제1 관통홀에 인접하여 형성되는 제2 관통홀을 구비할 수 있다.
또한, 상기 제1 관통홀의 직경은 상기 제2 관통홀의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수의 스월러 중심 또는 상기 제1 관통홀의 중심은 상기 베이스부의 중심으로부터 일정간격 이격되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 디플렉터는 상기 연소기 어셈블리의 길이방향에서 상기 연소기 어셈블리의 반경방향으로 상기 제2 유체의 이동방향을 변경할 수 있다.
또한, 상기 디플렉터는 적어도 일부가 만곡지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 디플렉터는 상기 베이스부에 지지되는 지지부와, 상기 지지부에 연장되도록 형성되는 방향 전환부를 구비하고, 상기 방향 전환부와 상기 베이스부 사이로 상기 제1 관통홀을 통과한 상기 제2 유체가 이동할 수 있다.
또한, 상기 디플렉터는 제2 유체가 통과하도록 형성되는 관통홀을 구비할 수 있다.
또한, 상기 관통홀은 상기 디플렉터의 외곽에 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 압축기에서 토출된 유체가 통과하는 복수의 스월러와, 상기 복수의 스월러가 설치되는 베이스부 및 상기 베이스부에 연장되도록 형성되어 상기 복수의 스월러를 통과한 유체를 안내하는 라이너부를 포함하고, 상기 라이너는 유체의 열전달에 의해서 팽창 또는 수축 가능한 변형방지부를 구비하는 연소기 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 실시예들은 디플렉터(Deflecotr)를 이용하여 연소기 어셈블리의 내부의 유동안정성을 유지하면서 연소기 어셈블리를 효과적 냉각 시킬 수 있다. 다만, 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기 어셈블리를 보여주는 분해 사시도이다.
도 2는 도1의 연소기 어셈블리의 일부 구성요소를 발췌하여 도시한 배면도이다.
도 3은 도1의 연소기 어셈블리의 나타내는 단면도이다.
도4a는 도1의 디플렉터를 나타내는 사시도이다.
도4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디플렉터를 보여주는 사시도이다.
도5는 도1의 디플렉터를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도6는 도2의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소기 어셈블리(1000)를 보여주는 분해 사시도이고, 도 2는 도1의 연소기 어셈블리(1000)의 일부 구성요소를 발췌하여 도시한 배면도이며, 도 3은 도1의 연소기 어셈블리(1000)의 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도3을 참조하면, 연소기 어셈블리(1000)는 베이스부(100), 스월러(200), 디플렉터(300), 제1 라이너(400), 제2 라이너(500), 하우징(600) 및 연료분사부(700)를 구비할 수 있다.
연소기 어셈블리(1000)는 압축기(미도시)와 연결되어 상기 압축기로부터 압축된 유체가 하우징(600)의 유입구(610)를 통해서 유입될 수 있다. 상기 압축기로부터 토출된 유체 중 일부인 제1 유체는 스월러(200)로 유입되어 연소기 어셈블리(1000)의 내부공간에서 연료와 반응하여 연소된다. 상기 제1 유체와 다른 상기 압축기로부터 토출된 유체 중 일부인 제2 유체는 베이스부(100)에 형성된 제1 관통홀(110)을 따라 이동하여 연소기 어셈블리(1000)를 효과적으로 냉각할 수 있다. 상기 압축기로부터 토출된 유체 중 또 다른 제3 유체는 하우징(600)과 제1 라이너(400) 사이의 공간 또는 하우징(600)과 제2 라이너(500) 사이의 공간으로 이동한 후 하우징(600)의 유출구(620)를 통해서 토출될 수 있다.
베이스부(100)는 스월러(200) 및 디플렉터(300)와 결합되어 연소기 어셈블리(1000) 내부로 압축기에서 토출된 유체가 유입될 수 있다. 베이스부(100)는 제1 관통홀(110), 제2 관통홀(120), 삽입홀(130), 제1 리브(140) 및 제2 리브(150)를 구비할 수 있다.
제1 관통홀(110)은 복수개로 구비될 수 있으며, 베이스부(100)의 중심으로부터 방사형으로 배치될 수 있다. 제1 관통홀(110)의 중심은 베이스부(100)의 중심으로부터 소정의 거리를 가지며 이격되도록 형성될 수 있다. 제2 유체는 제1 관통홀(110)을 통과하여 연소기 어셈블리(1000)의 내부공간으로 유입될 수 있다.
제2 관통홀(120)은 제1 관통홀(110)의 주변에 형성된다. 제2 관통홀(120)은 압축기에서 토출된 제3 유체가 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 연소기 어셈블리(1000) 내부의 고온의 유체가 이동할 수 있다. 제3 유체는 제2 관통홀(120)을 통과하면서 연소기 어셈블리(1000) 내부의 고온 유체와 열교환 하거나, 베이스부(100)와 접촉하면서 열교환할 수 있다. 즉, 제3 유체는 제2 관통홀(120)을 통과하면서 베이스부(100)를 냉각시킬 수 있다.(도 5 참조)
제2 관통홀(120)의 직경은 제1 관통홀(110)의 직경보다 작게 형성될 수 있다. 그리하여 제2 관통홀(120)은 연소기 어셈블리(1000)의 내부의 고온 유체의 흐름을 방해하지 않으면서, 제3 유체가 베이스부(100)를 냉각시킬 수 있다.
삽입홀(130)은 제1 관통홀(110)의 사이에 형성되어 베이스부(100)의 중심으로부터 방사형으로 배치될 수 있다. 삽입홀(130)에는 스월러(200)가 삽입되어 베이스부(100)에 고정될 수 있다. (도 6 참조)
제1 리브(140)와 제2 리브(150)는 베이스부(100)의 외곽에서 돌출되도록 형성될 수 있다. 제1 리브(140)와 제2 리브(150)는 제1 라이너(400)와 제2 라이너(500)와 연결될 수 있다.
스월러(200)는 삽입홀(130)에 삽입되어 베이스부(100)에 지지된다. 스월러(200)는 압축기에서 분기된 제1 유체가 통과하여 선회기류를 형성할 수 있다. 스월러(200)의 중심에 형성된 개구는 연료분사부(700)가 삽입되도록 설치된다. 도 1 및 도 2에서는 18개의 스월러(200)를 도시하였으나, 연소기 어셈블리(1000)의 스월러(200)의 개수는 이에 한정되지 않으며, 사용자는 연소기 어셈블리(1000)의 크기 또는 출력량에 따라 스월러(200)의 개수를 변경할 수 있다. (도 6 참조)
스월러(200)는 2중의 유입구를 형성하여 통과하는 제1 유체의 선회력을 강화할 수 있다. 제1 유입구(610)는 스월러(200)의 내측에 형성되고, 연소기 어셈블리(1000) 내부의 유체가 순환하는 재순환영역(R)을 형성할 수 있다. 제2 유입구(610)는 제1 유입구(610)의 외측에 형성되어 연료분사부(700)에서 분사된 연료가 고르게 연소기 어셈블리(1000)의 내부공간에 고르게 분사되도록 할 수 있다.
제1 라이너(400)는 제1 리브(140)에 연장되도록 형성되어 연소기 어셈블리(1000) 내부의 고온 및 고압의 유체의 유동을 안내할 수 있다. 제2 라이너(500)는 베이스부(100)의 제2 리브(150) 형성되어 연소기 어셈블리(1000) 내부의 고온, 고압의 유체의 유동을 안내할 수 있다. 제1 라이너(400)와 제2 라이너(500)는 연소기 어셈블리(1000) 내부공간에서 점화된 고온 및 고압의 유체가 터빈으로 이동할 수 있는 유로를 형성할 수 있다.
제1 라이너(400) 또는 제2 라이너(500)는 통과하는 유체의 열전달에 의해서 발생하는 변형을 방지하기 위해서 변형방지부(550)를 구비할 수 있다. 스월러(200)가 형성하는 선회 유동의 반경이 커지면 고온 및 고압의 유체는 제1 라이너(400)의 표면 또는 제2 라이너(500)의 표면에 과도한 열충격을 가할 수 있다. 변형방지부(550)는 제1 라이너(400)의 표면 또는 제2 라이너(500)의 표면에 발생하는 응력 집중에 의한 크랙을 최소화 할 수 있다.
상세하게, 변형방지부(550)는 제1 라이너(400)의 표면 또는 제2 라이너(500)의 표면에 유체의 이동방향을 따라 방사형으로 형성된 틈(gap)을 형성할 수 있다. 변형방지부(550)는 제1 라이너(400) 또는 제2 라이너(500)가 열에 의해 팽창하면 틈으로 팽창을 유도하여 제1 라이너(400) 또는 제2 라이너(500)가 변형을 최소화 할 수 있다.
또한, 변형방지부(550)는 제1 라이너(400) 또는 제2 라이너(500)의 표면에 복수개의 핀 형태로 배치되어 고온 및 고압의 유체와 접촉할 수 있는 면적을 넓힐 수 있다. 고온 및 고압의 유체와 접촉할 수 있는 면적이 넓어지면 단위면적당 열전달량이 줄어들어 제1 라이너(400) 또는 제2 라이너(500)의 변형을 최소화 할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 변형방지부(550)는 제1 라이너(400) 또는 제2 라이너(500)의 표면에 틈을 형성한 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
하우징(600)은 제1 라이너(400) 및 제2 라이너(500)를 감싸도록 배치하여 연소기 어셈블리(1000)가 압축기(미도시)와 터빈(미도시)에 연결되도록 할 수 있다. 상세하게, 하우징(600)의 유입구(610)는 압축기와 연결되어 압축된 유체가 연소기 어셈블리(1000)로 유입될 수 있다. 하우징(600)의 유출구(620)는 상기 터빈과 연결되어 연소된 고온 및 고압의 유체가 토출될 수 있다.
연료분사부(700)는 하우징(600)의 일측에 관통되도록 연결되어, 스월러(200)의 개구에 삽입될 수 있다. 연료분사부(700)에서 분사된 연료는 스월러(200)에 의해서 분쇄 및 분무될 수 있다. 또한, 연소기 어셈블리(1000)는 연료분사부(700)가 스월러(200)의 중심에 배치되어 스월러(200)가 형성하는 재순환영역의 중간영역에 연료를 분사하여 안정적인 연소를 할 수 있다.
도 4a는 도1의 디플렉터(Deflector, 300)를 나타내는 사시도이며, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 디플렉터(300)를 보여주는 사시도이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 디플렉터(300)를 살펴보면 다음과 같다.
디플렉터(300)는 제2 유체의 유동방향을 변경하여, 연소기 어셈블리(1000)를 냉각시킬 수 있다. 도 1 및 도 2에서와 같이 디플렉터(300)는 제1 관통홀(110)에 대응하도록 베이스부(100)에 설치된다. 디플렉터(300)는 지지부(310), 방향전환부(320) 및 통공부(330)를 구비할 수 있다.
지지부(310)는 디플렉터(300)를 베이스부(100)에 지지되도록 결합할 수 있다. 방향전환부(320)는 지지부(310)에서 연장되어 형성될 수 있다. 지지부(310) 또는 방향전환부(320)의 적어도 일부는 만곡지도록 형성하여 디플렉터(300)를 통과하는 유체의 저항을 최소화하여 효율적으로 연소기 어셈블리(1000)를 냉각할 수 있다.
통공부(330)는 지지부(310) 또는 방향전환부(320)를 관통하도록 형성될 수 있다. 통공부(330)의 개수는 특정 개수에 한정되지 않으며, 디플렉터(300)의 크기 또는 제1 관통홀(110)로 유입되는 제2 유체의 유량 또는 디플렉터(300)에 의해서 냉각하려는 목표 냉각량에 의해서 설정될 수 있다. 통공부(330)의 반경은 제1 관통홀(110)보다 작게 형성되어 제1 관통홀(110)을 통과한 제2 유체가 분산되어 디플렉터(300)를 냉각시킬 수 있다.
통공부(330)는 디플렉터(300)에 일정한 간격으로 복수개 배치되어 제2 유체와 디플렉터(300)의 접촉면적을 증대하여 디플렉터(300)의 냉각량을 증대할 수 있다. 통공부(330)는 디플렉터(300)에 일정한 간격으로 복수개 배치되어 제2 유체의 유동 방향을 용이하게 예측할 수 있다.
통공부(330)의 직경은 디플렉터(300)의 중심에서 외측으로 증가하게 형성될 수 있다. 디플렉터(300)의 중심은 제1 관통홀(110)을 통과한 제2 유체가 처음으로 접촉하고 디플렉터(300)의 외측으로 이동한다. 제2 유체는 디플렉터(300)와 열교환을 하는바, 이동하면서 제2 유체의 온도는 점차 증가한다. 디플렉터(300)의 외측은 중심에 비해서 냉각량이 적게되어 디플렉터(300) 불균일한 냉각이 발생할 수 있다. 디플렉터(300)의 불균일한 냉각은 디플렉터(300)의 변형을 초래할 수 있다. 통공부(330)의 직경을 디플렉터(300)의 중심에서 외측으로 증가하게 하면, 외측에서의 디플렉터(300)와 제2 유체가 접촉하는 면적이 증가할 수 있다. 즉, 통공부(330)는 제2 유체가 디플렉터(300)의 외측으로 이동하라도 디플렉터(300)의 냉각량을 균등하게 유지하여 디플렉터(300)를 균일하게 냉각될 수 있다.
디플렉터(300)는 제2 유체가 연소기 어셈블리(1000)의 길이방향에서 연소기 어셈블리(1000)의 반경방향으로 유동방향을 변경할 수 있다. 방향전환부(320)와 지지부(310)는 제2 유체가 이동할 수 있는 통로를 형성하고, 방향전환부(320)와 베이스부(100) 사이로 제2 유체가 이동할 수 있다. 방향전환부(320)와 지지부(310)가 형성하는 통로는 베이스부(100)의 중심을 향해 방사형으로 배치되므로, 제2 유체는 연소기 어셈블리(1000)의 반경방향으로 이동방향이 변경될 수 있다.
도4b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 디플렉터(300a)를 검토하면 다음과 같다. 디플렉터(300a)는 지지부(310a) 및 방향전환부(320a)를 구비하고 있으나, 이는 상기 서술한 일 실시예에 따른 디플렉터(300)와 동일 또는 유사하므로 이에 대한 설명을 생략하기로 한다.
통공부(330a)는 지지부(310a) 또는 방향전환부(320a)를 관통하도록 형성될 수 있다. 통공부(330a)는 지지부(310a) 또는 방향전환부(320a)의 외측에 형성될 수 있다.
상세히, 통공부(330a)는 제1 관통홀(110)과 대응하는 부분의 외측에 형성될 수 있다. 제1 관통홀(110)을 통과하여 X축 방향으로 이동하는 제2 유체는 방향전환부(320a)에 의해 유동방향이 변경되어 연소기 어셈블리(1000)의 반경반향으로 이동한다. 제1 관통홀(110)과 대응하는 부분에 제2 유체가 통과할수 있는 구멍이 없으므로, 제1 관통홀(110)으로 유입되는 제2 유체의 대부분이 유동방향을 연소기 어셈블리(1000)의 반경방향 변경된다. 연소기 어셈블리(1000)의 반경방향으로 통과하는 제2 유체의 양이 증가하면, 지지부(310a) 및 방향전환부(320a)의 단부에 접촉하는 제2 유체의 양이 증가하여 디플렉터(300a)의 단부의 냉각량을 증가할 수 있다. 또한, 제2 유체의 이동거리를 증가시켜서 디플렉터(300a)에 의한 냉각량을 증대할 수 있다.
도5는 도1의 디플렉터(300)를 확대하여 나타내는 사시도이고, 도6는 도2의 Ⅵ-Ⅵ선을 따라 취한 단면도이다.
도5 및 도6을 참조하면, 연소기 어셈블리(1000)의 내부에서의 고온 및 고압 유체의 유동과 제1 관통홀(110)을 통과한 제2 유체의 유동방향 및 제2 유체의 이동에 의한 디플렉터(300)의 냉각 설명할 수 있다.
압축기에서 토출된 제1 유체는 스월러(200)를 통과하여 연소기 어셈블리(1000) 내부공간에서 재순환영역(R)을 형성한다. 연료분사부(700)에서 분사된 연료는 스월러(200)를 통과한 제1 유체에 의해서 분무되고 재순환영역(R) 에 유입되며, 점화플러그(미도시)에 의해서 점화된다.
압축기에서 토출된 제2 유체는 연소기 어셈블리의 길이방향(X축 방향)으로 이동하면서 제1 관통홀(110)을 통과할 수 있다. 제2 유체는 디플렉터(300)의 방향전환부(320)에 부딪쳐서 X축 방향에서 연소기 어셈블리(1000)의 반경방향으로 유동방향이 변경된다. 이후, 제2 유체는 디플렉터(300)의 지지부(310)와 방향전환부(320)가 형성하는 통로를 따라 연소기 어셈블리(1000)의 반경방향으로 이동하고, 제2 유체 중 일부는 통공부(330)를 통과하면서 연소기 어셈블리(1000)의 내부공간로 이동한다.
상세히, 제2 유체는 A방향 유동, B방향 유동 및C 방향 유동을 형성한다. 제2 유체는 제1 관통홀(110)을 통과하여A방향 유동을 형성하고, 상기 A방향 유동은 방향전환부(320)에 의해서 B방향 유동으로 변경된다. 디플렉터(300)의 지지부(310)와 방향전환부(320)가 형성하는 통로는 베이스부(100)의 중심을 향하여 배치된다. B방향 유동의 일부는 베이스부(100)의 중심으로 이동(⊙)하고, 다른 일부는 베이스부(100)의 외측(ⓧ)으로 이동한다. 제2 유체의 일부가 베이스부(100)의 중심으로 이동(⊙)하고, 다른 일부는 베이스부(100)의 외측(ⓧ)으로 이동 이동하면서, B 방향 유동 중 일부는 분기되어 C 방향 유동을 형성한다.
압축기에서 토출된 제3 유체는 도 3의 하우징(600)과 제1 라이너(400) 의 사이 공간이나 하우징(600)과 제2 라이너(500) 사이 공간으로 이동한다. 또한, 제3 유체는 베이스부(100)의 제2 관통홀(120)을 통과하면서 베이스부(100)와 열교환 할 수 있다. 제3 유체는 연소기 어셈블리(1000) 내부공간의 고온 및 고압의 유체와 직접 열교환 할 수 있다.
연소기 어셈블리(1000) 내부에서 연속적이고 안정적인 연소가 형성되기 위해서는 화염이 고정될 수 있는 재순환영역(R)을 형성하여야 한다. 스월러(200)를 통과한 제1 유체는 스월러(200)의 날개에 의해서 선회되면서 재순환영역(R)을 형성할 수 있다. 연료분사부(700)에서 분사된 연료는 재순환영역(R) 에 분사되어 연속적이고 안정적인 연소를 할 수 있다.
복수개의 스월러(200)에서 각각 재순환영역(R) 이 형성하고, 각 재순환영역(R) 에서 화염이 유지된다. 이때, 이웃하는 스월러(200) 사이의 재순환영역(R) 은 공기 역학적인 상호 작용으로 서로 보강될 수 있으며 이에 따라 반경이 증가된 강한 화염 유동을 형성한다. 이러한 강한 화염 유동은 스월러(200) 사이의 베이스부(100)에 유동이 집중되어, 열 충격에 의해서 연소기 어셈블리(1000)의 내구성이 줄어들 수 있다.
제2 유체는 디플렉터(300)와 접촉하면서 열교환을 하거나, 연소기 어셈블리(1000) 내부의 고온 및 고압의 유체와 열교환을 할 수 있다. 제2 유체가 A 방향 유동, B 방향 유동 및 C 방향 유동을 형성하면서 온도가 증가될 수 있다. 이와 반대로, 디플렉터(300) 및 스월러(200) 사이의 베이스부(100)는 제2 유체와의 열교환으로 온도가 감소될 수 있다. 디플렉터(300)를 통과하는 제2 유체의 열교환은 연소기 어셈블리(1000)에서 열의 집중 또는 열충격을 완화하여 연소기 어셈블리(1000)의 내구성 및 안정성을 유지할 수 있다.
제1 유체는 스월러(200)에 의해 X축 방향으로 분사되고 이후 순환되어 재순환영역(R)을 형성한다. 제2 유체는 디플렉터(300)에 의해서 X축의 반경방향으로 유동을 형성한다.(B 방향 유동) 제2 유체의 B방향 유동과 제1 유체의 X축 방향 유동은 방향이 달라, 제1 유체와 제2 유체는 공기 역학적 간섭을 일으키지 않으면서 이동할 수 있다. 즉, 디플렉터(300)는 재순환영역(R)에서의 화염 안정성을 유지하면서 연소기 어셈블리(1000)를 효과적을 냉각할 수 있다.
연료가 연소되면 연소기 어셈블리(1000)의 내부는 연소 잔해물(Soot)이 발생하고, 연소 잔해물은 베이스부(100)의 표면에 축적될 수 있다. 보통 연소 잔해물은 검은색으로, 연소기 어셈블리(1000) 내부의 고온 유체로부터 복사열을 흡수하여 베이스부(100)를 더 가열할 수 있다. 디플렉터(300)는 유동방향을 변경하면서 유동 마찰에 의해서 상기 연소 잔해물을 베이스부(100)의 표면에서 제거할 수 있다.
제2 유체가 B방향 유동을 따라 이동하면 반경방향으로 이동할수록 열교환량이 줄어들 수 있다. 통공부(330, 330a)는 C 유동방향을 형성하여 제2 유체와 디플렉터(300, 300a)의 접촉면적을 넓혀서, 열 교환량을 증가할 수 있다.
베이스부(100)는 제1 관통홀(110)에 인접하여 형성되는 제2 관통홀(120)을 형성할 수 있다. 제3 유체와 연소기 어셈블리(1000)의 내부의 유체는 제2 관통홀(120)을 통과할 수 있다. 도 6에서와 같이 제2 관통홀(120)은 D방향 유동을 형성하고 제2 유체와 연소기 어셈블리(1000)의 내부의 유체의 상호 열교환 및 제2 유체와 베이스부(100)의 열교환을 할 수 있다. 제2 관통홀(120)은 제1 관통홀(110) 보다 직경을 작게 형성하여, D 방향 유동이 재순환 영역을 안정적으로 유지하면서 베이스부(100)를 냉각할 수 있다.
연소기 어셈블리(1000) 내부의 고온 및 고압의 유체는 제1 라이너(400) 또는 제2 라이너(500)에 접촉하면서 제1 라이너(400) 또는 제2 라이너(500)를 변형 시킬 수 있다. 제1 라이너(400) 또는 제2 라이너(500)에 형성되는 변형방지부(550)는 열에 의한 팽창을 틈으로 유도하여 연소기 어셈블리(1000)의 변형을 최소화 할 수 있다.(도3 참조)
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100: 베이스부
110: 제1 관통홀
120: 제2 관통홀
200: 스월러
300, 300a: 디플렉터
400: 제1 라이너
500: 제2 라이너
550: 변형방지부
600: 하우징
700: 연료분사부
1000: 연소기 어셈블리

Claims (10)

  1. 압축기에서 토출된 유체 중 일부인 제1 유체가 통과하는 복수의 스월러;
    상기 복수의 스월러가 설치되며, 상기 복수의 스월러 중 어느 하나의 스월러와 다른 하나의 스월러 사이에 형성되며, 상기 제1 유체와 다른 상기 압축기에서 토출된 유체 중 일부인 제2 유체가 통과하는 제1 관통홀을 구비하는 베이스부; 및
    상기 제1 관통홀과 마주보도록 상기 베이스부에 설치되어, 상기 제2 유체의 이동방향을 변경하는 디플렉터;를 포함하는 연소기 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스부는,
    상기 제1 관통홀에 인접하여 형성되는 제2 관통홀을 구비하는, 연소기 어셈블리.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 관통홀의 직경은 상기 제2 관통홀의 직경보다 큰, 연소기 어셈블리.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 스월러 중심 또는 상기 제1 관통홀의 중심은 상기 베이스부의 중심으로부터 일정간격 이격되도록 형성되는, 연소기 어셈블리
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 디플렉터는 상기 연소기 어셈블리의 길이방향에서 상기 연소기 어셈블리의 반경방향으로 상기 제2 유체의 이동방향을 변경하는, 연소기 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 디플렉터는 적어도 일부가 만곡지도록 형성되는, 연소기 어셈블리.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 디플렉터는,
    상기 베이스부에 지지되는 지지부와, 상기 지지부에 연장되도록 형성되는 방향 전환부를 구비하고,
    상기 방향 전환부와 상기 베이스부 사이로 상기 제1 관통홀을 통과한 유체가 이동하는, 연소기 어셈블리.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 디플렉터는 제2 유체가 통과하도록 형성되는 관통홀을 구비하는, 연소기 어셈블리.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 관통홀은 상기 디플렉터의 외곽에 형성되는, 연소기 어셈블리.
  10. 압축기에서 토출된 유체가 통과하는 복수의 스월러;
    상기 복수의 스월러가 설치되는 베이스부; 및
    상기 베이스부에 연장되도록 형성되어 상기 복수의 스월러를 통과한 유체를 안내하는 라이너부;를 포함하고,
    상기 라이너는 유체의 열전달에 의해서 팽창 또는 수축 가능한 변형방지부를 구비하는, 연소기 어셈블리.
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