KR20170138442A - 가스 터빈 연소기들을 위한 교체 가능한 라이너 지지체 - Google Patents

가스 터빈 연소기들을 위한 교체 가능한 라이너 지지체 Download PDF

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KR20170138442A
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에기디오 푸찌
미켈레 프로벤잘레
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누보 피그노네 테크놀로지 에스알엘
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Abstract

연소기 라이너(15); 적어도 부분적으로 연소기 라이너(15)를 수용하는 연소기 케이스(17), 및 라이너 지지 장비를 포함하는, 가스 터빈 연소기(9)가 개시된다. 라이너 지지 장비는, 연소기 라이너(15)와 연소기 케이스(17) 사이에 위치하게 되는 개별적 지지 요소들(19)을 포함한다. 각 지지 요소(19)는, 연소기 라이너(15)에 고정되는 라이너 지지 부재(31) 및 연소기 케이스에 체결되는 케이스 지지 부재(41)를 포함한다. 각 케이스 지지 부재(41)는, 연소기 케이스(17) 상에 고정되는 케이스 정지 시트(43) 및, 케이스 정지 시트(43)에 탈착 가능하게 결합되는 교체 가능한 케이스 정지체(45)를 포함한다.

Description

가스 터빈 연소기들을 위한 교체 가능한 라이너 지지체
본 명세서에 개시되는 대상의 실시예들은 개괄적으로, 가스 터빈 연소기 내의 라이너를 지지하기 위한 메커니즘들에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 스프링 부하식 라이너 지지 메커니즘들에 관한 것이다.
통상적인 가스 터빈 기관에서, 공기가, 압축기에 의해 흡입되고, 압축되며 그리고 연소기로 운반된다. 압축된 공기는 연소기 내에서 연료와 혼합되며, 그리고 공기-연료 혼합물은, 고온 압축 연소 가스를 생성하도록 연소된다. 연소 가스는, 하나 이상의 터빈 휠을 포함하는, 터빈 내에서 팽창된다. 연소 가스의 팽창은, 터빈을 회전 상태로 구동하며, 따라서 유용한 기계적 동력을 생성한다. 기계적 동력은 부분적으로 압축기를 구동하기 위해 사용된다. 부가적인 기계적 동력이, 회전식 터보 기계류, 발전기 또는 이와 유사한 것과 같은, 부하물을 구동하기 위해 터빈 출력 샤프트 상에서 이용 가능하다. 연소 프로세스는, 연소기 라이너 내부에서 일어날 것이다. 일부 공지의 연소기에서, 연소기 라이너는, 연소기 케이스 내에 지지되며 그리고 적어도 부분적으로 연소기 케이스 내에 수용된다. 일부 실시예에서, 환형 형상의 단일 케이스가, 복수의 연소기 라이너를 수용한다. 다른 실시예에서, 각 연소기 라이너는, 개별적인 연소기 케이스 내에 수용된다. 연소기 라이너 및 연소기 케이스는 실질적으로 동축 상에 놓인다.
압축된 공기 및 연료는, 연소기 라이너의 후방 단부에 투입되며 그곳에서 혼합된다. 연소 가스는, 연소기 라이너의 후미측 단부를 통해 배출된다. 후미측 단부는, 후방 단부로부터의 가스 유동 방향에서 하류에 놓인다. 연소 가스는, 연소기 라이너로부터, 연소 가스가 팽창되는 터빈을 향해 운반된다. 전이 부품이, 연소기 라이너와 터빈을 유동적으로 연결한다. 훌라 시일(hula seal)이 일반적으로, 연소기 라이너의 후미측 단부와 전이 부품 사이에 개재되고, 이 장비는, 연소기 구성요소들의 열팽창 및 진동으로 인한 변위를 수용하도록 한다.
연소 프로세스로부터의 열 및 진동뿐만 아니라, 예를 들어 압축기 및/또는 터빈 로터의 불균형으로 인한, 가스 터빈으로부터의 다른 기계적 부하들 및 응력들, 흔들림, 덜컹거림 및 그 밖의 다른 것이, 연소기 라이너 및 연소기 라이너의 근처의 가스 터빈의 다른 구성요소들의 진동을 야기한다. 따라서, 연소기 라이너는, 연소 및 다른 힘들에 의해 부과되는, 열, 진동 및 부하를 견디도록 장착되어야만 한다.
전형적으로, 라이너 지지 장비가, 연소기 라이너와 연소기 케이스 사이에서, 연소기 라이너의 후방 단부에 가깝게 장착된다. 전형적인 라이너 지지 장비는, 연소기의 가스 유동 방향에 실질적으로 수직인 단면 둘레에서, 연소기 라이너와 연소기 케이스 사이에 배치되는, 3개의 개별적인 지지 요소를 포함한다. 각 지지 요소는 전형적으로, 연소기 라이너에 구속되는 라이너 정지체 및 연소기 케이스에 구속되는 케이스 정지체를 포함한다. 각각의 라이너 정지체는, 연소기 라이너를 지지하기 위해 개별적인 케이스 정지체와 함께 협력한다. 스프링 장비가 일반적으로, 케이스 정지체와 라이너 정지체 사이에 위치하게 된다.
이상에 언급된 바와 같이, 연소 프로세스뿐만 아니라, 압축기 및 터빈의 회전 운동으로 인해, 연소기 라이너는, 연소기 케이스와 연소기 라이너 사이의 경계부의 마모를 야기하는 진동에 종속된다. 특히, 연소기 라이너를 연소기 케이스에 연결하는 지지 요소들은, 마모에 종속되며 그리고 빈번하게 교체되어야만 한다.
기존의 연소기들은, 연소기 라이너가 수리 또는 교체 목적으로 라이너 정지체들 및 관련 스프링들과 함께 연소기 케이스로부터 쉽게 탈착될 수 있도록 설계된다. 연소기 케이스들은, 덜 빈번한 유지보수 및 교체 개입에 종속된다. 그럼에도 불구하고, 케이스 정지체들이 마모되면, 연소기 케이스는 제거되어야만 하며, 그리고 케이스 정지체들은, 연소기 케이스가 가스 터빈 기관 상에 다시 장착될 수 있기 이전에, 분해되고 교체되어야만 한다.
연소기 케이스의 제거는, 오래 지속되는 작업이며 그리고 가스 터빈 기관이 비교적 긴 시간 기간 동안 비작동 상태에 유지되도록 야기한다.
따라서, 공지의 장비들의 단점들 중 하나 이상을 해소하거나 또는 완화하는, 개선된 연소기 라이너 지지 장비들을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
예시적인 실시예에 따르면, 연소기 라이너 및 연소기 케이스를 포함하는 가스 터빈 연소기가 제공된다. 연소기 라이너는, 적어도 부분적으로 연소기 케이스 내부에 배열된다. 연소기는, 연소기 라이너와 연소기 케이스 사이에 위치하게 되는 개별적 지지 요소들을 구비하는, 라이너 지지 장비를 더 포함한다. 각 지지 요소는, 연소기 라이너에 고정되는 라이너 지지 부재 및 연소기 케이스에 체결되는 케이스 지지 부재를 포함한다. 각 케이스 지지 부재는, 연소기 케이스 상에 고정되는 케이스 정지 시트 및, 케이스 정지 시트에 탈착 가능하게 결합되는 교환 가능한, 즉 교체 가능한 케이스 정지체를 포함한다. 교체 가능한 케이스 정지체는, 진동으로 인한 마모에 종속될 수 있다. 케이스 지지 부재를 2개의 부품으로, 말하자면 연소기 케이스에 고정되는 케이스 정지 시트 및 교환 가능한, 즉 교체 가능한 케이스 정지체로, 제작함에 의해, 교체 가능한 케이스 정지체는, 케이스 정지 시트로부터 쉽게 제거될 수 있으며 그리고 예를 들어 마모 또는 손상의 경우에 교체될 수 있다. 연소기 케이스는, 케이스 지지 부재의 마모된 부분들의 교체가 더 쉽고 더 빠르게 이루어지도록, 분해되어야만 하는 것은 아니다.
케이스 정지 시트 및, 교환 가능한 또는 교체 가능한 케이스 정지체는, 케이스 정지 시트의 해체 또는 손상 없이, 교환 가능한, 즉 교체 가능한 케이스 정지체의 쉬운 탈착을 허용하는, 임의의 적당한 수단에 의해, 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 볼트들 또는 나사 체결 부재들이 사용될 수 있다.
교환 가능한, 즉 교체 가능한 케이스 정지체를 케이스 정지 시트에, 2개의 구성요소가 진동으로 인한 상호 변위가 실질적으로 없도록 하는 방식으로, 체결함에 의해, 케이스 정지체와 케이스 정지 시트 사이의 상호 접촉 표면들의 마모가 일어나지 않는다. 케이스 정지 시트는 따라서 교체를 요구하지 않는다.
케이스 정지 시트는 따라서, 비가역적 방식으로, 예를 들어 용접 또는 납땜에 의해, 연소기 케이스에 고정될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 각 지지 요소는, 케이스 지지 부재와 라이너 지지 부재 사이에 배열되는 적어도 하나의 스프링 부재를 포함한다. 스프링 부재는, 쌍방향 탄력적 구속(bilateral resilient constraint)을 제공하도록, 예압에 종속될 수 있다. 쌍방향 탄력적, 즉 탄성적 구속은, 법선 방향으로 지향될 수 있다.
케이스 정지체 및 라이너 정지체는 개별적으로, 암형 부분 및 수형 부분, 또는 그 반대를 포함한다. 수형 부분 및 암형 부분은, 암형 부분이 수형 부분을 수용하며 그리고 그 내부에 수형 부분을 유지하도록, 구성되고 배열된다. 스프링 부재는, 수형 부분과 암형 부분이 서로에 대해 탄성적으로 부하를 가하도록, 수형 부분과 암형 부분 사이에 위치하게 될 수 있다.
본 명세서에 개시되는 대상은, 압축기 섹션, 연소기 섹션 및 터빈 섹션을 포함하며, 연소기 섹션은 이상에 한정된 바와 같은 적어도 하나의 가스 터빈 연소기를 포함하는 것인, 가스 터빈 기관을 더 포함한다.
추가적 양태에 따르면, 뒤따르는 단계들을 포함하는 가스 터빈 기관 연소기의 마모된 구성요소들을 교체하는 방법이 본 명세서에 개시된다:
연소기 라이너 및, 연소기 라이너가 적어도 부분적으로 그 내부에 수용되는, 연소기 케이스를 갖는 적어도 하나의 연소기를 제공하는 단계;
연소기 라이너를 연소기 케이스에 연결하는 복수의 지지 요소로서, 각 지지 요소는 라이너 지지 부재 및 케이스 지지 부재를 포함하고, 케이스 지지 부재는 연소기 케이스에 구속되는 케이스 정지 시트 및 케이스 정지 시트에 장착되는 케이스 정지체를 포함하는 것인, 복수의 지지 요소를 제공하는 단계;
연소기 라이너를 연소기 케이스로부터 제거하는 단계;
적어도 하나의 케이스 정지체를 개별적인 케이스 정지 시트로부터 분리하는 단계;
새로운 케이스 정지체를 케이스 정지 시트 내에 도입하는 단계;
새로운 케이스 정지체를 케이스 정지 시트 내에 잠금 고정하는 단계;
연소기 라이너 또는 새로운 연소기 라이너를 연소기 케이스 내에 장착하는 단계.
특징부들 및 실시예들이, 이하에 개시되며 그리고, 본 설명의 일체형 부분을 형성하는, 첨부되는 청구항들에 추가로 기술된다. 이상의 간단한 설명은, 뒤따르는 상세한 설명이 더욱 양호하게 이해될 수 있도록 그리고 당해 기술분야에 대한 본 발명의 기여가 더욱 잘 인식될 수 있도록, 본 발명의 다양한 실시예들의 특징적 구성들을 기술한다. 물론, 이하에 설명될 그리고 첨부되는 청구항들에 기술될, 본 발명의 다른 특징적 구성들이 존재한다. 이러한 관점에서, 본 발명의 여러 실시예들을 상세하게 설명하기 이전에, 본 발명의 다양한 실시예들은, 뒤따르는 설명에 기술되거나 뒤따르는 도면에 도시되는, 구성에 대한 세부 사항 및 구성요소들의 배열로 그 자체의 적용이 제한되지 않는다는 것이 이해된다. 본 발명은, 다른 실시예들을 가능하게 하며 그리고 다양한 방식으로 실행 및 수행될 수 있다. 또한, 여기에서 사용되는 어법 및 전문용어는 설명의 목적을 위한 것이며 그리고 제한하는 것으로서 간주되어서는 안 된다는 것을 이해해야 한다.
그에 따라, 당업자는, 본 개시가 기초하게 되는 개념이, 본 발명의 여러 목적을 수행하기 위한, 다른 구조물들, 방법들, 및 시스템들을 설계하기 위한 기초로서 쉽게 활용될 수 있다는 것을, 인식할 것이다. 따라서, 청구항들이, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는 한, 그러한 균등 구성들을 포함하는 것으로 간주된다는 것이, 중요하다.
본 발명의 개시된 실시예들에 대한 더욱 완전한 인식 및 본 발명의 부수적 이점들 중 많은 부분이, 첨부되는 도면과 관련하여 고려될 때 뒤따르는 상세한 설명을 참조함에 의해 더욱 양호하게 이해됨에 따라, 쉽게 획득될 것이다:
도 1은 가스 터빈 기관을 개략적으로 도시하고;
도 2는, 가스 터빈 기관의 연소기 섹션 내의 연소기들의 배열을 도시하며;
도 3은, 연소기 케이스 및 연소기 케이스 내에 동축형으로 지지되는 연소기 라이너를 포함하는 연소기의 단면도를 도시하고;
도 4는 연소기 케이스의 단면도를 도시하며;
도 5는 연소기 라이너의 사시도를 도시하고;
도 6은, 라이너 지지 부재가 명료함을 위해 그로부터 제거된, 도 5의 지지 요소를 보여주는 도 3의 ‘Vi’로 표시된 부분의 확대도를 도시하며;
도 7은, 도 6의 VII-VII 선에 따른 도면을 도시하고;
도 8은, 도 7의 VIII-VIII 선에 따른 도면을 도시하며;
도 9는, 도 8의 IX-IX 선에 따른 단면도를 도시하고;
도 10은, 케이스 정지체의 부등각 도면을 도시한다.
예시적인 실시예들에 대한 뒤따르는 상세한 설명은, 첨부 도면들을 참조한다. 상이한 도면들에서, 동일한 참조 부호들이 동일한 또는 유사한 요소들을 식별한다. 부가적으로, 도면들은 반드시 실척으로 작도되는 것은 아니다. 또한, 뒤따르는 상세한 설명은, 본 발명을 제한하지 않는다. 대신에, 본 발명의 범위는 첨부 특허청구범위에 의해 한정된다.
"일 실시예" 또는 "실시예" 또는 "일부 실시예"에 대한 명세서 전체에 걸친 참조는, 실시예와 연관되어 설명되는 특정 특징적 구성, 구조, 또는 특성이, 개시된 대상의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 명세서 전체에 걸친 여러 개소들에서의 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서" 또는 "일부 실시예에서"와 같은 문구의 출현은, 반드시 동일한 실시예(들)를 참조하는 것은 아니다. 나아가, 특정 특정적 구성들, 구조들 또는 특성들이, 하나 이상의 실시예에서 임의의 적당한 방식으로 조합될 수 있을 것이다.
뒤따르는 설명은 구체적으로, 단일의 연소기 라이너가 적어도 부분적으로 연소기 케이스 내부에 수용되며, 그리고 연소기 라이너 및 연소기 케이스가 실질적으로 동축 상에 놓이는, 소위 튜브형 연소기에 관한 것이다. 그러나, 본 명세서에 개시되는 특징들 중 일부는, 환형 연소기 케이스가 환형 연소기 케이스의 축 둘레에 배치되는 복수의 연소기 라이너를 수용하는, 소위 터보-환형 연소기들에서도 또한 사용될 수 있다.
도 1은, 압축기 섹션(3), 연소기 섹션(5) 및 터빈 섹션(7)을 포함하는, 가스 터빈 기관(1)을 개략적으로 도시한다. 흡입되는 공기는, 압축기(3)에 의해 압축되며 그리고, 연료가 압축된 공기 유동에 부가되며 그리고 높은 온도 및 압력의 연소 가스를 생성하도록 연료/공기 혼합물이 연소되는 곳인, 연소기 섹션(5)으로 운반된다. 고온의 가압 연소 가스는, 터빈 섹션(7)으로 운반되며 그리고, 압축기 섹션(3)을 구동하기 위한 그리고 터빈 샤프트에 결합되는 도시되지 않은 부하물을 기계적으로 구동하기 위한, 터빈 샤프트 또는 샤프트들 상에서 이용 가능한 동력을 생성하기 위해 팽창하도록 야기된다.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 연소기 섹션(5)은, 가스 터빈 기관(1)의 A-A 축 둘레에 원형으로 배열될 수 있는, 하나 이상의 연소기(9)를 포함한다. 각 연소기(9)는, 터빈 섹션(7)으로 고온의 가압 연소 가스를 운반하기 위해, 전이 부품(11)을 통해, 터빈 섹션(7)의 제1 스테이지와 유동적으로 결합된다.
도 2는, 가스 터빈 기관(1)의 축(A-A) 둘레에 원형으로 배열되는, 복수의 연소기(9)에 대한 배면도를 개략적으로 도시한다.
본 명세서에 개시되는 실시예들은 구체적으로, 소위 튜브형 연소기들에 관한 것이다. 당업자들에게 공지된 바와 같이, 각각의 튜브형 연소기(9)는, 서로 실질적으로 동축형으로 배열될 수 있는 연소기 라이너 및 연소기 케이스를 포함할 수 있으며, 연소기 라이너는 연소기 케이스 내부에 지지된다. 교차 화염 튜브들(Cross-fire tubes)(13)이, 2개의 인접한 연소기(9)에 대해 각 연소기(9)를 연결한다. 이는, 하나의 연소기(9)로부터의 고온의 연소 가스가 인접한 연소기들 내에 점화 소스를 제공하기 위해 교차 화염 튜브들(13)을 통해 이동하는 것을 허용한다.
도 3은, 가스 터빈 기관(1)의 연소기 섹션(5)을 형성하는 튜브형 연소기들(9) 중의 하나에 대한 단면도를 도시한다. 본 명세서에 개시된 실시예들에서, 연소기(9)는, 연소기 라이너(15) 및 연소기 케이스(17)를 포함한다. 도 3에 도시된 예시적 실시예에서, 연소기 라이너(15)는, 지지 단부 또는 상류측 단부(15A), 그리고 하류측 단부 또는 후미측 단부(15B)를 포함한다. 정의들 "상류" 및 "하류"는, 연소기 라이너(15)를 통한 연소 가스의 방향(F)을 지칭한다. 연소기 케이스(17) 및 연소기 라이너(15)는, 개별적으로 도 4 및 도 5에 별도로 도시된다.
지지측의 또는 후방의 상류측 단부(15A)에서, 연소기 라이너(15)는, 복수의 개별적인 지지 요소들(19)을 포함할 수 있는 라이너 지지 장비에 의해, 외측의 연소기 케이스(17)에 연결된다. 일부 실시예에서, 라이너 지지 장비는, 예를 들어 서로로부터 120°로 배열되는, 3개의 각도 방향으로 이격된 개별적인 지지 요소를 포함한다.
연소기 라이너(15)의 후미 또는 하류측 단부(15B)는, 연소기 라이너(15)의 외측 표면과 전이 부품(11)의 내측 표면 사이에 배열되는, 훌라 시일(21)을 갖도록 제공될 수 있다.
도 3에 도시된 예시적인 실시예에서, 연소기 라이너(15)는, 연소기 케이스(17) 내에 수용되며 그리고 연소기 케이스와 실질적으로 동축으로 배열된다. 연소기(9)의 종방향 축(B-B)이 도시된다. 따라서, 환형 유동 공간(23)이, 외부에 배열되는 연소기 케이스(17)와 내부에 배열되는 연소기 라이너(15) 사이에 형성된다. 가스 터빈 기관(1)의 압축기 섹션(3)에 의해 제공되는 압축된 공기가, 환형 유동 공간(23)을 통해 유동하며 그리고 공기 유동을 위한 구멍들을 갖도록 적절하게 제공되는 단부 플레이트(25)를 통해 연소기 라이너(15) 내로 진입한다. 부가적인 공기 유입 구멍들(26)이, 연소기 라이너(15)의 측부 원통형 표면 상에 제공된다.
버너(27)가, 연소기 라이너(15)의 상류측 단부(15A)에 제공된다. 버너(27)를 통해 운반되는 연료가, 연소기 라이너(15) 내에 주입되며 그리고, 압축된 공기와 혼합되어, 단부 플레이트(25) 및 구멍들(26)을 통해 연소 가스를 생성하기 위한 연소기 라이너(15)에 의해 경계가 결정되는 연소 챔버 내로 유동한다. 연소 가스는, 전이 부품(11)을 통해, 터빈 섹션(7) 내의 터빈 휠들을 향해 유동한다.
연소기 라이너(15) 및 연소기 케이스(17)를 서로에 대해 연결하는 개별적인 지지 요소들(19)은 각각, 라이너 지지 부재 및 케이스 지지 부재를 포함할 수 있다. 도 5에, 서로로부터 120° 만큼 이격되는, 3개의 라이너 지지 부재(31)가 도시된다.
각각의 라이너 지지 부재(31)는, 플레이트(35) 및 수형 부분(37)을 포함하는 라이너 정지체(33)를 포함할 수 있다. 수형 부분(37) 및 플레이트(35)는, 단일의 일체형 부품으로서 형성될 수 있다. 라이너 정지체(33)는, 연소기 라이너(15)의 외측 표면에, 연소기 라이너의 상류측 단부(15A) 근처 또는 인근에서, 용접, 나사 결합, 볼트 체결 또는 임의의 다른 적당한 방식에 의해, 구속될 수 있다. 라이너 정지체(33)의 수형 부분(37)은, 연소기 라이너(15)의 축(B-B)을 포함하는 평면에 실질적으로 평행한 2개의 대향하는 평면형 표면을 갖는, 프리즘형 형상을 구비할 수 있다.
각각의 라이너 지지 요소(19)는 케이스 지지 부재(41)를 더 포함할 수 있으며, 케이스 지지 부재의 구조는, 도 4, 도 6 내지 도 9 및 도 10을 참조하여 최상으로 이해될 수 있다.
각각의 케이스 지지 부재(41)는, 케이스 정지 시트(43) 및 케이스 정지체(45)를 포함한다. 케이스 정지 시트(43)는, 연소기 케이스(17) 상에 장착된다. 일부 실시예에서, 연소기 케이스(17)는, 케이스 정지 시트들(43)이 그 내부에 수용되는 것인, 통공들(42)을 갖도록 제공될 수 있다. 케이스 정지 시트(43)는, 연소기 케이스(17)에 납땜되거나 또는 용접될 수 있다. 도 4에서, 연소기 케이스(17)는, 케이스 정지 시트들(43)을 제외하고 제거된 케이스 지지 부재들(41)을 갖도록, 별도로 도시된다.
각각의 케이스 정지 시트(43)는, 개별적인 케이스 정지체(45)를 그 내부에 수용하고 유지하도록 구성되고 배열된다. 일부 실시예에서, (특히 도 4 참조) 케이스 정지 시트(43)는, 케이스 정지체(45)의 형상에 대응하는 형상을 구비하는 함몰부(43A)를 갖도록 제공된다. 각 케이스 정지 시트(43)의 함몰부(43A)의 바닥에, 관통 구멍들(49)이 제공될 수 있다. 각각의 케이스 정지체(45)는, 도 9의 단면도에 최상으로 도시되는 바와 같이, 볼트들 및 연관된 너트들(51)에 의해 개별적인 케이스 정지 시트(43)에 구속될 수 있다. 볼트들은, 케이스 정지 시트(43)의 구멍들(49)을 통해 연장된다. 이러한 배열과 더불어, 각각의 케이스 정지체(45)는, 쉽게 교환 가능하게, 즉 교체 가능하게 된다. 실제로, 케이스 정지체(45)는, 연소기 케이스(17)를 연소기(9)로부터 및/또는 케이스 정지 시트들(43)을 연소기 케이스(17)로부터 분해할 필요 없이, 볼트들 및 너트들(51)을 체결 해제함에 의해, 케이스 정지 시트(43)로부터 제거될 수 있다. 따라서, 케이스 정지체(45)가 손상되거나 또는 마모되는 경우, 연소기 케이스(17)를 연소기(9)로부터 제거하지 않고, 케이스 정지체의 교체가 이루어질 수 있다.
케이스 정지체(45)를 별도로 도시하는 도 10에 최상으로 도시된 바와 같이, 관통 구멍들(53)이, 볼트들(51)을 위해 각 케이스 정지체(45) 내에 제공될 수 있다. 구멍들(53)은, 케이스 정지체(45)의 암형 부분(55)의 2개의 대향하는 측부 상에 배열된다. 암형 부분(55)은, 축 방향으로 연장되는, 즉 연소기(9)의 축(B-B)에 평행한, U-자 형상 단면을 구비한다. 따라서, 틈새(57)가, 암형 부분(55) 내에 한정된다. 틈새(57)는, 연소기(9)의 종방향 축(B-B)에 실질적으로 평행하게 연장되며 그리고, 반경 방향 내향으로, 뿐만 아니라 전이 부품(11)의 축 방향 반대편으로, 즉 연소기 라이너(15)의 상류측 단부(15A)를 향해 개방된다. 대응하는 라이너 지지 부재(31)의 수형 부분(37)은, 종방향 축(B-B)에 평행한 이동과 더불어, 암형 부분(55)의 틈새(57) 내로 도입될 수 있다.
각 케이스 지지 부재(41)는, 케이스 지지 부재(41)와 개별적인 라이너 지지 부재(31) 사이에 배열되는 적어도 하나의 스프링 부재(61)를 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시되는 실시예들에서, 각 케이스 지지 부재(41)는, 2개의 대칭으로 배열되는 스프링(61)을 갖도록 제공된다. 스프링들(61)은, 판 스프링(leaf-spring)일 수 있다.
각각의 스프링 부재(61)는, 예를 들어 나사들(63) 및 잠금 고정 플레이트들(65)에 의해 개별적인 케이스 정지체(45)에 구속되는, 외측으로 굽은 부가부(outer bent appendage)(61A)를 갖도록 제공된다. 판 스프링들(61)은, 틈새(57) 내로 연장되며 그리고 틈새의 측방 표면들과 면 접촉 상태에 놓인다. 판 스프링들(61)은, 서로 바라보는 자체의 개별적인 볼록 부분들이 틈새(57)의 내부를 향해 돌출하도록, 만곡될 수 있다. 연소기 라이너(15)가 도 3에 도시된 바와 같이 연소기 케이스(17) 내에 장착될 때, 각 라이너 지지 부재(31)의 수형 부분(37)은, 개별적인 케이스 지지 부재(41)의 2개의 대향하는 스프링(61) 사이에 배치된다. 수형 부분(37)의 두께, 틈새(57)의 폭 및 스프링들(61)의 형상은, 스프링들(61)이 틈새(57)의 측방 표면들과 수형 부분(37)의 측방 표면들 사이에서 부분적으로 압축되며 그리고 예압에 종속되도록 하는, 그에 따라 그들 사이에서 대향하는 압축력을 가하도록 하는 것이다. 따라서, 스프링들(61)은, 라이너 정지체(33)와 케이스 정지체(45) 사이에 쌍방향 탄성적 구속을 형성한다.
도시되지 않은 다른 실시예에서, 각 라이너 지지 부재는, 암형 부분을 갖도록 제공될 수 있으며, 그리고 각 케이스 지지 부재는, 수형 부분을 갖도록 제공될 수 있다. 이 경우에, 케이스 지지 부재의 수형 부분은, 교환 가능한, 즉 교체 가능한 케이스 정지체에 의해 형성되거나, 또는 교환 가능한, 즉 교체 가능한 케이스 정지체의 일부일 수 있으며, 그리고 그에 따라 케이스 정지 시트에 가역적으로 맞물리게 될 수 있다. 이 경우에, 라이너 지지 부재의 암형 부분은, 연소기 라이너에 고정될 수, 예를 들어 납땜 또는 용접될 수 있으며, 그리고, 요구되는 경우, 유지보수 또는 교체 목적으로, 연소기 라이너와 함께 제거될 수 있다. 수형 부분은, 케이스 지지 시트로부터 제거될 수 있으며 그리고, 연소기 케이스로부터 케이스 지지 시트를 제거하지 않고, 교체될 수 있다. 스프링 부재(들)가 다시, 암형 부분 내에 장착될 수 있으며 그리고 그에 따라 연소기 라이너 상에 유지될 수 있다.
가스 터빈 기관(1)의 작동 도중에, 연소기들(9) 내에서의 연소에 의해 생성되는 압력파에 의해 야기되는 진동, 뿐만 아니라 가스 터빈 기관(1)의 회전 부품들의 있을 수 있는 불균형에 의해 야기되는 진동은, 특히 훌라 시일(21)에서의 그리고 지지 요소들(19)에서의, 연소기 라이너(15)와 각 연소기 라이너(15)의 외측 구성요소들 사이의 경계부들의 마모를 야기할 수 있다. 마모된 경계부들은, 정상적인 유지보수 개입 도중에, 교체될 수 있다.
연소기(9)의 마모된 부품들의 교체는, 버너(27)와 함께 단부 커버(71)(도 3 참조)를 제거함에 의해 실행된다. 이는, 후방 측부로부터 연소기 라이너(15)에 접근하는 것을 가능하게 만든다. 교차 화염 튜브들(13) 및 연소기(9)의 다른 부수적 부품들이, 연소기 라이너(15)로부터 제거될 수 있다. 이후에, 연소기 라이너(15)는, 연소기(9)의 축(B-B)에 실질적으로 평행한 삽입-제거 방향에 따라 제거될 수 있다. 검사 이후에, 연소기 라이너(15)는, 훌라 시일(21) 및 라이너 지지 부재들(31)과 함께, 수리되거나 또는 새로운 것으로 교체될 수 있다.
연소기 케이스(17)는 일반적으로, 연소기 케이스가 마모에 덜 종속적이기 때문에, 교체되지 않거나, 또는 연소기 케이스는, 연소기 라이너(15)보다 덜 빈번하게 교체된다. 그러나, 케이스 지지 부재들(41)과 라이너 지지 부재들(31) 사이의 접촉 경계부들 사이의 변위들은, 케이스 지지 부재들(41)의 구성요소들의 국부적인 마모를 또한 야기한다. 특히, 케이스 정지체(45) 및 스프링들(61)은, 스프링들(61)의 조합된 압력 접촉 및 동적 부하가 틈새(57)의 그리고 스프링들(61)의 표면들의 마모를 야기하기 때문에, 교체를 요구할 수 있을 것이다.
이러한 마모된 구성요소들의 교체는, 연소기 케이스(17)의 제거 없이 가능하다. 일단 연소기 라이너(15)가 제거되면, 작업자는, 간단하게 볼트-너트(51)를 잠금 고정 해제하며 그리고 케이스 정지체(45)를 케이스 정지 시트(43)로부터 제거할 수 있다. 케이스 정지 시트는, 연소기 케이스(17)에 안정적으로 연결된 상태로 유지되며 그리고, 케이스 정지 시트는 마모에 종속되지 않기 때문에, 교체를 요구하지 않는다.
자체에 장착되는 새로운 스프링들(61)과 함께 제공되는 새로운 케이스 정지체들(45)이 이어서, 개별적인 케이스 정지 시트들(43) 내에 배치될 수 있으며 그리고 볼트들 및 너트들(51)에 의해 연소기 케이스(17)에 잠금 고정될 수 있다.
일부 실시예에서, 케이스 정지 시트들(43)에서의 케이스 정지체들(45)의 장착을 더욱 쉽게 하기 위해, 각 케이스 정지 시트(43)의 바닥은, 기준 구멍들(73)(특히 도 4, 도 6 및 도 8 참조)을 갖도록 제공될 수 있다. 이러한 구멍들(73)은, 대응하는 케이스 정지체(45) 내에 형성되는 대응하는 구멍들과 정렬되어야만 한다. 맞춤못들(Dowels)(77)(도 6 참조)이, 케이스 정지체(45)를 케이스 정지 시트(43) 내에 정확하게 배치하기 위해, 정렬된 구멍들(73) 및 케이스 정지체(45)의 대응하는 구멍들을 통해 도입될 수 있다. 일단 맞춤못들(77)이 개별적인 구멍들 내로 삽입되면, 케이스 정지체(45)는, 볼트-너트 장비(51)에 의해 케이스 정지 시트(43) 내에 구속되고 잠금 고정될 수 있으며 그리고, 맞춤못들(77)은, 연소기 라이너(15)를 장착하기 이전에 제거될 수 있다.
검사 및 있을 수 있는 케이스 정지체들(45)의 교체 이후에, 연소기 라이너(15)는, 연소기(9)의 종방향 축(B-B)에 평행한 삽입 방향을 따라 연소기 케이스(17) 내로 다시 삽입될 수 있다. 각 라이너 정지체(33)의 수형 부분들(37)은 그에 따라, 대응하는 케이스 정지체들(45)의 개별적인 틈새들(57) 내로 삽입되며 그리고, 마지막으로 단부 커버(71)가 다시 장착될 수 있다. 일단 라이너 정지체 및 케이스 정지체의 수형 부분 및 암형 부분이 하나가 다른 하나 내로 삽입되는 방식으로 다시 삽입되면, 2개의 스프링(61)을 포함하는 스프링 부재는, 탄성력을, 수형 부분 상에 법선 방향으로, 즉 축 방향 삽입 방향에 수직으로, 가한다.
여기에서 설명되는 대상의 개시된 실시예들이 도면에 도시되며 그리고 여러 예시적인 실시예들에 관해 구체적으로 그리고 상세하게 이상에서 완전히 설명되었지만, 많은 수정, 변경 및 생략이, 여기에 기술되는 신규의 교시, 원리 및 개념, 그리고 첨부 청구항들에 인용되는 대상의 이점들로부터 벗어남 없이, 가능하다는 것이, 당업자에게 명백하게 될 것이다. 따라서, 개시된 혁신의 적절한 범위는, 모든 그러한 수정, 변경 및 생략을 포괄하도록, 첨부 청구항들의 가장 넓은 해석에 의해서만 결정되어야 한다. 부가적으로, 임의의 프로세스 또는 방법 단계들의 순서 또는 순차는, 대안적인 실시예들에 따라 변화되거나 또는 순서 재설정될 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 가스 터빈 연소기(9)로서:
    연소기 라이너(15); 연소기 케이스(17)로서, 연소기 라이너(15)가 적어도 부분적으로 연소기 케이스(17) 내부에 수용되는 것인, 연소기 케이스(17);
    연소기 라이너(15)와 연소기 케이스(17) 사이에 위치하게 되는 개별적인 지지 요소들(19)을 구비하는 라이너 지지 장비로서, 각 지지 요소(19)는, 연소기 라이너(15)에 고정되는 라이너 지지 부재(31) 및 연소기 케이스(17)에 체결되는 케이스 지지 부재(41)를 포함하는 것인, 라이너 지지 장비
    를 포함하고,
    각 케이스 지지 부재(41)는, 연소기 케이스(17)에 고정되는 케이스 정지 시트(43) 및, 케이스 정지 시트(43)에 탈착 가능하게 결합되는 교체 가능한 케이스 정지체(45)를 포함하는 것인, 가스 터빈 연소기.
  2. 제 1항에 있어서,
    연소기 라이너(15)는, 연소기 케이스(17) 내부에 실질적으로 동심형으로 위치하게 되는 것인, 가스 터빈 연소기.
  3. 제 2항에 있어서,
    라이너 지지 장비는, 3개의 지지 요소(19)를 포함하는 것인, 가스 터빈 연소기.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 지지 요소(19)는, 케이스 지지 부재(41)와 라이너 지지 부재(31) 사이에 배열되는 적어도 하나의 스프링 부재(61)를 포함하는 것인, 가스 터빈 연소기.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 케이스 정지체(45)는 틈새(57)를 형성하는 암형 부분(55)을 포함하고, 대응하는 라이너 정지체(33)의 수형 부분(37)이 틈새 내에 삽입되는 것인, 가스 터빈 연소기.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 케이스 정지체는 수형 부분을 포함하며 그리고 각 라이너 정지체는 틈새를 형성하는 암형 부분을 포함하고, 대응하는 수형 부분이 틈새 내에 삽입되는 것인, 가스 터빈 연소기.
  7. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    틈새(57)는 삽입 방향으로 지향되는 통공을 구비하고, 삽입 방향을 따라 수형 부분(37)이 암형 부분(55) 내로 삽입되며, 그리고 스프링 부재(61)가, 개별적으로 수형 부분 및 암형 부분의 개별적인 표면들 상에 탄성력을 가하고, 상기 탄성력은 삽입 방향에 실질적으로 수직인 것인, 가스 터빈 연소기.
  8. 제 7항에 있어서,
    각 스프링 부재는, 상기 틈새(57) 내에서 수형 부분(37)의 대향하는 측부들 상에 배열되는 2개의 스프링(61)을 포함하는 것인, 가스 터빈 연소기.
  9. 제 8항에 있어서,
    2개의 스프링(61)은, 예압에 종속되며 그리고 수형 부분(37)과 암형 부분(55) 사이에 탄성적 쌍방향 접선 방향 구속을 형성하는 것인, 가스 터빈 연소기.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 스프링들(61)은 판 스프링들이며, 각 판 스프링은 개별적인 암형 부분에 기계적으로 구속되는 것인, 가스 터빈 연소기.
  11. 제 5항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 암형 부분(55)은, 개별적인 틈새(57)를 형성하는 U-자 형상 단면을 구비하고, 상기 틈새는 반경 방향으로 지향되는 통공 및 축 방향으로 지향되는 통공을 구비하는 것인, 가스 터빈 연소기.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 케이스 정지체(45)는, 나사 또는 볼트 장비(51)에 의해 개별적인 케이스 정지 시트(43)에 연결되는 것인, 가스 터빈 연소기.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 케이스 정지 시트(43)는, 연소기 케이스(17)에 용접되는 것인, 가스 터빈 연소기.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 라이너 지지 부재(31)는 연소기 라이너(15)에 용접되는 것인, 가스 터빈 연소기.
  15. 압축기 섹션(3), 연소기 섹션(5) 및 터빈 섹션(7)을 포함하는 가스 터빈 기관(1)으로서,
    연소기 섹션(5)은, 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 가스 터빈 연소기(9)를 포함하는 것인, 가스 터빈 기관.
  16. 가스 터빈 연소기의 마모된 구성요소들을 교체하는 방법으로서:
    연소기 라이너(15) 및, 연소기 라이너(15)가 적어도 부분적으로 그 내부에 수용되는, 연소기 케이스(17)를 갖는 적어도 하나의 연소기(9)를 제공하는 단계;
    연소기 라이너를 연소기 케이스에 연결하는 복수의 지지 요소(19)로서, 각 지지 요소는 라이너 지지 부재(31) 및 케이스 지지 부재(41)를 포함하고, 각 케이스 지지 부재(41)는 연소기 케이스(17)에 구속되는 케이스 정지 시트(43) 및 케이스 정지 시트(43)에 장착되는 교체 가능한 케이스 정지체(45)를 포함하는 것인, 복수의 지지 요소(19)를 제공하는 단계;
    연소기 라이너(15)를 연소기 케이스(17)로부터 제거하는 단계;
    적어도 하나의 케이스 정지체(45)를 개별적인 케이스 정지 시트(43)로부터 분리하는 단계;
    새로운 케이스 정지체(45)를 케이스 정지 시트(43) 내에 도입하는 단계;
    새로운 케이스 정지체(45)를 케이스 정지 시트(43) 내에 잠금 고정하는 단계;
    연소기 라이너(15) 또는 새로운 연소기 라이너(15)를 연소기 케이스(17) 내에 장착하는 단계
    를 포함하는 것인, 가스 터빈 연소기의 마모된 구성요소 교체 방법.
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