KR20180027370A

KR20180027370A - 가스 터빈 엔진용 연소기 디바이스 및 상기 연소기 디바이스를 통합하는 가스 터빈 엔진

Info

Publication number: KR20180027370A
Application number: KR1020170112657A
Authority: KR
Inventors: 요스트 임필드; 폴 마로우; 올리버 콘라트; 우르스 벤츠
Original assignee: 안살도 에네르기아 스위질랜드 아게
Priority date: 2016-09-05
Filing date: 2017-09-04
Publication date: 2018-03-14
Also published as: EP3290806A1; US20180066848A1; US11009232B2; EP3290806B1; JP2018048802A; CN107796018B; CN107796018A

Abstract

트윈 셀 관형 케이싱(2)을 가지는 연소기 디바이스(1)는, 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)에 대략 동축으로 연장되고, 연소실(3)을 한정하고 버너(4)를 둘러싸는 내부 관형 부재(8); 동일한 내부 관형 부재(8) 외부에서 내부 관형 부재(8)와 대략 동축으로 연장되고, 내부 관형 부재로부터 이격되어 내부 관형 부재(8)를 둘러싸도록 치수화되는 외부 관형 하우징(9); 및 중간 지지 구조체(11)를 포함하며, 중간 지지 구조체는, 외부 관형 요소(30)와 결합된 외부 환형 지지 부재(32); 내부 관형 요소(2)와 결합된 내부 환형 지지 부재(33); 및 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 내부 및 외부 환형 지지 부재(21, 20)로부터 돌출하며, 내부 및 외부 환형 지지 부재(21, 20)들을 서로 안정하게 연결하도록 비반경 방향(w)으로 내부 및 외부 환형 지지 부재(21, 20)들로 외팔보 방식으로 별개로 연장되는 일련의 3개 이상의 오브롱 연결 빔(22)을 포함한다.

Description

가스 터빈 엔진용 연소기 디바이스 및 상기 연소기 디바이스를 통합하는 가스 터빈 엔진{COMBUSTOR DEVICE FOR A GAS TURBINE ENGINE AND GAS TURBINE ENGINE INCORPORATING SAID COMBUSTOR DEVICE}

본 발명은 가스 터빈 엔진용 연소기 디바이스 및 상기 연소기 디바이스를 통합하는 가스 터빈 엔진에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은 바람직하게 순차 연소를 가지는 가스 터빈 엔진용 연소기 디바이스에 관한 것이다. 다음에 설명되는 사용은 순수하게 예시로서, 그리고 일반성의 어떠한 손실을 암시함이 없이 명시적으로 참조한다.

공지된 바와 같이, 순차 연소를 가지는 가스 터빈 엔진은 전통적으로 하나의 연소기 조립체가 다른 연소기 조립체의 하류에 배열된 2개의 연소기 조립체를 구비한다.

제1 연소기 조립체는 양 연소기 조립체들의 상류에 위치된 다단 압축기(multi-stage compressor)로부터 압축 공기의 유동을 수용한다. 제1 연소기 조립체에 의해 발생된 고온 가스의 유동은 제2 연소기 조립체 내로 전환된다. 제2 연소기 조립체를 떠나는 고압 및 고온의 고온 가스의 유동은 차례로 양 연소기 조립체들의 하류에 위치된 다단 팽창 터빈으로 전환된다.

선택적으로, 중간 팽창 터빈은 또한 제1 연소기 조립체로부터 제2 연소기 조립체로 움직이는 고온 가스의 유동을 부분 팽창시키기 위하여 2개의 연소기 조립체들 사이에 개재되고, 부분 팽창은 제2 연소 조립체로 향하는 고온 가스의 온도를 감소시킨다.

통상적으로, 각각의 연소기 조립체는 기본적으로 가스 터빈 엔진의 엔진 샤프트 주위에서 각도적으로(angularly) 엇갈리게 배열된 다수의 오브롱(oblong) 연소기 디바이스로 이루어져서, 통상적으로 제1 연소기 조립체의 각각의 연소기 디바이스는 제2 연소기 조립체의 각각의 연소기 디바이스에 정렬된다.

일반적으로, 각각의 연소기 디바이스는: 인화성 혼합물(inflammable mixture)의 연소가 일어나는 오브롱 연소실을 한정하는 관형 케이싱; 및 상기 연소실의 상류에서 상기 관형 케이싱의 내부에 위치되고, 상기 가스 터빈 엔진의 다단 압축기로부터 도달하는 압축 공기, 또는 상기 제1 연소기 조립체로부터 도달된 희석된 고온 가스에 연료를 혼합하여, 두 경우 모두 상기 인화성 혼합물을 제조하는데 적합한 버너를 포함한다.

열 및 기계적 응력을 모두 지원하도록, 각각의 연소기 디바이스의 관형 케이싱은 통상적으로 외부 대류와 내부 막 대류(internal film convection)의 조합에 의해 냉각되는 트윈-쉘 구조를 가진다.

보다 구체적으로, 연소기 디바이스의 관형 케이싱은: 버너를 수용하고 연소실을 한정하는 관형 내부 라이너(tubular inner liner), 및 가스 터빈 엔진의 다단 압축기로부터 압축 공기를 수용하는 환형 사이 공간을 형성하도록 동일한 내부 라이너로부터 약간 이격되어 관형 내부 라이너를 둘러싸는 관형 하우징을 포함한다.

오늘날, 관형 내부 라이너는 번호 연동 레이디얼 키(number interlock radial key)를 통해 외부 하우징에 고정되게 고정된다.

불행하게, 가스 터빈 엔진의 작동 동안, 관형 내부 라이너는 상이한 열팽창 계수 및 순간적으로 다른 열 조건으로 인해 외부 하우징 내부에서 축 방향으로 움직이고 반경 방향으로 팽창하도록 사용된다. 장기적으로 볼 때 이러한 움직임은 레이디얼 키를 마모시키는 경향이 있으며, 모든 문제는 이러한 것이 수반한다.

본 발명의 목적은 레이디얼 키의 사용과 관련된 결점을 피하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따라서, 인화성 혼합물의 연소가 일어나는 오브롱 연소실을 한정하는 관형 케이싱; 상기 연소실의 상류에서 상기 관형 케이싱의 내부에 위치되고 상기 인화성 혼합물을 형성하는 버너를 포함하는, 가스 터빈 엔진을 위한 연소기 디바이스가 제공되고;

상기 관형 케이싱은 차례로, 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축과 대략 동축으로 연장되고 상기 연소실을 한정하며 상기 버너를 둘러싸는 내부 관형 부재; 동일한 내부 관형 부재의 외부에서 상기 내부 관형 부재와 대략 동축으로 연장되고, 상기 내부 관형 부재로부터 이격되어 상기 내부 관형 부재를 둘러싸도록 치수화된 외부 관형 하우징; 및 상기 외부 관형 하우징과 대략 동축으로 내부 관형 부재를 고정되게 연결하고 안정하게 유지하기 위하여 상기 내부 관형 부재와 상기 외부 관형 하우징 사이에 개재되는 중간 지지 구조체를 포함하며;

상기 연소기 디바이스는, 상기 중간 지지 구조체가, 상기 외부 관형 하우징에 결합된 외부 환형 지지 부재; 상기 내부 관형 부재에 결합된 내부 환형 지지 부재; 및 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재들 중에서 제1 환형 지지 부재로부터 돌출하며, 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재들을 서로 안정하게 연결하도록 비반경 방향(non-radial direction)으로 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재들 중에서 상기 제2 환형 지지 부재로 외팔보 방식으로 별개로 연장되는 일련의 3개 이상의 연결 빔을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 연소기 디바이스는 또한 각각의 오브롱 연결 빔이 상기 제1 환형 지지 부재로부터 견고하게 돌출하고, 상기 제2 환형 지지 부재를 향해 외팔보 방식으로 및 상기 비반경 방향으로 별개로 연장되며; 상기 오브롱 연결 빔들의 원위 단부는 상기 제2 환형 지지 부재에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 연소기 디바이스는 또한 각각의 오브롱 연결 빔이 반경 방향으로 가요성 거동을 가지도록 구성되어서, 동일한 연결 빔의 원위 단부가 반경 방향으로의 움직임을 자유롭게 만드는 것이 허용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 연소기 디바이스는 또한 각각의 오브롱 연결 빔의 원위 단부가 상기 제2 환형 지지 부재에 힌지 결합되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 연소기 디바이스는 또한 각각의 오브롱 연결 빔의 원위 단부가 볼트 체결 또는 용접 또는 경납땜(brazing)에 의해 상기 제2 환형 지지 부재에 고정되게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 연소기 디바이스는 또한 상기 제2 환형 지지 부재가 연소기 디바이스의 길이 방향 축 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 동일한 제2 환형 지지 부재로부터 돌출된 다수의 돌출 돌기를 구비하고, 각각의 오브롱 연결 빔의 원위 단부는 상기 제2 환형 지지 부재의 각각의 돌출 돌기에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 연소기 디바이스는 또한 오브롱 연결 빔의 원위 단부가 연소기 디바이스의 길이 방향 축 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 각각의 고정 지점에서 상기 제2 환형 지지 부재에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 연소기 디바이스는 또한 상기 제2 환형 지지 부재 상으로의 상기 오브롱 연결 빔들의 고정 지점들이 상기 제1 환형 지지 부재 상으로의 동일한 오브롱 연결 빔들의 고정 지점들에 대해 축 방향으로 및/또는 각도적으로 오정렬되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 연소기 디바이스는 또한 상기 오브롱 연결 빔들이 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축 주위에서 대략 고르게 각도적으로 엇갈려 배열되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 연소기 디바이스는 또한 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재들이 서로에 대해 축 방향으로 시프팅되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 연소기 디바이스는 또한 상기 각각의 오브롱 연결 빔이 반경 방향 연장 기준 배치 평면(radially-extending reference laying plane)과 동일 평면으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 연소기 디바이스는 또한 각각의 오브롱 연결 빔이 실질적으로 L자 형상이어서, 연결 빔의 근위 세그먼트(proximal segment)가 상기 제1 환형 지지 부재로부터 대략 반경 방향으로 연장되며, 상기 연결 빔의 인접한 원위 세그먼트(distal segment)는 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축에 대해 경사진 비반경 방향으로 제2 환형 지지 부재를 향해 연장되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 연소기 디바이스는 또한 상기 내부 환형 지지 부재가 상기 내부 관형 부재에 안정하고 견고하게 끼워지거나 또는 직접 통합되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 연소기 디바이스는 또한 상기 외부 환형 지지 부재가 상기 외부 관형 하우징에 안정하고 견고하게 고정되거나 또는 직접 통합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따라서, 압축 공기의 유동을 생성하기 위해 외부 공기의 압축이 일어나는 압축기, 고온 가스의 유동을 생성하기 위해 상기 압축기로부터 도달하는 압축 공기와 연료의 혼합물의 연소가 일어나는 연소기 조립체, 및 상기 연소기 조립체로부터 도달하는 고온 가스의 팽창이 일어나는 팽창 터빈을 포함하는, 가스 터빈 엔진이 제공되며;

상기 가스 터빈 엔진은, 상기 연소기 조립체가, 인화성 혼합물의 연소가 일어나는 오브롱 연소실을 한정하는 관형 케이싱; 및 상기 연소실의 상류에서 상기 관형 케이싱의 내부에 위치되고 상기 인화성 혼합물을 형성하는 버너를 포함하는 적어도 하나의 연소기 디바이스를 포함하고;

상기 관형 케이싱이: 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축과 대략 동축으로 연장되고 상기 연소실을 한정하고 상기 버너를 둘러싸는 내부 관형 부재; 동일한 내부 관형 부재의 외부에서 상기 내부 관형 부재와 대략 동축으로 연장되고, 상기 내부 관형 부재로부터 이격되어 상기 내부 관형 부재를 둘러싸도록 치수화된 외부 관형 하우징; 및 상기 외부 관형 하우징과 대략 동축으로 상기 내부 관형 부재를 고정되게 연결하고 안정하게 유지하기 위해 상기 내부 관형 부재와 상기 외부 관형 하우징 사이에 개재되는 중간 지지 구조체를 포함하며;

상기 중간 지지 구조체가: 상기 외부 관형 하우징과 결합된 외부 환형 지지 부재; 상기 내부 관형 부재와 결합된 내부 환형 지지 부재; 및 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재들 중에서 상기 제1 환형 지지 부재로부터 돌출하고, 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재들을 서로 안정하게 연결하도록 비반경 방향으로 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재들 중에서 상기 제2 환형 지지 부재로 외팔보 방식으로 별개로 연장되는 일련의 3개 이상의 오브롱 연결 빔을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 각각의 오브롱 연결 빔이 상기 제1 환형 지지 부재로부터 견고하게 돌출하고, 상기 제2 환형 지지 부재를 향해 외팔보 방식으로 및 상기 비반경 방향으로 연장되며; 상기 오브롱 연결 빔들의 원위 단부는 상기 제2 환형 지지 부재에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 각각의 오브롱 연결 빔이 반경 방향으로 가요성 거동을 가지도록 구성되어서, 동일한 연결 빔의 원위 단부가 반경 방향으로의 움직임을 자유롭게 만드는 것이 허용되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 각각의 오브롱 연결 빔의 원위 단부가 상기 제2 환형 지지 부재에 힌지 결합되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 각각의 오브롱 연결 빔의 원위 단부가 볼트 체결 또는 용접 또는 경납땜에 의해 상기 제2 환형 지지 부재에 고정되게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 제2 환형 지지 부재가 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 동일한 제2 환형 지지 부재로부터 돌출된 다수의 돌출 돌기를 구비하고, 각각의 오브롱 연결 빔의 원위 단부가 상기 제2 환형 지지 부재의 각각의 돌출 돌기에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 오브롱 연결 빔들의 원위 단부가 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 각각의 고정 지점에서 상기 제2 환형 지지 부재에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 제2 환형 지지 부재 상으로의 상기 중간 지지 구조체의 오브롱 연결 빔들의 고정 지점이 상기 제1 환형 지지 부재 상으로의 동일한 오브롱 연결 빔들의 고정 지점에 대해 축 방향으로 및/또는 각도적으로 오정렬되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 오브롱 연결 빔들이 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축 주위에서 대략 고르게 각도적으로 엇갈려 배열되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 상기 내부 및 상기 외부 환형 지지 부재들이 서로에 대해 축 방향으로에 대해 시프팅되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 상기 각각의 오브롱 연결 빔이 반경 방향 연장 기준 배치 평면과 동일 평면으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 각각의 오브롱 연결 빔이 실질적으로 L자 형상이어서, 상기 연결 빔의 근위 세그먼트가 상기 제1 환형 지지 부재로부터 대략 반경 방향으로 연장되고, 상기 연결 빔의 인접한 원위 세그먼트가 상기 연소기 디바이스의 길이 방향 축에 대해 경사진 비반경 방향으로 상기 제2 환형 지지 부재를 향해 연장되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 내부 환형 지지 부재가 상기 내부 관형 부재 내로 안정하고 견고하게 끼워지거나 또는 직접 통합되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 외부 환형 지지 부재가 상기 외부 관형 하우징 내로 안정하고 견고하게 고정되거나 또는 직접 통합되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 연소기 조립체가 상기 가스 터빈 엔진의 엔진 샤프트 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열되는 다수의 상기 연소기 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 본 발명에 따라서, 압축 공기의 유동을 생성하기 위해 외부 공기의 압축이 일어나는 압축기, 고온 가스의 유동을 생성하기 위해 상기 압축기로부터 도달하는 압축 공기와 연료의 혼합물의 연소가 일어나는 연소기 조립체, 및 상기 연소기 조립체로부터 도달하는 고온 가스의 팽창이 일어나는 팽창 터빈을 포함하는 가스 터빈 엔진이 제공되며;

상기 가스 터빈 엔진은: 내부 관형 요소; 동일한 내부 관형 요소의 외부에서 상기 내부 관형 요소와 대략 동축으로 연장되고, 상기 내부 관형 요소로부터 이격되어 상기 내부 관형 요소를 둘러싸도록 치수화된 외부 관형 요소; 상기 외부 관형 요소와 대략 동축으로 상기 내부 관형 요소를 고정되게 연결하고 안정하게 유지하기 위하여 상기 내부 관형 요소와 상기 외부 관형 요소 사이에 개재되는 중간 지지 구조체를 포함하며;

상기 가스 터빈 엔진은, 상기 중간 지지 구조체가, 상기 외부 관형 요소와 결합된 외부 환형 지지 부재; 상기 내부 관형 요소와 결합된 내부 환형 지지 부재; 및 상기 내부 환형 지지 요소의 길이 방향 축 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 상기 내부 및 외부 환형 지지 요소들 중에서 제1 환형 지지 요소로부터 돌출하고, 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재들을 서로 안정하게 연결하도록 비반경 방향으로 상기 내부 및 외부 환형 지지 요소들 중에서 제2 환형 지지 요소로 외팔보 방식으로 별개로 연장되는 일련의 3개 이상의 오브롱 연결 빔을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 각각의 오브롱 연결 빔이 상기 제1 환형 지지 요소로부터 견고하게 돌출하고, 외팔보 방식으로 및 상기 비반경 방향으로 상기 제2 환형 지지 요소를 향해 연장되고; 상기 오브롱 연결 빔들의 원위 단부는 상기 제2 환형 지지 부재에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 각각의 오브롱 연결 빔의 원위 단부가 볼트 체결, 용접 또는 경납땜에 의해 상기 제2 환형 지지 부재에 고정되게 연결되며; 및/또는 각각의 오브롱 연결 빔의 근위 단부가 볼트 체결, 용접 또는 경납땜에 의해 상기 제1 환형 지지 부재에 고정되게 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 상기 가스 터빈 엔진은 또한 상기 중간 지지 구조체의 제1 및 제2 환형 지지 요소들이 서로에 대해 축 방향으로 시프팅되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 본 발명의 비제한적인 실시예를 도시하는 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다:
도 1은 본 발명의 교시에 따라서 실현된 다수의 연소기 디바이스를 구비한 가스 터빈 엔진의 개략도;
도 2는 도 1에 도시된 가스 터빈 엔진의 부분 단면 사시도;
도 3은 명확성을 위해 섹션들에 있는 부분들 및 부분들이 제거된, 도 2에 도시되고 본 발명의 교시에 따라 실현된 연소기 디바이스들 중 하나의 측단면도;
도 4는 명확성을 위해 섹션들에 있는 부분들 및 부분들이 제거된, 도 3에 도시된 연소기 디바이스의 중앙 섹션의 일부분의 사시도;
도 5는 명확성을 위해 부분들이 제거된, 도 3에 도시된 연소기 디바이스의 다른 실시예의 단부도; 및
도 6은 명확성을 위해 부분들이 제거된, 도 5에 도시된 연소기 디바이스의 절단선 E-E을 따르는 단면도.

도 1 및 도 2를 참조하면, 도면 부호 1은 가스 터빈 엔진(100) 내로 통합되는데 적합한, 바람직하게 차례로 전형적인 전기 발전기(200)를 회전 구동하는데 특히 적합한 순차 연소를 가지는 전체적인 연소기 디바이스를 나타낸다.

보다 상세하게, 가스 터빈 엔진(100)은 바람직하게 주 관형 외부 케이싱(101), 및 상기 관형 외부 케이싱(101) 내부에서: 압축 공기의 흐름을 생성하기 위해 외부 공기의 압축이 일어나는 바람직하게 다단 압축기(102); 압축기(102)의 하류에 위치되고 압축기(102)로부터 도달하는 압축 공기와 제1 연료 공급 라인(104)으로부터 도달하는 연료의 혼합물의 연소가 고온 가스의 유동을 생성하기 위해 일어나는 제1 연소기 조립체(103); 바람직하게, 반드시 그렇지 않지만, 제1 연소기 조립체(103)의 하류에 위치되고, 연소기 조립체(103)로부터 도달하는 고온 가스의 부분 팽창이 일어나는 다단 제1 팽창 터빈(105); 팽창 터빈(105)의 하류에 위치되고, 고온 가스의 제2 유동을 생성하기 위해, 연소기 조립체(103)로부터 팽창 터빈(105)을 통해 도달하는 고온 가스와 제2 연료 공급 라인(107)으로부터 도달하는 연료의 혼합물의 연소가 일어나는 제2 연소기 조립체; 및 끝으로, 연소기 조립체(106)의 하류에 위치되고, 상기 고온 가스가 가스 터빈 엔진(100)을 떠나기 전에, 연소기 조립체(106)로부터 도달하는 고온 가스의 완전한 팽창이 일어나는 바람직하게 다단 제2 팽창 터빈(108)을 기본적으로 포함한다.

제1 및/또는 제2 연소기 조립체(103 및 106)는 차례로 가스 터빈 엔진(100)의 엔진 샤프트(109) 주위에서 바람직하게 고르게 각도적으로 엇갈려 배열된 적어도 하나, 및 바람직하게 다수의 이산 연소기 디바이스(1)를 포함한다.

가스 터빈 엔진(100)의 전체적인 구조는 그 자체로 널리 공지되어 있으며, 그러므로, 더 이상의 설명이 요구되지 않는다.

특히 도 3 및 도 4를 참조하면, 각각의 연소기 디바이스(1)는 바람직하게, 필수적이지 않으나 가스 터빈 엔진(100)의 길이 방향 축(A)에 대략 평행하게 연장되고, 기본적으로, 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 동축으로 연장되고, 인화성 혼합물의 연소가 일어나는 연소실(3)의 적어도 일부를 한정하는 관형 케이싱(2); 및 연소실(3)의 바로 상류에서 관형 케이싱(2)의 내부에 위치되며, 연소실(3) 내부에서 즉시 연소되는 인화성 혼합물을 생성하기 위하여, 압축기(102)로부터 도달하는 압축 공기(연소기 조립체(103)에 속하면)에, 또는 연소실(3)로부터 도달하는 희석된 고온 가스(연소기 조립체(103)에 속하면)에 연료를 연속적으로 혼합하는데 적합한 버너(4)를 포함한다.

보다 구체적으로, 버너(4)는 바람직하게 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 동축으로, 즉 관형 케이싱(2)의 대략 중앙에 배열되고, 바람직하게 전달 파이프(도시되지 않음)를 통해 상기 제1 연료 공급 라인(105)으로부터 또는 상기 제2 연료 공급 라인(107)으로부터 연료를 수용하는 하나 이상의 연료 분사기(6)를 포함하며, 연속적으로 관형 케이싱(2)을 떠나는 고온 가스의 다량의 유동(f)을 생성하기 위하여 인접한 연소실(3) 내부에서 즉시 연소되는 인화성 혼합물을 생성하도록 관형 케이싱(2) 내부에서 상기 연료를 분무할 수 있다.

그러므로, 관형 케이싱(2)은 차례로 외부 대류 및 내부 막 대류의 조합에 의해 냉각되도록 트윈 쉘 구조를 가진다.

보다 상세하게, 도 3 및 도 4를 참조하면, 관형 케이싱(2)은 기본적으로, 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 대략 동축으로 연장되고 버너(4)를 둘러싸며 끝으로 연소실(3)을 한정하는 통상 "내부 라이너"로 지칭되는 내부 관형 부재(8); 관형 부재(8)의 외부에서 관형 부재(8)와 대략 동축으로 연장되고, 관형 부재(8)를 둘러싸도록 치수화되는 한편, 환형 내부 공간 또는 캐비티(10)를 형성하도록 상기 내부 관형 부재로부터 약간 이격 유지되는 외부 관형 하우징(9); 및 내부 관형 부재(8)를 외부 관형 하우징(9)과 대략 동축으로 고정되게 연결하고 안정하게 유지하기 위하여 내부 관형 부재(8)와 관형 하우징(9) 사이에 개재되는 중간 환형 지지 구조체(11)를 포함한다.

바람직하게, 관형 부재(8)의 입구 섹션은 또한 축 방향의 슬라이딩 가능한 방식으로 관형 하우징(9)의 입구 섹션으로 신축식으로(telescopically) 끼워진다.

도 3을 참조하면, 도시된 예에서, 특히, 내부 관형 부재(8)는 바람직하게 대략 원형 단면을 가지며, 바람직하게 수렴-분기 프로파일(converging-diverging profile)을 가진다.

버너(4)는 바람직하게 보다 작은 단면 유동 영역을 가지는 관형 부재(8)의 제1 관형 부분의 내부에 위치된다. 연소실(3)은 차례로 바람직하게 보다 큰 단면 유동 영역을 가지는 관형 부재(8)의 제2 관형 부분에 의해 한정된다.

바람직하게, 내부 관형 부재(8)의 제1 및/또는 제2 관형 부분들은 대략 원통형 형상이다.

그러나, 대안적인 실시예에 따라서, 내부 관형 부재(8)는 실질적으로 깔때기 형상일 수 있으며, 바람직하게 관형 케이싱(2)의 입구를 향해 분기할 것이다.

바람직하게, 내부 관형 부재(8)는 관형 부재(8)의 제2 관형 부분의 적어도 일부 상에 바람직하게 고르게 분포된 다수의 소형 관통 유출 냉각공들(도시되지 않음); 및/또는 관형 부재(8)의 제2 관형 부분 상에 적절히 이격되고, 예를 들어 압축기(102)로부터 도달하는 압축 공기와 같은, 환형 내부 공간 또는 캐비티(10)에서 존재하는 희석 가스가 내부 관형 부재(8)로 자유롭게 들어가, 거기에서 동일한 관형 부재(8) 내부에서 유동하는 고온 가스와 혼합되는 것을 허용하도록 치수화된 다수의 대형 관통 희석 개구(도시되지 않음)들을 또한 구비한다.

바람직하게, 이러한 유출 및/또는 희석 개구들은 또한 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 고르게 각도적으로 엇갈려 배열된다. 또한, 각각의 유출 및/또는 희석 개구들은 바람직하게 실질적으로 원형 형상이다.

선택적으로, 내부 관형 부재(8)는 또한 다수의 관형 연장부들(도시되지 않음)을 포함할 수 있으며, 관형 연장부들은 관형 부재(8)의 제2 관형 부분으로부터 안쪽으로 돌출하고, 예를 들어 압축기(102)로부터 도달한 압축 공기와 같은, 환형 내부 공간 또는 캐비티(10)에 존재하는 희석 가스가 내부 관형 부재(8)로 자유롭게 들어가, 거기에서 동일한 내부 관형 부재(8)의 내부에서 유동하는 고온 가스와 혼합하는 것을 허용하도록 각각 치수화된다.

바람직하게, 이러한 관형 연장부들은 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 고르게 각도적으로 엇갈려 배열된다. 각각의 관형 연장부는 또한 관형 부재(8)의 제2 관형 부분으로부터 외팔보 방식으로 돌출하고, 바람직하게 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)을 향해 대략 반경 방향으로 연장된다.

특히, 도 3 및 도 4를 참조하면, 차례로, 외부 관형 하우징(9)은 바람직하게 대략 원통형 형상이며, 바람직하게 동일한 관형 부재(8)의 전체 길이에 대해 실질적으로 내부 관형 부재(8)를 둘러싼다. 더욱이, 관형 하우징(9)은 바람직하게 내부 관형 부재(8)의 외부 입구를 둘러싸는 대략 깔때기 형상의 단부 섹션을 가진다.

바람직하게, 관형 하우징(9)은 적어도 하나, 바람직하게 다수의/복수의 대형 관통 개구 또는 통로(도시되지 않음)를 또한 구비하고, 개구들 또는 통로들은 바람직하게 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 고르게 각도적으로 엇갈려 배열되고, 예를 들어 압축기(102)로부터 도달하는 압축 공기와 같은 희석 가스가 환형 내부 공간 또는 캐비티(10) 내로의 자유 진입을 가능하게 하도록 치수화된다.

특히, 도 3 및 도 4를 참조하면, 도시된 예에서, 특히 외부 관형 하우징(9)은 바람직하게 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 대략 동축으로 배열되고 서로 견고하게 결합되는 일련의 대략 원통형의 이산 관형 부재(12)들; 및 바람직하게 관형 부재(8)의 동일한 출구를 둘러싸기 위하여 관형 부재(8)의 출구를 약간 지나서 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 대략 동축으로 연장되도록 최종 관형 부재(12)에 견고하게 결합되는 깔대기 형상 관형 부재(13)를 기본적으로 포함한다.

특히, 도 3 및 도 4를 참조하면, 중간 환형 지지 구조체(11)는 차례로: 동일 관형 하우징(9)과 대략 동축으로, 즉 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 대략 동축으로 외부 관형 하우징(9)에 견고하게 고정되거나 또는 직접 통합되는 외부 환형 지지 부재(20); 동일한 관형 부재(8)과 대략 동축으로, 즉 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 대략 동축으로 내부 관형 부재(8) 내로 안정하고 견고하게 끼워지거나 또는 직접 통합되는 내부 환형 지지 부재(21); 및 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 외부 환형 지지 부재(22)로부터 돌출하고, 2개의 환형 지지 부재(20 및 21)들을 서로 별개로 안정하게 연결하도록 횡방향 비반경 방향(w)으로 내부 환형 지지 부재(21)를 향해 외팔보 방식으로 별개로 연장되는 일련의 3개 이상의 횡방향 오브롱 연결 빔(22)을 포함한다.

보다 상세하게, 이러한 오브롱 연결 빔(22)들은 바람직하게 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 외부 환형 지지 부재(20)로부터 견고하게 돌출하고, 외팔보 방식으로 및 상기 비 반경 방향(w)으로 내부 환형 지지 부재(21)를 향해 별개로 연장된다. 오브롱 연결 빔(22)들의 원위 단부는 또한 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 각각의 고정 지점에서 내부 환형 지지 부재(21)에 안정하게 연결된다.

바꾸어 말하면, 내부 환형 지지 부재(21)는 외부 환형 지지 부재(20)에 대해 축선 방향으로 오정렬되고, 즉 축 방향으로 시프팅되고, 오브롱 연결 빔(22)들은 외부 환형 지지 부재(20))를 내부 환형 지지 부재(21)에 안정하게 연결하는 대략 깔때기 형상의 환형 체계를 형성한다.

바람직하게, 오브롱 연결 빔(22)들은 또한 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 대략 고르게 각도적으로 엇갈려 배열되며, 각각의 연결 빔(22)은 바람직하게 외부 환형 지지 부재(20)로부터 내부 환형 지지 부재(21)로 연장되는 한편, 대응하는 반경 방향 연장 기준 배치 평면과 동일 평면을 유지한다.

다시 말하면, 내부 환형 지지 부재(21) 상의 오브롱 연결 빔(22)들의 고정 지점들은 외부 환형 지지 부재(20) 상의 오브롱 연결 빔(22)들의 시작 지점 또는 뿌리에 각도적으로 정렬된다.

상기에 추가하여, 또한, 각각의 오브롱 연결 빔(22)이 반경 방향으로 가요성 거동을 가지도록 구성되어서, 동일한 빔의 원위 단부는 환형 지지 부재(21)에 국부적으로 직각인 방향(d)으로 작은 움직임을 자유롭게 만들도록, 즉 반경 방향(d)으로의 작은 움직임을 자유롭게 만들도록 허용된다.

즉, 오브롱 연결 빔(22)들은 반경 방향으로 가요성이며 축 방향으로 강성이다.

바람직하게, 각각의 연결 빔(22)의 원위 단부는 또한 대응하는 연결 힌지(23)를 통해 내부 환형 지지 부재(21)에 안정하게 고정된다.

보다 상세하게, 도 3 및 도 4를 참조하면, 내부 환형 지지 부재(21)는 바람직하게 다수의 돌출 돌기(24)를 구비하며, 돌출 돌기들은 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 동일한 환형 지지 부재(21)로부터 돌출하고, 각각의 오브롱 연결 빔(22)의 원위 단부에 각각에 도달하도록 대략 반경 방향으로 바깥쪽으로 별개로 연장된다.

각각의 오브롱 연결 빔(22)의 원위 단부는 차례로 환형 지지 부재(21)의 돌출 돌기(24)에 견고하게 고정된다.

도시된 예에서, 특히, 각각의 연결 빔(22)의 원위 단부는 바람직하게 횡방향 연결 핀(25)을 통해 대응 돌기(24)에 안정하게 고정되고, 연결 핀은 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)에 국부적으로 직각으로 연장되고, 힌지 조립체를 형성하도록 돌기(24)와 오브롱 연결 빔(22)의 원위 단부 모두를 관통하고 축 방향으로 회전 가능한 방식으로 결합한다.

대안적인 실시예에서, 횡방향 연결 핀(25)은 횡방향 볼트로 대체될 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 도시된 예에서, 특히, 환형 지지 부재(20)는 바람직하게 관형 하우징(9)의 2개의 인접한 관형 부재(12)의 축 방향 단부들 사이에 견고하게 클램핑된다. 환형 지지 부재(21)는 차례로 바람직하게 내부 관형 부재(8)의 일체 부분이다.

도시된 예에서, 또한, 관형 케이싱(2)의 환형 지지 구조체(11)는 바람직하게, 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 대략 고르게 각도적으로 엇갈려 배열된, 즉 90°만큼 서로 각도적으로 엇갈려 배열된 4개의 반경 방향 가요성 오브롱 연결 빔(22); 및 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 바람직하게 대략 고르게 각도적으로 엇갈려 배열된, 즉 90°만큼 서로 각도적으로 엇갈려 배열되고 각각의 오브롱 연결 빔(22)에 각각 각도적으로 정렬된 4개의 외향 돌출 돌기(24)를 포함한다.

각각의 오브롱 연결 빔(22)은 차례로 바람직하게, 빔의 근위 세그먼트가 대략 반경 방향으로 환형 지지 부재(20)로부터 안쪽으로 연장되고, 빔의 인접한 원위 세그먼트가 바람직하게 0°내지 45°범위의 경사각(rake angle)(α)만큼 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)에 대해 바람직하게 경사져 비반경 방향(w)으로 대응 돌기(24)를 향해 연장되도록, 실질적으로 L자 형상이다.

보다 상세하게, 도시된 실시예에서, 각각의 연결 빔(22)은 바람직하게 실질적으로 L-만곡된 오브롱 판형 혀부(oblong platelike tongue)로 이루어지며, 바람직하게 환형 지지 부재(20)와 일체형으로 실현된다.

연소기 디바이스(1)의 일반적인 작동은 순차 연소를 가지는 가스 터빈 엔진을 위한 전형적인 연소기 디바이스의 작동과 유사하다.

환형 지지 구조체(11)에 관해서, 장방향 연결 빔(22)들의 반경 방향 가요성은 내부 관형 부재(8)가 반경 방향으로 및/또는 축 방향으로 자유롭게 팽창하는 것을 가능하게 하는 한편, 항상 외부 관형 하우징(9)과 동축으로 내부 관형 부재(8)을 유지한다.

환형 지지 구조(11)로부터 야기되는 이점은 많다.

우선, 반경 방향 가요성 오브롱 연결 빔(22)들은 마모 문제를 받지 않는다.

또한, 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 3개 이상의 반경 방향 가요성 오브롱 연결 빔(22)들의 사용은 이러한 것이 수반하는 냉각에서의 모든 이점과 함께, 내부 관형 부재(8)와 외부 관형 하우징(9) 사이의 거리가 증가하는 것을 허용한다.

또한, 연소기 디바이스(1)의 조립은 관련 비용 절감과 함께 크게 단순화된다. 오브롱 연결 빔(22)들의 원위 단부는 사실 관형 하우징(9)의 출구로부터 쉽게 접근할 수 있으며, 그러므로 연결 핀(25)들의 신속한 삽입을 가능하게 한다.

명백하게, 그러나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상기된 연소기 디바이스(1) 및 가스 터빈 엔진(100)에 대한 변경이 만들어질 수 있다.

예를 들어, 가스 터빈 엔진(100)은 중간 팽창 터빈(105)이 없을 수 있다.

연소기 디바이스(1)에 관하여, 대안적인 실시예에서, 돌기(24)들은 외부 환형 지지 부재(20)로부터 안쪽으로 돌출될 수 있는 반면에, 반경 방향 가요성 오브롱 횡방향 연결 빔(22)들은 내부 환형 지지 부재(21)로부터 바깥쪽으로 돌출될 수 있다.

더욱이, 내부 또는 외부 환형 지지 부재(20, 21)들은 바람직하게 각각의 오브롱 횡방향 연결 빔(22)을 위하여, 연결 빔(22)의 원위 단부를 수용하는데 적합한 포크 부재를 형성하는 한 쌍의 인접한 돌출 돌기(24)를 가질 수 있다.

또한, 횡방향 연결 핀(25) 또는 볼트를 통해서가 아니라, 각각의 돌기(24)는 용접 또는 경납땜에 의해 대응하는 반경 방향 가요성 오브롱 횡방향 연결 빔(22)의 원위 단부에 안정하고 고정되게 연결될 수 있다.

마지막으로, 환형 지지 구조체(11)의 대안적인 실시예에 따라서, 환형 지지 부재(20, 21)들은 서로 실질적으로 동일 평면 상에 있으며, 오브롱 연결 빔(22)은 환형 지지 부재(20)로부터 환형 지지 부재(21)로 비반경 방향으로 연장되는 한편, 환형 지지 부재(20, 21)와 대략 동일 평면을 유지한다.

다시 말해서, 내부 환형 지지 부재(21) 상의 오브롱 연결 빔(22)의 고정 지점들, 즉 돌기(24)들은 외부 환형 지지 부재(20) 상의 오브롱 연결 빔(22)들의 시작 지점들에 대해 각도적으로 오정렬, 즉 각도적으로 시프팅된다.

또한, 이러한 대안적인 실시예에서, 각각의 오브롱 연결 빔(22)은 바람직하게 외부 환형 지지 부재(20)로부터 안쪽으로 견고하게 돌출하고, 내부 환형 지지 부재(21)에 도달하도록 외팔보 방식으로 그리고 비반경 방향으로 위로 연장된다.

각각의 오브롱 연결 빔(22)이 또한 반경 방향으로 가요성 거동을 가지도록 구성되어서, 빔의 원위 단부는 반경 방향으로 작은 움직임을 자유롭게 만들도록 허용된다.

상기에 더하여, 도 5 및 도 6을 특히 참조하면, 대안적인 실시예에 따라서, 상기/각각의 오브롱 연소기 디바이스(1)는 바람직하게 대략 원통형의 또 다른 외부 관형 케이싱(30) 내로 적어도 부분적으로 수용되고, 추가의 외부 관형 케이싱은 바람직하게 가스 터빈 엔진(100)의 주 외부 케이싱(101)에 고정되게 고정되고, 연소기 디바이스(1)를 둘러싸도록 치수화되는 한편, 환형 내부 공간 또는 캐비티를 형성하도록 연소기 디바이스로부터 약간 이격되어 유지된다. 오브롱 연소기 디바이스(1)는 바람직하게 상기 외부 관형 케이싱(30)에 고정되게 연결되고, 연소기 디바이스의 관형 케이싱(2)과 상기 외부 관형 케이싱(30) 사이에 개재된 추가의 중간 환형 지지 구조체(31)에 의해 동일한 외부 관형 케이싱(30)의 길이 방향 축과 대략 동축으로 안정하게 유지된다.

환형 지지 구조체(11)와 마찬가지로, 또한 환형 지지 구조체(30)는 바람직하게, 동일한 외측 관상 케이싱(30)과 대략 동축으로, 즉 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 대략 동축으로 외부 관형 케이싱(30)에 안정하고 견고하게 고정되거나 또는 직접 통합되는 외부 환형 지지 부재(32); 동일한 외측 관형 케이싱(2)과 대략 동축으로, 즉 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 대략 동축으로 연소기 디바이스(1)의 관형 케이싱(2)에 안정하고 견고하게 고정되거나 또는 직접 통합되는 내부 환형 지지 부재(33); 및 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 외부 환형 지지 부재(32)로부터 돌출하고, 2개의 환형 지지 부재(32, 33)들을 별개로 안정하게 서로 연결하도록 횡방향 비반경 방향으로 내부 환형 지지 부재(33)를 향해 외팔보 방식으로 별개로 연장되는 일련의 3개 이상의 반경 방향 가요성 횡방향 오브롱 연결 빔(34)을 포함한다.

도시된 예에서, 특히, 외부 환형 지지 부재(32)는 바람직하게 추가의 외부 관형 케이싱(30)으로부터 안쪽으로, 바람직하게 동일한 케이싱(30)의 림에서 바람직하게 반경 방향으로 돌출하는 환형 어깨부로 이루어진다.

내부 환형 지지 부재(33)는 차례로 바람직하게 관형 하우징(9)으로부터 반경 방향으로 안쪽으로 돌출하는 환형 플랜지로 이루어진다.

각각의 오브롱 연결 빔(34)의 근위 단부는 바람직하게 하나 이상의 고정 볼트(35)에 의해 외부 관형 케이싱(30)의 환형 어깨부(32)에 견고하고 안정하게 고정된다. 명백하게, 고정 볼트(35)는 용접/용접들 또는 경납땜/경납땜들로 대체될 수 있다.

각각의 오브롱 연결 빔(34)의 원위 단부는 차례로 바람직하게 하나 이상의 고정 볼트(36)에 의해 관형 하우징(9)의 외향 돌출 환형 플랜지(33)에 견고하고 안정하게 고정된다. 또한, 이러한 경우에, 고정 볼트/볼트들(36)은 용접/들 또는 경납땜/경납땜들로 대체될 수 있다.

바람직하게, 오브롱 연결 빔(34)들은 또한 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 고르게 각도적으로 엇갈려 배열된다.

지지 구조체(11)의 오브롱 연결 빔(22)과 유사하게, 각각의 오브롱 연결 빔(34)이 또한 반경 방향으로 가요성 거동을 가지도록 구성되어서, 동일한 빔(34)의 원위 단부는 반경 방향(d₀)으로 작은 움직임을 자유롭게 만들도록 허용된다.

다시 말하면, 오브롱 연결 빔(22)과 마찬가지로, 오브롱 연결 빔(34)들은 반경 방향으로 가요성이고 축 방향으로 강성이다.

Claims

인화성 혼합물의 연소가 일어나는 오브롱(oblong) 연소실(3)을 한정하는 관형 케이싱(2); 및 상기 연소실(3)의 상류에서 상기 관형 케이싱(2) 내부에 위치되고 상기 인화성 혼합물을 형성하는 버너(4)를 포함하며;
상기 관형 케이싱(2)은 차례로, 상기 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)과 대략 동축으로 연장되고 상기 연소실(3)을 한정하고 상기 버너(4)를 둘러싸는 내부 관형 부재(8); 동일한 내부 관형 부재(8) 외부에서 상기 내부 관형 부재(8)와 대략 동축으로 연장되고, 상기 내부 관형 부재로부터 이격되어 상기 내부 관형 부재(8)를 둘러싸도록 치수화되는 외부 관형 하우징(9); 및 상기 외부 관형 하우징(9)과 대략 동축으로 상기 내부 관형 부재(8)를 고정되게 연결하고 안정하게 유지하기 위하여 상기 내부 관형 부재(8)와 상기 외부 관형 하우징(9) 사이에 개재된 중간 지지 구조체(11)를 포함하는, 가스 터빈 엔진(100)을 위한 연소기 디바이스(1)에 있어서,
상기 중간 지지 구조체(11)는, 상기 외부 관형 하우징(9)에 결합된 외부 환형 지지 부재(20); 상기 내부 관형 부재(8)에 결합된 내부 환형 지지 부재(21); 및 상기 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재(21, 20)들 중에서 제1 환형 지지 부재(20, 21)로부터 돌출하며, 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재(21, 20)들을 서로 안정하게 연결하도록 비반경 방향(w)으로 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재(21, 20)들 중에서 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21)로 외팔보 방식으로 별개로 연장되는 일련의 3개 이상의 오브롱 연결 빔(22)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항에 있어서, 각각의 오브롱 연결 빔(22)은 상기 제1 환형 지지 부재(20, 21)로부터 견고하게 돌출하며, 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21)룰 향해 외팔보 방식으로 및 상기 비반경 방향(w)으로 별개로 연장되며; 상기 오브롱 연결 빔(22)들의 원위 단부들은 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21)에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 오브롱 연결 빔(22)은 동일한 연결 빔(22)의 원위 단부가 반경 방향(d)으로의 움직임을 자유롭게 만드는 것이 허용되도록 반경 방향으로 가요성 거동을 가지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제2항 또는 제3항에 있어서, 각각의 오브롱 연결 빔(22)의 원위 단부는 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21)에 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제2항 또는 제3항에 있어서, 각각의 오브롱 연결 빔(22)의 원위 단부는 볼트 체결 또는 용접 또는 경납땜에 의해 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21)에 고정되게 연결되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21)는 상기 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 동일한 제2 환형 지지 부재(20, 21)로부터 돌출된 다수의 돌출 돌기(24)를 구비하고, 각각의 오브롱 연결 빔(22)의 원위 단부는 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21)의 각각의 돌출 돌기(24)에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오브롱 연결 빔(22)들의 원위 단부들은 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 각각의 고정 지점들에서 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21)에 안정하게 연결되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21) 상으로의 상기 오브롱 연결 빔(22)들의 고정 지점들은 상기 제1 환형 지지 부재(20, 21) 상으로 동일한 오브롱 연결 빔(22)들의 고정 지점들에 대해 축 방향으로 및/또는 각도적으로 오정렬되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오브롱 연결 빔(22)들은 상기 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B) 주위에서 대략 고르게 각도적으로 엇갈려 배열되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재(21,20)들은 서로에 대해 축 방향으로 시프팅되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제10항에 있어서, 상기 각각의 오브롱 연결 빔(22)은 반경 방향 연장 기준 배치 평면과 동일 평면으로 배열되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 오브롱 연결 빔(22)은 실질적으로 L자 형상이어서, 상기 연결 빔(22)의 근위 세그먼트는 상기 제1 환형 지지 부재(20, 21)로부터 대략 반경 방향으로 연장되며, 상기 연결 빔(22)의 인접한 원위 세그먼트는 상기 연소기 디바이스(1)의 길이 방향 축(B)에 대해 경사진 비반경 방향(w)으로 상기 제2 환형 지지 부재(20, 21)를 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 환형 지지 부재(21)는 상기 내부 관형 부재(8)에 안정하고 견고하게 끼워지거나 또는 직접 통합되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 환형 지지 부재(20)는 상기 외부 관형 하우징(9)에 안정하고 견고하게 고정되거나 또는 직접 통합되는 것을 특징으로 하는 연소기 디바이스.
압축 공기의 유동을 생성하기 위해 외부 공기의 압축이 일어나는 압축기(102), 고온 가스의 유동을 생성하기 위해 상기 압축기(102)로부터 도달하는 압축 공기와 연료의 혼합물의 연소가 일어나는 연소기 조립체(103), 및 상기 연소기 조립체(103)로부터 도달하는 고온 가스의 팽창이 일어나는 팽창 터빈(104)을 포함하는, 가스 터빈 엔진(100)에 있어서,
상기 연소기 조립체(103)는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 연소기 디바이스(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진
압축 공기의 유동을 생성하기 위해 외부 공기의 압축이 일어나는 압축기(102), 고온 가스의 유동을 생성하기 위해 상기 압축기(102)로부터 도달하는 압축 공기와 연료의 혼합물의 연소가 일어나는 연소기 조립체(103), 및 상기 연소기 조립체(103)로부터 도달하는 고온 가스의 팽창이 일어나는 팽창 터빈(104)을 포함하는 가스 터빈 엔진(100)으로서;
상기 가스 터빈 엔진(100)은 내부 관형 요소(2); 동일한 내부 관형 요소(2)의 외부에서 상기 내부 관형 요소(2)와 대략 동축으로 연장되고, 상기 내부 관형 요소로부터 이격되어 상기 내부 관형 요소(2)를 둘러싸도록 치수화된 외부 관형 요소(30); 및 상기 외부 관형 요소(30)와 대략 동축으로 상기 내부 관형 요소(2)를 고정되게 연결하고 안정하게 유지하기 위하여 상기 내부 관형 요소(2)와 상기 외부 관형 요소(30) 사이에 개재되는 중간 지지 구조체(31)를 포함하는, 상기 가스 터빈 엔진(100)에 있어서,
상기 중간 지지 구조체(31)는, 상기 외부 관형 요소(30)와 결합된 외부 환형 지지 부재(32); 상기 내부 관형 요소(2)와 결합된 내부 환형 지지 부재(33); 및 상기 내부 환형 지지 요소(33)의 길이 방향 축(B) 주위에서 각도적으로 엇갈려 배열된 상기 내부 및 외부 환형 지지 요소(33, 32)들 중에서 제1 환형 지지 요소(33, 34)로부터 돌출하고, 상기 내부 및 외부 환형 지지 부재(33, 32)들을 서로 안정하게 연결하도록 비반경 방향으로 상기 내부 및 외부 환형 지지 요소(33, 32)들 중에서 제2 환형 지지 요소(32, 33)로 외팔보 방식으로 별개로 연장되는 일련의 3개 이상의 오브롱 연결 빔(34)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 엔진.