KR20190046219A - 스월러 어셈블리 - Google Patents

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KR20190046219A
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박희호
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Abstract

본 발명은 중심에 개구부를 구비한 원판 형상의 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트 일면의 제1영역에 상기 베이스 플레이트의 원주방향을 따라 이격되어 배치되는 복수개의 베인들 및 상기 베이스 플레이트의 상기 일면 중 상기 개구부와 상기 제1영역 사이에 위치한 제2영역에 배치되는 복수개의 공기 분사홀들을 구비하는, 스월러 어셈블리를 제공한다.

Description

스월러 어셈블리{Swirler assembly}
본 발명의 실시예들은 스월러 어셈블리에 관한 것으로, 더 상세하게는 연료와 공기의 혼합 성능을 향상시킬 수 있는 가스터빈 연소기의 스월러 어셈블리에 관한 것이다.
가스터빈은 고온고압의 연소가스로 터빈을 가동시키는 열기관으로 일반적으로 압축기, 연소기 및 터빈으로 구성된다. 맨 먼저 압축기로 공기를 압축한 후, 이 압축된 고압의 공기와 연료 시스템으로부터 공급된 연료를 예연소기(pre-chamber)에서 미리 혼합하여 화염 온도를 낮추고 주연소기(main chamber) 내부에서 이 연료-공기 혼합물을 연소시킨다. 이렇게 만들어진 고온·고압의 가스를 터빈에 내뿜으면서 팽창시켜 터빈이 회전하게 된다. 이때 연료를 효율적으로 신속하게 연소시키기 위하여, 균일한 연료-공기 혼합물을 연소실 내에 고르게 분배하는 데에 스월러(swirler)가 이용된다.
즉, 스월러는 압축된 공기와 연료가 신속하고 균일하게 혼합되도록 하여 연료-공기 혼합물의 연소반응을 촉진시키는 것으로, 이때 화염에 공급되는 연료-공기 혼합물의 혼합 정도가 균일하지 못하게 되면 국소적으로 화염 온도가 높은 부분이 발생하여 질소산화물(NOx)의 배출량이 높게 된다. 이러한 질소산화물은 대기오염의 주원인 중 하나이므로, 전세계적으로 이에 대한 엄격한 배출 규격이 적용되고 있다.
그러나 종래 스월러 어셈블리의 경우, 공기가 유입되는 스월러의 입구 측이 아닌, 연료-공기 혼합물이 배출되는 스월러의 출구 측에서 연료가 분사되어 연료와 공기 간의 혼합 시간이 부족하다는 문제점이 있었다. 즉, 연료-공기 혼합물의 혼합 정도가 충분치 못하여 질소산화물(NOx)의 발생량이 증가하고, 이에 따라 연소기의 저공해 성능을 높이는 데 한계가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 연료와 공기의 혼합 성능을 향상시킬 수 있는 가스터빈 연소기의 스월러 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 중심에 개구부를 구비한 원판 형상의 베이스 플레이트, 상기 베이스 플레이트 일면의 제1영역에 상기 베이스 플레이트의 원주방향을 따라 이격되어 배치되는 복수개의 베인들 및 상기 베이스 플레이트의 상기 일면 중 상기 개구부와 상기 제1영역 사이에 위치한 제2영역에 배치되는 복수개의 공기 분사홀들을 구비하는, 스월러 어셈블리가 제공된다.
상기 베이스 플레이트와 대향하여 상기 복수개의 상기 베인들을 덮도록 배치되는 커버 플레이트를 더 구비할 수 있다.
상기 복수개의 베인들 각각은, 상기 베이스 플레이트의 반경방향에 대해 경사지도록 배치될 수 있다.
상기 복수개의 공기 분사홀들은, 상기 복수개의 베인들 중 서로 이웃하는 베인들 사이에 배치될 수 있다.
상기 복수개의 베인들은 제1베인 및 상기 제1베인에 이웃하는 제2베인을 포함하고, 상기 제1베인과 상기 제2베인 사이의 영역으로부터 연장된 영역에, 상기 복수개의 공기 분사홀들 중 어느 한 세트의 공기 분사홀들이 배치될 수 있다.
상기 한 세트의 공기 분사홀들은, 상기 베이스 플레이트의 반경방향에 대해 경사진 방향을 따라 배치될 수 있다.
상기 복수개의 공기 분사홀들 각각은, 상기 베이스 플레이트의 두께방향에 대해 경사지도록 형성될 수 있다.
상기 개구부에 삽입되어 상기 베이스 플레이트를 지지하는 축부를 더 구비할 수 있다.
상기 축부는 상기 베이스 플레이트의 반경방향으로 연료를 분사하는 복수개의 연료 분사노즐들을 구비할 수 있다.
상기 축부는 중공의 봉 형상을 갖고, 상기 축부의 외벽 내부에 상기 축부의 길이방향을 따라 연장되도록 매설되어 상기 복수개의 연료 분사노즐 각각에 연료를 공급하는 연료 공급관을 구비할 수 있다.
상기 베이스 플레이트와 대향하여 상기 복수개의 베인들을 덮도록 배치되는 커버 플레이트를 더 구비하며, 상기 복수개의 연료 분사노즐들은 상기 커버 플레이트보다 상기 베이스 플레이트에 인접하게 위치할 수 있다.
상술한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료와 공기 간의 혼합 시간을 늘릴 수 있다.
또한, 연료의 미립화 과정을 촉진시킬 수 있다.
또한, 질소산화물의 발생을 줄임으로써 연소기의 저공해 성능을 향상시킬 수 있다.
물론 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III'선을 따라 절취한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분"위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명함에 있어 실질적으로 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스월러 어셈블리(10)는 베이스 플레이트(100)와, 베이스 플레이트(100)의 일면에 배치된 복수개의 베인(110)들 및 복수개의 공기 분사홀(120)들을 구비한다.
베이스 플레이트(100)는 중심에 개구부(100OP)를 구비한 원판 형상을 가지며, 베이스 플레이트(100)의 평평한 일면에는 복수개의 베인(110)들이 배치된다. 즉, 베이스 플레이트(100)는 복수개의 베인(110)들을 지지하는 역할을 한다. 여기서 복수개의 베인(110)들이 배치되는 베이스 플레이트(100)의 일면은 베이스 플레이트(100)의 중심(O)을 가로지르는 방향으로 연장된 면을 의미하며, 도 1 및 도 2에는 XY평면에 대응하는 면으로 도시되어 있다.
상기 일면의 제1영역(R1)에는 복수개의 베인(110)들이 배치된다. 여기서 제1영역(R1)이라 함은, 상기 일면에 있어서 개구부(100OP)로부터 이격되어 베이스 플레이트(100)의 외측 가장자리를 향해 연장된 부분을 의미한다. 따라서 복수개의 베인(110)들은 개구부(100OP)보다 베이스 플레이트(100)의 외측 가장자리에 더 인접하게 배치될 수 있다.
복수개의 베인(110)들은 제1영역(R1)에 베이스 플레이트(100)의 원주방향을 따라 이격되어 배치된다. 이때 복수개의 베인(110)들 각각은 베이스 플레이트(100)의 반경방향에 대해 경사지도록 배치될 수 있다. 이로써 복수개의 베인(110)들 중 서로 이웃하는 베인(110)들 사이의 공간으로 압축된 공기가 유입될 시 상기 공기에 스월(swirl) 유동을 쉽게 일으킬 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 서로 이웃하는 베인(110)들 사이로 유입되는 압축공기의 유동을 제1공기 유동(A1)이라 한다. 제1공기 유동(A1)은 연료 유동(F)과 혼합되어 연료-공기 혼합물을 생성하고, 생성된 상기 연료-공기 혼합물을 연소실로 공급하는 역할을 한다.
복수개의 베인(110)들은 개구부(100OP)에서 베이스 플레이트(100)의 외측으로 갈수록 폭이 증가하도록 형성된다. 도 2에는 복수개의 베인(110)들의 단면이 삼각형인 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 복수개의 베인(110)들의 단면 윤곽 중 일부는 곡선일 수 있으며, 이 경우 복수개의 베인(110)들 각각은 베이스 플레이트(100)의 중심(O)을 향하여 나선상으로 배치될 수 있다.
물론 복수개의 베인(110)들 각각은 베이스 플레이트(100)의 중심(O)을 향하여 단순히 반경방향으로 배치될 수도 있으나, 스월 강도를 증가시켜 연료-공기 혼합물의 체류 시간을 길게 하기 위해서는 전술한 바와 같이 복수개의 베인(110)들 각각을 반경방향에 대해 경사지도록 배치하는 것이 바람직하다.
베이스 플레이트(100)의 XY평면에 대응하는 일면의 제2영역(R2)에는 복수개의 공기 분사홀(120)들이 배치된다. 여기서 제2영역(R2)이라 함은, 상기 일면에 있어서 개구부(100OP)와 제1영역(R1) 사이에 위치한 부분을 의미한다. 따라서 복수개의 공기 분사홀(120)들은 베이스 플레이트(100)의 외측보다 개구부(100OP)에 더 인접하게 배치될 수 있다.
복수개의 공기 분사홀(120)들은 베이스 플레이트(100)를 관통하도록 형성된다. 이로써 복수개의 공기 분사홀(120)들을 통해 베이스 플레이트(100)의 하면에서 베이스 플레이트(100)의 상면을 향해 공기가 유입되어 전술한 제1공기 유동(A1)을 보조하는 제2공기 유동(A2)을 형성하게 된다. 여기서 베이스 플레이트(100)의 상면이라 함은 복수개의 베인(110)들이 배치되는 베이스 플레이트(100)의 일면을 의미하고, 베이스 플레이트(100)의 하면이라 함은 상기 상면의 반대면을 의미한다. 이와 같이 베이스 플레이트(100)를 관통하여 유입되는 제2공기 유동(A2)은 연료 유동(F)과 충돌하여 연료의 미립화를 촉진시킬 수 있다.
복수개의 공기 분사홀(120)들은 복수개의 베인(110)들 중 서로 이웃하는 베인(110)들 사이에 배치된다. 구체적으로, 복수개의 베인(110)들 중 이웃하는 두 베인들을 제1베인(111) 및 제2베인(112)이라 하는 경우, 제1베인(111)과 제2베인(112) 사이에 공기 분사홀(120)들이 배치된다. 더 정확하게는, 제1베인(111) 및 제2베인(112) 사이의 영역으로부터 연장된 영역에 한 세트의 공기 분사홀들(121, 122)이 배치된다. 일 실시예로, 한 세트의 공기 분사홀들(121, 122)은 제1베인(111)과 제2베인(112) 사이 영역의 중심선인 제1선(L1) 상에 배치될 수 있다. 제1선(L1)은 베이스 플레이트(100)의 반경방향에 대해 경사진 방향으로 연장될 수 있으며, 따라서 한 세트의 공기 분사홀들(121, 122) 또한 베이스 플레이트(100)의 반경방향에 대해 경사진 방향을 따라 배치될 수 있다.
이때 제1베인(111)의 가장자리들 및 제2베인(112)의 가장자리들 중 서로 이웃하는 가장자리들은 서로 평행할 수 있으며, 상기 이웃하는 가장자리들의 중심선인 제1선(L1) 또한 상기 이웃하는 가장자리들에 평행할 수 있다. 따라서 제1선(L1) 상에 배치되는 한 세트의 공기 분사홀들(121, 122) 또한 상기 이웃하는 가장자리들에 평행하게 배치될 수 있다. 그러나 제1선(L1)이 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제1베인(111)의 중심선과 제2베인(112)의 중심선의 중심선일 수도 있으며, 그 외 제1베인(111)과 제2베인(112) 사이의 영역을 지나는 다양한 형태의 선일 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에는 한 세트의 공기 분사홀들(121, 122)이 2개인 것으로 도시되었으나, 설계에 따라 다양한 개수로 형성될 수 있음은 물론이다.
베이스 플레이트(100)의 개구부(100OP)에는 축부(200)가 삽입된다. 축부(200)는 베이스 플레이트(100)를 지지하며, 스월러 어셈블리(10) 내부에서 생성된 연료-공기 혼합물의 유동을 +Z 방향으로 안내하는 역할을 한다. 이때 축부(200)에 의해 안내되는 연료-공기 혼합물의 유동은 축부(200)를 따라 이동하는 유동일 수도 있고, 또는 축부(200)를 중심으로 선회하는 유동일 수도 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 베인(110)들이 베이스 플레이트(100)의 반경방향에 대해 경사지도록 배치되는 경우, 축부(200)에 의해 안내되는 유동은 축부(200)를 중심으로 한 선회 유동일 수 있다.
축부(200)는 단면이 (타)원형 또는 다각형인 봉으로 형성될 수 있는데, 이하, 설명의 편의를 위해 축부(200)가 원형의 봉 형상을 갖는 경우를 중심으로 구체적으로 설명한다.
축부(200)는 복수개의 연료 분사노즐(210)들을 구비하는데, 복수개의 연료 분사노즐(210)들은 복수개의 베인(110)들이 배치되는 베이스 플레이트(100)의 일면에 인접하도록 축부(200) 외벽(200W)에 형성된다. 구체적으로, 복수개의 연료 분사노즐(210)들은 축부(200) 외벽(200W)의 외측면에 형성되며, 개구부(100OP)의 중심(O)을 가로지르는 방사선인 제2선(L2) 상에 배치될 수 있다. 이로써 복수개의 연료 분사노즐(210)들은 베이스 플레이트(100)의 반경방향으로 연료를 분사할 수 있게 된다.
또한, 축부(200)는 복수개의 연료 분사노즐(210)들 각각에 연료를 공급하는 연료 공급관(220)을 구비한다. 이러한 연료 공급관(220)은 축부(200)의 외벽(200W) 내부에 매설되는데, 연료 공급관(220)의 구체적인 형상은 도 3 내지 도 5를 참고하여 후술한다.
한편, 도 1 등에는 축부(200)가 중공의 봉인 것으로 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 축부(200)는 중실의 봉일 수 있다. 축부(200)가 중실의 봉인 경우, 연료 공급관(220)은 축부(200) 중심의 관으로부터 방사상으로 연장된 관의 형태로 형성될 수도 있다.
아울러, 축부(200)에 형성되는 연료 분사노즐(210) 및 연료 공급관(220)의 개수는 설계에 따라 다양한 값을 가질 수 있다. 따라서, 연료 분사노즐(210) 및 연료 공급관(220)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 공기 분사홀(120)들 중 일부에 대응하도록 형성될 수도 있고, 이와 달리 공기 분사홀(120)들 각각에 대응하도록 형성될 수도 있다.
베이스 플레이트(100) 상부에는 커버 플레이트(300)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 커버 플레이트(300)는 베이스 플레이트(100)와 대향하여 복수개의 베인(110)들을 덮도록 배치될 수 있다.
또한, 커버 플레이트(300)는 축부(200)에 인접한 위치에서 절곡되어 축부(200)의 일부를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이로써 커버 플레이트(300)와 축부(200) 사이의 이격된 공간으로 압축 공기 및 연료-공기 혼합물이 유동하여 연소실(미도시)로 향하게 된다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예들에 따른 스월러 어셈블리에 공기 및 연료가 유입되어 연료-공기 혼합물을 형성하는 과정에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 2의 III-III'선을 따라 절취한 단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 단면도이다.
먼저 도 3과 전술한 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 베이스 플레이트(100)와 커버 플레이트(300) 사이에는 복수개의 베인(110)들이 배치되고, 복수개의 베인(110)들 사이로 압축기(미도시)에 의해 압축된 공기가 유입되어 제1공기 유동(A1)을 형성한다. 이와 같이 베이스 플레이트(100) 상의 이웃하는 두 베인들 사이를 통과하던 제1공기 유동(A1)은 축부(200)에 인접한 위치에서 휘어지게 되고, 이후 커버 플레이트(300)와 축부(200) 사이의 공간을 통해 대략 +Z 방향으로 진행하게 된다.
이러한 제1공기 유동(A1)은 연료 유동(F)과 혼합되어 연소기(미도시)로 공급되는 연료-공기 혼합물을 생성하게 되는데, 이때 제1공기 유동(A1)과 연료 유동(F)을 균일하게 혼합하기 위해서는 상기 유동들이 혼합되는 시간을 증가시킬 필요가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예들의 경우 제1공기 유동(A1)이 유입되는 베이스 플레이트(100) 측에 연료 분사노즐(210)을 배치하여, 제1공기 유동(A1)과 연료 유동(F)이 혼합되는 혼합 길이(ML)를 증가시키게 된다. 여기서 혼합 길이(ML)라 함은, 상기 유동들이 만나서 스월러 어셈블리로부터 배출되기까지의 +Z 방향의 길이를 의미한다. 이와 같이 혼합 길이(ML)를 증가시킴으로써, 제1공기 유동(A1)과 연료 유동(F)이 혼합되는 시간을 충분히 확보할 수 있다.
이때 연료 분사노즐(210)로 연료를 공급하기 위해 연료 분사노즐(210)에는 연료 공급관(220)이 연결될 수 있다. 일 실시예로, 연료 공급관(220)은 축부(200)의 외벽(200W) 내부에 매설되는데, 이 연료 공급관(220)은 축부(200)의 길이방향을 따라 연장되어 연료 분사노즐(210)에 도달하게 된다. 연료 공급관(220)은 별도의 연료 저장부(미도시)에 연결되어 상기 연료 저장부에 저장되어 있던 연료를 연료 분사노즐(210)로 이송하게 되고, 이와 같이 이송된 연료는 연료 분사노즐(210)의 비교적 좁은 출구를 통해 상당한 분사력으로 분사될 수 있다.
아울러, 제1공기 유동(A1)과 연료 유동(F) 간의 혼합 성능을 향상시키기 위해서는 연료의 미립화를 유도할 필요가 있다. 이때 연료의 미립화를 촉진하기 위한 방법 중 하나는 연료를 공기와 충돌시켜 미립화하는 것이다.
한편, 연료 분사노즐(210)이 커버 플레이트(300)보다는 베이스 플레이트(100)에 인접하게 위치함에 따라, 연료 유동(F)은 제1공기 유동(A1)이 휘어지는 위치인 휨 영역(B)에서 제1공기 유동(A1)과 충돌하게 된다. 이때 제1공기 유동(A1)은 휨 영역(B)에서의 휘어짐으로 인해 연료 유동(F)과 충돌하는 힘이 약해지게 되고, 이에 따라 연료의 미립화의 효과 또한 줄어들게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예들에서는 베이스 플레이트(100)를 관통하는 공기 분사홀(120)을 형성하여, 공기 분사홀(120)을 통해 유입되는 제2공기 유동(A2)을 연료 유동(F)과 충돌시킨다. 이로써 제1공기 유동(A1)만으로는 불충분한 연료 미립화 과정을 제2공기 유동(A2)에 의해 촉진시킬 수 있다.
도 3에 도시된 실시예의 경우 공기 분사홀(120)은 베이스 플레이트(100)의 두께방향(+Z 방향)에 대해 평행하게 베이스 플레이트(100)를 관통할 수 있다. 이로써 제2공기 유동(A2)의 베이스 플레이트(100) 통과 시간이 줄어들어, 제2공기 유동(A2)은 연료 유동(F)에 좀 더 신속하게 도달할 수 있다.
다음으로 도 4에 도시된 실시예의 경우, 공기 분사홀(120)의 베이스 플레이트(100)에 대한 관통 방향을 제외하고는, 도 3에 도시된 이전 실시예 및 그 변형예와 동일 또는 유사한 구성을 갖는다.
도 4를 참조하면, 공기 분사홀(120)은 베이스 플레이트(100)의 두께방향(+Z 방향)에 대해 경사지도록 베이스 플레이트(100)를 관통할 수 있다. 이로써 제2공기 유동(A2)의 난류 특성이 강화되어 제2공기 유동(A2)과 연료 유동(F) 간의 혼합 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 축부(200)를 중심으로 양측에 배치되는 공기 분사홀(120)들은 서로 관통 방향이 평행할 수 있다. 따라서, 축부(200)를 중심으로 +X 방향에 위치하는 공기 분사홀(120)은 X축에 대하여 연료 유동(F)의 방향과 동일한 방향으로 공기를 분사시키고, 축부(200)를 중심으로 -X 방향에 위치하는 공기 분사홀(120)은 X축에 대하여 연료 유동(F)의 방향과 반대 방향으로 공기를 분사시키게 된다. 즉, 베이스 플레이트(100)의 반경방향으로 대향하는 공기 분사홀(120)들 각각으로부터 분사되는 제2공기 유동(A2)들은 서로 동일한 방향일 수 있다.
다음으로 도 5에 도시된 실시예의 경우, 공기 분사홀(120)의 베이스 플레이트(100) 두께방향(+Z 방향)에 대한 경사방향을 제외하고는, 도 4에 도시된 이전 실시예 및 그 변형예와 동일 또는 유사하다. 즉, 도 3에 도시된 이전 실시예 및 그 변형예와는 공기 분사홀(120)이 베이스 플레이트(100) 두께방향(+Z 방향)에 대해 경사지도록 베이스 플레이트(100)를 관통한다는 점에서 차이가 있고, 도 4에 도시된 이전 실시예 및 그 변형예와는 제2공기 유동(A2)들 각각이 베이스 플레이트(100) 상에서 연료 유동(F)과 유사한 방향으로 진행한다는 점에서 차이가 있다.
도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 실시예 및 그 변형예와 마찬가지로, 공기 분사홀(120)은 베이스 플레이트(100)의 두께방향(+Z 방향)에 대해 경사지도록 베이스 플레이트(100)를 관통할 수 있다. 따라서, 제2공기 유동(A2)의 난류 특성이 강화되어 제2공기 유동(A2)과 연료 유동(F) 간의 혼합 강도를 더욱 향상시킬 수 있음은 전술한 바와 같다.
구체적으로, 축부(200)를 중심으로 양측에 배치되는 공기 분사홀(120)들은 서로 관통 방향이 Z축에 대하여 대칭일 수 있다. 따라서, 축부(200)를 중심으로 +X 방향 및 -X 방향에 위치하는 공기 분사홀(120)들 각각은 X축에 대하여 연료 유동(F)의 방향과 동일한 방향으로 공기를 분사시키게 된다. 즉, 베이스 플레이트(100)의 반경방향으로 대향하는 공기 분사홀(120)들 각각으로부터 분사되는 제2공기 유동(A2)들은 서로 반대 방향일 수 있다.
이외에도 도 2에 도시된 한 세트의 공기 분사홀(120)들에 있어서, 공기 분사홀(120)들 각각의 경사방향을 상이하게 형성하는 것도 얼마든지 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 연료와 공기 간의 혼합 시간을 늘리고 연료의 미립화 과정을 촉진시킬 수 있고, 이로써 질소산화물의 발생을 줄이게 되어 연소기의 저공해 성능을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 스월러 어셈블리
100: 베이스 플레이트
100OP: 개구부
110: 베인
120: 공기 분사홀
200: 축부
210: 연료 분사노즐
300: 커버 플레이트
A1: 제1공기 유동
A2: 제2공기 유동
F: 연료 유동

Claims (11)

  1. 중심에 개구부를 구비한 원판 형상의 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트 일면의 제1영역에 상기 베이스 플레이트의 원주방향을 따라 이격되어 배치되는 복수개의 베인들; 및
    상기 베이스 플레이트의 상기 일면 중 상기 개구부와 상기 제1영역 사이에 위치한 제2영역에 배치되는 복수개의 공기 분사홀들;을 구비하는, 스월러 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트와 대향하여 상기 복수개의 상기 베인들을 덮도록 배치되는 커버 플레이트;를 더 구비하는, 스월러 어셈블리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 베인들 각각은, 상기 베이스 플레이트의 반경방향에 대해 경사지도록 배치되는, 스월러 어셈블리.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 공기 분사홀들은, 상기 복수개의 베인들 중 서로 이웃하는 베인들 사이에 배치되는, 스월러 어셈블리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수개의 베인들은 제1베인 및 상기 제1베인에 이웃하는 제2베인을 포함하고,
    상기 제1베인과 상기 제2베인 사이의 영역으로부터 연장된 영역에, 상기 복수개의 공기 분사홀들 중 어느 한 세트의 공기 분사홀들이 배치되는, 스월러 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 한 세트의 공기 분사홀들은, 상기 베이스 플레이트의 반경방향에 대해 경사진 방향을 따라 배치되는, 스월러 어셈블리.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 공기 분사홀들 각각은, 상기 베이스 플레이트의 두께방향에 대해 경사지도록 형성된, 스웰러 어셈블리.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부에 삽입되어 상기 베이스 플레이트를 지지하는 축부;를 더 구비하는, 스월러 어셈블리.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 축부는 상기 베이스 플레이트의 반경방향으로 연료를 분사하는 복수개의 연료 분사노즐들을 구비하는, 스월러 어셈블리.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 축부는 중공의 봉 형상을 갖고, 상기 축부의 외벽 내부에 상기 축부의 길이방향을 따라 연장되도록 매설되어 상기 복수개의 연료 분사노즐 각각에 연료를 공급하는 연료 공급관을 구비하는, 스월러 어셈블리.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트와 대향하여 상기 복수개의 베인들을 덮도록 배치되는 커버 플레이트;를 더 구비하며,
    상기 복수개의 연료 분사노즐들은 상기 커버 플레이트보다 상기 베이스 플레이트에 인접하게 위치하는, 스월러 어셈블리.
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