KR20190103762A - 터빈의 씰링구조와, 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 씰플레이트와 디스크 또는 씰플레이트와 블레이드의 접합구조를 개선하여 냉각공기의 누설을 감소시키는 씰링구조와, 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은, 가스터빈의 디스크에 결합되는 블레이드의 일측에 형성되어 상기 블레이드에 공급되는 냉각공기의 누설을 감소시키는 가스터빈 블레이드의 씰링 구조에 있어서, 상기 디스크의 일측면에 돌출되어 형성되며, 하면이 곡면형상으로 이루어지는 결합부; 상기 결합부의 일측에 형성되는 평판형상의 프레임과, 상기 프레임의 하부에서 디스크 방향으로 연장되어 형성되며, 상면이 상기 결합부의 하면에 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 결합돌부를 포함하는 씰플레이트를 포함하는 씰링구조와 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공한다.

Description

터빈의 씰링구조와, 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈{Sealing structure of turbine, turbine and gas turbine comprising it}

본 발명은 터빈의 씰링구조와, 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 냉각공기의 불필요한 유출을 감소시키는 터빈의 씰링구조와, 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈에 관한 것이다.

가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 압축기 입구 스크롤 스트럿이 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 점화기로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.

터빈은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 타이로드가 배치되어 있다. 상기 타이로드는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고 상기 타이로드에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드가 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.

이러한 가스터빈은 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에 피스톤-실린더와 같은 상호 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적으며 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되고, 고속운동이 가능한 장점이 있다.

가스터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈 측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.

이러한 가스터빈의 터빈과 관련된 기술로서, 미국특허등록 제8573943호는 가스터빈에 관해 개시하고 있다.

상기 종래의 가스터빈은 평판 형상의 씰플레이트가 디스크 및 블레이드와 접하며 결합되는 구조를 구비한다. 그러나, 종래의 가스터빈은 제조허용오차에 의하여 발생하는 상기 씰플레이트와 블레이드 사이의 공간을 통하여 냉각공기가 연소가스의 휠스페이스(wheel-space)로 누출되어 블레이드가 정상적으로 냉각되지 않고 엔진효율이 떨어진다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 씰플레이트와 디스크 또는 씰플레이트와 블레이드의 접합구조를 개선하여 냉각공기의 누설을 감소시키는 씰링구조와, 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 씰링구조는, 가스터빈의 디스크에 결합되는 블레이드의 일측에 형성되어 상기 블레이드에 공급되는 냉각공기의 누설을 감소시키는 가스터빈 블레이드의 씰링 구조에 있어서, 상기 디스크의 일측면에 돌출되어 형성되며, 하면이 곡면형상으로 이루어지는 결합부; 상기 결합부의 일측에 형성되는 평판형상의 프레임과, 상기 프레임의 하부에서 디스크 방향으로 연장되어 형성되며, 상면이 상기 결합부의 하면에 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 결합돌부를 포함하는 씰플레이트를 포함한다.

그리고, 본 발명은 상기 블레이드의 하부에 단턱부가 형성되고, 상기 단턱부의 하면은 곡면형상으로 형성되며, 상기 결합돌부의 상면은 상기 단턱부의 하면과 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접할 수 있다.

또한, 상기 결합부의 하면은 하측으로 볼록한 곡면형상으로 이루어지고, 상기 결합돌부의 상면은 상기 결합부의 하면에 대응한 오목한 곡면 형상으로 이루어질 수 있다.

또는 상기 결합부의 하면은 오목한 곡면형상으로 이루어지고, 상기 결합돌부의 상면은 상기 결합부의 하면에 대응하도록 상측으로 볼록한 곡면 형상으로 이루어질 수 있다.

그리고 본 발명의 상기 디스크의 상부에는 상기 디스크가 결합되는 단면이 잣나무 형상인 결합슬롯이 형성되고, 상기 결합돌부의 상면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성될 수 있다.

또한, 상기 결합부의 상부에는 씰링이 삽입되는 씰링홈이 형성되며, 상기 씰링홈의 내면은 상기 씰링의 외면과 대응되는 곡면형상으로 이루어지며, 상기 씰링홈에 인접하는 위치의 블레이드에 씰링이 삽입되는 제2씰링홈이 형성되고, 상기 제2 씰링홈의 내면은 상기 씰링의 외면과 대응되는 곡면형상으로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 씰링홈의 상측내면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성될 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명은, 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈에 있어서, 복수개의 디스크와, 상기 디스크의 일측면에 돌출되어 형성되며, 하면이 곡면형상으로 이루어지는 결합부와, 상기 결합부의 일측에 형성되는 평판형상의 프레임과 상기 프레임의 하부에서 디스크 방향으로 연장되어 형성되며 상면이 상기 결합부의 하면에 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 결합돌부를 포함하는 씰플레이트와, 상기 복수개의 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수개의 블레이드를 포함하는 로터; 및 상기 로터를 내부에 수용하는 케이싱과, 상기 복수개의 블레이드 사이에 배치되도록 상기 케이싱의 내주면에 설치되는 복수개의 베인을 포함하는 스테이터; 를 포함하는 터빈을 제공할 수 있다.

또 다른 한편으로 본 발명은, 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기; 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 통해 연료를 연소시켜, 연소가스를 생성하는 연소기; 및 상기 압축기의 일측에 형성되며, 복수개의 디스크와, 상기 디스크의 일측면에 돌출되어 형성되며 하면이 곡면형상으로 이루어지는 결합부와, 상기 결합부의 일측에 형성되는 평판형상의 프레임과 상기 프레임의 하부에서 디스크 방향으로 연장되어 형성되며 상면이 상기 결합부의 하면에 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 결합돌부를 포함하는 씰플레이트와, 상기 복수개의 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수개의 블레이드를 포함하는 터빈을 포함하는 가스터빈을 제공할 수 있다.

본 발명은 상기 블레이드의 하부에 단턱부가 형성되고, 상기 단턱부의 하면은 곡면형상으로 형성되며, 상기 결합돌부의 상면은 상기 단턱부의 하면과 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접할 수 있다.

그리고 상기 디스크의 상부에는 상기 블레이드가 결합되는 단면이 잣나무 형상인 결합슬롯이 형성되며, 상기 결합돌부의 상면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성되며, 상기 결합부의 상부에는 씰링이 삽입되는 씰링홈이 형성되고, 상기 씰링홈의 상측내면은 상기 씰링의 외면과 대응되는 곡면형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 디스크의 상부에는 상기 블레이드가 결합되는 단면이 잣나무 형상인 결합슬롯이 형성되며, 상기 씰링홈의 상측내면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 터빈의 씰링구조와, 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈에 의하면, 씰플레이트와 디스크의 접합면구조 또는 씰플레이트와 블레이드의 접합면 구조를 개선하여 씰플레이트와 디스크 사이 또는 씰플레이트와 블레이드 사이로 누설되는 냉각공기를 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 씰링구조가 적용되는 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 터빈 블레이드 및 디스크의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 씰링구조를 도시한 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 씰링구조의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 디스크 및 블레이드의 결합부의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 씰 플레이트의 사시도이다.
도 7은 도 5의 "B"의 확대도이다.
도 8은 도 5의 "C"의 확대도이다.
도 9는 도 2의 "A"의 확대도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링구조의 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 터빈의 씰링구조체, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈에 대해 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스터빈(10)은, 타이로드(11), 압축기(12), 연소기(13) 및 터빈(100)을 포함한다.

상기 가스 터빈은 하우징을 구비하고 있고, 상기 하우징의 후측에는 터빈을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(16)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 디퓨저(16)의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(13)가 배치된다.

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 하우징의 상류측에 압축기(12)가 위치하고, 하류 측에 터빈(100)이 배치된다. 그리고, 상기 압축기(12)와 상기 터빈(100)의 사이에는 터빈에서 발생된 회전토크를 상기 압축기로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브가 배치되어 있다. 본 실시예에서는 토크튜브가 사용되고 있으나, 토크튜브 대신에 CUD(central unbladed disk) 등의 다른 부재가 사용될 수도 있다.

상기 압축기(12)는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크를 구비하고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크들은 타이로드(11)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.

구체적으로, 상기 각각의 압축기 로터 디스크는 대략 중앙을 상기 타이로드(11)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크는 대향하는 면이 상기 타이로드(11)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.

상기 압축기 로터 디스크의 외주면에는 복수 개의 블레이드가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 블레이드는 루트부를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크에 체결된다.

상기 각각의 로터 디스크의 사이에는 상기 하우징에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 상기 베인은 상기 로터 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 압축기 로터 디스크의 블레이드를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크의 블레이드로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.

상기 루트부의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.

상기 타이로드(11)는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크 및 터빈로터 디스크들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타측 단부에는 고정 너트에 의해 체결된다.

상기 타이로드(11)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저(diffuser)의 전방에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러 출구 안내깃(desworler Outlet guide vane)라고 한다.

상기 연소기(13)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.

가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.

한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.

이를 위해 상기 트랜지션피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.

상기 라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리부에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.

한편, 상기 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(100)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크 튜브를 거쳐 압축기 섹션으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.

상기 터빈(100)은 기본적으로는 압축기의 구조와 유사하며, 상기 터빈(100)은, 상기 연소기(13)로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 것으로서, 로터(110) 및 스테이터(120)를 포함한다. 본 실시예의 터빈은 전력생성을 위한 동력을 발생시키는 것으로 설명되었으나, 상기 터빈에서 발생하는 동력은 기계구동 혹은 추진력을 발생시키는 등의 다른 용도로 사용될 수도 있음은 물론이다.

상기 로터(110)는, 상기 연소기(13)로부터 공급받은 연소가스에 의해 회전하는 것으로서, 상기 타이로드(11)의 외주면에 설치되는 복수개의 터빈디스크(112)와, 상기 복수개의 터빈디스크(112)의 반경방향 외측면에 결합되는 복수개의 블레이드(114)를 포함한다. 상기 터빈(100)으로 유입된 연소가스는 상기 블레이드(114)를 통과하며 상기 블레이드(114)를 밀게 되고, 그에 따라 상기 블레이드(114)와 터빈디스크(112)는, 상기 타이로드(11)을 중심축으로 하여 회전하게 된다.

상기 블레이드(114)의 일측에는 상기 블레이드(114)가 상기 터빈디스크(112)로부터 이탈되는 것을 방지함과 동시에 상기 블레이드(114)를 냉각시키는 냉각공기가 수용되는 냉각챔버를 형성하는 씰플레이트가 형성된다.

상기 스테이터(120)는, 전단(Pre-stage)의 블레이드(112)를 통과한 연소가스가 후단(Rear-stage)의 블레이드(114)로 공급될 수 있도록 경로를 제공하는 것으로서, 상기 로터(110)를 내부에 수용하는 케이싱(121)과, 상기 타이로드(11) 측을 향하도록 상기 케이싱(121)의 내주면에 설치되되, 상기 복수개의 블레이드(112) 사이에 배치되는 복수개의 베인 에어포일(122)과, 상기 베인 에어포일(122)의 단부에 설치되는 베인 씰링어셈블리를 포함한다.

도 2 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 가스터빈 블레이드의 씰링구조는 가스터빈의 디스크(112)에 결합되는 블레이드(114)의 일측에 형성되어 상기 블레이드(114)에 공급되는 냉각공기의 누설을 감소시키는 것으로서, 결합부(113) 및 씰플레이트(130)를 포함한다.

상기 결합부(113)는 상기 디스크(112)의 일측면에 돌출되어 형성되며, 하면(113a)이 상측으로 오목한 곡면형상으로 이루어진다.

상기 씰플레이트(130)는 디스크(112)의 양측 측면에 설치되어 축방향으로 블레이드(114)를 고정시키고, 상기 씰플레이트(130)와 디스크(112) 및 블레이드(114) 사이의 에어공간을 씰링한다. 상기 씰플레이트(130)는 클램프(133) 및 패스너(134)에 의하여 고정된다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 씰플레이트(130)는 프레임(131) 및 결합돌부(132)로 이루어진다. 상기 프레임(130)은 상기 결합부(113)의 일측에 평판형상으로 형성된다. 상기 프레임의 하부에는 결합돌부(132)가 형성된다.

상기 결합돌부(132)는 상기 프레임(130)에서 디스크(112) 방향으로 연장되어 형성되며, 상면(132a)이 상기 결합부(113)의 하면(113a)에 면접하도록, 상기 결합부의 하면에 대응하는 상측으로 볼록한 곡면 형상으로 이루어진다. 이에 따라 상기 디스크의 결합부(113)와 상기 씰플레이트(130)의 결합돌부(132)는 서로 면접하여 배치됨으로써 디스크(112)와 씰플레이트(130)의 축방향 갭을 최소화시켜 디스크(112)와 씰플레이트(130) 사이로 누설되는 냉각공기의 양을 감소시킨다.

한편 도 5를 참조하면, 상기 블레이드(114)의 하부에는 단턱부(114a)가 형성되며, 상기 단턱부(114a)의 하면은 곡면형상으로 형성된다. 상기 단턱부(114a)의 하면은 인접하는 디스크(112)의 결합부(113)의 하면(113a)과 동일 형상으로 형성되며, 상기 씰플레이트(130)의 결합돌부(132)의 상면과 대응되는 형상으로 형성된다. 상기 블레이드(114)와 상기 씰플레이트(130)는 서로 면접하여 배치됨으로써 블레이드(114)와 씰플레이트(130)의 축방향 갭을 최소화시켜 디스크(112)와 씰플레이트(130) 사이로 누설되는 냉각공기의 양을 최소화시킨다.

그리고 상기 씰플레이트(130)의 결합돌부(132)의 전면과 상기 디스크(112)의 측면은 타이트하게 면접촉하도록 형성된다. 이에 따라 공간 "D"는 씰링되어, 공간 "D"로 유입된 냉각공기가 외부로 누설되는 것이 최소화된다.

한편, 상기 디스크(112)의 상부에는 상기 블레이드(114)가 삽입, 결합되는 결합슬롯(112a)이 형성된다. 상기 결합슬롯(112a)은 단면이 잣나무 형상으로 이루어진다.

도 7을 참조하면, 상기 결합돌부(132)의 상면(132a), 상기 블레이드(114)의 단턱부 하면(114a) 및 상기 디스크의 결합부 하면(113a)은 상기 블레이드(114)가 접하는 상기 결합슬롯(112a)의 내측접합면(112b)상에 위치하도록 형성된다. 즉, 상기 블레이드(114)의 단턱부 하면(114a) 및 상기 디스크(114)의 결합부 하면(113a)은 상기 결합슬롯(112a)의 내측접합면(112b)과 적어도 일부가 겹쳐지는 높이에 형성되며, 바람직하게는 동일한 높이에 형성된다.

도 4, 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 디스크(112)의 결합부(113) 상부에는 씰링(140)이 삽입되는 씰링홈(115)이 형성된다. 상기 씰링(140)은 원형 단면을 가지며, 상기 씰링홈(115)은 상기 씰링(140)의 외면과 대응되는 곡면형상으로 이루어진다. 상기 씰링홈(115)은 전체적으로 콘뿔 형상의 단면을 가지도록 이루어지며, 상기 콘뿔 형상의 꼭지점 부근에 상기 씰링(140)이 삽입되어 결합된다.

상기 씰링홈(115)에 인접하는 블레이드(114)에는 씰링(140)이 삽입되는 제2씰링홈(117)이 형성된다. 상기 제2씰링홈(117)도 상기 씰링(140)의 외면과 대응되는 곡면 형상으로 이루어지며, 상기 제2씰링홈(117)도 전체적으로 콘뿔 형상의 단면으로 이루어진다.

또한, 상기 씰플레이트(130)의 디스크 측의 면은 상기 디스크(112) 및 블레이드(114)와 밀접하게 접하도록 형성된다.

상기 씰링(140)은 콘뿔 형상의 상기 제1,2씰링홈(115)(117)과 곡면접촉을 통하여 밀접하게 접촉하게 되며, 또한 씰플레이트(130)의 디스크 측의 면 역시 상기 디스크(112) 및 블레이드(114)와 밀접하게 접하도록 형성됨으로써, 도 9의 공간 "E"의 냉각공기가 외부로 누설되는 것을 최소화시킨다.

또한, 씰링(140)과 디스크 사이의 접촉면 및 씰링(140)과 블레이드(114) 사이의 접촉면은, 블레이드(114)가 접하는 상기 결합슬롯(112a)의 내측 접합면(112b)과 적어도 일부가 겹쳐지는 높이에 형성되며, 바람직하게는 동일한 높이에 형성된다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 씰링구조의 단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스터빈 블레이드의 씰링구조는 결합부(213)와, 프레임(231) 및 결합돌부(232)로 이루어진 씰플레이트(230)를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 가스터빈 블레이드의 씰링 구조는, 결합부의 하면 및 결합돌부의 상면의 형상이 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 씰링구조와 상이하며, 그 이외의 다른 구성은 동일하다. 본 발명의 일실시예에 따른 씰링구조와 동일한 구조에 대하여는 설명을 생략하며, 상이한 구조인 결합부의 하면 및 결합돌부의 상면의 형상에 대하여만 설명한다.

상기 결합부(213)의 하면은 하측으로 볼록한 곡면 형상으로 이루어지고, 상기 결합돌부(232)의 상면은 상기 결합부(213)의 하면에 대응하도록 하측으로 오목한 곡면 형상으로 형성된다. 이에 따라 상기 디스크(212)의 결합부(213)와 상기 씰플레이트(230)의 결합돌부(232)는 서로 면접하여 배치됨으로써 디스크(212)와 씰플레이트(230)의 축방향 갭을 최소화시켜 디스크(212)와 씰플레이트(230) 사이로 누설되는 냉각공기의 양을 감소시킨다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 가스터빈 100 : 터빈
110 : 로터 112 : 터빈디스크
113 : 결합부 114 : 블레이드
120 : 스테이터 130 : 씰플레이트
131 : 프레임 132 : 결합돌부
140 : 씰링

Claims (19)

1. 가스터빈의 디스크에 결합되는 블레이드의 일측에 형성되어 상기 블레이드에 공급되는 냉각공기의 누설을 감소시키는 가스터빈 블레이드의 씰링 구조에 있어서,
   상기 디스크의 일측면에 돌출되어 형성되며, 하면이 곡면형상으로 이루어지는 결합부;
   상기 결합부의 일측에 형성되는 평판형상의 프레임과, 상기 프레임의 하부에서 디스크 방향으로 연장되어 형성되며, 상면이 상기 결합부의 하면에 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 결합돌부를 포함하는 씰플레이트를 포함하는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 블레이드의 하부에 단턱부가 형성되고,
   상기 단턱부의 하면은 곡면형상으로 형성되며,
   상기 결합돌부의 상면은 상기 단턱부의 하면과 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합부의 하면은 하측으로 볼록한 곡면형상으로 이루어지고,
   상기 결합돌부의 상면은 상기 결합부의 하면에 대응한 오목한 곡면 형상으로 이루어지는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합부의 하면은 오목한 곡면형상으로 이루어지고,
   상기 결합돌부의 상면은 상기 결합부의 하면에 대응하도록 상측으로 볼록한 곡면 형상으로 이루어지는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 디스크의 상부에는 상기 디스크가 결합되는 단면이 잣나무 형상인 결합슬롯이 형성되고,
   상기 결합돌부의 상면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 디스크의 상측에는 상기 블레이드가 결합되는 결합슬롯이 형성되고,
   상기 결합부의 상부에는 씰링이 삽입되는 씰링홈이 형성되며,
   상기 씰링홈의 내면은 상기 씰링의 외면과 대응되는 곡면형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 씰링홈에 인접하는 위치의 블레이드에 씰링이 삽입되는 제2씰링홈이 형성되고, 상기 제2 씰링홈의 내면은 상기 씰링의 외면과 대응되는 곡면형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
   
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 결합슬롯은 단면이 잣나무 형상으로 이루어지며,
   상기 씰링홈의 상측내면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
   
9. 연소기로부터 공급받은 연소가스를 내부로 통과시켜, 동력을 발생시키는 터빈에 있어서,
   복수개의 디스크와, 상기 디스크의 일측면에 돌출되어 형성되며, 하면이 곡면형상으로 이루어지는 결합부와, 상기 결합부의 일측에 형성되는 평판형상의 프레임과 상기 프레임의 하부에서 디스크 방향으로 연장되어 형성되며 상면이 상기 결합부의 하면에 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 결합돌부를 포함하는 씰플레이트와, 상기 복수개의 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수개의 블레이드를 포함하는 로터; 및
   상기 로터를 내부에 수용하는 케이싱과, 상기 복수개의 블레이드 사이에 배치되도록 상기 케이싱의 내주면에 설치되는 복수개의 베인을 포함하는 스테이터; 를 포함하는 터빈.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 블레이드의 하부에 단턱부가 형성되고,
    상기 단턱부의 하면은 곡면형상으로 형성되며,
    상기 결합돌부의 상면은 상기 단턱부의 하면과 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 것을 특징으로 하는 터빈.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 디스크의 상부에는 상기 블레이드가 결합되는 단면이 잣나무 형상인 결합슬롯이 형성되며,
    상기 결합돌부의 상면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 터빈.
    
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 결합부의 상부에는 씰링이 삽입되는 씰링홈이 형성되고,
    상기 씰링홈의 상측내면은 상기 씰링의 외면과 대응되는 곡면형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터빈.
    
13. 청구항 12에 있어서,
    상기 씰링홈에 인접하는 위치의 디스크에 씰링이 삽입되는 제2씰링홈이 형성되고, 상기 제2 씰링홈의 상측내면은 상기 씰링의 외면과 대응되는 곡면형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
    
14. 청구항 12에 있어서,
    상기 디스크의 상부에는 상기 블레이드가 결합되는 단면이 잣나무 형상인 결합슬롯이 형성되며,
    상기 씰링홈의 상측내면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.
    
15. 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기;
    상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 통해 연료를 연소시켜, 연소가스를 생성하는 연소기; 및
    상기 압축기의 일측에 형성되며, 복수개의 디스크와, 상기 디스크의 일측면에 돌출되어 형성되며 하면이 곡면형상으로 이루어지는 결합부와, 상기 결합부의 일측에 형성되는 평판형상의 프레임과 상기 프레임의 하부에서 디스크 방향으로 연장되어 형성되며 상면이 상기 결합부의 하면에 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 결합돌부를 포함하는 씰플레이트와, 상기 복수개의 디스크의 외측면에 각각 결합되는 복수개의 블레이드를 포함하는 터빈을 포함하는 가스터빈.
    
16. 청구항 15에 있어서,
    상기 블레이드의 하부에 단턱부가 형성되고,
    상기 단턱부의 하면은 곡면형상으로 형성되며,
    상기 결합돌부의 상면은 상기 단턱부의 하면과 대응하는 곡면형상으로 이루어져 접하는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
    
17. 청구항 15에 있어서,
    상기 디스크의 상부에는 상기 블레이드가 결합되는 단면이 잣나무 형상인 결합슬롯이 형성되며,
    상기 결합돌부의 상면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
    
18. 청구항 15에 있어서,
    상기 결합부의 상부에는 씰링이 삽입되는 씰링홈이 형성되고,
    상기 씰링홈의 상측내면은 상기 씰링의 외면과 대응되는 곡면형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
    
19. 청구항 18에 있어서,
    상기 디스크의 상부에는 상기 블레이드가 결합되는 단면이 잣나무 형상인 결합슬롯이 형성되며,
    상기 씰링홈의 상측내면은, 상기 블레이드가 접하는 상기 결합슬롯의 내측 접합면과 동일한 높이에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스터빈 블레이드의 씰링구조.

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