KR20200145394A

KR20200145394A - 터빈 베인, 및 이를 포함하는 터빈

Info

Publication number: KR20200145394A
Application number: KR1020190074349A
Authority: KR
Inventors: 주현우
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2020-12-30
Also published as: US20200400031A1; US11299996B2; CN112112688B; CN112112688A; US20220186626A1; US11499438B2; DE102020115826A1; KR102207971B1

Abstract

본 발명은 열응력을 감소시킬 수 있는 터빈 베인, 및 터빈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 터빈 베인은 리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어 포일, 상기 에어포일의 일단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하는 내측 슈라우드, 상기 에어포일의 타단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하되 상기 내측 슈라우드와 마주하는 외측 슈라우드, 내부에 형성되며 높이방향으로 이어진 제1 냉각 유로와 제2 냉각 유로, 및 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로를 연결하는 제1 유로 벤딩부를 포함하고, 상기 제1 유로 벤딩부는 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치한다.

Description

터빈 베인, 및 이를 포함하는 터빈{VANE FOR TURBINE, TURBINE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 터빈 베인, 이를 포함하는 터빈에 관한 것이다.

가스 터빈은 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소시키고, 연소로 발생된 고온의 가스로 터빈을 회전시키는 동력 기관이다. 가스 터빈은 발전기, 항공기, 선박, 기차 등을 구동하는데 사용된다.

일반적으로 가스 터빈은 압축기, 연소기 및 터빈을 포함한다. 압축기는 외부 공기를 흡입하여 압축한 후 연소기로 전달한다. 압축기에서 압축된 공기는 고압 및 고온의 상태가 된다. 연소기는 압축기로부터 유입된 압축 공기와 연료를 혼합해서 연소시킨다. 연소로 인해 발생된 연소 가스는 터빈으로 배출된다. 연소 가스에 의해 터빈 내부의 터빈 블레이드가 회전하게 되며, 이를 통해 동력이 발생된다. 발생된 동력은 발전, 기계 장치의 구동 등 다양한 분야에 사용된다.

최근에는 터빈읜 효율을 증가시키기 위하여 터빈으로 유입되는 가스의 온도(Turbine Inlet Temperature: TIT)가 지속적으로 상승하는 추세에 있는데, 이로 인하여 터빈 블레이드의 내열처리 및 냉각의 중요성이 부각되고 있다.

특히 베인의 내부 유로 중 유로의 방향이 변화되는 유로 벤딩 부분은 열응력이 집중되어 구조 수명이 낮게 평가된다. 일부분의 구조 수명이 낮게 평가되면 터빈 베인 전체의 수명이 낮아져 보수 비용이 증가하게 된다.

대한민국 등록특허 제 10-1617705호(2016. 04. 27)

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 열응력을 감소시킬 수 있는 터빈 베인, 및 터빈을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 터빈 베인은 리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어 포일, 상기 에어포일의 일단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하는 내측 슈라우드, 상기 에어포일의 타단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하되 상기 내측 슈라우드와 마주하는 외측 슈라우드, 내부에 형성되며 높이방향으로 이어진 제1 냉각 유로와 제2 냉각 유로, 및 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로를 연결하는 제1 유로 벤딩부를 포함하고, 상기 제1 유로 벤딩부는 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치한다.

여기서, 상기 제1 유로 벤딩부는 제1 포인트를 중심으로 호형으로 만곡된 제1 곡면을 갖고, 상기 제1 포인트는 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치할 수 있다.

또한, 상기 터빈 베인은 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로를 분할하며, 상기 에어 포일의 높이 방향으로 이어진 제1 격벽을 더 포함하고, 상기 제1 격벽의 길이방향 단부는 상기 에어 포일의 단부보다 더 외측에 위치할 수 있다.

또한, 상기 내측 슈라우드는 상기 에어 포일의 내측단에 연결된 내측 플랫폼과 상기 내측 플랫폼에서 돌출된 내측 후크를 포함하고, 상기 내측 플랫폼에는 돌출되어 내부 공간을 형성하는 내측 돌출부가 형성되고 상기 제1 유로 벤딩부는 상기 내측 돌출부 내부에 위치할 수 있다.

또한, 상기 제1 격벽에는 상기 제1 격벽을 두께 방향으로 관통하는 복수의 유도 홀이 형성되고, 일부의 유도 홀은 상기 터빈 베인의 중심을 기준으로 상기 에어 포일의 단부보다 더 외측에 배치될 수 있다.

또한, 일부의 상기 유도 홀은 상기 에어 포일과 상기 내측 플랫폼이 연결되는 경계면 상에 위치할 수 있다.

또한, 상기 제1 격벽에는 상기 제1 격벽을 두께 방향으로 이어진 제1 통로와 상기 제1 통로와 연결되며 상기 격벽의 단부까지 이어진 제2 통로가 형성되고, 상기 제1 통로는 상기 에어 포일 내부에 위치하고, 상기 제2 통로는 상기 에어 포일의 내부에서 상기 내측 슈라우드의 내부까지 이어질 수 있다.

또한, 상기 제1 격벽에는 상기 유로 벤딩부에 위치하는 복수의 다공판이 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 터빈 베인은 내부에 형성되며 높이방향으로 이어진 제3 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로와 상기 제3 냉각 유로를 연결하는 제2 유로 벤딩부를 더 포함하고, 상기 제2 유로 벤딩부는 제2 포인트를 중심으로 호형으로 만곡된 제2 곡면을 갖고, 상기 제2 포인트는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치할 수 있다.

또한, 상기 외측 슈라우드는 상기 에어 포일의 외측단에 연결된 외측 플랫폼과 상기 외측 플랫폼에서 돌출된 외측 후크를 포함하고, 상기 외측 플랫폼에는 외측으로 돌출되어 내부 공간을 형성하는 외측 돌출부가 형성되고 상기 제2 유로 벤딩부는 상기 외측 돌출부 내부에 위치할 수 있다.

또한, 상기 외측 돌출부는 익형의 횡단면을 가질 수 있다.

또한, 상기 터빈 베인은 내부에 형성되며 높이방향으로 이어진 제3 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로와 상기 제3 냉각 유로를 분할하며, 상기 에어 포일의 높이 방향으로 이어진 제2 격벽을 더 포함하고, 상기 제2 격벽의 길이방향 단부는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 터빈은, 회전 가능한 로터 디스크와, 상기 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드와 터빈 베인을 포함하며, 상기 터빈 베인은 리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어 포일, 상기 에어포일의 일단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하는 내측 슈라우드, 및 상기 에어포일의 타단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하되 상기 내측 슈라우드와 마주하는 외측 슈라우드, 내부에 형성되며 높이방향으로 이어진 제1 냉각 유로와 제2 냉각 유로, 및 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로를 연결하는 제1 유로 벤딩부를 포함하고, 상기 제1 유로 벤딩부는 제1 포인트를 중심으로 호형으로 만곡된 제1 곡면을 갖고, 상기 제1 포인트는 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치한다.

여기서, 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로를 분할하며, 상기 에어 포일의 높이 방향으로 이어진 제1 격벽을 더 포함하고, 상기 제1 격벽의 길이방향 단부는 상기 에어 포일의 단부보다 더 외측에 위치할 수 있다.

또한, 상기 내측 돌출부는 익형의 횡단면을 가질 수 있다.

또한, 상기 제1 격벽에는 상기 제1 격벽을 두께 방향으로 관통하는 복수의 유도 홀이 형성되고, 일부의 유도 홀은 상기 에어 포일의 외측에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 터빈 베인, 터빈에 의하면 유로가 전환되는 부분에서 열응력을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 가스 터빈의 일부를 잘라 본 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 베인을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 베인을 도시한 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 베인을 도시한 횡단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 베인을 도시한 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 베인을 도시한 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈 베인을 도시한 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 터빈 베인을 도시한 종단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 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 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이며, 도 2는 도 1의 가스 터빈의 일부를 잘라 본 종단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예를 따르는 가스 터빈(1000)의 열역학적 사이클은 이상적으로는 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 따를 수 있다. 브레이튼 사이클은 등엔트로피 압축(단열 압축), 정압 급열, 등엔트로피 팽창(단열 팽창), 정압 방열로 이어지는 4가지 과정으로 구성될 수 있다. 즉, 대기의 공기를 흡입하여 고압으로 압축한 후 정압 환경에서 연료를 연소하여 열에너지를 방출하고, 이 고온의 연소 가스를 팽창시켜 운동에너지로 변환시킨 후에 잔여 에너지를 담은 배기가스를 대기 중으로 방출할 수 있다. 즉, 압축, 가열, 팽창, 방열의 4 과정으로 사이클이 이루어질 수 있다.

위와 같은 브레이튼 사이클을 실현하는 가스 터빈(1000)은 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1100), 연소기(1200) 및 터빈(1300)을 포함할 수 있다. 이하의 설명은 도 1을 참조하겠지만, 본 발명의 설명은 도 1에 예시적으로 도시된 가스 터빈(1000)과 동등한 구성을 가진 터빈 기관에 대해서도 폭넓게 적용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 가스 터빈(1000)의 압축기(1100)는 외부로부터 공기를 흡입하여 압축할 수 있다. 압축기(1100)는 압축기 블레이드(1130)에 의해 압축된 압축 공기를 연소기(1200)에 공급하고, 또한 가스 터빈(1000)에서 냉각이 필요한 고온 영역에 냉각용 공기를 공급할 수 있다. 이때, 흡입된 공기는 압축기(1100)에서 단열 압축 과정을 거치게 되므로, 압축기(1100)를 통과한 공기의 압력과 온도는 올라가게 된다.

압축기(1100)는 원심 압축기(centrifugal compressors)나 축류 압축기(axial compressor)로 설계되는데, 소형 가스 터빈에서는 원심 압축기가 적용되는 반면, 도 1에 도시된 것과 같은 대형 가스 터빈(1000)은 대량의 공기를 압축해야 하기 때문에 다단 축류 압축기(1100)가 적용되는 것이 일반적이다. 이때, 다단 축류 압축기(1100)에서는, 압축기(1100)의 블레이드(1130)는 센터 타이로드(1120)와 로터 디스크의 회전에 따라 회전하여 유입된 공기를 압축하면서 압축된 공기를 후단의 압축기 베인(1140)으로 이동시킨다. 공기는 다단으로 형성된 블레이드(1130)를 통과하면서 점점 더 고압으로 압축된다.

압축기 베인(1140)은 하우징(1150)의 내부에 장착되며, 복수의 압축기 베인(1140)이 단을 형성하며 장착될 수 있다. 압축기 베인(1140)은 전단의 압축기 블레이드(1130)로부터 이동된 압축 공기를 후단의 블레이드(1130) 측으로 안내한다. 일 실시예에서 복수의 압축기 베인(1140) 중 적어도 일부는 공기의 유입량의 조절 등을 위해 정해진 범위 내에서 회전 가능하도록 장착될 수 있다.

압축기(1100)는 터빈(1300)에서 출력되는 동력의 일부를 사용하여 구동될 수 있다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1100)의 회전축과 터빈(1300)의 회전축은 토크 튜브(1170)에 의하여 직결될 수 있다. 대형 가스 터빈(1000)의 경우, 터빈(1300)에서 생산되는 출력의 거의 절반 정도가 압축기(1100)를 구동시키는데 소모될 수 있다.

한편, 연소기(1200)는 압축기(1100)의 출구로부터 공급되는 압축 공기를 연료와 혼합하여 등압 연소시켜 높은 에너지의 연소 가스를 만들어 낼 수 있다. 연소기(1200)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.

연소기(1200)는 셀 형태로 형성되는 하우징 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combustor Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.

한편, 연소기(1200)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 터빈(1300)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈(1300)의 터빈 블레이드(1400)에 충동, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크 튜브(1170)를 거쳐 압축기(1100)로 전달되고, 압축기(1100) 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 사용된다.

터빈(1300)은 로터 디스크(1310)와 로터 디스크(1310)에 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(1400)와 터빈 베인(1500)을 포함한다.

로터 디스크(1310)는 대략 원판 형태를 가지고 있고, 그 외주부에는 복수의 홈이 형성되어 있다. 홈은 굴곡면을 갖도록 형성되며 홈에 터빈 블레이드(1400)와 터빈 베인(1500)이 삽입된다. 터빈 블레이드(1400)는 도브테일 등의 방식으로 로터 디스크(1310)에 결합될 수 있다. 터빈 베인(1500)은 회전하지 않도록 고정되며 터빈 블레이드(1400)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 안내한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 종단면도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인을 도시한 횡단면도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 터빈 베인(1500)은 내측 슈라우드(1520), 외측 슈라우드(1530), 및 내측 슈라우드(1520)와 외측 슈라우드(1530) 사이에 위치하는 에어포일(1510)을 포함한다.

에어포일(1510)은 날개 형상의 곡면판으로 이루어질 수 있으며, 가스 터빈(1000)의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성될 수 있다. 에어포일(1510)은 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지(1511)와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지(1512)를 구비할 수 있다.

에어포일(1510)에서 연소가스가 유입되는 전면에는 외측방향으로 볼록한 곡면을 이루며 돌출된 흡입면이 형성되고, 에어포일의 후면에는 흡입면 측으로 오목하게 함몰된 곡면을 이루는 압력면이 형성된다. 에어포일(1510)의 흡입면과 압력면의 압력차가 발생하여 터빈(1300)이 회전하게 된다.

에어포일(1510)의 표면에는 다수의 쿨링홀(1513)이 형성되는데, 쿨링홀(1513)들은 에어포일(1510)의 내부에 형성되는 냉각 유로와 연통되어 냉각 공기를 에어포일(1510)의 표면에 공급한다.

내측 슈라우드(1520)는 로터 디스크(1310)에 결합되며 에어 포일(1510)의 내측 단부에 배치되어 에어 포일(1510)을 지지한다. 내측 슈라우드(1520)는 에어포일(1510)의 내측 에 결합된 내측 플랫폼(1522) 및 내측 플랫폼(1522)의 아래로 돌출되어 로터 디스크(1310)에 결합되는 내측 후크(1524)를 포함한다.

내측 플랫폼(1522)은 대략 사각판 형상으로 이루어지며 내측 플랫폼(1522)에는 돌출되어 내부에 공간을 형성하는 내측 돌출부(1528)가 형성된다. 내측 돌출부(1528)는 로터 디스크(1310)를 향하는 방향인 내측 방향으로 돌출되며, 익형의 횡단면을 갖는다. 즉, 내측 돌출부(1528)의 횡단면은 볼록면과 오목면을 포함하고, 측단으로 갈수록 볼록면과 오목면 사이의 간격이 감소하도록 형성된다.

외측 슈라우드(1530)는 반경 반향 외측에 설치된 베인 캐리어(미도시)에 결합되며 에어 포일(1510)의 외측 단부에 배치되어 에어 포일(1510)을 지지한다. 외측 슈라우드(1530)는 에어포일(1510)의 외측단에 결합된 외측 플랫폼(1532) 및 외측 플랫폼(1532)의 위로 돌출되어 베인 캐리어에 결합되는 외측 후크(1534)를 포함한다.

외측 플랫폼(1532)는 대략 사각판 형상으로 이루어지며 외측 플랫폼(1532)에는 돌출되어 내부에 공간을 형성하는 외측 돌출부(1538)가 형성된다. 외측 돌출부(1538)는 외측 방향으로 돌출되며, 익형의 횡단면을 갖는다. 즉, 외측 돌출부(1538)의 횡단면은 볼록면과 오목면을 포함하고, 측단으로 갈수록 볼록면과 오목면 사이의 간격이 감소하도록 형성된다. 외측 돌출부(1538)에는 냉각 매체가 유입되는 입구(E11)와 냉각 매체가 배출되는 출구(O11)가 형성될 수 있다. 여기서 냉각 매체는 상기한 압축기에서 압축된 공기로 이루어질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

터빈 베인(1500)의 내부에는 제1 냉각 유로(C11), 제2 냉각 유로(C12), 제3 냉각 유로(C13), 제4 냉각 유로(C14), 제1 유로 벤딩부(B11), 제2 유로 벤딩부(B12), 제1 격벽(1561), 제2 격벽(1562), 및 제3 격벽(1563)이 형성된다. 터빈 베인(1500)은 주조(casting)로 형성될 수 있다.

제1 냉각 유로(C11)는 출구(O11)와 연결되며, 외측 슈라우드(1530)에서 에어 포일(1510)을 거쳐 내측 슈라우드(1520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제1 냉각 유로(C11)는 제1 격벽(1561)과 리딩 엣지(1511)에 의하여 형성되며, 외측 돌출부(1538), 외측 플랫폼(1532), 에어 포일(1510)을 높이 방향으로 관통하도록 형성된다.

제2 냉각 유로(C12)는 입구(E11)와 연결되며, 외측 슈라우드(1530)에서 에어 포일(1510)을 거쳐 내측 슈라우드(1520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제2 냉각 유로(C12)는 제1 격벽(1561)과 제2 격벽(1562)에 의하여 형성된다. 제2 냉각 유로(C12)를 통해서 유입되는 공기는 제1 냉각 유로(C11)에 공급될 수 있다.

제1 격벽(1561)은 제1 냉각 유로(C11)와 제2 냉각 유로(C12) 사이에 위치하며, 제1 냉각 유로(C11)와 제2 냉각 유로(C12)를 분할한다. 제1 격벽(1561)의 길이방향 외측 단부는 외측 슈라우드(1530)에 고정되고, 제1 격벽(1561)의 길이방향 내측 단부는 에어 포일(1510)의 단부에서 이격되어 위치한다. 즉, 제1 격벽(1561)은 에어 포일(1510)을 관통하여 내측 슈라우드(1520) 내부까지 이어져 형성된다.

제1 냉각 유로(C11)와 제2 냉각 유로(C12)는 제1 유로 벤딩부(B11)에 의하여 연결되는데, 제1 유로 벤딩부(B11)는 에어 포일(1510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(1520) 내부에 위치한다. 더욱 상세하게 제1 유로 벤딩부(B11)는 내측 돌출부(1528) 내에 위치할 수 있다. 또한. 제1 유로 벤딩부(B11)는 호형으로 만곡된 제1 곡면(1516)을 갖는데 제1 곡면(1516)은 제1 포인트(P11)를 중심으로 제1 반경(R11)을 갖는 호형의 단면을 갖는다. 여기서 제1 포인트(P11)는 에어 포일(1510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(1520) 내부에 위치한다. 즉, 또한 제1 포인트(P11)는 제1 격벽(1561) 내에 위치할 수 있다. 이에 따라 제1 격벽(1561)이 열을 배출하는 방열판 역할을 할 수 있다.

냉각 유로에 의하여 터빈 베인(1500)이 전체적으로 냉각되지만, 냉각 유로가 전환되는 부분인 제1 유로 벤딩부(B11)에서 열응력이 집중되어 구조 수명을 저하시키는 것으로 파악된다.

고온의 가스는 에어 포일(1510)이 형성된 부분만 지나가며, 내측 슈라우드(1520) 및 외측 슈라우드(1530)는 다른 부재에 끼움되므로 고온의 가스와 접촉하지 않는다. 이에 따라 제1 유로 벤딩부(B11)가 내측 슈라우드(1520) 내부에 위치하면 제1 유로 벤딩부(B11)에 가해지는 열응력을 최소화할 수 있다.

또한, 열응력은 제1 유로 벤딩부(B11)에서 만곡되는 곡면의 중심점에서 최대가 되는바, 제1 포인트(P11)가 내측 슈라우드(1520) 내부에 위치하면 구조 수명을 현저히 향상시킬 수 있다. 제1 유로 벤딩부(B11)의 일부가 내측 슈라우드(1520) 내에 위치하더라도 제1 포인트(P11)가 에어 포일(1510) 내에 위치하면 열응력의 감소 정도는 미미한 것으로 나타난다.

본 제1 실시예에서는 제1 유로 벤딩부(B11)가 내측에 형성되는 것을 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 제1 유로 벤딩부가 외측에 형성되는 경우에는 제1 유로 벤딩부와 제1 포인트가 외측 슈라우드 내부에 위치할 수도 있다.

종래의 구조에서는 내측 플랫폼이 얇아서 유로 벤딩부를 내측 슈라우드 내부에 형성하는 것은 불가능하였다. 그러나 본 제1 실시예와 같이 내측 돌출부(1528)가 형성되면, 내측 돌출부(1528) 내부에 제1 유로 벤딩부(B11)가 위치되어 열 응력을 최소화하고 구조 수명을 향상시킬 수 있다.

제3 냉각 유로(C13)는 제2 냉각 유로(C12)와 인접하게 배치되며, 외측 슈라우드(1530)에서 에어 포일(1510)을 거쳐 내측 슈라우드(1520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제3 냉각 유로(C13)는 제2 격벽(1562)과 제3 격벽(1563)에 의하여 형성되며, 외측 돌출부(1538), 외측 플랫폼(1532), 에어 포일(1510)을 높이 방향으로 관통하도록 형성된다.

제3 냉각 유로(C13)는 입구(E11)와 연결되며, 입구(E11)를 통해서 유입된 공기는 각각 제2 냉각 유로(C12)와 제3 냉각 유로(C13)로 분할되어 이동한다. 제3 냉각 유로(C13)를 통해서 이동하는 공기는 제4 냉각 유로(C14)에 공급될 수 있다.

제2 격벽(1562)은 제2 냉각 유로(C12)와 제3 냉각 유로(C13) 사이에 위치하며, 제2 냉각 유로(C12)와 제3 냉각 유로(C13)를 분할한다. 제2 격벽(1562)의 길이방향 내측 단부는 내측 슈라우드(1520)에 고정되고, 외측 단부는 에어 포일(1510)의 단부보다 더 외측에 위치한다. 즉, 제2 격벽(1562)은 에어 포일(1510)을 관통하여 외측 슈라우드(1530) 내부까지 이어지되 입구(E11)에서 이격되어 있다. 이에 따라 제2 격벽(1562)의 단부에서 열응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.

제4 냉각 유로(C14)는 제3 냉각 유로(C13)와 트레일링 엣지(1512) 사이에 배치되며, 에어 포일(1510)과 내측 슈라우드(1520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제4 냉각 유로(C14)는 제3 격벽(1563)과 트레일링 엣지(1512)에 의하여 형성된다. 제4 냉각 유로(C14)는 제3 냉각 유로(C13)에서 공기를 공급받으며 제4 냉각 유로(C14)로 유입된 공기는 트레일링 엣지(1512)를 통해서 배출된다. 트레일링 엣지(1512)에는 후단 쿨링 슬롯(1519)이 형성되고, 후단 쿨링 슬롯(1519)에는 분할 돌기(1568)가 형성되는데, 공기는 후단 쿨링 슬롯(1519)을 통해서 배출되면서 트레일링 엣지(1512)를 냉각한다.

제3 격벽(1563)은 제3 냉각 유로(C13)와 제4 냉각 유로(C14) 사이에 위치하며, 제3 냉각 유로(C13)와 제4 냉각 유로(C14)를 분할한다. 제3 격벽(1563)의 길이방향 외측 단부는 외측 슈라우드(1530)에 고정되고, 제3 격벽(1563)의 길이방향 내측 단부는 에어 포일(1510)의 단부에서 이격되어 터빈 베인(1500)의 중심보다 더 외측에 위치한다. 즉, 제3 격벽(1563)은 에어 포일(1510)을 관통하여 내측 슈라우드(1520) 내부까지 이어져 형성된다.

제3 냉각 유로(C13)와 제4 냉각 유로(C14)는 제2 유로 벤딩부(B12)에 의하여 연결되는데, 제2 유로 벤딩부(B12)는 에어 포일(1510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(1520) 내부에 위치한다. 더욱 상세하게 제2 유로 벤딩부(B12)는 내측 플랫폼(1522)과 내측 돌출부(1528) 내에 위치할 수 있다. 또한. 제2 유로 벤딩부(B12)는 호형으로 만곡된 제2 곡면(1517)을 갖는데 제2 곡면(1517)은 제2 포인트(P12)를 중심으로 제2 반경(R12)을 갖는 호형의 단면을 갖는다. 여기서 제2 포인트(P12)는 에어 포일(1510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(1520) 내부에 위치한다. 이에 따라 제2 유로 벤딩부(B12)에서 발생되는 열 응력을 최소화할 수 있으며 제2 유로 벤딩부(B12)에서의 구조 수명이 향상될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 베인에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 베인을 도시한 종단면도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 베인을 도시한 횡단면도이다.

도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 터빈 베인(2500)은 내측 슈라우드(2520), 외측 슈라우드(2530), 및 내측 슈라우드(2520)와 외측 슈라우드(2530) 사이에 위치하는 에어포일(2510)을 포함한다.

에어포일(2510)은 날개 형상의 곡면판으로 이루어질 수 있으며, 가스 터빈(2000)의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성될 수 있다. 에어포일(2510)은 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지(2511)와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지(2512)를 구비할 수 있다.

내측 슈라우드(2520)는 로터 디스크(2310)에 결합되며 에어 포일(2510)의 내측 단부에 배치되어 에어 포일(2510)을 지지한다. 내측 슈라우드(2520)는 에어포일(2510)의 내측 에 결합된 내측 플랫폼(2522) 및 내측 플랫폼(2522)의 아래로 돌출되어 로터 디스크(2310)에 결합되는 내측 후크(2524)를 포함한다.

내측 플랫폼(2522)은 대략 사각판 형상으로 이루어지며 내측 플랫폼(2522)에는 돌출되어 내부에 공간을 형성하는 내측 돌출부(2528)가 형성된다. 내측 돌출부(2528)는 로터 디스크(2310)를 향하는 방향인 내측 방향으로 돌출되며, 익형의 횡단면을 갖는다. 즉, 내측 돌출부(2528)의 횡단면은 볼록면과 오목면을 포함하고, 측단으로 갈수록 볼록면과 오목면 사이의 간격이 감소하도록 형성된다.

외측 슈라우드(2530)는 반경 반향 외측에 설치된 베인 캐리어(미도시)에 결합되며 에어 포일(2510)의 외측 단부에 배치되어 에어 포일(2510)을 지지한다. 외측 슈라우드(2530)는 에어포일(2510)의 외측단에 결합된 외측 플랫폼(2532) 및 외측 플랫폼(2532)의 위로 돌출되어 베인 캐리어에 결합되는 외측 후크(2534)를 포함한다.

외측 플랫폼(2532)는 대략 사각판 형상으로 이루어지며 외측 플랫폼(2532)에는 돌출되어 내부에 공간을 형성하는 외측 돌출부(2538)가 형성된다. 외측 돌출부(2538)는 외측 방향으로 돌출되며, 익형의 횡단면을 갖는다. 즉, 외측 돌출부(2538)의 횡단면은 볼록면과 오목면을 포함하고, 측단으로 갈수록 볼록면과 오목면 사이의 간격이 감소하도록 형성된다. 외측 돌출부(2538)에는 냉각 매체가 유입되는 입구(E21)와 냉각 매체가 배출되는 출구(O21)가 형성될 수 있다. 여기서 냉각 매체는 상기한 압축기에서 압축된 공기로 이루어질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

터빈 베인(2500)의 내부에는 제1 냉각 유로(C21), 제2 냉각 유로(C22), 제3 냉각 유로(C23), 제4 냉각 유로(C24), 제1 유로 벤딩부(B21), 제2 유로 벤딩부(B22), 제1 격벽(2561), 제2 격벽(2562), 및 제3 격벽(2563)이 형성된다. 터빈 베인(2500)은 주조(casting)로 형성될 수 있다.

제1 냉각 유로(C21)는 출구(O21)와 연결되며, 외측 슈라우드(2530)에서 에어 포일(2510)을 거쳐 내측 슈라우드(2520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제1 냉각 유로(C21)는 제1 격벽(2561)과 리딩 엣지(2511)에 의하여 형성되며, 외측 돌출부(2538), 외측 플랫폼(2532), 에어 포일(2510)을 높이 방향으로 관통하도록 형성된다.

제2 냉각 유로(C22)는 입구(E21)와 연결되며, 외측 슈라우드(2530)에서 에어 포일(2510)을 거쳐 내측 슈라우드(2520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제2 냉각 유로(C22)는 제1 격벽(2561)과 제2 격벽(2562)에 의하여 형성된다. 제2 냉각 유로(C22)를 통해서 유입되는 공기는 제1 냉각 유로(C21)에 공급될 수 있다.

제1 격벽(2561)은 제1 냉각 유로(C21)와 제2 냉각 유로(C22) 사이에 위치하며, 제1 냉각 유로(C21)와 제2 냉각 유로(C22)를 분할한다. 제1 격벽(2561)의 길이방향 외측 단부는 외측 슈라우드(2530)에 고정되고, 제1 격벽(2561)의 길이방향 내측 단부는 에어 포일(2510)의 단부에서 이격되어 위치한다. 즉, 제1 격벽(2561)은 에어 포일(2510)을 관통하여 내측 슈라우드(2520) 내부까지 이어져 형성된다.

제1 냉각 유로(C21)와 제2 냉각 유로(C22)는 제1 유로 벤딩부(B21)에 의하여 연결되는데, 제1 유로 벤딩부(B21)는 에어 포일(2510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(2520) 내부에 위치한다. 더욱 상세하게 제1 유로 벤딩부(B21)는 내측 돌출부(2528) 내에 위치할 수 있다. 또한. 제1 유로 벤딩부(B21)는 호형으로 만곡된 제1 곡면(2516)을 갖는데 제1 곡면(2516)은 제1 포인트(P21)를 중심으로 제1 반경(R21)을 갖는 호형의 단면을 갖는다. 여기서 제1 포인트(P21)는 에어 포일(2510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(2520) 내부에 위치한다.

냉각 유로에 의하여 터빈 베인(2500)이 전체적으로 냉각되지만, 냉각 유로가 전환되는 부분인 제1 유로 벤딩부(B21)에서 열응력이 집중되어 구조 수명을 저하시키는 것으로 파악된다.

고온의 가스는 에어 포일(2510)이 형성된 부분만 지나가며, 내측 슈라우드(2520) 및 외측 슈라우드(2530)는 다른 부재에 끼움되므로 고온의 가스와 접촉하지 않는다. 이에 따라 제1 유로 벤딩부(B21)가 내측 슈라우드(2520) 내부에 위치하면 제1 유로 벤딩부(B21)에 가해지는 열응력을 최소화할 수 있다.

제1 격벽(2561)에는 제1 격벽(2561)을 두께 방향으로 관통하여 공기의 흐름을 유도하는 복수의 유도 홀(2571)이 형성될 수 있다. 유도 홀(2571)은 제1 격벽(2561)의 폭방향으로 이격 배열될 뿐만 아니라 제1 격벽(2561)의 높이 방향으로 이격 배열될 수 있다. 일부의 유도 홀(2571)은 터빈 베인(2500)의 중심을 기준으로 에어 포일(2510)의 단부보다 더 외측에 위치할 수 있다. 일부의 유도 홀(2571)은 내측 슈라우드(2520) 내부에 형성되되 제1 포인트(P21)가 위치하는 부분을 유도 홀(2571)이 지날 수 있다. 이에 따라 유도 홀(2571)에 의하여 제1 격벽(2561)이 냉각되고 제1 격벽(2561)을 통해서 터빈 베인(2500)에서 열응력이 큰 부분이 냉각될 수 있다.

또한. 일부 유도 홀(2571)은 에어 포일(2510)과 내측 플랫폼(2522)이 연결되는 경계선(L21) 상에 위치할 수 있다. 즉, 하나의 유도 홀(2571)의 일부는 에어 포일(2510) 내에 위치하며 일부는 내측 플랫폼(2522) 내에 위치할 수 있다. 이에 따라 경계 부분에서의 열응력을 최소화할 수 있다.

제3 냉각 유로(C23)는 제2 냉각 유로(C22)와 인접하게 배치되며, 외측 슈라우드(2530)에서 에어 포일(2510)을 거쳐 내측 슈라우드(2520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제3 냉각 유로(C23)는 제2 격벽(2562)과 제3 격벽(2563)에 의하여 형성되며, 외측 돌출부(2538), 외측 플랫폼(2532), 에어 포일(2510)을 높이 방향으로 관통하도록 형성된다.

제3 냉각 유로(C23)는 입구(E21)와 연결되며, 입구(E21)를 통해서 유입된 공기는 각각 제2 냉각 유로(C22)와 제3 냉각 유로(C23)로 분할되어 이동한다. 제3 냉각 유로(C23)를 통해서 이동하는 공기는 제4 냉각 유로(C24)에 공급될 수 있다.

제2 격벽(2562)은 제2 냉각 유로(C22)와 제3 냉각 유로(C23) 사이에 위치하며, 제2 냉각 유로(C22)와 제3 냉각 유로(C23)를 분할한다. 제2 격벽(2562)의 길이방향 내측 단부는 내측 슈라우드(2520)에 고정되고, 외측 단부는 에어 포일(2510)의 단부보다 더 외측에 위치한다. 즉, 제2 격벽(2562)은 에어 포일(2510)을 관통하여 외측 슈라우드(2530) 내부까지 이어지되 입구(E21)에서 이격되어 있다. 이에 따라 제2 격벽(2562)의 단부에서 열응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.

제2 격벽(2562)에는 제2 격벽(2562)을 두께 방향으로 관통하는 복수의 유도 홀(2572)이 형성될 수 있다. 유도 홀(2572)은 제2 격벽(2562)의 폭방향으로 이격 배열될 수 있다. 유도 홀(2572)은 터빈 베인(2500)의 중심을 기준으로 에어 포일(2510)의 단부보다 더 외측에 위치할 수 있다. 즉, 유도 홀(2572)은 외측 슈라우드(2530) 내부에 위치할 수 있다. 이에 따라 유도 홀(2572)에 의하여 제2 격벽(2562)이 냉각되고 제2 격벽(2562)을 통해서 터빈 베인(2500)에서 열응력이 큰 부분이 냉각될 수 있다.

제4 냉각 유로(C24)는 제3 냉각 유로(C23)와 트레일링 엣지(2512) 사이에 배치되며, 에어 포일(2510)과 내측 슈라우드(2520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제4 냉각 유로(C24)는 제3 격벽(2563)과 트레일링 엣지(2512)에 의하여 형성된다. 제4 냉각 유로(C24)는 제3 냉각 유로(C23)에서 공기를 공급받으며 제4 냉각 유로(C24)로 유입된 공기는 트레일링 엣지(2512)를 통해서 배출된다. 트레일링 엣지(2512)에는 후단 쿨링 슬롯(2519)이 형성되고, 후단 쿨링 슬롯(2519)에는 분할 돌기(2568)가 형성되는데, 공기는 후단 쿨링 슬롯(2519)을 통해서 배출되면서 트레일링 엣지(2512)를 냉각한다.

제3 격벽(2563)은 제3 냉각 유로(C23)와 제4 냉각 유로(C24) 사이에 위치하며, 제3 냉각 유로(C23)와 제4 냉각 유로(C24)를 분할한다. 제3 격벽(2563)의 길이방향 외측 단부는 외측 슈라우드(2530)에 고정되고, 제3 격벽(2563)의 길이방향 내측 단부는 에어 포일(2510)의 단부에서 이격되어 터빈 베인(2500)의 중심보다 더 외측에 위치한다. 즉, 제3 격벽(2563)은 에어 포일(2510)을 관통하여 내측 슈라우드(2520) 내부까지 이어져 형성된다.

제3 냉각 유로(C23)와 제4 냉각 유로(C24)는 제2 유로 벤딩부(B22)에 의하여 연결되는데, 제2 유로 벤딩부(B22)는 에어 포일(2510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(2520) 내부에 위치한다. 더욱 상세하게 제2 유로 벤딩부(B22)는 내측 플랫폼(2522)과 내측 돌출부(2528) 내에 위치할 수 있다. 또한. 제2 유로 벤딩부(B22)는 호형으로 만곡된 제2 곡면(2517)을 갖는데 제2 곡면(2517)은 제2 포인트(P22)를 중심으로 제2 반경(R22)을 갖는 호형의 단면을 갖는다. 여기서 제2 포인트(P22)는 에어 포일(2510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(2520) 내부에 위치한다. 이에 따라 제2 유로 벤딩부(B22)에서 발생되는 열 응력을 최소화할 수 있으며 제2 유로 벤딩부(B22)에서의 구조 수명이 향상될 수 있다.

제3 격벽(2563)에는 제3 격벽(2563)을 두께 방향으로 관통하는 복수의 유도 홀(2573)이 형성될 수 있다. 유도 홀(2573)은 제3 격벽(2563)의 폭방향으로 이격 배열될 뿐만 아니라 제3 격벽(2563)의 높이 방향으로 이격 배열될 수 있다. 일부의 유도 홀(2573)은 터빈 베인(2500)의 중심을 기준으로 에어 포일(2510)의 단부보다 더 외측에 위치할 수 있다. 일부의 유도 홀(2573)은 내측 슈라우드(2520) 내부에 형성되되 제2 포인트(P22)가 위치하는 부분을 유도 홀(2573)이 지날 수 있다. 이에 따라 유도 홀(2573)에 의하여 제3 격벽(2563)이 냉각되고 제3 격벽(2563)을 통해서 터빈 베인(2500)에서 열응력이 큰 부분이 냉각될 수 있다.

또한. 일부 유도 홀(2573)은 에어 포일(2510)과 내측 플랫폼(2522)이 연결되는 경계면 상에 위치할 수 있다. 즉, 하나의 유도 홀(2573)의 일부는 에어 포일(2510) 내에 위치하며 일부는 내측 플랫폼(2522) 내에 위치할 수 있다. 이에 따라 경계 부분에서의 열응력을 최소화할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈 베인에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 베인을 도시한 종단면도이다.

도 8을 참조하여 설명하면, 터빈 베인(3500)은 내측 슈라우드(3520), 외측 슈라우드(3530), 및 내측 슈라우드(3520)와 외측 슈라우드(3530) 사이에 위치하는 에어포일(3510)을 포함한다.

에어포일(3510)은 날개 형상의 곡면판으로 이루어질 수 있으며, 가스 터빈(3000)의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성될 수 있다. 에어포일(3510)은 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지(3511)와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지(3512)를 구비할 수 있다.

내측 슈라우드(3520)는 로터 디스크(3310)에 결합되며 에어 포일(3510)의 내측 단부에 배치되어 에어 포일(3510)을 지지한다. 내측 슈라우드(3520)는 에어포일(3510)의 내측 에 결합된 내측 플랫폼(3522) 및 내측 플랫폼(3522)의 아래로 돌출되어 로터 디스크(3310)에 결합되는 내측 후크(3524)를 포함한다.

내측 플랫폼(3522)은 대략 사각판 형상으로 이루어지며 내측 플랫폼(3522)에는 돌출되어 내부에 공간을 형성하는 내측 돌출부(3528)가 형성된다. 내측 돌출부(3528)는 로터 디스크(3310)를 향하는 방향인 내측 방향으로 돌출되며, 익형의 횡단면을 갖는다. 즉, 내측 돌출부(3528)의 횡단면은 볼록면과 오목면을 포함하고, 측단으로 갈수록 볼록면과 오목면 사이의 간격이 감소하도록 형성된다.

외측 슈라우드(3530)는 반경 반향 외측에 설치된 베인 캐리어(미도시)에 결합되며 에어 포일(3510)의 외측 단부에 배치되어 에어 포일(3510)을 지지한다. 외측 슈라우드(3530)는 에어포일(3510)의 외측단에 결합된 외측 플랫폼(3532) 및 외측 플랫폼(3532)의 위로 돌출되어 베인 캐리어에 결합되는 외측 후크(3534)를 포함한다.

외측 플랫폼(3532)는 대략 사각판 형상으로 이루어지며 외측 플랫폼(3532)에는 돌출되어 내부에 공간을 형성하는 외측 돌출부(3538)가 형성된다. 외측 돌출부(3538)는 외측 방향으로 돌출되며, 익형의 횡단면을 갖는다. 즉, 외측 돌출부(3538)의 횡단면은 볼록면과 오목면을 포함하고, 측단으로 갈수록 볼록면과 오목면 사이의 간격이 감소하도록 형성된다. 외측 돌출부(3538)에는 냉각 매체가 유입되는 입구(E31)와 냉각 매체가 배출되는 출구(O31)가 형성될 수 있다. 여기서 냉각 매체는 상기한 압축기에서 압축된 공기로 이루어질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

터빈 베인(3500)의 내부에는 제1 냉각 유로(C31), 제2 냉각 유로(C32), 제3 냉각 유로(C33), 제4 냉각 유로(C34), 제1 유로 벤딩부(B31), 제2 유로 벤딩부(B32), 제1 격벽(3561), 제2 격벽(3562), 및 제3 격벽(3563)이 형성된다. 터빈 베인(3500)은 주조(casting)로 형성될 수 있다.

제1 냉각 유로(C31)는 출구(O31)와 연결되며, 외측 슈라우드(3530)에서 에어 포일(3510)을 거쳐 내측 슈라우드(3520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제1 냉각 유로(C31)는 제1 격벽(3561)과 리딩 엣지(3511)에 의하여 형성되며, 외측 돌출부(3538), 외측 플랫폼(3532), 에어 포일(3510)을 높이 방향으로 관통하도록 형성된다.

제2 냉각 유로(C32)는 입구(E31)와 연결되며, 외측 슈라우드(3530)에서 에어 포일(3510)을 거쳐 내측 슈라우드(3520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제2 냉각 유로(C32)는 제1 격벽(3561)과 제2 격벽(3562)에 의하여 형성된다. 제2 냉각 유로(C32)를 통해서 유입되는 공기는 제1 냉각 유로(C31)에 공급될 수 있다.

제1 격벽(3561)은 제1 냉각 유로(C31)와 제2 냉각 유로(C32) 사이에 위치하며, 제1 냉각 유로(C31)와 제2 냉각 유로(C32)를 분할한다. 제1 격벽(3561)의 길이방향 외측 단부는 외측 슈라우드(3530)에 고정되고, 제1 격벽(3561)의 길이방향 내측 단부는 에어 포일(3510)의 단부에서 이격되어 위치한다. 즉, 제1 격벽(3561)은 에어 포일(3510)을 관통하여 내측 슈라우드(3520) 내부까지 이어져 형성된다.

제1 냉각 유로(C31)와 제2 냉각 유로(C32)는 제1 유로 벤딩부(B31)에 의하여 연결되는데, 제1 유로 벤딩부(B31)는 에어 포일(3510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(3520) 내부에 위치한다. 더욱 상세하게 제1 유로 벤딩부(B31)는 내측 돌출부(3528) 내에 위치할 수 있다. 또한. 제1 유로 벤딩부(B31)는 호형으로 만곡된 제1 곡면(3516)을 갖는데 제1 곡면(3516)은 제1 포인트(P31)를 중심으로 제1 반경(R31)을 갖는 호형의 단면을 갖는다. 여기서 제1 포인트(P31)는 에어 포일(3510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(3520) 내부에 위치한다.

냉각 유로에 의하여 터빈 베인(3500)이 전체적으로 냉각되지만, 냉각 유로가 전환되는 부분인 제1 유로 벤딩부(B31)에서 열응력이 집중되어 구조 수명을 저하시키는 것으로 파악된다.

고온의 가스는 에어 포일(3510)이 형성된 부분만 지나가며, 내측 슈라우드(3520) 및 외측 슈라우드(3530)는 다른 부재에 끼움되므로 고온의 가스와 접촉하지 않는다. 이에 따라 제1 유로 벤딩부(B31)가 내측 슈라우드(3520) 내부에 위치하면 제1 유로 벤딩부(B31)에 가해지는 열응력을 최소화할 수 있다.

제1 격벽(3561)에는 제1 격벽(3561)을 두께 방향으로 이어진 제1 통로(3571)와 제1 통로(3571)와 연결되며 제1 격벽(3561)의 단부까지 이어진 제2 통로(3572)가 형성된다. 제1 통로(3571)는 에어 포일(3510) 내부에 위치하고, 제2 통로(3572)는 에어 포일(3510)의 내부에서 내측 슈라우드(3520)의 내부까지 제1 격벽(3561)의 높이 방향으로 이어져 형성된다. 제1 포인트(P31)가 위치하는 부분을 제2 통로(3572)가 지날 수 있다.

공기는 제1 통로(3571)로 유입되어 제2 통로(3572)를 거쳐서 제1 격벽(3561)의 단부로 배출될 수 있다. 공기는 이동하면서 제1 격벽(3561)을 냉각하고 제1 격벽(3561)을 통해서 열응력이 큰 부분이 냉각될 수 있다. 제1 포인트(P31)가 제2 통로(3572) 내에 위치하므로 열응력이 큰 부분이 효율적으로 냉각될 수 있다.

제3 냉각 유로(C33)는 제2 냉각 유로(C32)와 인접하게 배치되며, 외측 슈라우드(3530)에서 에어 포일(3510)을 거쳐 내측 슈라우드(3520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제3 냉각 유로(C33)는 제2 격벽(3562)과 제3 격벽(3563)에 의하여 형성되며, 외측 돌출부(3538), 외측 플랫폼(3532), 에어 포일(3510)을 높이 방향으로 관통하도록 형성된다.

제3 냉각 유로(C33)는 입구(E31)와 연결되며, 입구(E31)를 통해서 유입된 공기는 각각 제2 냉각 유로(C32)와 제3 냉각 유로(C33)로 분할되어 이동한다. 제3 냉각 유로(C33)를 통해서 이동하는 공기는 제4 냉각 유로(C34)에 공급될 수 있다.

제2 격벽(3562)은 제2 냉각 유로(C32)와 제3 냉각 유로(C33) 사이에 위치하며, 제2 냉각 유로(C32)와 제3 냉각 유로(C33)를 분할한다. 제2 격벽(3562)의 길이방향 내측 단부는 내측 슈라우드(3520)에 고정되고, 외측 단부는 에어 포일(3510)의 단부보다 더 외측에 위치한다. 즉, 제2 격벽(3562)은 에어 포일(3510)을 관통하여 외측 슈라우드(3530) 내부까지 이어지되 입구(E31)에서 이격되어 있다. 이에 따라 제2 격벽(3562)의 단부에서 열응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.

제2 격벽(3562)에는 제2 격벽(3562)을 두께 방향으로 이어진 제1 통로(3573)와 제1 통로(3573)와 연결되며 제2 격벽(3562)의 단부까지 이어진 제2 통로(3574)가 형성된다. 제1 통로(3573)는 에어 포일(3510) 내부에 위치하고, 제2 통로(3574)는 에어 포일(3510)의 내부에서 외측 슈라우드(3530)의 내부까지 제2 격벽(3562)의 높이 방향으로 이어져 형성된다.

공기는 제2 통로(3574)로 유입되어 제1 통로(3573)를 거쳐서 제2 격벽(3562)의 단부로 배출될 수 있다. 공기는 이동하면서 제2 격벽(3562)을 냉각하고 제2 격벽(3562)을 통해서 열응력이 큰 부분이 냉각될 수 있다.

제4 냉각 유로(C34)는 제3 냉각 유로(C33)와 트레일링 엣지(3512) 사이에 배치되며, 에어 포일(3510)과 내측 슈라우드(3520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제4 냉각 유로(C34)는 제3 격벽(3563)과 트레일링 엣지(3512)에 의하여 형성된다. 제4 냉각 유로(C34)는 제3 냉각 유로(C33)에서 공기를 공급받으며 제4 냉각 유로(C34)로 유입된 공기는 트레일링 엣지(3512)를 통해서 배출된다. 트레일링 엣지(3512)에는 후단 쿨링 슬롯이 형성되고, 후단 쿨링 슬롯에는 분할 돌기(3568)가 형성되는데, 공기는 후단 쿨링 슬롯을 통해서 배출되면서 트레일링 엣지(3512)를 냉각한다.

제3 격벽(3563)은 제3 냉각 유로(C33)와 제4 냉각 유로(C34) 사이에 위치하며, 제3 냉각 유로(C33)와 제4 냉각 유로(C34)를 분할한다. 제3 격벽(3563)의 길이방향 외측 단부는 외측 슈라우드(3530)에 고정되고, 제3 격벽(3563)의 길이방향 내측 단부는 에어 포일(3510)의 단부에서 이격되어 터빈 베인(3500)의 중심보다 더 외측에 위치한다. 즉, 제3 격벽(3563)은 에어 포일(3510)을 관통하여 내측 슈라우드(3520) 내부까지 이어져 형성된다.

제3 냉각 유로(C33)와 제4 냉각 유로(C34)는 제2 유로 벤딩부(B32)에 의하여 연결되는데, 제2 유로 벤딩부(B32)는 에어 포일(3510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(3520) 내부에 위치한다. 더욱 상세하게 제2 유로 벤딩부(B32)는 내측 플랫폼(3522)과 내측 돌출부(3528) 내에 위치할 수 있다. 또한. 제2 유로 벤딩부(B32)는 호형으로 만곡된 제2 곡면(3517)을 갖는데 제2 곡면(3517)은 제2 포인트(P32)를 중심으로 제2 반경(R32)을 갖는 호형의 단면을 갖는다. 여기서 제2 포인트(P32)는 에어 포일(3510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(3520) 내부에 위치한다. 이에 따라 제2 유로 벤딩부(B32)에서 발생되는 열 응력을 최소화할 수 있으며 제2 유로 벤딩부(B32)에서의 구조 수명이 향상될 수 있다.

제3 격벽(3563)에는 제3 격벽(3563)을 두께 방향으로 이어진 제1 통로(3575)와 제1 통로(3575)와 연결되며 제3 격벽(3563)의 단부까지 이어진 제2 통로(3576)가 형성된다. 제1 통로(3575)는 에어 포일(3510) 내부에 위치하고, 제2 통로(3576)는 에어 포일(3510)의 내부에서 내측 슈라우드(3520)의 내부까지 제3 격벽(3563)의 높이 방향으로 이어져 형성된다. 제1 포인트(P32)가 위치하는 부분을 제2 통로(3576)가 지날 수 있다.

공기는 제1 통로(3575)로 유입되어 제2 통로(3576)를 거쳐서 제3 격벽(3563)의 단부로 배출될 수 있다. 공기는 이동하면서 제3 격벽(3563)을 냉각하고 제3 격벽(3563)을 통해서 열응력이 큰 부분이 냉각될 수 있다. 제1 포인트(P32)가 제2 통로(3576) 내에 위치하므로 열응력이 큰 부분이 효율적으로 냉각될 수 있다.

제3 격벽(3563)에는 제3 격벽(3563)을 두께 방향으로 관통하는 복수의 유도 홀(3573)이 형성될 수 있다. 유도 홀(3573)은 제3 격벽(3563)의 폭방향으로 이격 배열될 뿐만 아니라 제3 격벽(3563)의 높이 방향으로 이격 배열될 수 있다. 일부의 유도 홀(3573)은 터빈 베인(3500)의 중심을 기준으로 에어 포일(3510)의 단부보다 더 외측에 위치할 수 있다. 일부의 유도 홀(3573)은 내측 슈라우드(3520) 내부에 형성되되 제2 포인트(P32)가 위치하는 부분을 유도 홀(3573)이 지날 수 있다. 이에 따라 유도 홀(3573)에 의하여 제3 격벽(3563)이 냉각되고 제3 격벽(3563)을 통해서 터빈 베인(3500)에서 열응력이 큰 부분이 냉각될 수 있다.

또한. 일부 유도 홀(3573)은 에어 포일(3510)과 내측 플랫폼(3522)이 연결되는 경계면 상에 위치할 수 있다. 즉, 하나의 유도 홀(3573)의 일부는 에어 포일(3510) 내에 위치하며 일부는 내측 플랫폼(3522) 내에 위치할 수 있다. 이에 따라 경계 부분에서의 열응력을 최소화할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 터빈 베인에 대해서 설명한다. 도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 베인을 도시한 종단면도이다.

도 9를 참조하여 설명하면, 터빈 베인(4500)은 내측 슈라우드(4520), 외측 슈라우드(4530), 및 내측 슈라우드(4520)와 외측 슈라우드(4530) 사이에 위치하는 에어포일(4510)을 포함한다.

에어포일(4510)은 날개 형상의 곡면판으로 이루어질 수 있으며, 가스 터빈(4000)의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성될 수 있다. 에어포일(4510)은 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지(4511)와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지(4512)를 구비할 수 있다.

내측 슈라우드(4520)는 로터 디스크(4310)에 결합되며 에어 포일(4510)의 내측 단부에 배치되어 에어 포일(4510)을 지지한다. 내측 슈라우드(4520)는 에어포일(4510)의 내측 에 결합된 내측 플랫폼(4522) 및 내측 플랫폼(4522)의 아래로 돌출되어 로터 디스크(4310)에 결합되는 내측 후크(4524)를 포함한다.

내측 플랫폼(4522)은 대략 사각판 형상으로 이루어지며 내측 플랫폼(4522)에는 돌출되어 내부에 공간을 형성하는 내측 돌출부(4528)가 형성된다. 내측 돌출부(4528)는 로터 디스크(4310)를 향하는 방향인 내측 방향으로 돌출되며, 익형의 횡단면을 갖는다. 즉, 내측 돌출부(4528)의 횡단면은 볼록면과 오목면을 포함하고, 측단으로 갈수록 볼록면과 오목면 사이의 간격이 감소하도록 형성된다.

외측 슈라우드(4530)는 반경 반향 외측에 설치된 베인 캐리어(미도시)에 결합되며 에어 포일(4510)의 외측 단부에 배치되어 에어 포일(4510)을 지지한다. 외측 슈라우드(4530)는 에어포일(4510)의 외측단에 결합된 외측 플랫폼(4532) 및 외측 플랫폼(4532)의 위로 돌출되어 베인 캐리어에 결합되는 외측 후크(4534)를 포함한다.

외측 플랫폼(4532)는 대략 사각판 형상으로 이루어지며 외측 플랫폼(4532)에는 돌출되어 내부에 공간을 형성하는 외측 돌출부(4538)가 형성된다. 외측 돌출부(4538)는 외측 방향으로 돌출되며, 익형의 횡단면을 갖는다. 즉, 외측 돌출부(4538)의 횡단면은 볼록면과 오목면을 포함하고, 측단으로 갈수록 볼록면과 오목면 사이의 간격이 감소하도록 형성된다. 외측 돌출부(4538)에는 냉각 매체가 유입되는 입구(E41)가 형성될 수 있다. 여기서 냉각 매체는 상기한 압축기에서 압축된 공기로 이루어질 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

터빈 베인(4500)의 내부에는 제1 냉각 유로(C41), 제2 냉각 유로(C42), 제3 냉각 유로(C43), 제1 유로 벤딩부(B41), 제2 유로 벤딩부(B42), 제1 격벽(4561), 및 제2 격벽(4562)이 형성된다. 터빈 베인(4500)은 주조(casting)로 형성될 수 있다.

제1 냉각 유로(C41)는 입구(E41)와 연결되며, 외측 슈라우드(4530)에서 에어 포일(4510)을 거쳐 내측 슈라우드(4520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제1 냉각 유로(C41)는 제1 격벽(4561)과 리딩 엣지(4511)에 의하여 형성되며, 외측 돌출부(4538), 외측 플랫폼(4532), 에어 포일(4510)을 높이 방향으로 관통하도록 형성된다. 제1 냉각 유로(C41)로 유입된 공기는 제2 냉각 유로(C42)에 전달된다.

제2 냉각 유로(C42)는 외측 슈라우드(4530)에서 에어 포일(4510)을 거쳐 내측 슈라우드(4520)의 내부까지 이어져 형성된다. 제2 냉각 유로(C42)는 제1 격벽(4561)과 제2 격벽(4562)에 의하여 형성된다. 제2 냉각 유로(C42)는 제1 냉각 유로(C41)에서 공기를 공급받고, 제3 냉각 유로(C43)에 공기를 전달한다.

제1 격벽(4561)은 제1 냉각 유로(C41)와 제2 냉각 유로(C42) 사이에 위치하며, 제1 냉각 유로(C41)와 제2 냉각 유로(C42)를 분할한다. 제1 격벽(4561)의 길이방향 외측 단부는 외측 슈라우드(4530)에 고정되고, 제1 격벽(4561)의 길이방향 내측 단부는 에어 포일(4510)의 단부에서 이격되어 위치한다. 즉, 제1 격벽(4561)은 에어 포일(4510)을 관통하여 내측 슈라우드(4520) 내부까지 이어져 형성된다.

제1 냉각 유로(C41)와 제2 냉각 유로(C42)는 제1 유로 벤딩부(B41)에 의하여 연결되는데, 제1 유로 벤딩부(B41)는 에어 포일(4510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(4520) 내부에 위치한다. 더욱 상세하게 제1 유로 벤딩부(B41)는 내측 돌출부(4528) 내에 위치할 수 있다. 또한. 제1 유로 벤딩부(B41)는 호형으로 만곡된 제1 곡면(4516)을 갖는데 제1 곡면(4516)은 제1 포인트(P41)를 중심으로 제1 반경(R41)을 갖는 호형의 단면을 갖는다. 여기서 제1 포인트(P41)는 에어 포일(4510)의 단부에서 이격되어 내측 슈라우드(4520) 내부에 위치한다.

냉각 유로에 의하여 터빈 베인(4500)이 전체적으로 냉각되지만, 냉각 유로가 전환되는 부분인 제1 유로 벤딩부(B41)에서 열응력이 집중되어 구조 수명을 저하시키는 것으로 파악된다.

고온의 가스는 에어 포일(4510)이 형성된 부분만 지나가며, 내측 슈라우드(4520) 및 외측 슈라우드(4530)는 다른 부재에 끼움되므로 고온의 가스와 접촉하지 않는다. 이에 따라 제1 유로 벤딩부(B41)가 내측 슈라우드(4520) 내부에 위치하면 제1 유로 벤딩부(B41)에 가해지는 열응력을 최소화할 수 있다.

제1 격벽(4561)에는 복수의 다공판(4570)이 돌출 형성되는데 다공판(4570)은 제1 유로 벤딩부(B41) 내에 위치할 수 있다. 또한, 일부 다공판(4570)은 제1 유로 벤딩부(B41)와 인접하는 에어 포일(4510) 내에 위치할 수 있다. 이와 같이 제1 격벽(4561)에 복수의 다공판(4570)이 돌출 형성되면 다공판(4570)을 통해서 제1 격벽(4561) 및 터빈 베인(4500)에 냉각되어 열응력을 감소시킬 수 있다. 다공판(4570)은 제1 격벽(4561)의 외면에 수직으로 고정되거나, 터빈 베인(4500)의 단부를 향하는 방향으로 경사지게 배치될 수 있다.

제3 냉각 유로(C43)는 제2 냉각 유로(C42)와 트레일링 엣지(4512) 사이에 배치되며, 외측 슈라우드(4530)에서 에어 포일(4510)로 이어져 형성된다. 제3 냉각 유로(C43)는 제2 격벽(4562)과 트레일링 엣지(4512)에 의하여 형성된다. 제3 냉각 유로(C43)는 제2 냉각 유로(C42)에서 공기를 공급받으며 제3 냉각 유로(C43)로 유입된 공기는 트레일링 엣지(4512)를 통해서 배출된다. 트레일링 엣지(4512)에는 후단 쿨링 슬롯이 형성되고, 후단 쿨링 슬롯에는 분할 돌기(4568)가 형성되는데, 공기는 후단 쿨링 슬롯을 통해서 배출되면서 트레일링 엣지(4512)를 냉각한다.

제2 격벽(4562)은 제2 냉각 유로(C42)와 제3 냉각 유로(C43) 사이에 위치하며, 제2 냉각 유로(C42)와 제3 냉각 유로(C43)를 분할한다. 제2 격벽(4562)의 길이방향 내측 단부는 내측 슈라우드(4520)에 고정되고, 외측 단부는 에어 포일(4510)의 단부보다 더 외측에 위치한다. 즉, 제2 격벽(4562)은 에어 포일(4510)을 관통하여 외측 슈라우드(4530) 내부까지 이어져 형성된다.

제2 냉각 유로(C42)와 제3 냉각 유로(C43)는 제2 유로 벤딩부(B42)에 의하여 연결되는데, 제2 유로 벤딩부(B42)는 에어 포일(4510)의 단부에서 이격되어 외측 슈라우드(4530) 내부에 위치한다. 더욱 상세하게 제2 유로 벤딩부(B42)는 외측 플랫폼(4532)과 외측 돌출부(4538) 내에 위치할 수 있다. 또한. 제2 유로 벤딩부(B42)는 호형으로 만곡된 제2 곡면(4517)을 갖는데 제2 곡면(4517)은 제2 포인트(P42)를 중심으로 제2 반경(R42)을 갖는 호형의 단면을 갖는다. 여기서 제2 포인트(P42)는 에어 포일(4510)의 단부에서 이격되어 외측 슈라우드(4530) 내부에 위치한다. 이에 따라 제2 유로 벤딩부(B42)에서 발생되는 열 응력을 최소화할 수 있으며 제2 유로 벤딩부(B42)에서의 구조 수명이 향상될 수 있다.

제2 격벽(4562)에는 복수의 다공판(4570)이 돌출 형성되는데 다공판(4570)은 제2 유로 벤딩부(B42) 내에 위치할 수 있다. 또한, 일부 다공판(4570)은 제2 유로 벤딩부(B42)와 인접하는 에어 포일(4510) 내에 위치할 수 있다. 이와 같이 제2 격벽(4562)에 복수의 다공판(4570)이 돌출 형성되면 다공판(4570)을 통해서 제2 격벽(4562) 및 터빈 베인(4500)에 냉각되어 열응력을 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1000: 가스 터빈
1100: 압축기
1130: 압축기 블레이드
1140: 압축기 베인
1150: 하우징
1170: 토크 튜브
1200: 연소기
1300: 터빈
1310: 로터 디스크
1400: 터빈 블레이드
1500: 터빈 베인
1510, 2510, 3510, 4510: 에어포일
1520, 2520, 3520, 4520: 내측 슈라우드
1530, 2530, 3530, 4530: 외측 슈라우드
1561, 2561, 3561, 4561: 제1 격벽
1562, 2561, 3561, 4561: 제2 격벽
1563, 2563, 3563: 제3 격벽
C11, C21, C31, C41: 제1 냉각 유로
C12, C22, C32, C42: 제2 냉각 유로
C13, C23, C33, C43: 제3 냉각 유로
C14, C24, C34: 제4 냉각 유로
B11, B21, B31, B41: 제1 유로 벤딩부
B12, B22, B32, B42: 제2 유로 벤딩부
P11, P21, P31, P41: 제1 포인트
P12, P22, P32, P42: 제2 포인트

Claims

리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어 포일;
상기 에어포일의 일단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하는 내측 슈라우드; 및
상기 에어포일의 타단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하되 상기 내측 슈라우드와 마주하는 외측 슈라우드;
내부에 형성되며 높이방향으로 이어진 제1 냉각 유로와 제2 냉각 유로; 및
상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로를 연결하는 제1 유로 벤딩부;
를 포함하고,
상기 제1 유로 벤딩부는 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제1 항에 있어서,
상기 제1 유로 벤딩부는 제1 포인트를 중심으로 호형으로 만곡된 제1 곡면을 갖고, 상기 제1 포인트는 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제2 항에 있어서,
상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로를 분할하며, 상기 에어 포일의 높이 방향으로 이어진 제1 격벽을 더 포함하고, 상기 제1 격벽의 길이방향 단부는 상기 에어 포일의 단부보다 더 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제3 항에 있어서,
상기 내측 슈라우드는 상기 에어 포일의 내측단에 연결된 내측 플랫폼과 상기 내측 플랫폼에서 돌출된 내측 후크를 포함하고,
상기 내측 플랫폼에는 돌출되어 내부 공간을 형성하는 내측 돌출부가 형성되고 상기 제1 유로 벤딩부는 상기 내측 돌출부 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제3 항에 있어서,
상기 제1 격벽에는 상기 제1 격벽을 두께 방향으로 관통하는 복수의 유도 홀이 형성되고, 일부의 유도 홀은 상기 터빈 베인의 중심을 기준으로 상기 에어 포일의 단부보다 더 외측에 배치된 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제5 항에 있어서,
일부의 상기 유도 홀은 상기 에어 포일과 상기 내측 플랫폼이 연결되는 경계면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제3 항에 있어서,
상기 제1 격벽에는 상기 제1 격벽을 두께 방향으로 이어진 제1 통로와 상기 제1 통로와 연결되며 상기 격벽의 단부까지 이어진 제2 통로가 형성되고,
상기 제1 통로는 상기 에어 포일 내부에 위치하고, 상기 제2 통로는 상기 에어 포일의 내부에서 상기 내측 슈라우드의 내부까지 이어진 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제3 항에 있어서,
상기 제1 격벽에는 상기 유로 벤딩부에 위치하는 복수의 다공판이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제2 항에 있어서,
내부에 형성되며 높이방향으로 이어진 제3 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로와 상기 제3 냉각 유로를 연결하는 제2 유로 벤딩부를 더 포함하고,
상기 제2 유로 벤딩부는 제2 포인트를 중심으로 호형으로 만곡된 제2 곡면을 갖고, 상기 제2 포인트는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제9 항에 있어서,
상기 외측 슈라우드는 상기 에어 포일의 외측단에 연결된 외측 플랫폼과 상기 외측 플랫폼에서 돌출된 외측 후크를 포함하고,
상기 외측 플랫폼에는 외측으로 돌출되어 내부 공간을 형성하는 외측 돌출부가 형성되고 상기 제2 유로 벤딩부는 상기 외측 돌출부 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제9 항에 있어서,
상기 외측 돌출부는 익형의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제1 항에 있어서,
내부에 형성되며 높이방향으로 이어진 제3 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로와 상기 제3 냉각 유로를 분할하며, 상기 에어 포일의 높이 방향으로 이어진 제2 격벽을 더 포함하고, 상기 제2 격벽의 길이방향 단부는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
회전 가능한 로터 디스크와, 상기 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드와 터빈 베인을 포함하며,
상기 터빈 베인은, 리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어 포일, 상기 에어포일의 일단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하는 내측 슈라우드, 및 상기 에어포일의 타단에 배치되어 상기 에어 포일을 지지하되 상기 내측 슈라우드와 마주하는 외측 슈라우드, 내부에 형성되며 높이방향으로 이어진 제1 냉각 유로와 제2 냉각 유로, 및 상기 제1 냉각 유로와 상기 제2 냉각 유로를 연결하는 제1 유로 벤딩부를 포함하고,
상기 제1 유로 벤딩부는 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈.
제13 항에 있어서,
상기 제1 유로 벤딩부는 제1 포인트를 중심으로 호형으로 만곡된 제1 곡면을 갖고, 상기 제1 포인트는 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈.
제14 항에 있어서,
상기 내측 슈라우드는 상기 에어 포일의 내측단에 연결된 내측 플랫폼과 상기 내측 플랫폼에서 돌출된 내측 후크를 포함하고,
상기 내측 플랫폼에는 돌출되어 내부 공간을 형성하는 내측 돌출부가 형성되고 상기 제1 유로 벤딩부는 상기 내측 돌출부 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈.
제15 항에 있어서,
상기 내측 돌출부는 익형의 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 터빈.
제14 항에 있어서,
상기 제1 격벽에는 상기 제1 격벽을 두께 방향으로 관통하는 복수의 유도 홀이 형성되고, 일부의 유도 홀은 상기 에어 포일의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 터빈.
제17 항에 있어서,
일부의 상기 유도 홀은 상기 에어 포일과 상기 내측 플랫폼이 연결되는 경계면 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 터빈.
제14 항에 있어서,
상기 제1 격벽에는 상기 제1 격벽을 두께 방향으로 이어진 제1 통로와 상기 제1 통로와 연결되며 상기 격벽의 단부까지 이어진 제2 통로가 형성되고,
상기 제1 통로는 상기 에어 포일 내부에 위치하고, 상기 제2 통로는 상기 에어 포일의 내부에서 상기 내측 슈라우드의 내부까지 이어진 것을 특징으로 하는 터빈.
제14 항에 있어서,
상기 제1 격벽에는 상기 유로 벤딩부에 위치하는 복수의 다공판이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 터빈.