KR20210103853A - 배기 덕트 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈 엔진 - Google Patents

배기 덕트 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈 엔진 Download PDF

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KR20210103853A
KR20210103853A KR1020200018549A KR20200018549A KR20210103853A KR 20210103853 A KR20210103853 A KR 20210103853A KR 1020200018549 A KR1020200018549 A KR 1020200018549A KR 20200018549 A KR20200018549 A KR 20200018549A KR 20210103853 A KR20210103853 A KR 20210103853A
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Abstract

본 발명은 배기 덕트 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈 엔진에 관한 것이다. 본 발명은 중심축의 외측에 배치되며, 고온 고압의 기체가 유입되는 입구부와, 상기 기체가 토출되는 출구부를 가지는 배기 덕트와, 상기 중심축과 상기 배기 덕트 사이에 배치되며, 상기 배기 덕트와 연결되는 제1 케이싱, 및 상기 배기 덕트와 상기 제1 케이싱 사이에 배치되어, 상기 입구부에서 상기 기체의 누설을 차단하는 제1 실링부재를 포함하고, 상기 배기 덕트는 상기 입구부에서 절곡된 절곡단을 가지고, 상기 제1 케이싱은 상기 절곡단의 적어도 일부가 삽입되는 삽입단을 구비하되, 상기 제1 실링부재가 상기 절곡단과 상기 삽입단 사이에 배치된다.

Description

배기 덕트 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈 엔진{Exhaust duct assembly and gas turbine engine comprising the same}
본 발명은 배기 덕트 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈 엔진에 관한 것이다.
통상적으로,　가스　터빈　엔진은 열역학적 사이클인 에 의해서 작동하는 장치로서,　가스　상태의 작동 유체를 압축 및 팽창하는 과정에서 동력을 연속적으로 얻어내는　엔진이다. 이러한　가스　터빈　엔진은 윤활유의 소비량이 매우 적으며, 고속 운전이 가능하면서도　엔진　구조의 소형화, 집약화를 이룰 수 있다는 장점 때문에 항공기의 동력기계로서 아주 적합하며, 선박, 산업용으로도 그 응용 분야가 증가하고 있다.
가스　터빈　엔진의 열역학적 사이클은 이상적으로는 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 따른다. 브레이튼 사이클은 등엔트로피 압축(단열 압축), 정압 급열, 등엔트로피 팽창(단열 팽창), 정압 방열로 이어지는 4가지 과정으로 구성된다. 즉, 대기의 공기를 흡입하여 고압으로 압축한 후 정압 환경에서 연료를 연소하여 열에너지를 방출하고, 이 고온의 연소가스를 팽창시켜 운동에너지로 변환시킨 후에 잔여 에너지를 담은 배기가스를 대기 중으로 방출한다. 상기 4가지 과정을 수행하기 위해서 가스 터빈 엔진은 압축기, 연소기, 터빈을 포함하고, 유입 덕트 및 배출 덕트로 외부 기체를 순환할 수 있다.
가스 터빈 엔진의 배기 덕트는 터빈의 출구와 연결되게 배치된다. 터빈에서 배출되는 가스는 완전하게 배기 덕트를 통해서 외부로 배출되는 것이 바람직하나, 배기 덕트와 터빈 사이의 간극으로 고온 가스가 누설될 수 있다. 특히, 고온 가스는 배기 덕트 및 터빈을 열팽창 시키므로, 더 높은 온도의 기체가 배출될수록 누설량이 가속화 되는 한계가 발생한다.
한국 공개 특허 제10-2019-0021642호(2019.03.06 공개)
본 발명의 실시예들은 고온 가스의 누설을 효과적으로 방지하는 배기 덕트 어셈블리 및 가스 터빈 엔진을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면은, 중심축의 외측에 배치되며, 고온 고압의 기체가 유입되는 입구부와, 상기 기체가 토출되는 출구부를 가지는 배기 덕트와, 상기 중심축과 상기 배기 덕트 사이에 배치되며, 상기 배기 덕트와 연결되는 제1 케이싱, 및 상기 배기 덕트와 상기 제1 케이싱 사이에 배치되어, 상기 입구부에서 상기 기체의 누설을 차단하는 제1 실링부재를 포함하고, 상기 배기 덕트는 상기 입구부에서 절곡된 절곡단을 가지고, 상기 제1 케이싱은 상기 절곡단의 적어도 일부가 삽입되는 삽입단을 구비하되, 상기 제1 실링부재가 상기 절곡단과 상기 삽입단 사이에 배치되는 배기 덕트 어셈블리를 제공한다.
또한, 상기 기체가 상기 배기 덕트의 내부를 통과 시에, 상기 배기 덕트의 제1 열 팽창력이 상기 제1 케이싱의 제2 열 팽창력 보다 커서, 상기 제1 실링부재가 상기 배기 덕트 및 상기 제1 케이싱에 밀착될 수 있다.
또한, 상기 절곡단은 상기 중심축을 향하여 돌출되도록 절곡되며, 상기 삽입단은 상기 배기 덕트를 향하여 절곡되되, 상기 절곡단과 중첩되도록 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 고온 및 고압의 기체가 통과하여 중심축에 구동력을 전달하는 터빈 유닛, 및 상기 터빈 유닛에서 토출된 상기 기체를 외부로 배출하는 배기 덕트 어셈블리를 포함하고, 상기 배기 덕트 어셈블리는 상기 터빈 유닛의 출구와 인접하게 배치되어 상기 터빈 유닛에서 토출된 상기 기체가 유입되는 입구부를 가지는 배기 덕트와, 상기 중심축과 상기 배기 덕트 사이에 배치되며, 상기 배기 덕트와 연결되는 제1 케이싱, 및 상기 배기 덕트와 상기 제1 케이싱 사이에 배치되어, 상기 입구부에서 상기 기체의 누설을 차단하는 제1 실링부재를 포함하고, 상기 배기 덕트는 상기 입구부에서 절곡된 절곡단을 가지고, 상기 제1 케이싱은 상기 절곡단의 적어도 일부가 삽입되는 삽입단을 구비하되, 상기 제1 실링부재가 상기 절곡단과 상기 삽입단 사이에 배치되는 가스 터빈 엔진을 제공한다.
또한, 상기 기체가 상기 배기 덕트의 내부를 통과 시에, 상기 배기 덕트의 제1 열 팽창력이 상기 제1 케이싱의 제2 열 팽창력 보다 커서, 상기 제1 실링부재가 상기 배기 덕트 및 상기 제1 케이싱에 밀착될 수 있다.
또한, 상기 배기 덕트 어셈블리는 상기 배기 덕트의 외측에 배치되며 삽입홈을 가지는 제2 케이싱, 및 상기 삽입홈에 삽입되고, 상기 배기 덕트의 입구부와 상기 제2 케이싱 사이에 배치되어, 상기 배기 덕트의 상기 입구부에서 상기 기체의 누설을 차단하는 제2 실링부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 배기 덕트 어셈블리 및 가스 터빈 엔진은 터빈 유닛에서 배출되는 고온 고압의 기체의 누설을 효과적으로 실링할 수 있다. 배기 덕트 어셈블리의 내측에는 제1 실링부재가 배기 덕트와 제1 케이싱 사이에 배치되고, 고온의 가스에 의해 발생되는 열 팽창 정도의 차이에 의해서, 제1 실링부재가 배기 덕트와 제1 케이싱을 완전하게 실링할 수 있다. 또한, 배기 덕트 어셈블리의 외측에는 제2 실링부재가 배기 덕트와 제2 케이싱 사이에 배치되고, 고온의 가스에 의해 발생되는 열 팽창 정도의 차이에 의해서, 제1 실링부재가 배기 덕트와 제1 케이싱을 완전하게 실링할 수 있다.
본 발명에 따른 배기 덕트 어셈블리 및 가스 터빈 엔진은 터빈 유닛에서 배출되는 고온의 가스가 내부로 누설되는 것을 방지하여, 내구성을 향상시킬 수 있다. 제1 실링부재와 제2 실링부재가 배기 덕트 어셈블리의 입구부를 실링하여, 터빈 유닛에서 배출되는 고온 가스가 완전하게 배출되므로, 배기 덕트 어셈블리 및 가스 터빈 엔진의 내구성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 도 1의 배기 덕트 어셈블리를 도시하는 단면도이다.
도 3 은 도 2의 A 영역을 확대하여 도시하는 도면이다.
도 4는 도 2의 B 영역을 확대하여 도시하는 도면이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 가스 터빈 엔진(1)은 항공기 등의 추진체에 적용될 수 있다. 가스 터빈 엔진(1)은 입구 덕트 어셈블리(10), 압축기 유닛(20), 연소기(30), 터빈 유닛(40), 제1 기어 박스(50), 제2 기어 박스(60) 및 배기 덕트 어셈블리(100)를 구비할 수 있다.
가스 터빈 엔진(1)은 중심축(AX)을 가지며, 중심축(AX)을 따라 복수개의 구성이 배치될 수 있다. 일 실시예로, 중심축(AX)의 일단에는 프로펠러(3)가 배치되면, 가스 터빈 엔진(1)의 출력이 비행체의 구동력으로 사용될 수 있다.
중심축(AX)을 따라서 연결축(5)이 배치되며, 연결축(5)은 압축기 유닛(20)이나 터빈 유닛(40)에 연결된 제1 구동축(6)과, 터빈 유닛(40)에 연결된 제2 구동축(7)을 연결할 수 있다. 다른 실시예로, 압축기 유닛(20)과 터빈 유닛(40)은 단일의 구동축을 가질 수 도 있다.
입구 덕트 어셈블리(10)는 외부의 기체가 가스 터빈 엔진(1)으로 유입될 수 있다. 입구 덕트 어셈블리(10)는 가스 터빈 엔진(1)의 후미에 배치될 수 있다.
압축기 유닛(20)은 제1 구동축(6)으로 연결되며, 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다. 도 1에서는 제1 압축기(21), 제2 압축기(22) 및 제3 압축기(23)를 도시하나, 압축기의 개수는 이에 한정되지 않으며, 가스 터빈 엔진(1)의 출력 또는 사용 목적에 따라 설정될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 3개의 압축기를 구비한 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.
제1 압축기(21)는 입구 덕트 어셈블리(10)와 연결되며, 입구 덕트 어셈블리(10)로부터 유입된 기체를 1차적으로 압축할 수 있다. 제2 압축기(22)는 제1 압축기(21)에서 토출된 기체를 2차적으로 압축할 수 있다. 일 실시예로, 제1 압축기(21)와 제2 압축기(22)는 축류형 압축기일 수 있다. 제3 압축기(23)는 제2 압축기(22)에서 토출된 기체를 3차적으로 압축할 수 있다. 일 실시예로, 제3 압축기(23)는 원심 압축기일 수 있다.
연소기(30)는 압축기 유닛(20)에서 압축된 기체를 연소할 수 있다. 연소기(30)는 연료 분사 노즐(미도시)에서 분사된 연료와, 점화 플러그(미도시)에서 분사된 화염이 반응하여, 연소가 진행되며, 연소기(30)를 통과한 고온의 기체는 터빈 유닛(40)으로 유입된다.
터빈 유닛(40)은 고온 및 고압의 기체가 통과하여, 구동력을 전달할 수 있다. 터빈 유닛(40)은 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다. 도 1에서는 제1 터빈(41), 제2 터빈(42)을 도시하나, 터빈의 개수는 이에 한정되지 않으며, 가스 터빈 엔진(1)의 출력 또는 사용 목적에 따라 설정될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해서 2개의 터빈을 구비한 실시예를 중심으로 설명하기로 한다.
제1 터빈(41)은 연소기(30)와 인접하게 배치되며, 연소기(30)에서 토출된 기체가 1차적으로 팽창하면서 구동력을 생성할 수 있다. 제2 터빈(42)은 제1 터빈(41)에서 토출된 기체가 2차적으로 팽창하면서 구동력을 생성할 수 있다. 터빈 유닛(40)을 통과한 기체는 배기 덕트 어셈블리(100)로 이동하고, 배기 덕트 어셈블리(100)를 통해서 외부로 배출될 수 있다.
도 2를 참조하면, 터빈 유닛(40)은 중심축(AX)을 따라 연장되는 허브(40A), 허브(40A)에 연결되어 회전하는 로터(40B), 및 로터(40B) 사이에 배치되어 고정된 베인(40C)을 가질 수 있다. 고온의 핫 가스(HOT GAS)가 이동하면서, 로터(40B)가 회전하여 구동력을 생성할 수 있다.
제1 기어 박스(50)는 배기 덕트 어셈블리(100)와 인접하게 배치될 수 있으며, 감속 기어 박스(reduction gear box; RGB) 일 수 있다. 제2 기어 박스(60)는 입구 덕트 어셈블리(10)와 인접하게 배치될 수 있으며, 엑세서리 기어 박스(accessory gear box; AGB) 일 수 있다.
도 2는 도 1의 배기 덕트 어셈블리(100)를 도시하는 단면도이고, 도 3 은 도 2의 A 영역을 확대하여 도시하는 도면이며, 도 4는 도 2의 B 영역을 확대하여 도시하는 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 배기 덕트 어셈블리(100)는 터빈 유닛(40)에서 토출된 기체를 외부로 배출할 수 있으며, 배기 덕트 어셈블리(100)는 배기 덕트(110), 제1 케이싱(120), 제2 케이싱(130), 제1 실링부재(140), 제2 실링부재(150)를 포함할 수 있다.
배기 덕트(110)는 터빈 유닛(40)의 출구와 인접하게 배치되며, 터빈 유닛(40)에서 토출된 고온 가스(HOT GAS)가 유입되는 입구부를 가질 수 있다. 또한, 배기 덕트(110)는 고온 가스가 배출되는 출구부를 가질 수 있다.
배기 덕트(110)는 입구부에서 절곡된 절곡단을 가질 수 있다. 제1 단(111)은 소정의 두께(T1)를 가지며, 축 방향으로 연장된다. 제1 단(111)은 제1 케이싱(120)의 삽입단의 상부를 커버하도록 배치되고, 내측 베이스(114)의 두께(T2)보다 두껍게 형성될 수 있다. 제2 단(112)은 제1 단(111)의 끝에서 중심축(AX)을 향하여 절곡될 수 있다. 제3 단(113)은 제2 단(112)의 끝에서 제1 단(111)과 나란하게 절곡될 수 있다. 따라서, 절곡단은 제1 실링부재(140)의 2면을 커버하도록 배치될 수 있다.
제2 단(112)과 제3 단(113)의 연결되는 부분은 내측에 소정의 곡률이 형성될 수 있다. 제1 실링부재(140)의 단면은 대략 원형을 가지므로, 제1 실링부재(140)의 접촉 면적을 증대하기 위해서, 제1 곡률 반경(R1)을 가질 수 있다. 일 예로, 제1 곡률 반경(R1)은 제1 실링부재(140)의 곡률과 같을 수 있다.
제1 케이싱(120)은 중심축(AX)과 배기 덕트(110) 사이에 배치되며, 배기 덕트(110)와 연결될 수 있다. 제1 케이싱(120)은 배기 덕트(110)의 안쪽 외측을 커버하도록 배치되며, 베이링 부재(미도시)로 구동축과 연결될 수 있다. 또한, 제1 케이싱(120)은 연결 케이싱(125)과 결합되며, 연결 케이싱(125)은 배기 덕트(110)의 출구부와 연결될 수 있다.
제1 케이싱(120)은 배기 덕트(110)의 절곡단의 적어도 일부가 삽입되는 삽입단을 가질 수 있다. 삽입단은 제1 단(111)과 나란하게 배치되는 제1 부분(121), 제1 부분(121)에서 외측으로 돌출되는 제2 부분(122), 제2 부분(122)에서 절곡되어 제1 부분(121)과 나란하게 배치되는 제3 부분(123)을 가질 수 있다. 제2 부분(122)은 제1 부분(121)에서 반경방향으로 돌출되며, 제3 부분(123)은 제1 단(111) 및 제3 단(113)과 나란하게 배치될 수 있다. 이때, 제3 부분(123)과 제3 단(113)은 소정 간격으로 이격되게 배치되고, 상기 간격에 제1 실링부재(140)가 배치될 수 있다.
제1 부분(121)은 제3 단(113)과 간극(D1)을 형성할 수 있다. 간극(D1)은 터빈 유닛(40)에서 토출된 고온 가스가 유입되는 유로를 형성할 수 있다. 간극(D1)으로 고온 가스가 유입되므로, 제3 단(113)이 열팽창하면서, 제1 실링부재(140)를 가력 할 수 있다.
제2 부분(122)과 제3 부분(123)이 연결되는 부분은 내측에 소정의 곡률이 형성될 수 있다. 제1 실링부재(140)의 단면은 대략 원형을 가지므로, 제1 실링부재(140)의 접촉 면적을 증대하기 위해서, 제2 곡률 반경(R2)을 가질 수 있다. 일 예로, 제2 곡률 반경(R2)은 제1 실링부재(140)의 곡률과 같을 수 있다.
제1 실링부재(140)는 배기 덕트(110)와 제1 케이싱 사이에 배치되어, 입구부에서 기체의 누설을 차단할 수 있다. 제1 실링부재(140)는 엔진 관련 기술 분야에서 사용되는 실링 부품으로 특정한 부품에 한정되지 않는다. 일 실시예로, 제1 실링부재(140)는 로프 실(Rope seal)일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 배기 덕트(110)의 절곡단과 제1 케이싱(120)의 삽입단 사이에 배치된 제1 실링부재(140)는 고온 기체(HOT GAS)가 이동시에 발생하는 열 팽창력에 의해서, 더욱 견고하게 배기 덕트 어셈블리(100)의 입구부를 실링할 수 있다.
고온 가스가 이동하면, 배기 덕트 어셈블리(100)의 각 부품은 반경 방향으로 팽창하는 힘을 받는다. 기체가 배기 덕트(110)의 내부를 통과시에, 배기 덕트(110)의 제1 열 팽창력(F1)이 제1 케이싱(120)의 제2 열 팽창력(F2)보다 커서, 제1 실링부재(140)가 배기 덕트(110) 및 제1 케이싱(120)에 밀착되어, 고온 가스의 누설을 방지할 수 있다.
상세히, 배기 덕트(110)는 제1 열 팽창력(F1)을 받아 반경 방향의 외측으로 팽창되며, 제1 케이싱(120)은 제2 열 팽창력(F2)을 받아 반경 방향의 외측으로 팽창될 수 있다. 이때, 배기 덕트(110)는 직접 고온 기체와 접촉하나 제1 케이싱(120)은 고온 기체가 직접 접촉하지 않으므로, 제1 열 팽창력(F1)이 제2 열 팽창력(F2) 보다 크다. 즉, 배기 덕트(110)는 제1 케이싱(120)보다 더 크게 팽창한다.
도3을 보면, 배기 덕트(110)의 절곡단은 제1 열 팽창력(F1)을 받으므로, 반경방향의 외측으로 크게 팽창되므로, 제3 단(113)이 제1 실링부재(140)를 강하게 가력하게 된다. 그러나, 제1 케이싱(120)의 삽입단은 절곡단보다 덜 팽창되므로, 제3 단(113)과 제3 부분(123) 사이의 거리는 줄어들게 된다. 즉, 제1 실링부재(140)가 압착되면서, 고온의 가스가 제1 실링부재(140)를 통과하는 것을 방지할 수 있다.
배기 덕트(110)의 절곡단은 내측 베이스(114)보다 두껍게 형성된다. 내측 베이스(114)는 T2의 두께를 가지나, 절곡단은 T2보다 두꺼운 T1의 두께를 가진다. 절곡단의 두께를 두껍게 형성하여, 고온 가스의 열팽창력에 의해서 팽창 정도를 크게하여, 제3 단(113)이 제1 실링부재(140)를 강하게 가력할 수 있다.
배기 덕트 어셈블리(100)는 배기 덕트(110)의 절곡단과 제1 케이싱(120)의 삽입단에 제1 실링부재(140)가 삽입되고, 배기 덕트(110)를 접촉하면서 통과하는 고온 가스의 흐름에 의해서, 절곡단의 부피가 삽입단의 부피보다 더 크게 팽창하므로, 제1 실링부재(140)의 실링효과를 극대화 할 수 있다.
제2 케이싱(130)은 배기 덕트(110)의 외측에 배치될 수 있다. 제2 케이싱(130)은 가스 터빈 엔진(1)의 외관을 형성할 수 있으며, 제2 케이싱(130)이 배기 덕트(110)의 위치를 고정할 수 있다.
제2 케이싱(130)은 케이스 바디(131)와 삽입홈(132)을 가질 수 있다. 케이스 바디(131)는 배기 덕트(110)의 외측을 감싸도록 배치되며, 결합 부재(미도시)에 의해서 외부 케이스와 연결될 수 있다.
삽입홈(132)은 배기 덕트(110)의 외측 베이스(115)의 단부에 배치될 수 있다. 삽입홈(132)에는 제2 실링부재(150)가 삽입되어, 고온의 가스가 배기 덕트(110)와 제2 케이싱(130) 사이로 누설되는 것을 방지 할 수 있다.
제2 실링부재(150)는 삽입홈(132)에 삽입되며, 전술한 제1 실링부재(140)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도2 및 도 4를 참조하면, 배기 덕트(110)의 외측 베이스(115)의 열 팽창에 의해서 제2 실링부재(150)와 외측 베이스(115)가 접촉하여 배기 덕트 어셈블리(100)를 실링 할 수 있다.
고온 가스(HOT GAS)가 터빈 유닛(40)에서 배출되면, 외측 베이스(115)는 고온 가스와 접촉한다. 이때, 외측 베이스(115)는 반경 방향의 외측으로 제3 열 팽창력(F3)에 의해서 팽창하게 되고, 외측 베이스(115)는 제2 실링부재(150)와 접촉하게 된다.
비록, 제2 케이싱(130)도 고온 가스에 의해서 열 팽창되나, 직접적으로 고온가스와 접촉하지 않으므로, 제2 케이싱(130)의 열 팽창의 정도는 외측 베이스(115)의 열 팽창의 정도보다 작다. 외측 베이스(115)의 열 팽창 정도가 제2 케이싱(130)보다 크므로, 외측 베이스(115)가 제2 실링부재(150)를 강하게 가력하게 되므로, 배기 덕트 어셈블리(100)를 실링할 수 있다.
배기 덕트 어셈블리(100)는 배기 덕트(110)의 외측 베이스(115)와 제2 케이싱(130) 사이에 제2 실링부재(150)가 삽입되고, 배기 덕트(110)를 접촉하면서 통과하는 고온 가스의 흐름에 의해서, 외측 베이스(115)의 부피가 제2 케이싱(130)의 부피보다 더 크게 팽창하므로, 제2 실링부재(150)의 실링효과를 극대화 할 수 있다.
터빈 유닛(40)에서 배출된 고온 고압의 기체는 배기 덕트 어셈블리(100)를 통해서 외부로 배출되는 것이 바람직하나, 일부가 배기 덕트 어셈블리(100)에서 누설되면, 배기 덕트 어셈블리(100)의 내구성을 저하되고, 가스 터빈 엔진(1)의 효율을 낮추게 된다.
배기 덕트 어셈블리(100)의 입구부는 터빈 유닛(40)의 출구와 연결되므로, 고온 고압의 기체에 의해서 큰 열팽창이 발생할 수 있다. 특히, 고온 가스와의 접촉 유무에 따라 열팽창 정도는 크게 차이가 발생하는바, 본 발명은 고온 가스의 흐름을 이용하여 실링 효과를 극대화 할 수 있다.
상세히, 제1 실링부재(140)는 배기 덕트 어셈블리(100)의 입구부의 내측을 실링하고, 제2 실링부재(150)는 배기 덕트 어셈블리(100)의 입구부의 외측을 실링한다.
제1 실링부재(140)는 배기 덕트(110)의 절곡단과 제1 케이싱(120)의 삽입단 사이에 배치되므로, 고온 가스에 의해 절곡단의 부피 팽창이 삽입단의 부피 팽창보다 크므로, 제1 실링부재(140)의 실링 효과가 증가될 수 있다. 즉, 가스 터빈 엔진(1)이 구동되면, 배기 덕트(110)와 제1 케이싱(120) 사이는 제1 실링부재(140)에 의해서 완전하게 실링될 수 있다.
제2 실링부재(150)는 배기 덕트(110)의 외측 베이스(115)와 제2 케이싱(130)의 삽입홈(132) 사이에 배치되므로, 고온 가스에 의해 외측 베이스(115)의 부피 팽창이 제2 케이싱(130)의 부피 팽창보다 크므로, 제2 실링부재(150)의 실링 효과가 증가될 수 있다. 즉, 가스 터빈 엔진(1)이 구동되면, 배기 덕트(110)와 제2 케이싱(130) 사이는 제2 실링부재(150)에 의해서 완전하게 실링될 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1: 가스 터빈 엔진
100: 배기 덕트 어셈블리
110: 배기 덕트
120: 제1 케이싱
130: 제2 케이싱
140: 제1 실링부재
150: 제2 실링부재

Claims (6)

  1. 중심축의 외측에 배치되며, 고온 고압의 기체가 유입되는 입구부와, 상기 기체가 토출되는 출구부를 가지는 배기 덕트;
    상기 중심축과 상기 배기 덕트 사이에 배치되며, 상기 배기 덕트와 연결되는 제1 케이싱; 및
    상기 배기 덕트와 상기 제1 케이싱 사이에 배치되어, 상기 입구부에서 상기 기체의 누설을 차단하는 제1 실링부재;를 포함하고,
    상기 배기 덕트는 상기 입구부에서 절곡된 절곡단을 가지고, 상기 제1 케이싱은 상기 절곡단의 적어도 일부가 삽입되는 삽입단을 구비하되, 상기 제1 실링부재가 상기 절곡단과 상기 삽입단 사이에 배치되는, 배기 덕트 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 기체가 상기 배기 덕트의 내부를 통과 시에, 상기 배기 덕트의 제1 열 팽창력이 상기 제1 케이싱의 제2 열 팽창력 보다 커서, 상기 제1 실링부재가 상기 배기 덕트 및 상기 제1 케이싱에 밀착되는, 배기 덕트 어셈블리.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 절곡단은 상기 중심축을 향하여 돌출되도록 절곡되며, 상기 삽입단은 상기 배기 덕트를 향하여 절곡되되, 상기 절곡단과 중첩되도록 배치되는, 배기 덕트 어셈블리.
  4. 고온 및 고압의 기체가 통과하여 중심축에 구동력을 전달하는 터빈 유닛; 및
    상기 터빈 유닛에서 토출된 상기 기체를 외부로 배출하는 배기 덕트 어셈블리;를 포함하고,
    상기 배기 덕트 어셈블리는
    상기 터빈 유닛의 출구와 인접하게 배치되어 상기 터빈 유닛에서 토출된 상기 기체가 유입되는 입구부를 가지는 배기 덕트;
    상기 중심축과 상기 배기 덕트 사이에 배치되며, 상기 배기 덕트와 연결되는 제1 케이싱; 및
    상기 배기 덕트와 상기 제1 케이싱 사이에 배치되어, 상기 입구부에서 상기 기체의 누설을 차단하는 제1 실링부재;를 포함하고,
    상기 배기 덕트는 상기 입구부에서 절곡된 절곡단을 가지고, 상기 제1 케이싱은 상기 절곡단의 적어도 일부가 삽입되는 삽입단을 구비하되, 상기 제1 실링부재가 상기 절곡단과 상기 삽입단 사이에 배치되는, 가스 터빈 엔진.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 기체가 상기 배기 덕트의 내부를 통과 시에, 상기 배기 덕트의 제1 열 팽창력이 상기 제1 케이싱의 제2 열 팽창력 보다 커서, 상기 제1 실링부재가 상기 배기 덕트 및 상기 제1 케이싱에 밀착되는, 가스 터빈 엔진.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 배기 덕트 어셈블리는
    상기 배기 덕트의 외측에 배치되며 삽입홈을 가지는 제2 케이싱; 및
    상기 삽입홈에 삽입되고, 상기 배기 덕트의 입구부와 상기 제2 케이싱 사이에 배치되어, 상기 배기 덕트의 상기 입구부에서 상기 기체의 누설을 차단하는 제2 실링부재;를 더 포함하는, 가스 터빈 엔진.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115095396A (zh) * 2022-06-24 2022-09-23 西安航天动力研究所 一种液体火箭发动机涡轮出口导流弯管结构

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190021642A (ko) 2017-08-23 2019-03-06 한화에어로스페이스 주식회사 가스 터빈 엔진용 가변 배기 노즐

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