KR20220058193A - 배기 디퓨저 시스템, 및 이를 포함하는 가스 터빈 - Google Patents

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KR20220058193A
KR20220058193A KR1020200143684A KR20200143684A KR20220058193A KR 20220058193 A KR20220058193 A KR 20220058193A KR 1020200143684 A KR1020200143684 A KR 1020200143684A KR 20200143684 A KR20200143684 A KR 20200143684A KR 20220058193 A KR20220058193 A KR 20220058193A
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템은 배출 공간을 형성하는 케이싱과 내측 케이스, 상기 케이싱과 상기 내측 케이스를 연결하는 복수의 스트럿, 상기 케이스의 외측으로 돌출된 복수의 돌출 지지대, 및 상기 케이싱에 설치되어 가스 터빈에서 발생되는 진동을 조절하는 진동 조절부재를 포함하고, 상기 진동 조절부재는 호형으로 이어진 보강 판을 포함하고, 상기 보강 판은 상기 돌출 지지대에 고정될 수 있다.

Description

배기 디퓨저 시스템, 및 이를 포함하는 가스 터빈{EXAUST DEFUSER SYSTEM, AND GAS TURBINE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 가스 터빈에서 배출되는 가스를 안내하는 배기 디퓨저 시스템 및 이를 포함하는 가스 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 터빈이 장시간 사용되면 노후화 되어 케이싱의 강도가 약해지고, 이상 진동이 발생하는 문제가 있다. 특히, 터빈에서 연소 가스가 배출되는 배기 디퓨저 부분에서 많은 진동이 발생할 수 있다.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 터빈 케이싱에서 발생되는 진동을 감소시킬 수 있는 배기 디퓨저 시스템, 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템은 배출 공간을 형성하는 케이싱과 내측 케이스, 상기 케이싱과 상기 내측 케이스를 연결하는 복수의 스트럿, 상기 케이스의 외측으로 돌출된 복수의 돌출 지지대, 및 상기 케이싱에 설치되어 가스 터빈에서 발생되는 진동을 조절하는 진동 조절부재를 포함하고, 상기 진동 조절부재는 호형으로 이어진 보강 판을 포함하고, 상기 보강 판은 상기 돌출 지지대에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 스트럿은 상기 돌출 지지대의 내측에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 보강 판은 호형으로 이어진 중앙 지지부와 상기 지지부의 길이방향 양쪽 단부에 형성되며 외측으로 갈수록 높이가 점진적으로 감소하는 외측 지지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 진동 조절부재는 복수의 상기 보강 판을 포함하는 보강 지지부와 상기 보강 지지부의 길이방향 양측 단부에 결합되며 상기 돌출 지지대에 고정된 제1 플랜지를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 진동 조절부재는 상기 보강 판들 사이에 설치되어 상기 보강 판들을 연결하는 제2 플랜지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 보강 판은 상기 케이싱의 외주면에 대하여 세워져 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 2개의 상기 제2 플랜지는 마주하도록 배치되고, 상기 제2 플랜지 사이에는 상기 제2 플랜지들을 이격시키는 심 플레이트가 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 심 플레이트에는 상기 고정구들이 끼워지는 슬릿이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 플랜지는 상기 케이싱의 반경 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 슬라이딩 블록을 매개로 상기 돌출 지지대에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상기 슬라이딩 블록은 측면판과 측면에서 절곡되어 상기 제1 플랜지와 평행하게 배치된 덮개판을 포함하고, 상기 덮개판에는 장공이 형성되고, 상기 제1 플랜지에는 상기 장공을 관통하는 가이드 핀이 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 가스 터빈은, 외부에서 유입된 공기를 압축하는 압축기, 상기 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기, 상기 연소기에서 연소된 연소 가스에 의해 회전하는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈, 및 상기 터빈의 후단에 설치되어 가스를 배출시키는 배기 디퓨저 시스템을 포함하고, 상기 배기 디퓨저 시스템은, 배출 공간을 형성하는 케이싱과 내측 케이스, 상기 케이싱과 상기 내측 케이스를 연결하는 복수의 스트럿, 상기 케이스의 외측으로 돌출된 복수의 돌출 지지대, 상기 케이싱에 설치되어 가스 터빈에서 발생되는 진동을 조절하는 진동 조절부재를 포함하고, 상기 진동 조절부재는 호형으로 이어진 보강 판을 포함하고, 상기 보강 판은 상기 돌출 지지대에 고정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 상기 스트럿은 상기 돌출 지지대의 내측에 고정될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 상기 보강 판은 호형으로 이어진 중앙 지지부와 상기 지지부의 길이방향 양쪽 단부에 형성되며 외측으로 갈수록 높이가 점진적으로 감소하는 외측 지지부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 상기 진동 조절부재는 복수의 상기 보강 판을 포함하는 보강 지지부와 상기 보강 지지부의 길이방향 양측 단부에 결합되며 상기 돌출 지지대에 고정된 제1 플랜지를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 상기 진동 조절부재는 상기 보강 판들 사이에 설치되어 상기 보강 판들을 연결하는 제2 플랜지를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 상기 보강 판은 상기 케이싱의 외주면에 대하여 세워져 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 2개의 상기 제2 플랜지는 마주하도록 배치되고, 상기 제2 플랜지 사이에는 상기 제2 플랜지들을 이격시키는 심 플레이트가 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 상기 심 플레이트에는 상기 고정구들이 끼워지는 슬릿이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 상기 제1 플랜지는 상기 케이싱의 반경 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 슬라이딩 블록을 매개로 상기 돌출 지지대에 설치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 상기 슬라이딩 블록은 측면판과 측면에서 절곡되어 상기 제1 플랜지와 평행하게 배치된 덮개판을 포함하고, 상기 덮개판에는 장공이 형성되고, 상기 제1 플랜지에는 상기 장공을 관통하는 가이드 핀이 설치될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 배기 디퓨저 시스템이 스트럿, 돌출 지지대, 및 진동 조절부재를 포함하므로 가스 터빈의 디퓨저에서 발생하는 이상 진동을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 터빈 케이싱의 강도를 향상시킬 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 진동 조절부재가 설치된 상태를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 조절부재의 일부를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈을 배면에서 본 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 가스 터빈을 배면에서 본 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 터빈에 진동 조절부재가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 터빈에 진동 조절부재가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동 조절부재가 설치된 상태를 확대하여 도시한 도면이다.
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), 터빈(1300), 및 배기 디퓨저 시스템(1800)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.
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 1, 및 도 2에 도시된 것과 같은 대형 가스 터빈(1000)은 대량의 공기를 압축해야 하기 때문에 다단 축류 압축기가 적용되는 것이 일반적이다. 이때, 다단 축류 압축기에서는, 압축기 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 압축기 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. 또한 압축기(1100)에는 압축기(1100)로 유입되는 공기의 유량을 조절하는 가이드 베인(1170)이 설치될 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(1330)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(1330)와 회전하지 않도록 고정된 터빈 베인(1320), 터빈 블레이드(1330)의 외측에 배치된 링 세그먼트(1350)를 포함할 수 있다. 로터 디스크(1310)는 대략 원판 형태를 가지고 있고, 그 외주부에는 복수의 홈이 형성되어 있다. 홈은 굴곡면을 갖도록 형성되며 홈에 터빈 블레이드(1330)이 삽입된다. 터빈 블레이드(1330)는 도브테일 등의 방식으로 로터 디스크(1310)에 결합될 수 있다. 터빈 베인(1320)은 회전하지 않도록 고정되며 터빈 블레이드(1330)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 안내한다. 터빈 블레이드(1330)의 외측에는 실링을 위한 링 세그먼트(1350)가 설치될 수 있다. 복수의 링 세그먼트(1350)는 터빈(1300)의 둘레방향으로 연속적으로 배치되어, 링 형상을 이룬다.
배기 디퓨저 시스템(1800)은 가스 터빈(1000)의 후단에 설치되며 터빈에서 배출되는 연소가스를 배출시킨다. 배기 디퓨저 시스템(1800)은 케이싱(1360), 내측 케이스(1380), 스트럿(1400), 돌출 지지대(1365), 진동 조절부재(1500)를 포함할 수 있다.
케이싱(1360)은 외형을 이루며 가스가 누츨되는 것을 방지하는 통 형상으로 이루어진다. 케이싱(1360)은 원형의 종단면을 가질 수 있다. 케이싱(1360)은 압축기(1100), 터빈(1300)을 감싸며, 터빈(1300)의 후단에서 배기 공간(ES)을 형성한다. 케이싱(1360)은 후단으로 갈수록 내경이 점진적으로 증가하도록 형성될 수 있다.
내측 케이스(1380)는 케이싱(1360)에서 이격되어 환형의 배기 공간(ES)을 형성하며, 후단으로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 콘(cone) 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 배기 공간(ES)의 단면적은 후단으로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
케이싱(1360)의 외주면에는 복수의 돌출 지지대(1365)가 형성되는데 돌출 지지대(1365)는 케이싱(1360)의 둘레 방향으로 이격 배치될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 돌출 지지대는 케이싱의 내주면에서 돌출될 수도 있다. 돌출 지지대(1365)는 대략 T자 형상으로 이루어질 수 있다.
스트럿(1400)은 돌출 지지대의 내측에 고정되며, 케이싱(1360)과 내측 케이스(1380)를 연결한다. 복수의 스트럿(1400)은 터빈(1300)의 둘레 방향으로 이격 배치될 수 있다. 스트럿(1400)은 케이싱(1360)에서 발생된 진동을 내측 케이스(1380)와 함께 지지한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 조절부재가 설치된 상태를 확대하여 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 조절부재의 일부를 도시한 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 진동 조절부재(1500)는 복수의 보강판(1510)을 포함하는 보강 지지부(1560), 보강 지지부(1560)의 길이방향 양측 단부에 결합되며 케이싱(1360)의 외주면에서 돌출된 돌출 지지대(1365)에 고정된 제1 플랜지(1530), 보강판(1510)들 사이에 위치하여 보강판(1510)들을 연결하는 제2 플랜지(1520), 제1 플랜지(1530) 및 제2 플랜지(1520)와 맞닿아 지지하는 심 플레이트(1550)를 포함한다.
보강 지지부(1560)는 복수의 보강판(1510)을 포함하며, 보강판(1510)들은 서로 마주하도록 배치된다. 보강 지지부(1560)는 케이싱(1360)을 둘레 방향으로 지지하여 흔들림을 방지할 수 있다.
또한 보강판(1510)은 제2 플랜지(1520)를 사이에 두고 길이방향으로 이격 배치될 수 있다. 보강판(1510)은 호형으로 이어져 형성되며, 케이싱(1360)의 외주면에 대하여 세워져 설치될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 진동 조절부재(1500)는 케이싱(1360)의 내주면에 고정될 수도 있다.
보강 판(1510)은 호형으로 이어진 중앙 지지부(1510a)와 중앙 지지부(1510a)의 길이방향 양쪽 단부에 형성되며 외측으로 갈수록 높이가 점진적으로 감소하는 외측 지지부(1510b)를 포함할 수 있다. 보강 판(1510)이 중앙 지지부(1510a)와 외측 지지부(1510b)를 포함하면 진동을 보다 효율적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 보강 판(1510)의 내측단은 케이싱(1360)의 외면에서 간극을 두고 이격될 수 있다.
진동 조절부재(1500)는 터빈(1300)이 위치하는 부분에서 케이싱(1360)에 고정될 수 있으며, 특히 터빈(1300)에서 가스가 배출되는 배출 영역에 설치될 수 있다.
제1 플랜지(1530)는 보강판(1510)의 길이방향 단부에서 수직으로 세워지며, 돌출 지지대(1365)에 고정구(1570)를 매개로 고정될 수 있다. 본 실시예에서 고정구(1570)는 볼트로 이루어질 수 있다. 제1 플랜지(1530)와 돌출 지지대(1365) 사이에는 심 플레이트(1550)가 설치될 수 있다.
제2 플랜지(1520)는 보강판(1510)들 사이에 위치하여 보강판(1510)들을 연결하며, 2개의 제2 플랜지(1520)는 서로 마주하도록 배치되어 고정구(1570)에 의하여 고정된다. 제2 플랜지(1520)는 보강판(1510)의 길이방향 단부에 수직으로 고정되어 보강판(1510)들을 연결할 수 있다.
제2 플랜지(1520) 사이에는 심 플레이트(1550)가 설치되며 제2 플랜지(1520) 사이의 간격에 따라 복수의 심 플레이트(1550)가 설치될 수 있다. 심 플레이트(1550)는 탄성을 갖는 고무, 실리콘 등으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 심 플레이트(1550)에 의하여 케이싱(1360)의 진동 특성이 개선될 수 있다. 또, 심 플레이트(1550)는 탄소강, 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어질 수도 있다.
심 플레이트(1550)에는 2개의 슬릿(1551)이 형성되며 슬릿(1551)에는 복수의 고정구(1570)가 삽입될 수 있다. 이에 따라 고정구(1570)를 제1 플랜지(1530) 및 제2 플랜지(1520)에서 완전히 분리하지 않고도 슬릿(1551)을 이용하여 심 플레이트(1550)를 용이하게 설치하고 분리할 수 있다. 심 플레이트(1550)가 설치되면 설치 오차를 보정할 수 있을 뿐만 아니라 심 플레이트(1550)에 의하여 케이싱(1360)의 진동 특성이 개선될 수 있다.
제1 플랜지(1530) 사이에 설치된 심 플레이트(1550)와 제2 플랜지(1520) 사이에 설치된 심 플레이트(1550)는 서로 다른 소재로 이루어질 수 있다. 예를 들어 제1 플랜지(1530) 사이에 설치된 심 플레이트(1550)는 탄성을 갖는 소재로 이루어지고, 제2 플랜지(1520) 사이에 설치된 심 플레이트는 금속으로 이루어질 수 있다.
본 실시예와 같이 제1 플랜지(1530) 및 제2 플랜지(1520)에 심 플레이트(1550)가 맞닿도록 설치되면 진동 조절부재(1500)의 외측 및 내측에서 진동을 감소시킬 수 있어서 진동 감소 능력이 향상될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈을 배면에서 본 도면이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시예의 변형예에 따른 가스 터빈을 배면에서 본 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 진동 조절부재(1500)는 케이싱(1360)의 둘레 방향으로 연이어 배열되어 케이싱(1360)을 감싸도록 설치될 수 있을 뿐만 아니라 케이싱(1360)의 일부에만 설치될 수도 있다.
본 제1 실시예와 같이 진동 조절부재(1500)가 설치되면 케이싱(1360)의 구조적 강도가 향상될 수 있을 뿐만 아니라 진동 특성이 개선될 수 있다. 특히 터빈(1300)의 배출구 측에는 터빈(1300)이 노후화됨에 따라 진동이 증가할 수 있는데, 진동 조절부재(1500)는 터빈(1300)의 노후화에 따른 진동을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한, 진동 조절부재(1500)는 돌출 지지대(1365)와 스트럿(1400)을 매개로 내측 케이스(1380)에 연결되어 케이싱(1360)의 진동을 더욱 효율적으로 저감시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 터빈에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가스 터빈에 진동 조절부재가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 가스 터빈은 슬라이딩 블록(1600)을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가스 터빈과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
본 실시예에 따른 진동 조절부재(1500)는 제1 플랜지(1530)를 지지하는 슬라이딩 블록(1600)을 더 포함할 수 있다. 제1 플랜지(1530)는 슬라이딩 블록(1600)을 매개로 케이싱에 고정될 수 있다. 슬라이딩 블록(1600)은 제1 플랜지(1530)의 측단과 맞닿는 측면판(1610)과 측면판(1610)에서 절곡되어 제1 플랜지(1530)와 평행하게 배치된 덮개판(1620)을 포함하며, 측면판(1610)과 덮개판(1620) 사이에 형성된 홈에 제1 플랜지(1530)가 삽입된다. 슬라이딩 블록(1600)은 제1 플랜지(1530)가 케이싱의 반경 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지한다. 슬라이딩 블록(1600)은 외측단이 개방된 구조로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 슬라이딩 블록(1600)은 제1 플랜지(1530)가 이동하는 홈을 갖는 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
본 제2 실시예와 같이 슬라이딩 블록(1600)이 설치되면 케이싱(1360)이 열에 의하여 팽창할 때, 진동 조절부재(1500)가 외측으로 밀려날 수 있으며, 케이싱(1360)이 냉각되어 수축할 때 진동 조절부재(1500)가 내측으로 이동할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 터빈에 대해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 터빈에 진동 조절부재가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 가스 터빈은 슬라이딩 블록을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가스 터빈과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
제1 플랜지(1530)는 슬라이딩 블록(1700)을 매개로 케이싱에 고정될 수 있다. 슬라이딩 블록(1700)은 돌출 지지대에 맞닿는 내측판(1710)과 내측판(1710)에서 돌출된 측면판(1720)과 측면판(1720)에서 절곡된 덮개판(1730)을 포함하며, 내측판(1710), 측면판(1720), 및 덮개판(1730) 사이에 형성된 홈에 제1 플랜지(1530)가 삽입된다. 덮개판(1730)은 제1 플랜지(1530)와 평행하게 배치되어 제1 플랜지(1530)를 감싸며, 제1 플랜지의 이탈을 방지한다. 심 플레이트(1550)는 내측판(1710)과 제1 플랜지(1530) 사이에 위치할 수 있다.
덮개판(1720)에는 덮개판(1730)의 높이방향으로 길게 이어진 장공(1735)이 형성되며, 제1 플랜지(1530)에는 장공(1735)을 관통하는 가이드 핀(1740)이 설치된다. 이에 따라 제1 플랜지(1530)는 장공(1735) 및 가이드 핀(1735)에 안내되어 케이싱의 반경 방향으로 용이하게 슬라이딩 이동할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 가스 터빈에 대해서 설명한다. 도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 진동 조절부재가 설치된 상태를 확대하여 도시한 도면이다.
도 9를 참조하여 설명하면, 본 제4 실시예에 따른 가스 터빈은 고리 지그(1590)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 가스 터빈과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.
보강판(1510)에는 고리 지그(1590)가 설치될 수 있는데 진동 조절부재(1500)의 설치 시에 고리 지그(1590)에 케이블을 연결하여 진동 조절부재(1500)를 용이하게 설치할 수 있다. 또한, 고리 지그(1590)에 케이블을 연결하여 진동 조절부재(1500)를 매개로 케이싱(1360)을 인양할 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
1120: 센터 타이로드 1130: 압축기 블레이드
1140: 압축기 베인 1170: 토크 튜브
1200: 연소기 1300: 터빈
1310: 로터 디스크 1320: 터빈 베인
1330: 터빈 블레이드 1350: 링 세그먼트
1360: 케이싱 1380: 내측 케이스
1400: 스트럿 1500: 진동 조절부재
1510: 보강판 1560: 보강 지지부
1530: 제1 플랜지 1520: 제2 플랜지
1550: 심 플레이트 1600, 1700: 슬라이딩 블록
1570: 고정구 1590: 고리 지그
1800: 배기 디퓨저 시스템

Claims (20)

  1. 터빈에서 가스를 배출하는 배기 디퓨저 시스템에 있어서,
    배출 공간을 형성하는 케이싱과 내측 케이스;
    상기 케이싱과 상기 내측 케이스를 연결하는 복수의 스트럿;
    상기 케이스의 외측으로 돌출된 복수의 돌출 지지대;
    상기 케이싱에 설치되어 가스 터빈에서 발생되는 진동을 조절하는 진동 조절부재;
    를 포함하고,
    상기 진동 조절부재는 호형으로 이어진 보강 판을 포함하고, 상기 보강 판은 상기 돌출 지지대에 고정된 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스트럿은 상기 돌출 지지대의 내측에 고정된 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 보강 판은 호형으로 이어진 중앙 지지부와 상기 지지부의 길이방향 양쪽 단부에 형성되며 외측으로 갈수록 높이가 점진적으로 감소하는 외측 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 진동 조절부재는 복수의 상기 보강 판을 포함하는 보강 지지부와 상기 보강 지지부의 길이방향 양측 단부에 결합되며 상기 돌출 지지대에 고정된 제1 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 진동 조절부재는 상기 보강 판들 사이에 설치되어 상기 보강 판들을 연결하는 제2 플랜지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 보강 판은 상기 케이싱의 외주면에 대하여 세워져 설치된 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  7. 제5 항에 있어서,
    2개의 상기 제2 플랜지는 마주하도록 배치되고, 상기 제2 플랜지 사이에는 상기 제2 플랜지들을 이격시키는 심 플레이트가 설치된 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 심 플레이트에는 상기 고정구들이 끼워지는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 플랜지는 상기 케이싱의 반경 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 슬라이딩 블록을 매개로 상기 돌출 지지대에 설치된 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 블록은 측면판과 측면에서 절곡되어 상기 제1 플랜지와 평행하게 배치된 덮개판을 포함하고,
    상기 덮개판에는 장공이 형성되고, 상기 제1 플랜지에는 상기 장공을 관통하는 가이드 핀이 설치된 것을 특징으로 하는 가스 터빈의 배기 디퓨저 시스템.
  11. 외부에서 유입된 공기를 압축하는 압축기;
    상기 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소하는 연소기;
    상기 연소기에서 연소된 연소 가스에 의해 회전하는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈; 및
    상기 터빈의 후단에 설치되어 가스를 배출시키는 배기 디퓨저 시스템;
    을 포함하고,
    상기 배기 디퓨저 시스템은,
    배출 공간을 형성하는 케이싱과 내측 케이스,
    상기 케이싱과 상기 내측 케이스를 연결하는 복수의 스트럿,
    상기 케이스의 외측으로 돌출된 복수의 돌출 지지대,
    상기 케이싱에 설치되어 가스 터빈에서 발생되는 진동을 조절하는 진동 조절부재를 포함하고,
    상기 진동 조절부재는 호형으로 이어진 보강 판을 포함하고, 상기 보강 판은 상기 돌출 지지대에 고정된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 스트럿은 상기 돌출 지지대의 내측에 고정된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 보강 판은 호형으로 이어진 중앙 지지부와 상기 지지부의 길이방향 양쪽 단부에 형성되며 외측으로 갈수록 높이가 점진적으로 감소하는 외측 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 진동 조절부재는 복수의 상기 보강 판을 포함하는 보강 지지부와 상기 보강 지지부의 길이방향 양측 단부에 결합되며 상기 돌출 지지대에 고정된 제1 플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 진동 조절부재는 상기 보강 판들 사이에 설치되어 상기 보강 판들을 연결하는 제2 플랜지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 보강 판은 상기 케이싱의 외주면에 대하여 세워져 설치된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  17. 제15 항에 있어서,
    2개의 상기 제2 플랜지는 마주하도록 배치되고, 상기 제2 플랜지 사이에는 상기 제2 플랜지들을 이격시키는 심 플레이트가 설치된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 심 플레이트에는 상기 고정구들이 끼워지는 슬릿이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 플랜지는 상기 케이싱의 반경 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지하는 슬라이딩 블록을 매개로 상기 돌출 지지대에 설치된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 블록은 측면판과 측면에서 절곡되어 상기 제1 플랜지와 평행하게 배치된 덮개판을 포함하고,
    상기 덮개판에는 장공이 형성되고, 상기 제1 플랜지에는 상기 장공을 관통하는 가이드 핀이 설치된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
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