KR20220099851A

KR20220099851A - 열응력 저감 구조를 구비하는 가스 터빈 엔진

Info

Publication number: KR20220099851A
Application number: KR1020210002214A
Authority: KR
Inventors: 김동현
Original assignee: 한화에어로스페이스 주식회사
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2022-07-14

Abstract

본 발명은 열응력이 특정 부위에 집중되지 않도록 개선된 열응력 저감 구조를 구비하는 가스 터빈 엔진에 관한 발명이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진은 배기 가스가 배출되는 영역을 구획하는 복수 개의 스트럿 및 구동축 방향으로 연장되며 반경 방향으로 돌출되는 제1 연결부를 구비하는 가스패스 시트를 포함하는 배기 케이스, 저압 터빈부에 배치된 복수 개의 베인을 지지하며, 상기 가스패스 시트와 연결되고, 상기 제1 연결부의 전면 일부와 접촉하는 제2 연결부를 포함하는 베인 어셈블리 및 상기 구동축과 함께 회전하는 로터 블레이드를 포함한다.

Description

열응력 저감 구조를 구비하는 가스 터빈 엔진{A GAS TURBINE ENGINE WITH A STRUCTURE FOR REDUCING A THERMAL STRESS}

본 발명은 열응력 저감 구조를 구비하는 가스 터빈 엔진에 관한 발명으로, 보다 상세하게는 베인 어셈블리와 배기 덕트 어셈블리 간의 접촉 구조를 개선하여 열응력을 완화할 수 있는 가스 터빈 엔진에 관한 발명이다.

가스 터빈 엔진(특히 터보 샤프트 엔진(turbo shaft engine))에서 저압 터빈의 베인을 지지하는 베인 어셈블리는 가스 터빈 엔진의 주유로와 인접하여 배치되기 때문에 가스 터빈 엔진이 작동하는 과정에서 고온 환경에 노출된다. 그리고 베인 어셈블리와 직접 접촉하는 배기 덕트 어셈블리의 프론트 가스패스 시트(front gaspath sheet)는 두께가 얇으며 상대적으로 고온의 베인 어셈블리로부터 열을 전달받기 때문에 큰 열구배가 발생한다. 이로 인해 프론트 가스패스 시트에 열응력이 국소적으로 집중되어, 배기 덕트 어셈블리와 이를 포함하는 가스 터빈 엔진의 수명을 단축하는 원인이 된다.

전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.

미국 공개특허공보 2004/0018081

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 발명으로 베인 링과 가스패스 시트의 접촉 구조를 개선하여, 베인 링에서 가스패스 시트로 전달되는 열을 줄임으로써 열응력이 집중되는 것을 방지하여 수명을 향상시킬 수 있는 가스 터빈 엔진을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진은 배기 가스가 배출되는 영역을 구획하는 복수 개의 스트럿 및 구동축 방향으로 연장되며 반경 방향으로 돌출되는 제1 연결부를 구비하는 가스패스 시트를 포함하는 배기 케이스, 저압 터빈부에 배치된 복수 개의 베인을 지지하며, 상기 가스패스 시트와 연결되고, 상기 제1 연결부의 전면 일부와 접촉하는 제2 연결부를 포함하는 베인 어셈블리 및 상기 구동축과 함께 회전하는 로터 블레이드를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진에 있어서 상기 제2 연결부는 상기 베인 어셈블리의 일단에서 반경 방향 내측으로 연장되는 고리 형상을 가지며, 반경 방향으로 상기 제1 연결부의 상단에 대해 내측으로 이격하여 배치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진에 있어서 상기 제2 연결부의 면적은 상기 제1 연결부의 면적보다 작을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진에 있어서 상기 제2 연결부는 외주면을 따라 반경 방향 외측으로 연장되며, 원주 방향으로 서로 이격하여 배치되는 복수 개의 제1 결합 돌기를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진에 있어서 상기 제2 연결부는 내주면을 따라 반경 방향 내측으로 연장되며, 원주 방향으로 서로 이격하여 배치되는 복수 개의 제2 결합 돌기를 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진은 가스패스 시트에 열응력이 국소적으로 집중되는 것을 방지하여 가스패스 시트의 온도 구배를 완화하고, 가스 터빈 엔진의 수명을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진의 일부를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진의 배기 케이스와 베인 어셈블리의 결합 영역을 확대하여 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 제2 연결부를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 터빈 엔진의 배기 케이스와 베인 어셈블리의 결합 영역을 확대하여 나타낸다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 연결부를 나타낸다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.

이하의 실시예에서, 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.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)을 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)의 일부를 나타내고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)의 배기 케이스(100)와 베인 어셈블리(200)의 결합 영역을 확대하여 나타내고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 제2 연결부(211)를 나타낸다.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 항공기나 발전 플랜트에 설치되어 동력을 생산할 수 있다. 예를 들어 가스 터빈 엔진(1)은 항공기용 터보 샤프트 엔진(turbo shaft engine)일 수 있다. 다만 가스 터빈 엔진(1)의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 다양한 유체 기계를 포함할 수 있다.

예를 들어 가스 터빈 엔진(1)은 터보제트 엔진(turbojet engine), 터보팬 엔진(turbofan engine), 터보프롭 엔진(turboprop engine), 펄스제트 엔진(pulse-jet engine) 또는 램제트 엔진(ramjet engine) 등일 수 있다. 다만 이하에서는 설명의 편의를 위해 가스 터빈 엔진(1)이 항공기에 설치되는 터보 샤프트 엔진인 경우를 중심으로 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 중심축 Ax를 가지며, 유입부(2), 압축기(3), 연소 챔버(4), 배기부(5), 구동축(6) 및 터빈(10)을 포함할 수 있다. 또한 가스 터빈 엔진(1)의 구성들은 하우징이나 케이스 또는 나셀(nacelle) 내부에 배치될 수 있다.

유입부(2)는 가스 터빈 엔진(1)의 선단에 배치되며, 외부 공기를 가스 터빈 엔진(1)의 내부로 유입한다. 유입부(2)로 유입된 외부 공기는 압축기(3)로 유입되어 소정의 온도와 압력으로 압축된다. 일 실시예로 압축기(3)는 복수 개의 저압 압축부와 고압 압축부를 구비하는 다단 압축기일 수 있다.

압축기(3)를 통과한 외부 공기는 연소 챔버(4)로 유입되어 연소되며, 터빈(10)을 통과하면서 구동축(6)을 회전시킨다. 일 실시예로 터빈(10)은 저압 터빈부와 고압 터빈부를 구비하는 다단 터빈일 수 있다. 구동축(6)은 도시하지 않은 다른 기관 등과 연결될 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 외부로 일을 전달할 수 있다.

터빈(10)을 통과한 외부 공기는 배기부(5)를 통해 외부로 나셀의 외부로 배출된다.

일 실시예로 유입부(2), 압축기(3), 연소 챔버(4), 배기부(5), 구동축(6) 및 터빈(10)은 중심축 Ax 상에 동축으로 배치될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 배기 케이스(100), 베인 어셈블리(200) 및 로터 블레이드(300)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)의 터빈(10)의 저압 터빈부와 배기부(5)를 확대하여 나타낸다. 또한 도 3은 제2 연결부(211)를 정면에서 바라본 모습을 나타낸다.

배기 케이스(100)는 터빈(10)을 통과한 배기 가스가 외부로 배출되는 통로이다. 배기 케이스(100)는 터빈(10)과 인접하도록 배기부(5)의 선단에 배치될 수 있다. 일 실시예로 배기 케이스(100)는 반경 방향 내측에 구동축(6)이 삽입되는 베어링 하우징(미도시)을 구비할 수 있다.

일 실시예로 배기 케이스(100)는 스트럿(110), 가스패스 시트(120) 및 헤어핀(130)을 포함할 수 있다.

스트럿(110)은 배기 케이스(100)의 내주면에서 반경 방향 내측으로 연장되며, 상기 베어링 하우징과 연결될 수 있다. 스트럿(110)은 배기 케이스(100)의 원주 방향을 따라 복수 개가 서로 이격하여 배치됨으로써 터빈(10)을 통과한 배기 가스가 배기되는 영역을 구획할 수 있다.

일 실시예로 스트럿(110)의 내부에는 상기 베어링 하우징으로 오일 등을 공급하기 위해 오일 공급부(미도시)와 연결되는 튜브(미도시)가 배치될 수 있다.

가스패스 시트(120)는 터빈(10), 보다 구체적으로 저압 터빈에서 배출되는 배기 가스를 배기 케이스(100)로 가이드하는 부재로서, 배기 케이스(100)의 일단에서 구동축(6) 방향으로 연장되는 얇은 원통 형상을 가질 수 있다.

도 3을 참조하면 가스패스 시트(120)는 일단에 반경 방향으로 돌출되는 제1 연결부(121)를 포함할 수 있다. 제1 연결부(121)는 후술하는 베인 어셈블리(200)의 제2 연결부(211)와 연결되는 부분으로, 제1 연결부(121)와 제2 연결부(211)는 주유로를 통과하는 압력차에 의해 발생하는 축방향 하중에 의해 지지된다.

전술한 바와 같이, 배기 케이스(100)는 터빈(10)의 후단에 배치되기 때문에 고온의 배기 가스와 직접 접촉하게 된다. 특히 가스패스 시트(120)는 배기 가스와 가장 먼저 접촉하는 부분이면서 상대적으로 얇은 두께를 갖기 때문에 가스 터빈 엔진(1) 작동 시 고온이 되기 쉽다. 이로 인해 가스패스 시트(120) 중 베인 어셈블리(200)와 접촉하는 부분에 국소적으로 큰 열응력이 집중됨으로써 가스패스 시트(120)뿐만 아니라 배기 케이스(100)와 가스 터빈 엔진(1) 전체의 수명이 짧아질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 배기 케이스(100)와 접촉하는 베인 어셈블리(200)의 형상을 변경함으로써 가스패스 시트(120)에 집중되는 열응력을 완화하여, 가스 터빈 엔진(1)의 수명을 늘릴 수 있다.

헤어핀(130)은 배기 케이스(100)를 다른 부재(예를 들어 가스 터빈 엔진(1)의 터빈 서포트 케이스 등)에 체결하는 구성으로, 배기 케이스(100)의 외주면에서 연장되며, 일단부에 다른 부재와 체결하기 위한 체결공(도면 부호 미도시)을 구비할 수 있다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 베인 어셈블리(200)는 가스 터빈 엔진(1)의 터빈(10), 보다 구체적으로는 저압 터빈부에 배치될 수 있다. 예를 들어 베인 어셈블리(200)는 고압 터빈부를 통과한 배기 가스를 저압 터빈부로 안내하는 역할을 할 수 있다. 일 실시예로 베인 어셈블리(200)는 베인 링(210)과 베인(220)을 포함할 수 있다.

베인 링(210)은 복수 개의 베인(220)을 지지하며, 가스패스 시트(120)와 연결될 수 있다. 보다 구체적으로 베인 링(210)은 저압 터빈부에 배치된 복수 개의 베인(220)의 반경 방향 외측에 배치되어 이들을 지지하며, 배기 케이스(100)를 향해 연장되어 가스패스 시트(120)와 연결될 수 있다.

일 실시예로 베인 링(210)은 배기 케이스(100)를 향해, 즉 가스 터빈 엔진(1)의 후류를 향해 단면적이 커지는 형상을 가질 수 있다.

일 실시예로 베인 링(210)은 제2 연결부(211)를 포함할 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 제2 연결부(211)는 베인 링(210)의 단부에 배치되며, 제1 연결부(121)의 전면 일부와 접촉할 수 있다. 즉, 제2 연결부(211)는 제1 연결부(121)를 전체적으로 커버하는 대신 제1 연결부(121)의 일부 영역만을 커버할 수 있다.

보다 구체적으로 베인 링(210)은 가스패스 시트(120)와 직접 연결되는 부분이며, 고온의 주유로 환경에 직접 노출되기 때문에 상대적으로 온도가 높다. 그리고 베인 링(210)의 열이 가스패스 시트(120)로 전달되면 가스패스 시트(120)에 열응력이 국소적으로 집중된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 이를 방지하기 위해 가스패스 시트(120)의 제1 연결부(121)와 접촉하는 베인 링(210)의 제2 연결부(211)의 면적을 줄여, 가스패스 시트(120)로 전달되는 열전달량을 줄일 수 있다.

예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 종래의 가스 터빈 엔진에서 제2 연결부는 점선으로 표시한 부분까지 돌출되어 제1 연결부의 상단 전체를 커버하고 있었다. 여기서 제1 연결부의 상단과 점선 부분의 상단 간의 거리는 h1이다. 따라서 제2 연결부가 제1 연결부와 접촉하는 면적이 상대적으로 커, 베인 링으로부터 가스패스 시트로 많은 양의 열이 전달되어 가스패스 시트에 열응력이 집중된다.

반면 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)에서 제2 연결부(211)는 도 3에 나타낸 바와 같이 면적이 제1 연결부(121)의 면적보다 작다. 특히 제2 연결부(211)는 제1 연결부(121)와의 접촉면이 반경 방향으로 제1 연결부(121)의 상단에 대해 내측으로 이격하여 배치될 수 있다. 여기서 제1 연결부(121)의 상단과 제2 연결부(211)의 상단 간의 거리는 h2이다. 이러한 구성을 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 베인 링(210)에서 가스패스 시트(120)로 전달되는 열의 총량을 줄일 수 있다.

일 실시예로 제1 연결부(121) 및 제2 연결부(211)가 서로 접촉하는 면에 있어서, 제2 연결부(211)의 면적은 제1 연결부(121)의 면적의 절반 이하일 수 있다.

일 실시예로 제2 연결부(211)는 제1 결합 돌기(212)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이 제1 결합 돌기(212)는 제2 연결부(211)의 내주면을 따라 반경 방향 외측으로 연장되며, 원주 방향으로 서로 이격하여 복수 개 배치될 수 있다. 이에 따라 제2 연결부(211)가 제1 연결부(121)와 접촉하는 면적을 더욱 축소시켜, 베인 링(210)에서 가스패스 시트(120)로 전달되는 열의 총량을 더욱 줄일 수 있다.

보다 구체적으로 전술한 바와 같이 종래의 가스 터빈 엔진의 제2 연결부는 제1 연결부의 상단까지 커버하도록 반경 방향 외측으로 연장되며, 이를 도 4의 점선으로 나타냈다. 이에 따라 종래의 제2 연결부가 제1 연결부와 접촉하는 면적은 가장 내측에 배치된 실선 원과 가장 외측에 배치된 점선 원 사이의 면적 전체가 된다.

반면 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)의 제2 연결부(211)는 반경 방향으로 제1 연결부(121)의 상단에 대해 내측으로 이격하여 배치될 뿐만 아니라, 복수 개의 제1 결합 돌기(212)는 원주 방향으로 서로 이격하여 배치된다. 여기서 h1+h2는 도 4의 제1 결합 돌기(212)와 점선 간의 거리를 나타낸다. 이에 따라 도 4에서 빗금으로 표시한 영역은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)에서 제1 연결부(121)와 제2 연결부(211)가 서로 접촉하지 않는 영역이 된다.

이에 따라 원주 방향으로 제1 결합 돌기(212) 사이의 공간은 비어있는 공간이 되어, 제2 연결부(211)가 제1 연결부(121)와 접촉하지 않는다. 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 제2 연결부(211)의 외주면이 원주 방향으로 일부가 절개된 스캘럽(scallop) 형상을 가짐으로써 베인 링(210)에서 가스패스 시트(120)로 전달되는 열을 보다 확실하게 저감할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이 로터 블레이드(300)는 터빈(10), 보다 구체적으로 저압 터빈부에 배치되는 블레이드로서 배기 케이스(100)와 베인 어셈블리(200) 사이에 배치될 수 있다. 베인 어셈블리(200)를 통해 유입된 외부 공기는 로터 블레이드(300)를 회전시키고, 로터 블레이드(300)와 연결된 구동축(6)이 회전하면서 동력을 발생할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)의 배기 케이스(100)와 베인 어셈블리(200)의 결합 영역을 확대하여 나타내고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제2 연결부(211A)를 나타낸다.

본 실시예에 따른 베인 어셈블리(200)의 제2 연결부(211A)는 전술한 실시예에 따른 베인 어셈블리(200)의 제2 연결부(211)와 구체적인 구성이 상이하다. 나머지 구성은 전술한 실시예와 동일할 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

일 실시예로 제2 연결부(211A)는 도 5에 나타낸 바와 같이 내주면 일부를 절개하여 전술한 실시예에 따른 제2 연결부(211)보다 더 작은 접촉면을 형성할 수 있다. 여기서 점선은 종래의 가스 터빈 엔진의 제2 연결부의 접촉부 하단을 나타내고, h3는 상기 점선과 본 실시예에 따른 제2 연결부(211A)의 접촉부 하단과의 거리를 나타낸다.

일 실시예로 제2 연결부(211A)에서 내주면이 절개되는 부분은 제2 연결부(211A)를 완전히 관통하지 않고, 일부분이 제2 연결부(211A)에서 반경 방향 내측으로 돌출되도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 연결부(211A)의 내주면의 일부가 절개됨에 따라 반경 방향 내측으로 돌기(도면 부호 미도시)가 형성되며, 상기 돌기는 제1 연결부(121)와 접촉하지 않는다. 이에 따라 제1 연결부(121)와 접촉하는 제2 연결부(211A)의 접촉 면적을 줄이면서, 제2 연결부(211A)로 유입되는 열의 일부를 상기 돌기를 통해 발산하여 제2 연결부(211A)에 과도한 열이 집중되는 것을 방지할 수 있다.

일 실시예로 도 6에 나타낸 바와 같이 제2 연결부(211A)는 제2 결합 돌기(213A)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 제2 결합 돌기(213A)는 제2 연결부(211A)의 내주면을 따라 반경 방향 내측으로 연장되며, 원주 방향으로 서로 이격하여 복수 개 배치될 수 있다. 이에 따라 제2 연결부(211A)가 제1 연결부(121)와 접촉하는 면적을 보다 축소시켜, 베인 링(210)에서 가스패스 시트(120)로 전달되는 열의 총량을 보다 줄일 수 있다.

즉 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)의 제2 연결부(211A)는 원주 방향으로 서로 이격하여 외주면 상에 배치되는 복수 개의 제1 결합 돌기(212A)에 더하여, 마찬가지로 원주 방향으로 서로 이격하여 내주면 상에 배치되는 복수 개의 제2 결합 돌기(213A)를 포함한다. 여기서 h1+h2는 도 6의 제1 결합 돌기(212A)와 점선 간의 거리를 나타낸다. 또한 h3는 도 6의 제2 결합 돌기(213A)와 점선 간의 거리를 나타낸다.

이와 같은 구성을 통해 도 6에서 빗금으로 표시한 영역은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)에서 제1 연결부(121)와 제2 연결부(211A)가 서로 접촉하지 않는 영역이 된다.

이에 따라 원주 방향으로 제1 결합 돌기(212A) 사이의 공간과 제2 결합 돌기(213A) 사이의 공간은 비어있는 공간이 되어, 제2 연결부(211A)가 제1 연결부(121)와 접촉하지 않는다. 즉 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 제2 연결부(211A)의 내주면과 외주면이 모두 스캘럽 형상을 가짐으로써 베인 링(210)에서 가스패스 시트(120)로 전달되는 열을 보다 확실하게 저감할 수 있다.

도 6에는 제1 결합 돌기(212A)와 제2 결합 돌기(213A)가 서로 대향하도록 배치되는 것으로 나타냈으나, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어 제2 결합 돌기(213A)는 원주 방향으로 제1 결합 돌기(212A)의 사이에 배치될 수 있다. 즉 제1 결합 돌기(212A)와 제2 결합 돌기(213A)가 원주 방향으로 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 이에 따라 제1 결합 돌기(212A)와 제2 결합 돌기(213A)를 통해 전달되는 열이 원주 방향으로 서로 분산되도록 할 수 있으며, 제1 연결부(121)와 제2 연결부(211A)를 보다 견고하게 결합할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 엔진(1)은 가스패스 시트(120)에 열응력이 국소적으로 집중되는 것을 방지하여 가스패스 시트(120)의 온도 구배를 완화하고, 가스 터빈 엔진(1)의 수명을 향상시킬 수 있다.

이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.

실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

1: 가스 터빈 엔진
10: 터빈
100: 배기 케이스
200: 베인 어셈블리
300: 로터 블레이드

Claims

배기 가스가 배출되는 영역을 구획하는 복수 개의 스트럿 및 구동축 방향으로 연장되며 반경 방향으로 돌출되는 제1 연결부를 구비하는 가스패스 시트를 포함하는 배기 케이스;
저압 터빈부에 배치된 복수 개의 베인을 지지하며, 상기 가스패스 시트와 연결되고, 상기 제1 연결부의 전면 일부와 접촉하는 제2 연결부를 포함하는 베인 어셈블리; 및
상기 구동축과 함께 회전하는 로터 블레이드;를 포함하는, 가스 터빈 엔진.
제1 항에 있어서,
상기 제2 연결부는 상기 베인 어셈블리의 일단에서 반경 방향 내측으로 연장되는 고리 형상을 가지며, 반경 방향으로 상기 제1 연결부의 상단에 대해 내측으로 이격하여 배치되는, 가스 터빈 엔진.
제1 항에 있어서,
상기 제2 연결부의 면적은 상기 제1 연결부의 면적보다 작은, 가스 터빈 엔진.
제1 항에 있어서,
상기 제2 연결부는 외주면을 따라 반경 방향 외측으로 연장되며, 원주 방향으로 서로 이격하여 배치되는 복수 개의 제1 결합 돌기를 포함하는, 가스 터빈 엔진.
제1 항에 있어서,
상기 제2 연결부는 내주면을 따라 반경 방향 내측으로 연장되며, 원주 방향으로 서로 이격하여 배치되는 복수 개의 제2 결합 돌기를 포함하는, 가스 터빈 엔진.