KR20220145700A - Apparatus for controlling tip clearance of turbine blade and gas turbine compring the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터빈 블레이드의 팁 클리어런스 제어장치 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine blade tip clearance control device and a gas turbine including the same.
터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스 터빈 등이 있다.A turbine is a mechanical device that uses the flow of a compressive fluid such as steam or gas to obtain rotational force by impulse or reaction force, and includes a steam turbine using steam and a gas turbine using high temperature combustion gas.
이 중, 가스 터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 하우징 내에 복수의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.Among them, the gas turbine is largely composed of a compressor, a combustor, and a turbine. The compressor is provided with an air inlet for introducing air, and a plurality of compressor vanes and compressor blades are alternately arranged in the compressor housing.
연소기는 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소가스가 생성된다.The combustor supplies fuel to the compressed air compressed by the compressor and ignites it with a burner to generate high-temperature and high-pressure combustion gas.
터빈은 터빈 하우징 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.The turbine has a plurality of turbine vanes and turbine blades alternately arranged in a turbine housing. In addition, the rotor is disposed so as to pass through the compressor, the combustor, the turbine, and the central portion of the exhaust chamber.
로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 로터에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드가 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.Both ends of the rotor are rotatably supported by bearings. A plurality of disks are fixed to the rotor, each blade is connected to each other, and a drive shaft such as a generator is connected to an end of the exhaust chamber side.
이러한 가스 터빈은 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.Since these gas turbines do not have a reciprocating mechanism such as a piston of a four-stroke engine, there is no mutual friction part such as a piston-cylinder, so lubricating oil consumption is extremely low. There are advantages.
가스 터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소가스가 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성하고, 이에 로터가 회전하게 된다.Briefly describing the operation of the gas turbine, the air compressed in the compressor is mixed with fuel and combusted to produce high-temperature combustion gas, and the combustion gas thus produced is injected toward the turbine. As the injected combustion gas passes through the turbine vanes and turbine blades, a rotational force is generated, thereby rotating the rotor.
이때 터빈 케이싱과 블레이드 사이에는 팁 클리어런스(Tip clearance)로 정의되는 간격이 형성된다. 팁 클리어런스가 적정 수준 이상으로 커지면 일을 하지 않고 터빈 케이싱과 블레이드 사이로 빠져나가는 연소가스의 양이 증가하여 가스터빈 전체의 효율이 감소한다. 반대로 팁 클리어런스가 적정 수준 이하로 작아지면 터빈 케이싱의 내벽을 블레이드가 긁게 되는 문제가 발생한다. 따라서 터빈의 팁 클리어런스를 적정한 수준에서 조절하는 것은 가스터빈의 성능을 향상시키는 것과 밀접한 관련이 있다.At this time, a gap defined as a tip clearance is formed between the turbine casing and the blade. If the tip clearance becomes larger than an appropriate level, the amount of flue gas that escapes between the turbine casing and the blades without work increases, reducing the overall efficiency of the gas turbine. Conversely, if the tip clearance becomes smaller than an appropriate level, the blades scratch the inner wall of the turbine casing. Therefore, adjusting the tip clearance of the turbine at an appropriate level is closely related to improving the performance of the gas turbine.
본 발명은 하나의 캐리어 세그먼트 내부에 간극 조절을 위한 냉기 공급 공간과 링세그먼트 냉각을 위한 냉기 공급 공간을 구획하여 독립적으로 형성하고, 캐리어 세그먼트를 케이싱에 원주방향으로 조립할 때 더미 플랜지의 장착리브를 통해 고정핀을 삽입하여 캐리어 세그먼트를 원주방향으로 고정하되 반경방향으로 이동가능하게 결합할 수 있는 터빈 블레이드의 팁 클리어런스 제어장치 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention divides a cold air supply space for gap control and a cold air supply space for ring segment cooling inside one carrier segment and forms them independently, and when assembling the carrier segment to the casing in the circumferential direction, through the mounting rib of the dummy flange An object of the present invention is to provide a device for controlling a tip clearance of a turbine blade capable of fixing a carrier segment in a circumferential direction by inserting a fixing pin and movably coupled in a radial direction, and a gas turbine including the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터빈 블레이드의 팁 클리어런스 제어장치는, 터빈 케이싱과 터빈 블레이드 사이에 형성되는 팁 클리어런스를 제어하는 장치에 있어서, 터빈 블레이드를 둘러싸는 케이싱; 케이싱의 외주면에 형성된 오목홈에 장착되고 외주면에 복수의 냉각핀부를 포함하는 더미 플랜지; 더미 플랜지의 내주면에 형성된 장착리브; 케이싱에 반경방향으로 이동가능하게 장착되고 내부에 냉각공기가 유동하는 공간이 형성된 캐리어 세그먼트; 및 캐리어 세그먼트의 내주면에 형성된 장착리브부에 장착된 링세그먼트를 포함하고, 캐리어 세그먼트는 더미 플랜지의 장착리브를 관통하여 삽입되는 고정핀에 의해 원주방향으로 고정되되 반경방향으로 이동가능하게 결합된다.In order to achieve the above object, there is provided an apparatus for controlling a tip clearance of a turbine blade of a turbine blade of the present invention, comprising: a casing surrounding the turbine blade; a dummy flange mounted on the concave groove formed on the outer circumferential surface of the casing and including a plurality of cooling fins on the outer circumferential surface; a mounting rib formed on the inner circumferential surface of the dummy flange; a carrier segment movably mounted to the casing and having a space in which cooling air flows; and a ring segment mounted on a mounting rib formed on an inner circumferential surface of the carrier segment, wherein the carrier segment is fixed in the circumferential direction by a fixing pin inserted through the mounting rib of the dummy flange, and is coupled to be movable in the radial direction.
캐리어 세그먼트는 더미 플랜지를 통과하는 냉각공기에 의해 더미 플랜지의 내주면에 형성된 장착리브가 변형됨으로써 반경방향으로 이동될 수 있다.The carrier segment may be moved in the radial direction by deforming the mounting rib formed on the inner circumferential surface of the dummy flange by the cooling air passing through the dummy flange.
캐리어 세그먼트 내부의 공간은 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기가 더미 플랜지를 통해서 유입되고 유입된 냉각공기를 베인 캐리어로 공급하는 제1공간과, 케이싱 내부를 통해 공급되는 냉각공기가 유입되고 유입된 냉각공기를 링세그먼트로 공급하는 제2공간을 포함할 수 있다.The space inside the carrier segment includes a first space in which cooling air supplied from the outside of the casing is introduced through the dummy flange, and the cooling air supplied to the vane carrier is supplied to the vane carrier, and cooling air supplied through the inside of the casing is introduced and the cooling air is introduced It may include a second space for supplying the ring segment.
캐리어 세그먼트는 단면이 직사각형 모양인 본체부와, 본체부의 일측면 상단 모서리에 형성되어 고정핀이 삽입되는 핀삽입홈과, 본체부의 외측면 하부에 돌출되어 케이싱의 장착홈에 삽입되어 장착되는 한 쌍의 측면리브부와, 본체부의 외측면 상부에 오목하게 형성되어 더미 플랜지의 한 쌍의 장착리브에 장착되는 한 쌍의 장착홈과, 본체부의 내주면에 형성되어 링세그먼트가 장착되는 한 쌍의 장착리브부를 포함할 수 있다.The carrier segment includes a body portion having a rectangular cross section, a pin insertion groove formed at the upper edge of one side of the body portion and into which a fixing pin is inserted, and a pair of protruding portions protruding from the lower portion of the outer surface of the body portion to be inserted into and mounted in the mounting groove of the casing. a pair of mounting grooves formed concavely on the upper outer surface of the main body to be mounted on a pair of mounting ribs of the dummy flange, and a pair of mounting ribs formed on the inner circumferential surface of the main body to mount a ring segment may include wealth.
캐리어 세그먼트는 본체부의 상면에 관통형성되어 더미 플랜지를 통과한 냉각공기를 제1공간으로 유입시키는 복수의 상면유입공과, 본체부의 일측면에 관통형성되어 제1공간으로 유입된 냉각공기를 베인 캐리어 쪽으로 유출시키는 복수의 측면유출공과, 본체부의 타측면에 관통형성되어 케이싱 내부를 통해 공급되는 냉각공기를 제2공간으로 유입시키는 복수의 측면유입공과, 본체부의 하면에 관통형성되어 제2공간으로 유입된 냉각공기를 링세그먼트 쪽으로 유출시키는 복수의 하면유출공을 더 포함할 수 있다.The carrier segment includes a plurality of upper inlet holes that are formed through the upper surface of the main body to introduce cooling air that has passed through the dummy flange into the first space, and a plurality of upper inlet holes that are formed through one side of the main body and direct the cooling air introduced into the first space toward the vane carrier. A plurality of side outlet holes for outflow, a plurality of side inlet holes formed through the other side of the main body to introduce cooling air supplied through the inside of the casing into the second space, It may further include a plurality of lower surface outlet holes for discharging the cooling air toward the ring segment.
캐리어 세그먼트는 본체부의 상면 테두리부에서 외측으로 연장되어 본체부의 외주면상에 상면홈을 형성하는 상부리브부를 더 포함하고, 핀삽입홈은 상부리브부의 상단 모서리에 형성될 수 있다.The carrier segment may further include an upper rib portion extending outwardly from the upper surface edge portion of the body portion to form an upper surface groove on the outer circumferential surface of the main body portion, and the pin insertion groove may be formed at an upper edge of the upper rib portion.
더미 플랜지는 폭방향 양측에 케이싱의 오목홈에 장착되는 한 쌍의 지지리브부를 구비하는 곡면판부와, 곡면판부의 외주면에 형성된 복수의 냉각핀과, 곡면판부에 관통형성된 복수의 냉각홀과, 곡면판부의 내주면에 형성되고 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 열변형되는 한 쌍의 장착리브를 포함할 수 있다.The dummy flange includes a curved plate part having a pair of support rib parts mounted in the concave grooves of the casing on both sides in the width direction, a plurality of cooling fins formed on the outer peripheral surface of the curved plate part, a plurality of cooling holes formed through the curved plate part, and a curved surface It may include a pair of mounting ribs formed on the inner peripheral surface of the plate and thermally deformed by cooling air supplied from the outside of the casing.
더미 플랜지는 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 곡면판부의 폭방향 중심부가 반경방향 내측으로 변형되고 한 쌍의 장착리브가 벌어지도록 변형됨으로써, 캐리어 세그먼트가 반경방향 내측으로 이동될 수 있다.The dummy flange is deformed such that the widthwise central portion of the curved plate portion is deformed radially inwardly and the pair of mounting ribs are widened by the cooling air supplied from the outside of the casing, so that the carrier segment can be moved radially inwardly.
더미 플랜지의 외주면에서 소정 거리 이격되게 장착되는 임핀지먼트 플레이트를 더 포함할 수 있다.It may further include an impingement plate mounted to be spaced apart a predetermined distance from the outer circumferential surface of the dummy flange.
임핀지먼트 플레이트는 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기가 더미 플랜지의 외주면에 충돌 냉각하도록 형성된 복수의 냉각홀을 구비할 수 있다.The impingement plate may include a plurality of cooling holes formed so that cooling air supplied from the outside of the casing is cooled by collision on the outer circumferential surface of the dummy flange.
본 발명의 가스 터빈은, 외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기; 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 터빈 케이싱 내부에 터빈 블레이드가 장착되며, 연소기로부터 배출되는 연소가스에 의해 터빈 블레이드가 회전하는 터빈; 및 터빈 케이싱과 터빈 블레이드 사이에 형성되는 팁 클리어런스를 제어하는 장치를 포함하고, 팁 클리어런스를 제어하는 장치는 터빈 블레이드를 둘러싸는 케이싱; 케이싱의 외주면에 형성된 오목홈에 장착되고 외주면에 복수의 냉각핀부를 포함하는 더미 플랜지; 더미 플랜지의 내주면에 형성된 장착리브; 케이싱에 반경방향으로 이동가능하게 장착되고 내부에 냉각공기가 유동하는 공간이 형성된 캐리어 세그먼트; 및 기 캐리어 세그먼트의 내주면에 형성된 장착리브부에 장착된 링세그먼트를 포함하며, 캐리어 세그먼트는 더미 플랜지의 장착리브를 관통하여 삽입되는 고정핀에 의해 원주방향으로 고정되되 반경방향으로 이동가능하게 결합된다.A gas turbine according to the present invention includes: a compressor for sucking in and compressing external air; a combustor for mixing fuel with compressed air in the compressor and combusting it; The turbine blade is mounted inside the turbine casing, the turbine blade is rotated by the combustion gas discharged from the combustor; and a device for controlling a tip clearance formed between the turbine casing and the turbine blade, the device for controlling the tip clearance comprising: a casing surrounding the turbine blade; a dummy flange mounted on the concave groove formed on the outer circumferential surface of the casing and including a plurality of cooling fins on the outer circumferential surface; a mounting rib formed on the inner circumferential surface of the dummy flange; a carrier segment movably mounted to the casing and having a space in which cooling air flows; and a ring segment mounted on a mounting rib formed on the inner circumferential surface of the carrier segment, wherein the carrier segment is fixed in the circumferential direction by a fixing pin inserted through the mounting rib of the dummy flange and is coupled to be movable in the radial direction. .
캐리어 세그먼트는 더미 플랜지를 통과하는 냉각공기에 의해 더미 플랜지의 내주면에 형성된 장착리브가 변형됨으로써 반경방향으로 이동될 수 있다.The carrier segment may be moved in the radial direction by deforming the mounting rib formed on the inner circumferential surface of the dummy flange by the cooling air passing through the dummy flange.
캐리어 세그먼트 내부의 공간은 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기가 더미 플랜지를 통해서 유입되고 유입된 냉각공기를 베인 캐리어로 공급하는 제1공간과, 케이싱 내부를 통해 공급되는 냉각공기가 유입되고 유입된 냉각공기를 링세그먼트로 공급하는 제2공간을 포함할 수 있다.The space inside the carrier segment includes a first space in which cooling air supplied from the outside of the casing is introduced through the dummy flange, and the cooling air supplied to the vane carrier is supplied to the vane carrier, and cooling air supplied through the inside of the casing is introduced and the cooling air is introduced It may include a second space for supplying the ring segment.
캐리어 세그먼트는 단면이 직사각형 모양인 본체부와, 본체부의 일측면 상단 모서리에 형성되어 고정핀이 삽입되는 핀삽입홈과, 본체부의 외측면 하부에 돌출되어 케이싱의 장착홈에 삽입되어 장착되는 한 쌍의 측면리브부와, 본체부의 외측면 상부에 오목하게 형성되어 더미 플랜지의 한 쌍의 장착리브에 장착되는 한 쌍의 장착홈과, 본체부의 내주면에 형성되어 링세그먼트가 장착되는 한 쌍의 장착리브부를 포함할 수 있다.The carrier segment includes a body portion having a rectangular cross section, a pin insertion groove formed at the upper edge of one side of the body portion and into which a fixing pin is inserted, and a pair of protruding portions protruding from the lower portion of the outer surface of the body portion to be inserted into and mounted in the mounting groove of the casing. a pair of mounting grooves formed concavely on the upper outer surface of the main body to be mounted on a pair of mounting ribs of the dummy flange, and a pair of mounting ribs formed on the inner circumferential surface of the main body to mount a ring segment may include wealth.
캐리어 세그먼트는 본체부의 상면에 관통형성되어 더미 플랜지를 통과한 냉각공기를 제1공간으로 유입시키는 복수의 상면유입공과, 본체부의 일측면에 관통형성되어 제1공간으로 유입된 냉각공기를 베인 캐리어 쪽으로 유출시키는 복수의 측면유출공과, 본체부의 타측면에 관통형성되어 케이싱 내부를 통해 공급되는 냉각공기를 제2공간으로 유입시키는 복수의 측면유입공과, 본체부의 하면에 관통형성되어 제2공간으로 유입된 냉각공기를 링세그먼트 쪽으로 유출시키는 복수의 하면유출공을 더 포함할 수 있다.The carrier segment includes a plurality of upper inlet holes that are formed through the upper surface of the main body to introduce cooling air that has passed through the dummy flange into the first space, and a plurality of upper inlet holes that are formed through one side of the main body and direct the cooling air introduced into the first space toward the vane carrier. A plurality of side outlet holes for outflow, a plurality of side inlet holes formed through the other side of the main body to introduce cooling air supplied through the inside of the casing into the second space, It may further include a plurality of lower surface outlet holes for discharging the cooling air toward the ring segment.
캐리어 세그먼트는 본체부의 상면 테두리부에서 외측으로 연장되어 본체부의 외주면상에 상면홈을 형성하는 상부리브부를 더 포함하고, 핀삽입홈은 상부리브부의 상단 모서리에 형성될 수 있다.The carrier segment may further include an upper rib portion extending outwardly from the upper surface edge portion of the body portion to form an upper surface groove on the outer circumferential surface of the main body portion, and the pin insertion groove may be formed at an upper edge of the upper rib portion.
더미 플랜지는 폭방향 양측에 케이싱의 오목홈에 장착되는 한 쌍의 지지리브부를 구비하는 곡면판부와, 곡면판부의 외주면에 형성된 복수의 냉각핀과, 곡면판부에 관통형성된 복수의 냉각홀과, 곡면판부의 내주면에 형성되고 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 열변형되는 한 쌍의 장착리브를 포함할 수 있다.The dummy flange includes a curved plate part having a pair of support rib parts mounted in the concave grooves of the casing on both sides in the width direction, a plurality of cooling fins formed on the outer peripheral surface of the curved plate part, a plurality of cooling holes formed through the curved plate part, and a curved surface It may include a pair of mounting ribs formed on the inner peripheral surface of the plate and thermally deformed by cooling air supplied from the outside of the casing.
더미 플랜지는 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 곡면판부의 폭방향 중심부가 반경방향 내측으로 변형되고 한 쌍의 장착리브가 벌어지도록 변형됨으로써, 캐리어 세그먼트가 반경방향 내측으로 이동될 수 있다.The dummy flange is deformed such that the widthwise central portion of the curved plate portion is deformed radially inwardly and the pair of mounting ribs are widened by the cooling air supplied from the outside of the casing, so that the carrier segment can be moved radially inwardly.
더미 플랜지의 외주면에서 소정 거리 이격되게 장착되는 임핀지먼트 플레이트를 더 포함할 수 있다.It may further include an impingement plate mounted to be spaced apart a predetermined distance from the outer circumferential surface of the dummy flange.
임핀지먼트 플레이트는 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기가 더미 플랜지의 외주면에 충돌 냉각하도록 형성된 복수의 냉각홀을 구비할 수 있다.The impingement plate may include a plurality of cooling holes formed so that cooling air supplied from the outside of the casing is cooled by collision on the outer circumferential surface of the dummy flange.
상기한 본 발명의 터빈 블레이드의 팁 클리어런스 제어장치 및 이를 포함하는 가스 터빈에 의하면, 하나의 캐리어 세그먼트 내부에 간극 조절을 위한 냉기 공급 공간과 링세그먼트 냉각을 위한 냉기 공급 공간을 구획하여 독립적으로 형성할 수 있다.According to the device for controlling the tip clearance of the turbine blade of the present invention and the gas turbine including the same, the cold air supply space for regulating the gap and the cold air supply space for ring segment cooling are partitioned and formed independently in one carrier segment. can
또한, 캐리어 세그먼트를 케이싱에 원주방향으로 조립할 때 더미 플랜지의 장착리브를 통해 고정핀을 삽입하여 캐리어 세그먼트를 원주방향으로 고정하되 반경방향으로 이동가능하게 결합할 수 있다.Further, when assembling the carrier segment to the casing in the circumferential direction, a fixing pin may be inserted through the mounting rib of the dummy flange to fix the carrier segment in the circumferential direction, but may be coupled to be movable in the radial direction.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 일부 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 클리어런스 제어장치를 나타내는 일부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 클리어런스 제어장치를 나타내는 일부 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 플랜지(a)와 캐리어 세그먼트(b)를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 클리어런스 제어장치를 나타내는 일부 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 플랜지를 나타내는 상방 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 플랜지를 나타내는 정면 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 플랜지를 나타내는 하방 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 플랜지를 나타내는 측방 사시도이다.
도 12는 더미 플랜지의 장착리브 단부를 나타내는 일부 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 세그먼트를 나타내는 좌상방 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 세그먼트를 나타내는 우하방 사시도이다.
도 15는 본 발명의 팁 클리어런스 제어장치에서 냉각 공기의 유동을 나타내는 일부 단면도이다.1 is a partially cut-away perspective view of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
3 is a partial cross-sectional view illustrating an internal structure of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
4 is a partial cross-sectional view showing a tip clearance control device according to an embodiment of the present invention.
5 is a partially cutaway perspective view showing a tip clearance control device according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view illustrating a dummy flange (a) and a carrier segment (b) according to an embodiment of the present invention.
7 is a partially cut-away perspective view showing a tip clearance control device according to an embodiment of the present invention.
8 is a top perspective view illustrating a dummy flange according to an embodiment of the present invention.
9 is a front perspective view showing a dummy flange according to an embodiment of the present invention.
10 is a bottom perspective view showing a dummy flange according to an embodiment of the present invention.
11 is a side perspective view illustrating a dummy flange according to an embodiment of the present invention.
12 is a partial cross-sectional view showing the mounting rib end of the dummy flange.
13 is an upper left perspective view illustrating a carrier segment according to an embodiment of the present invention;
14 is a bottom right perspective view illustrating a carrier segment according to an embodiment of the present invention.
15 is a partial cross-sectional view showing the flow of cooling air in the tip clearance control device of the present invention.
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.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
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.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'comprise' or 'have' are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more other features It is to be understood that this does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 일부 절개 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 개략적인 구조를 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부 구조를 나타내는 일부 단면도이다.1 is a partially cut-away perspective view of a gas turbine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a gas turbine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention It is a partial cross-sectional view showing the internal structure of the gas turbine according to
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1000)은 압축기(1100), 연소기(1200), 터빈(1300)을 포함한다. 압축기(1100)는 방사상으로 설치된 다수의 블레이드(1110)를 구비한다. 압축기(1100)는 블레이드(1110)를 회전시키며, 블레이드(1110)의 회전에 의해 공기가 압축되면서 이동한다. 블레이드(1110)의 크기 및 설치 각도는 설치 위치에 따라 달라질 수 있다. 일 실시예에서 압축기(1100)는 터빈(1300)과 직접 또는 간접적으로 연결되어, 터빈(1300)에서 발생되는 동력의 일부를 전달받아 블레이드(1110)의 회전에 이용할 수 있다.As shown in FIG. 1 , a
압축기(1100)에서 압축된 공기는 연소기(1200)로 이동한다. 연소기(1200)는 환형으로 배치되는 복수의 연소 챔버(1210)와 연료 노즐 모듈(1220)을 포함한다.Air compressed in the
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1000)은 하우징(1010)을 구비하고 있고, 하우징(1010)의 후측에는 터빈을 통과한 연소가스가 배출되는 디퓨져(1400)가 구비되어 있다. 그리고, 디퓨져(1400)의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(1200)가 배치된다.As shown in FIG. 2 , the
공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 하우징(1010)의 상류측에 압축기 섹션(1100)이 위치하고, 하류 측에 터빈 섹션(1300)이 배치된다. 그리고, 압축기 섹션(1100)과 터빈 섹션(1300)의 사이에는 터빈 섹션(1300)에서 발생된 회전토크를 압축기 섹션(1100)으로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브 유닛(1500)이 배치되어 있다.Referring to the flow direction of the air, the
압축기 섹션(1100)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(1120)가 구비되고, 각각의 압축기 로터 디스크(1120)들은 타이로드(1600)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.The
구체적으로, 각각의 압축기 로터 디스크(1120)는 회전축을 구성하는 타이로드(1600)가 대략 중앙을 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(1120)는 대향하는 면이 타이로드(1600)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.Specifically, each of the compressor rotor disks 1120 is aligned along the axial direction with the
압축기 로터 디스크(1120)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(1110)가 방사상으로 결합되어 있다. 각각의 블레이드(1110)는 도브테일부(1112)를 구비하여 압축기 로터 디스크(1120)에 체결된다.A plurality of
각각의 로터 디스크(1120)의 사이에는 하우징에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 베인은 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.A vane (not shown) fixed to the housing is positioned between each rotor disk 1120 . Unlike the rotor disk, the vane is fixed not to rotate, and serves to align the flow of compressed air passing through the blades of the rotor disk of the compressor and guide the air to the blades of the rotor disk located on the downstream side.
도브테일부(1112)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스 터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기한 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.A fastening method of the
타이로드(1600)는 복수 개의 압축기 로터 디스크(1120) 및 터빈 로터 디스크(1322)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 타이로드(1600)는 하나 또는 복수의 타이로드로 구성될 수 있다. 타이로드(1600)의 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타이로드(1600)의 타측 단부는 고정 너트(1450)에 의해 체결될 수 있다.The
타이로드(1600)의 형태는 가스 터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 2에 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.Since the shape of the
도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨져(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(deswirler)라고 한다.Although not shown, in the compressor of the gas turbine, a vane serving as a guide vane may be installed at a position next to the diffuser in order to adjust the flow angle of the fluid entering the combustor inlet to the design flow angle after increasing the fluid pressure. and this is called a deswirler.
연소기(1200)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스 온도를 높이게 된다.The
가스 터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 하우징 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.A plurality of combustors constituting the combustion system of the gas turbine may be arranged in a housing formed in the form of a cell, a burner including a fuel injection nozzle, etc., a combustor liner forming a combustion chamber, and a combustor And it is configured to include a transition piece (Transition Piece) that becomes a connection part of the turbine.
구체적으로, 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.Specifically, the liner provides a combustion space in which the fuel injected by the fuel nozzle is mixed with the compressed air of the compressor and combusted. Such a liner may include a flame passage that provides a combustion space in which fuel mixed with air is combusted, and a flow sleeve that surrounds the flame barrel and forms an annular space. In addition, the fuel nozzle is coupled to the front end of the liner, and the spark plug is coupled to the side wall.
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.On the other hand, a transition piece is connected to the rear end of the liner so that the combustion gas combusted by the spark plug can be sent to the turbine side. The transition piece is cooled by the compressed air supplied from the compressor so as to prevent damage caused by the high temperature of the combustion gas.
이를 위해 트랜지션피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.To this end, holes for cooling are provided in the transition piece so that air can be injected into the transition piece, and compressed air flows toward the liner after cooling the body inside through the holes.
라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리브에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.Cooling air cooled by the above-described transition piece flows in the annular space of the liner, and compressed air from the outside of the flow sleeve is provided as cooling air through cooling holes provided in the flow sleeve to the outer wall of the liner to collide.
한편, 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(1300)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌하여, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크튜브를 거쳐 압축기으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.On the other hand, the high-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor is supplied to the
터빈(1300)은 기본적으로는 압축기의 구조와 유사하다. 즉, 터빈(1300)에도 압축기(1100)의 로터와 유사한 터빈 로터(1320)가 구비된다. 따라서, 터빈 로터(1320)는 터빈 로터 디스크(1322)와, 이로부터 방사상으로 배치되는 복수개의 터빈 블레이드(1324)를 포함한다. 터빈 블레이드(1324) 역시 도브테일 등의 방식으로 터빈 로터 디스크(1322)에 결합될 수 있다. The
아울러, 터빈 로터 디스크(1322)의 터빈 블레이드(1324)의 사이에도 터빈 케이싱(1312)에 고정되는 복수개의 터빈 베인(1314)이 구비되어, 터빈 블레이드(1324)를 통과한 연소가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다. 이때, 고정체에 해당하는 터빈 케이싱(1312)과 터빈 베인(1314) 역시, 회전체에 해당하는 터빈 로터(120)와 구분하기 위하여, 터빈 스테이터(110)라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.In addition, a plurality of
터빈 베인(1314)의 내측 단부와 외측 단부에 결합된 엔드월(endwall)인 베인 캐리어(200)에 의해, 터빈 베인(1314)은 하우징 내에 고정적으로 장착된다. 반면에, 하우징 내측에 회전하는 터빈 블레이드(1324)의 외측 단부와 마주보는 위치에는 링 세그먼트(130)가 터빈 블레이드(1324)의 외측 단부와 소정의 간극을 형성하도록 장착된다. 즉, 링 세그먼트(130)와 터빈 블레이드(1324)의 외측 단부 사이의 간극이 팁 클리어런스(Tip clearance)를 형성한다.The
한편, 터빈 블레이드(1324)는 고온 고압의 연소가스와 직접 접촉하게 된다. 연소가스에 의해 터빈 블레이드(1324)가 변형될 수 있으며, 터빈 블레이드(1324)의 변형에 의해 터빈(1300)이 파손될 수도 있다. 이러한 고온에 의한 변형을 방지하기 위해 압축기(1100)와 터빈(1300)의 사이에는 연소가스보다 상대적으로 온도가 낮은 압축기(1100) 내부의 공기 일부를 분기시켜 터빈 블레이드(1324)로 공급하는 분기유로(1800)가 형성될 수 있다. On the other hand, the
분기유로(1800)는 압축기 케이싱 외부로 형성하거나, 압축기 로터 디스크(1120)를 관통하여 내부로 형성될 수 있다. 분기유로(1800)는 압축기(1100)로부터 분기된 압축공기를 터빈 로터 디스크(1322)의 내부로 공급할 수 있다. 터빈 로터 디스크(1322)의 내부로 공급된 압축공기는 반경방향 외측으로 흐르게 되며, 터빈 블레이드(1324)의 내부로 공급되어 터빈 블레이드(1324)를 냉각할 수 있다. 또한, 하우징(1010) 외부로 연결된 분기유로(1800)는 압축기(1100)로부터 분기된 압축공기를 터빈 케이싱(1312) 내부로 공급하여 터빈 케이싱(1312) 내부를 냉각할 수 있다. 분기유로(1800)는 중간에 밸브(1820)를 구비하여 압축공기를 선택적으로 공급할 수 있다. 또한, 분기유로(1800)에는 열교환기(미도시)를 연결하여 압축공기를 선택적으로 더 냉각시킨 다음 공급할 수도 있다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 클리어런스 제어장치를 나타내는 일부 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 클리어런스 제어장치를 나타내는 일부 절개 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 플랜지(a)와 캐리어 세그먼트(b)를 나타내는 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 팁 클리어런스 제어장치를 나타내는 일부 절개 사시도이다. 또한, 도 8 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 플랜지를 나타내는 도면들이고, 도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 세그먼트를 나타내는 사시도이다.4 is a partial cross-sectional view showing a tip clearance control device according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a partially cutaway perspective view showing a tip clearance control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an embodiment of the present invention It is a cross-sectional view showing a dummy flange (a) and a carrier segment (b) according to an embodiment, and FIG. 7 is a partially cut-away perspective view showing a tip clearance control device according to an embodiment of the present invention. 8 to 12 are views illustrating a dummy flange according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 13 and 14 are perspective views illustrating a carrier segment according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 팁 클리어런스 제어장치는 터빈 케이싱과 터빈 블레이드 사이에 형성되는 팁 클리어런스를 제어하는 장치로서, 터빈 블레이드(1324)를 둘러싸는 케이싱(110), 케이싱의 외주면에 형성된 오목홈에 장착되고 외주면에 복수의 냉각핀부(124)를 포함하는 더미 플랜지(120), 더미 플랜지의 내주면에 형성된 장착리브(123), 케이싱에 반경방향으로 이동가능하게 장착되고 내부에 냉각공기가 유동하는 공간이 형성된 캐리어 세그먼트(140), 및 캐리어 세그먼트의 내주면에 형성된 장착리브부(151)에 장착된 링세그먼트(170)를 포함할 수 있다.Tip clearance control device according to an embodiment of the present invention is a device for controlling the tip clearance formed between the turbine casing and the turbine blade, the
본 발명의 팁 클리어런스 제어장치는 터빈 블레이드 팁과 링세그먼트 사이의 간극을 조절하기 위해 특정 부품을 기계적으로 움직이는 것이 아니라, 냉각공기 공급량을 조절함으로써 부품의 열변형에 의해 상기 간극을 조절한다.The tip clearance control device of the present invention does not mechanically move a specific part to adjust the gap between the turbine blade tip and the ring segment, but adjusts the gap by thermal deformation of the part by controlling the supply amount of cooling air.
케이싱(110)은 터빈의 외관을 형성하되, 외주면에 형성된 오목홈(111)에 팁 클리어런스 제어장치의 각종 부품들이 장착될 수 있다.The
더미 플랜지(120)는 케이싱(110)의 오목홈(111)에 장착되고 외주면에 돌출형성된 복수의 냉각핀부(124)와 관통형성된 복수의 냉각홀(122)을 포함하여 케이싱(110) 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 열변형될 수 있다.The
더미 플랜지(120)의 내주면에는 한 쌍의 장착리브(123)가 형성되어 있어서, 이 한 쌍의 장착리브(123)에 캐리어 세그먼트(140)가 장착될 수 있다. 한 쌍의 장착리브(123)는 서로 벌어지도록 탄성적으로 변형되어 각 장착리브(123)의 내측 단부가 캐리어 세그먼트(140)의 양측면에 형성된 한 쌍의 장착홈(142)에 삽입되어 장착될 수 있다.A pair of mounting
캐리어 세그먼트(140)는 더미 플랜지(120) 및 케이싱(110)에 반경방향으로 소정 거리 이동가능하게 장착될 수 있다. 캐리어 세그먼트(140)는 내부에 냉각공기가 유동하는 공간이 형성될 수 있다. 캐리어 세그먼트(140)의 내부 공간은 구획벽(155)에 의해 서로 다른 냉각공기가 유동하는 제1공간(153)과 제2공간(154)으로 구획될 수 있다.The
링세그먼트(170)는 캐리어 세그먼트(140)의 내주면에 돌출형성된 한 쌍의 장착리브부(151)에 장착될 수 있다. 링세그먼트(170)는 캐리어 세그먼트(140)의 한 쌍의 장착리브부(151)에 원주방향으로 삽입되어 장착될 수 있다.The
도 5에 도시된 바와 같이, 캐리어 세그먼트(140)는 더미 플랜지(120)의 장착리브(123)를 관통하여 삽입되는 고정핀(180)에 의해 원주방향으로 고정되되 반경방향으로 이동가능하게 결합될 수 있다.As shown in FIG. 5 , the
캐리어 세그먼트(140)는 양측면에 형성된 한 쌍의 장착홈(142)이 더미 플랜지(120)의 한 쌍의 장착리브(123)에 원주방향으로 삽입되어 장착될 수 있다. 이때, 캐리어 세그먼트(140)는 원주방향으로 복수개가 연속적으로 장착되므로, 일측 장착리브(123)에 형성된 고정핀홀(127)과 캐리어 세그먼트(140)의 일측벽에 형성된 핀삽입홈(145)에 고정핀(180)을 삽입함으로써, 캐리어 세그먼트(140)의 원주방향 위치를 고정할 수 있다.A pair of mounting
고정핀(180)은 머리부가 고정핀홀(127)의 외측에 배치되고 본체부 끝단이 고정핀홀(127)을 통과하여 핀삽입홈(145)까지 삽입될 수 있다. 고정핀홀(127) 내주면에는 나사산이 형성되고 고정핀(180)의 본체부 외주면에도 나사산이 형성되어 고정핀(180)이 고정핀홀(127)에 체결되어 고정될 수도 있다.The fixing
캐리어 세그먼트(140)는 더미 플랜지(120)를 통과하는 냉각공기에 의해 더미 플랜지(120)의 내주면에 형성된 장착리브(123)가 변형됨으로써 반경방향으로 이동될 수 있다.The
도 4에 도시된 더미 플랜지(120) 및 캐리어 세그먼트(140)의 형태는 특히 장착리브(123) 및 장착홈(142)의 형태에 있어서, 도 6에 도시된 더미 플랜지(120) 및 캐리어 세그먼트(140)와 다르다. 도 6에 도시된 형태가 더 구체화된 것이지만, 도 4에 도시된 형태도 본 발명에 포함될 수 있다.The shape of the
캐리어 세그먼트(140) 내부의 공간은 케이싱(110) 외부에서 공급되는 냉각공기가 더미 플랜지(120)를 통해서 유입되고 유입된 냉각공기를 베인 캐리어(200)로 공급하는 제1공간(153)과, 케이싱(110) 내부를 통해 공급되는 냉각공기가 유입되고 유입된 냉각공기를 링세그먼트(170)로 공급하는 제2공간(154)을 포함할 수 있다.The space inside the
캐리어 세그먼트(140)는 단면이 직사각형 모양인 본체부(141)와, 본체부의 일측면 상단 모서리에 형성되어 고정핀(180)이 삽입되는 핀삽입홈(145)과, 본체부의 외측면 하부에 돌출되어 케이싱(110)의 장착홈(117)에 삽입되어 장착되는 한 쌍의 측면리브부(152)와, 본체부의 외측면 상부에 오목하게 형성되어 더미 플랜지(120)의 한 쌍의 장착리브(123)에 장착되는 한 쌍의 장착홈(142)과, 본체부의 내주면에 형성되어 링세그먼트(170)가 장착되는 한 쌍의 장착리브부(151)를 포함할 수 있다.The
캐리어 세그먼트(140)는 원주방향으로 8개가 장착될 수 있다. 그래서, 하나의 캐리어 세그먼트(140)는 중심축에 대해 약 45도의 각도로 형성될 수 있다.Eight
본체부(141)는 단면이 직사각형 모양으로 형성되고 내부에 제1공간(153) 및 제2공간(154)이 형성되며 원주방향을 따라 구부러진 관체일 수 있다.The
핀삽입홈(145)은 본체부(141)의 일측면 상단 모서리에 상면까지 개구되도록 형성될 수 있다. 그래서, 고정핀(180)이 캐리어 세그먼트(140)의 고정핀홀(127)을 통과하여 핀삽입홈(145)에 삽입되면, 캐리어 세그먼트(140)는 원주방향으로는 움직이지 않도록 고정되고 반경방향 내측으로는 자유롭게 움직일 수 있다. 따라서, 한 쌍의 장착리브(123)가 열변형되어 서로 벌어지면, 캐리어 세그먼트(140)가 반경방향 내측으로 이동될 수 있다.The
한 쌍의 측면리브부(152)는 본체부(141)의 양측면 하부에 돌출형성될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 케이싱(110)의 오목홈 내측면에는 한 쌍의 장착홈(117)이 형성되어 있어서, 한 쌍의 측면리브부(152)가 한 쌍의 장착홈(117)에 원주방향으로 삽입되어 장착될 수 있다.A pair of
한 쌍의 장착홈(142)은 본체부(141)의 양측면 상부에 오목하게 형성될 수 있다. 한 쌍의 장착홈(142)에는 더미 플랜지(120)의 한 쌍의 장착리브(123)의 각 단부가 탄성적으로 삽입되어 장착될 수 있다.A pair of mounting
한 쌍의 장착리브부(151)는 본체부(141)의 내주면에서 반경방향 내측으로 돌출 형성되어 링세그먼트(170)의 상부가 삽입되어 장착될 수 있다. 하나의 캐리어 세그먼트(140)에는 원주방향으로 3개의 링세그먼트(170)가 삽입되어 장착될 수 있다.The pair of mounting
캐리어 세그먼트(140)는 본체부(141)의 상면에 관통형성되어 더미 플랜지(120)를 통과한 냉각공기를 제1공간(153)으로 유입시키는 복수의 상면유입공(147)과, 본체부(141)의 일측면에 관통형성되어 제1공간(153)으로 유입된 냉각공기를 베인 캐리어(200) 쪽으로 유출시키는 복수의 측면유출공(148)과, 본체부(141)의 타측면에 관통형성되어 케이싱(110) 내부를 통해 공급되는 냉각공기를 제2공간(154)으로 유입시키는 복수의 측면유입공(149)과, 본체부(141)의 하면에 관통형성되어 제2공간(154)으로 유입된 냉각공기를 링세그먼트(170) 쪽으로 유출시키는 복수의 하면유출공(150)을 더 포함할 수 있다.The
복수의 상면유입공(147)은 본체부(141)의 상면에 3열 내지 5열로 배열될 수 있다. 도 13에 도시된 실시예에서 복수의 상면유입공(147)은 4열 6행으로 배열된 것이 예시적으로 도시되어 있다. 복수의 상면유입공(147)을 통해 유입되는 냉각공기는 제1공간(153)으로 유입된다.The plurality of upper inlet holes 147 may be arranged in three to five columns on the upper surface of the
복수의 측면유출공(148)은 본체부(141)의 하류측 측면에 관통형성되어 제1공간(153)으로 유입된 냉각공기를 베인 캐리어(200) 쪽으로 유출시킬 수 있다. 도 14에 도시된 실시예에서 복수의 측면유출공(148)은 본체부(141)의 우측면에 장착홈(142)의 아래에 3개가 원주방향으로 배열된 것이 예시적으로 도시되어 있다. 하나의 캐리어 세그먼트(140)에는 원주방향으로 3개의 링세그먼트(170)가 삽입되어 장착되는 것과 마찬가지로, 하나의 베인 캐리어(200)에는 원주방향으로 3개의 터빈 베인(1314)이 장착될 수 있기 때문이다.The plurality of side outlet holes 148 are formed through the downstream side of the
복수의 측면유입공(149)은 본체부(141)의 상류측 측면에 관통형성되어 케이싱(110) 내부를 통해 공급되는 냉각공기를 제2공간(154)으로 유입시킬 수 있다. 도 13에 도시된 실시예에서 복수의 측면유입공(149)은 본체부(141)의 좌측면에 6개가 원주방향으로 배열된 것이 예시적으로 도시되어 있다. 이 복수의 측면유입공(149)은 복수의 측면유출공(148)보다 상대적으로 반경방향으로 더 내측에 배치될 수 있다. 압축기(1100)에 의해 압축되어 케이싱(110) 내부를 통해 공급되는 냉각공기는 복수의 측면유입공(149)을 통해 제2공간(154)으로 유입될 수 있다.The plurality of side inlet holes 149 are formed through the upstream side of the
복수의 하면유출공(150)은 본체부(141)의 하면에 반경방향으로 관통형성되어 제2공간(154)으로 유입된 냉각공기를 링세그먼트(170) 쪽으로 유출시킬 수 있다. 도 14에 도시된 실시예에서 복수의 하면유출공(150)은 원주방향으로 3개가 배열된 것이 예시적으로 도시되어 있다. 하나의 캐리어 세그먼트(140)에는 원주방향으로 3개의 링세그먼트(170)가 삽입되어 장착되기 때문이다.The plurality of lower surface outlet holes 150 may be formed through the lower surface of the
한편, 캐리어 세그먼트(140)는 본체부(141)의 상면 테두리부에서 외측으로 연장되어 본체부의 외주면상에 상면홈(144)을 형성하는 상부리브부(143)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the
상부리브부(143)는 구부러진 직사각형 판재 형태인 캐리어 세그먼트(140)의 상면 테두리부에서 네 모서리 전부에서 반경방향 외측으로 연장되어 형성될 수 있다. 그래서, 캐리어 세그먼트(140)의 외주면에는 상부리브부(143)에 의해 네 방향으로 둘러싸이는 상면홈(144)이 형성될 수 있다. 또한, 상부리브부(143)는 폭방향 양측 모서리에서 연장되는 부위의 폭이 그 반경방향 내측의 본체부(141)의 폭보다 더 크게 형성될 수 있다. 그래서, 캐리어 세그먼트(140)의 양측면에 형성된 장착홈(142)은 그 상측(반경방향 외측) 곡면이 하측(반경방향 내측) 곡면보다 더 길게 형성될 수 있다. 이에 따라, 캐리어 세그먼트(140)의 장착홈(142)이 더미 플랜지(120)의 장착리브(123)에 장착된 상태에서 반경방향으로 이동될 때 더욱 안정적으로 지지될 수 있다.The
이 경우, 상기한 핀삽입홈(145)은 상부리브부(143)의 일측 상단 모서리에 형성될 수 있다. 핀삽입홈(145)은 상부리브부(143)의 원주방향 중앙 부위에 하나가 형성될 수 있다.In this case, the
아울러, 도 13에 도시된 바와 같이 상부리브부(143)의 상면(외주면)에는 원주방향으로 제1씰삽입홈(146)이 형성되어, 도 6에 도시된 바와 같이 제1씰바(162)가 삽입될 수 있다. 제1씰바(162)는 고무줄과 같은 탄성 재질로 형성되어 더미 플랜지(120)의 내주면과 캐리어 세그먼트(140)의 외주면 사이를 밀봉할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 13, a first
또한, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이 캐리어 세그먼트(140)의 원주방향 양측면에는 씰부재삽입홈(156)이 형성되어 있어서 도 7에 도시된 씰부재(160)가 삽입될 수 있다. 씰부재(160)는 캐리어 세그먼트(140)의 원주방향 양측면의 가장자리를 따라 배치되고, 원주방향으로 배치되는 두 캐리어 세그먼트(140) 사이에 원주방향 두께의 절반씩 삽입될 수 있다. 이에 따라, 씰부재(160)는 복수의 캐리어 세그먼트(140) 사이마다 장착되어 캐리어 세그먼트(140) 사이를 밀봉할 수 있다.In addition, as shown in FIGS. 13 and 14 , seal
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 케이싱(110)의 내측면에도 씰삽입홈이 원주방향으로 길게 형성되어, 이 씰삽입홈에 제2씰바(164)가 삽입될 수 있다. 제2씰바(164)도 고무줄과 같은 탄성 재질로 형성되어 캐리어 세그먼트(140)의 측면과 케이싱(110)의 내측면 사이를 밀봉할 수 있다.And, as shown in Fig. 7, the seal insertion groove is also formed long in the circumferential direction on the inner surface of the
다음으로, 도 8 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 더미 플랜지(120)는 폭방향 양측에 케이싱(110)의 오목홈에 장착되는 한 쌍의 지지리브부(125)를 구비하는 곡면판부(121)와, 곡면판부의 외주면에 형성된 복수의 냉각핀부(124)와, 곡면판부에 관통형성된 복수의 냉각홀(122)과, 곡면판부의 내주면에 형성되고 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 열변형되는 한 쌍의 장착리브(123)를 포함할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 8 to 12 , the
더미 플랜지(120)는 터빈 케이싱(110)에 원주방향으로 8개가 배치될 수 있다. 그래서, 각 더미 플랜지(120)는 터빈의 중심축에 대해 약 45도씩 배열될 수 있다.Eight
곡면판부(121)는 소정의 곡률반경을 가진 곡면판으로서, 외주면에 냉각핀부(124)와 내주면에 장착리브(123)가 모두 일체로 형성될 수 있다. 곡면판부(121)의 폭방향, 즉 축방향 양측에는 외주면에서 반경방향 외측으로 연장되는 한 쌍의 지지리브부(125)가 형성될 수 있다. 각 지지리브부(125)의 외측면에는 돌출리브가 형성되어 케이싱(110)의 내측면에 형성된 그루브에 원주방향으로 삽입되어 장착될 수 있다.The
복수의 냉각핀부(124)는 곡면판부(121)의 외주면에 2개 이상이 반경방향 외측으로 연장되도록 형성될 수 있다. 복수의 냉각핀부(124)는 케이싱(110) 외부로부터 공급되는 냉각공기의 열전달 효율을 높일 수 있다.Two or
복수의 냉각홀(122)은 곡면판부(121)의 중앙부에, 즉 2개의 냉각핀부(124) 사이에 2열 내지 4열로 형성될 수 있다.The plurality of
한 쌍의 장착리브(123)는 곡면판부(121)의 내주면에, 2개의 냉각핀부(124) 외측에서 반경방향 내측으로 연장될 수 있다. 한 쌍의 장착리브(123)의 내측 단부는 마주보는 방향으로 절곡되어 형성되고, 그 절곡된 단부는 곡면 형태로 형성될 수 있다.The pair of mounting
도 6(a) 및 도 11에 도시된 바와 같이, 더미 플랜지(120)의 두 장착리브(123) 중 일측 장착리브(123)에는 중앙부에 고정핀홀(127)이 형성될 수 있다. 이 고정핀홀(127)을 통해 고정핀(180)이 삽입되어 캐리어 세그먼트(140)의 핀삽입홈(145)까지 삽입될 수 있다.As shown in FIGS. 6( a ) and 11 , a fixing
도 12에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 장착리브(123)의 하부는 서로 마주보는 내측으로 절곡되어 연장되는 연장부(123-1)를 포함할 수 있다. 연장부(123-1)의 반경방향 외측 모서리는 소정 곡률반경을 가진 상측곡면부(123-2)를 구비하고, 연장부(123-1)의 반경방향 내측 모서리는 소정 곡률반경을 가진 하측곡면부(123-3)를 구비할 수 있다. 상측곡면부(123-2)의 곡률반경은 하측곡면부(123-3)보다 더 작게 형성될 수 있다. 또한, 장착리브(123)의 연장부(123-1) 상면과 반경방향 본체부의 내측면 사이에는 경사부(123-4)가 일체로 형성될 수 있다. 그리고, 본체부의 반경방향 내측 모서리에는 모따기부(123-5)가 형성될 수 있다.As shown in FIG. 12 , the lower portions of the pair of mounting
더미 플랜지(120)는 케이싱(110) 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 곡면판부(121)의 폭방향 중심부가 반경방향 내측으로 변형되고 한 쌍의 장착리브(123)가 벌어지도록 변형됨으로써, 캐리어 세그먼트(140)가 반경방향 내측으로 이동될 수 있다.The
그리고, 더미 플랜지(120)의 외측에는 그 외주면에서 소정 거리 이격되게 장착되는 임핀지먼트 플레이트(130)를 더 포함할 수 있다. 임핀지먼트 플레이트(130)는 곡면판부(121)의 외주면, 냉각핀부(124)들의 외주면, 지지리브부(125)들의 외주면에서 소정 거리 이격되게 배치될 수 있다. 그래서, 더미 플랜지(120)와 임핀지먼트 플레이트(130) 사이의 간격에 의해 형성되는 공간은 외부에서 냉각공기가 유입되어 유동하는 냉각공간을 형성할 수 있다.And, the outer side of the
도 4에 도시된 바와 같이, 임핀지먼트 플레이트(130)는 케이싱(110) 외부에서 공급되는 냉각공기가 더미 플랜지(120)의 외주면에 충돌 냉각(impingement cooling)하도록 형성된 복수의 냉각홀을 구비할 수 있다.4, the
임핀지먼트 플레이트(130)의 복수의 냉각홀은 더미 플랜지(120)의 곡면판부(121)를 향해 관통형성된 복수의 제1냉각홀(133)과, 더미 플랜지(120)의 각 냉각핀부(124)를 향해 관통형성된 복수의 제2냉각홀(135)을 포함할 수 있다.The plurality of cooling holes of the
복수의 제1냉각홀(133)은 임핀지먼트 플레이트(130)의 곡면판부(121)에 평행한 부위에 반경방향으로 관통형성될 수 있다. 복수의 제1냉각홀(133)은 임핀지먼트 플레이트(130)에서 더미 플랜지(120)의 두 냉각핀부(124) 사이에 3열 내지 5열로 형성될 수 있고, 냉각핀부(124)와 지지리브부(125) 사이에 1열로 형성될 수 있다.The plurality of first cooling holes 133 may be formed through a portion parallel to the
복수의 제2냉각홀(135)은 임핀지먼트 플레이트(130)에서 두 냉각핀부(124) 양측 하부에 축방향으로 1열씩 형성될 수 있다.The plurality of second cooling holes 135 may be formed one by one in the axial direction at the lower portions of the two cooling
케이싱(110) 외부에서 공급되는 냉각공기는 복수의 냉각홀을 통해 임핀지먼트 플레이트(130)와 더미 플랜지(120) 사이의 내부 공간으로 유입되면서 더미 플랜지(120)를 충돌 냉각하고, 더미 플랜지(120)의 복수의 냉각홀(122)을 통해 캐리어 세그먼트(140) 쪽으로 유출될 수 있다.The cooling air supplied from the outside of the
도 15는 본 발명의 팁 클리어런스 제어장치에서 냉각 공기의 유동을 나타내는 일부 단면도이다.15 is a partial cross-sectional view showing the flow of cooling air in the tip clearance control device of the present invention.
임핀지먼트 플레이트(130)와 더미 플랜지(120)와 캐리어 세그먼트(140)의 제1공간(153)을 거쳐 베인 캐리어(200)로 공급되는 냉각공기는, 압축기(1100)에서 압축된 공기가 케이싱(110) 외부로 연결된 유로를 거쳐 제1공간(153)으로 공급될 수 있다. 이 냉각공기는 별도의 열교환기를 거쳐 더 냉각된 다음 공급될 수도 있다. 제1공간(153)으로 유입된 냉각공기는 캐리어 세그먼트(140)의 측면유출공(148)과 케이싱(110)의 유출공(115)을 거쳐 다음 단의 베인 캐리어(200)를 냉각하도록 공급될 수 있다.The cooling air supplied to the
캐리어 세그먼트(140)의 제2공간(154)을 거쳐 링세그먼트(170)로 공급되는 냉각공기는, 압축기(1100)에서 압축된 공기가 케이싱(110) 내부로 연결된 유로 및 유입공(113)과 캐리어 세그먼트(140)의 측면유입공(149)을 거쳐 제2공간(154)으로 공급될 수 있다. 제2공간(154)으로 유입된 냉각공기는 캐리어 세그먼트(140)의 하면유출공(150)을 통해 링세그먼트(170)를 냉각하도록 공급될 수 있다.The cooling air supplied to the
제2공간(154)으로 공급되는 냉각공기의 온도는 제1공간(153)으로 공급되는 냉각공기보다 70~150℃ 높을 수 있다. 제2공간(154)으로 공급되는 냉각공기의 온도는 소정 범위에서 고정된 온도값을 가지므로, 제1공간(153)으로 공급되는 냉각공기의 온도를 열교환기 등에 의해 조절한 다음 공급할 수 있다.The temperature of the cooling air supplied to the
본 발명의 팁 클리어런스 제어장치에 의하면, 하나의 캐리어 세그먼트 내부에 간극 조절을 위한 냉기 공급 공간과 링세그먼트 냉각을 위한 냉기 공급 공간을 구획하여 독립적으로 형성할 수 있다.According to the tip clearance control device of the present invention, the cold air supply space for controlling the gap and the cold air supply space for cooling the ring segment can be divided and formed independently in one carrier segment.
또한, 더미 플랜지와 캐리어 세그먼트를 통한 충돌 냉각에 의해 한 쌍의 장착리브의 변형량을 조절하여 캐리어 세그먼트와 링세그먼트를 반경방향으로 이동시킴으로써 팁 클리어런스를 조절할 수 있다.In addition, the tip clearance can be adjusted by adjusting the deformation amount of the pair of mounting ribs by impingement cooling through the dummy flange and the carrier segment and moving the carrier segment and the ring segment in the radial direction.
그리고, 팁 클리어런스를 조절하기 위해 캐리어 세그먼트의 제1공간으로 유입된 냉각공기는 다음 단의 베인 캐리어로 공급되고, 캐리어 세그먼트의 제2공간으로 유입된 냉각공기는 링세그먼트 내부로 공급될 수 있다.In addition, the cooling air flowing into the first space of the carrier segment to adjust the tip clearance may be supplied to the vane carrier of the next stage, and the cooling air flowing into the second space of the carrier segment may be supplied into the ring segment.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.In the above, an embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the art can add, change, delete or add components within the scope that does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes of the present invention will be possible by this, and this will also be included within the scope of the present invention.
1000: 가스터빈
1010: 하우징
1100: 압축기
1110: 압축기 블레이드
1112: 도브테일부
1120: 압축기 로터 디스크
1200: 연소기
1300: 터빈
1310: 터빈 스테이터
1312: 터빈 케이싱
1314: 터빈 베인
1320: 터빈 로터
1322: 터빈 로터 디스크
1324: 터빈 블레이드
1400: 디퓨져
1450: 고정너트
1500: 토크튜브 유닛
1600: 타이로드
1800: 분기유로
1820: 밸브
110: 케이싱
111: 오목홈
113: 유입공
115: 유출공
117: 장착홈
120: 더미 플랜지
121: 곡면판부
122: 냉각홀
123: 장착리브
123-1: 연장부
123-2: 상측곡면부
123-3: 하측곡면부
123-4: 경사부
123-5: 모따기부
124: 냉각핀부
125: 지지리브부
127: 고정핀홀
130: 임핀지먼트 플레이트
133: 제1냉각홀
135: 제2냉각홀
140: 캐리어 세그먼트
141: 본체부
142: 장착홈
143: 상부리브부
144: 상면홈
145: 핀삽입홈
146: 제1씰삽입홈
147: 상면유입공
148: 측면유출공
149: 측면유입공
150: 하면유출공
151: 장착리브부
152: 측면리브부
153: 제1공간
154: 제2공간
155: 구획벽
156: 씰부재삽입홈
160: 씰부재
162: 제1씰바
164: 제2씰바
170: 링세그먼트
180: 고정핀
200: 베인 캐리어1000: gas turbine 1010: housing
1100: compressor 1110: compressor blade
1112: dovetail part 1120: compressor rotor disk
1200: combustor 1300: turbine
1310: turbine stator 1312: turbine casing
1314: turbine vane 1320: turbine rotor
1322: turbine rotor disk 1324: turbine blades
1400: diffuser 1450: fixing nut
1500: torque tube unit 1600: tie rod
1800: branch flow path 1820: valve
110: casing 111: concave groove
113: inlet hole 115: outlet hole
117: mounting groove 120: dummy flange
121: curved plate 122: cooling hole
123: mounting rib 123-1: extension
123-2: upper curved portion 123-3: lower curved portion
123-4: inclined part 123-5: chamfered part
124: cooling fin part 125: support rib part
127: fixed pinhole 130: impingement plate
133: first cooling hole 135: second cooling hole
140: carrier segment 141: body portion
142: mounting groove 143: upper rib portion
144: upper surface groove 145: pin insertion groove
146: first seal insertion groove 147: upper surface inlet hole
148: side outlet hole 149: side inlet hole
150: bottom outlet hole 151: mounting rib portion
152: side rib part 153: first space
154: second space 155: partition wall
156: sealing member insertion groove 160: sealing member
162: first seal bar 164: second seal bar
170: ring segment 180: fixing pin
200: vane carrier
Claims (20)
상기 터빈 블레이드를 둘러싸는 케이싱;
상기 케이싱의 외주면에 형성된 오목홈에 장착되고 외주면에 복수의 냉각핀부를 포함하는 더미 플랜지;
상기 더미 플랜지의 내주면에 형성된 장착리브;
상기 케이싱에 반경방향으로 이동가능하게 장착되고 내부에 냉각공기가 유동하는 공간이 형성된 캐리어 세그먼트; 및
상기 캐리어 세그먼트의 내주면에 형성된 장착리브부에 장착된 링세그먼트를 포함하고,
상기 캐리어 세그먼트는 상기 더미 플랜지의 장착리브를 관통하여 삽입되는 고정핀에 의해 원주방향으로 고정되되 반경방향으로 이동가능하게 결합되는 팁 클리어런스 제어장치.A device for controlling tip clearance formed between a turbine casing and a turbine blade, comprising:
a casing surrounding the turbine blades;
a dummy flange mounted in a concave groove formed on the outer circumferential surface of the casing and including a plurality of cooling fins on the outer circumferential surface;
a mounting rib formed on an inner circumferential surface of the dummy flange;
a carrier segment movably mounted to the casing and having a space in which cooling air flows; and
and a ring segment mounted on a mounting rib formed on an inner circumferential surface of the carrier segment,
The carrier segment is fixed in the circumferential direction by a fixing pin inserted through the mounting rib of the dummy flange and is coupled to be movable in the radial direction.
상기 캐리어 세그먼트는 상기 더미 플랜지를 통과하는 냉각공기에 의해 상기 더미 플랜지의 내주면에 형성된 장착리브가 변형됨으로써 반경방향으로 이동되는 팁 클리어런스 제어장치.According to claim 1,
The carrier segment is radially moved by the cooling air passing through the dummy flange by deforming the mounting rib formed on the inner circumferential surface of the dummy flange.
상기 캐리어 세그먼트 내부의 공간은
상기 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기가 상기 더미 플랜지를 통해서 유입되고 유입된 냉각공기를 베인 캐리어로 공급하는 제1공간과,
상기 케이싱 내부를 통해 공급되는 냉각공기가 유입되고 유입된 냉각공기를 상기 링세그먼트로 공급하는 제2공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 팁 클리어런스 제어장치.3. The method of claim 2,
The space inside the carrier segment is
a first space in which cooling air supplied from the outside of the casing flows in through the dummy flange and supplies the introduced cooling air to the vane carrier;
and a second space through which cooling air supplied through the casing is introduced and supplied to the ring segment.
상기 캐리어 세그먼트는
단면이 직사각형 모양인 본체부와,
상기 본체부의 일측면 상단 모서리에 형성되어 상기 고정핀이 삽입되는 핀삽입홈과,
상기 본체부의 외측면 하부에 돌출되어 상기 케이싱의 장착홈에 삽입되어 장착되는 한 쌍의 측면리브부와,
상기 본체부의 외측면 상부에 오목하게 형성되어 상기 더미 플랜지의 한 쌍의 장착리브에 장착되는 한 쌍의 장착홈과,
상기 본체부의 내주면에 형성되어 상기 링세그먼트가 장착되는 한 쌍의 장착리브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 팁 클리어런스 제어장치.4. The method of claim 3,
The carrier segment is
a body part having a rectangular cross section;
a pin insertion groove formed at the upper edge of one side of the main body and into which the fixing pin is inserted;
A pair of side ribs protruding from the lower portion of the outer surface of the main body and inserted into and mounted in the mounting groove of the casing;
a pair of mounting grooves formed concavely on the upper outer surface of the main body and mounted on a pair of mounting ribs of the dummy flange;
and a pair of mounting ribs formed on the inner circumferential surface of the main body to which the ring segment is mounted.
상기 캐리어 세그먼트는
상기 본체부의 상면에 관통형성되어 상기 더미 플랜지를 통과한 냉각공기를 상기 제1공간으로 유입시키는 복수의 상면유입공과,
상기 본체부의 일측면에 관통형성되어 상기 제1공간으로 유입된 냉각공기를 베인 캐리어 쪽으로 유출시키는 복수의 측면유출공과,
상기 본체부의 타측면에 관통형성되어 상기 케이싱 내부를 통해 공급되는 냉각공기를 상기 제2공간으로 유입시키는 복수의 측면유입공과,
상기 본체부의 하면에 관통형성되어 상기 제2공간으로 유입된 냉각공기를 상기 링세그먼트 쪽으로 유출시키는 복수의 하면유출공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팁 클리어런스 제어장치.5. The method of claim 4,
The carrier segment is
a plurality of upper surface inlet holes which are formed through the upper surface of the main body to introduce cooling air that has passed through the dummy flange into the first space;
A plurality of side outlet holes formed through one side of the main body to discharge the cooling air introduced into the first space toward the vane carrier;
a plurality of side inlet holes formed through the other side of the main body to introduce cooling air supplied through the inside of the casing into the second space;
The tip clearance control device according to claim 1, further comprising: a plurality of lower surface outlet holes formed through the lower surface of the main body to discharge the cooling air introduced into the second space toward the ring segment.
상기 캐리어 세그먼트는 상기 본체부의 상면 테두리부에서 외측으로 연장되어 상기 본체부의 외주면상에 상면홈을 형성하는 상부리브부를 더 포함하고,
상기 핀삽입홈은 상기 상부리브부의 상단 모서리에 형성되는 것을 특징으로 하는 팁 클리어런스 제어장치.6. The method of claim 5,
The carrier segment further includes an upper rib portion extending outwardly from the upper surface edge portion of the main body portion to form an upper surface groove on the outer peripheral surface of the main body portion,
The pin insertion groove is a tip clearance control device, characterized in that formed in the upper edge of the upper rib portion.
상기 더미 플랜지는
폭방향 양측에 상기 케이싱의 오목홈에 장착되는 한 쌍의 지지리브부를 구비하는 곡면판부와,
상기 곡면판부의 외주면에 형성된 복수의 냉각핀과,
상기 곡면판부에 관통형성된 복수의 냉각홀과,
상기 곡면판부의 내주면에 형성되고 상기 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 열변형되는 한 쌍의 장착리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 팁 클리어런스 제어장치.3. The method of claim 2,
The dummy flange is
A curved plate portion having a pair of support rib portions mounted in the concave groove of the casing on both sides in the width direction;
A plurality of cooling fins formed on the outer peripheral surface of the curved plate portion,
A plurality of cooling holes formed through the curved plate portion,
and a pair of mounting ribs formed on the inner circumferential surface of the curved plate portion and thermally deformed by cooling air supplied from the outside of the casing.
상기 더미 플랜지는 상기 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 상기 곡면판부의 폭방향 중심부가 반경방향 내측으로 변형되고 상기 한 쌍의 장착리브가 벌어지도록 변형됨으로써, 상기 캐리어 세그먼트가 반경방향 내측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 팁 클리어런스 제어장치.8. The method of claim 7,
The dummy flange is deformed so that the width direction center of the curved plate part is deformed radially inwardly and the pair of mounting ribs are spread by the cooling air supplied from the outside of the casing, so that the carrier segment is moved radially inward. Features a tip clearance control.
상기 더미 플랜지의 외주면에서 소정 거리 이격되게 장착되는 임핀지먼트 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팁 클리어런스 제어장치.8. The method of claim 7,
Tip clearance control device, characterized in that it further comprises an impingement plate mounted to be spaced apart a predetermined distance from the outer peripheral surface of the dummy flange.
상기 임핀지먼트 플레이트는 상기 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기가 상기 더미 플랜지의 외주면에 충돌 냉각하도록 형성된 복수의 냉각홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 팁 클리어런스 제어장치.10. The method of claim 9,
The impingement plate is a tip clearance control device, characterized in that provided with a plurality of cooling holes formed so that the cooling air supplied from the outside of the casing is cooled by collision on the outer peripheral surface of the dummy flange.
상기 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기;
터빈 케이싱 내부에 터빈 블레이드가 장착되며, 상기 연소기로부터 배출되는 연소가스에 의해 상기 터빈 블레이드가 회전하는 터빈; 및
상기 터빈 케이싱과 터빈 블레이드 사이에 형성되는 팁 클리어런스를 제어하는 장치를 포함하고,
상기 팁 클리어런스를 제어하는 장치는
상기 터빈 블레이드를 둘러싸는 케이싱;
상기 케이싱의 외주면에 형성된 오목홈에 장착되고 외주면에 복수의 냉각핀부를 포함하는 더미 플랜지;
상기 더미 플랜지의 내주면에 형성된 장착리브;
상기 케이싱에 반경방향으로 이동가능하게 장착되고 내부에 냉각공기가 유동하는 공간이 형성된 캐리어 세그먼트; 및
상기 캐리어 세그먼트의 내주면에 형성된 장착리브부에 장착된 링세그먼트를 포함하며,
상기 캐리어 세그먼트는 상기 더미 플랜지의 장착리브를 관통하여 삽입되는 고정핀에 의해 원주방향으로 고정되되 반경방향으로 이동가능하게 결합되는 가스 터빈.a compressor that sucks in and compresses outside air;
a combustor for mixing fuel with the air compressed by the compressor and combusting it;
a turbine in which a turbine blade is mounted inside the turbine casing, and the turbine blade is rotated by the combustion gas discharged from the combustor; and
a device for controlling tip clearance formed between the turbine casing and the turbine blades;
The device for controlling the tip clearance comprises:
a casing surrounding the turbine blades;
a dummy flange mounted in a concave groove formed on the outer circumferential surface of the casing and including a plurality of cooling fins on the outer circumferential surface;
a mounting rib formed on an inner circumferential surface of the dummy flange;
a carrier segment movably mounted to the casing and having a space in which cooling air flows; and
and a ring segment mounted on a mounting rib formed on an inner circumferential surface of the carrier segment,
The carrier segment is fixed in the circumferential direction by a fixing pin inserted through the mounting rib of the dummy flange and coupled to be movable in the radial direction.
상기 캐리어 세그먼트는 상기 더미 플랜지를 통과하는 냉각공기에 의해 상기 더미 플랜지의 내주면에 형성된 장착리브가 변형됨으로써 반경방향으로 이동되는 가스 터빈.12. The method of claim 11,
The carrier segment is moved in a radial direction by deforming a mounting rib formed on an inner circumferential surface of the dummy flange by cooling air passing through the dummy flange.
상기 캐리어 세그먼트 내부의 공간은
상기 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기가 상기 더미 플랜지를 통해서 유입되고 유입된 냉각공기를 베인 캐리어로 공급하는 제1공간과,
상기 케이싱 내부를 통해 공급되는 냉각공기가 유입되고 유입된 냉각공기를 상기 링세그먼트로 공급하는 제2공간을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.13. The method of claim 12,
The space inside the carrier segment is
a first space in which cooling air supplied from the outside of the casing flows in through the dummy flange and supplies the introduced cooling air to the vane carrier;
and a second space in which cooling air supplied through the casing is introduced and the introduced cooling air is supplied to the ring segment.
상기 캐리어 세그먼트는
단면이 직사각형 모양인 본체부와,
상기 본체부의 일측면 상단 모서리에 형성되어 상기 고정핀이 삽입되는 핀삽입홈과,
상기 본체부의 외측면 하부에 돌출되어 상기 케이싱의 장착홈에 삽입되어 장착되는 한 쌍의 측면리브부와,
상기 본체부의 외측면 상부에 오목하게 형성되어 상기 더미 플랜지의 한 쌍의 장착리브에 장착되는 한 쌍의 장착홈과,
상기 본체부의 내주면에 형성되어 상기 링세그먼트가 장착되는 한 쌍의 장착리브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.14. The method of claim 13,
The carrier segment is
a body part having a rectangular cross section;
a pin insertion groove formed at the upper edge of one side of the main body and into which the fixing pin is inserted;
A pair of side ribs protruding from the lower portion of the outer surface of the main body and inserted into and mounted in the mounting groove of the casing;
a pair of mounting grooves formed concavely on the upper outer surface of the main body and mounted on a pair of mounting ribs of the dummy flange;
and a pair of mounting ribs formed on an inner circumferential surface of the main body to which the ring segment is mounted.
상기 캐리어 세그먼트는
상기 본체부의 상면에 관통형성되어 상기 더미 플랜지를 통과한 냉각공기를 상기 제1공간으로 유입시키는 복수의 상면유입공과,
상기 본체부의 일측면에 관통형성되어 상기 제1공간으로 유입된 냉각공기를 베인 캐리어 쪽으로 유출시키는 복수의 측면유출공과,
상기 본체부의 타측면에 관통형성되어 상기 케이싱 내부를 통해 공급되는 냉각공기를 상기 제2공간으로 유입시키는 복수의 측면유입공과,
상기 본체부의 하면에 관통형성되어 상기 제2공간으로 유입된 냉각공기를 상기 링세그먼트 쪽으로 유출시키는 복수의 하면유출공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.15. The method of claim 14,
The carrier segment is
a plurality of upper surface inlet holes which are formed through the upper surface of the main body to introduce cooling air that has passed through the dummy flange into the first space;
A plurality of side outlet holes formed through one side of the main body to discharge the cooling air introduced into the first space toward the vane carrier;
a plurality of side inlet holes formed through the other side of the main body to introduce cooling air supplied through the inside of the casing into the second space;
The gas turbine according to claim 1, further comprising: a plurality of lower surface outlet holes formed through the lower surface of the main body to discharge the cooling air introduced into the second space toward the ring segment.
상기 캐리어 세그먼트는 상기 본체부의 상면 테두리부에서 외측으로 연장되어 상기 본체부의 외주면상에 상면홈을 형성하는 상부리브부를 더 포함하고,
상기 핀삽입홈은 상기 상부리브부의 상단 모서리에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.16. The method of claim 15,
The carrier segment further includes an upper rib portion extending outwardly from the upper surface edge portion of the main body portion to form an upper surface groove on the outer peripheral surface of the main body portion,
The pin insertion groove is a gas turbine, characterized in that formed at an upper edge of the upper rib portion.
상기 더미 플랜지는
폭방향 양측에 상기 케이싱의 오목홈에 장착되는 한 쌍의 지지리브부를 구비하는 곡면판부와,
상기 곡면판부의 외주면에 형성된 복수의 냉각핀과,
상기 곡면판부에 관통형성된 복수의 냉각홀과,
상기 곡면판부의 내주면에 형성되고 상기 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 열변형되는 한 쌍의 장착리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.13. The method of claim 12,
The dummy flange is
A curved plate portion having a pair of support rib portions mounted in the concave groove of the casing on both sides in the width direction;
A plurality of cooling fins formed on the outer peripheral surface of the curved plate portion,
A plurality of cooling holes formed through the curved plate portion,
and a pair of mounting ribs formed on the inner circumferential surface of the curved plate portion and thermally deformed by cooling air supplied from the outside of the casing.
상기 더미 플랜지는 상기 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기에 의해 상기 곡면판부의 폭방향 중심부가 반경방향 내측으로 변형되고 상기 한 쌍의 장착리브가 벌어지도록 변형됨으로써, 상기 캐리어 세그먼트가 반경방향 내측으로 이동되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.18. The method of claim 17,
The dummy flange is deformed so that the width direction center of the curved plate part is deformed radially inwardly and the pair of mounting ribs are spread by the cooling air supplied from the outside of the casing, so that the carrier segment is moved radially inward. Characterized by a gas turbine.
상기 더미 플랜지의 외주면에서 소정 거리 이격되게 장착되는 임핀지먼트 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.18. The method of claim 17,
The gas turbine further comprising an impingement plate mounted to be spaced apart a predetermined distance from the outer circumferential surface of the dummy flange.
상기 임핀지먼트 플레이트는 상기 케이싱 외부에서 공급되는 냉각공기가 상기 더미 플랜지의 외주면에 충돌 냉각하도록 형성된 복수의 냉각홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.20. The method of claim 19,
The impingement plate is a gas turbine, characterized in that provided with a plurality of cooling holes formed so that the cooling air supplied from the outside of the casing collision cooling on the outer peripheral surface of the dummy flange.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210052614A KR102498837B1 (en) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Apparatus for controlling tip clearance of turbine blade and gas turbine compring the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210052614A KR102498837B1 (en) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Apparatus for controlling tip clearance of turbine blade and gas turbine compring the same |
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|---|---|
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| KR1020210052614A KR102498837B1 (en) | 2021-04-22 | 2021-04-22 | Apparatus for controlling tip clearance of turbine blade and gas turbine compring the same |
Country Status (1)
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6200091B1 (en) * | 1998-06-25 | 2001-03-13 | Societe Nationale d'Etude et de Construction de Moteurs d'Aviation “SNECMA” | High-pressure turbine stator ring for a turbine engine |
| US20030133790A1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-07-17 | Darkins Toby George | Turbine shroud segment and shroud assembly |
| US9115595B2 (en) | 2012-04-09 | 2015-08-25 | General Electric Company | Clearance control system for a gas turbine |
-
2021
- 2021-04-22 KR KR1020210052614A patent/KR102498837B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6200091B1 (en) * | 1998-06-25 | 2001-03-13 | Societe Nationale d'Etude et de Construction de Moteurs d'Aviation “SNECMA” | High-pressure turbine stator ring for a turbine engine |
| US20030133790A1 (en) * | 2002-01-16 | 2003-07-17 | Darkins Toby George | Turbine shroud segment and shroud assembly |
| US9115595B2 (en) | 2012-04-09 | 2015-08-25 | General Electric Company | Clearance control system for a gas turbine |
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| Publication number | Publication date |
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| KR102498837B1 (en) | 2023-02-09 |
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