KR20230060370A

KR20230060370A - 터빈 베인, 및 이를 포함하는 터빈

Info

Publication number: KR20230060370A
Application number: KR1020210145023A
Authority: KR
Inventors: 주현우
Original assignee: 두산에너빌리티 주식회사
Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2023-05-04
Also published as: KR102696226B1; US11933192B2; US20230128974A1

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 터빈 베인은, 리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어포일, 상기 에어포일의 일단에 배치되어 상기 에어포일을 지지하는 내측 슈라우드, 및 상기 에어포일의 타단에 배치되어 상기 에어포일을 지지하되 상기 내측 슈라우드와 마주하는 외측 슈라우드를 포함하고, 상기 에어포일과 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드가 만나는 부분에는 코너부가 형성되고, 상기 코너부는 상기 내측 슈라우드에 호형으로 연결된 제1 라운드부, 상기 제1 라운드부에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제1 경사부, 상기 제1 경사부에 연결되며 호형으로 외측으로 이어진 제2 라운드부를 포함할 수 있다.

Description

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

본 발명은 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈에 관한 것이다.

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

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

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

터빈 베인은 내측 슈라우드, 외측 슈라우드, 및 내측 슈라우드와 외측 슈라우드 사이에 배치된 에어포일을 포함할 수 있다. 에어포일과 내측 슈라우드 또는 외측 슈라우드가 만나는 부분에는 코너부가 형성되는데, 이러한 코너부에 응력이 집중되어 크랙이 발생하는 문제가 있다.

대한민국 공개특허 제10-2015-0082944호

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 구조적 강도가 향상된 터빈 베인, 및 터빈을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 라운드부의 곡률 반경은 상기 제2 라운드부의 곡률 반경보다 더 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제1 경사부의 높이는 상기 제1 라운드부의 높이보다 더 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제2 라운드부의 높이는 상기 제1 라운드부의 높이보다 더 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 코너부는 상기 제2 라운드부에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제2 경사부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 코너부는 상기 제2 경사부에 연결되며 호형으로 외측으로 이어지며, 상기 에어포일과 연결된 제3 라운드부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제2 경사부의 높이는 상기 제1 경사부의 높이보다 더 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 제2 라운드부의 곡률 반경은 상기 제1 라운드부 및 상기 제3 라운드부의 곡률 반경보다 더 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 터빈은 회전 가능한 로터 디스크와, 상기 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드와, 상기 터빈 블레이드 사이에 배치된 복수의 터빈 베인을 포함하며, 상기 터빈 베인은, 리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어포일, 상기 에어포일의 일단에 배치되어 상기 에어포일을 지지하는 내측 슈라우드, 및 상기 에어포일의 타단에 배치되어 상기 에어포일을 지지하되 상기 내측 슈라우드와 마주하는 외측 슈라우드를 포함하고, 상기 에어포일과 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드가 만나는 부분에는 코너부가 형성되고, 상기 코너부는 상기 내측 슈라우드에 호형으로 연결된 제1 라운드부, 상기 제1 라운드부에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제1 경사부, 상기 제1 경사부에 연결되며 호형으로 외측으로 이어진 제2 라운드부를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 터빈 베인 및 터빈에 의하면 코너부가 제1 라운드부, 제2 라운드부, 및 제1 경사부를 포함하므로 코너부에서 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 가스 터빈의 일부를 잘라 본 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 베인을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 베인을 잘라 본 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 베인을 두께 방향으로 잘라 본 부분 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 베인을 두께 방향으로 잘라 본 부분 단면도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

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

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

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈에 대해서 설명한다.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 베인을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 잘라 본 종단면도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일을 두께 방향으로 잘라 본 부분 단면도이다.

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

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

또한, 에어포일(1510)에는 외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 돌출된 흡입면(S1)과 흡입면(S1) 측으로 오목하게 함몰된 곡면을 이루는 압력면(S2)이 형성된다.

내측 슈라우드(1520)는 터빈(1300)의 내부 구조물에 결합되며 에어포일(1510)의 내측 단부에 배치되어 에어포일(1510)을 지지한다. 내측 슈라우드(1520)는 에어포일(1510)의 내측 에 결합된 내측 플랫폼(1522) 및 내측 플랫폼(1522)의 아래로 돌출된 내측 후크(1524)를 포함한다. 내측 플랫폼(1522)에는 냉각 유로(C11)와 이어진 입구(E11)가 형성되며, 입구(E1)를 통해서 냉각용 공기가 에어포일(1510)로 유입될 수 있다. 본 실시예에서는 내측 플랫폼(1522)에 2개의 입구(E11)가 형성된 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 입구는 단수 또는 복수로 이루어질 수 있다.

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

에어포일(1510)은 외형을 이루는 외벽(1570), 외벽(1570)의 내부에 형성된 냉각유로들(C11), 분할판들(1512), 다공판(1550)을 포함할 수 있다. 복수의 냉각 유로들(C11)은 입구(E1) 또는 다른 냉각 유로(C11)와 연결되어 냉각용 공기를 공급받는다.

에어포일(1510)의 표면에는 다수의 쿨링홀(1511)이 형성되는데, 쿨링홀(1511)들은 에어포일(1510)의 내부에 형성되는 냉각유로(C11)와 연통되어 냉각 공기를 에어포일(1510)의 표면에 공급한다.

에어포일(1510)의 후방에 배치된 냉각유로(C11)와 트레일링 엣지(TE) 사이에는 다공판(1550)이 설치될 수 있다. 다공판(1550)은 냉각유로(C11)의 높이 방향으로 이어진다. 다공판(1550)에는 복수의 홀(1551)이 형성되며, 다공판(1550)과 트레일링 엣지(TE) 사이의 공간은 에어포일(1510)의 높이 방향으로 이격된 격벽(1560)에 의하여 분할될 수 있다. 격벽(1560)의 한쪽 단부는 다공판(1550)에 연결되고, 격벽(1560)의 다른쪽 단부는 트레일링 엣지(TE)에 연결될 수 있다.

에어포일(1510)은 냉각유로(C11)와 연결되어 냉각유로(C11)의 공기를 배출시키되 트레일링 엣지(TE)의 높이 방향으로 이격 형성된 복수의 후단 쿨링 슬롯(1581)과, 후단 쿨링 슬롯(1581) 사이에 형성되어 후단 쿨링 슬롯(1581)을 분할하는 분할 돌기(1582)를 더 포함할 수 있다. 다공판(1550)을 통과하여 냉각유로(C11)로 유입된 공기들은 후단 쿨링 슬롯(1581)을 통해서 배출된다. 또한, 다공판(1550)과 트레일링 엣지(TE) 사이에는 냉각을 위한 복수의 냉각 돌기(1583)가 형성될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 베인을 잘라 본 종단면도이고, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 베인을 두께 방향으로 잘라 본 부분 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여 설명하면, 에어포일(1510)과 내측 슈라우드(1520) 또는 외측 슈라우드(1530)가 만나는 부분에는 코너부(1600)가 형성된다. 코너부(1600)는 에어포일(1510)보다 더 큰 두께를 갖는 부분으로서, 에어포일(1510)과 외측 슈라우드(1530) 또는 내측 슈라우드(1520)를 연결한다. 코너부(1600)의 두께는 에어포일(1510)의 높이방향 중심으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있다.

이하에서는 외측 슈라우드(1530)와 에어포일(1510)을 연결하는 코너부(1600)를 예로서 설명한다. 코너부(1600)는 외측 슈라우드(1530)에 호형으로 연결된 제1 라운드부(1610), 제1 라운드부(1610)에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제1 경사부(1620), 제1 경사부(1620)에 연결되며 호형으로 외측으로 이어진 제2 라운드부(1630)를 포함할 수 있다.

제1 라운드부(1610)와 제2 라운드부(1630)는 곡면으로 이루어지고, 제1 경사부(1620)는 평면으로 이루어질 수 있다. 제1 라운드부(1610)는 호형으로 만곡 형성되며, 제1 중심점(O11)과 제1 곡률 반경(R11)을 갖는다. 제2 라운드부(1630)는 호형으로 만곡 형성되며, 제2 중심점(O12)과 제2 곡률 반경(R12)을 갖는다. 여기서 제1 곡률 반경(R11)은 제2 곡률 반경(R12)보다 더 작게 형성될 수 있다.

제1 경사부(1620)의 종단면은 직선으로 이어지며, 터빈 베인(1500)의 높이방향(z축 방향)으로 중앙으로 갈수록 두께가 점진적을 감소하도록 형성된다. 제1 라운드부는 제1 경사부와 외측 슈라우드를 연결하며, 제2 라운드부는 에어포일(1510)과 제1 경사부(1620)를 연결한다.

한편, 제1 라운드부(1610)는 제1 높이(H11)를 갖고, 제1 경사부(1620)는 제2 높이(H12)를 가지며, 제2 라운드부(1630)는 제3 높이(H13)를 가질 수 있다. 여기서, 제2 높이(H12)는 제1 높이(H11)보다 더 크게 형성되며, 제1 높이(H11)는 제3 높이(H13)보다 더 크게 형성될 수 있다.

본 실시예와 같이 코너부(1600)가 제1 라운드부(1610), 제1 경사부(1620), 제2 라운드부(1630)를 포함하면, 코너부(1600)의 구조적 강도가 향상되어 코너부(1600)에서 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 베인에 대해서 설명한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 베인을 두께 방향으로 잘라 본 부분 단면도이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 터빈 베인(1500)은 코너부(1700)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 다른 터빈 베인과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.

에어포일(1510)과 내측 슈라우드(1520) 또는 외측 슈라우드(1530)가 만나는 부분에는 코너부(1700)가 형성된다. 이하에서는 내측 슈라우드(1520)와 에어포일(1510)을 연결하는 코너부(1700)를 예로서 설명한다.

코너부(1700)는 내측 슈라우드(1520)에 호형으로 연결된 제1 라운드부(1710), 제1 라운드부(1710)에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제1 경사부(1720), 제1 경사부(1720)에 연결되며 호형으로 외측으로 이어진 제2 라운드부(1730), 제2 라운드부(1730)에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제2 경사부(1740), 제2 경사부(1740)에 연결되며 호형으로 외측으로 이어진 제3 라운드부(1750)를 포함할 수 있다.

제1 라운드부(1710), 제2 라운드부(1730), 제3 라운드부(1750)는 곡면으로 이루어지고, 제1 경사부(1720)와 제2 경사부(1740)는 평면으로 이루어질 수 있다. 제1 라운드부(1710)는 호형으로 만곡 형성되며, 제1 중심점(O21)과 제1 곡률 반경(R21)을 갖는다. 제2 라운드부(1730)는 호형으로 만곡 형성되며, 제2 중심점(O22)과 제2 곡률 반경(R22)을 갖는다. 또한, 제3 라운드부(1750)는 호형으로 만곡 형성되며, 제3 중심점(O23)과 제3 곡률 반경(R23)을 갖는다.

여기서 제2 곡률 반경(R22)은 제1 곡률 반경(R21) 및 제3 곡률 반경보다 더 작게 형성될 수 있다. 제1 곡률 반경(R21)과 제3 곡률 반경(R23)은 같거나 다르게 형성될 수 있다.

제1 경사부(1720) 및 제2 경사부(1740)의 종단면은 직선으로 이어지며, 터빈 베인(1500)의 높이방향(z축 방향)으로 중앙으로 갈수록 두께(T21)가 점진적을 감소하도록 형성된다.

제1 라운드부(1710)는 제1 경사부(1720)와 내측 슈라우드(1520)를 연결하며, 제2 라운드부(1730)는 제1 경사부(1720)와 제2 경사부(1740)를 연결하고, 제3 라운드부(1750)는 제2 경사부(1740)와 에어포일(1510)을 연결할 수 있다.

한편, 제1 라운드부(1710)는 제1 높이(H21)를 갖고, 제1 경사부(1720)는 제2 높이(H22)를 가지며, 제2 라운드부(1730)는 제3 높이(H23)를 가지며, 제2 경사부(1740)는 제4 높이(H24)를 가지고, 제3 라운드부(1750)는 제5 높이(H25)를 가질 수 있다.

여기서, 제2 높이(H22)는 제1 높이(H21)보다 더 크게 형성되며, 제1 높이(H21)는 제3 높이(H23) 및 제5 높이(H25) 보다 더 크게 형성될 수 있다. 또한, 제4 높이(H24)는 제2 높이(H22)보다 더 크게 형성될 수 있다.

본 실시예와 같이 코너부(1700)가 제1 경사부(1720)와 제2 경사부를 포함하고, 제1 경사부(1720)와 제2 경사부(1740)가 제2 라운드부(1730)에 의하여 연결되면 코너부(1700)의 구조적 강도가 향상되어 코너부(1700)에서 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

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

1000: 가스 터빈
1100: 압축기
1130: 압축기 블레이드
1140: 베인
1150: 하우징
1170: 토크 튜브
1200: 연소기
1300: 터빈
1310: 로터 디스크
1400: 터빈 블레이드
1500: 베인
1510: 에어포일
1511: 쿨링홀
1512: 분할판
1520: 내측 슈라우드
1530: 외측 슈라우드
1550: 다공판
1551: 홀
1560: 격벽
1600, 1700: 코너부
1610, 1710: 제1 라운드부
1620, 1720: 제1 경사부
1630, 1730: 제2 라운드부
1740: 제2 경사부
1750: 제3 라운드부

Claims

리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어포일;
상기 에어포일의 일단에 배치되어 상기 에어포일을 지지하는 내측 슈라우드; 및
상기 에어포일의 타단에 배치되어 상기 에어포일을 지지하되 상기 내측 슈라우드와 마주하는 외측 슈라우드;
를 포함하고,
상기 에어포일과 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드가 만나는 부분에는 코너부가 형성되고,
상기 코너부는 상기 내측 슈라우드에 호형으로 연결된 제1 라운드부, 상기 제1 라운드부에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제1 경사부, 상기 제1 경사부에 연결되며 호형으로 외측으로 이어진 제2 라운드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제1 항에 있어서,
상기 제1 라운드부의 곡률 반경은 상기 제2 라운드부의 곡률 반경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제1 항에 있어서,
상기 제1 경사부의 높이는 상기 제1 라운드부의 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제1 항에 있어서,
상기 제2 라운드부의 높이는 상기 제1 라운드부의 높이보다 더 작은 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제1 항에 있어서,
상기 코너부는 상기 제2 라운드부에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제2 경사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제5 항에 있어서,
상기 제2 경사부의 높이는 상기 제1 경사부의 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제5 항에 있어서,
상기 코너부는 상기 제2 경사부에 연결되며 호형으로 외측으로 이어지며, 상기 에어포일과 연결된 제3 라운드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
제7 항에 있어서,
상기 제2 라운드부의 곡률 반경은 상기 제1 라운드부 및 상기 제3 라운드부의 곡률 반경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 터빈 베인.
회전 가능한 로터 디스크와, 상기 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드와, 상기 터빈 블레이드 사이에 배치된 복수의 터빈 베인을 포함하는 터빈에 있어서,
상기 터빈 베인은,
리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어포일;
상기 에어포일의 일단에 배치되어 상기 에어포일을 지지하는 내측 슈라우드; 및
상기 에어포일의 타단에 배치되어 상기 에어포일을 지지하되 상기 내측 슈라우드와 마주하는 외측 슈라우드;
를 포함하고,
상기 에어포일과 상기 내측 슈라우드 또는 상기 외측 슈라우드가 만나는 부분에는 코너부가 형성되고,
상기 코너부는 상기 내측 슈라우드에 호형으로 연결된 제1 라운드부, 상기 제1 라운드부에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제1 경사부, 상기 제1 경사부에 연결되며 호형으로 외측으로 이어진 제2 라운드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈.
제9 항에 있어서,
상기 제1 라운드부의 곡률 반경은 상기 제2 라운드부의 곡률 반경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 터빈.
제9 항에 있어서,
상기 제1 경사부의 높이는 상기 제1 라운드부의 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 터빈.
제9 항에 있어서,
상기 제2 라운드부의 높이는 상기 제1 라운드부의 높이보다 더 작은 것을 특징으로 하는 터빈.
제9 항에 있어서,
상기 코너부는 상기 제2 라운드부에 연결되며 경사지게 외측으로 이어진 제2 경사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈.
제13 항에 있어서,
상기 제2 경사부의 높이는 상기 제1 경사부의 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 터빈.
제13 항에 있어서,
상기 코너부는 상기 제2 경사부에 연결되며 호형으로 외측으로 이어지며, 상기 에어포일과 연결된 제3 라운드부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈.
제15 항에 있어서,
상기 제2 라운드부의 곡률 반경은 상기 제1 라운드부 및 상기 제3 라운드부의 곡률 반경보다 더 작은 것을 특징으로 하는 터빈.