KR20230109880A

KR20230109880A - Blade fixing assembly, gas turbine comprising it and gas turbine manufacturing method

Info

Publication number: KR20230109880A
Application number: KR1020220005671A
Authority: KR
Inventors: 하진봉; 유리 고로샥
Original assignee: 두산에너빌리티 주식회사
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2023-07-21

Abstract

본 발명은 블레이드의 축방향 이동을 방지할 수 있는 블레이드 고정 조립체, 이를 포함하는 가스 터빈 및 가스 터빈 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 블레이드 고정 조립체는,
핀 삽입홈이 형성된 디스크 슬롯; 디스크 슬롯에 삽입되며 핀 관통공이 형성된 블레이드 루트부재; 핀 삽입홈에 삽입되고 핀 관통공을 관통하여 배치되는 스레드 핀부재; 스레드 핀부재의 상단탭이 블레이드 루트부재 표면에 결합하여 형성된 결합부;를 포함한다.The present invention relates to a blade fixing assembly capable of preventing axial movement of blades, a gas turbine and a gas turbine manufacturing method including the same.
The blade fixing assembly according to an embodiment of the present invention,
a disk slot formed with a pin insertion groove; a blade root member inserted into the disk slot and having a pin through hole; A threaded pin member inserted into the pin insertion groove and disposed through the pin through hole; and a coupling portion formed by coupling the top tab of the threaded pin member to the surface of the blade root member.

Description

Blade fixing assembly, gas turbine comprising it and gas turbine manufacturing method including the same {Blade fixing assembly, gas turbine comprising it and gas turbine manufacturing method}

본 발명은 블레이드의 축방향 이동을 방지할 수 있는 블레이드 고정 조립체, 이를 포함하는 가스 터빈 및 가스 터빈 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a blade fixing assembly capable of preventing axial movement of blades, a gas turbine and a gas turbine manufacturing method including the same.

터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스터빈 등이 있다.A turbine is a mechanical device that obtains rotational force by impulse or reaction force using a flow of compressible fluid such as steam or gas, and includes a steam turbine using steam and a gas turbine using high-temperature combustion gas.

이 중, 가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다. Among these, a 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 a compressor casing.

연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.The combustor supplies fuel to the compressed air compressed by the compressor and ignites it with a burner to generate high-temperature, high-pressure combustion gas.

터빈은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.In the turbine, a plurality of turbine vanes and turbine blades are alternately arranged in a turbine casing. In addition, the rotor is disposed so as to pass through the center of the compressor, the combustor, the turbine, and 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. Then, a plurality of disks are fixed to the rotor, each blade is connected, and a drive shaft of a generator or the like is connected to an end portion on the exhaust chamber side.

이러한 가스터빈은 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 this gas turbine does not have a reciprocating mechanism such as a piston of a 4-stroke engine, there is no mutual friction part such as a piston-cylinder, so the consumption of lubricating oil is extremely low, the amplitude characteristic of a reciprocating machine is greatly reduced, and high-speed movement is possible.

가스터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.Briefly explaining the operation of the gas turbine, high-temperature combustion gas is produced by mixing and combusting air compressed in a compressor with fuel, and the combustion gas thus produced is injected toward the turbine side. The injected combustion gas generates rotational force while passing through the turbine vanes and turbine blades, thereby causing the rotor to rotate.

미국등록특허 8562301호US Patent No. 8562301

본 발명은 블레이드의 축방향 이동을 방지할 수 있는 블레이드 고정 조립체, 이를 포함하는 가스 터빈 및 가스 터빈 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a blade fixing assembly capable of preventing axial movement of blades, a gas turbine and a gas turbine manufacturing method including the same.

본 발명의 실시예에 따른 블레이드 고정 조립체는,The blade fixing assembly according to an embodiment of the present invention,

핀 삽입홈이 형성된 디스크 슬롯; 디스크 슬롯에 삽입되며 핀 관통공이 형성된 블레이드 루트부재; 핀 삽입홈에 삽입되고 핀 관통공을 관통하여 배치되는 스레드 핀부재; 스레드 핀부재의 상단탭이 블레이드 루트부재 표면에 결합하여 형성된 결합부;를 포함한다.a disk slot formed with a pin insertion groove; a blade root member inserted into the disk slot and having a pin through hole; A threaded pin member inserted into the pin insertion groove and disposed through the pin through hole; and a coupling portion formed by coupling the top tab of the threaded pin member to the surface of the blade root member.

본 발명의 실시예에 따른 블레이드 고정 조립체에 있어서, 핀 관통공은, 디스크 슬롯에 형성된 핀 삽입홈과 대응하는 위치에 형성될 수 있다.In the blade fixing assembly according to an embodiment of the present invention, the pin through hole may be formed at a position corresponding to the pin insertion groove formed in the disk slot.

본 발명의 실시예에 따른 블레이드 고정 조립체에 있어서, 핀 관통공은, 하부에 형성되며 핀 삽입홈과 동일한 직경을 갖는 관통공 헤드와, 관통공 헤드의 상부에 형성되며 관통공 헤드의 직경보다 작은 직경을 갖고 내주면에는 나사산이 형성된 관통공 바디를 포함할 수 있다.In the blade fixing assembly according to an embodiment of the present invention, the pin through-hole may include a through-hole head formed at a lower portion and having the same diameter as the pin insertion groove, and a through-hole body formed at an upper portion of the through-hole head and having a diameter smaller than that of the through-hole head and having a thread formed on an inner circumferential surface thereof.

본 발명의 실시예에 따른 블레이드 고정 조립체에 있어서, 스레드 핀부재는, 원통 형상으로 형성되고 관통공 헤드와 동일한 높이는 갖는 스레드 핀헤드와, 스레드 핀헤드의 상단에서 상방향으로 연장 형성되며 외주면에는 나사산이 형성되고 관통공 바디의 높이 보다 큰 높이를 갖는 스레드 핀바디를 포함할 수 있다.In the blade fixing assembly according to an embodiment of the present invention, the thread pin member may include a thread pin head formed in a cylindrical shape and having the same height as the through hole head, and a thread pin body extending upward from an upper end of the thread pin head, having a thread formed on an outer circumferential surface, and having a height greater than the height of the through hole body.

본 발명의 실시예에 따른 블레이드 고정 조립체에 있어서, 결합부는, 상단탭과 밀착된 관통공 바디의 단부가 상단탭 방향으로 변형되도록 가압하여 형성될 수 있다. In the blade fixing assembly according to an embodiment of the present invention, the coupling part may be formed by pressing so that the end of the through hole body in close contact with the upper tap is deformed in the direction of the upper tap.

본 발명의 실시예에 따른 블레이드 고정 조립체에 있어서, 결합부는, 상단탭과 밀착된 관통공 바디의 단부를 용접 처리하여 형성될 수 있다.In the blade fixing assembly according to an embodiment of the present invention, the coupling portion may be formed by welding an end of the through hole body in close contact with the upper tab.

본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈은,A gas turbine according to an embodiment of the present invention,

공기를 압축시키기 위한 압축기; 압축기로부터 압축된 공기를 유입받아 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기; 연소기로부터 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈을 포함한다. 압축기는, 핀 삽입홈이 형성된 디스크 슬롯; 디스크 슬롯에 삽입되며 핀 관통공이 형성된 블레이드 루트부재; 핀 삽입홈에 삽입되고 핀 관통공을 관통하여 배치되는 스레드 핀부재; 스레드 핀부재의 상단탭이 블레이드 루트부재 표면에 결합하여 형성된 결합부;를 포함한다.a compressor for compressing air; a combustor that receives compressed air from the compressor, mixes it with fuel, and burns it; It includes a turbine generating power by rotating by gas burnt from a combustor. The compressor includes a disk slot having a pin insertion groove; a blade root member inserted into the disk slot and having a pin through hole; A threaded pin member inserted into the pin insertion groove and disposed through the pin through hole; and a coupling portion formed by coupling the top tab of the threaded pin member to the surface of the blade root member.

본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈 제조 방법은,A gas turbine manufacturing method according to an embodiment of the present invention,

디스크 슬롯에 핀 삽입홈을 형성하는 단계; 블레이드 루트부재에 핀 관통공을 형성하는 단계; 블레이드 루트부재의 형성된 핀 관통공 하부로부터 상방향으로 스레드 핀부재를 삽입한 후, 블레이드를 디스크 슬롯에 삽입하는 단계; 스레드 핀부재가 하방향으로 조여지도록 하는 단계; 스레드 핀부재의 상단탭이 블레이드 루트부재 표면에 결합되도록 하는 단계;를 포함한다.Forming a pin insertion groove in the disk slot; Forming a pin through hole in the blade root member; inserting a threaded pin member upward from the bottom of the pin through hole formed in the blade root member, and then inserting the blade into the disk slot; allowing the threaded pin member to be tightened downward; and allowing the upper tab of the threaded pin member to be coupled to the surface of the blade root member.

기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Other specific details of implementations according to various aspects of the present invention are included in the detailed description below.

본 발명의 실시 형태에 따르면, 블레이드의 축방향 이동을 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, 블레이드와 로터 디스크 간의 마찰에 의한 마모를 방지하여 가스 터빈의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to prevent axial movement of the blade. Accordingly, it is possible to improve the durability of the gas turbine by preventing abrasion caused by friction between the blades and the rotor disk.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면이 개념적으로 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 로터 디스크가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 루트부재가 도시된 도면이다.
도 5는 도 4의 블레이드 루트부재에 삽입되는 스레드 핀부재가 도시된 도면이다.
도 6은 도 5의 스레드 핀부재가 블레이드 루트부재에 조립된 상태가 도시된 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 고정 조립체를 이용하여 블레이드를 디스크 슬롯에 설치하는 과정이 도시된 도면이다.1 is a view showing the inside of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual view of a cross section of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a compressor rotor disk according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a blade root member according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a threaded pin member inserted into the blade root member of FIG. 4 .
6 is a cross-sectional view showing a state in which the threaded pin member of FIG. 5 is assembled to a blade root member.
7 to 9 are diagrams illustrating a process of installing a blade to a disk slot using the blade fixing assembly according to an embodiment 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 have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, 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.Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'comprise' or 'having' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but it should be understood that the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not excluded in advance.

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 indicated 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, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면을 개념적으로 나타내는 도면이다.1 is a view showing the inside of a gas turbine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view conceptually showing a cross section of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1)은 압축기(10), 연소기(20), 터빈(30)을 포함한다. 압축기(10)는 유출입되는 공기를 고압으로 압축하는 역할을 하며, 압축된 공기를 연소기 측으로 전달한다. 압축기(10)는 방사상으로 설치된 다수의 압축기 블레이드를 구비하며, 터빈(30)의 회전으로부터 생성된 동력의 일부를 전달받아 압축기 블레이드가 회전하며, 블레이드의 회전에 의해 공기가 압축되면서 연소기(20) 측으로 이동한다. 블레이드의 크기 및 설치 각도는 설치 위치에 따라 달라질 수 있다. As shown in FIGS. 1 and 2 , a gas turbine 1 according to an embodiment of the present invention includes a compressor 10 , a combustor 20 , and a turbine 30 . The compressor 10 serves to compress incoming and outgoing air to a high pressure, and delivers the compressed air to the combustor. The compressor 10 has a plurality of compressor blades installed radially, receives a portion of the power generated from the rotation of the turbine 30, rotates the compressor blades, and compresses air by the rotation of the blades. Moves toward the combustor 20. The size and installation angle of the blade may vary depending on the installation location.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1)은 압축기(10), 연소기(20), 터빈(30)을 포함한다. 압축기(10)는 외부 공기를 흡입하여 압축하고, 연소기(20)는 압축기(10)에서 압축된 공기에 연료를 혼합해 연소시키며, 터빈(30)은 연소기(20)로부터 배출되는 연소 가스에 의해 회전하게 된다. As shown in FIGS. 1 and 2 , a gas turbine 1 according to an embodiment of the present invention includes a compressor 10 , a combustor 20 , and a turbine 30 . The compressor 10 sucks in and compresses external air, the combustor 20 mixes fuel with the air compressed by the compressor 10 and burns it, and the turbine 30 rotates by the combustion gas discharged from the combustor 20.

압축기(10)는 압축기 로터 디스크(11), 센터 타이로드(12), 압축기 블레이드(100), 압축기 베인(14), 압축기 하우징(15)을 포함한다.The compressor 10 includes a compressor rotor disk 11, a center tie rod 12, a compressor blade 100, a compressor vane 14, and a compressor housing 15.

압축기 로터 디스크(11)는 압축기 블레이드(100)를 고정하고, 센터 타이로드(12)의 회전에 따라 회전하여 압축기 블레이드(100)를 회전시킨다. 압축기 로터 디스크(11)는 복수개 일 수 있다. The compressor rotor disk 11 fixes the compressor blade 100 and rotates according to the rotation of the center tie rod 12 to rotate the compressor blade 100 . The number of compressor rotor disks 11 may be plural.

복수개로 형성된 압축기 로터 디스크(11)들은 하나의 센터 타이로드(12)에 의해 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. 각각의 압축기 로터 디스크(11)들은 센터 타이로드(12)에 의해 관통된 상태로 축 방향을 따라서 정렬된다. 압축기 로터 디스크(11)의 외주부에는 복수 개의 돌기가 형성될 수 있고, 인접한 압축기 로터 디스크(11)와 함께 회전하도록 결합되는 플랜지가 형성될 수 있다. The plurality of compressor rotor disks 11 are coupled together by one center tie rod 12 so as not to be spaced apart in the axial direction. Each of the compressor rotor disks 11 are aligned along the axial direction in a state of being penetrated by a center tie rod 12 . A plurality of protrusions may be formed on the outer circumference of the compressor rotor disk 11, and a flange coupled to rotate with the adjacent compressor rotor disk 11 may be formed.

복수 개의 압축기 로터 디스크(11) 중 적어도 어느 하나에는 압축 공기 공급 유로가 형성될 수 있다. 압축 공기 공급 유로를 통해 압축기 블레이드(100)에 의해 압축된 압축 공기가 터빈(30) 측으로 이동되어 터빈 블레이드를 냉각시킬 수 있다. A compressed air supply passage may be formed in at least one of the plurality of compressor rotor disks 11 . Compressed air compressed by the compressor blades 100 is moved toward the turbine 30 through the compressed air supply passage to cool the turbine blades.

센터 타이로드(12)는 압축기 로터 디스크(11)를 관통하여 정렬한다. 센터 타이로드(12)는 터빈(30)에서 발생된 토크를 전달 받아서 압축기 로터 디스크(11)를 회전시킨다. 이를 위해 압축기(10)와 터빈(30) 사이에는 터빈(30)에서 발생된 회전 토크를 압축기(10)로 전달하는 토크 전달부재로서 토크튜브(T)가 배치될 수 있다.The center tie rods 12 pass through and align with the compressor rotor disk 11 . The center tie rod 12 receives the torque generated from the turbine 30 and rotates the compressor rotor disk 11 . To this end, a torque tube T may be disposed between the compressor 10 and the turbine 30 as a torque transmission member that transmits rotational torque generated in the turbine 30 to the compressor 10 .

압축기 블레이드(100)는 압축기 로터 디스크(11)의 외주면에 방사상으로 결합된다. 압축기 블레이드(100)는 복수 개일 수 있으며, 다단으로 형성될 수 있다. 각각의 압축기 블레이드(100)는 압축기 로터 디스크(11)에 체결되기 위한 도브 테일이 형성된다. 본 실시예에서는 압축기 블레이드(100)와 압축기 로터 디스크(11)가 도브 테일 방식으로 결합되지만, 이에 한정되지 않고 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 압축기 블레이드(100)는 로터 디스크(11)의 회전에 따라 회전하면서 유입된 공기를 압축하면서 압축된 공기를 후단의 압축기 베인(14)으로 이동시킨다. The compressor blades 100 are radially coupled to the outer circumferential surface of the compressor rotor disk 11 . Compressor blades 100 may be plural and may be formed in multiple stages. Each compressor blade 100 is formed with a dovetail for fastening to the compressor rotor disk 11. In this embodiment, the compressor blade 100 and the compressor rotor disk 11 are coupled in a dovetail manner, but are not limited thereto and may be coupled in various ways. The compressor blade 100 rotates according to the rotation of the rotor disk 11 and compresses the introduced air while moving the compressed air to the compressor vane 14 at the rear end.

압축기 베인(14)은 전단의 압축기 블레이드(100)로부터 이동된 압축 공기를 후단의 압축기 블레이드(100) 측으로 가이드한다.The compressor vane 14 guides the compressed air moved from the front compressor blade 100 to the rear compressor blade 100 side.

압축기 하우징(15)은 압축기(10)의 외형을 형성한다. 압축기 하우징(15)은 내부에 압축기 로터 디스크(11), 센터 타이로드(12), 압축기 블레이드(100), 압축기 베인(14) 등을 수용한다.The compressor housing 15 forms the outline of the compressor 10 . The compressor housing 15 accommodates a compressor rotor disk 11, a center tie rod 12, a compressor blade 100, a compressor vane 14, and the like therein.

압축기 하우징(15)에는 다단의 압축기 블레이드(100)에 의해 여러 단계로 압축된 압축 공기를 터빈(30) 측으로 유동시켜서 터빈 블레이드를 냉각시키는 연결관이 형성될 수 있다.A connection pipe may be formed in the compressor housing 15 to cool the turbine blades by flowing compressed air compressed in several stages by the multi-stage compressor blades 100 toward the turbine 30 .

압축기(10)의 출구에는 압축 공기를 확산 이동시키는 디퓨저가 배치된다. 디퓨저는 압축 공기가 연소기에 공급되기 전에 압축 공기를 정류시키며, 압축 공기의 운동 에너지 일부를 정압(static pressure)으로 전환시킨다.A diffuser for spreading and moving compressed air is disposed at the outlet of the compressor 10 . The diffuser rectifies the compressed air before it is supplied to the combustor and converts some of the kinetic energy of the compressed air into static pressure.

한편, 압축기 블레이드(100)와 압축기 로터 디스크(11)과의 감합(嵌合)은 조립 및 공차를 고려하여 다소 느슨하게 된다. 이에 따라, 가스 터빈의 잦은 운전 정지 또는 가스 터빈 운전시 발생하는 진동의 영향으로, 압축기 블레이드(100)가 센터 타이로드(12) 방향(이하, 축방향이라고도 함)으로 이동하게 될 수 있다. 이러한 압축기 블레이드(100)의 축방향 이동은, 압축기 블레이드(100)와 압축기 로터 디스크(11) 간의 마찰에 의한 마모의 원인이 된다. 따라서, 압축기 블레이드(100)의 축방향 이동을 방지할 수 있는 방안이 필요하다. 이하의 설명에서, 블레이드는 압축기 블레이드(100)인 경우를 예시하여 설명하나, 반드시 압축기 블레이드(100)에 한정되는 것은 아니다. 즉, 설계에 따라 터빈 블레이드에 적용될 수도 있다.On the other hand, the fit between the compressor blade 100 and the compressor rotor disk 11 is somewhat loose in consideration of assembly and tolerance. Accordingly, the compressor blade 100 may move in the direction of the center tie rod 12 (hereinafter, also referred to as the axial direction) under the influence of vibration generated during frequent shutdown of the gas turbine or operation of the gas turbine. The axial movement of the compressor blade 100 causes wear due to friction between the compressor blade 100 and the compressor rotor disk 11 . Therefore, a method capable of preventing the axial movement of the compressor blade 100 is required. In the following description, a case in which the blade is the compressor blade 100 is exemplified and described, but is not necessarily limited to the compressor blade 100. That is, it may be applied to turbine blades according to design.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 로터 디스크가 도시된 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 루트부재가 도시된 도면이며, 도 5는 도 4의 블레이드 루트부재에 삽입되는 스레드 핀부재가 도시된 도면이고, 도 6은 도 5의 스레드 핀부재가 블레이드 루트부재에 조립된 상태가 도시된 단면도이다.3 is a perspective view showing a compressor rotor disk according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a view showing a blade root member according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing a threaded pin member inserted into the blade root member of FIG. 4, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the threaded pin member of FIG. 5 is assembled to the blade root member.

도 3을 참조하면, 압축기 로터 디스크(11)는 압축기 블레이드(100)의 루트부재(110)가 삽입 설치되는 디스크 슬롯(11a)을 포함한다. 디스크 슬롯(11a)은, 예를 들어, 도브 테일 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 디스크 슬롯(11a)에는 후술하는 스레드 핀부재(130)의 일부가 삽입되는 핀 삽입홈(11b)이 형성된다. 핀 삽입홈(11b)은 디스크 슬롯(11a)의 단부 근처에서, 압축기 블레이드(100)의 루트부재(110) 삽입시, 루트부재(110)의 핀 관통공(120)과 대응하는 위치에 형성된다.Referring to FIG. 3 , the compressor rotor disk 11 includes a disk slot 11a into which the root member 110 of the compressor blade 100 is inserted. The disk slot 11a may be formed in a dovetail shape, for example. In addition, a pin insertion groove 11b into which a portion of a threaded pin member 130 to be described later is inserted is formed in the disk slot 11a. The pin insertion groove 11b is formed near the end of the disk slot 11a at a position corresponding to the pin through hole 120 of the root member 110 when the root member 110 of the compressor blade 100 is inserted.

도 4를 참조하면, 압축기 블레이드(100)의 루트부재(110)는 디스크 슬롯(11a)과 대응하는 형상으로 형성된다. 루트부재(110)는, 예를 들어, 도브 테일 형상으로 형성될 수 있다. 그리고, 루트부재(110)의 소정 위치에는 루트부재(110)를 관통하는 핀 관통공(120)이 형성된다. 핀 관통공(120)은 루트부재(110) 삽입시, 디스크 슬롯(11a)의 핀 삽입홈(11b)과 대응하는 위치에 형성된다. 핀 관통공(120)은 관통공 헤드(121)와 관통공 바디(122)로 이루어진다. 관통공 헤드(121)는 핀 관통공(120)의 하부에 핀 삽입홈(11b)과 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 형성된다. 관통공 바디(122)는 관통공 헤드(121)의 상부에 관통공 헤드(121)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성된다. 관통공 바디(122)의 내주면에는 나사산(thread)이 형성된다.Referring to FIG. 4 , the root member 110 of the compressor blade 100 is formed in a shape corresponding to the disk slot 11a. The root member 110 may be formed in a dovetail shape, for example. In addition, a pin through hole 120 penetrating the root member 110 is formed at a predetermined position of the root member 110 . The pin through hole 120 is formed at a position corresponding to the pin insertion groove 11b of the disk slot 11a when the root member 110 is inserted. The pin through hole 120 includes a through hole head 121 and a through hole body 122 . The through-hole head 121 is formed at the bottom of the pin through-hole 120 to have substantially the same diameter as the pin insertion groove 11b. The through hole body 122 is formed on the top of the through hole head 121 to have a smaller diameter than the diameter of the through hole head 121 . A thread is formed on the inner circumferential surface of the through-hole body 122 .

도 5를 참조하면, 스레드 핀부재(130)는 스레드 핀헤드(131)와 스레드 핀바디(132)를 포함한다. 스레드 핀헤드(131)는 소정 높이의 원통 형상으로 형성되고, 스레드 핀바디(132)는 스레드 핀헤드(131)의 상단에서 상방향으로 연장 형성되며 외주면에는 나사산이 형성된다. 스레드 핀헤드(131)는 관통공 헤드(121)의 높이와 실질적으로 동일한 높이를 갖고, 스레드 핀바디(132)는 관통공 바디(122)의 높이 보다 큰 높이를 갖도록 형성된다. 또한, 스레드 핀바디(132)는 스레드 핀헤드(131)의 직경보다 작은 직경으로 형성된다.Referring to FIG. 5 , the threaded pin member 130 includes a threaded pin head 131 and a threaded pin body 132 . The threaded pin head 131 is formed in a cylindrical shape with a predetermined height, and the threaded pin body 132 extends upward from the upper end of the threaded pin head 131, and a thread is formed on the outer circumferential surface. The threaded pin head 131 has a height substantially equal to that of the through-hole head 121 , and the threaded pin body 132 is formed to have a height greater than that of the through-hole body 122 . In addition, the threaded pin body 132 is formed with a smaller diameter than the diameter of the threaded pin head 131.

도 6을 참조하면, 조립 완료시에 스레드 핀헤드(131)의 하부 일부는 핀 삽입홈(11b)에 삽입되고, 스레드 핀헤드(131)의 상부 일부는 관통공 헤드(121)에 삽입된 상태를 유지하게 된다. 그리고, 스레드 핀바디(132)는 관통공 바디(122)를 관통하여 삽입된 상태를 유지하고, 스레드 핀바디(132)의 상단탭(132a)은 루트부재(110) 표면에 결합되어 결합부를 구성하게 된다. Referring to FIG. 6 , when the assembly is completed, a lower portion of the threaded pin head 131 is inserted into the pin insertion groove 11b, and an upper portion of the threaded pin head 131 is inserted into the through-hole head 121. Then, the threaded pin body 132 penetrates the through hole body 122 and maintains an inserted state, and the upper tab 132a of the threaded pin body 132 is coupled to the surface of the root member 110 to form a coupling part.

상단탭(132a)의 루트부재(110) 표면에의 결합은 코킹(coking) 처리로 수행될 수 있다. 이때, 코킹 처리 위치는 상단탭(132a)과 밀착된 관통공 바디(122)의 단부(즉, 루트부재(110) 표면)이며, 관통공 바디(122)의 단부가 상단탭(132a) 방향으로 변형되도록 가압하여 상단탭(132a)과 루트부재(110) 표면이 결합된 결합부가 구성되도록 한다.Coupling of the top tab 132a to the surface of the root member 110 may be performed by a caulking process. At this time, the caulking treatment position is the end of the through-hole body 122 (that is, the surface of the root member 110) in close contact with the top tab 132a, and the end of the through-hole body 122 is deformed in the direction of the top tab 132a. Pressurized to form a coupling portion in which the top tab 132a and the surface of the root member 110 are coupled.

또한, 상단탭(132a)의 루트부재(110) 표면에의 결합은 용접 처리로 수행될 수 있다. 즉, 모재를 상단탭(132a)과 밀착된 관통공 바디(122)의 단부에 배치한 후, 용접을 수행하여 상단탭(132a)과 루트부재(110) 표면이 결합된 결합부가 구성되도록 할 수 있다.Also, coupling of the upper tab 132a to the surface of the root member 110 may be performed by welding. That is, after disposing the base material at the end of the through-hole body 122 in close contact with the top tab 132a, welding is performed to form a coupling portion in which the top tab 132a and the surface of the root member 110 are coupled.

코킹 처리의 경우, 장시간 운전 후, 결합부를 연마 가공(abrasive processes)하거나, 연삭 가공(Grinding)하여 제거한 후, 새로운 스레드 핀부재(130)로 교체할 수 있는 장점이 있다.In the case of the caulking process, there is an advantage in that the coupling part can be replaced with a new threaded pin member 130 after a long period of operation, after removal by abrasive processes or grinding.

이러한, 핀 삽입홈(11b)이 형성된 디스크 슬롯(11a)과, 디스크 슬롯에 삽입되며 핀 관통공(120)이 형성된 블레이드 루트부재(110)와, 스레드 핀부재(130) 및 결합부는 본 발명의 블레이드 고정 조립체를 구성한다.The disk slot 11a having the pin insertion groove 11b, the blade root member 110 inserted into the disk slot and having the pin through hole 120, the threaded pin member 130, and the coupling portion constitute the blade fixing assembly of the present invention.

다음, 도 7 내지 도 9를 참조하여 블레이드를 디스크 슬롯에 설치하는 과정을 설명한다. 도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드 고정 조립체를 이용하여 블레이드를 디스크 슬롯에 설치하는 과정이 도시된 도면이다. 한편, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 제조 방법을 나타내는 공정도가 될 수 있다.Next, a process of installing the blade to the disk slot will be described with reference to FIGS. 7 to 9 . 7 to 9 are diagrams illustrating a process of installing a blade to a disk slot using the blade fixing assembly according to an embodiment of the present invention. Meanwhile, FIGS. 7 to 9 may be process charts showing a method of manufacturing a gas turbine according to an embodiment of the present invention.

먼저, 디스크 슬롯(11a)에 핀 삽입홈(11b)을 형성하고, 블레이드 루트부재(110)에는 핀 관통공(120)을 형성한다. 이때, 핀 관통공(120)의 하부에는 상부보다 큰 직경을 갖는 관통공 헤드(121)를 형성한다. 관통공 헤드(121)는 핀 삽입홈(11b)과 실질적으로 동일한 직경을 갖도록 형성한다.First, a pin insertion groove 11b is formed in the disk slot 11a, and a pin through hole 120 is formed in the blade root member 110. At this time, a through-hole head 121 having a larger diameter than the upper portion is formed in the lower portion of the pin through-hole 120 . The through-hole head 121 is formed to have substantially the same diameter as the pin insertion groove 11b.

다음, 도 7에 도시된 바와 같이, 블레이드 루트부재(110)의 하부로부터 상방향으로 스레드 핀부재(130)를 삽입한 후, 블레이드(100)를 디스크 슬롯(11a)에 삽입한다. 이때, 스레드 핀헤드(131)는 핀 삽입홈(11b) 상부에 위치하게 되고, 스레드 핀바디(132)는 관통공 바디(122) 상부로 노출하게 된다.Next, as shown in FIG. 7 , after inserting the threaded pin member 130 upward from the bottom of the blade root member 110 , the blade 100 is inserted into the disk slot 11a. At this time, the threaded pin head 131 is positioned above the pin insertion groove 11b, and the threaded pin body 132 is exposed to the upper portion of the through-hole body 122.

다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 드라이버를 관통공 바디(122) 상부로 노출된 스레드 핀바디(132)의 상단탭(132a)에 형성된 그루브에 끼워서 회전시켜서, 스레드 핀부재(130)가 하방향으로 조여지도록 한다. 그 결과, 스레드 핀헤드(131)의 하부 일부는 핀 삽입홈(11b)에 삽입되고, 스레드 핀헤드(131)의 상부 일부는 관통공 헤드(121)에 삽입된 상태를 유지하게 된다. 그리고, 스레드 핀바디(132)는 관통공 바디(122)를 관통하여 삽입된 상태를 유지하게 된다.Next, as shown in FIG. 8, the screwdriver is inserted into the groove formed in the upper tab 132a of the threaded pin body 132 exposed to the upper part of the through-hole body 122 and rotated so that the threaded pin member 130 is tightened downward. As a result, a lower portion of the threaded pin head 131 is inserted into the pin insertion groove 11b, and an upper portion of the threaded pin head 131 remains inserted into the through-hole head 121. Then, the threaded pin body 132 penetrates through the through-hole body 122 and maintains an inserted state.

다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 관통공 바디(122)의 단부가 상단탭(132a) 방향으로 변형되도록 가압(코킹 처리)하여 상단탭(132a)과 루트부재(110) 표면이 결합된 결합부가 구성되도록 한다. 물론, 상단탭(132a)과 루트부재(110) 표면은 용접으로 결합할 수도 있다.Next, as shown in FIG. 9, the end of the through-hole body 122 is pressurized (caulked) so that the end of the through-hole body 122 is deformed in the direction of the top tab 132a, so that the top tab 132a and the surface of the root member 110 are coupled to form a coupling portion. Of course, the top tab 132a and the surface of the root member 110 may be joined by welding.

이와 같이, 블레이드 루트부재(110)와 디스크 슬롯(11a)이 스레드 핀부재(130)를 통해 결합 고정됨으로써, 블레이드(100)의 축방향 이동을 견고하게 방지할 수 있게 된다. 이에 따라, 블레이드(100)와 로터 디스크(11) 간의 마찰에 의한 마모를 방지하여 가스 터빈의 내구성을 향상시킬 수 있게 된다.In this way, since the blade root member 110 and the disk slot 11a are coupled and fixed through the threaded pin member 130, movement of the blade 100 in the axial direction can be firmly prevented. Accordingly, wear caused by friction between the blades 100 and the rotor disk 11 can be prevented, thereby improving the durability of the gas turbine.

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.Although one embodiment of the present invention has been described above, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention by adding, changing, deleting, or adding elements within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims, and this will also be included within the scope of the present invention.

10 : 압축기 11 : 압축기 로터 디스크
11a : 디스크 슬롯 11b : 핀 삽입홈
100 : 압축기 블레이드 110 : 루트부재
120 : 핀 관통공 130 : 스레드 핀부재10: compressor 11: compressor rotor disk
11a: disk slot 11b: pin insertion groove
100: compressor blade 110: root member
120: pin through hole 130: threaded pin member

Claims

a disk slot formed with a pin insertion groove;
a blade root member inserted into the disk slot and having a pin through hole;
a threaded pin member inserted into the pin insertion groove and disposed passing through the pin through hole;
a coupling portion formed by coupling an upper tab of the threaded pin member to a surface of the blade root member;
Including, the blade fixing assembly.

The method according to claim 1, wherein the pin through hole,
Formed at a position corresponding to the pin insertion groove formed in the disk slot, the blade fixing assembly.

The method according to claim 1, wherein the pin through hole,
A through-hole head formed at a lower portion and having the same diameter as the pin insertion groove;
A blade fixing assembly comprising a through-hole body formed on an upper portion of the through-hole head and having a diameter smaller than a diameter of the through-hole head and having a thread formed on an inner circumferential surface thereof.

The method according to claim 3, wherein the threaded pin member,
A threaded pin head formed in a cylindrical shape and having the same height as the through hole head;
A blade fixing assembly comprising a threaded pin body extending upward from an upper end of the threaded pinhead, having a screw thread formed on an outer circumferential surface and having a height greater than a height of the through hole body.

The method according to claim 3, wherein the coupling part,
A blade fixing assembly formed by pressing an end of the through hole body in close contact with the upper tab to be deformed in the direction of the upper tab.

The method according to claim 1, wherein the coupling part,
A blade fixing assembly formed by welding an end of the through hole body in close contact with the upper tab.

a compressor for compressing air;
a combustor that receives compressed air from the compressor, mixes it with fuel, and burns it;
And a turbine generating power by rotating by gas burned from the combustor, wherein the compressor,
a disk slot formed with a pin insertion groove;
a blade root member inserted into the disk slot and having a pin through hole;
a threaded pin member inserted into the pin insertion groove and disposed passing through the pin through hole;
A blade fixing assembly including a coupling portion formed by coupling the upper tab of the threaded pin member to the surface of the blade root member
Including, gas turbine.

The method according to claim 7, wherein the pin through hole,
Formed at a position corresponding to the pin insertion groove formed in the disk slot, the gas turbine.

The method according to claim 7, wherein the pin through hole,
A through-hole head formed at a lower portion and having the same diameter as the pin insertion groove;
A gas turbine comprising a through-hole body formed on an upper portion of the through-hole head and having a diameter smaller than a diameter of the through-hole head and having a thread formed on an inner circumferential surface.

The method according to claim 9, wherein the threaded pin member,
A threaded pin head formed in a cylindrical shape and having the same height as the through hole head;
A gas turbine comprising a threaded pin body extending upward from an upper end of the threaded pinhead, having a screw thread formed on an outer circumferential surface thereof, and having a height greater than a height of the through hole body.

The method according to claim 9, wherein the coupling part,
A gas turbine formed by pressurizing an end of the through-hole body in close contact with the upper tab to be deformed in the direction of the upper tab.

The method according to claim 13, wherein the coupling part,
Formed by welding an end of the through hole body in close contact with the upper tab, the gas turbine.

Forming a pin insertion groove in the disk slot;
Forming a pin through hole in the blade root member;
inserting a threaded pin member upward from a lower portion of the pin through hole of the blade root member, and then inserting a blade into the disk slot;
allowing the threaded pin member to be tightened downward;
allowing an upper end tab of the threaded pin member to be coupled to a surface of the blade root member;
Gas turbine manufacturing method comprising a.