KR20240108753A - Turbine blade sealing assembly and gas turbine comprising it - Google Patents
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Abstract
터빈 블레이드로 냉각공기를 공급하기 위한 냉각 유로를 씰링하며 가스 마찰에 의한 효율 감소를 방지할 수 있는 터빈 블레이드 씰링 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈이 개시된다.
개시된 터빈 블레이드 씰링 어셈블리는,
인접하여 형성된 적어도 2 이상의 플랫폼의 일측과, 2 이상의 플랫폼 각각의 하부에 형성된 루트부재가 장착되는 터빈 로터 디스크의 일측을 밀봉하는 씰링 부재; 터빈 로터 디스크의 하부 일측에 삽입되어 씰링 부재를 터빈 로터 디스크와 고정하는 고정핀; 및, 고정핀과 함께 삽입되어 고정핀이 빠지는 것을 방지하는 벤딩 부재;를 포함한다.A turbine blade sealing assembly capable of sealing a cooling passage for supplying cooling air to a turbine blade and preventing efficiency reduction due to gas friction, and a gas turbine including the same are disclosed.
The disclosed turbine blade sealing assembly,
A sealing member sealing one side of at least two or more platforms formed adjacent to one side of a turbine rotor disk on which a root member formed in the lower portion of each of the two or more platforms is mounted; A fixing pin inserted into one lower side of the turbine rotor disk and fixing the sealing member to the turbine rotor disk; And, a bending member that is inserted together with the fixing pin to prevent the fixing pin from falling out.
Description
본 발명은 터빈 블레이드 씰링 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다. The present invention relates to a turbine blade sealing assembly 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 연소 가스를 이용하는 가스 터빈 등이 있다.A turbine is a mechanical device that obtains rotational power through impulse or reaction force using the flow of compressible fluid such as steam or gas. There are steam turbines using steam and gas turbines using high-temperature combustion gas.
이 중, 가스 터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 하우징 내에 복수의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.Among these, the gas turbine largely consists of a compressor, combustor, and turbine. The compressor is provided with an air inlet for introducing air, and a plurality of compressor vanes and compressor blades are alternately arranged within the compressor housing.
연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.The combustor supplies fuel to the compressed air from the compressor and ignites it with a burner, thereby generating 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.The turbine has a plurality of turbine vanes and turbine blades arranged alternately within the turbine casing. Additionally, the rotor is arranged to penetrate the center of the compressor, combustor, turbine, and exhaust chamber.
상기 로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 상기 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 such as a generator is connected to an end on the side of the exhaust chamber.
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 the piston of a four-stroke engine, there is no mutual friction such as a piston-cylinder, so the consumption of lubricant is extremely low. The amplitude, which is a characteristic of a reciprocating machine, is greatly reduced, and high-speed movement is possible. There is an advantage.
가스 터빈의 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 생성하고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.To briefly explain the operation of a gas turbine, air compressed in a compressor is mixed with fuel and burned to produce high-temperature combustion gas, and the resulting combustion gas is injected toward the turbine. As the injected combustion gas passes through the turbine vanes and turbine blades, it generates rotational force, causing the rotor to rotate.
본 발명은 터빈 블레이드로 냉각공기를 공급하기 위한 냉각 유로를 씰링하며 가스 마찰에 의한 효율 감소를 방지할 수 있는 터빈 블레이드 씰링 어셈블리 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a turbine blade sealing assembly that seals a cooling passage for supplying cooling air to a turbine blade and prevents efficiency reduction due to gas friction, and a gas turbine including the same.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리는,The turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention,
인접하여 형성된 적어도 2 이상의 플랫폼의 일측과, 2 이상의 플랫폼 각각의 하부에 형성된 루트부재가 장착되는 터빈 로터 디스크의 일측을 밀봉하는 씰링 부재; 터빈 로터 디스크의 하부 일측에 삽입되어 씰링 부재를 터빈 로터 디스크와 고정하는 고정핀; 및, 고정핀과 함께 삽입되어 고정핀이 빠지는 것을 방지하는 벤딩 부재;를 포함한다.A sealing member sealing one side of at least two or more platforms formed adjacent to one side of a turbine rotor disk on which a root member formed in the lower portion of each of the two or more platforms is mounted; A fixing pin inserted into one lower side of the turbine rotor disk and fixing the sealing member to the turbine rotor disk; And, a bending member that is inserted together with the fixing pin to prevent the fixing pin from falling out.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리에 있어서, 터빈 로터 디스크는, 축방향 일측에 형성되며 씰링 부재의 반경방향 내측 단부가 삽입되는 장착홈과, 축방향 일측에서 반경방향으로 연장되는 장착리브를 포함할 수 있다.In the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, the turbine rotor disk includes a mounting groove formed on one axial side and into which the radial inner end of the sealing member is inserted, and a mounting rib extending radially on one axial side. may include.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리에 있어서, 씰링 부재는, 장착리브에 형성된 관통공과 대응하는 반경방향 내측 단부 위치에 형성된 핀 홈을 포함할 수 있다.In the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, the sealing member may include a pin groove formed at a radially inner end position corresponding to a through hole formed in the mounting rib.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리에 있어서, 핀 홈은 플랫폼의 개수와 대응하는 개수로 형성될 수 있다. In the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, the pin grooves may be formed in a number corresponding to the number of platforms.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리에 있어서, 씰링 부재는, 씰링 바디와, 장착홈에 형성된 단차부에 반경방향으로 지지되는 단턱부와, 단턱부에서 반경방향 내측 단부로 갈수록 그 두께가 점점 얇아지는 경사부를 포함할 수 있다. In the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, the sealing member includes a sealing body, a step portion radially supported by a step formed in the mounting groove, and the thickness increases from the step portion to the radial inner end. It may include an inclined portion that becomes increasingly thinner.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리에 있어서, 씰링 부재는, 단턱부와 씰링 바디 사이의 내측 모서리에 응력 집중을 방지하기 위해 형성된 제1 호형 그루브와, 단턱부의 타측 모서리에 형성된 제1 모따기면을 포함할 수 있다.In the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, the sealing member includes a first arc-shaped groove formed to prevent stress concentration at the inner edge between the step and the sealing body, and a first chamfer formed at the other edge of the step. May include sides.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리에 있어서, 터빈 로터 디스크는, 장착홈에 형성된 단차부의 오목한 모서리에 형성된 제2 호형 그루브와, 단차부의 볼록한 모서리에 형성된 제2 모따기면을 포함할 수 있다.In the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, the turbine rotor disk may include a second arc-shaped groove formed on the concave edge of the step formed in the mounting groove and a second chamfered surface formed on the convex edge of the step. .
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리에 있어서, 고정핀은, 핀 바디와, 핀 바디의 일측에 형성되며 핀 바디보다 큰 외경을 갖는 핀 헤드와, 핀 바디와 핀 헤드 일부의 하부에 형성되며 벤딩 부재가 밀착되는 절개부와, 절개부와 연결 형성되며 핀 헤드에 단차지도록 형성되어 벤딩 부재가 밀착되는 핀 그루브와, 핀 헤드의 측면에 길이방향으로 형성된 나사홀을 포함할 수 있다.In the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, the fixing pin includes a pin body, a pin head formed on one side of the pin body and having a larger outer diameter than the pin body, and a lower part of the pin body and a portion of the pin head. It may include a cutout part into which the bending member is in close contact, a pin groove connected to the cutout part and formed to be stepped on the pin head so that the bending member comes into close contact with it, and a screw hole formed in the longitudinal direction on the side of the pin head.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리에 있어서, 고정핀은, 플랫폼의 개수와 대응하는 개수로 형성될 수 있다.In the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, the fixing pins may be formed in a number corresponding to the number of platforms.
본 발명의 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리에 있어서, 벤딩 부재는, 직사각형 판재를 절곡하여 형성하되 소성변형하여 절곡될 수 있는 수평부와, 수평부에서 단차지게 연결되는 단차부와, 단차부에서 수직으로 절곡된 수직부와, 수평부의 일부를 절곡하여 형성되며 고정핀의 핀 헤드를 지지하는 절곡부를 포함할 수 있다.In the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, the bending member is formed by bending a rectangular plate, but includes a horizontal portion that can be bent by plastic deformation, a stepped portion connected to the horizontal portion in a stepwise manner, and a bending member at the stepped portion. It may include a vertical portion bent vertically and a bent portion formed by bending a portion of the horizontal portion and supporting the pin head of the fixing pin.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈은,A gas turbine according to an embodiment of the present invention,
외부 공기를 흡입하여 압축하는 압축기; 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 연소기로부터 배출되는 연소 가스에 의해 터빈 블레이드가 회전하는 터빈; 및, 터빈 블레이드로 냉각공기를 공급하기 위한 냉각 유로를 씰링하기 위해 터빈 블레이드의 플랫폼과 터빈 블레이드가 장착되는 터빈 로터 디스크의 적어도 일측을 씰링하는 터빈 블레이드 씰링 어셈블리;를 포함한다. 여기서, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리는, 인접하여 형성된 적어도 2 이상의 플랫폼의 일측과, 2 이상의 플랫폼 각각의 하부에 형성된 루트부재가 장착되는 터빈 로터 디스크의 일측을 밀봉하는 씰링 부재; 터빈 로터 디스크의 하부 일측에 삽입되어 씰링 부재를 터빈 로터 디스크와 고정하는 고정핀; 및, 고정핀과 함께 삽입되어 고정핀이 빠지는 것을 방지하는 벤딩 부재;를 포함한다.A compressor that takes in outside air and compresses it; A combustor that mixes fuel with air compressed in a compressor and combusts it; A turbine whose turbine blades rotate by combustion gas discharged from the combustor; And, a turbine blade sealing assembly that seals the platform of the turbine blade and at least one side of the turbine rotor disk on which the turbine blade is mounted to seal the cooling passage for supplying cooling air to the turbine blade. Here, the turbine blade sealing assembly includes a sealing member that seals one side of at least two or more platforms formed adjacent to one side of a turbine rotor disk on which a root member formed in the lower portion of each of the two or more platforms is mounted; A fixing pin inserted into one lower side of the turbine rotor disk and fixing the sealing member to the turbine rotor disk; And, a bending member that is inserted together with the fixing pin to prevent the fixing pin from falling out.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 터빈 로터 디스크는, 축방향 일측에 형성되며 씰링 부재의 반경방향 내측 단부가 삽입되는 장착홈과, 축방향 일측에서 반경방향으로 연장되는 장착리브를 포함할 수 있다.In the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the turbine rotor disk includes a mounting groove formed on one axial side and into which the radial inner end of the sealing member is inserted, and a mounting rib extending radially on one axial side. can do.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 씰링 부재는, 장착리브에 형성된 관통공과 대응하는 반경방향 내측 단부 위치에 형성된 핀 홈을 포함할 수 있다.In the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the sealing member may include a pin groove formed at a radially inner end position corresponding to a through hole formed in the mounting rib.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 핀 홈은 플랫폼의 개수와 대응하는 개수로 형성될 수 있다. In the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the number of pin grooves may be formed in a number corresponding to the number of platforms.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 씰링 부재는, 씰링 바디와, 장착홈에 형성된 단차부에 반경방향으로 지지되는 단턱부와, 단턱부에서 반경방향 내측 단부로 갈수록 그 두께가 점점 얇아지는 경사부를 포함할 수 있다. In the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the sealing member includes a sealing body, a step portion radially supported by a step formed in the mounting groove, and a thickness that gradually becomes thinner as it goes from the step portion to the radial inner end. It may include an inclined portion.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 씰링 부재는, 단턱부와 씰링 바디 사이의 내측 모서리에 응력 집중을 방지하기 위해 형성된 제1 호형 그루브와, 단턱부의 타측 모서리에 형성된 제1 모따기면을 포함할 수 있다.In the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the sealing member has a first arc-shaped groove formed to prevent stress concentration at the inner edge between the stepped portion and the sealing body, and a first chamfered surface formed at the other edge of the stepped portion. It can be included.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 터빈 로터 디스크는, 장착홈에 형성된 단차부의 오목한 모서리에 형성된 제2 호형 그루브와, 단차부의 볼록한 모서리에 형성된 제2 모따기면을 포함할 수 있다.In the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the turbine rotor disk may include a second arc-shaped groove formed on a concave edge of the step portion formed in the mounting groove and a second chamfered surface formed on a convex edge of the step portion.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 고정핀은, 핀 바디와, 핀 바디의 일측에 형성되며 핀 바디보다 큰 외경을 갖는 핀 헤드와, 핀 바디와 핀 헤드 일부의 하부에 형성되며 벤딩 부재가 밀착되는 절개부와, 절개부와 연결 형성되며 핀 헤드에 단차지도록 형성되어 벤딩 부재가 밀착되는 핀 그루브와, 핀 헤드의 측면에 길이방향으로 형성된 나사홀을 포함할 수 있다.In the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the fixing pin includes a pin body, a pin head formed on one side of the pin body and having a larger outer diameter than the pin body, and a lower part of the pin body and a portion of the pin head and bent. It may include a cutout portion to which the member is in close contact, a pin groove that is connected to the cutout portion and is formed to be stepped on the pin head so that the bending member is in close contact, and a screw hole formed in the longitudinal direction on a side of the pin head.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 고정핀은, 플랫폼의 개수와 대응하는 개수로 형성될 수 있다.In the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the fixing pins may be formed in a number corresponding to the number of platforms.
본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 벤딩 부재는, 직사각형 판재를 절곡하여 형성하되 소성변형하여 절곡될 수 있는 수평부와, 수평부에서 단차지게 연결되는 단차부와, 단차부에서 수직으로 절곡된 수직부와, 수평부의 일부를 절곡하여 형성되며 고정핀의 핀 헤드를 지지하는 절곡부를 포함할 수 있다.In the gas turbine according to an embodiment of the present invention, the bending member is formed by bending a rectangular plate, but includes a horizontal portion that can be bent by plastic deformation, a stepped portion connected to the horizontal portion at a step, and a vertical portion at the stepped portion. It may include a bent vertical portion and a bent portion that is formed by bending a portion of the horizontal portion and supports the pin head of the fixing pin.
기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.Details of other implementations of various aspects of the present invention are included in the detailed description below.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 터빈 블레이드로 냉각공기를 공급하기 위한 냉각 유로를 씰링하며 가스 마찰에 의한 효율 감소를 방지할 수 있다. 또한, 블레이드의 루트부재에 가해지는 하중을 최소화하여 블레이드의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있고, 터빈 로터 디스크와 씰링 부재의 응력 집중을 최소화할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a cooling passage for supplying cooling air to a turbine blade is sealed and a decrease in efficiency due to gas friction can be prevented. In addition, the structural stability of the blade can be improved by minimizing the load applied to the root member of the blade, and stress concentration on the turbine rotor disk and sealing member can be minimized.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈이 일부 절개되어 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 개략적인 구조가 도시된 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부 구조가 도시된 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 터빈 블레이드와 터빈 로터 디스크가 도시된 사시도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리가 도시된 일부 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리가 도시된 측단면도이다.
도 7은 도 6에서 고정핀과 벤딩 부재를 제거한 상태가 도시된 측단면도이다.
도 8a 및 도 8b는 씰링 부재가 도시된 사시도이다.
도 9는 씰링 부재와 터빈 로터 디스크의 접촉 부분이 확대 도시된 단면도이다.
도 10은 고정핀이 도시된 사시도이다.
도 11은 벤딩 부재가 도시된 사시도이다.
도 12는 벤딩 부재의 변형예가 도시된 사시도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리의 조립 과정이 도시된 도면이다.1 is a perspective view showing a partially cut away gas turbine according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a partial cross-sectional view showing the internal structure of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a turbine blade and a turbine rotor disk in one embodiment of the present invention.
5A and 5B are partially cut-away perspective views showing a turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a side cross-sectional view showing a turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a side cross-sectional view showing a state in which the fixing pin and bending member in Figure 6 are removed.
8A and 8B are perspective views showing a sealing member.
Figure 9 is an enlarged cross-sectional view of the contact portion between the sealing member and the turbine rotor disk.
Figure 10 is a perspective view showing a fixing pin.
Figure 11 is a perspective view showing a bending member.
Figure 12 is a perspective view showing a modified example of a bending member.
13 to 15 are diagrams illustrating the assembly process of the turbine blade sealing 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 be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and explained 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 transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical 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. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'include' or 'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 가능한 한 동일한 부호로 나타낸다. 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 attached drawings. At this time, in the attached drawings, identical components are indicated by identical symbols whenever possible. Additionally, 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 shown in the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈이 일부 절개되어 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈의 개략적인 구조가 도시된 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가스 터빈의 내부 구조가 도시된 일부 단면도이다.Figure 1 is a perspective view showing a gas turbine according to an embodiment of the present invention partially cut away, Figure 2 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a gas turbine according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is an implementation of the present invention. This is a partial cross-sectional view showing the internal structure of a gas turbine according to an example.
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 연소 가스가 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(1100)가 위치하고, 하류 측에 터빈(1300)이 배치된다. 그리고, 압축기(1100)와 터빈(1300)의 사이에는 터빈(1300)에서 발생된 회전토크를 압축기(1100)로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브(1500)가 배치되어 있다. If explained based on the direction of air flow, the
압축기(1100)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(1120)가 구비되고, 상기 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 compressor rotor disk 1120 is aligned with each other along the axial direction with the
압축기 로터 디스크(1120)의 외주면에는 복수개의 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 디스크(1120)의 블레이드(1110)를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크(1120)의 블레이드(1110)로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.A vane (not shown) fixed to the housing is located between each rotor disk 1120. Unlike the rotor disk, the vanes are fixed so as not to rotate, and align the flow of compressed air passing through the
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, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.The fastening method of the
타이로드(1600)는 복수개의 압축기 로터 디스크(1120) 및 터빈 로터 디스크(1320)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 체결된다.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, 복수개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.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 a gas turbine, vanes that serve as guide blades may be installed at the next position of the diffuser to adjust the flow angle of the fluid entering the combustor inlet to the design flow angle after increasing the pressure of the fluid. This is called a deswirler.
연소기(1200)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소 가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소 가스 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.The combustors that make up the combustion system of a gas turbine may be arranged in large numbers in a housing formed in the form of a cell, including a burner including a fuel injection nozzle, a combustor liner forming a combustion chamber, and a combustor. It is composed of a transition piece that becomes the connection between the turbine and 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 where the fuel injected by the fuel nozzle is mixed with the compressed air of the compressor and burned. This 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 passage and forms an annular space. Additionally, a fuel nozzle is coupled to the front end of the liner, and a spark plug is coupled to the side wall.
한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소 가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소 가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.Meanwhile, at the rear end of the liner, a transition piece is connected to send combustion gas burned by the spark plug to the turbine side. The outer wall of this transition piece is cooled by compressed air supplied from the compressor to prevent damage due to the high temperature of 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.For this purpose, holes for cooling are provided in the transition piece to allow air to be sprayed inside, and the compressed air cools the body inside through the holes and then flows to the liner side.
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 that cools the transition piece described above flows in the annular space of the liner, and compressed air from the outside of the flow sleeve may be provided as cooling air through cooling holes provided in the flow sleeve and collide with the outer wall of the liner.
한편, 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소 가스는 터빈(1300)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충돌하여, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 토크튜브(1500)를 거쳐 압축기으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.Meanwhile, high-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor is supplied to the
터빈(1300)은 기본적으로는 압축기의 구조와 유사하다. 즉, 터빈(1300)에도 압축기의 압축기 로터 디스크와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(1320)가 구비된다. 따라서, 터빈 로터 디스크(1320) 역시, 방사상으로 배치되는 복수개의 터빈 블레이드(1310)를 포함한다. 터빈 블레이드(1310) 역시 도브테일 등의 방식으로 터빈 로터 디스크(1320)에 결합될 수 있다. 아울러, 터빈 블레이드(1310)들 사이에는 터빈 케이싱(1350)에 고정되는 터빈 베인(1330)이 구비되어, 터빈 블레이드(1310)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다.The
터빈 베인(1330)의 내측 단부와 외측 단부에 결합된 터빈 베인 플랫폼(1340)에 의해, 터빈 베인(1330)은 터빈 케이싱(1350) 내에 고정적으로 장착된다. 반면에, 터빈 케이싱(1350) 내측에 회전하는 터빈 블레이드(1310)의 외측 단부와 마주보는 위치에는 링 세그먼트(1360)가 터빈 블레이드(1310)의 외측 단부와 소정의 간극을 형성하도록 장착된다.The
한편, 터빈 블레이드(1310)로 냉각공기를 공급하기 위한 냉각 유로(1314, 도 5 참조)가 터빈 블레이드의 루트부재 내부에 형성될 수 있다. 냉각 유로를 형성하고 씰링하기 위해 터빈 블레이드의 루트부재와 로터 디스크의 축방향 양측면에는 씰 플레이트가 밀착되도록 결합될 수 있다.Meanwhile, a cooling passage 1314 (see FIG. 5) for supplying cooling air to the
종래에는 씰 플레이트를 터빈 블레이드의 루트부재에 볼트 등을 체결하여 고정하였다. 그런데, 볼트의 헤드가 씰 플레이트에서 돌출되어 고속 회전시 가스와의 마찰에 의한 효율 손실(windage loss)이 발생하는 문제점이 있다. 또한, 블레이드의 루트부재와 조립되는 볼트의 무게로 인해 원심력이 증가하여, 블레이드의 루트부재에 스트레스가 증가되는 원인이 될 수 있다. 이에, 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 터빈 블레이드 씰링 어셈블리(2000)에 대해 개시한다. Conventionally, the seal plate was fixed to the root member of the turbine blade by fastening bolts, etc. However, there is a problem in that the head of the bolt protrudes from the seal plate and a windage loss occurs due to friction with gas during high-speed rotation. Additionally, centrifugal force increases due to the weight of the bolt assembled with the root member of the blade, which may cause increased stress on the root member of the blade. Accordingly, the present invention discloses a turbine blade sealing assembly (2000) to solve this problem.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 터빈 블레이드와 터빈 로터 디스크가 도시된 사시도이다.Figure 4 is a perspective view showing a turbine blade and a turbine rotor disk in one embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 터빈 블레이드(1310)는 에어포일(1311), 플랫폼(1312), 루트부재(1313)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
에어포일(1311)은 플랫폼(1312)의 상부면에 형성된다. 에어포일(1311)는 가스 터빈의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류 측에 배치되는 리딩 엣지(LE)와 하류 측에 배치되는 트레일링 엣지(TE)를 구비한다.The
압축기의 블레이드와는 달리, 터빈 블레이드(1310)는 고온고압의 연소 가스와 직접 접촉하게 된다. 연소 가스의 온도는 1700에 이르는 고온이기 때문에 별도의 냉각 수단을 필요로 한다. 이를 위해서, 압축기의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 터빈 블레이드(1310)로 공급하는 냉각 유로를 구비한다. 냉각 유로는 하우징 외부에서 연장되거나(외부 유로), 로터 디스크의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 외부 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다.Unlike the compressor blades, the
그리고, 에어포일(1311)의 표면에는 다수의 쿨링홀(1311a)이 형성되는데, 쿨링홀(1311a)들은 에어포일(1311)의 내부에 형성되는 냉각 유로(미도시)와 연통되어 냉각 공기를 에어포일(1311)의 표면에 공급한다.In addition, a plurality of cooling holes 1311a are formed on the surface of the
에어포일(1311)의 하부에는 플랫폼(1312)이 배치된다. 플랫폼(1312)은 대략 사각형의 판형으로 형성될 수 있다. 에어포일(1311)의 내부에는 냉각 공기가 유동할 수 있는 냉각 유로가 형성되고, 냉각 공기는 플랫폼(1312)을 통해 냉각 유로(1314, 도 5 참조)로 유입될 수 있다. A
루트부재(1313)는 플랫폼(1312)의 반경방향 내측에 배치된다. 플랫폼(1312)의 반경방향 내측은 플랫폼(1312)의 하부일 수 있다. 루트부재(1313)는 반경방향 내측으로 폭이 좁아지도록 형성된다. 루트부재(1313)의 원주방향 양 측에는 도브테일이 형성된다. 도브테일은 단면이 전나무 형상으로, 복수개로 형성될 수 있다.The
터빈 로터 디스크(1320)는 대략 원판 형태를 가지고 있고, 그 외주부에는 복수 개의 결합 슬롯(1321)이 형성된다. 결합 슬롯(1321)은 전나무(fir-tree) 형태의 굴곡면을 갖도록 형성된다. 터빈 블레이드(1310)는 결합 슬롯(1321)에 체결될 수 있다.The
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리가 도시된 일부 절개 사시도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리가 도시된 측단면도이고, 도 7은 도 6에서 고정핀과 벤딩 부재를 제거한 상태가 도시된 측단면도이다.FIGS. 5A and 5B are partially cut-away perspective views showing a turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a side cross-sectional view showing a turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a side cross-sectional view showing the state in which the fixing pin and bending member in FIG. 6 are removed.
도 5a 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리(2000)는 씰링 부재(2100), 고정핀(2200), 벤딩 부재(2300)를 포함한다. Referring to FIGS. 5A to 7 , the turbine
터빈 로터 디스크(1320)는, 적어도 축방향 일측에 형성되며 씰링 부재(2100)의 반경방향 내측 단부가 삽입되는 장착홈(1325)과, 축방향 일측에서 반경방향으로 연장되는 장착리브(1321)를 포함한다. 장착홈(1325)은 장착리브(1321)와 터빈 로터 디스크(1320)의 측면 사이에 형성될 수 있다.The
장착홈(1325)의 단면은 대략 직사각형 모양으로 형성될 수 있다. 장착리브(1321)에는 고정핀(2200)이 삽입되는 관통공(1322) 축방향으로 형성될 수 있다. 관통공(1322)은 후술하는 핀 헤드(2220)가 수용되는 헤드 수용부(1322a)를 포함할 수 있다.The cross section of the mounting
씰링 부재(2100)는 플랫폼(1312)과 터빈 로터 디스크(1320)의 적어도 일측을 밀봉한다. 씰링 부재(2100)는 대체로 판 형상으로 형성되며, 플랫폼(1312)과 터빈 로터 디스크(1320)의 일측 또는 양측에 장착되어 냉각 유로(1314)를 밀봉한다. The sealing
하나의 씰링 부재(2100)는 인접하여 형성된 적어도 2 이상의 플랫폼(1312)의 일측을 밀봉할 수 있다. 이와 관련, 도 5a는 하나의 씰링 부재(2100)가 하나의 플랫폼(1312)의 일측을 밀봉하도록 형성되는 것을 예시하고 있고, 도 5b는 하나의 씰링 부재(2100)가 2개의 플랫폼(1312)의 일측을 밀봉하도록 형성되는 것을 예시하고 있다. 도 5b는 하나의 씰링 부재(2100_2)가 적어도 2 이상의 플랫폼(1312)의 일측을 밀봉할 경우, 씰링 부재(2100)의 개수를 줄여서 조립 공정을 간소화할 수 있다.One
씰링 부재(2100)의 일측면 중앙부에는 나사홀(2111)이 형성될 수 있다. 나사홀(2111)은 씰링 부재(2100)를 관통하지 않고 두께의 대략 절반 정도의 깊이로 형성될 수 있다. 나사홀(2111)의 내주면에는 나사산이 형성되어 있어서, 씰링 부재(2100)를 조립할 때 나사홀(2111)에 나사를 체결함으로써 씰링 부재(2100)를 정확한 위치로 쉽게 이동시킬 수 있다. 씰링 부재(2100)에 대해서는 도 8 및 도 9를 참조하여 후술한다.A
고정핀(2200)은 터빈 로터 디스크(1320)의 하부 일측에 삽입되어 씰링 부재(2100)가 터빈 로터 디스크(1320)에 고정되도록 한다. 고정핀(2200)은 터빈 로터 디스크(1320)에 형성된 관통공(1322)에 삽입되어 씰링 부재(2100)를 반경방향으로 지지함으로써 터빈 로터 디스크(1320)에 고정할 수 있다. 고정핀(2200)은 플랫폼(1312)의 개수와 대응하는 개수로 형성될 수 있다. 하나의 고정핀(2200)이 하나의 씰링 부재(2100)를 지지하거나, 복수개의 고정핀(2200)이 하나의 씰링 부재(2100)를 지지할 수 있다. The fixing
예를 들어, 도 5a와 같이 하나의 씰링 부재(2100)가 하나의 플랫폼(1312)의 일측을 밀봉할 경우, 고정핀(2200)은 하나로 마련될 수 있으며, 도 5b와 같이 하나의 씰링 부재(2100)가 2개의 플랫폼(1312)의 일측을 밀봉할 경우, 고정핀(2200)은 2개로 마련될 수 있다. 고정핀(2200)에 대해서는 도 10을 참조하여 후술한다.For example, when one sealing
벤딩 부재(2300)는 고정핀(2200)과 함께 터빈 로터 디스크(1320)의 관통공(1322)에 삽입되어 고정핀(2200)이 관통공(1322)으로부터 빠지는 것을 방지한다. 벤딩 부재(2300)에 대해서는 도 11을 참조하여 후술한다.The bending
도 8a 및 도 8b는 씰링 부재(2100)가 도시된 사시도이고, 도 9는 씰링 부재(2100)와 터빈 로터 디스크(1320)의 접촉 부분이 확대 도시된 단면도이다.FIGS. 8A and 8B are perspective views showing the sealing
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 씰링 부재(2100)는 장착리브(1321)의 관통공(1322)에 대응하는 반경방향 내측 단부 위치에 형성된 핀 홈(2140)을 포함할 수 있다. 핀 홈(2140)은 씰링 부재(2100)의 반경방향 내측 단부에 폭방향 중앙부 위치에 반원형으로 형성될 수 있다. 핀 홈(2140)에는 고정핀(2200) 두께의 절반 정도가 삽입되어 씰링 부재(2100)를 지지할 수 있다.Referring to FIGS. 8A and 8B , the sealing
핀 홈(2140)은 플랫폼(1312)의 개수와 대응하는 개수로 형성될 수 있다. 하나의 핀 홈(2140)이 하나의 씰링 부재(2100)에 형성되거나, 복수개의 핀 홈(2140)이 하나의 씰링 부재(2100)에 형성될 수 있다. The
예를 들어, 도 5a와 같이 하나의 씰링 부재(2100)가 하나의 플랫폼(1312)의 일측을 밀봉할 경우, 핀 홈(2140)은 하나로 형성될 수 있으며, 도 5b와 같이 하나의 씰링 부재(2100)가 2개의 플랫폼(1312)의 일측을 밀봉할 경우, 핀 홈(2140)은 2개로 형성될 수 있다.For example, when one sealing
씰링 부재(2100)는 단턱부(2120)에서 반경방향 내측 단부로 갈수록 그 두께가 점점 얇아지는 경사부(2130)를 구비할 수 있다. 경사부(2130)의 하단부는 씰링 부재(2100)의 단턱부(2120) 위에 형성된 씰링 바디(2110)의 두께보다 작은 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 경사부(2130)는 단턱부(2120)에서 바로 시작되지 않고, 소정 높이의 수직면 하단에서 연결될 수 있다. 이러한 씰링 부재(2100)의 구조에 의하면, 씰링 부재(2100) 하부를 장착홈(1325)에 기울여서 삽입할 때, 간섭되지 않고 쉽게 삽입할 수 있다.The sealing
씰링 부재(2100)는 단턱부(2120)와 씰링 바디(2110) 사이의 내측 모서리에 응력 집중을 방지하기 위해 형성된 제1 호형 그루브(2121)와, 단턱부(2120)의 타측 모서리에 형성된 제1 모따기면(2122)을 더 포함할 수 있다.The sealing
제1 호형 그루브(2121)는 단턱부(2120)의 상면과 씰링 바디(2110)의 측면 사이의 내측 모서리에 소정의 곡률반경을 가진 홈 형태로 형성될 수 있다. 즉, 두 평면이 수직으로 만나는 내측 모서리에 제1 호형 그루브(2121)를 형성함으로써, 그 부위에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다.The first arc-shaped
제1 모따기면(2122)은 단턱부(2120)의 상면과 경사부(2130)가 만나는 외측 모서리에 40~50도의 각도로 형성될 수 있다. 제1 모따기면(2122)에 의해 그 모서리 부위에 응력이 집중되는 것을 방지하고, 씰링 부재(2100)를 조립 또는 분해할 때 다른 부품과 부딛쳐서 손상되는 것을 줄일 수 있다.The first
도 9를 참조하면, 터빈 로터 디스크(1320)에도 장착홈(1325)에 형성된 단차부(1323)의 오목한 모서리에 형성된 제2 호형 그루브(1323a)와, 단차부(1323)의 볼록한 모서리에 형성된 제2 모따기면(1323b)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9, the
제2 호형 그루브(1323a)는 터빈 로터 디스크(1320)의 장착홈(1325)에서 수직면과 단차부(1323)의 수평면이 만나는 내측 모서리에 소정의 곡률반경을 가진 홈 형태로 형성될 수 있다. 즉, 두 평면이 수직으로 만나는 내측 모서리에 제2 호형 그루브(1323a)을 형성함으로써, 그 부위에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 호형 그루브(1323a) 앞에는 씰링 부재(2100)의 제1 모따기면(2122)이 위치하게 되는데, 제2 호형 그루브(1323a)에 의해 씰링 부재(2100)를 기울여서 장착홈(1325)에 삽입할 때 간섭되는 것도 최소화할 수 있다.The second arc-shaped
제2 모따기면(1323b)은 장착홈의 단차부(1323)의 볼록한 모서리에 40~50도의 각도로 형성될 수 있다. 제2 모따기면(1323b)에 의해, 그 부위에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 제2 모따기면(1323b) 앞에 씰링 부재(2100)의 제1 호형 그루브(2121)이 위치하게 되므로 분해 및 조립시 서로 간섭되는 것도 최소화할 수 있다.The second
도 10은 고정핀(2200)이 도시된 사시도이다.Figure 10 is a perspective view showing the
도 10을 참조하면, 고정핀(2200)은 전체적으로 원기둥 형태로 형성될 수 있고, 일단부 모서리에는 모따기부가 형성될 수 있다. 구체적으로, 고정핀(2200)은 핀 바디(2210), 핀 헤드(2220), 핀 그루브(2230), 절개부(2240), 나사홀(2250)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, the fixing
핀 바디(2210)는 원기둥 형상으로 형성되고, 핀 헤드(2220)는 핀 바디(2210)보다 큰 외경을 가진 원기둥 형상으로 형성되며, 핀 바디(2210)와 핀 헤드(2220)는 일체로 단차지게 형성될 수 있다.The
핀 바디(2210) 전부와 핀 헤드(2220) 일부의 하부에는 벤딩 부재(2300)가 밀착되는 절개부(2240)가 형성될 수 있다. 절개부(2240)는 절개면이 평면 형태로 형성되고, 핀 헤드(2220)의 중간 하부는 절개면에 수직인 단차면이 형성될 수 있다. 또한, 절개부(2240)는 핀 바디(2210)의 단부쪽에 모따기가 형성될 수 있다.A
핀 그루브(2230)는 절개부(2240)와 연결 형성되며, 핀 헤드(2220)에 단차지도록 형성되어 벤딩 부재(2300)가 밀착되도록 할 수 있다. 핀 그루브(2230)는 절개부(2240)보다 얕게 형성되어 절개부(2240)로부터 단차지게 형성될 수 있다. 절개부(2240)는 그 폭방향으로 고정핀(2200)의 원주면까지 평면으로 이어지지만, 핀 그루브(2230)는 핀 헤드(2220)의 외경보다 작은 폭을 가져서, 핀 헤드(2220)의 원주면으로부터 핀 그루브(2230)의 바닥까지 단차지게 형성될 수 있다.The
나사홀(2250)은 핀 헤드(2220)의 측면에서 길이방향으로 형성될 수 있다. 나사홀(2250)은 핀 헤드(2220)의 중심이 아니라 핀 그루브(2230)의 반대쪽으로 편심되어 형성될 수 있다. 나사홀(2250)의 깊이는 핀 헤드(2220)의 길이보다 더 크게 형성될 수 있다. 나사홀(2250)은 내주면에 나사산이 형성되어 있어서, 고정핀(2200)을 분해할 때 나사홀(2250)에 볼트를 체결하고 그 볼트를 잡아당김으로써 고정핀(2200)을 관통공(1322)에서 쉽게 분리할 수 있다.The
도 11은 벤딩 부재(2300)가 도시된 사시도이고, 도 12는 벤딩 부재의 변형예가 도시된 사시도이다.FIG. 11 is a perspective view showing the bending
도 11을 참조하면, 벤딩 부재(2300)는 직사각형 판재를 절곡하여 형성하되, 소성변형하여 절곡될 수 있는 수평부(2310)와, 수평부에서 단차지게 연결되는 단차부(2320)와, 단차부에서 수직으로 절곡된 수직부(2330)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 11, the bending
벤딩 부재(2300)는 소정 폭과 길이 및 두께를 가진 직사각형의 금속 판재를 절곡하여 형성할 수 있다. 벤딩 부재(2300)는 판재 전체가 쉽게 소성변형하여 절곡되는 재질로 이루어질 수도 있고, 벤딩 부재(2300)가 삽입된 후 절곡되는 수평부(2310) 부위만 소성변형하여 절곡되는 재질로 이루어질 수도 있다.The bending
수평부(2310)는 직사각형 판재로서, 수평부(2310)의 절곡되지 않는 부위가 고정핀(2200)의 핀 그루브(2230)에 삽입되어 배치될 수 있다.The
단차부(2320)는 수평부(2310)의 일측단에서 상방으로 절곡되고 다시 수평으로 절곡되어 형성될 수 있다. 도 6을 참조하면, 단차부(2320)는 고정핀(2200)의 절개부(2240)와 관통공(1322) 사이에 위치될 수 있다.The stepped
수직부(2330)는 단차부(2320)의 일측단에서 하방으로 절곡되어 형성될 수 있다. 수직부(2330)는 단차부(2320)의 단차 높이보다 2배 이상으로 길게 형성될 수 있다. 수직부(2330)는 장착리브(1321)의 내측면에 밀착되어 벤딩 부재(2300)가 밖으로 빠지지 않도록 고정할 수 있다.The
도 6을 참조하면, 벤딩 부재(2300)는 장착리브(1321)의 관통공(1322)에 삽입되고, 고정핀(2200)을 삽입한 후, 수평부(2310)의 일부를 상방향으로 절곡하여 형성된 절곡부(2350)에 의해 고정핀(2200)의 핀 헤드(2220)를 고정 지지할 수 있다. 이때, 절곡부(2350)는 절곡된 후 헤드 수용부(1322a) 내부에 배치되어, 벤딩 부재(2300)와 고정핀(2200)의 핀 헤드(2220)가 장착리브(1321)의 관통공(1322) 외측면에서 돌출되지 않을 수 있다.Referring to FIG. 6, the bending
도 12를 참조하면, 벤딩 부재(2300)는 절곡부(2350)의 상면에 형성된 삽입돌기(2340)를 더 포함할 수 있다. 삽입돌기(2340)는 절곡부(2350)가 절곡될 때, 고정핀(2200)의 나사홀(2250) 내에 삽입될 수 있다. 다만, 삽입돌기(2340)에 나사산이 형성된 것은 아니여서 나사홀(2250)과 체결되는 것은 아니다.Referring to FIG. 12 , the bending
다음, 도 13 내지 도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리의 조립 과정을 설명한다. 도 13 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 블레이드 씰링 어셈블리의 조립 과정이 도시된 도면이다.Next, the assembly process of the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 15. 13 to 15 are diagrams illustrating the assembly process of the turbine blade sealing assembly according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 터빈 블레이드(1310)의 루트부재(1313)를 터빈 로터 디스크(1320)의 슬롯(1321)에 삽입하여 장착한다.First, as shown in FIG. 4, the
다음에, 도 7에 도시된 바와 같이, 터빈 블레이드(1310)의 플랫폼(1312)과 터빈 로터 디스크(1320)의 장착리브(1321) 사이에 씰링 부재(2100)를 장착한다. 이때, 씰링 부재(2100)의 반경방향 내측 단부는 장착홈(1325)에 삽입될 수 있다.Next, as shown in FIG. 7, the sealing
다음에, 도 13에 도시된 바와 같이, 장착리브(1321)에 형성된 관통공(1322)에 벤딩 부재(2300)를 삽입하여 장착한다. 이때, 벤딩 부재(2300)의 수평부(2310)는 절곡되지 않은 상태이고, 단차부(2320) 및 수직부(2330)가 관통공(1322)에 안착되도록 삽입하여 장착할 수 있다.Next, as shown in FIG. 13, the bending
다음에, 도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 장착리브(1321)의 관통공(1322)과 씰링 부재(2100)에 형성된 핀 홈(2140)에 고정핀(2200)을 삽입하여 장착한다. 이때, 고정핀(2200)의 핀 바디(2210)와 핀 헤드(2220) 사이의 단차부가 관통공(1322)과 헤드 수용부(1322a) 사이의 단차부에 밀착되어 지지되도록 삽입할 수 있다. 또한, 고정핀(2200)의 절개부(2240)와 핀 그루브(2230)에 벤딩 부재(2300)의 단차부(2320)와 수평부(2310)가 접하도록 고정핀(2200)을 삽입하여 장착할 수 있다.Next, as shown in FIGS. 13 and 14, the fixing
다음으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 벤딩 부재(2300)에서 장착리브(1321) 외측으로 돌출된 부위를 절곡하여 고정핀(2200)을 지지한다. 즉, 벤딩 부재(2300)의 수평부(2310) 중 돌출된 단부를 수직으로 절곡하여 형성된 절곡부(2350)를 고정핀(2200)의 핀 헤드(2220)에 밀착시켜 고정핀(2200)을 지지할 수 있다.Next, as shown in FIG. 14, the portion of the bending
도 15에 도시된 바와 같이, 수평부(2310)의 일부를 절곡하여 형성되는 절곡부(2350)는 터빈 로터 디스크(1320)의 관통공(1322) 내부에 배치될 수 있다. 즉, 장착리브(1321)의 외측 표면에서 고정핀(2200)이나 벤딩 부재(2300)가 돌출되지 않기 때문에, 돌출부가 가스와 마찰함으로써 유동 손실이 발생하는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 15, the
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.Above, an embodiment of the present invention has been described, but those skilled in the art can add, change, delete or add components without departing from the spirit of the present invention as set forth in the patent claims. The present invention may be modified and changed in various ways, and this will also be included within the scope of rights of the present invention.
1000 : 가스 터빈
1100 : 압축기
1200 : 연소기
1300 : 터빈
1310 : 터빈 블레이드
1320 : 터빈 로터 디스크
2000 : 터빈 블레이드 씰링 어셈블리
2100 : 씰링 부재
2110 : 씰링 바디
2120 : 단턱부
2130 : 경사부
2140 : 핀 홈
2200 : 고정핀
2210 : 핀 바디
2220 : 핀 헤드
2230 : 핀 그루브
2240 : 절개부
2250 : 나사홀
2300 : 벤딩 부재
2310 : 수평부
2320 : 단차부
2330 : 수직부
2340 : 삽입돌기
2350 : 절곡부1000: gas turbine
1100: Compressor
1200: Combustor
1300: Turbine
1310: turbine blade
1320: Turbine rotor disk
2000: Turbine blade sealing assembly
2100: Sealing member
2110: Sealing body 2120: Stepped portion
2130: inclined portion 2140: pin groove
2200: fixing pin
2210: pin body 2220: pin head
2230: pin groove 2240: cutout
2250: screw hole
2300: bending member
2310: horizontal part 2320: step part
2330: Vertical portion 2340: Insertion protrusion
2350: bending part
Claims (20)
상기 터빈 로터 디스크의 하부 일측에 삽입되어 상기 씰링 부재를 상기 터빈 로터 디스크와 고정하는 고정핀; 및,
상기 고정핀과 함께 삽입되어 상기 고정핀이 빠지는 것을 방지하는 벤딩 부재;를 포함하는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
a sealing member sealing one side of at least two or more platforms formed adjacent to one side of a turbine rotor disk on which a root member formed at a lower portion of each of the two or more platforms is mounted;
a fixing pin inserted into a lower side of the turbine rotor disk and fixing the sealing member to the turbine rotor disk; and,
A turbine blade sealing assembly comprising a bending member that is inserted together with the fixing pin to prevent the fixing pin from being removed.
축방향 일측에 형성되며 상기 씰링 부재의 반경방향 내측 단부가 삽입되는 장착홈과,
축방향 일측에서 반경방향으로 연장되는 장착리브
를 포함하는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
The method according to claim 1, wherein the turbine rotor disk,
a mounting groove formed on one axial side into which the radial inner end of the sealing member is inserted;
Mounting rib extending radially from one axial side
Including a turbine blade sealing assembly.
상기 장착리브에 형성된 관통공과 대응하는 반경방향 내측 단부 위치에 형성된 핀 홈을 포함하는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
The method of claim 2, wherein the sealing member,
A turbine blade sealing assembly comprising a pin groove formed at a radially inner end position corresponding to a through hole formed in the mounting rib.
상기 핀 홈은 상기 플랫폼의 개수와 대응하는 개수로 형성되는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
In claim 3,
The turbine blade sealing assembly, wherein the pin grooves are formed in a number corresponding to the number of the platforms.
씰링 바디와,
상기 장착홈에 형성된 단차부에 반경방향으로 지지되는 단턱부와,
상기 단턱부에서 반경방향 내측 단부로 갈수록 그 두께가 점점 얇아지는 경사부
를 포함하는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
The method of claim 2, wherein the sealing member,
a sealing body,
a stepped portion supported in the radial direction on a stepped portion formed in the mounting groove;
An inclined portion whose thickness gradually becomes thinner as it moves from the step to the radial inner end.
Including a turbine blade sealing assembly.
상기 단턱부와 상기 씰링 바디 사이의 내측 모서리에 응력 집중을 방지하기 위해 형성된 제1 호형 그루브와,
상기 단턱부의 타측 모서리에 형성된 제1 모따기면
을 포함하는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
The method of claim 5, wherein the sealing member,
a first arc-shaped groove formed to prevent stress concentration at an inner edge between the step portion and the sealing body;
A first chamfer surface formed on the other edge of the step portion
Including a turbine blade sealing assembly.
상기 장착홈에 형성된 단차부의 오목한 모서리에 형성된 제2 호형 그루브와,
상기 단차부의 볼록한 모서리에 형성된 제2 모따기면
을 포함하는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
The method of claim 6, wherein the turbine rotor disk,
a second arc-shaped groove formed in a concave corner of the step formed in the mounting groove;
A second chamfer surface formed on the convex edge of the step portion
Including a turbine blade sealing assembly.
핀 바디와,
상기 핀 바디의 일측에 형성되며 상기 핀 바디보다 큰 외경을 갖는 핀 헤드와,
상기 핀 바디와 상기 핀 헤드 일부의 하부에 형성되며 상기 벤딩 부재가 밀착되는 절개부와,
상기 절개부와 연결 형성되며 상기 핀 헤드에 단차지도록 형성되어 상기 벤딩 부재가 밀착되는 핀 그루브와,
상기 핀 헤드의 측면에 길이방향으로 형성된 나사홀
을 포함하는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
The method of claim 2, wherein the fixing pin is,
pin body,
a pin head formed on one side of the pin body and having an outer diameter larger than the pin body;
a cutout portion formed at a lower portion of the pin body and a portion of the pin head and into which the bending member is in close contact;
a pin groove connected to the cut portion and formed to be stepped on the pin head so that the bending member is in close contact;
Screw hole formed in the longitudinal direction on the side of the pin head
Including a turbine blade sealing assembly.
상기 플랫폼의 개수와 대응하는 개수로 형성되는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
The method of claim 8, wherein the fixing pin is,
A turbine blade sealing assembly formed in a number corresponding to the number of platforms.
직사각형 판재를 절곡하여 형성하되 소성변형하여 절곡될 수 있는 수평부와,
상기 수평부에서 단차지게 연결되는 단차부와,
상기 단차부에서 수직으로 절곡된 수직부와,
상기 수평부의 일부를 절곡하여 형성되며 상기 고정핀의 핀 헤드를 지지하는 절곡부
를 포함하는, 터빈 블레이드 씰링 어셈블리.
The method of claim 8, wherein the bending member,
A horizontal portion that is formed by bending a rectangular plate and can be bent by plastic deformation,
A stepped portion connected to the horizontal portion in a stepped manner,
A vertical portion bent vertically at the step portion,
A bent portion formed by bending a portion of the horizontal portion and supporting the pin head of the fixing pin.
Including a turbine blade sealing assembly.
상기 압축기에서 압축된 공기에 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기;
상기 연소기로부터 배출되는 연소 가스에 의해 터빈 블레이드가 회전하는 터빈; 및,
상기 터빈 블레이드로 냉각공기를 공급하기 위한 냉각 유로를 씰링하기 위해 상기 터빈 블레이드의 플랫폼과 상기 터빈 블레이드가 장착되는 터빈 로터 디스크의 적어도 일측을 씰링하는 터빈 블레이드 씰링 어셈블리;
를 포함하고, 상기 터빈 블레이드 씰링 어셈블리는,
인접하여 형성된 적어도 2 이상의 플랫폼의 일측과, 상기 2 이상의 플랫폼 각각의 하부에 형성된 루트부재가 장착되는 터빈 로터 디스크의 일측을 밀봉하는 씰링 부재;
상기 터빈 로터 디스크의 하부 일측에 삽입되어 상기 씰링 부재를 상기 터빈 로터 디스크와 고정하는 고정핀; 및,
상기 고정핀과 함께 삽입되어 상기 고정핀이 빠지는 것을 방지하는 벤딩 부재;를 포함하는, 가스 터빈.
A compressor that takes in outside air and compresses it;
a combustor that mixes fuel with air compressed by the compressor and combusts it;
A turbine whose turbine blades rotate by combustion gas discharged from the combustor; and,
a turbine blade sealing assembly that seals a platform of the turbine blade and at least one side of a turbine rotor disk on which the turbine blade is mounted to seal a cooling passage for supplying cooling air to the turbine blade;
Includes, the turbine blade sealing assembly,
a sealing member sealing one side of at least two or more platforms formed adjacent to each other and one side of a turbine rotor disk on which a root member formed at a lower portion of each of the two or more platforms is mounted;
a fixing pin inserted into a lower side of the turbine rotor disk and fixing the sealing member to the turbine rotor disk; and,
A gas turbine including; a bending member that is inserted together with the fixing pin to prevent the fixing pin from falling out.
축방향 일측에 형성되며 상기 씰링 부재의 반경방향 내측 단부가 삽입되는 장착홈과,
축방향 일측에서 반경방향으로 연장되는 장착리브
를 포함하는, 가스 터빈.
The method of claim 11, wherein the turbine rotor disk,
a mounting groove formed on one axial side into which the radial inner end of the sealing member is inserted;
Mounting rib extending radially from one axial side
Including gas turbines.
상기 장착리브에 형성된 관통공과 대응하는 반경방향 내측 단부 위치에 형성된 핀 홈을 포함하는, 가스 터빈.
The method of claim 12, wherein the sealing member,
A gas turbine comprising a pin groove formed at a radially inner end position corresponding to a through hole formed in the mounting rib.
상기 핀 홈은 상기 플랫폼의 개수와 대응하는 개수로 형성되는, 가스 터빈.
In claim 13,
The gas turbine is formed in a number corresponding to the number of the platforms.
씰링 바디와,
상기 장착홈에 형성된 단차부에 반경방향으로 지지되는 단턱부와,
상기 단턱부에서 반경방향 내측 단부로 갈수록 그 두께가 점점 얇아지는 경사부
를 포함하는, 가스 터빈.
The method of claim 12, wherein the sealing member,
a sealing body,
a stepped portion supported in the radial direction on a stepped portion formed in the mounting groove;
An inclined portion whose thickness gradually becomes thinner as it moves from the step to the radial inner end.
Including gas turbines.
상기 단턱부와 상기 씰링 바디 사이의 내측 모서리에 응력 집중을 방지하기 위해 형성된 제1 호형 그루브와,
상기 단턱부의 타측 모서리에 형성된 제1 모따기면
을 포함하는, 가스 터빈.
The method of claim 15, wherein the sealing member,
a first arc-shaped groove formed to prevent stress concentration at an inner edge between the step portion and the sealing body;
A first chamfer surface formed on the other edge of the step portion
Including gas turbines.
상기 장착홈에 형성된 단차부의 오목한 모서리에 형성된 제2 호형 그루브와,
상기 단차부의 볼록한 모서리에 형성된 제2 모따기면
을 포함하는, 가스 터빈.
The method of claim 16, wherein the turbine rotor disk,
a second arc-shaped groove formed in a concave corner of the step formed in the mounting groove;
A second chamfer surface formed on the convex edge of the step portion
Including gas turbines.
핀 바디와,
상기 핀 바디의 일측에 형성되며 상기 핀 바디보다 큰 외경을 갖는 핀 헤드와,
상기 핀 바디와 상기 핀 헤드 일부의 하부에 형성되며 상기 벤딩 부재가 밀착되는 절개부와,
상기 절개부와 연결 형성되며 상기 핀 헤드에 단차지도록 형성되어 상기 벤딩 부재가 밀착되는 핀 그루브와,
상기 핀 헤드의 측면에 길이방향으로 형성된 나사홀
을 포함하는, 가스 터빈.
The method of claim 12, wherein the fixing pin is,
pin body,
a pin head formed on one side of the pin body and having an outer diameter larger than the pin body;
a cutout portion formed at a lower portion of the pin body and a portion of the pin head and into which the bending member is in close contact;
a pin groove connected to the cut portion and formed to be stepped on the pin head so that the bending member is in close contact;
Screw hole formed in the longitudinal direction on the side of the pin head
Including gas turbines.
상기 플랫폼의 개수와 대응하는 개수로 형성되는, 가스 터빈.
The method of claim 18, wherein the fixing pin is,
A gas turbine formed by a number corresponding to the number of platforms.
직사각형 판재를 절곡하여 형성하되 소성변형하여 절곡될 수 있는 수평부와,
상기 수평부에서 단차지게 연결되는 단차부와,
상기 단차부에서 수직으로 절곡된 수직부와,
상기 수평부의 일부를 절곡하여 형성되며 상기 고정핀의 핀 헤드를 지지하는 절곡부
를 포함하는, 가스 터빈.The method of claim 18, wherein the bending member,
A horizontal portion that is formed by bending a rectangular plate and can be bent by plastic deformation,
A stepped portion connected to the horizontal portion in a stepped manner,
A vertical portion bent vertically at the step portion,
A bent portion formed by bending a portion of the horizontal portion and supporting the pin head of the fixing pin.
Including gas turbines.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240108753A true KR20240108753A (en) | 2024-07-09 |
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