WO2017052247A1 - 가스터빈의 냉각장치 - Google Patents

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cooling air
compressor
disk
torque tube
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김경국
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두산중공업 주식회사
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    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium

Definitions

  • the present invention relates to a gas turbine, and more particularly, to provide cooling by independently supplying cooling air for cooling of a plurality of turbine disks provided in a turbine disk unit, through stable cooling of expensive turbine disks. It relates to a gas turbine cooling device for improving the efficiency of the gas turbine.
  • a gas turbine is a kind of prime mover which injects combustion gas to the blade side of a turbine to obtain rotational force, and can be roughly divided into a compressor, a combustor, and a turbine.
  • the compressor receives a portion of the power generated from the rotation of the turbine and serves to compress the incoming air at high pressure, and the compressed air is delivered to the combustor side.
  • the combustor mixes and combusts compressed air and fuel to produce a high temperature combustion gas stream and injects it to the turbine side, and the injected combustion gas rotates the turbine to obtain rotational force.
  • the compressor and the turbine include a plurality of turbine disks having blades radially coupled to the outer circumference.
  • a compressor includes a larger number of turbine disks than turbines, hereinafter, a plurality of turbine disks disposed in the compressor is called a compressor section, and a plurality of turbine disks disposed on the turbine side is called a turbine section.
  • Each of the turbine disks is fixed using tie rods.
  • the tie rods may be inserted to penetrate the center of each turbine disc, and may be fastened so that the turbine discs do not move in the axial direction through a pressurizing nut fastened to both ends of the tie rod.
  • the combustor is disposed between the compressor section and the turbine section, the compressor section and the turbine section are spaced apart from each other to form a space for the combustor arrangement, and can transmit the rotating torque generated in the turbine section to the compressor section.
  • Torque transmission member is additionally provided in the gas turbine.
  • Embodiments of the present invention are to provide cooling to the turbine disk unit by independently supplying cooling air to a plurality of turbine disks provided in the turbine disk unit.
  • the cooling apparatus for a gas turbine is provided in the gas turbine and is opened so that the cooling air supplied from the compressor is supplied to the first stage turbine disk of the turbine disk unit via the combustor and the torque tube unit.
  • a third cooling air supply flow path is provided in the gas turbine and is opened so that the cooling air supplied from the compressor is supplied to the first stage turbine disk of the turbine disk unit via the combustor and the torque tube unit.
  • the pressure and temperature of the cooling air supplied through the first and second cooling air supply passages may be maintained at a relatively high pressure and temperature compared to the pressure and temperature of the cooling air supplied through the third cooling air supply passages. It is done.
  • N of the n- ⁇ unit compressor disk corresponds to the last unit compressor closest to the torque tube unit among the first to nth unit compressor disks disposed toward the torque tube unit, and ⁇ of the n- ⁇ unit compressor disk
  • the unit compressor disk may be located at a position spaced ⁇ -th apart in the direction in which the first unit compressor disk is located in the nth unit compressor disk.
  • the first cooling air supply flow passage has a path extending toward the first stage turbine disc after the inclined opening toward the torque tube unit at the rear end of the combustor closest to the first stage turbine disc. .
  • the compressor disk unit includes a first swirler formed below the first to nth unit compressor disks to change the flow of the cooling air into turbulent flow after the cooling air is introduced and before being supplied to the torque tube unit. It further includes.
  • the cooling air is moved along the first cooling air supply flow path after the combustor passes through the combustor and through the second swirler formed in the torque tube unit, with the flow flow changed into turbulent flow, and into the first stage turbine disk. It is characterized in that it is supplied to the first stage turbine disk via the first swirler formed in the compressor disk unit before the supply.
  • the compressor disk unit further includes a compressor cooling air supply flow path configured to connect between the first swirler and the second swirler and to move the cooling air.
  • the pressure of the cooling air supplied to the first stage turbine disk through the first cooling air supply flow passage is supplied at a pressure of a relatively high pressure relative to the pressure of the first stage turbine disk.
  • the torque tube unit includes first to nth unit torque tube units disposed between the compressor disc unit and the turbine disc unit in close contact with each other, and the first to nth unit torque tube units include the first to nth unit torque tube units. And a torque tube cooling flow passage communicating with the first cooling air supply flow passage or the second cooling air supply flow passage and opened for movement of the cooling air.
  • the torque tube unit further includes a chamber part formed as an empty space on the front and the rear of the first to n-th unit torque tube unit in close contact with each other.
  • the torque tube cooling passage is characterized in that it extends toward the compressor disk unit via the unformed region of the chamber.
  • the third cooling air supply passage further includes an extension passage extending toward the turbine disc unit along the outer circumferential surface of the tie rod after being inclinedly extended toward the tie rod inserted in the center of the gas turbine in the compressor disc unit.
  • the third cooling air supply flow passage comprises a first branch flow passage independently branched from the extension flow passage toward the third stage turbine disk; And a second branch flow path independently branched from the extension flow path toward the fourth stage turbine disk.
  • the turbine disk unit further includes a third swirler formed to change the flow of cooling air into turbulent flow.
  • a first stage turbine disk of a turbine disk unit is provided in a gas turbine and cooling air supplied from a compressor passes through a torque tube cooling flow path formed in a combustor and a torque tube unit.
  • a first cooling air supply passage opened to be supplied to the furnace;
  • the cooling air supplied from the n- ⁇ unit compressor disks of the first to nth unit compressor disks constituting the compressor disk unit is opened to be supplied to the second stage turbine disk of the turbine disk unit via the torque tube cooling channel.
  • a second cooling air supply flow path And an n- ⁇ unit compressor disk among the first to nth unit compressor disks to be supplied to the third and fourth stage turbine disks of the turbine disk unit via an axial direction of a tie rod provided in the gas turbine. And a third cooling air supply flow path.
  • Cooling air is introduced into the second cooling air supply passage through the tenth stage compressor, and cooling air is introduced into the third cooling air supply passage through the ninth stage compressor.
  • N of the n- ⁇ unit compressor disk corresponds to the last unit compressor closest to the torque tube unit among the first to nth unit compressor disks disposed toward the torque tube unit, and ⁇ of the n- ⁇ unit compressor disk
  • the unit compressor disk may be located at a position spaced ⁇ -th apart in the direction in which the first unit compressor disk is located in the nth unit compressor disk.
  • the compressor disk unit further includes a first swirler formed spaced apart from each other below the first to n-th compressor disk to change the moving flow into turbulent flow before cooling air is supplied to the torque tube unit.
  • the compressor disk unit further includes a compressor cooling air supply flow path connecting between the spaced first swirler.
  • the third cooling air supply flow passage extends inclined toward the tie rod inserted in the center of the gas turbine in the compressor disc unit, and further includes an extension flow passage extending toward the turbine disc unit along the outer circumferential surface of the tie rod.
  • a first stage turbine disk of a turbine disk unit is provided in a gas turbine and cooling air supplied from a compressor passes through a torque tube cooling flow path formed in a combustor and a torque tube unit.
  • N of the n- ⁇ unit compressor disk corresponds to the last unit compressor closest to the torque tube unit among the first to nth unit compressor disks disposed toward the torque tube unit, and ⁇ of the n- ⁇ unit compressor disk
  • the unit compressor disk may be located at a position spaced ⁇ -th apart in the direction in which the first unit compressor disk is located in the nth unit compressor disk.
  • Embodiments of the present invention supply the high-pressure cooling air to the turbine disk unit, but supply the cooling air having a different pressure and temperature according to the position of the turbine disk at different positions to optimize the position of the turbine disk Can be cooled.
  • Embodiments of the present invention use the high temperature and high pressure air generated in the compressor as the cooling air for cooling can cause a cooling effect without having a separate device for cooling the turbine disk.
  • Embodiments of the present invention can be easily processed through drilling the cooling air supply flow path to move the cooling air is improved workability.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a cooling apparatus of a gas turbine according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a cooling apparatus of a gas turbine according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a longitudinal sectional view showing a cooling apparatus of a gas turbine according to a third embodiment of the present invention.
  • a cooling apparatus for a gas turbine may be applied to a high temperature operating environment through cooling of first to nth turbine disks provided in a turbine disk unit 600.
  • first to nth turbine disks provided in a turbine disk unit 600.
  • the present invention includes first to third cooling air supply flow paths 100, 200, and 300 to mainly perform cooling of the turbine disk unit 600, and additionally, the torque tube unit 500 and the compressor disk. Cooling to the unit 400 is carried out simultaneously. In addition, cooling of the turbine disk unit 600 and adjacent components can be simultaneously achieved, thereby improving cooling efficiency and minimizing thermal deformation and breakage of expensive components.
  • the first cooling air supply flow path 100 is torqueed so that the cooling air supplied from the compressor is supplied to the first stage turbine disk 610 of the turbine disk unit 600 via the combustor 3 and the torque tube unit 500. It is opened via the tube unit 500 and the turbine disk unit 600.
  • the path extending toward the first stage turbine disk 610 after the inclined opening toward the torque tube unit 500 at the rear end of the combustor 3 adjacent to the first stage turbine disk 610 at the shortest distance is shown. With opening.
  • the pressure and temperature of the cooling air supplied to the first stage turbine disk 610 are not lowered, and the pressure and temperature initially supplied are stably maintained. It can be maintained to improve the cooling efficiency for the first stage turbine disk 610.
  • the first cooling air supply passage 100 is inclined downwardly toward the torque tube unit 500 from the outside of the combustor 3. When cooling air is supplied through the first cooling air supply passage 100, the cooling air is supplied at a high temperature and high pressure.
  • the temperature of the place where the first stage turbine disk 610 is located is maintained at a high temperature state around 1500 degrees and the pressure and high pressure state are maintained, so that the temperature is supplied through the first cooling air supply flow path 100.
  • the pressure of the cooling air is supplied at a pressure that is relatively higher than the pressure at which the first stage turbine disk 610 is located.
  • the cooling air is the first stage turbine disk ( This is to prevent the phenomenon that the combustor 3 is not flowed back toward the location where the combustor 3 is located.
  • cooling of the first stage turbine disk 610 can be stably performed, thereby improving cooling efficiency and minimizing damage and deformation to the first stage turbine disk 610.
  • the first cooling air supply flow path 100 is moved via the torque tube unit 500, and the torque tube unit 500 includes first to nth unit torque tube units 501 to 500 + n. do.
  • the first cooling air supply flow path 100 is formed in the n-th unit torque tube unit 500 + n or the n- ⁇ unit torque unit adjacent to the n-th unit torque tube unit 500 + n.
  • the torque tube unit 500 may include the second unit torque tube unit 502 and the nth unit torque tube unit based on the first unit torque tube unit 501 in close contact with the compressor disc unit 400.
  • 500 + n) are configured to be in close contact with each other, and the first to nth unit torque tube units 501 to 500 + n disposed between the compressor disk unit 400 and the turbine disk unit 600 according to the size of the gas turbine. May be increased.
  • N of the n- ⁇ unit torque unit corresponds to the last unit torque tube unit closest to the turbine disk unit 600 among the first to nth unit torque tube units constituting the torque tube unit 500.
  • ⁇ of the n- ⁇ unit torque tube unit corresponds to a unit torque tube unit positioned at an ⁇ -th position in the direction in which the first unit torque tube unit 501 is positioned in the n-th unit torque tube unit.
  • the first cooling air supply flow path 100 is opened to a predetermined diameter, but is not particularly limited to a specific diameter, but is formed to supply a sufficient flow rate for stable cooling of the first stage turbine disk 610 as a cooling target.
  • the cooling air is supplied to the first stage turbine disk 610 after the combustor 3 passes through the second swirler 510 while the flow flow is changed to turbulence once more.
  • the second cooling air supply flow path 200 is the torque tube unit in the n-th unit compressor disk 401 of the first to n-th unit compressor disks 401 to 400 + n constituting the compressor disk unit 400.
  • the opening is supplied via 500 to the second stage turbine disk 620 of the turbine disk unit 600.
  • the second cooling air supply flow path 200 mainly serves to cool the second stage turbine disk 620, but the overall layout in which the second cooling air supply flow path 200 is disposed will be described with the compressor disc unit 400. ) And a moving path via a specific position of the torque tube unit 500 and the turbine disk unit 600.
  • the second cooling air supply flow path 200 may cool the portions corresponding to the respective positions as the cooling air moves.
  • the cooling of the second stage turbine disk 620 may be performed simultaneously with the peripheral portion corresponding to the movement path, thereby improving cooling efficiency and assisting the compressor disk unit 400 and the torque tube unit 500. Cooling can be achieved simultaneously.
  • the second cooling air supply passage 200 is supplied with cooling air from the thirteenth stage turbine disk.
  • the compressor disk unit 400 includes the first to nth unit compressor disks 401 to 401 so as to change the flow of the cooling air into turbulent flow after the cooling air is introduced and before being supplied to the torque tube unit 500.
  • the first swirler 410 is formed below 400 + n).
  • the first swirler 410 is formed as an empty space on the inner side adjacent to the compressor disk based on the longitudinal cross-sectional view of the first to n-th unit compressor disks 401 to 400 + n, and the size is not limited to a specific size and is changed. do.
  • the first swirler 410 may initially change the moving flow into turbulent flow, thereby minimizing the phenomenon that the cooling air flow is concentrated only in a specific region. have.
  • the first swirler 410 may initially change the moving flow into turbulent flow, thereby minimizing the phenomenon that the cooling air flow is concentrated only in a specific region. have.
  • the turbine disk unit 600 further includes a third swirler 602 for changing the flow of cooling air into turbulent flow, wherein the third swirler 602 is the second or fourth stage turbine disk 620. , 640 is formed on the inner side adjacent to each other, and the cooling effect can be increased by diffusing the flow of cooling air.
  • the second cooling air supply flow path 200 is different from the first cooling air supply flow path 100 described above after the cooling air is introduced from the nth unit compressor disk 400 + n, and the second cooling air supply flow path 200 is formed along the path shown in the drawing. It is supplied to a two stage turbine disk 620.
  • the compressor disk unit 400 is provided with a compressor cooling air supply passage 420 formed between the first swirler 410 and the second swirler 510 and configured to move the cooling air. Cooling air is moved toward the inside of the torque tube unit 500 by the compressor cooling air supply passage 420.
  • the second cooling air supply flow path 200 formed in the torque tube unit 500 is processed in any one of a straight form or a form inclined at a specific angle for ease of processing.
  • first to n-th unit torque tube units 501 to 500 + n are manufactured as independent individual units, the first to n-th unit torque tube units 501 to 500 + n are respectively linear or specific.
  • the second cooling air supply flow passage 200 is drilled in an inclined angle.
  • the first to n-th unit torque tube units 501 to 500 + n communicate with the first cooling air supply flow path 100 or the second cooling air supply flow path 200 and are open for movement of the cooling air.
  • the torque tube cooling flow path 512 is formed.
  • the cooling air introduced through the first and second cooling air supply flow paths 100 and 200 is moved along the respective torque tube cooling flow paths 512.
  • the torque tube unit 500 further includes a chamber part 520 formed as an empty space in the front and the rear of the first to n th unit torque tube units 501 to 500 + n based on a state in which the first to nth unit torque tube units 501 to 500 + n are in close contact with each other.
  • the chamber part 520 may be formed in the shape shown in the drawing or in another shape.
  • the chamber portion 520 is formed in the shape and size shown in the drawings, because if the formed area is too large, the area where the high temperature heat is transferred may be reduced, and on the contrary, if the small area is formed, a problem may occur due to the weight increase. Most preferably.
  • the torque tube cooling channel 512 extends toward the compressor disk unit 400 via the unformed region of the chamber part 520, and thus is disposed as an independent movement path without overlapping or communicating with each other. Therefore, cooling air may be moved through the first cooling air supply flow path 100 or the second cooling air supply flow path 200, respectively, so that cooling air is transferred to the first stage turbine disk 610 and the second stage turbine disk 620. It moves stably toward).
  • the torque tube cooling channel 512 may extend toward the compressor disk unit 400 via a region where the chamber part 520 is not formed. This is to prevent the phenomenon that the moving flow of the cooling air is changed or delayed by the enlarged area of the chamber 510.
  • the torque tube cooling channel 512 may be formed with a moving path passing through the chamber part 510. In this case, let us know which location of the chamber part 510 to pass through and will reflect.
  • the third cooling air supply flow path 300 is an axial direction of the tie rod 4 provided in the gas turbine in the n- ⁇ unit compressor disk among the first to nth unit compressor disks 401 to 400 + n. It is opened to be supplied to the third and fourth stage turbine disks 630 and 640 of the turbine disk unit 600 by way.
  • N of the n- ⁇ unit compressor disk corresponds to the last unit compressor closest to the torque tube unit 500 among the first to nth unit compressor disks disposed toward the torque tube unit 500.
  • ⁇ of the n- ⁇ unit compressor disk corresponds to a unit compressor disk located at an ⁇ -th position in the direction in which the first unit compressor disk 401 is located in the n-th unit compressor disk.
  • n corresponds to 14
  • ⁇ corresponds to 5 and thus corresponds to the ninth unit compressor disk.
  • n and ⁇ described in the second and third embodiments below also represent a unit compressor disk located at a specific position (stage), and detailed description thereof will be omitted.
  • the third cooling air supply passage 300 extends obliquely toward the tie rod 4 inserted in the center of the gas turbine in the compressor disc unit 400 and then along the outer circumferential surface of the tie rod 4. It further includes an extension passage 310 extending toward 600. The extension passage 310 extends in a straight line toward the turbine disk unit 600 along the axial direction of the tie rod 4.
  • the cooling air is supplied from the n- ⁇ unit compressor disk without supplying the cooling air at a position adjacent to the n-th unit compressor disk 400 + n.
  • the temperature and pressure of the third and fourth stage turbine disks 630 and 640 where the third and fourth stage turbine disks 630 and 640 are located are maintained relatively lower than those of the first stage turbine disk 610.
  • Temperature and pressure of the cooling air supplied to the first and second turbine disks 640 may be supplied at a lower temperature and pressure than the temperature and pressure of the cooling air supplied to the first stage turbine disk 610. This is because stable cooling to 630 and 640 is achieved.
  • the third cooling air supply passage 300 may receive cooling air from an eighth unit compression disk, and the extension passage 310 extends in a straight line to the first and second cooling air supply passages 100 and 200.
  • the flow path may have a simple structure.
  • the third cooling air supply passage 300 can stably supply cooling air to the third and fourth stage turbine disks 630 and 640 and perform efficient cooling, thereby improving the efficiency of the gas turbine.
  • the cooling efficiency of the third and fourth stage turbine disks 630 and 640 may be improved to minimize breakage due to cracks and cracks due to high temperature.
  • the extension passage 310 may supply a portion of the cooling air to the chamber unit 520 described above to simultaneously cool the torque tube unit 500, and the third and fourth stage turbine disks 630, When moved to supply cooling air to 640, cooling to the turbine disk unit 600 also causes an effect that can be performed together.
  • the third cooling air supply passage 300 may include a first branch passage 312 independently branched from the extension passage 310 toward the third stage turbine disk 630 and a fourth stage turbine at the extension passage 310.
  • a second branch flow path 314 that is branched independently toward the disk 640.
  • the first branch flow passage 312 is divided into a plurality of portions for cooling the third stage turbine disk 630 and extends from the extension flow passage 310 toward the third stage turbine disk 630. Since the third stage turbine disk 630 is exposed to a high temperature environment, relatively more cooling air is supplied than the cooling air supplied to the fourth turbine disk 640.
  • the second branch flow path 314 is composed of a single flow path, but since the ambient temperature is kept lower than that of the third stage turbine disk 630, the second branch flow path 314 is formed of a single flow path. It may also be possible to open to different diameters to ensure a stable flow rate.
  • the pressure and temperature of the cooling air supplied through the first and second cooling air supply passages 100 and 200 are relatively higher than the pressure and the temperature of the cooling air supplied through the third cooling air supply passage 300. Pressure and temperature are maintained. This is because the temperature and the pressure where the first and second stage turbine disks 610 and 620 are located are maintained relatively high compared to the pressure and the temperature where the third stage turbine disk 630 is located. Cooling air is supplied under these conditions for optimum cooling.
  • the cooling apparatus of the gas turbine according to the present embodiment is configured differently from the positioner into which cooling air is introduced, unlike the first embodiment described above.
  • the first cooling air supply flow path 100a is the same as that of the first embodiment, the second cooling air supply flow path 200a is supplied with cooling air from the tenth unit compressor, and the third cooling air supply flow path 300a is formed in the first embodiment. The difference is that the cooling air is supplied by the nine-unit compressor.
  • the present invention provides a first stage of the turbine disc unit 600a via a torque tube cooling flow path 510a formed in the combustor 3 and the torque tube unit 500a provided in the gas turbine and supplied from the compressor.
  • N- ⁇ of the first cooling air supply flow path 100a opened to be supplied to the turbine disk 610 and the first to nth unit compressor disks 401 to 400 + n constituting the compressor disk unit 400.
  • a second cooling air supply flow path 200a opened to supply cooling air supplied from a unit compressor disk to the second stage turbine disk 620a of the turbine disk unit 600a via the torque tube cooling flow path 510a;
  • the cooling air supplied from the compressor is the first stage turbine disk 610 of the turbine disk unit 600a via the combustor 3 and the torque tube unit 500. Opening to be supplied).
  • the pressure and temperature of the cooling air supplied to the first stage turbine disk 610 may not be lowered, and the first supplied pressure and temperature may be maintained.
  • the cooling efficiency for the first stage turbine disk 610 may be improved.
  • the first cooling air supply passage 100a is inclined downwardly toward the torque tube unit 500a from the outside of the combustor 3.
  • the cooling air supplied through the first cooling air supply passage 100a is supplied at a high pressure and high temperature.
  • the temperature of the place where the first stage turbine disk 610 is located is maintained at a high temperature state around 1500 degrees and the pressure and the high pressure state, the temperature of the cooling air supplied through the first cooling air supply flow path 100a is maintained.
  • the pressure is supplied at a pressure that is relatively higher than the pressure at which the first stage turbine disk 610 is located.
  • the cooling air is the first stage turbine disk ( This is to prevent the phenomenon that the combustor 3 is not flowed back toward the location where the combustor 3 is located.
  • cooling of the first stage turbine disk 610 can be stably performed, thereby improving cooling efficiency and minimizing damage and deformation to the first stage turbine disk 610.
  • the first cooling air supply flow path 100a is moved via the torque tube unit 500a, and the torque tube unit 500a includes first to nth unit torque tube units 501 to 500 + n.
  • the first cooling air supply flow path 100a is formed in the n- ⁇ unit torque tube unit.
  • the cooling air is supplied to the first stage turbine disk 610 after the combustor 3 passes through the second swirler 510a with the flow flowing once more into turbulent flow.
  • Cooling air is introduced into the second cooling air supply passage 200a through the tenth stage compressor, and cooling air is introduced into the third cooling air supply passage 300a through the ninth stage compressor.
  • the reason why the cooling air is introduced into the second cooling air supply passage 200a through the 10-stage compressor is to supply a fluid for cooling at a position corresponding to the above-described stage according to the layout of the gas turbine or the temperature and pressure of the cooling air. To do that.
  • the second cooling air supply passage 200a extends linearly in the torque tube unit 500a, and in this case, the movement speed of the cooling air for cooling can be improved and the resistance can be minimized. Effect occurs.
  • the second cooling air supply flow path 200a is provided via the torque tube unit 500a in the 10th stage compressor disk of the first to nth unit compressor disks 401 to 400 + n constituting the compressor disk unit 400a. It is opened to be supplied to the second stage turbine disk 620 of the turbine disk unit 600a.
  • the second cooling air supply flow path 200a has a main purpose of cooling the second stage turbine disk 620, but the overall layout of the second cooling air supply flow path 200a is as follows.
  • it has a travel path via a specific position of the compressor disk unit 400a, the torque tube unit 500a, and the turbine disk unit 600a. Simultaneous cooling of the periphery can be achieved, thereby improving cooling efficiency and simultaneously assisting the cooling of the compressor disk unit 400a and the torque tube unit 500a.
  • the compressor disk unit 400a includes the first to nth unit compressor disks 401 to 401 so as to change the flow of the cooling air into turbulent flow after the cooling air is introduced and before being supplied to the torque tube unit 500a.
  • the first swirler 410a is formed below 400 + n).
  • the first swirler 410a is formed as an empty space on the inner side of the first to n-th unit compressor disks 401 to 400 + n, and the size is not limited to a specific size and is changed.
  • the first swirler 410a may minimize the phenomenon that the flow of cooling air is concentrated only in a specific region by initially changing the moving flow into turbulent flow. have. In addition, by providing a kinetic force that can be moved through the entire area of the second cooling air supply flow path (200a) to increase the cooling efficiency for the second stage turbine disk 620 corresponding to the cooling target.
  • the turbine disk unit 600a further includes a third swirler 602a for changing the flow of cooling air into turbulent flow, and the third swirler 602a includes the second or fourth stage turbine disk 620. , 640, it is possible to increase the cooling effect by diffusing the flow of the fluid when supplying the cooling air.
  • a compressor cooling air supply passage 420a is formed to connect between the first swirler 410a and the second swirler 510a and to move the cooling air, and the compressor cooling air supply passage 420a is formed. The cooling air is moved toward the inside of the torque tube unit 500a.
  • the torque tube unit 500a further includes a chamber part 520a formed as an empty space on the front and rear surfaces of the torque tube unit 500a based on a state in which the first to nth unit torque tube units 501 to 500 + n are in close contact with each other.
  • the chamber part 520a may be formed in the shape shown in the drawing or in another shape.
  • the chamber portion 520a may be formed to have a shape and a size as shown in the drawings, since the area where the high temperature heat is transferred may be reduced when the formed area is too large, and on the contrary, a problem may occur due to an increase in weight. Most preferred.
  • the torque tube cooling channel 512a extends toward the compressor disk unit 400a via an unformed region of the chamber portion 520a, and thus is disposed as an independent movement path without overlapping or communicating with each other. Therefore, the cooling air may be moved through the first cooling air supply passage 100a or the second cooling air supply passage 200a, respectively, so that the cooling air is transferred to the first stage turbine disk 610 and the second stage turbine disk 620. It moves stably toward).
  • the third cooling air supply flow path 300a is supplied to the third and fourth stage turbine disks 630 and 640 of the turbine disk unit 600a via the axial direction of the tie rod 4 provided in the gas turbine. Opening.
  • the third cooling air supply flow path 300a extends obliquely toward the tie rod 4 inserted in the center of the gas turbine in the compressor disc unit 400a and then along the outer circumferential surface of the tie rod 4. It further includes an extension passage 310a extending toward 600a.
  • the extension passage 310a extends in a straight line toward the turbine disk unit 600a along the axial direction of the tie rod 4.
  • the third cooling air supply passage 300a has a path extending along the tie rod 4 to supply cooling air to the third and fourth stage turbine disks 630 and 640.
  • the reason for supplying the cooling air from the n- ⁇ unit compressor disk without supplying the cooling air at the position adjacent to the n-th unit compressor disk 400 + n is as follows.
  • the third and fourth stage turbine disks 630 and 640 are located relatively lower than those of the first stage turbine disk 610, the third and fourth stage turbine disks 630 are maintained. Temperature and pressure of the cooling air supplied to the first and second turbine disks 640 may be supplied at a lower temperature and pressure than the temperature and pressure of the cooling air supplied to the first stage turbine disk 610. This is because stable cooling to 630 and 640 is achieved.
  • the third cooling air supply flow path 300a may receive cooling air from a ninth unit compression disk, and the extension flow path 310a extends in a straight line so that the first and second cooling air supply flow paths 100a and 200a may be formed.
  • the flow path may have a simple structure.
  • the third cooling air supply passage 300a can stably supply cooling air to the third and fourth stage turbine disks 630 and 640 and perform efficient cooling, thereby improving the efficiency of the gas turbine.
  • the cooling efficiency of the four-stage turbine disks 630 and 640 can be improved to minimize breakage due to cracks and cracks due to high temperature.
  • the third cooling air supply passage 300a may include a first branch passage 312a branched independently from the extension passage 310a toward the third stage turbine disk 630 and a fourth stage turbine from the extension passage 310a.
  • a second branch flow path 314a is branched independently toward the disk 640.
  • the first branch flow passage 312a is divided into a plurality of portions for cooling the third stage turbine disk 630 and extends from the extension flow passage 310a toward the third stage turbine disk 630.
  • the second branch flow path 314a is configured as a single flow path, the ambient temperature is kept lower than that of the third stage turbine disk 630.
  • the second branch flow path 314a is configured as a single flow path, but It may also be possible to open to different diameters to ensure a stable flow rate.
  • the cooling air supplied through the second cooling air supply flow path 200b is secondly supplied.
  • a difference occurs in that cooling air supplied to the third turbine disks 620 and 630 and supplied through the third cooling air supply flow path 300b is supplied to the fourth turbine disk 640 to achieve cooling.
  • the present invention provides a first stage of the turbine disk unit 600b, which is provided in the gas turbine and the cooling air supplied from the compressor via the torque tube cooling flow path 512b formed in the combustor 3 and the torque tube unit 500b.
  • N- ⁇ of the first cooling air supply flow path 100b opened to be supplied to the turbine disk 610 and the first to nth unit compressor disks 401 to 400 + n constituting the compressor disk unit 400b.
  • Second cooling air supply passage opened so that the cooling air supplied from the unit compressor disk is supplied to the second and third stage turbine disks 620 and 630 of the turbine disk unit 600b via the torque tube cooling channel 512b.
  • the cooling air supplied from the compressor is the first stage turbine disk 610 of the turbine disk unit 600b via the combustor 3 and the torque tube unit 500b. Opening to be supplied). And has a path extending toward the first stage turbine disk 610 after being inclinedly opened toward the torque tube unit 500b at the rear end of the combustor 3 adjacent to the first stage turbine disk 610 at the shortest distance. .
  • the pressure and temperature of the cooling air supplied to the first stage turbine disk 610 may not be lowered, and the first supplied pressure and temperature may be maintained. Can improve the cooling efficiency.
  • the first cooling air supply flow path 100b is inclined downwardly toward the torque tube unit 500b from the outside of the combustor 3.
  • the cooling air supplied through the first cooling air supply passage 100b is supplied at a high pressure and high temperature.
  • the temperature at the place where the first stage turbine disk 610 is located is maintained at a high temperature of around 1500 degrees and the pressure and the high pressure, the temperature of the cooling air supplied through the first cooling air supply passage 100b is maintained.
  • the pressure is supplied at a pressure that is relatively higher than the pressure at which the first stage turbine disk 610 is located.
  • the cooling air is the first stage turbine disk ( This is to prevent the phenomenon that the combustor 3 is not flowed back toward the location where the combustor 3 is located.
  • cooling of the first stage turbine disk 610 can be stably performed, thereby improving cooling efficiency and minimizing damage and deformation to the first stage turbine disk 610.
  • the first cooling air supply flow path 100b is moved via the torque tube unit 500b, and the torque tube unit 500b includes first to nth unit torque tube units 501 to 500 + n.
  • the first cooling air supply flow path 100b is formed in the n- ⁇ unit torque tube unit.
  • the cooling air is fed to the first stage turbine disk 610 after the combustor 3 has passed through the second swirler with the flow flowing once more into turbulent flow.
  • the second cooling air supply flow path 200b is provided via the torque tube unit 500b in the 10th stage compressor disk of the first to nth unit compressor disks 401 to 400 + n constituting the compressor disk unit 400b.
  • the second stage turbine disk 620 and the third stage turbine disk 630 of the turbine disk unit 600b are opened to be supplied.
  • the second cooling air supply flow path 200b mainly serves to cool the second and third stage turbine disks 620 and 630, but the overall layout of the second cooling air supply flow path 200b is as follows. same.
  • the compressor disk unit 400b includes the first to nth unit compressor disks 401 to 401 so as to change the flow of the cooling air into turbulent flow after the cooling air is introduced and before being supplied to the torque tube unit 500b.
  • the first swirler 410b is formed below 400 + n).
  • the first swirler 410b is formed with an empty space on the inner side of the first to n-th unit compressor disks 401 to 400 + n, and the size thereof is not limited to a specific size.
  • the first swirler 410b may initially change the moving flow into turbulent flow, thereby minimizing a phenomenon in which the cooling air flow is concentrated only in a specific region. have.
  • the second cooling air supply flow path (200b) by providing a kinetic force that can be moved through the entire area of the second cooling air supply flow path (200b) to increase the cooling efficiency for the second stage turbine disk 620 corresponding to the cooling target.
  • the turbine disk unit 600b further includes a third swirler 602b for changing the flow of cooling air into turbulent flow, and the third swirler 602b includes a second or third stage turbine disk 620.
  • the cooling air is supplied to 630, the flow of fluid can be diffused to increase the cooling effect.
  • the second cooling air supply flow path 200b passes through the torque tube cooling flow path 512b along a moving path communicating between the first swirler 410b of the compressor disk unit 400b and then to the turbine disk unit 600b. Is moved.
  • the third cooling air supply flow path 300b is opened to be supplied to the fourth stage turbine disk 640 of the turbine disk unit 600b via the axial direction of the tie rod 4 provided in the gas turbine.
  • the third cooling air supply flow path 300b extends obliquely toward the tie rod 4 inserted in the center of the gas turbine in the compressor disc unit 400b and then along the outer circumferential surface of the tie rod 4. It further includes an extension passage 310b extending toward 600b.
  • the extension passage 310b extends in a straight line toward the turbine disk unit 600b along the axial direction of the tie rod 4.
  • the third cooling air supply flow path 300b may receive cooling air from a ninth unit compression disk, and the extension flow path 310b extends in a straight line so that the first and second cooling air supply flow paths 100b and 200b may be formed.
  • the flow path may have a simple structure. Therefore, the third cooling air supply passage 300b may stably supply cooling air to the fourth stage turbine disk 640 and perform efficient cooling, thereby improving efficiency of the gas turbine.
  • the third cooling air supply flow path 300b includes a first branch flow path 312b that is branched independently from the extension flow path 310b toward the fourth stage turbine disk 640, and the first branch flow path 312b includes: It extends downward of the fourth stage turbine disk 640.
  • the first branch flow passage 312b is divided for cooling to the fourth stage turbine disk 630 and extends from the extension passage 310b toward the fourth stage turbine disk 640.
  • the cooling apparatus of the gas turbine according to the present embodiment intends to perform cooling by independently supplying cooling air for cooling a plurality of turbine disks provided in the turbine disk unit.

Abstract

가스터빈의 냉각장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 냉각장치는 터빈 디스크 유닛에 대한 냉각을 위해 다수개의 터빈 디스크에 냉각 공기를 독립적으로 공급하여 냉각을 실시하고자 한다.

Description

가스터빈의 냉각장치
본 발명은 가스터빈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터빈 디스크 유닛에 구비된 다수개의 터빈 디스크에 대한 냉각을 위한 냉각 공기를 각각 독립적으로 공급하여 냉각을 실시하여 고가의 터빈 디스크에 대한 안정적인 냉각을 통해 가스터빈의 효율 향상을 도모하기 위한 가스터빈의 냉각장치에 관한 것이다.
일반적으로 가스터빈은 연소가스를 터빈의 블레이드 측으로 분사하여, 회전력을 얻는 원동기의 일종으로서, 크게 압축기, 연소기 및 터빈으로 구분할 수 있다. 상기 압축기는 터빈의 회전으로부터 생성된 동력의 일부를 전달받아서 유입되는 공기를 고압으로 압축하는 역할을 하게 되며, 압축된 공기는 연소기 측으로 전달된다.
상기 연소기는 압축 공기와 연료를 혼합 및 연소시켜 고온의 연소가스 흐름을 생성시키고 이를 터빈측으로 분사하며, 분사된 연소가스는 터빈을 회전시켜 회전력을 얻을 수 있도록 한다.
여기서, 압축기 및 터빈은 외주부에 방사상으로 결합되는 블레이드를 갖는 복수 개의 터빈 디스크를 포함한다. 통상적으로, 압축기에는 터빈 보다 많은 수의 터빈 디스크가 포함되는데, 이하에서는 압축기에 배치되는 복수 개의 터빈 디스크들을 압축기 섹션이라 칭하며, 터빈측에 배치되는 복수 개의 터빈 디스크를 터빈 섹션이라 칭한다.
상기 각각의 터빈 디스크들은 타이로드를 이용하여 고정된다.
상기 타이로드는 각각의 터빈 디스크의 중앙을 관통하도록 삽입되고, 타이로드 양단에 체결되는 가압너트를 통해 터빈 디스크들이 축 방향으로 움직이지 않도록 체결될 수 있다.
한편, 상기 압축기 섹션과 터빈 섹션의 사이에 연소기가 배치되므로, 압축기 섹션과 터빈 섹션은 연소기가 배치되기 위한 공간을 형성하도록 서로 이격되어 있고, 터빈섹션에서 생성된 회전토크를 압축기 섹션으로 전달할 수 있는 토크 전달부재가 가스터빈에 추가적으로 구비된다.
본 발명의 실시 예들은 터빈 디스크 유닛에 구비된 다수개의 터빈 디스크 에 냉각 공기를 독립적으로 공급하여 터빈 디스크 유닛에 대한 냉각을 실시하고자 한다.
본 발명의 제1 실시 예에 의한 가스터빈의 냉각장치는 가스터빈에 구비되고 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기와 토크 튜브 유닛을 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제1 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제1 냉각 공기 공급 유로; 압축기 디스크 유닛을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 상기 제n 단위 압축기 디스크에서 상기 토크 튜브 유닛을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛의 제2 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제2 냉각 공기 공급 유로; 및 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 상기 가스터빈에 구비된 타이로드의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛의 제3,4 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제3 냉각 공기 공급 유로를 포함한다.
상기 제1,2 냉각 공기 공급 유로를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력과 온도는 상기 제3 냉각 공기 공급 유로를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력과 온도에 비해 상대적으로 높은 압력과 온도가 유지되는 것을 특징으로 한다.
상기 n-α 단위 압축기 디스크의 n은 상기 토크 튜브 유닛을 향해 배치된 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중에서 상기 토크 튜브 유닛과 가장 인접한 마지막 단위 압축기에 해당되고, 상기 n-α 단위 압축기 디스크의 α는 상기 제n 단위 압축기 디스크에서 상기 제1 단위 압축기 디스크가 위치된 방향으로 α 번째 이격된 곳에 위치된 단위 압축기 디스크에 해당되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 냉각 공기 공급 유로는 상기 제1 단 터빈 디스크와 최 단거리로 인접한 연소기의 후단에서 상기 토크 튜브 유닛을 향해 경사지게 개구된 후에 상기 제1 단 터빈 디스크를 향해 연장된 경로를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 압축기 디스크 유닛에는 상기 냉각 공기가 유입된 이후에 상기 토크 튜브 유닛으로 공급되기 이전에 상기 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위해 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크의 하측에 형성된 제1 스월러를 더 포함한다.
상기 냉각 공기는 상기 연소기를 경유한 후에 상기 토크 튜브 유닛에 형성된 제2 스월러를 경유하여 유동 흐름이 난류로 변화된 상태로 상기 제1 냉각 공기 공급 유로를 따라 이동되고, 상기 제1 단 터빈 디스크로 공급되기 이전에 상기 압축기 디스크 유닛에 형성된 제1 스월러를 경유하여 상기 제1단 터빈 디스크로 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 압축기 디스크 유닛에는 상기 제1 스월러와 상기 제2 스월러 사이를 연결하고 상기 냉각 공기가 이동되기 위해 형성된 압축기 냉각 공기 공급 유로를 더 포함한다.
상기 제1 냉각 공기 공급 유로를 통해 상기 제1단 터빈 디스크로 공급되는 냉각 공기의 압력은 상기 제1 단 터빈 디스크 쪽의 압력에 비해 상대적으로 고압 상태의 압력으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
상기 토크 튜브 유닛은 상기 압축기 디스크 유닛과 상기 터빈 디스크 유닛 사이에 서로 간에 밀착된 상태로 배치된 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛을 포함하고, 상기 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛에는 상기 제1 냉각 공기 공급 유로 또는 상기 제2 냉각 공기 공급 유로와 연통되고 상기 냉각 공기의 이동을 위해 개구된 토크 튜브 냉각 유로가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 토크 튜브 유닛은 상기 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛이 서로 간에 밀착된 상태를 기준으로 전면과 후면에 빈 공간으로 형성된 챔버부를 더 포함한다.
상기 토크 튜브 냉각 유로는 상기 챔버부가 미 형성된 영역을 경유하여 상기 압축기 디스크 유닛을 향해 연장된 것을 특징으로 한다.
상기 제3 냉각 공기 공급 유로는 상기 압축기 디스크 유닛에서 가스터빈의 중앙에 삽입된 타이로드를 향해 경사지게 연장된 후에 상기 타이로드의 외주면을 따라 상기 터빈 디스크 유닛을 향해 연장된 연장 유로를 더 포함한다.
상기 제3 냉각 공기 공급 유로는 상기 연장 유로에서 제3 단 터빈 디스크를 향해 독립적으로 분기된 제1 분기 유로와; 상기 연장 유로에서 제4 단 터빈 디스크를 향해 독립적으로 분기된 제2 분기 유로를 포함한다.
상기 터빈 디스크 유닛에는 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위해 형성된 제3 스월러를 더 포함한다.
본 발명의 제2 실시 예에 의한 가스터빈의 냉각장치는 가스터빈에 구비되고 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기와 토크 튜브 유닛에 형성된 토크 튜브 냉각 유로를 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제1 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제1 냉각 공기 공급 유로; 압축기 디스크 유닛을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 공급된 냉각 공기가 상기 토크 튜브 냉각 유로를 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제2 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제2 냉각 공기 공급 유로; 및 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 상기 가스터빈에 구비된 타이 로드의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛의 제3,4 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제3 냉각 공기 공급 유로를 포함한다.
상기 제2 냉각 공기 공급 유로는 제10 단 압축기를 통해 냉각 공기가 유입되고, 상기 제3 냉각 공기 공급 유로는 제9 단 압축기를 통해 냉각 공기가 유입되는 것을 특징으로 한다.
상기 n-α 단위 압축기 디스크의 n은 상기 토크 튜브 유닛을 향해 배치된 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중에서 상기 토크 튜브 유닛과 가장 인접한 마지막 단위 압축기에 해당되고, 상기 n-α 단위 압축기 디스크의 α는 상기 제n 단위 압축기 디스크에서 상기 제1 단위 압축기 디스크가 위치된 방향으로 α 번째 이격된 곳에 위치된 단위 압축기 디스크에 해당되는 것을 특징으로 한다.
상기 압축기 디스크 유닛에는 상기 토크 튜브 유닛으로 냉각 공기가 공급되기 이전에 이동 흐름을 난류로 변화시키기 위해 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크의 하측에 서로 간에 이격되어 형성된 제1 스월러를 더 포함하는
상기 압축기 디스크 유닛에는 상기 이격된 제1 스월러 사이를 연결하는 압축기 냉각 공기 공급 유로를 더 포함한다.
상기 제3 냉각 공기 공급 유로는 상기 압축기 디스크 유닛에서 가스터빈의 중앙에 삽입된 타이로드를 향해 경사지게 연장된 후에 상기 타이로드의 외주면을 따라 상기 터빈 디스크 유닛을 향해 연장된 연장 유로를 더
본 발명의 제3 실시 예에 의한 가스터빈의 냉각장치는 가스터빈에 구비되고 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기와 토크 튜브 유닛에 형성된 토크 튜브 냉각 유로를 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제1 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제1 냉각 공기 공급 유로; 압축기 디스크 유닛을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 공급된 냉각 공기가 상기 토크 튜브 냉각 유로를 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제2,3 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제2 냉각 공기 공급 유로; 및 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 상기 가스터빈에 구비된 타이 로드의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛의 제4 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제3 냉각 공기 공급 유로를 포함한다.
상기 n-α 단위 압축기 디스크의 n은 상기 토크 튜브 유닛을 향해 배치된 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중에서 상기 토크 튜브 유닛과 가장 인접한 마지막 단위 압축기에 해당되고, 상기 n-α 단위 압축기 디스크의 α는 상기 제n 단위 압축기 디스크에서 상기 제1 단위 압축기 디스크가 위치된 방향으로 α 번째 이격된 곳에 위치된 단위 압축기 디스크에 해당되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예들은 터빈 디스크 유닛으로 고압의 냉각 공기를 공급하여 공급하되, 터빈 디스크의 위치에 따라 서로 다른 압력과 온도를 갖는 냉각 공기를 서로 다른 위치에서 공급하여 상기 터빈 디스크의 위치에 따른 최적의 냉각을 실시할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 냉각을 위한 냉각 공기로 압축기에서 발생된 고온 고압의 공기를 이용하므로 상기 터빈 디스크를 냉각하기 위한 별도의 장치를 구비하지 않고서도 냉각 효과를 유발할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 냉각 공기가 이동하는 냉각 공기 공급 유로를 드릴링을 통해 손쉽게 가공할 수 있어 가공성이 향상된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가스터빈의 냉각장치를 도시한 종 단면도.
도 2는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스터빈의 냉각장치를 도시한 종 단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 가스터빈의 냉각장치를 도시한 종 단면도.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스터빈의 냉각장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 의한 가스터빈의 냉각장치는 터빈 디스크 유닛(600)에 구비된 제1 내지 제n 단위 터빈 디스크에 대한 냉각을 통해 고온의 작동 환경에 노출되는 터빈 디스크 유닛(600)에 대한 내구성 향상과 고온의 온도 조건에 노출되면서 발생될 수 있는 변형 및 파손으로 인한 가스터빈의 작동 중지 상태를 예방하고자 한다.
이를 위해 본 발명은 제1 내지 제3 냉각 공기 공급 유로(100, 200, 300)를 구비하여 상기 터빈 디스크 유닛(600)에 대한 냉각을 주로 실시하고, 부수적으로 토크 튜브 유닛(500)과 압축기 디스크 유닛(400)에 대한 냉각을 동시에 실시한다. 또한 상기 터빈 디스크 유닛(600) 및 인접한 구성품에 대한 냉각을 동시에 도모할 수 있어 냉각 효율성 향상과 고가의 구성품들에 대한 열 변형 및 파손을 최소화 할 수 있다.
제1 냉각 공기 공급 유로(100)는 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기(3)와 토크 튜브 유닛(500)을 경유하여 터빈 디스크 유닛(600)의 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되도록 토크 튜브 유닛(500)과 터빈 디스크 유닛(600)을 경유하여 개구된다. 일 예로 제1 단 터빈 디스크(610)와 최 단거리로 인접한 연소기(3)의 후단에서 상기 토크 튜브 유닛(500)을 향해 경사지게 개구된 후에 상기 제1 단 터빈 디스크(610)를 향해 연장된 경로를 갖고 개구된다.
상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100)가 이와 같이 최 단거리로 연장될 경우 상기 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되는 냉각 공기의 압력과 온도가 하강되지 않고 최초 공급된 압력과 온도가 안정적으로 유지될 수 있어 상기 제1 단 터빈 디스크(610)에 대한 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 냉각 공기 공급 유로(100)는 연소기(3)의 외측에서 토크 튜브 유닛(500)을 향해 하향 경사지게 개구된다. 냉각 공기가 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100)를 통해 공급될 때 고온 고압의 상태로 공급된다.
예를 들면상기 제1 단 터빈 디스크(610)가 위치된 곳의 온도는 1500도 전후의 고온 상태가 유지되고 압력 또한 고압 상태가 유지되므로, 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100)를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력은 상기 제1 단 터빈 디스크(610)가 위치된 곳에서의 압력 보다 상대적으로 높은 압력으로 공급된다.
왜냐하면 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100)를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력이 상기 제1 단 터빈 디스크(610)가 위치된 곳에서의 압력 보다 낮을 경우 상기 냉각 공기가 상기 제1 단 터빈 디스크(610)를 향해 이동되지 않고 연소기(3)가 위치된 곳을 향해 역류되는 현상을 방지하기 위해서이다.
이를 통해 상기 제1 단 터빈 디스크(610)에 대한 냉각을 안정적으로 실시할 수 있어 냉각 효율성 향상과 제1 단 터빈 디스크(610)에 대한 파손 및 변형을 최소화 할 수 있다.
제1 냉각 공기 공급 유로(100)는 토크 튜브 유닛(500)을 경유하여 이동되는데, 상기 토크 튜브 유닛(500)은 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛(501 ~ 500+n)을 포함하여 구성된다. 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100)는 제n 단위 토크 튜브 유닛(500+n) 또는 상기 제n 단위 토크 튜브 유닛(500+n)과 인접한 제n-α 단위 토크 유닛에 형성된다.
본 실시 예에 의한 토크 튜브 유닛(500)은 압축기 디스크 유닛(400)과 밀착된 제1 단위 토크 튜브 유닛(501)을 기준으로 제2 단위 토크 튜브 유닛(502) 및 제n 단위 토크 튜브 유닛(500+n)이 순차적으로 밀착되게 구성되고,가스터빈의 크기에 따라 압축기 디스크 유닛(400)과 터빈 디스크 유닛(600) 사이에 배치되는 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛(501 ~ 500+n)의 개수는 증가될 수 있다.
상기 n-α 단위 토크 유닛의 n은 상기 토크 튜브 유닛(500)을 구성하는 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛 중에서 터빈 디스크 유닛(600)과 가장 인접한 마지막 단위 토크 튜브 유닛에 해당된다. 그리고 상기 n-α 단위 토크 튜브 유닛의 α는 상기 제n 단위 토크 튜브 유닛에서 상기 제1 단위 토크 튜브 유닛(501)이 위치된 방향으로 α 번째 이격된 곳에 위치된 단위 토크 튜브 유닛에 해당된다.
제1 냉각 공기 공급 유로(100)는 소정의 직경으로 개구 되는데, 특별히 특정 직경으로 한정하지는 않으나 냉각 대상물인 제1 단 터빈 디스크(610)의 안정적인 냉각을 위한 충분한 유량을 공급할 수 있도록 형성된다.
상기 냉각 공기는 연소기(3)를 경유한 후에 상기 제2 스월러(510)를 경유하면서 유동 흐름이 한 번 더 난류로 변화된 상태로 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급된다.
제2 냉각 공기 공급 유로(200)는 압축기 디스크 유닛(400)을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~ 400+n) 중 상기 제n 단위 압축기 디스크(401)에서 상기 토크 튜브 유닛(500)을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛(600)의 제2 단 터빈 디스크(620)로 공급되도록 개구된다.
제2 냉각 공기 공급 유로(200)는 제2 단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각을 주 목적으로 하나, 상기 제2 냉각 공기 공급 유로(200)가 배치된 전체 레이아웃을 살펴보면 상기 압축기 디스크 유닛(400)과 토크 튜브 유닛(500) 및 터빈 디스크 유닛(600)의 특정 위치를 경유하는 이동 경로를 갖고 있다.
즉 상기 제2 냉각 공기 공급 유로(200)는 냉각 공기가 이동되면서 전술한 각각의 위치에 해당되는 부위를 함께 냉각시킬 수 있다. 또한 제2 단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각과 함께 이동 경로에 해당되는 주변 부위에 대한 동시 냉각을 실시할 수 있어 냉각 효율성 향상과 압축기 디스크 유닛(400)과 토크 튜브 유닛(500)에 대한 보조적인 냉각을 동시에 도모할 수 있다.
참고로 제2 냉각 공기 공급 유로(200)는 제13단 터빈 디스크로부터 냉각 공기가 공급된다.
압축기 디스크 유닛(400)에는 상기 냉각 공기가 유입된 이후에 상기 토크 튜브 유닛(500)으로 공급되기 이전에 상기 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위해 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~ 400+n)의 하측에 제1 스월러(410)가 형성된다.
상기 제1 스월러(410)는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~ 400+n)의 종 단면도를 기준으로 압축기 디스크와 인접한 내측에 빈 공간으로 형성되며 크기는 특정 크기로 한정되지 않고 변경된다.
상기 제1 스월러(410)는 냉각 공기가 제2 냉각 공기 공급 유로(200)를 따라 이동되는 경우 초기에 이동 흐름을 난류로 변화시켜 냉각 공기의 흐름이 특정 영역에만 집중되는 현상을 최소화 할 수 있다. 또한제2 냉각 공기 공급 유로(200)의 전 영역을 통해 이동될 수 있는 운동력을 제공하여 제2 단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각 효율을 상승시킨다.
따라서 고온의 온도 조건에 장시간 노출되는 상기 제2단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각 효율성이 향상된다.
상기 터빈 디스크 유닛(600)에는 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위한 제3 스월러(602)를 더 포함하고, 상기 제3 스월러(602)는 제2단 또는 제4 단 터빈 디스크(620, 640)와 인접한 내측에 형성되며 냉각 공기의 흐름을 확산시켜 냉각 효과 상승을 도모할 수 있다.
상기 제2 냉각 공기 공급 유로(200)는 전술한 제1 냉각 공기 공급 유로(100)와 다르게 제n 단위 압축기 디스크(400+n)에서 냉각 공기가 유입된 후에 도면에 도시된 경로를 따라 상기 제2 단 터빈 디스크(620)로 공급된다.
상기 압축기 디스크 유닛(400)에는 상기 제1 스월러(410)와 상기 제2 스월러(510) 사이를 연결하고 상기 냉각 공기가 이동되기 위해 형성된 압축기 냉각 공기 공급 유로(420)가 형성되고, 상기 압축기 냉각 공기 공급 유로(420)에 의해 냉각 공기가 토크 튜브 유닛(500)의 내측을 향해 이동된다.
토크 튜브 유닛(500)에 형성된 제2 냉각 공기 공급 유로(200)는 가공의 용이성을 위해 직선 형태 또는 특정 각도로 경사진 형태 중의 어느 하나의 형태로 가공된다. 예를 들면제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛(501 ~ 500+n)이 독립적인 개별 단위체로 제작되므로 상기 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛(501 ~500+n)에 각각 직선 형태 또는 특정 각도로 경사진 형태로 제2 냉각 공기 공급 유로(200)가 드릴링 가공된다.
상기 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛(501 ~ 500+n)에는 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100) 또는 상기 제2 냉각 공기 공급 유로(200)와 연통되고 상기 냉각 공기의 이동을 위해 개구된 토크 튜브 냉각 유로(512)가 형성되어 있다.
따라서 상기 제1,2 냉각 공기 공급 유로(100, 200)를 통해 유입된 냉각 공기는 각각의 토크 튜브 냉각 유로(512)를 따라 이동된다.
상기 토크 튜브 유닛(500)은 상기 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛(501 ~ 500+n)이 서로 간에 밀착된 상태를 기준으로 전면과 후면에 빈 공간으로 형성된 챔버부(520)를 더 포함하고, 상기 챔버부(520)는 도면에 도시된 형태로 형성되거나 다른 형태로 형성된다.
챔버부(520)는 형성된 면적이 지나치게 클 경우 고온의 열이 전달되는 면적이 감소될 수 있고, 이와는 반대로 작게 형성될 경우 중량 증가로 인한 문제점이 발생될 수 있으므로 도면에 도시된 형태와 크기로 형성되는 것이 가장 바람직하다.
토크 튜브 냉각 유로(512)는 상기 챔버부(520)가 미 형성된 영역을 경유하여 상기 압축기 디스크 유닛(400)을 향해 연장되므로 서로 간에 중첩되거나 연통되지 않고 독립적인 이동 경로로 배치된다. 따라서 제1 냉각 공기 공급 유로(100) 또는 상기 제2 냉각 공기 공급 유로(200)를 통해 각각 냉각 공기가 이동될 수 있어 냉각 공기가 제1 단 터빈 디스크(610)와 제2 단 터빈 디스크(620)를 향해 안정적으로 이동된다.
상기 토크 튜브 냉각 유로(512)는 상기 챔버부(520)가 미 형성된 영역을 경유하여 상기 압축기 디스크 유닛(400)을 향해 연장되는 것이 바람직한다. 왜냐하면챔버부(510)의 확장된 면적에 의해 냉각 공기의 이동 흐름이 변경 되거나 지체되는 현상이 발생되는 것을 방지하기 위해서이다.
다만 상기 챔버부(510)의 면적이 상대적으로 작은 크기로 변경될 경우 상기 챔버부(510)를 경유하는 이동 경로를 갖고 상기 토크 튜브 냉각 유로(512)가 형성되는 것도 가능하다. 이 경우 상기 챔버부(510)의 어느 위치를 경유할 건지에 대해서 알려주시면 반영 하도록 하겠습니다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300)는 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~ 400+n) 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 상기 가스터빈에 구비된 타이로드(4)의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛(600)의 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)로 공급되도록 개구된다.
상기 n-α 단위 압축기 디스크의 n은 상기 토크 튜브 유닛(500)을 향해 배치된 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중에서 상기 토크 튜브 유닛(500)과 가장 인접한 마지막 단위 압축기에 해당된다. 상기 n-α 단위 압축기 디스크의 α는 상기 제n 단위 압축기 디스크에서 상기 제1 단위 압축기 디스크(401)가 위치된 방향으로 α 번째 이격된 곳에 위치된 단위 압축기 디스크에 해당된다.
예를 들어 압축기 디스크 유닛(400)에 제1 내지 제14 단위 압축기 디스크가 구비되어 있을 경우 n은 14에 해당되고, 상기 α가 5일 경우 n-α 단위 압축기 디스크는 n이 14에 해당되고, α가 5에 해당되므로 제9 단위 압축기 디스크에 해당된다.
또한 이하 제2,3 실시 예에 기재된 n과 α 역시 특정 위치(단)에 위치된 단위 압축기 디스크를 나타내는 것으로 상세한 설명은 생략한다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300)는 압축기 디스크 유닛(400)에서 가스터빈의 중앙에 삽입된 타이로드(4)를 향해 경사지게 연장된 후에 상기 타이로드(4)의 외주면을 따라 상기 터빈 디스크 유닛(600)을 향해 연장된 연장 유로(310)를 더 포함한다. 상기 연장유로(310)는 상기 타이로드(4)의 축 방향을 따라 상기 터빈 디스크 유닛(600)을 향해 일직선으로 연장된다.
이와 같이 제n 단위 압축기 디스크(400+n)와 인접한 위치에서 냉각 공기를 공급하지 않고 상기 제n-α 단위 압축기 디스크에서 냉각 공기를 공급한다. 왜냐하면 상기 제1 단 터빈 디스크(610)에 비해 상기 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)가 위치한 곳의 온도와 압력이 상대적으로 낮은 상태가 유지되므로 상기 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)로 공급되는 냉각 공기의 온도와 압력은 상기 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되는 냉각 공기의 온도와 압력에 비해 상대적으로 낮은 온도와 압력으로 공급해도 상기 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)에 대한 안정적인 냉각이 이루어지기 때문이다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300)는 일 예로 제8 단위 압축 디스크에서 냉각 공기를 공급받을 수 있으며 연장 유로(310)가 일직선으로 연장 되므로 상기 제1,2 냉각 공기 공급 유로(100, 200)에 비해 유로 형태가 간단한 구조로 이루어질 수 있다.
따라서 제3 냉각 공기 공급 유로(300)는 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)로 냉각 공기를 안정적으로 공급하고 효율적인 냉각을 실시할 수 있어 가스터빈의 효율을 향상시킬 수 있다. 또한상기 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)의 냉각 효율을 향상시켜 고온으로 인한 균열 및 크랙으로 인한 파손 현상을 최소화할 수 있다.
연장 유로(310)는 앞서 설명한 챔버부(520)로 냉각 공기 중의 일부를 공급할 수 있어 상기 토크 튜브 유닛(500)에 대한 냉각을 동시에 도모할 수 있고, 상기 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)로 냉각 공기를 공급하기 위해 이동될 경우 터빈 디스크 유닛(600)에 대한 냉각도 함께 실시할 수 있는 효과를 유발한다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300)는 연장 유로(310)에서 제3 단 터빈 디스크(630)를 향해 독립적으로 분기된 제1 분기 유로(312)와, 상기 연장 유로(310)에서 제4 단 터빈 디스크(640)를 향해 독립적으로 분기된 제2 분기 유로(314)를 포함한다.
제1 분기 유로(312)는 제3단 터빈 디스크(630)에 대한 냉각을 위해 복수개로 각각 분할되어 상기 연장 유로(310)에서 상기 제3 단 터빈 디스크(630)를 향해 연장된다. 상기 제3 단 터빈 디스크(630)의 경우 고온의 온도 환경에 노출되므로 제4 단 터빈 디스크(640)로 공급되는 냉각 공기보다 상대적으로 많은 냉각 공기가 공급된다.
제2 분기 유로(314)는 단일 유로로 구성되나, 상기 제3 단 터빈 디스크(630)에 비해 주변 온도가 낮게 유지되므로 단일 유로로 구성하였으나 상기 제2 분기 유로(314)로 공급되는 냉각 공기의 안정적인 유량 확보를 위해 상이한 직경으로 개구되는 것도 가능할 수 있다.
상기 제1,2 냉각 공기 공급 유로(100, 200)를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력과 온도는 상기 제3 냉각 공기 공급 유로(300)를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력과 온도에 비해 상대적으로 높은 압력과 온도가 유지된다. 이는 제3 단 터빈 디스크(630)가 위치된 곳의 압력과 온도에 비해 제1,2 단 터빈 디스크(610, 620)가 위치된 곳의 온도와 압력이 상대적으로 높게 유지되므로 터빈 디스크의 위치에 따른 최적의 냉각을 위해 위와 같은 조건으로 냉각 공기가 공급된다.
본 발명의 제2 실시 예에 의한 가스터빈의 냉각장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 의한 가스터빈의 냉각장치는 전술한 제1 실시 예와 다르게 냉각 공기가 유입되는 위치기 상이하게 구성된다. 제1 냉각 공기 공급 유로(100a)는 제1 실시 예와 동일하고, 제2 냉각 공기 공급 유로(200a)는 제10 단위 압축기에서 냉각 공기가 공급되며, 제3 냉각 공기 공급 유로(300a)는 제9 단위 압축기에서 냉각 공기가 공급되는 점이 상이하다.
이를 위해 본 발명은 가스터빈에 구비되고 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기(3)와 토크 튜브 유닛(500a)에 형성된 토크 튜브 냉각 유로(510a)를 경유하여 터빈 디스크 유닛(600a)의 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되도록 개구된 제1 냉각 공기 공급 유로(100a)와, 압축기 디스크 유닛(400)을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401~400+n) 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 공급된 냉각 공기가 상기 토크 튜브 냉각 유로(510a)를 경유하여 터빈 디스크 유닛(600a)의 제2 단 터빈 디스크(620a)로 공급되도록 개구된 제2 냉각 공기 공급 유로(200a)와, 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~400+n) 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 상기 가스터빈에 구비된 타이 로드(4)의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛(600a)의 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)로 공급되도록 개구된 제3 냉각 공기 공급 유로(300a)를 포함한다.
본 실시 예에 의한 제1 냉각 공기 공급 유로(100a)는 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기(3)와 토크 튜브 유닛(500)을 경유하여 터빈 디스크 유닛(600a)의 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되도록 개구된다.
또한 제1 단 터빈 디스크(610)와 최 단거리로 인접한 연소기(3)의 후단에서 상기 토크 튜브 유닛(500a)을 향해 경사지게 개구된 후에 상기 제1 단 터빈 디스크(610)를 향해 연장된 경로를 갖는다.
상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100a)가 이와 같이 최 단거리로 연장될 경우 상기 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되는 냉각 공기의 압력과 온도가 하강되지 않고 최초 공급된 압력과 온도가 유지될 수 있어 상기 제1 단 터빈 디스크(610)에 대한 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 냉각 공기 공급 유로(100a)는 연소기(3)의 외측에서 토크 튜브 유닛(500a)을 향해 하향 경사지게 개구된다. 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100a)를 통해 공급되는 냉각 공기는 고압 고온의 상태로 공급된다.
상기 제1 단 터빈 디스크(610)가 위치된 곳의 온도는 1500도 전후의 고온 상태가 유지되고 압력 또한 고압 상태가 유지되므로, 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100a)를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력은 상기 제1 단 터빈 디스크(610)가 위치된 곳에서의 압력 보다 상대적으로 높은 압력으로 공급된다.
왜냐하면 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100a)를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력이 상기 제1 단 터빈 디스크(610)가 위치된 곳에서의 압력보다 낮을 경우 상기 냉각 공기가 상기 제1 단 터빈 디스크(610)를 향해 이동되지 않고 연소기(3)가 위치된 곳을 향해 역류되는 현상을 방지하기 위해서이다.
이를 통해 상기 제1 단 터빈 디스크(610)에 대한 냉각을 안정적으로 실시할 수 있어 냉각 효율성 향상과 제1 단 터빈 디스크(610)에 대한 파손 및 변형을 최소화 할 수 있다.
제1 냉각 공기 공급 유로(100a)는 토크 튜브 유닛(500a)을 경유하여 이동되는데, 상기 토크 튜브 유닛(500a)은 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛(501 ~500+n)을 포함하여 구성되고, 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100a)는 제n-α 단위 토크 튜브 유닛에 형성된다.
상기 냉각 공기는 연소기(3)를 경유한 후에 상기 제2 스월러(510a)를 경유하면서 유동 흐름이 한 번 더 난류로 변화된 상태로 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급된다.
상기 제2 냉각 공기 공급 유로(200a)는 제10 단 압축기를 통해 냉각 공기가 유입되고, 상기 제3 냉각 공기 공급 유로(300a)는 제9 단 압축기를 통해 냉각 공기가 유입된다. 여기서 제2 냉각 공기 공급 유로(200a)가 10단 압축기를 통해 냉각 공기가 유입되는 이유는 가스터빈의 레이아웃 또는 냉각 공기의 온도와 압력에 따라 전술한 단수에 해당되는 위치에서 냉각을 위한 유체를 공급하기 위해서이다.
본 실시 예는 제1 실시 예와 다르게 제2 냉각 공기 공급 유로(200a)가 토크 튜브 유닛(500a)에서 직선 형태로 연장되며 이 경우 냉각을 위한 냉각 공기의 이동 속도 향상과 저항을 최소화 할 수 있는 효과가 발생된다.
제2 냉각 공기 공급 유로(200a)는 압축기 디스크 유닛(400a)을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~400+n) 중 10단 압축기 디스크에서 상기 토크 튜브 유닛(500a)을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛(600a)의 제2 단 터빈 디스크(620)로 공급되도록 개구된다.
제2 냉각 공기 공급 유로(200a)는 제2 단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각을 주 목적으로 하나, 상기 제2 냉각 공기 공급 유로(200a)가 배치된 전체 레이아웃을 살펴보면 다음과 같다.
예를 들면 압축기 디스크 유닛(400a)과 토크 튜브 유닛(500a) 및 터빈 디스크 유닛(600a)의 특정 위치를 경유하는 이동 경로를 갖고 있으므로 제2 단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각과 함께 이동 경로에 해당되는 주변 부위에 대한 동시 냉각을 실시할 수 있어 냉각 효율성 향상과 압축기 디스크 유닛(400a)과 토크 튜브 유닛(500a)에 대한 보조적인 냉각을 동시에 도모할 수 있다.
압축기 디스크 유닛(400a)에는 상기 냉각 공기가 유입된 이후에 상기 토크 튜브 유닛(500a)으로 공급되기 이전에 상기 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위해 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~ 400+n)의 하측에 제1 스월러(410a)가 형성된다.
상기 제1 스월러(410a)는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~ 400+n)의 종 단면도를 기준으로 내측에 빈 공간으로 형성되며 크기는 특정 크기로 한정되지 않고 변경된다.
상기 제1 스월러(410a)는 냉각 공기가 제2 냉각 공기 공급 유로(200a)를 따라 이동되는 경우 초기에 이동 흐름을 난류로 변화시켜 냉각 공기의 흐름이 특정 영역에만 집중되는 현상을 최소화 할 수 있다. 또한제2 냉각 공기 공급 유로(200a)의 전 영역을 통해 이동될 수 있는 운동력을 제공하여 냉각 대상물에 해당되는 제2 단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각 효율을 상승시킨다.
따라서 고온의 온도 조건에 장시간 노출되는 상기 제2단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각 효율성이 향상된다.
상기 터빈 디스크 유닛(600a)에는 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위한 제3 스월러(602a)를 더 포함하고, 상기 제3 스월러(602a)는 제2단 또는 제4 단 터빈 디스크(620, 640)으로 냉각 공기를 공급할 때 유체의 흐름을 확산시켜 냉각 효과 상승을 도모할 수 있다.
상기 제1 스월러(410a)와 상기 제2 스월러(510a) 사이를 연결하고 상기 냉각 공기가 이동되기 위해 형성된 압축기 냉각 공기 공급 유로(420a)가 형성되고, 상기 압축기 냉각 공기 공급 유로(420a)에 의해 냉각 공기가 토크 튜브 유닛(500a)의 내측을 향해 이동된다.
상기 토크 튜브 유닛(500a)은 상기 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛(501 ~ 500+n)이 서로 간에 밀착된 상태를 기준으로 전면과 후면에 빈 공간으로 형성된 챔버부(520a)를 더 포함하고, 상기 챔버부(520a)는 도면에 도시된 형태로 형성되거나 다른 형태로 형성된다.
챔버부(520a)는 형성된 면적이 지나치게 클 경우 고온의 열이 전달되는 면적이 감소될 수 있고, 이와는 반대로 지나치게 작을 경우 중량 증가로 인한 문제점이 발생될 수 있으므로 도면에 도시된 형태와 크기로 형성되는 것이 가장 바람직하다.
토크 튜브 냉각 유로(512a)는 상기 챔버부(520a)가 미 형성된 영역을 경유하여 상기 압축기 디스크 유닛(400a)을 향해 연장되므로 서로 간에 중첩되거나 연통되지 않고 독립적인 이동 경로로 배치된다. 따라서 제1 냉각 공기 공급 유로(100a) 또는 상기 제2 냉각 공기 공급 유로(200a)를 통해 각각 냉각 공기가 이동될 수 있어 냉각 공기가 제1 단 터빈 디스크(610)와 제2 단 터빈 디스크(620)를 향해 안정적으로 이동된다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300a)는 상기 가스터빈에 구비된 타이로드(4)의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛(600a)의 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)로 공급되도록 개구된다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300a)는 압축기 디스크 유닛(400a)에서 가스터빈의 중앙에 삽입된 타이로드(4)를 향해 경사지게 연장된 후에 상기 타이로드(4)의 외주면을 따라 상기 터빈 디스크 유닛(600a)을 향해 연장된 연장 유로(310a)를 더 포함한다. 상기 연장유로(310a)는 상기 타이로드(4)의 축 방향을 따라 상기 터빈 디스크 유닛(600a)을 향해 일직선으로 연장된다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300a)는 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)에 냉각 공기를 공급하기 위해 타이로드(4)를 따라 연장된 경로를 갖는다.
이와 같이 제n 단위 압축기 디스크(400+n)와 인접한 위치에서 냉각 공기를 공급하지 않고 상기 제n-α 단위 압축기 디스크에서 냉각 공기를 공급하는 이유는 다음과 같다.
즉 상기 제1 단 터빈 디스크(610)에 비해 상기 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)가 위치한 곳의 온도와 압력이 상대적으로 낮은 상태가 유지되므로 상기 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)로 공급되는 냉각 공기의 온도와 압력은 상기 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되는 냉각 공기의 온도와 압력에 비해 상대적으로 낮은 온도와 압력으로 공급해도 상기 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)에 대한 안정적인 냉각이 이루어지기 때문이다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300a)는 일 예로 제9 단위 압축 디스크에서 냉각 공기를 공급받을 수 있으며 연장 유로(310a)가 일직선으로 연장 형성되므로 상기 제1,2 냉각 공기 공급 유로(100a, 200a)에 비해 유로 형태가 간단한 구조로 이루어질 수 있다.
따라서 제3 냉각 공기 공급 유로(300a)는 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)로 냉각 공기를 안정적으로 공급하고 효율적인 냉각을 실시할 수 있어 가스터빈의 효율을 향상시킬 수 있으며 상기 제3,4 단 터빈 디스크(630, 640)의 냉각 효율을 향상시켜 고온으로 인한 균열 및 크랙으로 인한 파손 현상을 최소화할 수 있다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300a)는 연장 유로(310a)에서 제3 단 터빈 디스크(630)를 향해 독립적으로 분기된 제1 분기 유로(312a)와, 상기 연장 유로(310a)에서 제4 단 터빈 디스크(640)를 향해 독립적으로 분기된 제2 분기 유로(314a)를 포함한다.
제1 분기 유로(312a)는 제3단 터빈 디스크(630)에 대한 냉각을 위해 복수개로 각각 분할되어 상기 연장 유로(310a)에서 상기 제3 단 터빈 디스크(630)를 향해 연장된다. 제2 분기 유로(314a)는 단일 유로로 구성되나, 상기 제3 단 터빈 디스크(630)에 비해 주변 온도가 낮게 유지되므로 단일 유로로 구성하였으나 상기 제2 분기 유로(314a)로 공급되는 냉각 공기의 안정적인 유량 확보를 위해 상이한 직경으로 개구되는 것도 가능할 수 있다.
본 발명의 제3 실시 예에 의한 가스터빈의 냉각장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 의한 가스터빈의 냉각장치는 전술한 제1 실시 예 또는 제2 실시 예와 다르게 제2 냉각 공기 공급 유로(200b)를 통해 공급된 냉각 공기가 제2,3 터빈 디스크(620, 630)로 공급되고, 제3 냉각 공기 공급 유로(300b)를 통해 공급된 냉각 공기가 제4 터빈 디스크(640)로 공급되어 냉각을 도모하는 차이점이 발생된다.
이를 위해 본 발명은 가스터빈에 구비되고 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기(3)와 토크 튜브 유닛(500b)에 형성된 토크 튜브 냉각 유로(512b)를 경유하여 터빈 디스크 유닛(600b)의 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되도록 개구된 제1 냉각 공기 공급 유로(100b)와, 압축기 디스크 유닛(400b)을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~400+n) 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 공급된 냉각 공기가 상기 토크 튜브 냉각 유로(512b)를 경유하여 터빈 디스크 유닛(600b)의 제2,3 단 터빈 디스크(620, 630)로 공급되도록 개구된 제2 냉각 공기 공급 유로(200b)와, 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~400n) 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 상기 가스터빈에 구비된 타이 로드(4)의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛(600b)의 제4 단 터빈 디스크(640)로 공급되도록 개구된 제3 냉각 공기 공급 유로(300b)를 포함한다.
본 실시 예에 의한 제1 냉각 공기 공급 유로(100b)는 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기(3)와 토크 튜브 유닛(500b)을 경유하여 터빈 디스크 유닛(600b)의 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되도록 개구된다. 그리고 제1 단 터빈 디스크(610)와 최 단거리로 인접한 연소기(3)의 후단에서 상기 토크 튜브 유닛(500b)을 향해 경사지게 개구된 후에 상기 제1 단 터빈 디스크(610)를 향해 연장된 경로를 갖는다.
이와 같은 경로로 연장될 경우 상기 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급되는 냉각 공기의 압력과 온도가 하강되지 않고 최초 공급된 압력과 온도가 유지될 수 있어 상기 제1 단 터빈 디스크(610)에 대한 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
제1 냉각 공기 공급 유로(100b)는 연소기(3)의 외측에서 토크 튜브 유닛(500b)을 향해 하향 경사지게 개구된다. 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100b)를 통해 공급되는 냉각 공기는 고압 고온의 상태로 공급된다.
상기 제1 단 터빈 디스크(610)가 위치된 곳의 온도는 1500도 전후의 고온 상태가 유지되고 압력 또한 고압 상태가 유지되므로, 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100b)를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력은 상기 제1 단 터빈 디스크(610)가 위치된 곳에서의 압력 보다 상대적으로 높은 압력으로 공급된다.
왜냐하면 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100b)를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력이 상기 제1 단 터빈 디스크(610)가 위치된 곳에서의 압력 보다 낮을 경우 상기 냉각 공기가 상기 제1 단 터빈 디스크(610)를 향해 이동되지 않고 연소기(3)가 위치된 곳을 향해 역류되는 현상을 방지하기 위해서이다.
이를 통해 상기 제1 단 터빈 디스크(610)에 대한 냉각을 안정적으로 실시할 수 있어 냉각 효율성 향상과 제1 단 터빈 디스크(610)에 대한 파손 및 변형을 최소화 할 수 있다.
제1 냉각 공기 공급 유로(100b)는 토크 튜브 유닛(500b)을 경유하여 이동되는데, 상기 토크 튜브 유닛(500b)은 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛(501 ~ 500+n)을 포함하여 구성되고, 상기 제1 냉각 공기 공급 유로(100b)는 제n-α 단위 토크 튜브 유닛에 형성된다.
상기 냉각 공기는 연소기(3)를 경유한 후에 상기 제2 스월러를 경유하면서 유동 흐름이 한 번 더 난류로 변화된 상태로 제1 단 터빈 디스크(610)로 공급된다.
제2 냉각 공기 공급 유로(200b)는 압축기 디스크 유닛(400b)을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~400+n) 중 10단 압축기 디스크에서 상기 토크 튜브 유닛(500b)을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛(600b)의 제2 단 터빈 디스크(620)와, 제3 단 터빈 디스크(630)로 공급되도록 개구된다.
제2 냉각 공기 공급 유로(200b)는 제2,3 단 터빈 디스크(620, 630)에 대한 냉각을 주 목적으로 하나, 상기 제2 냉각 공기 공급 유로(200b)가 배치된 전체 레이아웃을 살펴보면 다음과 같다.
즉 상기 압축기 디스크 유닛(400b)과 토크 튜브 유닛(500b) 및 터빈 디스크 유닛(600b)의 특정 위치를 경유하는 이동 경로를 갖고 있으므로 제2 단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각과 함께 이동 경로에 해당되는 주변 부위에 대한 동시 냉각을 실시할 수 있어 냉각 효율성 향상과 압축기 디스크 유닛(400b)과 토크 튜브 유닛(500b)에 대한 보조적인 냉각을 동시에 도모할 수 있다.
압축기 디스크 유닛(400b)에는 상기 냉각 공기가 유입된 이후에 상기 토크 튜브 유닛(500b)으로 공급되기 이전에 상기 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위해 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~ 400+n)의 하측에 제1 스월러(410b)가 형성된다.
상기 제1 스월러(410b)는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크(401 ~ 400+n)의 종 단면도를 기준으로 내측에 빈 공간으로 형성되며 크기는 특정 크기로 한정되지 않고 변경된다.
상기 제1 스월러(410b)는 냉각 공기가 제2 냉각 공기 공급 유로(200b)를 따라 이동되는 경우 초기에 이동 흐름을 난류로 변화시켜 냉각 공기의 흐름이 특정 영역에만 집중되는 현상을 최소화 할 수있다. 또한제2 냉각 공기 공급 유로(200b)의 전 영역을 통해 이동될 수 있는 운동력을 제공하여 냉각 대상물에 해당되는 제2 단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각 효율을 상승시킨다.
따라서 고온의 온도 조건에 장시간 노출되는 상기 제2단 터빈 디스크(620)에 대한 냉각 효율성이 향상된다.
상기 터빈 디스크 유닛(600b)에는 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위한 제3 스월러(602b)를 더 포함하고, 상기 제3 스월러(602b)는 제2단 또는 제3 단 터빈 디스크(620, 630)으로 냉각 공기를 공급할 때 유체의 흐름을 확산시켜 냉각 효과 상승을 도모할 수 있다.
제2 냉각 공기 공급 유로(200b)는 압축기 디스크 유닛(400b)의 제1 스월러(410b) 사이를 연통하는 이동 경로를 따라 토크 튜브 냉각 유로(512b)를 경유한 후에 터빈 디스크 유닛(600b)으로 이동된다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300b)는 상기 가스터빈에 구비된 타이로드(4)의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛(600b)의 제4 단 터빈 디스크(640)로 공급되도록 개구된다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300b)는 압축기 디스크 유닛(400b)에서 가스터빈의 중앙에 삽입된 타이로드(4)를 향해 경사지게 연장된 후에 상기 타이로드(4)의 외주면을 따라 상기 터빈 디스크 유닛(600b)을 향해 연장된 연장 유로(310b)를 더 포함한다. 상기 연장유로(310b)는 상기 타이로드(4)의 축 방향을 따라 상기 터빈 디스크 유닛(600b)을 향해 일직선으로 연장된다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300b)는 일 예로 제9 단위 압축 디스크에서 냉각 공기를 공급받을 수 있으며 연장 유로(310b)가 일직선으로 연장 형성되므로 상기 제1,2 냉각 공기 공급 유로(100b, 200b)에 비해 유로 형태가 간단한 구조로 이루어질 수 있다. 따라서 제3 냉각 공기 공급 유로(300b)는 제4 단 터빈 디스크(640)로 냉각 공기를 안정적으로 공급하고 효율적인 냉각을 실시할 수 있어 가스터빈의 효율을 향상시킬 수 있다.
제3 냉각 공기 공급 유로(300b)는 연장 유로(310b)에서 제4 단 터빈 디스크(640)를 향해 독립적으로 분기된 제1 분기 유로(312b)를 포함하고, 상기 제1 분기 유로(312b)는 제4 단 터빈 디스크(640)의 하측을 향해 연장된다.
제1 분기 유로(312b)는 제4단 터빈 디스크(630)에 대한 냉각을 위해 분할되어 상기 연장 유로(310b)에서 상기 제4 단 터빈 디스크(640)를 향해 연장된다.
본 실시 예에 의한 가스 터빈의 냉각 장치는 터빈 디스크 유닛에 구비된 다수개의 터빈 디스크에 대한 냉각을 위한 냉각 공기를 각각 독립적으로 공급하여 냉각을 실시하고자 한다.

Claims (20)

  1. 가스터빈에 구비되고 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기와 토크 튜브 유닛을 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제1 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제1 냉각 공기 공급 유로;
    압축기 디스크 유닛을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 상기 제n 단위 압축기 디스크에서 상기 토크 튜브 유닛을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛의 제2 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제2 냉각 공기 공급 유로; 및
    상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 상기 가스터빈에 구비된 타이로드의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛의 제3,4 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제3 냉각 공기 공급 유로를 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1,2 냉각 공기 공급 유로를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력과 온도는 상기 제3 냉각 공기 공급 유로를 통해 공급되는 냉각 공기의 압력과 온도에 비해 상대적으로 높은 압력과 온도가 유지되는 가스터빈의 냉각장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 n-α 단위 압축기 디스크의 n은 상기 토크 튜브 유닛을 향해 배치된 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중에서 상기 토크 튜브 유닛과 가장 인접한 마지막 단위 압축기에 해당되고,
    상기 n-α 단위 압축기 디스크의 α는 상기 제n 단위 압축기 디스크에서 상기 제1 단위 압축기 디스크가 위치된 방향으로 α 번째 이격된 곳에 위치된 단위 압축기 디스크에 해당되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 냉각장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 공기 공급 유로는 상기 제1 단 터빈 디스크와 최 단거리로 인접한 연소기의 후단에서 상기 토크 튜브 유닛을 향해 경사지게 개구된 후에 상기 제1 단 터빈 디스크를 향해 연장된 경로를 갖는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 냉각장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 압축기 디스크 유닛에는 상기 냉각 공기가 유입된 이후에 상기 토크 튜브 유닛으로 공급되기 이전에 상기 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위해 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크의 하측에 형성된 제1 스월러를 더 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 냉각 공기는 상기 연소기를 경유한 후에 상기 토크 튜브 유닛에 형성된 제2 스월러를 경유하여 유동 흐름이 난류로 변화된 상태로 상기 제1 냉각 공기 공급 유로를 따라 이동되고, 상기 제1 단 터빈 디스크로 공급되기 이전에 상기 압축기 디스크 유닛에 형성된 제1 스월러를 경유하여 상기 제1단 터빈 디스크로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 냉각장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 압축기 디스크 유닛에는 상기 제1 스월러와 상기 제2 스월러 사이를 연결하고 상기 냉각 공기가 이동되기 위해 형성된 압축기 냉각 공기 공급 유로를 더 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 공기 공급 유로를 통해 상기 제1단 터빈 디스크로 공급되는 냉각 공기의 압력은 상기 제1 단 터빈 디스크 쪽의 압력에 비해 상대적으로 고압 상태의 압력으로 공급되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 냉각장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 토크 튜브 유닛은 상기 압축기 디스크 유닛과 상기 터빈 디스크 유닛 사이에 서로 간에 밀착된 상태로 배치된 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛을 포함하고,
    상기 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛에는 상기 제1 냉각 공기 공급 유로 또는 상기 제2 냉각 공기 공급 유로와 연통되고 상기 냉각 공기의 이동을 위해 개구된 토크 튜브 냉각 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 냉각장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 토크 튜브 유닛은,
    상기 제1 내지 제n 단위 토크 튜브 유닛이 서로 간에 밀착된 상태를 기준으로 전면과 후면에 빈 공간으로 형성된 챔버부를 더 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 토크 튜브 냉각 유로는 상기 챔버부가 미 형성된 영역을 경유하여 상기 압축기 디스크 유닛을 향해 연장된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 냉각장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 냉각 공기 공급 유로는 상기 압축기 디스크 유닛에서 가스터빈의 중앙에 삽입된 타이로드를 향해 경사지게 연장된 후에 상기 타이로드의 외주면을 따라 상기 터빈 디스크 유닛을 향해 연장된 연장 유로를 더 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 제3 냉각 공기 공급 유로는 상기 연장 유로에서 제3 단 터빈 디스크를 향해 독립적으로 분기된 제1 분기 유로와;
    상기 연장 유로에서 제4 단 터빈 디스크를 향해 독립적으로 분기된 제2 분기 유로를 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 터빈 디스크 유닛에는 냉각 공기의 흐름을 난류로 변화시키기 위해 형성된 제3 스월러를 더 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  15. 가스터빈에 구비되고 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기와 토크 튜브 유닛에 형성된 토크 튜브 냉각 유로를 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제1 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제1 냉각 공기 공급 유로;
    압축기 디스크 유닛을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 공급된 냉각 공기가 상기 토크 튜브 냉각 유로를 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제2 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제2 냉각 공기 공급 유로; 및
    상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 상기 가스터빈에 구비된 타이 로드의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛의 제3,4 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제3 냉각 공기 공급 유로를 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 n-α 단위 압축기 디스크의 n은 상기 토크 튜브 유닛을 향해 배치된 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중에서 상기 토크 튜브 유닛과 가장 인접한 마지막 단위 압축기에 해당되고,
    상기 n-α 단위 압축기 디스크의 α는 상기 제n 단위 압축기 디스크에서 상기 제1 단위 압축기 디스크가 위치된 방향으로 α 번째 이격된 곳에 위치된 단위 압축기 디스크에 해당되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 냉각장치.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 제2 냉각 공기 공급 유로는 제10 단 압축기를 통해 냉각 공기가 유입되고, 상기 제3 냉각 공기 공급 유로는 제9 단 압축기를 통해 냉각 공기가 유입되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 냉각장치.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 압축기 디스크 유닛에는 상기 토크 튜브 유닛으로 냉각 공기가 공급되기 이전에 이동 흐름을 난류로 변화시키기 위해 상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크의 하측에 서로 간에 이격되어 형성된 제1 스월러를 더 포함하고,
    상기 이격된 제1 스월러 사이를 연결하는 압축기 냉각 공기 공급 유로를 더 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 제3 냉각 공기 공급 유로는 상기 압축기 디스크 유닛에서 가스터빈의 중앙에 삽입된 타이로드를 향해 경사지게 연장된 후에 상기 타이로드의 외주면을 따라 상기 터빈 디스크 유닛을 향해 연장된 연장 유로를 더 포함하는 가스터빈의 냉각장치.
  20. 가스터빈에 구비되고 압축기에서 공급된 냉각 공기가 연소기와 토크 튜브 유닛에 형성된 토크 튜브 냉각 유로를 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제1 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제1 냉각 공기 공급 유로;
    압축기 디스크 유닛을 구성하는 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 공급된 냉각 공기가 상기 토크 튜브 냉각 유로를 경유하여 터빈 디스크 유닛의 제2,3 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제2 냉각 공기 공급 유로; 및
    상기 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중 제n-α 단위 압축기 디스크에서 상기 가스터빈에 구비된 타이 로드의 축 방향을 경유하여 상기 터빈 디스크 유닛의 제4 단 터빈 디스크로 공급되도록 개구된 제3 냉각 공기 공급 유로를 포함하되,
    상기 n-α 단위 압축기 디스크의 n은 상기 토크 튜브 유닛을 향해 배치된 제1 내지 제n 단위 압축기 디스크 중에서 상기 토크 튜브 유닛과 가장 인접한 마지막 단위 압축기에 해당되고,
    상기 n-α 단위 압축기 디스크의 α는 상기 제n 단위 압축기 디스크에서 상기 제1 단위 압축기 디스크가 위치된 방향으로 α 번째 이격된 곳에 위치된 단위 압축기 디스크에 해당되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 냉각장치.
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