WO2017217622A1 - 공기유도 캡 및 이를 구비하는 연소 덕트 - Google Patents

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Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
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    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the present invention relates to an air induction cap for guiding the air flow to the through hole of the combustion duct, by making the inlet portion of the air inclined upwardly long to ensure sufficient flow rate of the cooling air and to guide the air flow in the vertical direction through the through hole.
  • the present invention relates to an air induction cap that is not only easy to do so but also does not easily cause turbulence in the inlet region of the through hole to form a stable air flow.
  • a gas turbine is a rotary heat engine that operates a turbine with high temperature and high pressure combustion gases.
  • the compressor consists of a compressor, a combustor, and a turbine, and the compressed air in the compressor is mixed with the fuel to be burned to produce a high-temperature combustion gas, and the power is obtained by rotating the turbine by using the force of the combustion gas.
  • Duct structures are required to deliver the hot combustion gases produced by the combustor to the turbine, which may be referred to as combustion duct assemblies.
  • the combustion duct assembly typically consists of a liner adjacent the combustor, a transition piece in connection with the liner, and a sleeve surrounding them.
  • combustion duct assembly 6 is described in more detail with reference to FIG. 1, where a combustor 1 is arranged upstream of the liner 2, downstream of the liner 2 which is connected to the transition piece 3.
  • annular spring seal 5 which is curved outwardly is attached.
  • This annular spring seal 5 is commonly referred to as a hula seal.
  • the transition piece 3 has an inner wall elastically contacting the convex portion of the spring seal 5 attached to the downstream side of the liner 2 and a double tube structure of the outer wall surrounding the inner wall. Therefore, the liner 2 and the transition piece 3 are connected to accommodate each other while sliding with each other via the elasticity of the spring seal 5 even if thermal deformation occurs due to the high temperature combustion gas.
  • the combustion duct assembly 6 is a passage through which hot combustion gas flows, appropriate cooling is required.
  • a portion of the air compressed at high pressure in a compressor (not shown) is filled in the housing of the gas turbine, and a plurality of through holes 7 are provided in the sleeve 4 surrounding the outer wall of the transition piece 3 and the liner 2.
  • the compressed air is introduced into the transition piece 3 from the outer surface of the sleeve 4.
  • the air introduced into the sleeve 4 rides up the combustor 1 to cool the transition piece 3 and the liner 2 and finally enters the combustor 1 and mixes with the fuel to combust.
  • Patent document 1 discloses a scoop 8 as such an air induction means.
  • the scoop (8) is named after its shape resembles a kind of scoop that relieves ice cream, and has the shape of a quarter spherical shell cut in half and then cut in half.
  • the diameter of the scoop (8) is made slightly larger than the diameter of the through hole (7) of the sleeve (4), if such a scoop (8) is joined along the circumference of the through hole (7) to wrap about half of the through hole (7) Air passing around is caught by the scoop 8 and enters the through hole 7.
  • the scoop 8 may function to increase the amount of air entering the sleeve 4.
  • the present invention relates to an air induction cap for guiding air flow into the through-hole of the bottom side, the upper surface inclined upward with respect to the horizontal plane; And a wall surface extending downward along the remaining edges except for the inlet side edges at which the air enters, among the edges of the upper surface.
  • edge of the wall surface extending from both ends of the inlet side edge of the upper surface may be formed to be inclined inward.
  • the upper surface is formed to have a size into which the through hole enters the orthographic projection of the upper surface of the upper surface.
  • it may further include a protruding member extending downward from the rear edge of the opposite side of the inlet of the wall is fitted into the through hole.
  • the combustion duct having an air induction cap has a plurality of through-holes through which air flows, the air is introduced; And a plurality of air induction caps including an upper surface inclined upwardly with respect to a horizontal plane and a wall surface extending downward along the remaining corners except for the inlet side edges of the air in which the air enters.
  • An induction cap is coupled on the combustion duct to enclose one of the through holes.
  • the plurality of air induction caps arranged in the direction along the flow of air can be made so that its height increases toward the downstream of the air flow.
  • the combustion duct may be a sleeve.
  • Air induction cap of the present invention having the configuration as described above is inclined upward in the inlet portion of the inlet cross-sectional area is increased, which is advantageous to secure the flow of cooling air, because the upper surface is inclined in the direction toward the through hole through the air flow It has the advantage of being easy to guide in the vertical direction through.
  • the present invention since the upper surface of the air induction cap is formed long enough to cover all the through holes, the present invention has an effect that a turbulent flow does not easily occur in the inlet region of the through holes as in the conventional scoop, thereby forming a stable air flow.
  • the air induction cap of the present invention may further include a protruding member fitted to the through hole to align the air induction cap to an accurate position with respect to the through hole, and simultaneously guide the vertical air flow deep into the combustion duct. .
  • the plurality of air induction caps arranged in the direction along the air flow are made larger in height as they go downstream of the air flow. It is possible to produce a uniform cooling effect without over biasing.
  • FIG. 1 shows a general structure of a combustion duct assembly of a gas turbine.
  • FIG. 2 is a view showing a scoop provided in a conventional combustion duct.
  • FIG. 7 is a view showing a state in which the air induction cap of the present invention is coupled to a sleeve that is a combustion duct.
  • first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are only for distinguishing the components from other components, and the nature, order or order of the components are not limited by the terms. If a component is described as being “connected”, “coupled” or “connected” to another component, that component may be directly connected or connected to that other component, but between components It will also be understood that the intervening may be “connected”, “coupled” or “connected” indirectly.
  • 3 (a) and 3 (b) are views of the conventional scoop 8 shown in FIG. 2 from the side and the plane, respectively.
  • the invention relates to an air induction cap 10 for guiding a flow of air flowing through the surface of a combustion duct, for example a sleeve 4, to the through-hole 7 on the bottom side, similar to the function of the conventional scoop 8 described above. will be. Therefore, the air induction cap 10 is disposed and coupled in a form of wrapping so that the through hole 7 is located therein.
  • the length of the air induction cap 10, that is, the length of the upper surface 20 may be formed to have a size through which the bottom hole 7 enters the orthographic projection of the upper surface 20 with respect to the horizontal surface.
  • the entire air hole 7 may be included in the air induction cap 10, which is different from a structure in which a conventional 1/4 spherical shell-shaped scoop 8 covers only about half of the air hole 7. It is.
  • the upper surface 20 of the air induction cap 10 of the present invention is formed long enough to cover all of the through holes 7, the turbulent flow well in the inlet region of the through holes 7 as in the conventional scoop 8.
  • the mammary gland continues to flow toward the through hole 7 without causing the laminar flow.
  • the air induction cap 10 of the present invention as described above is a structure that is very suitable for forming a stable air flow in which air flowing through the surface of the combustion duct flows into the through hole (7).
  • a protruding member 40 is formed extending downward from the edge of the rear surface 34 opposite the inlet 32 of the wall surface 30 is fitted into the through hole (7). This embodiment is illustrated in FIG. 6.
  • the protruding member 40 is inserted into the through hole 7, and when the air induction cap 10 is coupled to the through hole 7, the upper surface 20 and the wall surface 30 of the air induction cap 10 are externally formed. Only visible, the protruding member 40 enters inside and is not exposed to the outside.
  • the protrusion member 40 preferably has an outer diameter corresponding to the diameter of the through hole 7 so as to be in close contact with the inner circumferential surface of the through hole 7.
  • This protruding member 40 performs two functions.
  • the vertical air flow into which the protruding member 40 enters the through hole 7 is guided deep inside the combustion duct.
  • a liner 2 and a transition piece 3 through which the combustion gas flows are arranged inside the sleeve 4 at intervals, passing through the sleeve 4.
  • One air is to cool this hot liner 2 and transition piece 3 surface. Therefore, when the air is guided or blown out close to the surface of the liner 2 and the transition piece 3 through the protruding member 40, the cooling effect is significantly improved.
  • FIG. 7 shows an embodiment in which the air induction cap 10 as described above is provided in the combustion duct.
  • the combustion duct was made into the sleeve 4.
  • Compressed air flows to the surface of the sleeve 4, and a plurality of through holes 7 for introducing the air inwardly are formed.
  • the air induction cap 10 of the present invention described above is disposed and fixed so as to surround each of the through holes 7 one by one, in particular, the inlet 32 of the air induction cap 10 is adapted to be adapted to the main flow direction of air. It should be oriented.
  • each air induction cap 10 which is heated in the downstream of the air flow, is gradually increased.
  • the air induction cap 10 on the side may prevent the inflow of air into the air induction cap 10 on the downstream side, and thus the height of the air induction cap 10 formed along the air flow.
  • FIG. 7 shows an example in which the air induction cap 10 as the embodiment of FIG. 4 without the protruding member 40 is applied, the air inducing cap 10 including the protruding member 40 of FIG. It will be apparent to those skilled in the art that the same aspect may be applied.
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Abstract

개시되는 발명은 공기 흐름을 바닥 쪽의 통공으로 유도하기 위한 공기유도 캡에 관한 것으로서, 수평면에 대해 상향 경사진 상면; 및 상기 상면의 모서리 중 상기 공기가 들어오는 입구 측 모서리를 제외한 나머지 모서리를 따라 하방으로 연장 형성된 벽면;을 포함한다.

Description

공기유도 캡 및 이를 구비하는 연소 덕트
본 발명은 공기 흐름을 연소 덕트의 통공으로 유도하기 위한 공기유도 캡에 관한 것으로서, 공기의 입구 부분을 상향 경사지게 길게 만듦으로써 냉각 공기의 유량을 충분히 확보하고 공기 흐름을 통공을 관통하는 수직방향으로 유도하기에 용이할 뿐만 아니라 통공의 입구 영역에서 난류가 잘 일어나지 않아 안정적인 공기 흐름을 형성할 수 있는 공기유도 캡에 관한 것이다.
가스터빈은 고온, 고압의 연소가스로 터빈을 가동시키는 회전형 열기관이다. 일반적으로 압축기, 연소기, 터빈으로 이루어져 있으며, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 팽창하는 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이 연소 가스의 힘을 이용하여 터빈을 회전시킴으로써 동력을 얻게 된다.
연소기에서 만들어진 고온의 연소 가스를 터빈까지 전달하기 위해서는 덕트 구조물이 필요한데, 이러한 덕트 구조물은 연소 덕트 조립체라 부를 수 있다. 연소 덕트 조립체는 통상적으로 연소기에 인접한 라이너와 상기 라이너와 연결되는 트랜지션 피스, 그리고 이들을 감싸는 슬리브로 이루어진다.
연소 덕트 조립체(6)의 일 실시형태를 도 1을 참조하여 좀더 상세히 설명하면, 라이너(2)의 상류측에는 연소기(1)가 배치되는데, 트랜지션 피스(3)와 연결되는 라이너(2)의 하류측 외면에는 외측으로 볼록하게 만곡된 환형의 스프링 실(5)이 부착되어 있다. 이 환형의 스프링 실(5)은 보통 훌라 실(hula seal)로 불린다. 그리고, 트랜지션 피스(3)는 라이너(2)의 하류측에 부착된 스프링 실(5)의 볼록한 부분과 탄력적으로 접촉하는 내벽과, 상기 내벽을 감싸는 외벽의 이중관 구조를 갖는다. 따라서, 라이너(2)와 트랜지션 피스(3)는 고온의 연소 가스에 의한 열변형이 발생하더라도 스프링 실(5)의 탄성을 매개로 하여 상호 슬라이딩 하면서 이를 수용할 수 있도록 연결된다.
그런데, 연소 덕트 조립체(6)는 고온의 연소 가스가 흐르는 통로이기 때문에 적절한 냉각이 요구된다. 이를 위해 압축기(미도시)에서 고압으로 압축된 공기의 일부를 가스터빈의 하우징 안에 충만시키고, 트랜지션 피스(3)의 외벽과 라이너(2)를 감싸는 슬리브(4)에 다수의 통공(7)을 뚫어 압축공기가 슬리브(4)의 외면으로부터 트랜지션 피스(3) 쪽으로 유입되도록 하고 있다. 슬리브(4) 안쪽으로 유입된 공기는 연소기(1) 쪽으로 타고 올라가면서 트랜지션 피스(3)와 라이너(2)를 냉각하게 되고, 최종적으로는 연소기(1) 안으로 들어가 연료와 섞여 연소된다.
이러한 압축공기가 고온의 라이너(2)와 트랜지션 피스(3)를 적절히 냉각하기 위해서는 우선적으로 슬리브(4)에 형성된 통공(7)을 통해 가능한 많은 양의 공기가 유입될 수 있어야 한다. 이를 위해 슬리브(4)의 통공(7) 주변에는 공기 흐름을 통공(7) 안으로 유도하기 위한 각종 부재가 설치되기도 한다.
특허문헌 1에는 이러한 공기유도 수단으로서 스쿠프(scoop, 8)가 개시되어 있다. 스쿠프(8)는 그 형상이 아이스크림을 덜어내는 일종의 국자같이 생겼다 하여 명명된 이름인데, 반구를 절반으로 자른 다음 다시 반으로 자른 1/4 구형 껍질의 형상을 갖고 있다. 스쿠프(8)의 직경은 슬리브(4)의 통공(7)의 직경보다 약간 크도록 만들어지며, 이런 스쿠프(8)를 통공(7)의 둘레를 따라 접합시켜 절반 정도를 감싸게 하면 통공(7) 주변을 지나가는 공기가 스쿠프(8)에 잡혀서 통공(7) 안으로 들어가게 된다. 따라서, 스쿠프(8)는 슬리브(4) 안으로 들어가는 공기량을 증가시키는 기능을 할 수 있다.
그러나, 도 2에 도시된 것과 같은 형태를 가진 스쿠프에 의한 공기 유입량의 증가 효과는 한계에 다다랐으며, 가스터빈의 출력 증가와 함께 높아만 가는 연소 발열량을 감당하기에는 충분치 못함에 따라 이에 대한 개선이 필요한 실정이다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
(특허문헌 1) 미국등록특허 제6,494,044호 (2002.12.17. 등록)
본 발명은 슬리브에 형성된 통공 안으로 들어가는 압축공기의 유입량을 증대시킬 수 있는 새로운 형상의 공기유도 캡을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명은 공기 흐름을 바닥 쪽의 통공으로 유도하기 위한 공기유도 캡에 관한 것으로서, 수평면에 대해 상향 경사진 상면; 및 상기 상면의 모서리 중 상기 공기가 들어오는 입구 측 모서리를 제외한 나머지 모서리를 따라 하방으로 연장 형성된 벽면;을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 상면의 입구 반대쪽의 후면 모서리는 원호, 예를 들면 반원을 이루게 된다.
그리고, 상기 상면의 입구 측 모서리의 양단에서부터 연장되는 상기 벽면의 모서리는 안쪽을 향해 경사지게 형성될 수 있다.
여기서, 상기 상면의 수평면에 대한 정사영(正射影) 안에 상기 통공이 들어가는 크기로 상기 상면이 형성되는 것이 바람직할 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시형태에 따라서는, 상기 벽면의 입구 반대쪽의 후면 모서리로부터 하방으로 연장 형성되어 상기 통공에 끼워지는 돌출부재를 더 포함할 수 있다.
상기 돌출부재는 상기 통공의 내주면에 밀착될 수 있으며, 이를 위해 상기 돌출부재는 파이프 또는 파이프의 일부분을 잘라낸 형상일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 공기유도 캡을 구비한 연소 덕트는, 공기가 표면을 흐르고, 상기 공기가 유입되는 복수 개의 통공이 형성된 가스터빈의 연소 덕트; 및 수평면에 대해 상향 경사진 상면과, 상기 상면의 모서리 중 상기 공기가 들어오는 입구 측 모서리를 제외한 나머지 모서리를 따라 하방으로 연장 형성된 벽면을 포함하는 복수 개의 공기유도 캡;을 포함하고, 하나의 상기 공기유도 캡이 하나의 상기 통공을 감싸도록 상기 연소 덕트 상에 결합된다.
여기서, 상기 공기의 흐름을 따르는 방향으로 배열된 복수 개의 공기유도 캡은 상기 공기 흐름의 하류로 갈수록 그 높이가 커지도록 만들 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연소 덕트는 슬리브일 수 있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 공기유도 캡은 공기의 입구 부분이 상향 경사져 있기 때문에 입구 단면적이 증가하여 냉각 공기의 유량 확보에 유리하고, 상면이 통공을 향하는 방향으로 경사져 있기 때문에 공기 흐름을 통공을 관통하는 수직방향으로 유도하기에 용이하다는 장점을 가진다.
또한, 본 발명은 공기유도 캡의 상면이 통공을 모두 덮을 정도로 길게 형성되어 있기 때문에 종래의 스쿠프와 같이 통공의 입구 영역에서 난류가 잘 일어나지 않아 안정적인 공기 흐름이 형성될 수 있다는 효과를 가진다.
그리고, 본 발명의 공기유도 캡은 통공에 끼워지는 돌출부재를 더 포함하여 공기유도 캡을 통공에 대해 정확한 위치로 정렬하여 결합하는 동시에 수직방향의 공기 흐름을 연소 덕트 안쪽 깊숙이까지 안내하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은 복수 개의 공기유도 캡을 연소 덕트 상에 배치함에 있어 공기의 흐름을 따르는 방향으로 배열된 복수 개의 공기유도 캡이 공기 흐름의 하류로 갈수록 그 높이가 커지도록 만듦으로써 연소 덕트 전체에 걸쳐 편중되지 않고 균일한 냉각 효과가 나타나게 할 수 있다.
도 1은 가스터빈의 연소 덕트 조립체에 대한 일반적인 구조를 도시한 도면.
도 2는 종래의 연소 덕트에 구비되는 스쿠프를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 스쿠프로 유입되는 공기 흐름을 모식적으로 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기유도 캡을 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 공기유도 캡에 대한 측 단면도.
도 6은 공기유도 캡의 다른 실시형태를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 공기유도 캡이 연소 덕트인 슬리브에 결합된 상태를 도시한 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 실시형태를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여할 것이며, 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 한다.
그리고, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재되면서 간접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고도 이해되어야 할 것이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 도 2에 도시된 종래의 스쿠프(8)를 측면과 평면에서 각각 바라본 도면이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 종래의 1/4 구형 껍질의 형상인 스쿠프(8)는 구면에 부딪힌 개개 공기 흐름의 반사각이 그 위치에 따라 모두 다르기 때문에 그 흐름이 서로 겹치고 일부는 통공(7) 밖으로 되돌아 나가기도 한다. 이런 복잡한 공기의 부딪힘은 결국 통공(7)의 입구 영역에 불규칙한 난류를 형성하고, 이런 난류는 통공(7) 안으로 공기가 원활히 유입되지 못하는 방해로 작용한다. 더욱이 통공(7) 입구 영역에 만들어진 난류는 후속하는 공기의 흐름까지 방해하게 되며, 이를 해결하고자 압축 공기의 압력을 증가시킨다면 공기의 유속이 커짐에 따라 난류 형성의 척도가 되는 레이놀즈 수(Reynolds number)를 증가시키는 악영향으로 작용하게 된다.
본 발명은 이러한 종래의 공기유도 수단인 스쿠프(8)의 구조적 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 상세한 구조는 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기유도 캡(10)을 도시한 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
본 발명은 전술한 종래 스쿠프(8)의 기능과 마찬가지로 연소 덕트, 예를 들면 슬리브(4)의 표면을 흐르는 공기 흐름을 바닥 쪽의 통공(7)으로 유도하기 위한 공기유도 캡(10)에 관한 것이다. 따라서, 공기유도 캡(10)은 통공(7)이 그 내부에 위치하도록 감싸는 형태로 배치 및 결합된다.
공기유도 캡(10)은 수평면에 대해 상향 경사진 상면(20)과, 상기 상면(20)의 모서리 중 공기가 들어오는 입구(32) 측 모서리를 제외한 나머지 모서리를 따라 하방으로 연장 형성된 벽면(30)을 포함하는 구조로 되어 있다. 즉, 입구(32) 측과 하면을 제외한 나머지 면이 막혀 있는 구조이다.
공기유도 캡(10)의 길이, 즉 상면(20)의 길이는 수평면에 대한 상면(20)의 정사영(正射影) 안에 바닥 쪽의 통공(7)이 들어가는 크기로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 공기유도 캡(10) 안에 통공(7) 전체가 포함되어 있을 수 있으며, 이는 종래의 1/4 구형 껍질 형상의 스쿠프(8)가 통공(7)의 절반 정도만을 감싸는 구조와 차이가 있는 것이다.
이와 같은 구조의 공기유도 캡(10)은 공기기 유입되는 입구(32) 부분이 상향 경사져 있기 때문에 입구 단면적이 증가하여 냉각 공기의 유량 확보에 유리하게 된다.
또한, 도 5에 모식적으로 도시된 바와 같이, 상면(20)이 통공(7)을 향하는 방향으로 경사져 있기 때문에 일단 공기유도 캡(10) 안으로 유입된 공기의 흐름을 통공(7)을 관통하는 수직방향으로 유도하기에 용이해진다.
그리고, 본 발명의 공기유도 캡(10)은 그 상면(20)이 통공(7)을 모두 덮을 정도로 길게 형성되어 있기 때문에 종래의 스쿠프(8)와 같이 통공(7)의 입구 영역에서 난류가 잘 일어나지 않고 통공(7) 쪽으로 유선이 쭉 이어져 흐르는 층류 형성을 유도하게 된다.
따라서, 위와 같은 본 발명의 공기유도 캡(10)은 연소 덕트의 표면을 흐르는 공기가 통공(7) 안으로 유입되는 안정적인 공기 흐름을 형성하기에 매우 적합한 구조인것이다.
그리고, 공기유도 캡(10)의 상면(20)에 있어서, 입구(32) 반대쪽의 후면(34) 모서리는 원호면, 예를 들면 반원을 이룰 수 있다. 이는 원형인 통공(7)의 모서리에 밀착되게 벽면(30)이 형성되도록 함으로써 입구(32) 반대쪽의 벽면(30)에 부딪힌 공기가 통공(7)을 향해 수렴하는 방향으로 모이게 하기 위한 것이다.
그리고, 상면(20)의 입구(32) 측 모서리의 양단에서부터 연장되는 상기 벽면(30)의 모서리는 안쪽을 향해 경사지게 형성될 수 있다. 즉, 도 4의 사시도에 나타난 것처럼, 공기유도 캡(10)의 공기 입구(32) 양 옆으로 약간 열려 있는 개방면이 형성되도록 만드는 것이다.
이는 도 5에 나타난 것처럼, 통공(7)으로 유입되는 공기의 분포는 주로 통공(7)의 후면(공기유입 방향의 반대쪽 면)에 치우쳐 있기 때문에 공기 입구(32) 양 옆에 약간의 개방면을 형성해도 일단 공기유도 캡(10) 안으로 유도된 공기가 다시 빠져나갈 염려는 별로 없고, 따라서 공기유도 캡(10)의 길이방향에 대해 약간 비스듬하게 흘러가는 공기를 안으로 받아들이기 위해 입구(32) 양 옆을 약간 열어놓는 것이 유리한 측면이 있기 때문이다.
한편, 본 발명의 실시형태에 따라서는, 벽면(30)의 입구(32) 반대쪽의 후면(34) 모서리로부터 하방으로 연장 형성되어 상기 통공(7)에 끼워지는 돌출부재(40)를 더 포함할 수 있으며, 이러한 실시형태는 도 6에 도시되어 있다.
돌출부재(40)로 파이프 또는 파이프의 일부분을 잘라낸 부품을 사용하여 공기유도 캡(10)의 입구(32) 반대쪽의 후면(34) 안에 용접 등의 방법으로 결합하거나, 아니면 프레스· 절곡 가공 등을 통해 공기유도 캡(10)과 돌출부재(40)를 일체로 만들 수 있다.
돌출부재(40)는 통공(7) 안에 삽입되는 부분으로서, 공기유도 캡(10)을 통공(7)에 대해 결합하면 외부로는 공기유도 캡(10)의 상면(20)과 벽면(30)만이 보이고, 돌출부재(40)는 안으로 들어가 외부로는 노출되지 않는다. 특히, 통공(7)의 내주면에 밀착될 수 있도록, 돌출부재(40)는 통공(7)의 직경에 대응하는 외경을 가지는 것이 바람직하다.
이러한 돌출부재(40)는 두 가지 기능을 수행한다.
첫째는, 공기유도 캡(10)에 구비된 돌출부재(40)를 통공(7)에 끼워 넣음으로써 통공(7)에 대한 공기유도 캡(10)의 정렬작업을 오차 없이 정확하고 편리하게 수행할 수 있다. 일단 통공(7)에 돌출부재(40)를 끼워 넣으면 작업자는 공기유도 캡(10)의 입구 방향만을 조정하여 용접 등을 통해 고정시키면 된다. 이러한 편리성은 많은 양의 공기유도 캡(10)을 일일이 연소 덕트 표면에 장착하는 작업에 있어 상당한 작업 효율 향상을 가져온다.
두 번째는 돌출부재(40)가 통공(7)으로 들어가는 수직방향의 공기 흐름을 연소 덕트 안쪽 깊숙이까지 안내하게 된다는 것이다. 도 1에 도시된 연소 덕트 조립체(6)를 보면, 슬리브(4) 안쪽으로는 약간 간격을 두고 연소가스가 흐르는 라이너(2)와 트랜지션 피스(3)가 배치되어 있는데, 슬리브(4)를 통과한 공기는 이 고온의 라이너(2)와 트랜지션 피스(3) 표면을 냉각시켜야 하는 것이다. 따라서, 돌출부재(40)를 통해 라이너(2)와 트랜지션 피스(3) 표면에 근접하게 공기를 유도 내지는 분출하게 되면 그 냉각효과가 상당히 향상된다.
도 7은 위와 같은 공기유도 캡(10)이 연소 덕트에 구비된 실시예를 도시한 것이다. 여기서, 연소 덕트는 슬리브(4)를 대상으로 하였다.
슬리브(4)의 표면으로는 압축공기가 흐르고 있으며, 이 공기를 안쪽으로 유입하기 위한 복수 개의 통공(7)이 형성되어 있다. 앞서 설명한 본 발명의 공기유도 캡(10)은 하나하나씩 각각의 통공(7)을 감싸도록 배치 및 고정되며, 특히 공기유도 캡(10)의 입구(32)는 공기의 주된 유동방향에 맞춰지도록 그 방향이 잡혀야 한다.
슬리브(4) 표면을 흐르는 공기의 흐름은 가스터빈이 설계된 형태와 배치 등에 의해 거의 정해진 방향을 따르게 된다. 이러한 공기 흐름의 방향을 따라서 여러 개의 공기유도 캡(10)이 열을 이룰 수 있으며, 도 7에 파선으로 묶인 세 개의 공기유도 캡(10)이 이에 해당하는 일례로서 표시되어 있다.
이럴 경우, 도 7의 "A-A" 단면도에 나타난 바와 같이, 공기 흐름의 하류로 갈수록 열을 이룬 각 공기유도 캡(10)의 높이(h,h',h")는 점차로 커지는 것이 좋다. 이는 상류 측의 공기유도 캡(10)이 하류 측의 공기유도 캡(10) 안으로 공기가 유입되는 것을 방해할 수 있다는 점을 고려한 것이며, 이처럼 공기 흐름을 따라 열을 이룬 공기유도 캡(10)의 높이에 점진적인 차등을 줌으로써 연소 덕트 전체에 걸쳐 편중되지 않은 균일한 냉각 효과가 나타나게 할 수 있다.
여기서, 도 7은 돌출부재(40)가 없는 도 4의 실시형태로서의 공기유도 캡(10)을 적용한 예를 보여주고 있지만, 도 6의 돌출부재(40)까지 포함된 공기유도 캡(10)이 동일한 양상으로 적용될 수 있음은 통상의 기술자라면 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예 및 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재내용과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
[부호의 설명]
1: 연소기 2: 라이너
3: 트랜지션 피스 4: 슬리브
5: 스프링 실 6: 연소 덕트 조립체
7: 통공 8: 스쿠프
10: 공기유도 캡 20: 상면
30: 벽면 32: 입구
34: 후면 40: 돌출부재
h, h', h": 공기유도 캡의 높이

Claims (11)

  1. 공기 흐름을 바닥 쪽의 통공으로 유도하기 위한 공기유도 캡에 관한 것으로서,
    수평면에 대해 상향 경사진 상면; 및
    상기 상면의 모서리 중 상기 공기가 들어오는 입구 측 모서리를 제외한 나머지 모서리를 따라 하방으로 연장 형성된 벽면;
    을 포함하는 공기유도 캡.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상면의 입구 반대쪽의 후면 모서리는 원호를 이루는 것을 특징으로 하는 공기유도 캡.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상면의 입구 반대쪽의 후면 모서리는 반원을 이루는 것을 특징으로 하는 공기유도 캡.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상면의 입구 측 모서리의 양단에서부터 연장되는 상기 벽면의 모서리는 안쪽을 향해 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 공기유도 캡.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상면의 수평면에 대한 정사영(正射影) 안에 상기 통공이 들어가는 크기로 상기 상면이 형성되는 것을 특징으로 하는 공기유도 캡.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 벽면의 입구 반대쪽의 후면 모서리로부터 하방으로 연장 형성되어 상기 통공에 끼워지는 돌출부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기유도 캡.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 돌출부재는 상기 통공의 내주면에 밀착되는 것을 특징으로 하는 공기유도 캡.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 돌출부재는 파이프 또는 파이프의 일부분을 잘라낸 형상인 것을 특징으로 하는 공기유도 캡.
  9. 공기가 표면을 흐르고, 상기 공기가 유입되는 복수 개의 통공이 형성된 가스터빈의 연소 덕트; 및
    수평면에 대해 상향 경사진 상면과, 상기 상면의 모서리 중 상기 공기가 들어오는 입구 측 모서리를 제외한 나머지 모서리를 따라 하방으로 연장 형성된 벽면을 포함하는 복수 개의 공기유도 캡;
    을 포함하고, 하나의 상기 공기유도 캡이 하나의 상기 통공을 감싸도록 상기 연소 덕트 상에 결합된 것을 특징으로 하는 연소 덕트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공기의 흐름을 따르는 방향으로 배열된 복수 개의 공기유도 캡은 상기 공기 흐름의 하류로 갈수록 그 높이가 커지는 것을 특징으로 하는 연소 덕트.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 연소 덕트는 슬리브인 것을 특징으로 하는 연소 덕트.
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