WO2018009019A1 - 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈 - Google Patents

디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈 Download PDF

Info

Publication number
WO2018009019A1
WO2018009019A1 PCT/KR2017/007290 KR2017007290W WO2018009019A1 WO 2018009019 A1 WO2018009019 A1 WO 2018009019A1 KR 2017007290 W KR2017007290 W KR 2017007290W WO 2018009019 A1 WO2018009019 A1 WO 2018009019A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
disk
disks
turbine
disposed
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2017/007290
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
김경국
안태성
이무형
김기백
정성철
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Original Assignee
Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020160086137A external-priority patent/KR101794451B1/ko
Priority claimed from KR1020160086135A external-priority patent/KR101772334B1/ko
Priority claimed from KR1020160086136A external-priority patent/KR101834647B1/ko
Application filed by Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd filed Critical Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Publication of WO2018009019A1 publication Critical patent/WO2018009019A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/06—Rotors for more than one axial stage, e.g. of drum or multiple disc type; Details thereof, e.g. shafts, shaft connections
    • F01D5/066—Connecting means for joining rotor-discs or rotor-elements together, e.g. by a central bolt, by clamps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/085—Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/31—Retaining bolts or nuts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/40—Transmission of power
    • F05D2260/402—Transmission of power through friction drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/40—Transmission of power
    • F05D2260/403—Transmission of power through the shape of the drive components

Definitions

  • the present invention relates to a disc assembly and a turbine comprising the same, comprising a disc assembly and a disc assembly for transmitting a rotating torque generated by the turbine section to a compressor section disposed between the compressor section and the turbine section in a turbine, in particular a gas turbine. It is about a turbine.
  • a gas turbine is a kind of prime mover which injects combustion gas to the blade side of a turbine and obtains rotational force, and can be classified 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 turbine comprise a plurality of rotor disks having blades radially coupled to the outer circumference.
  • a compressor includes a larger number of rotor disks than turbines, hereinafter, a plurality of rotor disks disposed in the compressor is called a compressor section, and a plurality of rotor disks disposed on the turbine side is called a turbine section.
  • Each of the rotor disks is fastened to rotate with a neighboring rotor disk.
  • the respective rotor disks are fixed in close contact with each other so as not to move in the axial direction using tie bolts.
  • the tie bolts may be inserted to penetrate the center of each rotor disk, and may be fastened so that the rotor disks do not move in the axial direction through pressure nuts fastened to both ends of the tie bolts.
  • the combustor is arranged 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.
  • the tie bolt only limits the axial movement of the rotor disk, so that the rotor disk is in a state capable of freely rotating with respect to the tie bolt. Therefore, a torque transmission member capable of transmitting the rotational torque generated in the turbine section to the compressor section via the combustor should be additionally provided.
  • the torque tube is generally in the form of a hollow cylinder, the both ends of which are configured to engage the end rotor disk of the compressor section and the end rotor disk of the turbine section, respectively, to transfer torque therebetween.
  • the torque tube should be strong against deformation and distortion due to the characteristics of the gas turbine continuously operated for a long time, and should be easy to assemble and dismantle in order to facilitate maintenance.
  • the torque tube also functions as an air flow path for delivering the cooling air supplied from the compressor section to the turbine section, it should be possible to supply smooth cooling air.
  • This invention also makes it a technical subject to provide the turbine which has such a torque transmission means.
  • a gas turbine comprising: a first disk engaged with a compressor section of a gas turbine; A second disk engaged with the turbine section of the gas turbine; A third disk disposed between the first and second disks to transfer the rotational torque applied to the second disk to the first disk, wherein each of the first to third disks is a tie bolt of a gas turbine.
  • the first and second space portions communicate with each other by through holes formed in the disc body of the third disc.
  • the first to third disks are coupled so that relative rotation is impossible along the axial direction of the tie bolt;
  • the first and second disks have a gap with the tie bolts, and the third disk has a through hole formed through the third disk and not in contact with the tie bolts.
  • a disc assembly is provided, wherein the disc gap and the through hole of the third disc provide a cooling air flow path through the first to third discs.
  • the housing is provided with a diffuser at one end; A compressor section disposed within the housing; A turbine section disposed within the housing; A tie bolt rotatably supporting the compressor section and the turbine section; And a disk assembly disposed between the compressor section and the turbine section to transfer torque generated in the turbine section to the compressor section, wherein the disk assembly comprises: a first disk engaged with the compressor section; A second disk engaged with the turbine section; A third disk disposed between the first and second disks to transfer the rotational torque applied to the second disk to the first disk, wherein the first to third disks respectively pass through the tie bolts.
  • the first and second spaces communicate with each other by through holes formed in the disc body of the third disk to form a cooling air flow path extending from the compressor section to the turbine section.
  • a turbine is provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of a gas turbine to which a first embodiment of a disk assembly according to the present invention is applied.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the first embodiment shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG.
  • Fig. 5 is a diagram corresponding to Fig. 4 showing a modification of the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a second embodiment of a disk assembly according to the present invention.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a third embodiment of a disk assembly according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 8.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a third embodiment of a disk assembly according to the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a fourth embodiment of a disk assembly according to the present invention.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a fifth embodiment of a disc assembly according to the present invention.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a sixth embodiment of a disk assembly according to the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an internal structure of a gas turbine 100 to which an embodiment of a disk assembly according to the present invention is applied.
  • the gas turbine is provided with a housing 102, and a rear side of the housing 102 is provided with a diffuser 106 through which combustion gas exceeding the turbine is discharged.
  • a combustor 104 is disposed to receive and compress compressed air toward the front of the diffuser 106.
  • the compressor section 110 is located upstream of the housing 102, the turbine section 120 is disposed downstream.
  • a torque tube 130 is disposed between the compressor section 110 and the turbine section 120 as a torque transmission member for transmitting the rotational torque generated in the turbine section to the compressor section.
  • the compressor section 110 is provided with a plurality of compressor rotor disks 140 (for example, 14 sheets), and the respective compressor rotor disks 140 are fastened so as not to be spaced in the axial direction by the tie rods 150. It is.
  • each of the neighboring compressor loader disk 140 is disposed so that the opposite surface is compressed by the tie rod 150, the relative rotation is impossible.
  • a plurality of blades 144 are radially coupled to the outer circumferential surface of the compressor rotor disk 140.
  • Each blade 144 has a root portion 146 and is fastened to the compressor rotor disk 140.
  • vanes Between the respective rotor disks 140 are vanes (not shown) fixedly disposed in the housing. Unlike the rotor disk, the vane is fixed so as not to rotate and aligns the flow of compressed air passing through the blade of the compressor rotor disk to guide the air to the blade of the rotor disk located downstream.
  • the fastening method of the root portion 146 may be of a tangential type and an axial type. It may be selected according to the required structure of a commercially available gas turbine, and may have a commonly known dovetail or fir-tree. In some cases, the blade can be fastened to the rotor disk using a fastener other than the above-described form, for example, a key or bolt.
  • the tie rod 150 is disposed to penetrate through the center of the plurality of compressor rotor disks 140, one end of which is fastened in the compressor rotor disk located at the most upstream side, and the other end of the tie rod 150 in the torque tube 130. It is fixed.
  • the shape of the tie rod 150 may be formed in various structures according to the gas turbine, it is not necessarily limited to the form shown in FIG. That is, as shown, one tie rod may have a form penetrating the central portion of the rotor disk, a plurality of tie rods may be arranged in a circumferential shape, and they may be mixed.
  • the compressor of the gas turbine may be provided with a vane serving as a guide vane at the next position of the diffuser to increase the pressure of the fluid and then adjust the flow angle of the fluid entering the combustor inlet to the design flow angle.
  • a desworler This is called a desworler.
  • the combustor 104 mixes and combusts the introduced compressed air with fuel to produce a high-temperature, high-pressure combustion gas of high energy, and raises the temperature of the combustion gas to a heat-resistant limit that the combustor and turbine parts can withstand during the isothermal combustion process. do.
  • the combustor constituting the combustion system of the gas turbine may be arranged in a casing formed in the form of a cell, a burner including a fuel injection nozzle, etc., a combuster liner forming a combustion chamber, and a combustor And a transition piece which is a connection part of the turbine.
  • the liner provides a combustion space in which fuel injected by the fuel nozzle is mixed with the compressed air of the compressor and combusted.
  • a liner may include a flame barrel providing a combustion space in which fuel mixed with air is combusted, and a flow sleeve surrounding the flame barrel to form an annular space.
  • the fuel nozzle is coupled to the front end of the liner, the spark plug is coupled to the side wall.
  • the transition piece is connected to the rear end of the liner so that combustion gas combusted by the spark plug can be sent to the turbine side.
  • This transition piece is cooled by the compressed air supplied from the compressor so that the outer wall is prevented from being damaged by the high temperature of the combustion gas.
  • the transition piece is provided with holes for cooling to inject air therein, and the compressed air flows to the liner side after cooling the body therein through the holes.
  • the high temperature, high pressure combustion gas from the combustor is supplied to the turbine section 120 described above.
  • the supplied high temperature and high pressure combustion gas expands, impulses and reaction forces are applied to the rotor blades of the turbine to cause rotational torque, and the rotational torque thus obtained is transmitted to the compressor section via the above-described torque tube, and exceeds the power required to drive the compressor.
  • the power used to drive the generator is used.
  • the turbine section is basically similar in structure to the compressor section. That is, the turbine section 120 is also provided with a plurality of turbine rotor disks 180 similar to the compressor rotor disks of the compressor section. Accordingly, the turbine rotor disk 180 also includes a plurality of turbine blades 184 disposed radially. The turbine blade 184 may also be coupled to the turbine rotor disk 180 in a dovetail or the like manner. In addition, vanes (not shown) fixed to the housing are provided between the blades 184 of the turbine rotor disk 180 to guide the flow direction of the combustion gas passing through the blades.
  • the turbine rotor disk 180 has a substantially disc shape, and a plurality of coupling slots 180a are formed at an outer circumference thereof.
  • the coupling slot 180a is formed to have a curved surface in the form of a fir-tree.
  • the turbine blade 184 is fastened to the coupling slot 180a.
  • the turbine blade 184 has a platform portion 184a in the form of a flat plate at its center.
  • the platform portion 184a is in contact with each other and the platform portion 184a of the adjacent turbine blade serves to maintain the gap between the blades.
  • the root portion 184b is formed on the bottom of the platform portion 184a.
  • the root portion 184b has a form of a so-called axial-type, which is inserted along the axial direction of the rotor disk 180 into the coupling slot 180a of the rotor disk 180 described above.
  • the root portion 184b has an approximately fir-shaped bend, which is formed to correspond to the shape of the bend formed in the coupling slot.
  • the coupling structure of the root portion does not necessarily have a fir shape, but may be formed to have a dovetail shape.
  • a blade portion 184c is formed on an upper surface of the platform portion 184a.
  • the blade portion 184c is formed to have an airfoil optimized according to the specifications of the gas turbine, and has a leading edge disposed on the upstream side and a trailing edge disposed on the downstream side based on the flow direction of the combustion gas.
  • the blade of the turbine section is in direct contact with the combustion gases of high temperature and high pressure. Since the temperature of the combustion gas is high enough to reach 1700 ° C., cooling means are required. To this end, it has a cooling flow path for extracting compressed air at a part of the compressor section to supply the blade to the turbine section side.
  • the cooling passage may extend outside the housing (external passage), may extend through the inside of the rotor disc (inner passage), or both external and internal passages may be used.
  • a plurality of film cooling holes 184d are formed on a surface of the blade part, and the film cooling holes 184d communicate with a cooling flow path (not shown) formed inside the blade part 184c to cool. It serves to supply air to the surface of the blade portion 184c.
  • the disk assembly includes three disks.
  • the three disks are common in that a hole through which the tie bolt is penetrated is formed in the center, but the first and second disks 210 and 220 are formed to have substantially the same shape, whereas the third disk 230 is formed. Is different in that it has less internal diameter than the first and second discs.
  • each disk will be described in detail.
  • One end of the disc body 214 of the first disc specifically, the end opposite to the tie bolt 150 is disposed to be spaced apart from the surface of the tie bolt.
  • the first disk has a vertical cross section smaller than the left and right widths based on FIG. 3.
  • the first disk is formed with an internal space arranged around the tie bolt.
  • the inner space forms the first air storage space S1 together with the side space of the third disk, which will be described later. This will be described later.
  • the second disk 220 basically has a form similar to the first disk. That is, the second disk 220 may also be formed in a side cross-sectional shape having a substantially T-shape, and like the first disk, the disk body 224 in the form of a disk and the tie bolt on the outer circumference of the disk body.
  • the outer rim 222 is formed to protrude to both sides along the axial direction of the.
  • the outer rim 222 of the second disk 220 also comes into contact with neighboring disks, and serves to be coupled to prevent the disks from rotating relative to each other.
  • the surface of the outer rim 222 is made of a friction surface, it may be coupled so as not to slide with the surface of the turbine-side rotor disk or the surface of the third disk by the pressing force of the fixing nut.
  • a plurality of protrusions may be formed on the surface of the outer rim 222 so as to be engaged with the adjacent disks.
  • the second disk also has a second air storage space S2 similar to the air storage space of the first disk.
  • the third disk is formed to have a different shape from the first and second disk.
  • the third disk 230 is formed to have an approximately "I" shape, specifically, a disc body 232 having a disc shape and an outer side formed at a radially outer side of the disc body. Rim 236.
  • the outer rim 236 may have the same shape as that of the first and second disks.
  • the disc body 232 is formed with a through hole 232a extending along the longitudinal direction of the tie bolt 150.
  • the through hole 232a functions as a flow path through which cooling air passes.
  • the through hole is formed to be parallel to the longitudinal direction of the tie bolt, but is not necessarily limited thereto.
  • the through hole 232a may have any shape penetrating the disc body 232. Can have
  • the through hole may be formed to be inclined in a right downward direction or a right upward direction with reference to FIG. 3.
  • first and second air storage spaces S1 and S2 are defined on both side surfaces of the main body of the third disk 230.
  • the first and second air storage spaces S1 and S2 are respectively defined by the internal spaces of the first and second disks and the spaces present on both sides of the disk body of the third disk.
  • the first air storage space S1 disposed between the first disk and the second disk functions as a space in which cooling air additionally extracted from the compressor section is primarily stored.
  • the second air storage space S2 functions as a space in which cooling air to be injected into the turbine section temporarily stays.
  • the through hole 232a serves to communicate the two air storage spaces (S1, S2) with each other. Therefore, the cooling air stored in the first air storage space may be introduced into the second air storage space through the through hole 232a. The cooling air thus introduced temporarily stays in the second air storage space and is supplied to the turbine section.
  • a plurality of legs 234 are formed on the inner surface of the hole 238 (see FIG. 4) formed inside the third disk.
  • the leg 234 is in close contact with the outer circumferential surface of the tie bolt 150, and is formed to prevent the third disk from moving in the radial direction.
  • each leg 234 is radially disposed with respect to the center of the third disk 230.
  • a space portion 235 is formed between the legs 234, and the space portion 235 extends to penetrate the third disk in the axial direction, thereby cooling together with the above-described through hole 232a.
  • the flow path of air is formed. Therefore, since the third disk is supported by being in direct contact with the tie bolt, it is possible to stably be supported by the tie bolt, while providing a sufficient degree of air flow path by the space portion 235 formed between the legs.
  • the space 235 is formed to have a substantially semi-circular shape, but is not necessarily limited thereto.
  • the space portion 235 may be formed to have a rectangular cross section, as shown in FIG. 5.
  • it may be formed to have any shape through which air can pass.
  • the legs 234 are formed to extend along the longitudinal direction of the tie bolts and are arranged to radially surround the tie bolts, so that the third disk can be stably and firmly supported on the surface of the tie bolts. .
  • FIGS. 6 and 6 and 7 illustrate a second embodiment of a disc assembly according to the present invention.
  • the same parts as in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and redundant descriptions thereof will be omitted. do.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment except for the shape of the legs.
  • the legs 234 are the same in that they are formed radially on the inner circumferential surface of the hole 238. However, both sides of the leg 234 have a difference in that a support part 232b extending in the circumferential direction of the tie bolt is formed.
  • the support portion 232b together with the leg 234 directly contacts the surface of the tie bolt to support the third disk. Therefore, since the contact area of the third disk and the tie bolt is increased by the area of the support portion, the third disk can be supported more stably.
  • the third disk is supported by direct contact with the tie bolts and the first and second disks are held in engagement with the third disk by the axial pressure of the tie bolts. Consists of. That is, the first to third disks are supported in the radial direction by the legs. In some cases, the third and third disks are damping means for suppressing radial vibrations of the first to third disks. An example of using a tension ring between the tie bolts 150 may also be considered.
  • the tension ring has a ring shape made of any material having elasticity, and the upper end of the cross section is supported by the leg 233 and the lower part is in contact with the outer circumferential surface of the tie bolt 150 based on FIG. 8.
  • the tension ring may absorb the vibration that may be generated during the operation, thereby preventing the life of the device from being shortened, and minimizing the generation of noise.
  • the I-type disk is disposed between two T-type disks, but the number and arrangement order of the disks may be arbitrarily changed.
  • the first and second disks are spaced apart from each other and are supported by each other via a third disk, but may further include additional members connecting the two to further improve vibration absorption performance.
  • the disk assembly 1200 includes three disks.
  • the three disks are common in that a hole through which the tie bolt is penetrated is formed in the center, but the first and second disks 1210 and 1230 are formed to have substantially the same shape, whereas the third disk 1220 is formed.
  • a through hole 1224a is further formed to provide a passage through which cooling air passes, which will be described later.
  • each disk will be described in detail.
  • the first disk 1210 is formed so that the side cross-sectional shape has an approximately T shape.
  • the first disk includes a disc body 1214 in the form of a disc and an outer rim 1212 formed to protrude to both sides along the axial direction of the tie bolt at a radially outer end of the disc body.
  • the outer rim 1212 comes into contact with neighboring disks, and serves to couple the disks so that they do not rotate relative to each other.
  • the surface of the outer rim 1212 is made of a friction surface, it may be coupled so as not to slide with the surface of the compressor-side rotor disk or the surface of the third disk by the pressing force of the fixing nut.
  • a plurality of protrusions may be formed on the surface of the outer rim 1212 so as to be engaged with the adjacent disks.
  • One end of the disk body 1214 of the first disk specifically, an end facing the tie bolt 150 is disposed to be spaced apart from the surface of the tie bolt.
  • a gap S11 is formed between the surface of the tie bolt and the end of the disc body 1214. The said gap is mentioned later.
  • the first disk 1210 includes an inner rim 1215 formed between the tie bolt 150 and the outer rim 1212, specifically, at an approximately center portion of the disk body 1214. .
  • the inner rim 1215 is formed only on a side opposite to the compressor section among left and right sides of the first disk 1210.
  • the inner rim 1215 like the outer rim, engages with the adjacent inner rim so that torque can be transmitted between the plurality of disks, while supporting the disks more stably in the axial direction.
  • the second disk 1230 basically has a form similar to the first disk. That is, the second disk 1230 may be formed such that the cross-sectional shape of the second disk 1230 has a T shape. Like the first disk, the second disk 1230 may have a disk-shaped disk body 1234 and an outer end portion of the disk body. The outer rim 1232 is formed to protrude to both sides along the axial direction of the tie bolt. The outer rim 1232 of the second disk 1230 is also in contact with neighboring disks, and serves to couple the disks so as not to rotate relative to each other.
  • the surface of the outer rim 1232 may be a friction surface, and may be coupled to the surface of the turbine-side rotor disk or the surface of the third disk by the pressing force of the fixing nut.
  • a plurality of protrusions may be formed on the surface of the outer rim 1232 to be engaged with the adjacent disks.
  • a gap S13 similar to the first disk is disposed at the tie bolt side end portion of the second disk.
  • the second disk 1230 also includes an inner rim 1235 between the tie bolt 150 and the outer rim 1232, ie, approximately in the center.
  • the inner rim 1235 is formed only on the side opposite to the turbine section among the left and right sides of the second disk 1230.
  • the inner rim 1235 also engages with the adjacent inner rim so that torque can be transmitted between the plurality of disks, while supporting the disks more stably in the axial direction.
  • the third disk is formed to have a different shape from the first and second disk.
  • the third disk 1220 is the same as the first and second disks in that the third disk 1220 is formed to have an approximately "T" shape.
  • the third disk 1220 has an outer rim 1222 like the first and second disks, and the outer rim 1222 is coupled to the outer rim of the first and second disks, respectively. In this way, the rotational torque generated in the turbine section can be transmitted to the compressor section via the second, third and first disks.
  • the disk body 1224 of the third disk 1220 extends downward from the center of the outer rim 1222 and has a through hole 1224a extending along the longitudinal direction of the tie bolt 150. .
  • the through hole 1224a functions as a flow path through which the above-described cooling air passes.
  • the through hole is formed in parallel with the longitudinal direction of the tie bolt in Figure 10, but is not necessarily limited to this form, the through hole 1224a has any shape that penetrates the disk body 1224 Can have
  • the through hole may be formed to be inclined toward the gap S12 of the second disk 1230.
  • An inner rim 1225 is formed between the outer rim 1222 and the tie bolt of the third disk 1220.
  • the inner rim 1225 formed on the third disk 1220 is formed on both left and right sides of the third disk, unlike the first and second disks. In this way, the inner rims formed in the first to third disks are aligned in a straight line and mesh with each other so that torque can be transmitted.
  • first and second spaces are formed on both side surfaces of the main body of the third disk 1220.
  • first spaces are disposed on both side surfaces of the third disk 1220 in the radially inner side, and the two first spaces are the tie bolts 150 and the inner rims 1215 of the first and third disks. 1225 and the space defined by the disc bodies 1214 and 1224 of the first and third discs, the inner rims 1235 and 1225 of the tie bolt 150, the second and third discs, and the second and third discs. It is a space defined by the disk bodies 1234 and 1224 of three disks.
  • the first space portion disposed between the first disk and the second disk functions as a space in which the cooling air supplied from the compressor section is primarily stored.
  • the first space portion communicates with the gap S11 of the first disk. Through this, cooling air extracted from the compressor section may be temporarily stored in the first space part.
  • the through hole 1224a serves to communicate the two air storage spaces with each other. Therefore, the cooling air stored in the first space may enter the second air storage space through the through hole 1224a. The cooling air thus introduced temporarily stays in the second air storage space and is supplied to the turbine section through the gap S13 of the second disk 1230.
  • the gap S13 formed in the second disk serves as a nozzle to allow air stored in the first space to be blown out to the turbine section. Since the air filled in the air storage space is supplied from the compressor section as described above and has a higher pressure than the atmospheric pressure, air can be injected to the turbine side by this compression pressure, thereby cooling the turbine. do.
  • the arrangement direction of the gap S13 may be disposed to be inclined toward a specific portion of the turbine section.
  • a second space is formed between the inner and outer rims of the first and third disks and between the inner and outer rims of the second and third disks.
  • the second space portion is basically disposed radially outward relative to the first space portion, and is not in communication with the first space portion. Thus, cooling air can flow only through the first space portion and is not transmitted to the second space portion.
  • the third embodiment of the disc assembly is configured such that three discs having ends opposite the tie bolts 150 are held in engagement by the axial pressure of the tie bolts. At this time, the tension ring 1250 is fitted between the end of the third disk and the tie bolt 150 to support the first to third disks in the radial direction.
  • the tension ring 1250 may have a ring shape formed of any material having elasticity.
  • the upper portion of the cross-section of the tension ring 1250 may be formed in the disk body 1224 of the third disk, and the lower portion of the tie bolt 150 may be formed. It is supported in contact with the outer circumferential surface. As a result, the tension ring may absorb the vibration that may be generated during the operation, thereby preventing the life of the device from being shortened, and minimizing the generation of noise.
  • the tension ring may be provided in both the first and second disks, and the through hole 1224a may also be formed in both the first and second disks to further increase vibration absorption performance and to a sufficient degree. It may be possible to provide cooling air.
  • the three disks have a T-shape that extends from side to side at the upper end of the disk body having approximately the same size, but may have a form in which a T-shaped disk is disposed between two I-shaped disks. In this case, the number and arrangement order of the discs may be arbitrarily changed.
  • the first and second disks are spaced apart from each other and are supported by each other via a third disk, but may further include additional members connecting the two to further improve vibration absorption performance.
  • FIG. 11 illustrates a fourth embodiment of the disk assembly, in which the same components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals and redundant descriptions thereof will be omitted.
  • the third disk 1220 includes an outer rim 1222 and a disk body 1224 integrally formed with the outer rim 1221. Specifically, it has a form in which the said outer rim is formed in the radially outer edge part of the said disc main body.
  • the disk body 1224 is formed with a through hole 1224a that functions as a passage through which cooling air flows.
  • the first to third disks also include an inner rim of the same type as in the third embodiment. In other words, the third disk in the fourth embodiment is the same as the third disk in the third embodiment.
  • the radial lengths of the disc bodies 1214 and 1234 in the first and second discs are shorter than the radial lengths of the disc bodies of the third disc. Due to this, as shown in Fig. 11, the gap is formed to extend to the inner surface of the inner rim formed on the first and second disks. In other words, the disc bodies in the first and second discs are spaced apart to face the tie rods. Through this, it is possible to smoothly flow the cooling air.
  • the disk assembly 2200 includes three disks.
  • the three disks are common in that a hole through which the tie bolt is penetrated is formed in the center, but the first and second disks 2210 and 2230 are formed to have approximately the same shape, whereas the third disk 2220 is formed.
  • a through hole 2224a for providing a passage through which cooling air to be described later is further formed. That is, without the through hole, the first to third disks may have the same shape.
  • the first disk 2210 is formed so that the side cross-sectional shape has an approximately T shape.
  • the first disk includes a disc body 2214 in the form of a disc and an outer rim 2212 formed to protrude to both sides along the axial direction of the tie bolt.
  • the outer rim 2212 comes into contact with neighboring disks, and serves to couple the disks so that they do not rotate relative to each other.
  • the surface of the outer rim 2212 is made of a friction surface, it may be coupled so as not to slide with the surface of the compressor-side rotor disk or the surface of the third disk by the pressing force of the fixing nut.
  • a plurality of protrusions may be formed on the surface of the outer rim 2212 so as to be engaged with the adjacent disks.
  • one end portion of the disc body 2214 of the first disk specifically, the end portion facing the tie bolt 150 is disposed to be spaced apart from the surface of the tie bolt.
  • a gap S22 is formed between the surface of the tie bolt and the end of the disc body 2214. The said gap is mentioned later.
  • the second disk 2230 basically has a form similar to the first disk. That is, the second disk 2230 may be formed such that the cross-sectional shape of the second disk 2230 has an approximately T-shape.
  • the disk body 2234 in the form of a disk and the tie bolts on the outer circumference of the disk body
  • the outer rim 2232 is formed to protrude to both sides along the axial direction of the.
  • the outer rim 2232 of the second disk 2230 also contacts neighboring disks, and serves to couple the disks so that they do not rotate relative to each other.
  • the third disk is formed to have a different shape from the first and second disk.
  • the third disk 2220 is the same as the first and second disks in that the third disk 2220 is formed to have a substantially “T” shape.
  • the third disk 2220 has an outer rim 2222 like the first and second disks, and the outer rim 2222 is coupled to the outer rim of the first and second disks, respectively. In this way, the rotational torque generated in the turbine section can be transmitted to the compressor section via the second, third and first disks.
  • the disc body 2224 of the third disc 2220 extends downward from the center of the outer rim 2222 and has a through hole 2224a extending along the longitudinal direction of the tie bolt 150. .
  • the through hole 2224a functions as a flow path through which the above-described cooling air passes.
  • the through hole is formed in parallel with the longitudinal direction of the tie bolt in FIG. 12, the through hole is not necessarily limited to this shape, and the through hole 2224a may have any shape penetrating the disc body 2224.
  • the through hole may be formed to be inclined toward the gap S22 of the second disk 2230.
  • first and second air storage spaces S21 are defined on both side surfaces of the main body of the third disk 2220 as an example of the first space part.
  • the first and second air storage spaces S21 have both sides defined by their respective disc bodies, an upper surface defined by an outer rim, and a lower surface defined by a surface of a tie bolt.
  • the first air storage space S21 disposed between the first disk and the second disk functions as a space in which the cooling air supplied from the compressor section is primarily stored.
  • the first air storage space S21 communicates with the gap S22 of the first disk. Through this, cooling air extracted from the compressor section can be temporarily stored in the first air storage space.
  • the through hole 2224a serves to communicate the two air storage spaces S21 with each other. Therefore, the cooling air stored in the first air storage space may be introduced into the second air storage space through the through hole 2224a. The cooling air thus introduced temporarily stays in the second air storage space and is supplied to the turbine section through the gap S22 of the second disk 2230.
  • the gap S22 formed in the second disk serves as a nozzle to allow the air stored in the second air storage space to be ejected to the turbine section. Since the air filled in the air storage space is supplied from the compressor section as described above and has a higher pressure than the atmospheric pressure, air can be injected to the turbine side by this compression pressure, thereby cooling the turbine. do.
  • the first and second reservoir spaces are in communication with a second space portion formed in the compressor section and the turbine section, respectively. That is, the second space portion and the first storage space are respectively disposed in the compressor section on both side surfaces of the first disk, the second space portion and the second space disposed in the turbine section, respectively on both side surfaces of the second disk.
  • the storage space is arranged.
  • cooling air storage spaces are arranged on both sides of the third disk, and they may function as buffers for smoothly supplying cooling air.
  • the fifth embodiment of the disk assembly is configured such that three disks having ends opposite the tie bolts 150 are held in engagement by the axial pressure of the tie bolts. At this time, the tension ring 2240 is inserted between the end of the third disk and the tie bolt 150 to support the first to third disks in the radial direction.
  • the tension ring 2240 has a ring shape made of any material having elasticity, and the upper portion of the cross section is in contact with the outer circumferential surface of the tie bolt 150, and the upper portion of the cross section is based on FIG. 12. Supported. As a result, the tension ring may absorb the vibration that may be generated during the operation, thereby preventing the life of the device from being shortened, and minimizing the generation of noise.
  • the tension ring may be provided in both the first and second disks, and the through hole 2224a may also be formed in both the first and second disks to further increase vibration absorption performance and to a sufficient degree. It may be possible to provide cooling air.
  • all three disks have a T-shape, but may have a form in which an I-type disk is disposed between two T-shaped disks. In this case, the number and arrangement order of the disks may be arbitrarily changed. have.
  • the first and second disks are spaced apart from each other and are supported by each other via a third disk, but may further include additional members connecting the two to further improve vibration absorption performance.
  • FIG. 13 illustrates a sixth embodiment of the disk assembly.
  • the same components as those of the fifth embodiment will be denoted by the same reference numerals and redundant descriptions thereof will be omitted.
  • the disks provided in the sixth embodiment shown in FIG. 13 are basically similar to the fifth embodiment. Accordingly, the sixth embodiment also includes first and second disks 2310 and 2330 having two T-shaped cross sections, and the upper and second disks respectively include the outer rims 2312 and 2332 and the disk body ( 2314, 2334).
  • the third disk 2320 includes an outer rim 2232 and a disk body 2324 integrally formed with the outer rim.
  • the disc body 2324 is provided with a through hole 2324a that functions as a passage through which cooling air flows.
  • the third disk 2320 has an inner rim 2326 at the radially inner end of the disk body 2324.
  • the inner rim 2326 extends along the tie bolt from both sides of the disc body.
  • the inner rim 2326 not only improves the rigidity of the third disk, but also serves to guide the cooling air passing through the through hole 2324a. That is, the upper surface of the inner rim 2326 is formed of a tapered surface inclined along the flow direction of the cooling air. Thus, cooling air can flow into the through hole naturally and flow out along the tapered surface, and can be discharged therefrom.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

본 발명은 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈에 관한 것으로서, 본 발명의 일측면에 의하면, 가스 터빈의 압축기 섹션과 맞물리는 제1 디스크; 가스 터빈의 터빈 섹션과 맞물리는 제2 디스크; 및 상기 제1 및 제2 디스크 사이에 배치되어, 제2 디스크에 인가된 회전 토크를 상기 제1 디스크로 전달하며, 상기 가스 터빈의 축방향을 따라 관통되도록 형성되는 관통공이 형성되는 제3 디스크;를 포함하고, 상기 제3 디스크의 내주면에는 가스 터빈의 타이볼트의 외주면과 접하는 복수 개의 레그가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리가 제공된다.

Description

디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈
본 발명은 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈에 관한 것으로서, 터빈, 특히 가스 터빈에 있어서 압축기 섹션과 터빈 섹션 사이에 배치되어 터빈 섹션에 의해 생성된 회전 토크를 압축기 섹션으로 전달하기 위한 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈에 관한 것이다.
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 로터 디스크를 포함한다. 통상적으로, 압축기에는 터빈 보다 많은 수의 로터 디스크가 포함되는데, 이하에서는 압축기에 배치되는 복수 개의 로터 디스크들을 압축기 섹션이라 칭하며, 터빈측에 배치되는 복수 개의 로터 디스크를 터빈 섹션이라 칭한다.
상기 각각의 로터 디스크들은 이웃한 로터 디스크와 함께 회전하도록 체결된다. 아울러, 각각의 로터 디스크들은 타이볼트를 이용하여 축 방향으로 이동하지 않도록 밀착된 상태로 고정된다.
상기 타이볼트는 각각의 로터 디스크의 중앙을 관통하도록 삽입되고, 타이볼트 양단에 체결되는 가압너트를 통해 로터 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 있다. 타이볼트는 상기 로터 디스크의 축 방향 이동만을 제한할 뿐이어서, 로터 디스크는 타이볼트에 대해서 자유롭게 회전할 수 있는 상태에 있다. 따라서, 터빈섹션에서 생성된 회전토크를 상기 연소기를 경유하여 압축기 섹션으로 전달할 수 있는 토크 전달부재가 추가적으로 구비되어야 한다.
이러한 토크 전달부재 중 하나가 토크 튜브이다. 상기 토크 튜브는 대체로 중공형의 실린더 형태를 가지며, 양측 단부가 압축기 섹션의 최말단 로터 디스크와 터빈 섹션의 최선단 로터 디스크와 각각 체결되어, 양자 사이에서 토크를 전달하도록 구성되어 있다.
상기 토크 튜브는 장기간 동안 지속적으로 운전되는 가스 터빈의 특성상 변형 및 뒤틀림 등에 강해야 하며, 유지 보수를 용이하게 하기 위하여 조립 및 해체가 용이하여야 한다. 아울러, 상기 토크 튜브는 압축기 섹션에서 공급되는 냉각 공기를 터빈 섹션으로 전달하는 공기 유로로서도 기능하기 때문에, 원활한 냉각 공기의 공급이 가능하여야 한다.
본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위해 안출된 것으로서, 종래의 토크 튜브에 비해서 보다 개선된 토크 전달 수단을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
본 발명은 또한, 상기와 같은 토크 전달 수단을 갖는 터빈을 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.
본 발명의 일측면에 의하면, 가스 터빈의 압축기 섹션과 맞물리는 제1 디스크; 가스 터빈의 터빈 섹션과 맞물리는 제2 디스크; 상기 제1 및 제2 디스크 사이에 배치되어, 제2 디스크에 인가된 회전 토크를 상기 제1 디스크로 전달하는 제3 디스크;를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 디스크는 각각 가스 터빈의 타이볼트가 관통되는 디스크 본체 및 상기 디스크 본체의 외주부에 형성되어 각각의 디스크들을 상대 회전이 불가능하도록 결합시키는 외측림을 포함하며, 상기 제3 디스크의 디스크 본체의 양측면에 각각 제1 및 제2 공간부가 형성되고, 상기 제1 및 제2 공간부는 상기 제3 디스크의 디스크 본체에 형성되는 관통공에 의해 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 타이볼트의 축 방향을 따라서 상대 회전이 불가능하도록 결합되는 제1 내지 제3 디스크; 상기 제1 및 제2 디스크는 타이볼트와의 간극을 구비하며, 상기 제3 디스크는 제3 디스크를 관통하며 상기 타이볼트와는 접하지 않도록 형성되는 관통공을 구비하고, 상기 제1 및 제2 디스크의 간극과 상기 제3 디스크의 관통공이 상기 제1 내지 제3 디스크를 관통하는 냉각공기유로를 제공하는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 일단에 디퓨저가 구비되는 하우징; 상기 하우징 내에 배치되는 압축기 섹션; 상기 하우징 내에 배치되는 터빈 섹션; 상기 압축기 섹션과 터빈 섹션을 회전 가능하게 지지하는 타이볼트; 및 상기 압축기 섹션과 상기 터빈 섹션 사이에 배치되어 터빈 섹션에서 생성된 토크를 압축기 섹션으로 전달하는 디스크 어셈블리;를 포함하는 가스터빈으로서, 상기 디스크 어셈블리는, 상기 압축기 섹션과 맞물리는 제1 디스크; 상기 터빈 섹션과 맞물리는 제2 디스크; 상기 제1 및 제2 디스크 사이에 배치되어, 제2 디스크에 인가된 회전 토크를 상기 제1 디스크로 전달하는 제3 디스크;를 포함하고, 상기 제1 내지 제3 디스크는 각각 상기 타이볼트가 관통되는 디스크 본체 및 상기 디스크 본체의 외주부에 형성되어 각각의 디스크들을 상대 회전이 불가능하도록 결합시키는 외측림을 포함하며, 상기 제3 디스크의 디스크 본체의 양측면에 각각 제1 및 제2 공간부가 형성되고, 상기 제1 및 제2 공간부는 상기 제3 디스크의 디스크 본체에 형성되는 관통공에 의해 서로 연통되어, 상기 압축기 섹션으로부터 터빈 섹션으로 연장되는 냉각공기유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제1 실시예가 적용된 가스 터빈의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1 중 터빈 로터 디스크를 확대하여 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3 중 선 A-A'에 따른 단면도이다.
도 5는 상기 제1 실시예의 변형예를 도시한 도 4 상당도이다.
도 6은 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제2 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 7은 제2 실시예에서 레그 부분을 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제3 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 9는 도 8 중 선 A-A'에 따른 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제3 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제4 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제5 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제6 실시예를 확대하여 도시한 단면도이다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 실시예 및 그를 적용한 가스 터빈에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 일 실시예가 적용된 가스 터빈(100)의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 상기 가스 터빈은 하우징(102)을 구비하고 있고, 상기 하우징(102)의 후측에는 터빈을 ?v과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(106)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 디퓨저(106)의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(104)가 배치된다.
공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 하우징(102)의 상류측에 압축기 섹션(110)이 위치하고, 하류 측에 터빈 섹션(120)이 배치된다. 그리고, 상기 압축기 섹션(110)과 상기 터빈 섹션(120)의 사이에는 터빈 섹션에서 발생된 회전토크를 상기 압축기 섹션으로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브(130)가 배치되어 있다.
상기 압축기 섹션(110)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(140)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)들은 타이로드(150)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.
구체적으로, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)는 대략 중앙을 상기 타이로드(150)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로더 디스크(140)는 대향하는 면이 상기 타이로드(150)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.
상기 압축기 로터 디스크(140)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(144)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 블레이드(144)는 루트부(146)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(140)에 체결된다.
상기 각각의 로터 디스크(140)의 사이에는 상기 하우징에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 상기 베인은 상기 로터 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 압축기 로터 디스크의 블레이드를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크의 블레이드로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.
상기 루트부(146)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.
상기 타이로드(150)는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(140)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 토크튜브(130) 내에서 고정된다.
상기 타이로드(150)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.
도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(desworler)라고 한다.
상기 연소기(104)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.
가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 상기 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.
한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.
이를 위해 상기 트랜지션피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.
상기 라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리부에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.
한편, 상기 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈 섹션(120)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크 튜브를 거쳐 압축기 섹션으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.
상기 터빈 섹션은 기본적으로는 압축기 섹션의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈 섹션(120)에도 압축기 섹션의 압축기 로터 디스크와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(180)가 구비된다. 따라서, 상기 터빈 로터 디스크(180) 역시, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(184)도 포함한다. 상기 터빈 블레이드(184) 역시 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(180)에 결합될 수 있다. 아울러, 상기 터빈 로터 디스크(180)의 블레이드(184)의 사이에도 상기 하우징에 고정되는 베인(미도시)이 구비되어, 블레이드를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다.
도 2를 참조하면, 상기 터빈 로터 디스크(180)는 대략 원판 형태를 가지고 있고, 그 외주부에는 복수 개의 결합 슬롯(180a)이 형성되어 있다. 상기 결합 슬롯(180a)은 전나무(fir-tree) 형태의 굴곡면을 갖도록 형성된다.
상기 결합 슬롯(180a)에 터빈 블레이드(184)가 체결된다. 도 2에서, 상기 터빈 블레이드(184)는 대략 중앙부에 평판 형태의 플랫폼부(184a)를 갖는다. 상기 플랫폼부(184a)는 이웃한 터빈 블레이드의 플랫폼부(184a)와 그 측면이 서로 접하여 블레이드들 사이의 간격을 유지시키는 역할을 한다. 상기 플랫폼부(184a)의 저면에는 루트부(184b)가 형성된다. 상기 루트부(184b)는 상술한 로터 디스크(180)의 결합 슬롯(180a)에 상기 로터 디스크(180)의 축방향을 따라서 삽입되는, 소위 액셜 타입(axial-type)의 형태를 갖는다.
상기 루트부(184b)는 대략 전나무 형태의 굴곡부를 가지며, 이는 상기 결합 슬롯에 형성된 굴곡부의 형태와 상응하도록 형성된다. 여기서, 상기 루트부의 결합구조는 반드시 전나무 형태를 가질 필요는 없고, 도브테일 형태를 갖도록 형성될 수도 있다.
상기 플랫폼부(184a)의 상부면에는 블레이드부(184c)가 형성된다. 상기 블레이드부(184c)는 가스터빈의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성되고, 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지를 갖는다.
여기서, 상기 압축기 섹션의 블레이드와는 달리, 터빈 섹션의 블레이드는 고온고압의 연소가스와 직접 접촉하게 된다. 상기 연소 가스의 온도는 1700℃ 달할 정도의 고온이기 때문에 냉각 수단을 필요로 하게 된다. 이를 위해서, 상기 압축기 섹션의 일부 개소에서 압축된 공기를 추기하여 상기 터빈 섹션측 블레이드로 공급하는 냉각 유로를 갖게 된다.
상기 냉각 유로는 상기 하우징 외부에서 연장되거나(외부 유로), 상기 로터 디스크의 내부를 관통하여 연장될 수 있고(내부 유로), 외부 및 내부 유로를 모두 사용할 수도 있다. 도 2에서, 상기 블레이드부의 표면에는 다수의 필름 쿨링홀(184d)이 형성되는데, 상기 필름쿨링홀(184d)들은 상기 블레이드부(184c)의 내부에 형성되는 쿨링 유로(미도시)와 연통되어 냉각 공기를 상기 블레이드부(184c)의 표면에 공급하는 역할을 하게 된다.
이제, 도 3을 참조하여, 상기 디스크 어셈블리에 대해서 상세하게 설명하도록 한다.
도 3을 참조하면, 상기 디스크 어셈블리는 3개의 디스크를 구비한다. 3개의 디스크는 중앙에 상기 타이볼트가 관통되는 홀이 형성되는 점에서 공통되지만, 제1 및 제2 디스크(210, 220)는 대략 동일한 형상을 갖도록 형성되는 반면에, 상기 제3 디스크(230)는 제1 및 제2 디스크 보다 적은 내경을 갖는 점에서 차이를 갖는다. 이하, 구체적으로 각각의 디스크에 대해서 설명한다.
상기 제1 디스크(210)는 측 단면 형상이 대략 T자 형태를 갖도록 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 디스크는 원판 형태의 디스크 본체(214)와 상기 디스크 본체의 외주부에 상기 타이볼트의 축방향을 따라 양측으로 돌출되도록 형성되는 외측림(212)을 포함한다. 여기서, 상기 외측림(212)은 이웃한 디스크들과 접하여, 디스크들이 서로 상대회전하지 못하도록 결합하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 외측림(212)의 표면은 마찰면으로 이루어져, 상기 고정 너트의 가압력에 의해 상기 압축기측 로터 디스크의 표면 또는 제3 디스크의 표면과 미끄러지지 않도록 결합될 수 있다. 이외에도, 복수개의 돌기부를 상기 외측림(212)의 표면에 형성하여 이웃한 디스크들과 체결되도록 할 수도 있다.
그리고, 상기 제1 디스크의 디스크 본체(214)의 일측 단부, 구체적으로는 상기 타이볼트(150)와 대향하는 단부는 타이볼트의 표면으로부터 이격되도록 배치된다. 구체적으로, 상기 제1 디스크는 단면이 도 3을 기준으로 상하 높이가 좌우 폭 보다 작게 형성된다. 그로 인해서, 상기 제1 디스크에는 상기 타이볼트를 중심으로 하여 배치되는 내부 공간이 형성된다. 상기 내부 공간은 후술할 제3 디스크의 측면 공간과 함께 제1 공기 저류 공간(S1)을 형성한다. 이에 대해서는 후술한다.
상기 제2 디스크(220)는 기본적으로는 상기 제1 디스크와 유사한 형태를 갖는다. 즉, 상기 제2 디스크(220)도 측 단면 형상이 대략 T자 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 디스크와 마찬가지로, 원판 형태의 디스크 본체(224)와 상기 디스크 본체의 외주부에 상기 타이볼트의 축방향을 따라 양측으로 돌출되도록 형성되는 외측림(222)을 포함한다. 상기 제2 디스크(220)의 상기 외측림(222)도 이웃한 디스크들과 접하여, 디스크들이 서로 상대회전하지 못하도록 결합되는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 외측림(222)의 표면은 마찰면으로 이루어져, 상기 고정 너트의 가압력에 의해 상기 터빈측 로터 디스크의 표면 또는 제3 디스크의 표면과 미끄러지지 않도록 결합될 수 있다. 상기 제2 디스크에서도, 복수개의 돌기부를 상기 외측림(222)의 표면에 형성하여 이웃한 디스크들과 체결되도록 할 수도 있다.
그리고, 상기 제2 디스크에 의해서도 제1 디스크의 공기 저류 공간과 유사한 제2 공기 저류 공간(S2)이 형성된다.
한편, 상기 제3 디스크는 상기 제1 및 제2 디스크와는 다른 형태를 갖도록 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제3 디스크(230)는 대략 "I"자 형태를 갖도록 형성되며, 구체적으로는 원판 형태의 디스크 본체(232)와 상기 디스크 본체의 반경 방향 외측에 형성되는 외측림(236)을 포함한다. 상기 외측림(236)은 상기 제1 및 제2 디스크의 그것과 동일한 형태를 가질 수 있다. 상기 디스크 본체(232)에는 상기 타이볼트(150)의 길이 방향을 따라 연장되는 관통공(232a)이 형성된다.
상기 관통공(232a)은 냉각 공기가 통과하는 유로로서 기능하게 된다. 여기서, 도 3에서는 상기 관통공이 상기 타이볼트의 길이 방향과 평행하게 형성되어 있으나, 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니며, 상기 관통공(232a)은 상기 디스크 본체(232)를 관통하는 임의의 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 관통공은 도 3을 기준으로 우하향 또는 우상향으로 경사지게 형성될 수도 있다.
아울러, 상기 제3 디스크(230)는 상기 타이볼트(150)가 관통되도록 대략 중앙부에 형성되는 홀의 내경이 제1 및 제2 디스크보다 작게 형성되어 있다. 이로 인해서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제3 디스크(230)의 본체의 양측면에는 각각 제1 및 제2 공기 저류 공간(S1, S2)이 정의된다. 상기 제1 및 제2 공기 저류 공간(S1, S2)은 상술한 제1 및 제2 디스크의 내부 공간 및 상기 제3 디스크의 디스크 본체의 양측면에 존재하는 공간에 의해 각각 정의된다.
상기 제1 디스크와 제2 디스크 사이에 배치되는 제1 공기 저류 공간(S1)은 상기 압축기 섹션으로부터 추기된 냉각 공기가 일차적으로 저류하는 공간으로서 기능한다. 그리고, 상기 제2 공기 저류 공간(S2)은 상기 터빈 섹션으로 분사될 냉각 공기가 일시적으로 머무는 공간으로서 기능한다.
한편, 상기 관통공(232a)은 상기 두 개의 공기 저류 공간(S1, S2)들을 서로 연통시키는 역할을 한다. 따라서, 상기 제1 공기 저류 공간에 저장된 냉각 공기는 상기 관통공(232a)을 통해서 제2 공기 저류 공간으로 유입될 수 있다. 이렇게 유입된 냉각 공기는 제2 공기 저류 공간 내에 일시적으로 머물다가 터빈 섹션측으로 공급된다.
여기서, 상기 제3 디스크의 내측에 형성되는 홀(238, 도 4 참조)의 내측면에는 복수 개의 레그(234)가 형성된다. 상기 레그(234)는 상기 타이볼트(150)의 외주면에 밀착되어, 제3 디스크가 반경 방향에 대해서 이동하는 것을 저지하도록 형성된다.
도 4를 참조하면, 상기 레그(234)는 상기 제3 디스크(230)의 중심을 기준으로 하여 6개가 방사상으로 배치되어 있다. 그리고, 각각의 레그(234)들 사이에는 공간부(235)가 형성되는데, 상기 공간부(235)는 상기 제3 디스크를 축 방향으로 관통하도록 연장되어, 상술한 관통공(232a)과 함께 냉각 공기의 유로를 형성하게 된다. 따라서, 상기 제3 디스크는 타이볼트에 직접 접촉하여 지지되므로, 안정적으로 타이볼트에 지지될 수 있으면서도, 레그들 사이에 형성된 공간부(235)에 의해서 충분한 정도의 공기 유로를 제공할 수 있게 된다.
여기서, 상기 공간부(235)는 대략 반원 형태를 갖도록 형성되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 공간부(235)는 도 5에 도시된 바와 같이, 직사각형 단면을 갖도록 형성될 수도 있다. 이외에도, 공기가 지날 수 있는 임의의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 레그(234)는 상기 타이볼트의 길이 방향을 따라서 연장되도록 형성되고, 타이볼트의 주위를 방사상으로 둘러싸도록 배치되어 있어, 제3 디스크가 타이볼트의 표면에 안정적이고 견고하게 지지될 수 있도록 한다.
한편, 상기 레그는 도 6 및 도 6에 도시된 형태로 변형될 수도 있다. 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제2 실시예를 도시한 도면으로서, 이하의 설명에서는 상기 제1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
기본적으로, 상기 제2 실시예는 상기 레그의 형상을 제외하면, 제1 실시예와 동일하다. 상기 제2 실시예에서 상기 레그(234)는 홀(238)의 내주면에 방사상으로 형성되는 점에서도 동일하다. 다만, 상기 레그(234)의 양측면에, 상기 타이볼트의 원주 방향으로 연장되는 지지부(232b)가 형성되는 점에서 차이를 갖는다.
상기 지지부(232b)는 상기 레그(234)와 함께 타이볼트의 표면에 직접 접촉하여 제3 디스크를 지지한다. 따라서, 지지부의 면적만큼 제3 디스크와 타이볼트의 접촉면적이 늘어나므로, 제3 디스크를 더욱 안정적으로 지지할 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 실시예에서 제3 디스크는 타이볼트와의 직접 접촉에 의해 지지되고, 제1 및 제2 디스크는 타이볼트의 축 방향 압력에 의해 제3 디스크에 대해서 결합을 유지하도록 구성되어 있다. 즉, 제1 내지 제3 디스크는 상기 레그에 의해서 반경 방향에 대해 지지되어 있는데, 경우에 따라서는 상기 제1 내지 제3 디스크의 반경 방향 진동을 억제하기 위한 댐핑 수단으로서, 상기 제3 디스크와 상기 타이볼트(150)의 사이에 텐션 링을 사용하는 예도 고려할 수 있다.
도 8 및 도 9는 그러한 텐션 링이 구비된 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제3 실시예를 도시한 도면이다. 상기 텐션 링은 탄성을 갖는 임의의 재질로 이루어진 링 형태를 가지며, 도 8을 기준으로 단면의 상부는 상기 레그(233)에, 하부는 상기 타이볼트(150)의 외주면과 각각 접하여 지지된다. 이로 인해서, 작동 과정에서 발생될 수 있는 진동을 상기 텐션 링이 흡수하여 장치의 수명이 단축되는 것을 방지하고, 소음 발생도 최소화할 수 있게 된다.
여기서, 도 8에 도시된 예에서는 상기 제3 디스크에만 텐션 링이 구비되어 있음을 알 수 있다. 이는 상기 3개의 디스크들이 상술한 바와 같이 타이볼트에 의해서 압축기 및 터빈 섹션 사이에 축 방향에 대해서 고정된 상태를 유지하기 때문에, 하나의 텐션 링에 의해서도 필요한 정도의 진동 흡수가 가능하기 때문이다.
아울러, 상기 실시예에서는 두 개의 T형 디스크 사이에 I형 디스크를 배치한 형태를 갖고 있지만, 상기 디스크의 개수 및 배치 순서는 임의로 변경할 수도 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 디스크는 서로 이격되어 배치되어 있고, 제3 디스크를 매개로 하여 서로 지지되어 있으나, 진동 흡수 성능을 보다 향상시키기 위해서 양자 사이를 연결하는 추가적인 부재를 구비할 수도 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 디스크 어셈블리의 제3 실시예가 도시되어 있다. 도 10을 참조하면, 상기 디스크 어셈블리(1200)는 3개의 디스크를 구비한다. 3개의 디스크는 중앙에 상기 타이볼트가 관통되는 홀이 형성되는 점에서 공통되지만, 제1 및 제2 디스크(1210, 1230)는 대략 동일한 형상을 갖도록 형성되는 반면에, 상기 제3 디스크(1220)는 후술할 냉각 공기가 통과하는 유로를 제공하기 위한 관통공(1224a)이 더 형성되는 점에서 차이를 갖는다. 이하, 구체적으로 각각의 디스크에 대해서 설명한다.
상기 제1 디스크(1210)는 측 단면 형상이 대략 T자 형태를 갖도록 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 디스크는 원판 형태의 디스크 본체(1214)와 상기 디스크 본체의 반경 방향 외측단부에 상기 타이볼트의 축방향을 따라 양측으로 돌출되도록 형성되는 외측림(1212)을 포함한다. 여기서, 상기 외측림(1212)은 이웃한 디스크들과 접하여, 디스크들이 서로 상대회전하지 못하도록 결합하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 외측림(1212)의 표면은 마찰면으로 이루어져, 상기 고정 너트의 가압력에 의해 상기 압축기측 로터 디스크의 표면 또는 제3 디스크의 표면과 미끄러지지 않도록 결합될 수 있다. 이외에도, 복수개의 돌기부를 상기 외측림(1212)의 표면에 형성하여 이웃한 디스크들과 체결되도록 할 수도 있다.
그리고, 상기 제1 디스크의 디스크 본체(1214)의 일측 단부, 구체적으로는 상기 타이볼트(150)와 대향하는 단부는 타이볼트의 표면으로부터 이격되도록 배치된다. 이로 인해서, 상기 타이볼트의 표면과 상기 디스크 본체(1214)의 단부 사이에는 간극(S11)이 형성된다. 상기 간극에 대해서는 후술한다.
또한, 상기 제1 디스크(1210)는 상기 타이볼트(150)와 상기 외측림(1212)의 사이에, 구체적으로는 상기 디스크 본체(1214)의 대략 중앙부에 형성되는 내측림(1215)을 포함한다. 상기 내측림(1215)은 상기 제1 디스크(1210)의 좌우 양측면 중에서 상기 압축기 섹션과는 반대인 측면에만 형성된다. 그리고, 상기 내측림(1215)은 상기 외측림과 마찬가지로, 이웃한 내측림과 결합하여 복수 개의 디스크들 사이에서 토크가 전달될 수 있도록 하는 한편, 디스크들을 축방향에 대해서 보다 안정적으로 지지한다.
상기 제2 디스크(1230)는 기본적으로는 상기 제1 디스크와 유사한 형태를 갖는다. 즉, 상기 제2 디스크(1230)는 측 단면 형상이 대략 T자 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 디스크와 마찬가지로, 원판 형태의 디스크 본체(1234)와 상기 디스크 본체의 외측 단부부에 상기 타이볼트의 축방향을 따라 양측으로 돌출되도록 형성되는 외측림(1232)을 포함한다. 상기 제2 디스크(1230)의 상기 외측림(1232)도 이웃한 디스크들과 접하여, 디스크들이 서로 상대회전하지 못하도록 결합하는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 외측림(1232)의 표면은 마찰면으로 이루어져, 상기 고정 너트의 가압력에 의해 상기 터빈측 로터 디스크의 표면 또는 제3 디스크의 표면과 미끄러지지 않도록 결합될 수 있다. 상기 제2 디스크에서도, 복수 개의 돌기부를 상기 외측림(1232)의 표면에 형성하여 이웃한 디스크들과 체결되도록 할 수도 있다. 또한, 상기 제2 디스크의 타이볼트측 단부에도 제1 디스크와 같은 간극(S13)이 배치된다.
또한, 상기 제2 디스크(1230)도 상기 타이볼트(150)와 상기 외측림(1232)의 사이에, 즉 대략 중앙부에 내측림(1235)을 포함한다. 상기 내측림(1235)은 상기 제2 디스크(1230)의 좌우 양측면 중에서 상기 터빈 섹션과는 반대인 측면에만 형성된다. 그리고, 상기 내측림(1235)도, 이웃한 내측림과 결합하여 복수 개의 디스크들 사이에서 토크가 전달될 수 있도록 하는 한편, 디스크들을 축방향에 대해서 보다 안정적으로 지지한다.
한편, 상기 제3 디스크는 상기 제1 및 제2 디스크와는 다른 형태를 갖도록 형성된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 제3 디스크(1220)는 대략 "T"자 형태를 갖도록 형성되는 점에서는 상기 제1 및 제2 디스크와 동일하다. 따라서, 상기 제3 디스크(1220)는 상기 제1 및 제2 디스크와 같이 외측림(1222)을 구비하고, 상기 외측림(1222)은 각각 상기 제1 및 제2 디스크의 외측림과 결합된다. 이로 인해서, 상기 터빈 섹션에서 생성된 회전 토크가 상기 제2, 제3 및 제1 디스크를 거쳐 압축기 섹션으로 전달될 수 있다.
아울러, 상기 제3 디스크(1220)의 디스크 본체(1224)는 상기 외측림(1222)의 중앙으로부터 하향으로 연장되고, 상기 타이볼트(150)의 길이 방향을 따라 연장되는 관통공(1224a)을 갖는다. 상기 관통공(1224a)은 상술한 냉각 공기가 통과하는 유로로서 기능하게 된다. 여기서, 도 10에서는 상기 관통공이 상기 타이볼트의 길이 방향과 평행하게 형성되어 있으나, 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니며, 상기 관통공(1224a)은 상기 디스크 본체(1224)를 관통하는 임의의 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 관통공은 상기 제2 디스크(1230)의 간극(S12)을 향하여 경사지게 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 제3 디스크(1220)의 외측림(1222)과 타이볼트 사이에는 내측림(1225)이 형성된다. 여기서, 상기 제3 디스크(1220)에 형성되는 내측림(1225)은 제1 및 제2 디스크와는 달리, 제3 디스크의 좌우 양측면에 각각 형성된다. 이로 인해서, 제1 내지 제3 디스크에 형성된 내측림들이 일직선 상에 정렬되고, 서로 맞물려서 토크가 전달될 수 있도록 한다.
그리고, 상기 제3 디스크(1220)의 본체의 양측면에는 각각 제1 및 제2 공간부가 형성된다. 구체적으로, 상기 제3 디스크(1220)의 반경 방향 내측의 양측면에 각각 제1 공간부가 배치되고, 상기 두 개의 제1 공간부부는 타이볼트(150), 제1 및 제3 디스크의 내측림(1215, 1225)과 제1 및 제3 디스크의 디스크 본체(1214, 1224)에 의해 정의되는 공간과, 타이볼트(150), 제2 및 제3 디스크의 내측림(1235, 1225)과 제2 및 제3 디스크의 디스크 본체(1234, 1224)에 의해 정의되는 공간이다.
상기 제1 디스크와 제2 디스크 사이에 배치되는 제1 공간부는 상기 압축기 섹션으로부터 공급된 냉각 공기가 일차적으로 저류하는 공간으로서 기능한다. 그리고, 상기 제1 공간부는 상기 제1 디스크의 간극(S11)과 연통되어 있다. 이를 통해서, 압축기 섹션으로부터 추기된 냉각 공기가 상기 제1 공간부에 일시적으로 저장될 수 있다.
한편, 상기 관통공(1224a)은 상기 두 개의 공기 저류 공간들을 서로 연통시키는 역할을 한다. 따라서, 상기 제1 공간부에 저장된 냉각 공기는 상기 관통공(1224a)을 통해서 제2 공기 저류 공간으로 유입될 수 있다. 이렇게 유입된 냉각 공기는 제2 공기 저류 공간 내에 일시적으로 머물다가 상기 제2 디스크(1230)의 간극(S13)을 통해서 터빈 섹션측으로 공급된다.
여기서, 상기 제2 디스크에 형성된 간극(S13)은 제1 공간부 내에 저장된 공기가 상기 터빈 섹션으로 분출될 수 있도록 하는 노즐로서 기능하게 된다. 상기 공기 저류 공간 내에 충전된 공기는 상술한 바와 같이 압축기 섹션으로부터 공급된 것이어서 대기압에 비해서 높은 압력을 갖고 있으므로, 이러한 압축 압력에 의해서 공기가 터빈측으로 분사될 수 있고, 그에 따라 터빈을 냉각할 수 있게 된다.
이러한 냉각 효율을 더욱 높이기 위해서 상기 간극(S13)의 배치 방향을 터빈 섹션 중 특정 부위를 향하도록 경사지게 배치할 수도 있다.
그리고, 상기 제1 및 제3 디스크의 내측림과 외측림 사이 및 제2 및 제3 디스크의 내측림과 외측림 사이에 제2 공간부가 형성된다. 상기 제2 공간부는 기본적으로 상기 제1 공간부에 비해서 반경방향으로 외측에 배치되어 있으며, 제1 공간부와는 연통되지 않는다. 따라서, 냉각 공기는 상기 제1 공간부를 통해서만 흐를 수 있고, 제2 공간부로는 전달되지 않는다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 내지 제3 디스크는 상기 외측림과 내측림에 의해 지지되고, 외측림과 내측림 사이에 상기 제2 공간부가 배치된다. 이렇게, 두 개의 디스크가 서로 이격된 지점에서 서로 고정되므로 안정적으로 토크 전달이 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제2 공간부는 상기 토크 전달 부재의 중량을 경감하는 살빼기부로서도 기능할 수 있다.
한편, 상기 디스크 어셈블리의 제3 실시예는 타이볼트(150)와 대향하는 단부를 갖는 3개의 디스크들이 타이볼트의 축 방향 압력에 의해 결합을 유지하도록 구성되어 있다. 이때, 상기 제1 내지 제3 디스크를 반경방향에 대해 지지하기 위해서 상기 제3 디스크의 단부와 상기 타이볼트(150)의 사이에는 텐션 링(1250)이 끼워진다.
상기 텐션 링(1250)은 탄성을 갖는 임의의 재질로 이루어진 링 형태를 가지며, 도 10를 기준으로 단면의 상부는 상기 제3 디스크의 디스크 본체(1224)에, 하부는 상기 타이볼트(150)의 외주면과 각각 접하여 지지된다. 이로 인해서, 작동 과정에서 발생될 수 있는 진동을 상기 텐션 링이 흡수하여 장치의 수명이 단축되는 것을 방지하고, 소음 발생도 최소화할 수 있게 된다.
여기서, 도 10에 도시된 예에서는 상기 제3 디스크에만 텐션 링이 구비되어 있음을 알 수 있다. 이는 상기 3개의 디스크들이 상술한 바와 같이 타이볼트에 의해서 압축기 및 터빈 섹션 사이에 축 방향에 대해서 고정된 상태를 유지하기 때문에, 하나의 텐션 링에 의해서도 필요한 정도의 진동 흡수가 가능하기 때문이며, 제1 및 제2 디스크를 통한 냉각 공기의 흐름을 가능하게 하기 위해서이다. 다만, 경우에 따라서는, 상기 텐션 링을 제1 및 제2 디스크 모두에 설치하고, 상기 관통공(1224a) 또한 상기 제1 및 제2 디스크 모두에 형성하여, 진동 흡수 성능을 더욱 높이면서도 충분한 정도의 냉각공기를 제공하는 것이 가능하도록 할 수도 있다.
아울러, 상기 실시예에서는 3개의 디스크가 대략 동일한 크기를 갖는 디스크 본체의 상측 단부에 좌우로 연장되는 T자 형태를 갖고 있지만, 두 개의 I형 디스크 사이에 T형 디스크를 배치한 형태를 가질 수도 있으며, 이 경우 상기 디스크의 개수 및 배치 순서는 임의로 변경할 수도 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 디스크는 서로 이격되어 배치되어 있고, 제3 디스크를 매개로 하여 서로 지지되어 있으나, 진동 흡수 성능을 보다 향상시키기 위해서 양자 사이를 연결하는 추가적인 부재를 구비할 수도 있다.
도 11은 상기 디스크 어셈블리의 제4 실시예를 도시한 것으로서, 상기 제4 실시예에 있어서 상기 제3 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 11에 도시된 제4 실시예에 구비되는 디스크들은 기본적으로는 상기 제3 실시예와 유사하다. 상기 제4 실시예는 두 개의 대략 I자형 단면을 갖는 제1 및 제2 디스크(1210, 1230)를 포함하고, 상가 제1 및 제2 디스크는 각각 외측림(1212, 1232) 및 디스크 본체(1214, 1234)를 포함한다.
그리고, 상기 제3 디스크(1220)는 외측림(1222) 및 상기 외측림과 일체로 형성되는 디스크 본체(1224)를 포함한다. 구체적으로는, 상기 디스크 본체의 반경 방향 외측 단부에 상기 외측림이 형성되는 형태를 갖는다. 상기 디스크 본체(1224)에는 냉각 공기가 흐르는 통로로서 기능하는 관통공(1224a)이 형성된다. 또한, 상기 제1 내지 제3 디스크는 제3 실시예와 동일한 형태의 내측림도 포함하고 있다. 다시 말해서, 제4 실시예에서의 제3 디스크는 제3 실시예에서의 제3 디스크와 동일하다.
다만, 제1 및 제2 디스크의 경우 디스크 본체와 타이볼트 사이에 형성되는 두 개의 간극(S11, S13)이 제3 실시예와는 다르게 형성된다. 다시 말해서, 상기 제1 및 제2 디스크에서 디스크 본체(1214, 1234)의 반경 방향 길이는 제3 디스크의 디스크 본체의 반경 방향 길이보다 짧게 형성된다. 이로 인해서, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 간극은 제1 및 제2 디스크에 형성되는 내측림의 내측면까지 연장되도록 형성된다. 다시 말해서, 상기 제1 및 제2 디스크에서의 디스크 본체는 타이로드와 대향하도록 이격되어 배치된다. 이를 통해서, 냉각 공기의 흐름을 더욱 원활하게 할 수 있게 된다.
여기서, 제1 및 제2 디스크 사이의 간격이 확장되면서, 제1 및 제2 디스크에 대한 지지력이 제3 실시예에 비해 저하되는 우려는 있으나, 내측림 및 외측림에 의해서 2중으로 지지되고 있으므로, 간극이 확장되더라도 안정성에는 우려가 없을 정도의 지지력이 확보될 수 있다.
도 12는 상기 디스크 어셈블리의 제5 실시예를 도시한 단면도로서, 도 12를 참조하면, 상기 디스크 어셈블리(2200)는 3개의 디스크를 구비한다. 3개의 디스크는 중앙에 상기 타이볼트가 관통되는 홀이 형성되는 점에서 공통되지만, 제1 및 제2 디스크(2210, 2230)는 대략 동일한 형상을 갖도록 형성되는 반면에, 상기 제3 디스크(2220)는 후술할 냉각 공기가 통과하는 유로를 제공하기 위한 관통공(2224a)이 더 형성되는 점에서 차이를 갖는다. 즉, 상기 관통공이 없다면, 상기 제1 내지 제3 디스크들은 서로 동일한 형태를 가질 수 있다.
이하, 구체적으로 각각의 디스크에 대해서 설명한다.
상기 제1 디스크(2210)는 측 단면 형상이 대략 T자 형태를 갖도록 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 디스크는 원판 형태의 디스크 본체(2214)와 상기 디스크 본체의 외주부에 상기 타이볼트의 축방향을 따라 양측으로 돌출되도록 형성되는 외측림(2212)을 포함한다. 여기서, 상기 외측림(2212)은 이웃한 디스크들과 접하여, 디스크들이 서로 상대회전하지 못하도록 결합하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 외측림(2212)의 표면은 마찰면으로 이루어져, 상기 고정 너트의 가압력에 의해 상기 압축기측 로터 디스크의 표면 또는 제3 디스크의 표면과 미끄러지지 않도록 결합될 수 있다. 이외에도, 복수개의 돌기부를 상기 외측림(2212)의 표면에 형성하여 이웃한 디스크들과 체결되도록 할 수도 있다.
그리고, 상기 제1 디스크의 디스크 본체(2214)의 일측 단부, 구체적으로는 상기 타이볼트(150)와 대향하는 단부는 타이볼트의 표면으로부터 이격되도록 배치된다. 이로 인해서, 상기 타이볼트의 표면과 상기 디스크 본체(2214)의 단부 사이에는 간극(S22)가 형성된다. 상기 간극에 대해서는 후술한다.
상기 제2 디스크(2230)는 기본적으로는 상기 제1 디스크와 유사한 형태를 갖는다. 즉, 상기 제2 디스크(2230)는 측 단면 형상이 대략 T자 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 디스크와 마찬가지로, 원판 형태의 디스크 본체(2234)와 상기 디스크 본체의 외주부에 상기 타이볼트의 축방향을 따라 양측으로 돌출되도록 형성되는 외측림(2232)을 포함한다. 상기 제2 디스크(2230)의 상기 외측림(2232)도 이웃한 디스크들과 접하여, 디스크들이 서로 상대회전하지 못하도록 결합하는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 외측림(2232)의 표면은 마찰면으로 이루어져, 상기 고정 너트의 가압력에 의해 상기 터빈측 로터 디스크의 표면 또는 제3 디스크의 표면과 미끄러지지 않도록 결합될 수 있다. 상기 제2 디스크에서도, 복수 개의 돌기부를 상기 외측림(2232)의 표면에 형성하여 이웃한 디스크들과 체결되도록 할 수도 있다. 또한, 상기 제2 디스크의 타이볼트측 단부에도 제1 디스크와 같은 간극(S22)이 배치된다.
한편, 상기 제3 디스크는 상기 제1 및 제2 디스크와는 다른 형태를 갖도록 형성된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 제3 디스크(2220)는 대략 "T"자 형태를 갖도록 형성되는 점에서는 상기 제1 및 제2 디스크와 동일하다. 따라서, 상기 제3 디스크(2220)는 상기 제1 및 제2 디스크와 같이 외측림(2222)을 구비하고, 상기 외측림(2222)은 각각 상기 제1 및 제2 디스크의 외측림과 결합된다. 이로 인해서, 상기 터빈 섹션에서 생성된 회전 토크가 상기 제2, 제3 및 제1 디스크를 거쳐 압축기 섹션으로 전달될 수 있다.
아울러, 상기 제3 디스크(2220)의 디스크 본체(2224)는 상기 외측림(2222)의 중앙으로부터 하향으로 연장되고, 상기 타이볼트(150)의 길이 방향을 따라 연장되는 관통공(2224a)을 갖는다. 상기 관통공(2224a)은 상술한 냉각 공기가 통과하는 유로로서 기능하게 된다. 여기서, 도 12에서는 상기 관통공이 상기 타이볼트의 길이 방향과 평행하에 형성되어 있으나, 반드시 이러한 형태로 한정되는 것은 아니며, 상기 관통공(2224a)은 상기 디스크 본체(2224)를 관통하는 임의의 형태를 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 관통공은 상기 제2 디스크(2230)의 간극(S22)을 향하여 경사지게 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 제3 디스크(2220)의 본체의 양측면에는 상기 제1 공간부의 일 예로서 각각 제1 및 제2 공기 저류 공간(S21)이 정의된다. 상기 제1 및 제2 공기 저류 공간(S21)은 양측면이 각각의 디스크 본체에 의해 정의되고, 상부면은 외측림에 의해, 하부면은 타이볼트의 표면에 의해 정의된다.
상기 제1 디스크와 제2 디스크 사이에 배치되는 제1 공기 저류 공간(S21)은 상기 압축기 섹션으로부터 공급된 냉각 공기가 일차적으로 저류하는 공간으로서 기능한다. 그리고, 상기 제1 공기 저류 공간(S21)은 상기 제1 디스크의 간극(S22)과 연통되어 있다. 이를 통해서, 압축기 섹션으로부터 추기된 냉각 공기가 상기 제1 공기 저류 공간에 일시적으로 저장될 수 있다.
한편, 상기 관통공(2224a)은 상기 두 개의 공기 저류 공간(S21)들을 서로 연통시키는 역할을 한다. 따라서, 상기 제1 공기 저류 공간에 저장된 냉각 공기는 상기 관통공(2224a)을 통해서 제2 공기 저류 공간으로 유입될 수 있다. 이렇게 유입된 냉각 공기는 제2 공기 저류 공간 내에 일시적으로 머물다가 상기 제2 디스크(2230)의 간극(S22)을 통해서 터빈 섹션측으로 공급된다.
여기서, 상기 제2 디스크에 형성된 간극(S22)은 제2 공기 저류 공간 내에 저장된 공기가 상기 터빈 섹션으로 분출될 수 있도록 하는 노즐로서 기능하게 된다. 상기 공기 저류 공간 내에 충전된 공기는 상술한 바와 같이 압축기 섹션으로부터 공급된 것이어서 대기압에 비해서 높은 압력을 갖고 있으므로, 이러한 압축 압력에 의해서 공기가 터빈측으로 분사될 수 있고, 그에 따라 터빈을 냉각할 수 있게 된다.
이러한 냉각 효율을 더욱 높이기 위해서 상기 간극(S22)의 배치 방향을 터빈 섹션 중 특정 부위를 향하도록 경사지게 배치할 수도 있다.
그리고, 상기 제1 및 제2 저류공간들은 각각 압축기 섹션 및 터빈 섹션에 형성되어 있는 제2 공간부와 연통되어 있다. 즉, 상기 제1 디스크의 양측면에는 각각 압축기 섹션에 배치되는 제2 공간부와 상기 제1 저류공간이 배치되고, 상기 제2 디스크의 양측면에는 각각 터빈 섹션에 배치되는 제2 공간부와 상기 제2 저류공간이 배치된다.
이를 통해서, 상기 제3 디스크의 양측면에는 각각 2개씩의 냉각 공기 저장공간이 배치되며, 이들은 냉각 공기의 공급을 원활하게 하는 버퍼로서 기능할 수 있다.
한편, 상기 디스크 어셈블리의 제5 실시예는 타이볼트(150)와 대향하는 단부를 갖는 3개의 디스크들이 타이볼트의 축 방향 압력에 의해 결합을 유지하도록 구성되어 있다. 이때, 상기 제1 내지 제3 디스크를 반경방향에 대해 지지하기 위해서 상기 제3 디스크의 단부와 상기 타이볼트(150)의 사이에는 텐션 링(2240)이 끼워진다.
상기 텐션 링(2240)은 탄성을 갖는 임의의 재질로 이루어진 링 형태를 가지며, 도 12를 기준으로 단면의 상부는 상기 디스크 본체(2224)에, 하부는 상기 타이볼트(150)의 외주면과 각각 접하여 지지된다. 이로 인해서, 작동 과정에서 발생될 수 있는 진동을 상기 텐션 링이 흡수하여 장치의 수명이 단축되는 것을 방지하고, 소음 발생도 최소화할 수 있게 된다.
여기서, 도 12에 도시된 예에서는 상기 제3 디스크에만 텐션 링이 구비되어 있음을 알 수 있다. 이는 상기 3개의 디스크들이 상술한 바와 같이 타이볼트에 의해서 압축기 및 터빈 섹션 사이에 축 방향에 대해서 고정된 상태를 우지하기 때문에, 하나의 텐션 링에 의해서도 필요한 정도의 진동 흡수가 가능하기 때문이며, 제1 및 제2 디스크를 통한 냉각 공기의 흐름을 가능하게 하기 위해서이다. 다만, 경우에 따라서는, 상기 텐션 링을 제1 및 제2 디스크 모두에 설치하고, 상기 관통공(2224a) 또한 상기 제1 및 제2 디스크 모두에 형성하여, 진동 흡수 성능을 더욱 높이면서도 충분한 정도의 냉각공기를 제공하는 것이 가능하도록 할 수도 있다.
아울러, 상기 실시예에서는 3개의 디스크가 모두 T자 형태를 갖고 있지만, 두 개의 T형 디스크 사이에 I형 디스크를 배치한 형태를 가질 수도 있으며, 이 경우 상기 디스크의 개수 및 배치 순서는 임의로 변경할 수도 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 디스크는 서로 이격되어 배치되어 있고, 제3 디스크를 매개로 하여 서로 지지되어 있으나, 진동 흡수 성능을 보다 향상시키기 위해서 양자 사이를 연결하는 추가적인 부재를 구비할 수도 있다.
도 13은 상기 디스크 어셈블리의 제6 실시예를 도시한 것으로서, 상기 제6 실시예에 있어서 상기 제5 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 13에 도시된 제6 실시예에 구비되는 디스크들은 기본적으로는 상기 제5 실시예와 유사하다. 따라서, 상기 제6 실시예에서도 두 개의 T자형 단면을 갖는 제1 및 제2 디스크(2310, 2330)를 포함하고, 상가 제1 및 제2 디스크는 각각 외측림(2312, 2332) 및 디스크 본체(2314, 2334)를 포함한다.
그리고, 상기 제3 디스크(2320)는 외측림(2322) 및 상기 외측림과 일체로 형성되는 디스크 본체(2324)를 포함한다. 상기 디스크 본체(2324)에는 냉각 공기가 흐르는 통로로서 기능하는 관통공(2324a)이 형성된다. 한편, 상기 제3 디스크(2320)는 상기 디스크 본체(2324)의 반경 방향 내측 단부에 내측림(2326)을 갖는다. 상기 내측림(2326)은 상기 디스크 본체의 양측면으로부터 상기 타이볼트를 따라서 돌출되게 연장된다.
상기 내측림(2326)은 제3 디스크의 강성을 향상시킬뿐만 아니라, 상기 관통공(2324a)을 통과하는 냉각 공기를 가이드하는 역할도 겸한다. 즉, 상기 내측림(2326)의 상측면은 상기 냉각 공기의 흐름 방향을 따라서 경사진 테이퍼면으로 이루어진다. 따라서, 냉각 공기는 상기 테이퍼면을 따라 흐르면서 자연스럽게 상기 관통공으로 유입되고, 또한 그로부터 토출될 수 있다.

Claims (20)

  1. 가스 터빈의 압축기 섹션과 맞물리는 제1 디스크;
    가스 터빈의 터빈 섹션과 맞물리는 제2 디스크;
    상기 제1 및 제2 디스크 사이에 배치되어, 제2 디스크에 인가된 회전 토크를 상기 제1 디스크로 전달하는 제3 디스크;를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 디스크는 각각 가스 터빈의 타이볼트가 관통되는 디스크 본체 및 상기 디스크 본체의 외주부에 형성되어 각각의 디스크들을 상대 회전이 불가능하도록 결합시키는 외측림을 포함하며,
    상기 제3 디스크의 디스크 본체의 양측면에 각각 제1 및 제2 공간부가 형성되고, 상기 제1 및 제2 공간부는 상기 제3 디스크의 디스크 본체에 형성되는 관통공에 의해 서로 연통되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3 디스크의 내주면에는 상기 타이볼트의 외주면과 접하는 복수 개의 레그가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레그는 상기 제3 디스크의 중심을 기준으로 방사상으로 배치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 디스크의 관통공은 상기 외측림과 상기 내주면의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 디스크는 상기 타이볼트와 이격되는 내주면을 포함하고, 상기 내주면은 상기 제3 디스크의 관통공에 비해서 반경 방향 외측에 배치되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 복수 개의 레그 중 적어도 하나는 양측면으로부터 원주 방향으로 연장되는 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 각각의 레그들 사이에 냉각 공기유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉각 공기유로는 상기 제3 디스크를 축 방향으로 관통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 디스크와 상기 타이볼트 사이에 간극이 형성되고, 상기 간극은 상기 제1 및 제2 공간부의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제3 디스크의 반경 방향 내측에는 상기 타이볼트의 길이 방향으로 연장되는 내측 림이 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내측 림에 경사면이 제공되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 디스크는 상기 제3 디스크의 내측 림과 접촉하는 내측 림을 포함하고, 상기 내측림, 외측림 및 디스크 본체에 의해서 제3 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제3 공간부는 상기 제3 디스크의 양측에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 공간부는 상기 제1 및 제2 공간부와 차단되어 있는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  15. 타이볼트의 축 방향을 따라서 상대 회전이 불가능하도록 결합되는 제1 내지 제3 디스크;
    상기 제1 및 제2 디스크는 타이볼트와의 간극을 구비하며, 상기 제3 디스크는 제3 디스크를 관통하며 상기 타이볼트와는 접하지 않도록 형성되는 관통공을 구비하고,
    상기 제1 및 제2 디스크의 간극과 상기 제3 디스크의 관통공이 상기 제1 내지 제3 디스크를 관통하는 냉각공기유로를 제공하는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제3 디스크는 제1 및 제2 디스크 사이에 배치되고, 상기 제1 디스크는 터빈의 압축기 섹션과, 제2 디스크는 터빈 섹션과 각각 결합되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 제3 디스크의 양측에 상기 관통공에 의해 서로 연통되는 제1 및 제2 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 디스크 어셈블리.
  18. 일단에 디퓨저가 구비되는 하우징;
    상기 하우징 내에 배치되는 압축기 섹션;
    상기 하우징 내에 배치되는 터빈 섹션;
    상기 압축기 섹션과 터빈 섹션을 회전 가능하게 지지하는 타이볼트; 및
    상기 압축기 섹션과 상기 터빈 섹션 사이에 배치되어 터빈 섹션에서 생성된 토크를 압축기 섹션으로 전달하는 디스크 어셈블리;를 포함하는 가스터빈으로서,
    상기 디스크 어셈블리는,
    상기 압축기 섹션과 맞물리는 제1 디스크;
    상기 터빈 섹션과 맞물리는 제2 디스크;
    상기 제1 및 제2 디스크 사이에 배치되어, 제2 디스크에 인가된 회전 토크를 상기 제1 디스크로 전달하는 제3 디스크;를 포함하고,
    상기 제1 내지 제3 디스크는 각각 상기 타이볼트가 관통되는 디스크 본체 및 상기 디스크 본체의 외주부에 형성되어 각각의 디스크들을 상대 회전이 불가능하도록 결합시키는 외측림을 포함하며,
    상기 제3 디스크의 디스크 본체의 양측면에 각각 제1 및 제2 공간부가 형성되고, 상기 제1 및 제2 공간부는 상기 제3 디스크의 디스크 본체에 형성되는 관통공에 의해 서로 연통되어, 상기 압축기 섹션으로부터 터빈 섹션으로 연장되는 냉각공기유로를 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 공간부는 상기 압축기 섹션으로부터 공급되는 냉각 공기를 일시적으로 저장하는 챔버로서 기능하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제2 공간부는 상기 터빈 섹션으로 공급될 냉각 공기를 일시적으로 저장하는 챔버로서 기능하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
PCT/KR2017/007290 2016-07-07 2017-07-07 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈 Ceased WO2018009019A1 (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160086137A KR101794451B1 (ko) 2016-07-07 2016-07-07 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈
KR10-2016-0086136 2016-07-07
KR1020160086135A KR101772334B1 (ko) 2016-07-07 2016-07-07 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈
KR1020160086136A KR101834647B1 (ko) 2016-07-07 2016-07-07 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈
KR10-2016-0086135 2016-07-07
KR10-2016-0086137 2016-07-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018009019A1 true WO2018009019A1 (ko) 2018-01-11

Family

ID=59296734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2017/007290 Ceased WO2018009019A1 (ko) 2016-07-07 2017-07-07 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10683757B2 (ko)
EP (1) EP3269926B1 (ko)
WO (1) WO2018009019A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6484430B2 (ja) * 2014-11-12 2019-03-13 三菱重工業株式会社 タービンの冷却構造及びガスタービン
WO2022049064A1 (en) * 2020-09-03 2022-03-10 Siemens Gas And Power Gmbh & Co. Kg Rotor assembly for a gas turbine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007529668A (ja) * 2004-03-17 2007-10-25 シーメンス　アクチエンゲゼルシヤフト 流体機械とそのロータ
JP2010520967A (ja) * 2007-03-12 2010-06-17 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト ガスタービンのロータ
JP2014009688A (ja) * 2012-06-27 2014-01-20 General Electric Co <Ge> タービンシステムにおける改質ロータ部品及びロータ部品の摩耗特性を改質するための方法
KR101509382B1 (ko) * 2014-01-15 2015-04-07 두산중공업 주식회사 댐핑 클램프를 구비한 가스 터빈
KR101624054B1 (ko) * 2014-11-21 2016-05-24 두산중공업 주식회사 복수 개의 타이로드를 구비한 가스터빈 및 그의 조립방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3567065B2 (ja) * 1997-07-31 2004-09-15 株式会社東芝 ガスタービン
EP1970533A1 (de) * 2007-03-12 2008-09-17 Siemens Aktiengesellschaft Turbine mit mindestens einem Rotor bestehend aus Rotorscheiben und einen Zuganker
KR101788413B1 (ko) * 2015-12-01 2017-10-19 두산중공업 주식회사 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007529668A (ja) * 2004-03-17 2007-10-25 シーメンス　アクチエンゲゼルシヤフト 流体機械とそのロータ
JP2010520967A (ja) * 2007-03-12 2010-06-17 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト ガスタービンのロータ
JP2014009688A (ja) * 2012-06-27 2014-01-20 General Electric Co <Ge> タービンシステムにおける改質ロータ部品及びロータ部品の摩耗特性を改質するための方法
KR101509382B1 (ko) * 2014-01-15 2015-04-07 두산중공업 주식회사 댐핑 클램프를 구비한 가스 터빈
KR101624054B1 (ko) * 2014-11-21 2016-05-24 두산중공업 주식회사 복수 개의 타이로드를 구비한 가스터빈 및 그의 조립방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20180010461A1 (en) 2018-01-11
EP3269926A1 (en) 2018-01-17
EP3269926B1 (en) 2020-10-07
US10683757B2 (en) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2647121C (en) Multi-source gas turbine cooling
US10221711B2 (en) Integrated strut and vane arrangements
JP5463438B2 (ja) ラジアルガスタービンエンジン用タービン入口ノズル案内羽根の取付構造
US10436445B2 (en) Assembly for controlling clearance between a liner and stationary nozzle within a gas turbine
JP2014181701A (ja) ガスタービン燃焼器の燃焼モジュールのための流れスリーブ組立体
JP2001304552A (ja) ガスタービンのセラミック部品支持構造
JP2010180879A (ja) タービン・カバープレート・システム
US8172522B2 (en) Method and system for supporting stator components
US10844750B2 (en) Method of disassembling and assembling gas turbine and gas turbine assembled thereby
WO2017026875A1 (ko) 가스터빈 블레이드
KR20180130786A (ko) 베인 링 조립체 및 이를 포함하는 압축기, 가스터빈
JP2005226638A (ja) ガスタービンエンジンを組み立てるための方法及び装置
US9506364B2 (en) Sealing arrangement and gas turbine engine with the sealing arrangement
JP5606781B2 (ja) 冷却グランドを有するタービンエンジン
GB2458770A (en) Supporting gas turbine stator components
WO2017095063A1 (ko) 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈
WO2018009019A1 (ko) 디스크 조립체 및 그를 포함하는 터빈
US11008869B2 (en) Belly band seals
CN114761666B (zh) 组装和拆卸燃气涡轮发动机模块的方法以及组件
KR102655157B1 (ko) 로어 베인캐리어 분해조립 장치 및 이를 이용한 로어 베인캐리어의 분해조립 방법
KR102727310B1 (ko) 케이싱의 버티컬 조인트 결합구조 및 이를 포함하는 가스 터빈
CN100549366C (zh) 涡轮机定子保护装置
KR20240082904A (ko) 베인 캐리어 분해장치 및 이를 이용한 베인 캐리어 분해방법
US20120134782A1 (en) Purge systems for rotary machines and methods of assembling same
KR102887774B1 (ko) 터빈 블레이드의 씰 조립구조와 이를 포함하는 가스 터빈

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17824575

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17824575

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1