WO2018070797A1 - 가스 터빈 - Google Patents

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WO2018070797A1
WO2018070797A1 PCT/KR2017/011237 KR2017011237W WO2018070797A1 WO 2018070797 A1 WO2018070797 A1 WO 2018070797A1 KR 2017011237 W KR2017011237 W KR 2017011237W WO 2018070797 A1 WO2018070797 A1 WO 2018070797A1
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cover plate
opening
cover
gas turbine
stepped portion
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김영춘
김정민
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두산중공업 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a structure of a gas turbine that enables to pull out a journal bearing without disassembling the supporting struts, and more particularly, to a draw opening formed adjacent to the strut and a cover covering the opening.
  • the gas turbine is a prime mover that obtains rotational force by driving the vane wheel with combustion gas of high temperature and high pressure.
  • the air is compressed by a compressor, heated to a high temperature through a preheater, and then burned together with the fuel injected from the combustion chamber to produce a gas of high temperature and high pressure.
  • the blades of the turbine rotate with the heat energy of the generated gas to generate power. At this time, the rotation speed of the rotating rotor reaches thousands of revolutions per minute.
  • the gas turbine is largely divided into an intake section 100, a compressor section 200, a combustor section 300, and a turbine section 400.
  • the rotor rotates horizontally and has a journal bearing for supporting the load in the direction of gravity.
  • the journal bearing is mainly installed in the inner ring of the radial support strut to fit the inner ring inner circumference, and usually this journal bearing is located on the compressor side and on the opposite side of the compressor to accommodate the load of the rotating shaft and the load due to the high speed rotation. Support, and it helps to rotate naturally.
  • the journal bearing is serviced during gas turbine shutdown.
  • the jig 3 is disposed under the inclined portion 21, and the journal bearing 2 is fastened to the wire 4 to be taken out.
  • the jig 3 must first be placed under the inclined portion 21, and a part of the journal bearing 2 is suspended below it, and it must be moved upward and left, so that the thrust bearing 1 or The thrust collar 12 can only be located farther from the strut 20 than the end of the inclined portion 21 as shown in FIG. It is because the journal bearing 2 must provide the path
  • the sump (22) serves to store and supply the oil required for the thrust bearing (1) and the journal bearing (2), etc. If the thrust bearing (1) is located far from the journal bearing (2) as described above, inevitably As a result, the oil sump 22 is moved away from the journal bearing 2, and the rotor end 11 is located outside the sump 22, so that the length of the rotor itself becomes longer.
  • the journal bearing 2 is formed by the jig 3. Since the thrust collar 1 and the thrust collar 12 had to be secured at a certain distance from the journal bearing 2, the thrust collar 1 and the thrust collar had to have a certain distance. However, there was a problem that the danger distance could be lowered.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, and is formed to form an opening through which the journal bearing can be drawn near the strut and to have a cover covering the opening, and as a result, between the rotor end and the journal bearing. It is an object of the present invention to reduce the length so that the entire length of the rotor can be designed shorter than before.
  • the strut assembly including an inner ring; An inclined portion including a first end connected to said inner ring, a second end located opposite said first end, and a flange portion extending radially inwardly from said second end; An oil sump mounted to the second end or the flange portion; A thrust bearing fixed to the oil sump; And a thrust collar extending radially from the rotor, wherein the inclined portion is formed with an opening, the opening being located above an area between the thrust bearing and the journal bearing, the opening
  • the width and the circumferential length of the at least one are configured to be at least greater than the width and circumferential length of the journal bearing.
  • One embodiment of the present invention the configuration of the intake section casing of the gas turbine, by forming an opening in the inclined portion adjacent to the strut assembly to open and close with a lid, so that the coupling of the thrust bearing, thrust collar, rotor end is strut It provides a foundation that can be designed as close as possible from the assembly.
  • the gas turbine may include a cover detachable to the opening.
  • the time to open the opening is when the journal bearing is withdrawn or the gas turbine is maintained. At this time, the removable cover is opened and the jig can be used to lift the journal bearing in the vertical direction. Therefore, as mentioned above, the width and the circumferential length of the opening are preferably configured to be at least longer than the width and the circumferential length of the journal bearing.
  • Removable cover in the modification of the present invention one part of the cover is rotatably coupled to the inclined portion can reduce the step of moving the cover to a separate place even when the cover is open.
  • a hinge may be installed at a point where one portion of the cover and the inclined portion meet.
  • the strut assembly has an interface facing the inclined portion and perpendicular to the axis of rotation of the rotor, the opening comprising a first edge on the first end side of the inclined portion and a second edge on the second end side of the inclined portion,
  • the distance between the second edge and the interface is short.
  • the distance between the second edge and the boundary surface may be 2 times or less, preferably 1.5 times or less of the distance between the first edge and the boundary surface, and more preferably between the second edge and the boundary surface. The distance may be equal to the distance between the first edge and the boundary surface.
  • the distance between the thrust bearing and the interface is preferably short enough to be close to the distance between the second edge and the interface.
  • the distance between the thrust bearing and the interface must be at least equal to the distance between the second edge and the interface, preferably the distance between the thrust bearing and the interface is between the second edge and the interface. May be the same as
  • the distance from the journal bearing (or the interface of the strut assembly) to the coupling (rotor end) can be reduced to about one third, and the margin for adjusting the coupling rotation risk speed to the desired level. Can be secured.
  • Gas turbine intake casing according to an embodiment of the present invention comprises a strut assembly including an inner ring; And an inclined portion connected to the inner ring, wherein the inclined portion includes a lead portion formed with an opening.
  • the cover may further include a removable cover.
  • a gas turbine includes a support strut positioned in a compressor section, a thrust bearing positioned in an intake section, and an inclined portion positioned between the support strut and the thrust bearing, wherein the inclined portion includes an intake section And a conical shape with a diameter decreasing in the direction from the compressor section to the compressor section, connected to the inner ring of the support strut, and having an opening formed therein and a cover configured to cover the opening.
  • the cover may have a rubber-like sealing member around it so that air flowing in the conical inclined portion does not leak into the inclined portion.
  • the cover may include a first cover plate and a second cover plate.
  • a stepped portion protruding into the opening is formed around the opening formed in the lead-out portion, and one of the first cover plate and the second cover plate is formed to correspond to the narrow space of the stepped portion and the other to correspond to the wide space of the stepped portion. Can be.
  • the first cover plate may be larger or smaller than the second cover plate.
  • the larger cover plate of the first cover plate and the second cover plate has a joining surface formed along the periphery thereof, and a plurality of screw engaging holes are formed on the joining surface, so that the joining surface is in contact with a portion of the stepped portion. Can be combined in a state.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a section of a typical gas turbine.
  • Fig. 2 is a sectional view showing a configuration for drawing out a journal bearing through a jig in a conventional gas turbine intake section.
  • FIG. 3 is a cross sectional view showing an upper half of an intake section of a gas turbine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a sectional view showing an upper half of an intake section of a gas turbine according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an enlarged view of portion A of FIG. 3 and a top view of the lid.
  • the gas turbine basically comprises a rotor 10, a strut assembly 20, a journal bearing 2 installed between the rotor 10 and the strut assembly 20, in the form of a truncated cone in front of the strut assembly 20.
  • the inclined portion of 21 is provided so that the air for combustion flows through the struts to the compressor on the outer wall of the inclined portion.
  • the inclined portion 21 includes a lead portion 24 having an opening formed thereon.
  • the lead portion 24 preferably includes a stepped portion 24a.
  • the cover 23 is placed on the stepped part 24a, and the cover 23 has a structure that seals the lead part 24 so that air flowing through the outer wall of the inclined part 21 does not leak. desirable.
  • the stepped part 24a is provided with a coupling part to prevent the cover 23 from being coupled and vibrating.
  • a coupling part such as a screw hole is provided at a portion where the cover 23 contacts the stepped portion 24a.
  • the stepped portion 24a may be formed so that the stairs are visible when viewed from the top.
  • the cover 23 includes a first cover plate 23a and a second cover plate 23b. Since the first cover plate 23a is formed on the second cover plate 23b and the first cover plate 23a is formed wider than the second cover plate 23b, the first cover plate 23a and the second cover plate 23a are formed. An engagement surface 23c may be formed at the portion of the first cover plate 23a where the cover plate 23b does not overlap. In the state in which the engaging surface 23c is in contact with the stepped portion 24a, a fixing means such as a screw may be used to couple the lid 23 to the lead-out portion 24.
  • the opening of the lead-out section 24 is at least as wide as the width of the journal bearing 2. This is to install the jig 3 in order to pull out the journal bearing 2 at the time of maintenance, to fasten the journal bearing 2 to the wire 4 and pull it up vertically (in the direction of the arrow in FIG. 3).
  • the wire 4 can be fastened to the journal bearing 2 using an eye bolt.
  • the inclined portion 21 comprises a first end 21a, a second end 21b and a flange portion 21c, the first end 21a being connected to the strut inner ring 25, the second
  • the end portion 21b is provided with a flange 21c extending radially inward.
  • the flange 21c is equipped with an oil sump 22.
  • the oil sump 22 is equipped with a thrust bearing 1, in which the journal bearing 2 supports the gravity load of the rotor 10, while the thrust bearing 1 is rotated in the rotational direction according to the high speed rotation of the rotor. Used to limit the movement of.
  • the thrust bearing 1 can be installed on the same line as the flange portion 21c. . That is, when viewed from below in the vertical direction, it may be installed close to the journal bearing 2 to a line which does not cover the lead portion 24.
  • the configuration in which the axial movement of the rotor 10 in the thrust bearing 1 is restricted is the thrust collar 12.
  • the thrust collar 12 extends radially outward from the rotor 10 and rotates while being inserted into the internal space of the thrust bearing 1.
  • the first contact surface 12a and the second contact surface 12b of the thrust collar 12 are configured to contact the inside of the thrust bearing 1 when an axial movement due to the high speed rotation of the rotor 10 occurs. .
  • the thrust bearing 1 includes a first support 1a, a second support 1b, and a connecting portion 1c extending between the first support 1a and the second support 1b, wherein the thrust collar Thrust is inhibited while the 1st contact surface 12a of (12) contacts the 1st support part 1a, and the 2nd contact surface 12b contacts the 2nd support part 1b.
  • the first boundary surface 20a of the strut assembly 20 faces the inclined portion 21, the second boundary surface 20b faces the compressor direction, and the first boundary surface 20a and the second boundary surface 20b are formed of the rotor. Perpendicular to the axis of rotation.
  • the lead portion 24 is preferably as close as possible to the first boundary surface 20a. This is because the thrust bearing 1 and the thrust collar 12 are located closer to the first boundary surface 20a or the journal bearing 2 as the lead portion 24 is located closer to the first boundary surface 20a. to be.
  • the thrust bearing 1 and thrust collar 12 are installed as close as possible to the strut assembly 20, the oil sump 22 and the rotor end 11 are also closer to the strut assembly 20 side than in the conventional gas turbine. It can be installed, thus minimizing the length of the rotor.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention, in which the jig 3 is used to pull out the journal bearing 2.
  • the positions of the thrust collar 12 and the thrust bearing 1 are configured to be as close to the inclined portion 21 as in the embodiment of FIG.
  • the oil sump 22 is assembled to the thrust bearing 1 and the second end 21b of the inclined portion 21 and is detachable. By configuring the oil sump 22 to be detachable, access to the lead portion 24 is facilitated.
  • the position of the coupling 11 is also configured to be located as close as possible toward the inclined portion 21.
  • the inclined portion 21 includes a lead portion 24 having an opening formed thereon.
  • the lead portion 24 preferably includes a stepped portion 24a.
  • a cover 23 is coupled to the bottom of the stepped portion 24a, and the cover 23 seals the lead portion 24 while sealing the outlet portion 24 so that air flowing through the outer wall of the inclined portion 21 does not leak. It is desirable to have.
  • the stepped part 24a is provided with a coupling part to prevent the cover 23 from being coupled and vibrating.
  • a coupling part such as a screw hole is provided at a portion where the cover 23 contacts the stepped portion 24a.
  • the stepped portion 24a may be formed so that the stairs are not visible when viewed from the top.
  • the cover 23 includes a first cover plate 23a and a second cover plate 23b. Since the first cover plate 23a is formed on the second cover plate 23b and the first cover plate 23a is formed narrower than the second cover plate 23b, the first cover plate 23a and the second cover plate 23a are formed. An engagement surface 23c may be formed at the portion of the second cover plate 23b where the cover plate 23b does not overlap. In the state in which the engaging surface 23c is in contact with the stepped portion 24a, a fixing means such as a screw may be used to couple the lid 23 to the lead-out portion 24.
  • the opening of the lead-out section 24 is at least as wide as the width of the journal bearing 2. This is to install the jig 3 in order to pull out the journal bearing 2 at the time of maintenance, to fasten the journal bearing 2 to the wire 4 and pull it up vertically (in the direction of the arrow in FIG. 4).
  • the form of the extraction using the jig 3 is as shown in FIG.
  • the wire 4 can be fastened to the journal bearing 2 using an eye bolt.
  • the inclined portion 21 comprises a first end 21a, a second end 21b and a flange portion 21c, the first end 21a being connected to the strut inner ring 25, the second
  • the end portion 21b is provided with a flange 21c extending radially inward.
  • the flange 21c is equipped with an oil sump 22.
  • the oil sump 22 is equipped with a thrust bearing 1, in which the journal bearing 2 supports the gravity load of the rotor 10, while the thrust bearing 1 is rotated in the rotational direction according to the high speed rotation of the rotor. Used to limit the movement of.
  • the thrust bearing 1 can be installed on the same line as the flange portion 21c. . That is, when viewed from below in the vertical direction, it may be installed close to the journal bearing 2 to a line which does not cover the lead portion 24.
  • the configuration in which the axial movement of the rotor 10 in the thrust bearing 1 is restricted is the thrust collar 12.
  • the thrust collar 12 extends radially outward from the rotor 10 and rotates while being inserted into the internal space of the thrust bearing 1.
  • the first contact surface 12a and the second contact surface 12b of the thrust collar 12 are configured to contact the inside of the thrust bearing 1 when an axial movement due to the high speed rotation of the rotor 10 occurs. .
  • the thrust bearing 1 includes a first support 1a, a second support 1b, and a connecting portion 1c extending between the first support 1a and the second support 1b, wherein the thrust collar Thrust is inhibited while the 1st contact surface 12a of (12) contacts the 1st support part 1a, and the 2nd contact surface 12b contacts the 2nd support part 1b.
  • the first boundary surface 20a of the strut assembly 20 faces the inclined portion 21, the second boundary surface 20b faces the compressor direction, and the first boundary surface 20a and the second boundary surface 20b are formed of the rotor. Perpendicular to the axis of rotation.
  • the lead portion 24 is preferably as close as possible to the first boundary surface 20a. This is because the thrust bearing 1 and the thrust collar 12 are located closer to the first boundary surface 20a or the journal bearing 2 as the lead portion 24 is located closer to the first boundary surface 20a. to be.
  • the thrust bearing 1 and thrust collar 12 are installed as close as possible to the strut assembly 20, the oil sump 22 and the rotor end 11 are also closer to the strut assembly 20 side than in the conventional gas turbine. It can be installed, thus minimizing the length of the rotor.
  • FIG. 5 is a view showing portion A of FIG. 4 in more detail.
  • the engagement surface 23c may be formed along the circumference of the second cover 23b of the lid 23, and the screw coupling hole 23d may be formed at four corners of the engagement surface 23c.
  • the position of the screw coupling hole 23d may be modified, but is not limited thereto.
  • the screw coupling hole 23d may be formed in the first cover plate 23a, The screw may also be coupled to the screw coupling hole 23d of the first cover plate 23a.
  • the lid 23 shown in FIG. 5 is generally shown in the form of a square, but this may be variously modified according to the shape of the intake section of the gas turbine. It may be curved along the circumferential direction of the intake section, or may be formed longer along the width direction.
  • the present invention relates to a structure of a gas turbine that enables to pull out a journal bearing without disassembling the supporting struts, and more particularly, to a draw opening formed adjacent to the strut and a cover covering the opening.

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Abstract

본 발명에 의한 가스 터빈은, 내부 링을 포함하는 스트럿 조립체; 상기 내부 링에 연결되는 제1 단부, 상기 제1 단부의 반대쪽에 위치되는 제2 단부, 및 상기 제2 단부로부터 방사 방향 내부로 연장하는 플랜지부를 포함하는 경사부; 상기 제2 단부 또는 플랜지부에 장착되는 오일 섬프; 상기 오일 섬프에 고정되는 스러스트 베어링; 및 상기 로터로부터 방사 방향으로 연장하는 스러스트 칼라(thrust collar);를 포함하고, 상기 경사부에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부는 상기 스러스트 베어링과 상기 저널 베어링 사이의 영역의 상부에 위치되며, 상기 개구부의 폭과 원주 방향 길이는 적어도 상기 저널 베어링의 폭과 원주 방향 길이보다 크게 구성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 따르면, 가스 터빈 정비시에 저널 베어링의 인출이 손쉽게 이루어지고, 로터의 길이가 짧아짐으로써 전체 중량이 감소하며 위험 속도가 높아지는 장점이 있다.

Description

가스 터빈
본 발명은 지지 스트럿을 분해하지 않고 저널 베어링을 인출할 수 있도록 하는 가스 터빈의 구조에 관한 것이고, 구체적으로는 스트럿에 인접하여 형성되는 인출용 개구 및 상기 개구를 덮는 덮개에 관한 것이다.
가스 터빈은 고온, 고압의 연소 가스로 날개 바퀴를 구동해 회전력을 얻는 원동기이다. 공기를 압축기로 압축하고, 예열기를 거쳐 고온으로 가열한 다음, 연소실에서 분사된 연료와 함께 연소시켜 고온, 고압의 가스를 만들면, 발생한 가스의 열에너지로 터빈의 날개가 회전되어 동력을 발생시킨다. 이 때 회전되는 로터의 회전속도는 분당 수천 회전에 이른다.
도1에 도시된 바와 같이, 가스 터빈은 크게 흡기 섹션(100), 압축기 섹션(200), 연소기 섹션(300), 터빈 섹션(400)으로 나뉜다. 가스 터빈에서 로터는 수평으로 놓인 채로 회전을 하게 되고, 중력 방향으로의 하중을 받치기 위한 저널 베어링을 구비한다. 상기 저널 베어링은 주로 방사형의 지지 스트럿의 내부 링 안쪽에 상기 내부 링 내주에 맞게 설치되고, 통상 이러한 저널 베어링은 압축기 쪽에 한 개, 상기 압축기의 반대쪽에 위치되어 회전축의 하중 및 고속 회전에 따르는 부하를 지지하고, 회전이 자연스럽게 이루어지도록 돕는 역할을 한다.
상기 저널 베어링은 가스 터빈 운전 정지 중에 정비를 실시한다. 도2를 참조하면, 종래에는 섬프(22)를 제거한 후에 경사부(21) 아래로 지그(3)를 배치하여 와이어(4)에 저널 베어링(2)을 체결하여 인출하는 방식을 사용하였다. 이 방식을 사용하면 우선 지그(3)가 경사부(21) 아래로 배치되어야 하고, 그 아래로 저널 베어링(2)의 일부가 매달리게 되며, 그것을 좌상방으로 이동시켜야 하므로, 스러스트 베어링(1)이나 스러스트 칼라(12)는 도1에서와 같이 경사부(21)의 단부보다 스트럿(20)에서 더 멀리 위치될 수 밖에 없다. 저널 베어링(2)이 지그(3)에 의해 빠져나가는 경로를 마련해주어야 하기 때문이다.
한편, 섬프(22)는 스러스트 베어링(1)과 저널 베어링(2) 등에 필요한 오일을 저장하고 공급하는 역할을 하는데, 상기와 같이 스러스트 베어링(1)이 저널 베어링(2)으로부터 멀리 위치되면, 필연적으로 오일 섬프(22)가 저널 베어링(2)으로부터 멀어지게 되고, 로터 단부(11)는 섬프(22)보다 더 바깥에 위치되어, 로터 자체의 길이가 길어진다.
한편, 로터 단부(11)와 저널 베어링(2) 사이 길이가 길어질수록, 위험 속도(whirling speed)가 낮아지는데, 종래의 가스 터빈의 경우 위에서 언급한 바와 같이 지그(3)에 의해 저널 베어링(2)이 빠져나갈 경로를 확보해야 하므로, 필연적으로 스러스트 베어링(1)과 스러스트 칼라(12; thrust collar)가 저널 베어링(2)으로부터 일정 거리를 확보해야했고, 일정 거리를 확보해야 하는 구조를 취하는 이상, 위험 거리는 낮아질 수 밖에 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 스트럿 가까이에 저널 베어링을 인출할 수 있는 개구를 형성하고, 상기 개구를 덮는 덮개를 구비하도록 구성한 것으로서, 결과적으로 로터 단부와 저널 베어링 사이의 길이를 줄임으로써 로터 전체 길이를 종래보다 짧게 설계할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 가스 터빈은 상기 과제를 달성하기 위해, 내부 링을 포함하는 스트럿 조립체; 상기 내부 링에 연결되는 제1 단부, 상기 제1 단부의 반대쪽에 위치되는 제2 단부, 및 상기 제2 단부로부터 방사 방향 내부로 연장하는 플랜지부를 포함하는 경사부; 상기 제2 단부 또는 플랜지부에 장착되는 오일 섬프; 상기 오일 섬프에 고정되는 스러스트 베어링; 및 상기 로터로부터 방사 방향으로 연장하는 스러스트 칼라(thrust collar);를 포함하고, 상기 경사부에는 개구부가 형성되며, 상기 개구부는 상기 스러스트 베어링과 상기 저널 베어링 사이의 영역의 상부에 위치되고, 상기 개구부의 폭과 원주 방향 길이는 적어도 상기 저널 베어링의 폭과 원주 방향 길이보다 크게 구성된다.
본 발명의 일 실시예는 가스 터빈의 흡기 섹션 케이싱의 구성 중, 스트럿 조립체에 인접한 경사부에 개구를 형성하여 덮개로 열고 닫을 수 있도록 구성함으로써, 스러스트 베어링, 스러스트 칼라, 로터 단부의 커플링이 스트럿 조립체로부터 최대한 가까이 설계될 수 있는 기초를 제공한다.
상기 가스 터빈은 상기 개구부에 탈착 가능한 덮개를 포함할 수 있다. 개구부를 개방하는 시기는 저널 베어링을 인출하거나 가스 터빈 내부를 정비할 경우이다. 이 때 탈착 가능한 덮개를 열어놓고 지그를 활용하여 수직 방향으로 저널 베어링을 들어올릴 수 있다. 따라서, 위에서 언급한 바와 같이 개구부의 폭과 원주 방향 길이는 적어도 상기 저널 베어링의 폭과 원주 방향 길이보다 길게 구성되는 것이 바람직하다.
탈착 가능한 덮개는 본 발명의 변형례에서, 덮개의 한쪽 부분이 경사부에 회전 가능하게 결합되어 상기 덮개를 개방한 상태에서도 덮개를 별도의 장소로 옮겨놓아야 하는 단계를 줄일 수 있다. 상기 덮개의 한쪽 부분과 상기 경사부가 만나는 지점에는 경첩이 설치될 수 있다.
상기 스트럿 조립체는 상기 경사부를 향하고 로터의 회전축과 수직인 경계면을 가지고, 상기 개구부는 상기 경사부의 제1 단부 측의 제1 에지 및 상기 경사부의 제2 단부 측의 제2 에지를 포함할 수 있고, 상기 제2 에지와 상기 경계면 사이의 거리는 짧은 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제2 에지와 상기 경계면 사이의 거리는 상기 제1 에지와 상기 경계면 사이의 거리의2배 이하, 바람직하게는1.5배 이하일 수 있고, 더 바람직하게는 상기 제2 에지와 상기 경계면 사이의 거리는 상기 제1 에지와 상기 경계면 사이의 거리와 동일할 수 있다.
상기와 같은 거리 관련 구성은, 결과적으로 회전체인 로터의 전체 길이를 감소시키려는 구성으로서, 위와 같은 구성에 더하여 스러스트 베어링과 경계면 사이의 거리는 제2 에지와 경계면 사이의 거리에 근접할만큼 짧은 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 스러스트 베어링과 상기 경계면 사이의 거리는 적어도 상기 제2 에지와 상기 경계면 사이의 거리와 같아야 하며, 바람직하게는 상기 스러스트 베어링과 상기 경계면 사이의 거리가 상기 제2 에지와 상기 경계면 사이의 거리와 같을 수 있다.
위와 같은 구성에 따르면, 저널 베어링(또는 스트럿 조립체의 경계면)으로부터 커플링(로터 단부)까지의 거리를3분의1 정도 수준으로 줄일 수 있으며, 커플링 회전 위험 속도를 원하는 수준으로 조정할 수 있는 여유를 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈 흡기 케이싱은 내부 링을 포함하는 스트럿 조립체; 및 상기 내부 링에 연결되는 경사부;를 포함하고, 상기 경사부는 개구가 형성된 인출부를 포함한다. 상기 인출부에 탈착 가능한 덮개를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈은, 압축기 섹션에 위치된 지지 스트럿, 흡기 섹션에 위치된 스러스트 베어링, 및 상기 지지 스트럿과 상기 스러스트 베어링 사이에 위치된 경사부를 포함하고, 상기 경사부는 흡기 섹션으로부터 압축기 섹션으로 향하는 방향으로 지름이 감소하는 원추 형태이고, 상기 지지 스트럿의 내부 링과 연결되며, 개구가 형성된 인출부 및 상기 개구를 덮도록 구성된 덮개를 포함할 수 있다. 원추 형태의 경사부를 타고 흐르는 공기가 경사부 내부로 누설되지 않도록 덮개는 그 둘레에 고무와 같은 밀봉 부재를 가질 수 있다.
상기 덮개는 제1 덮개판 및 제2 덮개판을 포함할 수 있다.
상기 인출부에 형성된 개구 둘레에는 개구 안쪽으로 돌출된 단차부가 형성되고, 상기 제1 덮개판과 제2 덮개판 중 하나는 단차부의 좁은 공간에 대응하고 다른 하나는 단차부의 넓은 공간에 대응하도록 형성될 수 있다.
상기 제1 덮개판이 상기 제2 덮개판보다 크거나 작을 수 있다.
상기 제1 덮개판과 제2 덮개판 중 더 큰 덮개판에는 그 둘레를 따라 결합 표면이 형성되고, 상기 결합 표면 상에 복수의 나사 결합공이 형성되어, 상기 결합 표면이 상기 단차부의 일부와 접촉된 상태로 결합 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 따르면, 가스 터빈 정비시에 저널 베어링의 인출이 손쉽게 이루어지고, 로터의 길이가 짧아짐으로써 전체 중량이 감소하며 위험 속도가 높아지는 장점이 있다.
도1은 일반적인 가스 터빈의 섹션을 나타낸 개략도이다.
도2는 종래의 가스 터빈 흡기 섹션에서 지그를 통해 저널 베어링을 인출하기 위한 구성을 도시하는 단면도이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 흡기 섹션의 상반부를 도시하는 단면도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 흡기 섹션의 상반부를 도시하는 단면도이다.
도5는 도3의A 부분에 대한 확대도 및 덮개의 상면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 가스 터빈의 실시예를 상세히 설명한다.
도3은 본 발명의 일 실시예를 도시한 단면도로서, 가스 터빈의 흡기 섹션 상반부를 도시한다. 가스 터빈은 기본적으로 로터(10), 스트럿 조립체(20), 상기 로터(10)와 스트럿 조립체(20) 사이에 설치되는 저널 베어링(2)을 포함하고, 상기 스트럿 조립체(20) 전방에는 원뿔대 형태의 경사부(21)가 구비되어 연소를 위한 공기가 상기 경사부의 외벽을 타고 스트럿을 통과하여 압축기로 흘러간다.
상기 경사부(21)는 상부에 개구가 형성되는 인출부(24)를 포함한다. 상기 인출부(24)는 단차부(24a)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 단차부(24a) 위에는 덮개(23)가 놓여져 있으며, 상기 덮개(23)는 상기 경사부(21) 외벽을 타고 흐르는 공기가 새지 않도록 상기 인출부(24)를 덮으면서 밀봉하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 단차부(24a)에는 상기 덮개(23)가 결합되어 진동하지 않도록 결합부가 구비되는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 상기 덮개(23)가 단차부(24a)와 접촉하는 부분에도 나사공과 같은 결합부가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 단차부(24a)는 상부에서 바라볼 때 계단이 보이도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 덮개(23)는 제1 덮개판(23a) 및 제2 덮개판(23b)을 포함한다. 제1 덮개판(23a)은 제2 덮개판(23b)의 위에 형성되며, 제1 덮개판(23a)은 제2 덮개판(23b)보다 넓게 형성되므로, 제1 덮개판(23a)과 제2 덮개판(23b)이 겹치지 않는 제1 덮개판(23a) 부분에 결합 표면(23c)이 형성될 수 있다. 상기 결합 표면(23c)이 단차부(24a)와 접촉된 상태에서 나사와 같은 고정 수단이 사용되어 덮개(23)가 인출부(24)에 결합될 수 있다.
상기 인출부(24)의 개구는 그 폭이 적어도 저널 베어링(2)의 폭보다는 큰 것이 바람직하다. 이는 정비시에 저널 베어링(2)을 인출하기 위해 지그(3)를 설치하여 와이어(4)에 저널 베어링(2)을 체결하여 수직(도3의 화살표 방향)으로 끌어올리기 위함이다.
상기 와이어(4)는 아이볼트를 사용하여 저널 베어링(2)에 체결할 수 있다.
상기 경사부(21)는 제1 단부(21a)와 제2 단부(21b) 및 플랜지부(21c)를 포함하고, 제1 단부(21a)는 스트럿 내부 링(25)과 연결되어 있고, 제2 단부(21b)에는 방사방향 내부로 연장하는 플랜지(21c)가 구비된다. 상기 플랜지(21c)에는 오일 섬프(22)가 장착된다.
상기 오일 섬프(22)에는 스러스트 베어링(1)이 장착되는데, 저널 베어링(2)이 로터(10)의 중력 방향 하중을 지지하는 반면, 상기 스러스트 베어링(1)은 로터의 고속회전에 따른 회전축 방향의 이동을 제한하는데 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 저널 베어링(2)이 도2에서처럼 인출부(24)를 통해 인출이 가능하므로, 스러스트 베어링(1)이 상기 플랜지부(21c)와 동일선 상에 설치될 수 있다. 즉, 아래에서 수직 방향으로 바라보았을 때 상기 인출부(24)를 가리지 않는 선까지 저널 베어링(2)에 가깝게 설치될 수 있다.
상기 스러스트 베어링(1)에서 로터(10)의 축 방향 운동이 제한되도록 하는 구성은 스러스트 칼라(12)이다. 상기 스러스트 칼라(12)는 로터(10)로부터 방사 방향 외부로 연장하고, 스러스트 베어링(1)의 내부 공간에 삽입된 상태로 회전한다. 상기 스러스트 칼라(12)의 제1 접촉면(12a)과 제2 접촉면(12b)은 상기 로터(10)의 고속회전에 따른 축방향 이동이 생길 때 상기 스러스트 베어링(1)의 내부에 접촉하도록 구성된다.
스러스트 베어링(1)은 제1 지지부(1a), 제2 지지부(1b), 및 상기 제1 지지부(1a)와 제2 지지부(1b) 사이에 연장하는 연결부(1c)를 포함하고, 상기 스러스트 칼라(12)의 제1 접촉면(12a)는 제1 지지부(1a)에, 제2 접촉면(12b)은 제2 지지부(1b)에 접촉하면서 추력이 저지된다.
스트럿 조립체(20)의 제1 경계면(20a)은 경사부(21)를 향하고, 제2 경계면(20b)은 압축기 방향을 향하며, 상기 제1 경계면(20a)과 제2 경계면(20b)은 로터의 회전축과 직각을 이룬다. 상기 인출부(24)는 제1 경계면(20a)과 최대한 가까이 있는 것이 바람직하다. 이는 인출부(24)가 제1 경계면(20a)과 가까이 위치할수록 스러스트 베어링(1)과 스러스트 칼라(12)가 제1 경계면(20a) 또는 저널 베어링(2)과 가까이 위치되도록 설계가 가능하기 때문이다. 이와 같이 스러스트 베어링(1)과 스러스트 칼라(12)가 스트럿 조립체(20) 측으로 최대한 가까이 설치되면, 오일 섬프(22) 및 로터 단부(11)도 종래 가스 터빈에서보다 스트럿 조립체(20) 측으로 더 가까이 설치될 수 있고, 따라서 로터의 길이를 최소화할 수 있다.
도4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 단면도로서, 여기에는 지그(3)를 이용하여 저널 베어링(2)을 인출하는 방식까지 도시되어 있다.
스러스트 칼라(12) 및 스러스트 베어링(1)의 위치는 도3의 실시예와 같이 경사부(21)에 최대한 근접하도록 구성되어 있다. 오일 섬프(22)는 스러스트 베어링(1) 및 경사부(21)의 제2 단부(21b)에 조립되어 있으며, 탈착 가능하다. 오일 섬프(22)가 탈착 가능하도록 구성함으로써 인출부(24)로의 접근이 용이해진다.
커플링(11)의 위치 역시 경사부(21) 쪽으로 최대한 가까이 위치되도록 구성되어 있다.
상기 경사부(21)는 상부에 개구가 형성되는 인출부(24)를 포함한다. 상기 인출부(24)는 단차부(24a)를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 단차부(24a) 아래에는 덮개(23)가 결합되어 있으며, 상기 덮개(23)는 상기 경사부(21) 외벽을 타고 흐르는 공기가 새지 않도록 상기 인출부(24)를 덮으면서 밀봉하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
상기 단차부(24a)에는 상기 덮개(23)가 결합되어 진동하지 않도록 결합부가 구비되는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 상기 덮개(23)가 단차부(24a)와 접촉하는 부분에도 나사공과 같은 결합부가 구비되는 것이 바람직하다.
상기 단차부(24a)는 상부에서 바라볼 때 계단이 보이지 않도록 형성될 수 있다.
구체적으로, 덮개(23)는 제1 덮개판(23a) 및 제2 덮개판(23b)을 포함한다. 제1 덮개판(23a)은 제2 덮개판(23b)의 위에 형성되며, 제1 덮개판(23a)은 제2 덮개판(23b)보다 좁게 형성되므로, 제1 덮개판(23a)과 제2 덮개판(23b)이 겹치지 않는 제2 덮개판(23b) 부분에 결합 표면(23c)이 형성될 수 있다. 상기 결합 표면(23c)이 단차부(24a)와 접촉된 상태에서 나사와 같은 고정 수단이 사용되어 덮개(23)가 인출부(24)에 결합될 수 있다.
상기 인출부(24)의 개구는 그 폭이 적어도 저널 베어링(2)의 폭보다는 큰 것이 바람직하다. 이는 정비시에 저널 베어링(2)을 인출하기 위해 지그(3)를 설치하여 와이어(4)에 저널 베어링(2)을 체결하여 수직(도4의 화살표 방향)으로 끌어올리기 위함이다. 지그(3)를 이용한 인출의 형태는 도4에 도시된 바와 같다.
상기 와이어(4)는 아이볼트를 사용하여 저널 베어링(2)에 체결할 수 있다.
상기 경사부(21)는 제1 단부(21a)와 제2 단부(21b) 및 플랜지부(21c)를 포함하고, 제1 단부(21a)는 스트럿 내부 링(25)과 연결되어 있고, 제2 단부(21b)에는 방사방향 내부로 연장하는 플랜지(21c)가 구비된다. 상기 플랜지(21c)에는 오일 섬프(22)가 장착된다.
상기 오일 섬프(22)에는 스러스트 베어링(1)이 장착되는데, 저널 베어링(2)이 로터(10)의 중력 방향 하중을 지지하는 반면, 상기 스러스트 베어링(1)은 로터의 고속회전에 따른 회전축 방향의 이동을 제한하는데 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 저널 베어링(2)이 도2에서처럼 인출부(24)를 통해 인출이 가능하므로, 스러스트 베어링(1)이 상기 플랜지부(21c)와 동일선 상에 설치될 수 있다. 즉, 아래에서 수직 방향으로 바라보았을 때 상기 인출부(24)를 가리지 않는 선까지 저널 베어링(2)에 가깝게 설치될 수 있다.
상기 스러스트 베어링(1)에서 로터(10)의 축 방향 운동이 제한되도록 하는 구성은 스러스트 칼라(12)이다. 상기 스러스트 칼라(12)는 로터(10)로부터 방사 방향 외부로 연장하고, 스러스트 베어링(1)의 내부 공간에 삽입된 상태로 회전한다. 상기 스러스트 칼라(12)의 제1 접촉면(12a)과 제2 접촉면(12b)은 상기 로터(10)의 고속회전에 따른 축방향 이동이 생길 때 상기 스러스트 베어링(1)의 내부에 접촉하도록 구성된다.
스러스트 베어링(1)은 제1 지지부(1a), 제2 지지부(1b), 및 상기 제1 지지부(1a)와 제2 지지부(1b) 사이에 연장하는 연결부(1c)를 포함하고, 상기 스러스트 칼라(12)의 제1 접촉면(12a)는 제1 지지부(1a)에, 제2 접촉면(12b)은 제2 지지부(1b)에 접촉하면서 추력이 저지된다.
스트럿 조립체(20)의 제1 경계면(20a)은 경사부(21)를 향하고, 제2 경계면(20b)은 압축기 방향을 향하며, 상기 제1 경계면(20a)과 제2 경계면(20b)은 로터의 회전축과 직각을 이룬다. 상기 인출부(24)는 제1 경계면(20a)과 최대한 가까이 있는 것이 바람직하다. 이는 인출부(24)가 제1 경계면(20a)과 가까이 위치할수록 스러스트 베어링(1)과 스러스트 칼라(12)가 제1 경계면(20a) 또는 저널 베어링(2)과 가까이 위치되도록 설계가 가능하기 때문이다. 이와 같이 스러스트 베어링(1)과 스러스트 칼라(12)가 스트럿 조립체(20) 측으로 최대한 가까이 설치되면, 오일 섬프(22) 및 로터 단부(11)도 종래 가스 터빈에서보다 스트럿 조립체(20) 측으로 더 가까이 설치될 수 있고, 따라서 로터의 길이를 최소화할 수 있다.
도5는 도4의A 부분을 조금 더 구체적으로 표시한 도면이다. 덮개(23) 중 제2 덮개(23b)의 둘레를 따라 결합 표면(23c)이 형성되고, 결합 표면(23c)의 네 귀퉁이에 나사 결합공(23d)이 형성될 수 있다. 나사 결합공(23d)의 위치는 변형될 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 또한, 도3에 도시된 실시예에서처럼 제1 덮개판(23a)이 제2 덮개판(23b)보다 넓을 경우에는, 나사 결합공(23d)은 제1 덮개판(23a)에 형성될 수 있고, 나사 역시 제1 덮개판(23a)의 나사 결합공(23d)에 결합될 수 있다.
도5에 도시된 덮개(23)는 대체로 정사각형의 형태로 도시되어 있으나, 이는 가스터빈의 흡기 섹션 형태에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 흡기 섹션의 원주 방향을 따라 만곡될 수 있으며, 폭 방향을 따라 더 길게 형성될 수도 있다.
본 발명은 지지 스트럿을 분해하지 않고 저널 베어링을 인출할 수 있도록 하는 가스 터빈의 구조에 관한 것이고, 구체적으로는 스트럿에 인접하여 형성되는 인출용 개구 및 상기 개구를 덮는 덮개에 관한 것이다.

Claims (20)

  1. 내부 링을 포함하는 스트럿 조립체;
    상기 내부 링에 연결되는 제1 단부, 상기 제1 단부의 반대쪽에 위치되는 제2 단부, 및 상기 제2 단부로부터 방사 방향 내부로 연장하는 플랜지부를 포함하는 경사부;
    상기 제2 단부 또는 플랜지부에 장착되는 오일 섬프;
    상기 오일 섬프에 고정되는 스러스트 베어링; 및
    로터로부터 방사 방향으로 연장하는 스러스트 칼라(thrust collar);를 포함하고,
    상기 경사부에는 개구부가 형성되고, 상기 개구부는 상기 스러스트 베어링과 저널 베어링 사이의 영역의 상부에 위치되고, 상기 개구부의 폭과 원주 방향 길이는 적어도 상기 저널 베어링의 폭과 원주 방향 길이보다 큰, 가스 터빈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사부는 원뿔대 형상을 갖는, 가스 터빈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스 터빈은 상기 개구부에 탈착 가능한 덮개를 포함하는, 가스 터빈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 덮개는 제1 덮개판 및 제2 덮개판을 포함하고,
    상기 개구부에 형성된 개구 둘레에는 개구 안쪽으로 돌출된 단차부가 형성되고, 상기 제1 덮개판과 제2 덮개판 중 하나는 단차부의 좁은 공간에 대응하고 다른 하나는 단차부의 넓은 공간에 대응하도록 형성되는, 가스 터빈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 덮개판이 상기 제2 덮개판보다 작은, 가스 터빈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 덮개판에는 그 둘레를 따라 결합 표면이 형성되고, 상기 결합 표면 상에 복수의 나사 결합공이 형성되어, 상기 결합 표면이 상기 단차부의 일부와 접촉된 상태로 결합 가능한, 가스 터빈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 덮개와 상기 경사부가 만나는 지점에 경첩이 형성되는, 가스 터빈.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스트럿 조립체는 상기 경사부를 향하고 로터의 회전축과 수직인 경계면을 가지고,
    상기 개구부는 상기 경사부의 제1 단부 측의 제1 에지 및 상기 경사부의 제2 단부 측의 제2 에지를 포함하는, 가스 터빈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 에지와 상기 경계면 사이의 거리는 상기 스러스트 베어링과 상기 경계면 사이의 거리 이하인, 가스 터빈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 에지와 상기 경계면 사이의 거리는 상기 스러스트 베어링과 상기 경계면 사이의 거리와 동일한, 가스 터빈.
  11. 내부 링을 포함하는 스트럿 조립체; 및
    상기 내부 링에 연결되는 경사부;를 포함하고,
    상기 경사부는 개구가 형성된 인출부를 포함하는, 가스 터빈 흡기 케이싱.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 경사부는 원뿔대 형상을 갖는, 가스 터빈 흡기 케이싱.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인출부에 탈착 가능한 덮개를 더 포함하는, 가스 터빈 흡기 케이싱.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 덮개는 제1 덮개판 및 제2 덮개판을 포함하고,
    상기 인출부에 형성된 개구 둘레에는 개구 안쪽으로 돌출된 단차부가 형성되고, 상기 제1 덮개판과 제2 덮개판 중 하나는 단차부의 좁은 공간에 대응하고 다른 하나는 단차부의 넓은 공간에 대응하도록 형성되는, 가스 터빈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 덮개판이 상기 제2 덮개판보다 작은, 가스 터빈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 덮개판에는 그 둘레를 따라 결합 표면이 형성되고, 상기 결합 표면 상에 복수의 나사 결합공이 형성되어, 상기 결합 표면이 상기 단차부의 일부와 접촉된 상태로 결합 가능한, 가스 터빈.
  17. 압축기 섹션에 위치된 지지 스트럿, 흡기 섹션에 위치된 스러스트 베어링, 및 상기 지지 스트럿과 상기 스러스트 베어링 사이에 위치된 경사부를 포함하는 가스 터빈으로서,
    상기 경사부는 흡기 섹션으로부터 압축기 섹션으로 향하는 방향으로 지름이 감소하는 원추 형태이고, 상기 지지 스트럿의 내부 링과 연결되며, 개구가 형성된 인출부 및 상기 개구를 덮도록 구성된 덮개를 포함하는, 가스 터빈.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 덮개는 제1 덮개판 및 제2 덮개판을 포함하고,
    상기 인출부에 형성된 개구 둘레에는 개구 안쪽으로 돌출된 단차부가 형성되고, 상기 제1 덮개판과 제2 덮개판 중 하나는 단차부의 좁은 공간에 대응하고 다른 하나는 단차부의 넓은 공간에 대응하도록 형성되는, 가스 터빈.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 덮개판이 상기 제2 덮개판보다 작은, 가스 터빈.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 덮개판에는 그 둘레를 따라 결합 표면이 형성되고, 상기 결합 표면 상에 복수의 나사 결합공이 형성되어, 상기 결합 표면이 상기 단차부의 일부와 접촉된 상태로 결합 가능한, 가스 터빈.
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