KR0140127Y1 - 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조 - Google Patents

Abstract

터빈입구 케이싱(22)에 연결되는 끝부분을 굴곡부의 형상과 동일하게 연장하여 굴곡 안내부(24)를 형성하는 스크롤 내벽(14)을 포함하는 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조를 제공한다.

상기와 같이 구성되는 본 고안 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조에 의하면, 상기한 굴곡 안내부(24)를 형성하는 것에 의하여 스크롤의 굴곡부 내부로 유출되는 냉각공기가 굴곡부의 표면을 따라서 흐르게 되고 냉각막이 형성된다. 따라서 스크롤의 굴곡부에 대한 냉각이 이루어지게 된다.

Description

가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조

제1도는 본 고안 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조의 일실시예가 적용된 가스 터빈 엔진을 개략적으로 나타내는 단면도.

제2도는 제1도의 A부 상세도.

제3도는 종래 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조를 나타내는 제2도에 해당하는 부분 확대 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

14 : 스크롤 내벽 16 : 스크롤 외벽

24 : 굴곡 안내부 26 : 냉각공기 유출구

[산업상의 이용분야]

본 고안은 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스크롤 내벽의 굴곡부를 연장하여 굴곡 안내부를 형성한 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조에 관한 것이다.

[종래의 기술]

일반적으로 가스 터빈 엔진은 압축기부, 연소부, 터빈부, 배기부, 보기류부 등으로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성된 가스 터빈 엔진은 압축기부의 흡입구로 흡입된 공기가 압축기부를 통과하면서 압축되고, 압축된 공기는 압축기부의 디퓨저를 거치면서 동압이 정압으로 전환되어 연소부의 연소실로 흡입되며, 연소실로 흡입된 압축공기의 일부는 보기류부의 연료 펌프를 통하여 연소실로 공급되는 연료와 혼합되어 연소실에서 연소되고, 연소된 고온의 가스로부터 열전달을 받아 연소실 안으로 흡입된 나머지 압축공기는 팽창하면서 연소실 출구에 연결된 터빈부의 스크롤을 통과하면서 일정한 흐름방향이 형성되고, 터빈부의 블레이드를 통과하면서 운동에너지를 전달하여 터빈부와 결합된 터빈축을 회전시키고, 배기부를 통하여 배출된다.

상기에서 연소부의 연소실에서 팽창하면서 터빈부의 스크롤로 고온의 가스가 공급될 때에 있어서, 스크롤은 연소실에서 나온 가스가 직접 스크롤의 내벽에 충돌하기 때문에 전압력이 손실이 발생하고, 열에 직접 노출되어 열변형 및 손상이 발생한다는 문제가 있다.

따라서 종래 가스 터빈 엔진 스크롤은 제3도에 나타낸 바와 같은 막냉각 구조에 의하여 냉각을 행하고 있다. 즉 스크롤을 내벽(14)과 외벽(16)의 이중구조로 형성하여, 상기한 스크롤 내벽(14)과 외벽(16) 사이에 냉각층(18)을 형성하고, 상기한 스크롤 외벽(16)에는 다수의 냉각구멍(20)을 형성하며, 상기한 스크롤 내벽(14)의 끝부분(23)은 스크롤 굴곡부의 시작부에서 약간 굽혀져 끝나도록 형성되고, 상기한 스크롤 내벽(14)의 끝부분(23)과 터빈입구 케이싱(22) 사이에는 냉각공기 유출부(28)가 형성되고 스크롤 내벽(14)의 직선부와 같은 방향으로 냉각공기 유출구(26)가 형성된다.

상기와 같이 구성된 종래 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조에 의하면, 스크롤의 내부(10)는 연소실에서 연소가스와 접촉한 고온의 압축공기가 실선 화살표 방향으로 흐르고, 압축기를 통과하여 연소가스와 접촉하지 않고 스크롤의 외부(12)로 공급된 냉각공기는 점선 화살표 방향으로 흐른다. 점선 화살표 방향으로 흐르는 냉각공기는 상기한 스크롤 외벽(16)의 냉각구멍(20)을 통하여 상기한 냉각층(18)으로 유입되고 상기한 냉각공기 유출부(28)를 거쳐서 상기한 냉각공기 유출구(26)로 유출된다. 이 때 상기한 스크롤 내벽(14)과 냉각층(18) 사이에서는 열전달이 행해지고, 스크롤 내벽(14)이 냉각이 행해진다.

그러나 상기와 같이 구성되는 종래 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조에 있어서는 상기한 냉각공기 유출구(26)로 유출되는 냉각공기가 상기한 스크롤 내벽(14)을 따라 흐르는 고온의 압축공기와 부딪쳐서 스크롤의 굴곡부에서 와류가 발생한다는 문제가 있다.

따라서 종래 가스터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조에 있어서는 냉각막이 형성되지 않으므로 스크롤의 굴곡부에 대한 냉각이 이루어지지 않는다는 문제가 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 고안이 강구한 수단은 터빈입구 케이싱에 연결되는 끝부분을 굴곡부의 형상과 동일하게 연장하여 굴곡 안내부를 형성하는 스크롤 내벽을 포함하는 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조를 제공하는 것이다.

상기와 같이 구성되는 본 고안 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조에 의하면, 상기한 굴곡 안내부를 형성하는 것에 의하여 스크롤의 굴곡부 내부로 유출되는 냉각공기가 굴곡부의 표면을 따라서 흐르게 되고 냉각막이 형성된다. 따라서 스크롤의 굴곡부에 대한 냉각이 이루어지게 된다.

[실시예]

다음으로 본 고안 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조의 가장 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저 제2도에 나타낸 바와 같이, 본 고안 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조의 일실시예는 터빈입구 케이싱(22)에 연결되는 끝부분을 굴곡부의 형상과 동일하게 연장하여 굴곡 안내부(24)를 형성하는 스크롤 내벽(14)을 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 고안 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조에 의하면, 상기한 굴곡 안내부(24)를 형성하는 것에 의하여 스크롤의 굴곡부 내부로 유출되는 냉각공기가 굴곡부의 표면을 따라서 흐르게 되고 냉각막이 형성된다. 따라서 스크롤의 굴곡부에 대한 냉각이 이루어지게 된다.

이어서 상기한 바와 같이 구성되는 본 고안 가스 터빈 엔진 스크롤의 막냉각 구조의 일실시예를 가스 터빈 엔진에 적용한 경우에 대하여 설명한다.

먼저 제1도에 나타낸 바와 같이, 공기 흡입구(2)로 흡입된 공기가 압축기(4)에서 압축되고 디퓨저부를 통과하면서 동압이 정압으로 전환되어 연소기(6)의 연소실로 흡입되며, 연소기(6)로 흡입된 압축공기의 일부는 보기류부(도면에 나타내지 않음)의 연료 펌프를 통하여 연소실로 공급되는 연료와 혼합되어 연소기(6) 연소실에서 연소되고, 연소된 고온의 가스로부터 열전달을 받아 연소실 안으로 흡입된 나머지의 압축공기가 팽창하고 연소실 출구에 연결된 터빈부(8)의 스크롤을 통과하면서 일정한 흐름방향이 형성되고, 터빈부(8)의 블레이드를 통과하면서 운동에너지를 전달하여 터빈부(8)와 결합된 터빈축(9)을 회전시킨다.

상기에서 압축기(4)에서 압축된 압축공기의 일부는 연소기(6)의 연소실로 흡입되어 연소가스와 열전달에 의하여 고온의 압축공기(제2도에서 실선 화살표로 나타냄)로 되어 상기한 스크롤의 내부 즉 스크롤 내벽(14)의 안쪽(10)으로 유입되고, 나머지의 압축공기는 냉각공기(제2도에서 점선 화살표로 나타냄)로서 연소실을 통과하지 않고 상기한 스크롤의 외부 즉 스크롤 외벽(16)의 바깥쪽(12)으로 유입되어 상기한 스크롤 외벽(16)의 냉각구멍(20)을 통과하여 스크롤 내벽(14)과 외벽(16) 사이에 형성된 냉각층(18)을 흐르면서 상기한 스크롤 내벽(14)과의 사이에 열전달을 행한다. 상기한 스크롤 내벽(14)의 안쪽(10)을 흐르는 고온의 압축공기는 터빈부(8)의 블레이드로 유출되어 블레이드에 운동에너지를 전달한다.

상기한 냉각층(18)을 흐르는 냉각공기는 제2도에 나타낸 바와 같이, 상기한 터빈입구 케이싱(22)과 굴곡 안내부(24)에 의하여 형성되는 냉각공기 유출부(28)를 거쳐서 냉각공기 유출구(26)로 유출된다. 이 때 냉각공기 유출구(26)를 통하여 유출되는 냉각공기의 흐름은 스크롤 내벽(14)을 따라 흐르는 고온의 압축공기의 흐름방향과 같으므로 와류가 형성되지 않고 터빈입구 케이싱(22)의 내면을 따라서 얇은 냉각막을 형성하게 되고, 고온의 압축공기에 의한 열로부터 터빈입구 케이싱(22)을 보호한다.

상기에서 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 실용신안등록 청구의 범위 및 고안의 상세한 설명과 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지 변형이 가능하고, 이 또한 본 고안의 범위에 속하는 것은 당연하다.

[고안의 효과]

상기와 같이 구성되는 본 고안 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조를 사용하면, 스크롤의 굴곡부로 유출되는 냉각공기가 고온의 압축공기와 같은 방향의 흐름을 형성하므로 와류가 발생하지 않고, 얇은 냉각막이 형성되어 굴곡부가 형성된 부품의 냉각을 행하는 것이 가능하다.

Claims (1)

1. 터빈입구 케이싱(22)에 연결되는 끝부분을 굴곡부의 형상과 동일하게 연장하여 굴곡 안내부(24)를 형성하는 스크롤 내벽(14)을 포함하는 가스 터빈 엔진 스크롤의 굴곡부 구조.