KR101257876B1 - 가스터빈의 플로팅 씰링 장치 - Google Patents

가스터빈의 플로팅 씰링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1부품의 외부 둘레에 제2부품이 설치되고, 축방향 열팽창이 서로 다른 방향으로 진행되는 두 부품 사이의 간극을 링형의 플로팅 씰링부재를 통해 안정적으로 밀폐하여 유체의 누출을 방지할 수 있도록 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치를 구성함에 있어서, 상기 제2부품의 내주 또는 상기 제1부품의 외주에 마련한 링형의 씰링부재 삽입홈에 링형의 플로팅 씰링부재를 삽입 설치하고, 상기 플로팅 씰링부재의 내주면 또는 상기 플로팅 씰링부재의 외주면을 상기 제1부품의 외주면 또는 상기 제2부품의 내주면에 밀착시킨 것이다.

Description

가스터빈의 플로팅 씰링 장치 {Floating Sealing Apparatus For a Gas Turbine}
본 발명은 가스터빈의 플로팅 씰링 장치에 관한 것으로, 더 자세하게는 축방향 열팽창이 서로 다른 방향으로 진행되는 두 부품 사이의 간극을 안정적으로 밀폐할 수 있고 동시에 조립 시 미스얼라인먼트(misalignment)를 보상할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.
일반적으로 가스터빈 엔진 케이스(Gas turbine engine case)와 배기가스 디퓨저(Exhaust gas diffuser)의 연결 부위에는 배기가스의 누출을 방지할 수 있도록 하는 씰링부재가 설치된다.
상기 배기가스 디퓨저 연결부위에서는 가스터빈 엔진 케이스의 축방향 열팽창이 배기가스 디퓨저 쪽을 진행되고, 배기가스 디퓨저의 축방향 열팽창이 가스터빈 엔진 케이스 쪽으로 진행되는 등 서로 반대방향으로 축방향 열팽창이 일어나게 되는데, 종래에는 이러한 축방향 열팽창 과정에서 가스터빈 엔진 케이스와 배기가스 디퓨저와의 사이에 설치되는 씰링부재가 손상되어 배기가스가 누출되는 문제가 있었다.
또한 가스터빈 연소기의 트랜지션 피스(Transition piece)와 터빈 베인의 내부 고정체(Inner support)의 연결부위와 같이 축방향 열팽창이 서로 다른 방향으로 진행되는 다른 연결 부위에서도 마찬가지로 씰링부재의 손상으로 냉각공기가 누출되는 문제가 있었다.
이처럼 종래에는 축방향 열팽창이 서로 다른 방향으로 진행되는 두 부품 사이의 간극을 씰링부재를 통해 안정적으로 밀폐하기가 어렵게 되는 문제가 있었다.
더욱이 서로 다른 이들 부품들간에 조립공차 누적으로 인하여 조립 시 씰링간극을 유지하면서 얼라인먼트(alignment)를 정확히 하는데 많은 어려움이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 실정을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 축방향 열팽창이 서로 다른 방향으로 진행되는 두 부품 사이의 간극을 안정적으로 밀폐하여 유체의 누출이 발생되지 않도록 하는 동시에 두 부품의 조립시 미스얼라인먼트(misalignment)도 충분히 보상할 수 있게 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치를 제공하는 데에 있는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 제1부품의 외부 둘레에 제2부품이 설치되고, 축방향 열팽창이 서로 다른 방향으로 진행되는 두 부품 사이의 간극을 링형의 플로팅 씰링부재를 통해 안정적으로 밀폐하여 유체의 누출을 방지할 수 있도록 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치를 구성함에 있어서, 상기 제2부품의 내주 또는 상기 제1부품의 외주에 마련한 링형의 씰링부재 삽입홈에 링형의 플로팅 씰링부재를 삽입 설치하고, 상기 플로팅 씰링부재의 내주면 또는 상기 플로팅 씰링부재의 외주면을 상기 제1부품의 외주면 또는 상기 제2부품의 내주면에 밀착시킨 것이다.
본 발명의 가스터빈의 플로팅 씰링 장치는 제2부품의 내주에 마련된 씰링부재 삽입홈에 플로팅 씰링부재가 삽입 설치되고, 상기 플로팅 씰링부재의 내주면이 제1부품의 외주면에 밀착되며, 제1부품과 플로팅 씰링부재가 동일 소재로 구성되고, 씰링부재 삽입홈의 깊이가 플로팅 씰링부재의 삽입 길이보다 크게 형성된 형태로 구성될 수 있으며, 제2부품의 씰링부재 설치부위가 씰링부재 삽입홈의 내부 일측을 기준으로 두 부분으로 분리되어 체결볼트로 조립된 형태로 구성할 수 있다.
아울러 본 발명의 가스터빈의 플로팅 씰링 장치는 제1부품의 외주에 마련된 씰링부재 삽입홈에 플로팅 씰링부재가 삽입 설치되고, 상기 플로팅 씰링부재의 내주면이 제2부품의 내주면에 밀착되며, 플로팅 씰링부재의 소재가 제1부품과 동일 소재인 동시에 제2부품보다 열팽창률이 큰 소재로 구성되고, 씰링부재 삽입홈의 깊이가 플로팅 씰링부재의 삽입 길이보다 크게 형성된 형태로 구성될 수 있으며, 제1부품의 외주면에 씰링부재 삽입홈이 일체로 형성되고, 일측에 절결부가 마련된 한 쌍의 플로팅 씰링부재가 겹쳐진 상태로 씰링부재 삽입홈에 삽입 설치된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 가스터빈의 플로팅 씰링 장치에 의하면 축방향 열팽창이 서로 다른 방향으로 진행되는 두 부품 사이의 간극을 보다 안정적으로 밀폐하여 유체의 누출을 방지할 수 있게 됨은 물론 씰링부재의 파손을 방지할 수 있게 되며, 그에 따라 가스터빈의 효율을 크게 향상시킬 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예의 요부 종단면도
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 요부 종단면도
도 3은 동 다른 실시예의 플로팅 씰링부재의 사시도
이하 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 기술 내용을 첨부도면에 의거하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 본 발명의 한 실시예의 요부 종단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 다른 실시예의 요부 종단면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 동 다른 실시예의 플로팅 씰링부재의 사시도가 도시되어 있다.
본 발명은 제1부품(110)의 외부 둘레에 제2부품(120)이 설치되고, 축방향 열팽창이 서로 다른 방향으로 진행되는 두 부품(110)(120) 사이의 간극을 링형의 플로팅 씰링부재(130)를 통해 안정적으로 밀폐하여 유체의 누출을 방지할 수 있도록 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치를 구성함에 있어서,
상기 제2부품(120)의 내주 또는 상기 제1부품(110)의 외주에 마련한 링형의 씰링부재 삽입홈(121)(111)에 링형의 플로팅 씰링부재(130)를 삽입 설치하고, 상기 플로팅 씰링부재(130)의 내주면 또는 상기 플로팅 씰링부재(130)의 외주면을 상기 제1부품(110)의 외주면 또는 상기 제2부품(120)의 내주면에 밀착시킨 것이다.
도 1에 도시된 본 발명의 한 실시예는 제2부품(120)의 내주에 마련된 씰링부재 삽입홈(121)에 플로팅 씰링부재(130)가 삽입 설치되고, 상기 플로팅 씰링부재(130)의 내주면이 제1부품(110)의 외주면에 밀착되는 형태이며, 제1부품(110)과 플로팅 씰링부재(130)가 동일 소재로 구성되고, 씰링부재 삽입홈(121)의 깊이가 플로팅 씰링부재(130)의 삽입 길이보다 크게 형성된 형태이다.
도 1의 본 발명의 한 실시예는 제2부품(120)의 씰링부재 설치부위가 씰링부재 삽입홈(121)의 내부 일측을 기준으로 두 부분으로 분리되어 있고, 분리된 두 부분이 체결볼트(140)로 조립되는 형태이기 때문에 씰링부재 삽입홈(121)에 플로팅 씰링부재(130)를 삽입 설치하는 데에 별다른 무리가 없다.
상기 도 1의 본 발명의 한 실시예의 경우 동일 소재로 구성되는 제1부품(110)과 플로팅 씰링부재(130)의 반경방향 열팽창 정도가 같게 되어 제1부품(110)의 외주면과 플로팅 씰링부재(130)의 내주면이 항상 안정적인 밀착상태를 유지할 수 있게 되고, 제1부품(110)이 축방향으로 팽창할 때에 제1부품(110)의 외주면이 플로팅 씰링부재(130)의 내주면을 안정적으로 슬라이딩할 수 있게 되며, 그에 따라 제1부품(110)과 제2부품(120)이 축방향 및 반경방향으로 팽창하게 되더라도 플로팅 씰링부재(130)의 손상 없이 유체의 누출을 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다.
또한 제2부품(120)의 내주면에 형성되는 씰링부재 삽입홈(121)의 깊이가 플로팅 씰링부재(130)의 삽입 길이보다 크게 형성되기 때문에 씰링부재 삽입홈(121)에서 플로팅 씰링부재(130)의 반경방향의 열팽창을 안정적으로 수용할 수 있게 되고, 제1부품(110)과 제2부품(120)의 조립과정에서의 미스얼라인먼트(misalignment)도 충분히 보상할 수 있게 된다.
한편 도 2에 도시된 본 발명의 다른 실시예는 제1부품(110)의 외주에 마련된 씰링부재 삽입홈(111)에 플로팅 씰링부재(130)가 삽입 설치되고, 상기 플로팅 씰링부재(130)의 내주면이 제2부품(120)의 내주면에 밀착되는 형태이며, 플로팅 씰링부재(130)의 소재가 제1부품(110)과 동일 소재인 동시에 제2부품(120)보다 열팽창률이 큰 소재로 구성되고, 씰링부재 삽입홈(111)의 깊이가 플로팅 씰링부재(130)의 삽입 길이보다 크게 형성된 형태이다.
도 2의 본 발명의 다른 실시예는 제1부품(110)의 외주면에 씰링부재 삽입홈(111)이 일체로 형성된 형태이므로 도 3과 같이 일측에 절결부(131)가 마련된 한 쌍의 플로팅 씰링부재(130)를 겹쳐서 씰링부재 삽입홈(121)에 삽입 설치한 것이다.
상기 도 2의 본 발명의 다른 실시예의 경우 동일 소재로 구성되는 플로팅 씰링부재(130)의 열팽창률이 제2부품(120)의 열팽창률보다 크기 때문에 가스터빈 엔진이 가동될 때에 플로팅 씰링부재(130)의 반경방향 열팽창이 제2부품(120)의 반경방향 열팽창보다 많게 되어 플로팅 씰링부재(130)의 외주면이 제2부품(120)의 내주면에 더욱 강하게 밀착(tight fitting)되며, 그에 따라 유체의 누출을 더욱 확실하게 방지된다.
또한 이 다른 실시예서도 제1부품(110)의 외주면에 형성되는 씰링부재 삽입홈(111)의 깊이가 플로팅 씰링부재(130)의 삽입 길이보다 크게 형성되기 때문에 씰링부재 삽입홈(111)에서 플로팅 씰링부재(130)의 반경방향의 열팽창을 안정적으로 수용할 수 있게 되고, 제1부품(110)과 제2부품(120)의 조립과정에서의 미스얼라인먼트(misalignment)도 충분히 보상할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
110 제1부품
111 씰링부재 삽입홈
120 제2부품
121 씰링부재 삽입홈
130 플로팅 씰링부재
131 절결부

Claims (6)

  1. 제1부품(110)의 외부 둘레에 제2부품(120)이 설치되고, 축방향 열팽창이 서로 다른 방향으로 진행되는 두 부품(110)(120) 사이의 간극을 링형의 플로팅 씰링부재(130)를 통해 안정적으로 밀폐하여 유체의 누출을 방지할 수 있도록 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치를 구성함에 있어서,
    상기 제2부품(120)의 내주 또는 상기 제1부품(110)의 외주에 마련한 링형의 씰링부재 삽입홈(121)(111)에 링형의 플로팅 씰링부재(130)를 삽입 설치하고, 상기 플로팅 씰링부재(130)의 내주면 또는 상기 플로팅 씰링부재(130)의 외주면을 상기 제1부품(110)의 외주면 또는 상기 제2부품(120)의 내주면에 밀착시키고,
    상기 플로팅 씰링부재(130)는 일측에 절결부(131)가 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제2부품(120)의 내주에 마련된 씰링부재 삽입홈(121)에 플로팅 씰링부재(130)가 삽입 설치되고, 상기 플로팅 씰링부재(130)의 내주면이 제1부품(110)의 외주면에 밀착되며, 제1부품(110)과 플로팅 씰링부재(130)가 동일 소재로 구성되고, 씰링부재 삽입홈(121)의 깊이가 플로팅 씰링부재(130)의 삽입 길이보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치.
  3. 제2항에 있어서, 제2부품(120)의 씰링부재 설치부위가 씰링부재 삽입홈(121)의 내부 일측을 기준으로 두 부분으로 분리되어 있고, 분리된 두 부분이 체결볼트(140)로 조립되는 것을 특징으로 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치.
  4. 제1항에 있어서, 제1부품(110)의 외주에 마련된 씰링부재 삽입홈(111)에 플로팅 씰링부재(130)가 삽입 설치되고, 상기 플로팅 씰링부재(130)의 내주면이 제2부품(120)의 내주면에 밀착되며, 플로팅 씰링부재(130)의 소재가 제1부품(110)과 동일 소재인 동시에 제2부품(120)보다 열팽창률이 큰 소재로 구성되고, 씰링부재 삽입홈(111)의 깊이가 플로팅 씰링부재(130)의 삽입 길이보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치.
  5. 제4항에 있어서, 제1부품(110)의 외주면에 씰링부재 삽입홈(111)이 일체로 형성되고, 상기 플로팅 씰링부재(130)가 한 쌍이 겹쳐진 상태로 씰링부재 삽입홈(121)에 삽입 설치된 것을 특징으로 하는 가스터빈의 플로팅 씰링 장치.
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