KR101896436B1 - 보강디스크를 포함하는 압축기 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

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Abstract

보강디스크를 포함하는 압축기 및 이를 포함하는 가스터빈이 제시된다. 본 발명의 실시예에 따른 압축기는, 가스터빈에 장착되고, 고온, 고압의 압축공기를 생성하여 생성된 압축공기를 연소기에 제공할 수 있도록, 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치된 회전부재를 구비하는 압축기에 있어서, 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치되고, 압축 공기의 일부가 회전축 방향으로 유동할 수 있도록 소정 거리만큼 이격되어 배치된 메인디스크; 및 상기 다수의 메인디스크의 이격된 공간에 장착되고, 메인디스크와 공통 회전축을 가지며, 외주면으로부터 회전축 방향으로 유로가 형성된 디스크 구조의 보강디스크;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 구조적으로 보강되고 내부추기 압력강하 저감 성능이 향상된 구조를 포함하는 압축기를 제공할 수 있다.

Description

보강디스크를 포함하는 압축기 및 이를 포함하는 가스터빈{Compressor Having Reinforce Disk, And Gas Turbine Having The Same}
본 발명은 가스터빈에 장착되고, 고온, 고압의 압축공기를 생성하여 생성된 압축공기를 연소기에 제공하는 압축기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로서, 구조적으로 보강되고 내부추기 압력강하 저감 성능이 향상된 구조를 포함하는 압축기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것이다.
일반적으로 가스터빈 엔진은 일종의 회전식 내연기관이며, 고온ㅇ고압의 연소가스를 팽창시키며 터빈을 돌려 회전력을 얻는 기관이다.
즉, 동압에 의해서 압력이 상승한 공기를 다시 압축기로 압력을 높이고 이것을 연소실에서 섭씨 800 내지 1200 도의 고온가스로 만든 다음 압축기의 소요출력을 얻을 수 있는 압력비까지 터빈에서 팽창시키고 나머지 압력으로 가스를 제트 노즐을 통해 고속으로 분출시켜 추진력을 얻는다.
가스 터빈은 압축기와 연소기와 터빈으로 구성되어 있다.
공기 유입구로부터 유입된 공기가 압축기에 의해 압축됨으로써 고온, 고압의 압축 공기가 된다. 연소기에 의해 이 압축 공기에 대해 연료가 공급되어 연소된다.
고온, 고압의 연소 가스는 터빈을 구동시키고, 이 터빈에 연결된 발전기를 구동시킨다.
터빈에는 차실 내에 복수의 정익 및 동익이 교대로 배치 형성되어 구성되어 있고, 연소 가스에 의해 동익을 구동시킴으로써 발전기가 연결되는 출력축을 회전 구동시키고 있다. 그리고 터빈을 구동시킨 연소 가스는 배기차실의 디퓨저에 의해 정압으로 변환되고 나서 대기로 방출된다.
가스 터빈은 최근 고출력화 및 고효율화가 요구되고 있어, 정익 및 동익으로 유도되는 연소 가스의 온도는 점점 높아지는 경향이 있다. 그 때문에 일반적으로는 정익 및 동익의 내부에 냉각 통로를 형성하고, 공기나 증기 등의 냉각 매체를 이 냉각 통로에 흐르게 함으로써, 이들 정익 및 동익을 냉각시켜 내열성을 확보함과 함께 연소가스의 고온화를 도모하고, 출력 및 효율을 높이도록 하고 있다.
이에 따라 가스 터빈의 압축기 디스크는 접촉면의 표면조도를 특정 범위로 한정하고 있으며, 접촉면의 흔들림 공차 역시 특정 범위로 제한하고 있다. 또한 각 디스크의 조립 시 억지끼움의 공차도 특정 범위로 제한되고 있다.
또한, 가스 터빈의 압축기 디스크는 특정 구조로 제작되어 상기 언급한 여러 목적을 달성하고 있다.
예를 들어, 가스 터빈의 압축기 디스크에, 도 1에 도시된 바와 같이, 베인(vane)을 이용한 디스월러(de-swirler) 방식의 보텍스 레듀서(vortex reducer) 구조를 적용할 수 있다.
이 경우, 냉각 공기의 원주방향 속도성분만을 감소시켜, 압력강하 저감에 한계가 있다는 문제점을 가지고 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 터빈 압축기 디스크에, 튜브(tube) 방식 보텍스 레듀서(vortex reducer) 구조를 적용할 수 있다.
이 경우, 구조적으로 취약하다는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 가스 터빈 압축기에 대한 기술이 필요한 실정이다.
일본등록특허 6,043,370 (2016년 11월 18일 등록)
본 발명의 목적은, 구조적으로 보강되고 내부추기 압력강하 저감 성능이 향상된 구조를 포함하는 압축기 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 압축기는, 가스터빈에 장착되고, 고온, 고압의 압축공기를 생성하여 생성된 압축공기를 연소기에 제공할 수 있도록, 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치된 회전부재를 구비하는 압축기에 있어서, 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치되고, 압축 공기의 일부가 회전축 방향으로 유동할 수 있도록 소정 거리만큼 이격되어 배치된 메인디스크; 및 상기 다수의 메인디스크의 이격된 공간에 장착되고, 메인디스크와 공통 회전축을 가지며, 외주면으로부터 회전축 방향으로 유로가 형성된 디스크 구조의 보강디스크;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 메인디스크는, 회전축의 외주면에 형성된 결속돌기와 결속되고, 회전축의 외주면으로부터 소정 높이만큼 연장되어 형성된 지지부; 상기 지지부와 일체형으로 형성되고, 측방으로 연장되어 또 다른 메인디스크와 면접촉하도록 돌출된 구조의 측방지지부; 및 상기 지지부와 일체형으로 형성되고, 회전축의 외주면으로부터 소정 높이만큼 연장되어 형성된 블레이드;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지부의 일단부에는 회전축의 외주면과 대응되는 곡면구조가 형성되고, 상기 지지부의 단면구조는 회전축의 외주면 방향으로 폭이 넓어지는 다각형 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 측방지지부 사이에 보강디스크가 장착될 수 있다.
이 경우, 상기 보강디스크는, 상기 측방지지부의 일단부와 결속되고, 측방지지부의 일단부와 대응되는 구조의 장착부; 및 상기 장착부와 일체형으로 소정 길이만큼 연장되어 형성되고, 메인디스크의 이격된 공간과 대응되는 구조로 형성된 팽윤부(膨潤部, swelling part);를 포함하는 구성일 수 있다.
또한, 상기 팽윤부는, 측단면상 일측방향으로 폭이 넓어지는 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 팽윤부의 일측면에는 소정 각도만큼 기울어진 구조의 경사면이 형성되고, 상기 경사면은 회전축 방향으로 유입되는 압축 공기의 원주방향 속도 성분을 감소시킬 수 있도록, 보강디스크의 회전 방향과 마주하는 방향에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크는, 서로 인접하는 메인디스크 사이에 장착되어, 인접하는 메인디스크를 서로 연결하는 장착부를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 내측에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 회전방향과 대향하는 방향으로 기울어진 구조일 수 있다.
이 경우, 상기 유로가 기울어진 각도는, 보강디스크의 회전축을 지나는 가상의 지름(D)을 기준으로 30 내지 60도일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크에는 둘 이상의 유로가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크는, 외주면으로부터 회전축 방향으로 보강디스크의 내부에 형성되고, 소정 거리만큼 이격된 둘 이상의 유입 유로; 상기 유입 유로와 연통되고, 유입 유로로부터 유입된 압축 공기를 회전축 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크의 일단면까지 연통되도록 보강디스크의 내부에 형성된 배출 유로;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크에 형성된 유로는, 외주면으로부터 회전축 방향으로 보강디스크의 내부에 형성되고, 소정 크기의 내경(d1)으로 형성된 유입 유로; 및 상기 유입 유로와 연통되고, 유입 유로로부터 유입된 압축 공기를 회전축 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크의 일단면까지 연통되도록 보강디스크의 내부에 형성되고, 유입 유로의 내경(d1)보다 작은 크기의 내경(d2)으로 형성된 배출 유로;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 회전 방향과 마주하는 방향으로 기울어진 구조이고, 상기 보강디스크의 외주면에는 유로의 유입구 방향으로 경사진 경사면이 형성될 수 있다.
본 발명은 또한, 가스터빈을 제공할 수 있는 바, 본 발명의 일 측면에 따른 가스터빈은, 고온, 고압의 압축공기를 생성하여 생성된 압축공기를 연소기에 제공할 수 있도록, 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치된 회전부재를 구비하는 압축기를 포함하는 가스터빈에 있어서, 상기 압축기는, 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치되고, 압축 공기의 일부가 회전축 방향으로 유동할 수 있도록 소정 거리만큼 이격되어 배치된 메인디스크; 및 상기 다수의 메인디스크의 이격된 공간에 장착되고, 메인디스크와 공통 회전축을 가지며, 외주면으로부터 회전축 방향으로 유로가 형성된 디스크 구조의 보강디스크;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크는, 상기 메인디스크의 측면 일부와 면접촉하도록 돌출된 구조의 장착부; 및 상기 장착부와 일체형으로 소정 길이만큼 연장되어 형성되고, 메인디스크의 이격된 공간과 대응되는 구조로 형성된 팽윤부(膨潤部, swelling part);를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 회전방향과 대향하는 방향으로 기울어진 구조일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크는, 외주면으로부터 회전축 방향으로 보강디스크의 내부에 형성되고, 소정 거리만큼 이격된 둘 이상의 유입 유로; 및 상기 유입 유로와 연통되고, 유입 유로로부터 유입된 압축 공기를 회전축 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크의 일단면까지 연통되도록 보강디스크의 내부에 형성된 배출 유로;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크에 형성된 유로는, 외주면으로부터 회전축 방향으로 보강디스크의 내부에 형성되고, 소정 크기의 내경(d1)으로 형성된 유입 유로; 및 상기 유입 유로와 연통되고, 유입 유로로부터 유입된 압축 공기를 회전축 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크의 일단면까지 연통되도록 보강디스크의 내부에 형성되고, 유입 유로의 내경(d1)보다 작은 크기의 내경(d2)으로 형성된 배출 유로;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 회전 방향과 마주하는 방향으로 기울어진 구조이고, 상기 보강디스크의 외주면에는 유로의 유입구 방향으로 경사진 경사면이 형성된 구조일 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 압축기에 따르면, 특정 구조의 메인디스크 및 보강디스크를 구비함으로써, 구조적으로 보강되고 내부추기 압력강하 저감 성능이 향상된 구조를 포함하는 압축기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 압축기에 따르면, 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치되고, 압축 공기의 일부가 회전축 방향으로 유동할 수 있도록 소정 거리만큼 이격되어 배치된 메인디스크; 및 상기 다수의 메인디스크의 이격된 공간에 장착되고, 메인디스크와 공통 회전축을 가지며, 외주면으로부터 회전축 방향으로 유로가 형성된 디스크 구조의 보강디스크;를 구비함으로써, 종래 기술 대비 압축기 디스크의 구조적 안정성을 도모할 수 있으며, 내부추기 압력강하 저감 성능을 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 압축기에 따르면, 특정 구조의 지지부, 측방지지부 및 블레이드를 포함하는 메인디스크를 구비함으로써, 구조적으로 보강된 압축기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 압축기에 따르면, 특정 곡면구조를 지지부의 일단부에 형성하고, 지지부의 단면구조를 회전축의 외주면 방향으로 폭이 넓어지는 다각형 구조로 형성함으로써, 구조적으로 보강된 압축기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 압축기에 따르면, 특정 구조의 장착부 및 팽윤부를 포함하는 보강디스크를 구비함으로써, 구조적으로 보강된 압축기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 압축기에 따르면, 특정 구조의 경사면을 팽윤부의 특정 위치에 형성함으로써, 회전축 방향으로 유입되는 압축 공기의 원주방향 속도 성분을 감소시킬 수 있어, 회전축 방향으로 유입되는 압축 공기의 원활한 흐름을 유도할 수 있고, 결과적으로 메인디스크 및 회전축에 대한 냉각 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 압축기에 따르면, 특정 구조의 유로를 보강디스크에 형성함으로써, 회전축 방향으로 유입되는 압축 공기의 원활한 흐름을 유도할 수 있고, 결과적으로 메인디스크 및 회전축에 대한 냉각 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 가스터빈에 따르면, 특정 구조의 압축기를 구비함으로써, 구조적으로 보강되고, 메인디스크 및 회전축에 대한 냉각 효과를 현저히 향상시킬 수 있으며, 보텍스 레듀서(vortex reducer)의 내부추기 압력강하 저감 성능을 향상시킬 수 있는 가스터빈을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 베인(vane)을 이용한 디스월러(de-swirler) 방식의 보텍스 레듀서(vortex reducer)를 나타내는 모식도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 튜브(tube)를 이용한 보텍스 레듀서(vortex reducer)를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기를 구성하는 메인디스크와 보강디스크를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기를 구성하는 메인디스크와 보강디스크를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기를 구성하는 보강디스크를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 5의 A-A'선 절단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기를 구성하는 보강디스크를 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기를 구성하는 보강디스크를 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기를 구성하는 보강디스크를 나타내는 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기를 구성하는 보강디스크를 나타내는 정면도이다.
도 11은 도 10의 B-B'선 절단면도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기를 구성하는 메인디스크와 보강디스크를 나타내는 단면도가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 압축기(100)는, 가스터빈에 장착되어, 고온, 고압의 압축공기를 생성하여 생성된 압축공기를 연소기에 제공하는 장치로서, 회전축(101)의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치된 회전부재를 구비하는 구성일 수 있다.
본 실시예에 따른 압축기(100)는, 특정 구조의 메인디스크(110) 및 유로(130)가 형성된 보강디스크(120)를 구비함으로써, 종래 기술 대비 압축기 디스크의 구조적 안정성을 도모할 수 있으며, 내부추기 압력강하 저감 성능을 현저히 향상시킬 수 있다.
메인디스크(110)에 대하여,
구체적으로, 메인디스크(110)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전축(101)의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치되고, 압축 공기의 일부가 회전축 방향으로 유동할 수 있도록 소정 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 메인디스크(110)는, 지지부(111), 측방지지부(112) 및 블레이드(113)를 포함하는 구성일 수 있다.
따라서, 이러한 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 압축기(100)는, 구조적으로 보강된 압축기를 제공할 수 있다.
구체적으로, 지지부(111)는, 회전축(101)의 외주면에 형성된 결속돌기(102)와 결속되고, 회전축(101)의 외주면으로부터 소정 높이만큼 연장되어 형성된 구조일 수 있다.
바람직하게는, 도 4에 도시된 바와 같이, 지지부(111)의 일단부에는 회전축(101)의 외주면과 대응되는 곡면구조(114)가 형성될 수 있다. 이 경우, 지지부(111)와 회전축(101)의 외주면의 밀착을 구현하여 더욱 향상된 구조적 안정성을 달성할 수 있다.
또한, 지지부(111)의 단면구조는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 회전축(101)의 외주면 방향으로 폭이 넓어지는 다각형 구조일 수 있다. 이 경우, 역시 지지부(111)와 회전축(101)의 외주면의 밀착을 구현하여 더욱 향상된 구조적 안정성을 달성할 수 있다.
측방지지부(112)는, 지지부(111)와 일체형으로 형성되고, 측방으로 연장되어 또 다른 메인디스크(110)와 면접촉하도록 돌출된 구조일 수 있다. 이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 측방지지부(112) 사이에 보강디스크(120)가 장착될 수 있다. 장착 방법에는 특별히 제한되는 것은 아니며 예를 들어 결속구조, 억지끼워맞춤 구조일 수 있다.
또한, 블레이드(113)는, 지지부(111)와 일체형으로 형성되고, 회전축(101)의 외주면으로부터 소정 높이만큼 연장되어 형성된 구조일 수 있다.
보강디스크(120)에 대하여,
구체적으로, 보강디스크(120)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 메인디스크(110)의 이격된 공간에 장착되고, 메인디스크(110)와 공통 회전축(101)을 가지며, 외주면으로부터 회전축 방향으로 유로(130)가 형성된 디스크 구조일 수 있다.
이때, 유로(130)는 보강디스크(120)의 내측에 형성됨이 바람직하다. 또한, 보강디스크(120)에는 둘 이상의 유로(130)가 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 보강디스크(120)는, 특정 구조의 장착부(121) 및 팽윤부(膨潤部, swelling part, 122)를 포함하는 구성일 수 있다.
따라서, 이러한 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 압축기(100)는, 구조적으로 보강된 압축기를 제공할 수 있다.
구체적으로, 장착부(121)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 측방지지부(112)의 일단부와 결속되고, 측방지지부(112)의 일단부와 대응되는 구조임이 바람직하다. 이때, 장착부(121)는, 서로 인접하는 메인디스크(110) 사이에 장착되어, 인접하는 메인디스크(110)를 서로 연결할 수 있다.
또한, 팽윤부(122)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 장착부(121)와 일체형으로 소정 길이만큼 연장되어 형성되고, 메인디스크(110)의 이격된 공간(S)과 대응되는 구조로 형성됨이 바람직하다.
경우에 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 팽윤부(122)는, 측단면상 일측방향으로 폭이 넓어지는 구조일 수 있다.
보강디스크(120)의 또 다른 실시예,
도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기를 구성하는 보강디스크를 나타내는 평면도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 A-A'선 절단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 보강디스크(120)의 팽윤부(122)에는, 소정 각도만큼 기울어진 구조의 경사면(123)이 형성될 수 있다.
이때 형성된 경사면(123)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 회전축(101) 방향으로 유입되는 압축 공기의 원주방향 속도 성분을 감소시킬 수 있도록, 보강디스크(120)의 회전 방향과 마주하는 방향에 형성됨이 바람직하다.
따라서, 이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 다른 압축기(100)는, 회전축 방향으로 유입되는 압축 공기의 원활한 흐름을 유도할 수 있고, 결과적으로 메인디스크 및 회전축에 대한 냉각 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
보강디스크(120)의 또 다른 실시예,
도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기를 구성하는 보강디스크를 나타내는 평면도가 도시되어 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 보강디스크(120)에 형성된 유로(130)는, 보강디스크(120)의 회전 방향과 대향하는 방향으로 기울어진 구조임이 바람직하다.
구체적으로, 유로(130)가 기울어진 각도(a)는, 보강디스크(120)의 회전동작에 의해 압축공기가 원활히 회전축(101) 방향으로 유입될 수 있는 각도라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 바람직하게 보강디스크(120)의 회전축(101)을 지나는 가상의 지름(D)을 기준으로 30 내지 60도일 수 있다. 더욱 바람직하게는 40 내지 50도일 수 있다.
따라서, 이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 다른 압축기(100)는, 회전축 방향으로 유입되는 압축 공기의 원활한 흐름을 유도할 수 있고, 결과적으로 메인디스크 및 회전축에 대한 냉각 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
보강디스크(120)의 또 다른 실시예,
도 8 및 도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기를 구성하는 보강디스크를 나타내는 평면도가 도시되어 있다.
우선 도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 보강디스크(120)는, 특정 구조의 유입 유로(131) 및 배출 유로(132)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 유입 유로(131)는, 외주면으로부터 회전축(101) 방향으로 보강디스크(120)의 내부에 소정 거리만큼 이격된 둘 이상 형성될 수 있다.
또한, 배출 유로(132)는, 유입 유로(131)와 연통된 구조로서, 유입 유로(131)로부터 유입된 압축 공기를 회전축(101) 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크(120)의 일단면까지 연통되도록 보강디스크(120)의 내부에 형성될 수 있다.
다음으로 도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 보강디스크(120)는, 특정 구조의 유입 유로(133) 및 배출 유로(134)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 유입 유로(133)는, 외주면으로부터 회전축(101) 방향으로 보강디스크(120)의 내부에 형성되고, 소정 크기의 내경(d1)으로 형성될 수 있다.
또한, 배출 유로(134)는, 유입 유로(133)와 연통된 구조로서, 유입 유로(133)로부터 유입된 압축 공기를 회전축(101) 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크(120)의 일단면까지 연통되도록 보강디스크(120)의 내부에 형성되고, 유입 유로(133)의 내경(d1)보다 작은 크기의 내경(d2)으로 형성될 수 있다.
유입 유로(133)와 배출 유로(134)의 내경 크기는 설계자의 의도에 따라 적절히 변경 가능함은 물론이다.
따라서, 이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 다른 압축기(100)는, 회전축 방향으로 유입되는 압축 공기의 원활한 흐름을 유도할 수 있고, 결과적으로 메인디스크 및 회전축에 대한 냉각 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
보강디스크(120)의 또 다른 실시예,
도 10에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압축기를 구성하는 보강디스크를 나타내는 정면도가 도시되어 있고, 도 11에는 도 10의 B-B'선 절단면도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 보강디스크(120)의 내부에는 보강디스크(120)의 회전 방향과 마주하는 방향으로 기울어진 유로(130)가 다수 형성될 수 있다.
이때, 형성된 유로(130)는 서로 일정 각도 및 거리만큼 이격되어 배치됨이 바람직하다.
또한, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 보강디스크(120)의 외주면에는 유로(130)의 유입구(136) 방향으로 경사진 경사면(135)이 형성되어 압축 공기의 유입을 더욱 손쉽게 유도할 수 있다.
따라서, 이러한 구조를 포함하는 본 실시예에 다른 압축기(100)는, 회전축 방향으로 유입되는 압축 공기의 원활한 흐름을 유도할 수 있고, 결과적으로 메인디스크 및 회전축에 대한 냉각 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 언급한 본 발명에 따른 압축기(100)를 포함하는 가스터빈을 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명의 가스터빈에 따르면, 특정 구조의 압축기(100)를 구비함으로써, 구조적으로 보강되고, 메인디스크 및 회전축에 대한 냉각 효과를 현저히 향상시킬 수 있으며, 보텍스 레듀서(vortex reducer)의 내부추기 압력강하 저감 성능을 향상시킬 수 있는 가스터빈을 제공할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 압축기
101: 회전축
102: 결속돌기
110: 메인디스크
111: 지지부
112: 측방지지부
113: 블레이드
114: 곡면구조
120: 보강디스크
121: 장착부
122: 팽윤부
123: 경사면
130: 유로
131: 유입 유로
132: 배출 유로
133: 유입 유로
134: 배출 유로
135: 경사면
136: 유입구
S: 인접하는 임의의 두 메인디스크 사이에 형성된 공간
a: 유로가 기울어진 각도
D: 보강디스크의 회전축을 지나는 가상의 지름
d1: 유입 유로(133)의 내경
d2: 배출 유로(134)의 내경

Claims (21)

  1. 가스터빈에 장착되고, 고온, 고압의 압축공기를 생성하여 생성된 압축공기를 연소기에 제공할 수 있도록, 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치된 회전부재를 구비하는 압축기에 있어서,
    회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치되고, 압축 공기의 일부가 회전축 방향으로 유동할 수 있도록 소정 거리만큼 이격되어 배치된 메인디스크; 및
    상기 다수의 메인디스크의 이격된 공간에 장착되고, 메인디스크와 공통 회전축을 가지며, 외주면으로부터 회전축 방향으로 유로가 형성고, 측방지지부 사이에 장착되는 디스크 구조의 보강디스크;
    를 포함하고,
    상기 메인디스크는,
    회전축의 외주면에 형성된 결속돌기와 결속되고, 회전축의 외주면으로부터 소정 높이만큼 연장되어 형성된 지지부;
    상기 지지부와 일체형으로 형성되고, 측방으로 연장되어 또 다른 메인디스크와 면접촉하도록 돌출된 구조의 측방지지부; 및
    상기 지지부와 일체형으로 형성되고, 회전축의 외주면으로부터 소정 높이만큼 연장되어 형성된 블레이드;
    를 포함하고,
    상기 보강디스크는,
    상기 측방지지부의 일단부와 결속되고, 측방지지부의 일단부와 대응되는 구조의 장착부; 및
    상기 장착부와 일체형으로 소정 길이만큼 연장되어 형성되고, 메인디스크의 이격된 공간과 대응되는 구조로 형성된 팽윤부(膨潤部, swelling part);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지부의 일단부에는 회전축의 외주면과 대응되는 곡면구조가 형성되고,
    상기 지지부의 단면구조는 회전축의 외주면 방향으로 폭이 넓어지는 다각형 구조인 것을 특징으로 하는 압축기.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 팽윤부는,
    측단면상 일측방향으로 폭이 넓어지는 구조인 것을 특징으로 하는 압축기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 팽윤부의 일측면에는 소정 각도만큼 기울어진 구조의 경사면이 형성되고,
    상기 경사면은 회전축 방향으로 유입되는 압축 공기의 원주방향 속도 성분을 감소시킬 수 있도록, 보강디스크의 회전 방향과 마주하는 방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 압축기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강디스크는,
    서로 인접하는 메인디스크 사이에 장착되어, 인접하는 메인디스크를 서로 연결하는 장착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 내측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 회전방향과 대향하는 방향으로 기울어진 구조인 것을 특징으로 하는 압축기.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유로가 기울어진 각도는,
    보강디스크의 회전축을 지나는 가상의 지름(D)을 기준으로 30 내지 60도인 것을 특징으로 하는 압축기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강디스크에는 둘 이상의 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강디스크는,
    외주면으로부터 회전축 방향으로 보강디스크의 내부에 형성되고, 소정 거리만큼 이격된 둘 이상의 유입 유로; 및
    상기 유입 유로와 연통되고, 유입 유로로부터 유입된 압축 공기를 회전축 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크의 일단면까지 연통되도록 보강디스크의 내부에 형성된 배출 유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강디스크에 형성된 유로는,
    외주면으로부터 회전축 방향으로 보강디스크의 내부에 형성되고, 소정 크기의 내경(d1)으로 형성된 유입 유로; 및
    상기 유입 유로와 연통되고, 유입 유로로부터 유입된 압축 공기를 회전축 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크의 일단면까지 연통되도록 보강디스크의 내부에 형성되고, 유입 유로의 내경(d1)보다 작은 크기의 내경(d2)으로 형성된 배출 유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 압축기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 회전 방향과 마주하는 방향으로 기울어진 구조이고,
    상기 보강디스크의 외주면에는 유로의 유입구 방향으로 경사진 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압축기.
  16. 고온, 고압의 압축공기를 생성하여 생성된 압축공기를 연소기에 제공할 수 있도록, 회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치된 회전부재를 구비하는 압축기를 포함하는 가스터빈에 있어서,
    상기 압축기는,
    회전축의 외주면에 원주방향을 따라 복수개 설치되고, 압축 공기의 일부가 회전축 방향으로 유동할 수 있도록 소정 거리만큼 이격되어 배치된 메인디스크; 및
    상기 다수의 메인디스크의 이격된 공간에 장착되고, 메인디스크와 공통 회전축을 가지며, 외주면으로부터 회전축 방향으로 유로가 형성된 디스크 구조의 보강디스크;
    를 포함하고,
    상기 보강디스크는,
    상기 메인디스크의 측면 일부와 면접촉하도록 돌출된 구조의 장착부; 및
    상기 장착부와 일체형으로 소정 길이만큼 연장되어 형성되고, 메인디스크의 이격된 공간과 대응되는 구조로 형성된 팽윤부(膨潤部, swelling part);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  17. 삭제
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 회전방향과 대향하는 방향으로 기울어진 구조인 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 보강디스크는,
    외주면으로부터 회전축 방향으로 보강디스크의 내부에 형성되고, 소정 거리만큼 이격된 둘 이상의 유입 유로; 및
    상기 유입 유로와 연통되고, 유입 유로로부터 유입된 압축 공기를 회전축 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크의 일단면까지 연통되도록 보강디스크의 내부에 형성된 배출 유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 보강디스크에 형성된 유로는,
    외주면으로부터 회전축 방향으로 보강디스크의 내부에 형성되고, 소정 크기의 내경(d1)으로 형성된 유입 유로; 및
    상기 유입 유로와 연통되고, 유입 유로로부터 유입된 압축 공기를 회전축 방향으로 유동시킬 수 있도록, 보강디스크의 일단면까지 연통되도록 보강디스크의 내부에 형성되고, 유입 유로의 내경(d1)보다 작은 크기의 내경(d2)으로 형성된 배출 유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 보강디스크에 형성된 유로는, 보강디스크의 회전 방향과 마주하는 방향으로 기울어진 구조이고,
    상기 보강디스크의 외주면에는 유로의 유입구 방향으로 경사진 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
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