KR102000360B1 - 압축기 및 이를 포함하는 가스 터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 유입되는 공기를 압축하기 위한 복수 개의 블레이드; 중심이 관통되게 형성된 허브와, 허브의 외측으로 배치되어 원주 방향으로 복수 개의 블레이드가 설치되는 링부 및 허브와 링부를 연결하는 연결웹으로 이루어진 로터 디스크;를 포함하며, 로터 디스크의 링부는 블레이드와 블레이드 사이의 유로 압력분포를 변화시키도록 외주면 면적이 조절된 것을 특징으로 하는 압축기가 제공된다.
이에 의하면, 압축기의 블레이드의 회전 부하에 대응하여 로터 디스크의 원주면을 형성하는 링부의 평면부 면적을 조절하여 블레이드와 블레이드 사이의 유로 압력분포를 변화시킴으로써 진동 및 소음을 제어할 수 있는 장점이 있다.

Description

압축기 및 이를 포함하는 가스 터빈 {Compressor and gas turbine comprising the same}

본 발명은 압축기 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다.

가스 터빈은 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소시키고, 연소로 발생된 고온의 가스로 터빈을 회전시키는 동력 기관이다. 가스 터빈은 발전기, 항공기, 선박, 기차 등을 구동하는데 사용된다.

이러한 가스 터빈은 압축기, 연소기 및 터빈을 포함한다.

압축기는 외부 공기를 흡입하여 압축한 후 연소기로 전달한다. 압축기에서 압축된 공기는 고압 및 고온의 상태가 된다. 연소기는 압축기로부터 유입된 압축 공기와 연료를 혼합해서 연소시킨다. 연소로 인해 발생된 연소 가스는 터빈으로 배출된다. 연소 가스에 의해 터빈 내부의 터빈 블레이드가 회전하게 되며, 이를 통해 동력이 발생된다. 이러한 과정을 통해 발생된 동력은 발전, 기계 장치의 구동 등 다양한 분야에 사용될 수 있다.

한편, 압축기의 블레이드는 유입되는 압축 공기에 대응하여 회전 부하를 감소시킬 수 있도록 회전 방향에 대해 유체역학적으로 유선진 형태로 형성되는 것이 일반적이다.

대한민국 공개특허 제10-2006-0087872호 (명칭: 압축기 내부 공기의 냉각 장치를 구비한 가스 터빈 장치)

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 압축기의 블레이드의 회전 부하에 대응할 수 있는 압축기 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 압축기는, 유입되는 공기를 압축하기 위한 복수 개의 블레이드; 중심이 관통되게 형성된 허브와, 허브의 외측으로 배치되어 원주 방향으로 복수 개의 블레이드가 설치되는 링부 및 허브와 링부를 연결하는 연결웹으로 이루어진 로터 디스크;를 포함하며, 로터 디스크의 링부는 블레이드와 블레이드 사이의 유로 압력분포를 변화시키도록 외주면 면적이 조절된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압축기에 있어 링부는, 등 간격으로 돌출된 복수 개의 평면부와, 평면부의 사이에 각각의 블레이드의 루트 부재가 결합 가능하도록 홈지게 배치된 복수 개의 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압축기에 있어 링부의 평면부에는, 축 방향 양측으로 요철이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압축기에 있어 요철은, 대칭인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압축기에 있어 요철은, 블레이드의 압력면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 길게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압축기에 있어 요철은, 블레이드의 흡입면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 상대적으로 짧게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압축기에 있어 요철은, 슬롯의 양단을 잇는 가상의 직선을 기준으로 하여 그 일부가 가상의 직선의 바깥으로 볼록하게 돌출되고, 나머지 일부는 가상의 직선의 안쪽으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 압축기에 있어 링부의 평면부에는, 그 축 방향 일측으로 단일의 요철이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈은, 공기를 압축시키기 위한 압축기와, 압축기로부터 압축된 공기를 유입받아 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기와, 연소기로부터 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈을 포함하며, 압축기는, 터빈과 연결되어 회전 가능한 센터 타이로드; 및 센터 타이로드가 연동 가능하게 결합되는 허브와, 허브의 외측으로 배치되어 원주 방향으로 복수 개의 블레이드가 설치되는 링부 및 허브와 링부를 연결하는 연결웹으로 이루어진 로터 디스크;를 포함하며, 로터 디스크의 링부는 블레이드와 블레이드 사이의 유로 압력분포를 변화시키도록 외주면 면적이 조절된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 링부는, 등 간격으로 돌출된 복수 개의 평면부와, 평면부의 사이에 각각의 블레이드의 루트 부재가 결합 가능하도록 홈지게 배치된 복수 개의 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 링부의 평면부에는, 축 방향 양측으로 요철이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 요철은, 대칭인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 요철은, 블레이드의 압력면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 길게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 요철은, 블레이드의 흡입면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 상대적으로 짧게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 요철은, 슬롯의 양단을 잇는 가상의 직선을 기준으로 하여 그 일부가 가상의 직선의 바깥으로 볼록하게 돌출되고, 나머지 일부는 가상의 직선의 안쪽으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 링부의 평면부에는, 축 방향 양측으로 경사면이 각각 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 경사면은, 대칭인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 경사면은, 블레이드의 압력면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 길게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 경사면은, 블레이드의 흡입면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 상대적으로 짧게 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가스터빈에 있어 경사면은, 슬롯의 양단을 잇는 가상의 직선을 기준으로 하여 가상의 직선의 바깥으로 돌출된 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 압축기 및 이를 포함하는 가스 터빈에 의하면, 압축기의 블레이드의 회전 부하에 대응하여 로터 디스크의 원주면을 형성하는 링부의 평면부 면적을 조절하여 블레이드와 블레이드 사이의 유로 압력분포를 변화시킴으로써 진동 및 소음을 제어할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면을 개념적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 단면을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 로터 디스크를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 4의 'A'를 확대해서 보인 도면이다.
도 6은 도 5의 평면 방향 도면이다.
도 7은 도 6의 어느 하나의 평면부를 확대한 도면이다.
도 8은 링부를 이루는 평면부의 다른 예를 보인 도면이다.
도 9는 링부를 이루는 평면부의 또 다른 예를 보인 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기의 로터 디스크를 나타낸 사시도이다.
도 11은 도 10의 'B'를 확대해서 보인 도면이다.
도 12는 도 10의 어느 하나의 평면부를 확대한 평면 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면을 개념적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기의 단면을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈은, 압축기(1100), 연소기(1200), 터빈(1300)을 포함한다.

압축기(1100)는 외부 공기를 흡입하여 압축하고, 연소기(1200)는 압축기(1100)에서 압축된 공기에 연료를 혼합해 연소시킨다. 터빈(1300)은 내부에 터빈 블레이드(1310)가 장착되며, 연소기(1200)로부터 배출되는 연소 가스에 의해 터빈 블레이드(1310)가 회전하게 된다.

압축기(1100)는 로터 디스크(1110), 센터 타이로드(1120), 블레이드(1130), 베인(1140), 압축기 케이싱(1150), 인테이크(1160), 디퓨저(1170)를 포함한다.

로터 디스크(1110)에는 블레이드(1130)가 장착되며, 로터 디스크(1110)를 관통하여 센터 타이로드(1120)가 위치한다. 로터 디스크(1110)는 센터 타이로드(1120)의 회전에 따라 회전하여 블레이드(1130)를 회전시킨다. 로터 디스크(1110)는 복수 개 일 수 있다.

복수 개의 로터 디스크(1110)들은 센터 타이로드(1120)에 의해 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. 각각의 로터 디스크(1110)들은 센터 타이로드(1120)에 의해 관통된 상태로 축 방향을 따라서 정렬된다.

복수 개의 로터 디스크(1110) 중 적어도 어느 하나에는 공기 이동 유로(1112)가 형성될 수 있다. 공기 이동 유로(1112)를 통해 압축기(1100)의 블레이드(1130)에 의해 압축된 압축 공기가 터빈(1300) 측으로 이동되어 터빈 블레이드(1310)를 냉각시킬 수 있다.

일 실시예에서는 로터 디스크(1110)에 무게 밸런싱을 위한 밸런싱 부재가 부착될 수도 있다. 밸런싱 부재는 예를 들어 추가될 수 있다. 밸런싱 부재가 부착됨에 따라 로터 디스크(1110)의 회전 안정성을 높여줄 수 있다.

센터 타이로드(1120)는 로터 디스크(1110)를 관통하여 위치하며, 로터 디스크(1110)를 정렬한다. 센터 타이로드(1120)는 터빈(1300)에서 발생된 토크를 전달받아서 로터 디스크(1110)를 회전시킨다. 이를 위해 압축기(1100)와 터빈(1300) 사이에는 터빈(1300)에서 발생된 회전 토크를 압축기(1100)로 전달하는 토크 전달부재로서 토크튜브(1400)가 배치될 수 있다.

센터 타이로드(1120)의 일측 단부는 최상류 측에 위치한 로터 디스크 내에 체결되고, 타측 단부는 토크튜브(1400)에 삽입된다. 센터 타이로드(1120)의 타측 단부는 토크튜브(1400) 내에서 가압너트(1121)와 체결된다. 가압너트(1121)는 토크튜브(1400)를 로터 디스크(1110) 측으로 가압하여 각각의 로터 디스크(1110)들이 밀착되게 한다.

블레이드(1130)는 로터 디스크(1110)의 외주면에 방사상으로 결합된다. 블레이드(1130)는 복수 개일 수 있으며, 다단으로 형성될 수 있다. 블레이드(1130)에는 로터 디스크(1110)에 체결되기 위한 루트 부재(1131)가 형성될 수 있으며, 로터 디스크(1110)에는 루트 부재(1131)가 삽입되어 복수 개의 블레이드(1130)가 일체로 결합되어 복수 개의 블레이드(1130)를 일 방향으로 연동 회전시킬 수 있다.

블레이드(1130)는 로터 디스크(1110)의 회전에 따라 회전하여 유입된 공기를 압축하면서 압축된 공기를 후단으로 이동시킨다. 공기는 다단으로 형성된 블레이드(1130)를 통과하면서 점점 더 고압으로 압축된다. 블레이드(1130)는 유선진 플레이트 형상으로 이루어지며, 센터 타이로드(1120)의 내측 방향으로 갈수록 그 길이(로터 디스크(1110)의 반경 방향)가 짧아지게 형성되어 유입된 공기를 압축시키는 구조이다.

각 블레이드(1130)의 팁 부분과 압축기 케이싱(1150)의 내주면 사이는 유동손실을 줄이도록 간격이 최소화됨이 바람직하다.

베인(1140)은 하우징(1150)의 내부에 장착되며, 복수의 베인(1140)이 단을 형성하며 장착될 수 있다. 베인(1140)은 전단의 블레이드(1130)로부터 이동된 압축 공기를 후단의 블레이드(1130) 측으로 가이드한다.

베인(1140)은 시동 안정성을 부여하고 시동 및 정지 시에 콤프레셔의 박동을 보호할 수 있도록 하는 인렛베인과, 인렛베인의 후방에 동일한 구조로서 유입 공기량을 정밀 조절하여 터빈 효율을 향상시킬 수 있도록 하는 가변베인으로 구분된다. 각 인렛베인과 가변베인은 별도의 액츄에이터에 의해 각각 별도로 제어되어 회전 가능하도록 압축기 케이싱(1150)에 장착된다.

압축기 케이싱(1150)은 압축기(1100)의 외형을 형성한다. 압축기 케이싱(1150)은 내부에 로터 디스크(1110), 센터 타이로드(1120), 블레이드(1130), 베인(1140) 등을 수용한다.

압축기 케이싱(1150)에는 다단의 블레이드(1130)에 의해 여러 단계로 압축된 압축 공기를 터빈(1300) 측으로 유동시켜서 터빈 블레이드(1310)를 냉각시키는 연결관이 형성될 수 있다.

압축기(1100)의 입구에는 인테이크(1160)가 위치한다. 인테이크(1160)는 외부 공기를 압축기(1100) 내부로 유입시킨다. 압축기(1100)의 출구에는 압축된 공기를 확산 이동시키는 디퓨저(1170)가 배치된다. 디퓨저(1170)는 압축기(1100)에서 압축된 공기가 연소기(1200)에 공급되기 전에 압축 공기를 정류시키며, 압축 공기의 운동 에너지 일부를 정압(static pressure)으로 전환시킨다. 디퓨저(1170)를 통과한 압축 공기는 연소기(1200)로 유입된다.

도 4는 도 2의 로터 디스크를 나타낸 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 로터 디스크(1110)는, 축 방향을 따라 일정 두께로 형성되는 허브(1114), 허브(1114)의 외측에 링 형상으로 배치된 링부(1115) 및 허브(1114)와 링부(1115)를 연결하는 연결웹(1116)을 포함한다.

허브(1114)는 연결웹(1116)과 비교하여 상대적으로 두껍게 형성되며, 내측 중심으로 센터 타이로드(1120)가 관통하여 결합될 수 있는 일정 직경의 허브홀(1114a)이 형성된다.

링부(1115)는 허브(1114)로부터 반경 방향으로 소정의 거리만큼 이격되어 배치되는데, 등 간격으로 돌출된 복수 개의 평면부(1115-1)와, 평면부(1115-1)의 사이에 각각의 블레이드(1130, 도 2 참조)의 루트 부재(도시 생략)가 결합 가능하도록 홈지게 배치된 복수 개의 슬롯(1115-2)을 포함한다.

연결웹(1116)은 허브(1114)와 비교하여 상대적으로 작은 두께로 형성되며, 허브(1114)와 링부(1115) 사이에 구비되어 허브(1114)와 링부(1115)를 서로 연결한다. 연결웹(1116)에는 외부 공기가 통과할 수 있는 복수 개의 유로(도시 생략)가 형성될 수 있다.

도 5는 도 4의 'A'를 확대해서 보인 도면이고, 도 6은 도 5의 평면 방향 도면 및 도 7은 도 6의 어느 하나의 평면부를 확대한 도면이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 링부(1115)의 평면부(1115-1)에는 물결 형상의 요철(1115-1a)이 각각 형성될 수 있다. 요철(1115-1a)은 도시된 바와 같이 평면부(1115-1)의 축 방향 양측으로 형성된 대칭 구조일 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 요철(1115-1a)로 인해 블레이드(1130)의 압력면(가압측)과 인접한 평면부(1115-1)의 축 방향 길이(D1)를 길게 하여 그 면적을 증가시킴은 물론, 블레이드(1130)의 흡입면과 인접한 평면부(1115-1)의 축 방향 길이(D2)를 상대적으로 짧게 하여 그 면적을 감소시킬 수 있다.

이는 부하가 크게 걸리는 평면부(1115-1) 측 면적을 증가시키고, 반대로 부하가 작게 걸리는 평면부(1115-1) 측 면적을 감소시키는 것으로서 블레이드와 블레이드 사이의 유로 압력분포를 변화시키는 것이다. 이처럼 평면부(1115-1)는 블레이드(1130)의 회전 부하에 대응하도록 그 형상을 변형시켜 진동 및 소음을 제어할 수 있게 된다.

링부(1115)를 확대 도시한 도 7을 참조하여 요철(1115-1a)의 형상을 구체적으로 살펴보면, 요철(1115-1a)은 슬롯(1115-2)의 양단을 잇는 가상의 직선(L)을 기준으로 하여 그 일부가 가상의 직선(L)의 바깥으로 볼록하게 돌출되고, 나머지 일부는 가상의 직선(L)의 안쪽으로 오목하게 형성된다.

도 8은 링부를 이루는 평면부의 다른 예를 보인 도면이다.

다만, 이하에서는 발명의 요부를 명확히 하기 위해 링부 이외의 구성에 대한 설명은 생략하며, 앞서 설명된 부분을 참조하기로 한다.

도 8을 참조하면, 링부(2115)는 허브(1114, 도 4 참조)로부터 반경 방향으로 소정의 거리만큼 이격되어 배치된다. 이러한 링부(2115)는 등 간격으로 돌출된 복수 개의 평면부(2115-1)와, 평면부(2115-1)의 사이에 각각의 블레이드(1130, 도 2 참조)의 루트 부재(도시 생략)가 결합 가능하도록 홈지게 배치된 복수 개의 슬롯(2115-2)을 포함하고, 공기 유입 방향(도 4의 화살표 참조)에 대해 대향하는 일측으로 단일의 요철(2115-1a)이 형성된 비대칭 구조일 수 있다.

요철(2115-1a)은 슬롯(2115-2)의 일단을 잇는 가상의 직선(L)을 기준으로 하여 그 일부가 가상의 직선(L)의 바깥으로 볼록하게 돌출되고, 나머지 일부는 가상의 직선(L)의 안쪽으로 오목하게 형성될 수 있다.

도 9는 링부를 이루는 평면부의 또 다른 예를 보인 도면이다. 이 역시 이하에서는 발명의 요부를 명확히 하기 위해 링부 이외의 구성에 대한 설명은 생략하며, 앞서 설명된 부분을 참조하기로 한다.

도 9를 참조하면, 링부(3115)는 허브(1114, 도 4 참조)로부터 반경 방향으로 소정의 거리만큼 이격되어 배치되는데, 등 간격으로 돌출된 복수 개의 평면부(3115-1)와, 평면부(3115-1)의 사이에 각각의 블레이드(1130, 도 2 참조)의 루트 부재(도시 생략)가 결합 가능하도록 홈지게 배치된 복수 개의 슬롯(3115-2)을 포함한다.

링부(3115)의 평면부(3115-1)에는 축 방향 양측으로 물결 형상의 요철(3115-1a)이 각각 형성될 수 있다. 요철(3115-1a)은 도시된 바와 같이 평면부(3115-1)의 양측 벽면에서 축 방향 외측으로 연장된 대칭구조로서, 앞에서 설명된 곡면 형상과 달리 톱니처럼 나사산 형상을 이루는 형태로 이루어질 수 있다.

이 역시 슬롯(3115-2)의 양단을 잇는 가상의 직선(L)을 기준으로 하여 볼 때, 요철(3115-1a)은 그 일부가 가상의 직선(L)의 바깥으로 볼록하게 돌출되고, 나머지 일부는 가상의 직선(L)의 안쪽으로 오목하게 형성될 수 있다.

이하, 도면을 참조로 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 터빈의 압축기의 로터 디스크에 대해 살펴본다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축기의 로터 디스크를 나타낸 사시도이고, 도 11은 도 10의 'B'를 확대해서 보인 도면 및 도 12는 도 10의 어느 하나의 평면부를 확대한 평면 도면이다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 터빈의 압축기(1100, 도 1 및 도 2 참조)의 로터 디스크(2110)는 축 방향을 따라 일정 두께로 형성되는 허브(2114), 허브(2114)의 외측에 링 형상으로 배치된 링부(4115) 및 허브(2114)와 링부(4115)를 연결하는 연결웹(2116)을 포함한다.

허브(2114)는 연결웹(2116)과 비교하여 상대적으로 두껍게 형성되며, 내측 중심으로 센터 타이로드(1120, 도 2 참조)가 관통하여 결합될 수 있는 일정 직경의 허브홀(2114a)이 형성된다.

링부(4115)는 허브(2114)로부터 반경 방향으로 소정의 거리만큼 이격되어 배치되는데, 등 간격으로 돌출된 복수 개의 평면부(4115-1)와, 평면부(4115-1)의 사이에 각각의 블레이드(1130, 도 2 참조)의 루트 부재(도시 생략)가 결합 가능하도록 홈지게 배치된 복수 개의 슬롯(4115-2)을 포함한다.

연결웹(2116)은 허브(2114)와 비교하여 상대적으로 작은 두께로 형성되며, 허브(2114)와 링부(4115) 사이에 구비되어 허브(2114)와 링부(4115)를 서로 연결한다. 연결웹(2116)에는 외부 공기가 통과할 수 있는 복수 개의 유로(도시 생략)가 형성될 수 있다.

또, 링부(4115)의 평면부(4115-1) 양측에는 경사면(4115-1a)이 각각 형성될 수 있다. 경사면(4115-1a)은 도시된 바와 같이 평면부(4115-1)의 축 방향 양측으로 형성된 대칭 구조일 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 경사면(4115-1a)으로 인해 블레이드(1130, 도 2 참조)의 압력면(가압측)과 인접한 평면부(4115-1)의 축 방향 길이(D3)를 길게 하여 그 면적을 증가시킴은 물론, 블레이드(1130)의 흡입면과 인접한 평면부(4115-1)의 축 방향 길이(D4)를 상대적으로 짧게 하여 그 면적을 감소시킬 수 있다.

이는 부하가 크게 걸리는 평면부(4115-1) 측 면적을 증가시키고, 반대로 부하가 작게 걸리는 평면부(4115-1) 측 면적을 감소시키는 것으로서 블레이드와 블레이드 사이의 유로 압력분포를 변화시키는 것이다. 이처럼 평면부(4115-1)는 블레이드(1130)의 회전 부하에 대응하도록 그 형상을 변형시켜 진동 및 소음을 제어할 수 있게 된다.

링부(4115)를 확대 도시한 도 12를 참조하여 경사면(4115-1a)의 형상을 구체적으로 살펴보면, 경사면(4115-1a)은 슬롯(4115-2)의 양단을 잇는 가상의 직선(L)을 기준으로 하여 가상의 직선(L)의 바깥으로 돌출되게 형성된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 압축기 및 이를 포함하는 가스 터빈에 의하면, 압축기의 블레이드의 회전 부하에 대응하여 로터 디스크의 원주면을 형성하는 링부의 평면부 면적을 조절하여 블레이드와 블레이드 사이의 유로 압력분포를 변화시킴으로써 진동 및 소음을 제어할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

1000: 가스터빈 1100: 압축기
1110: 로터 디스크 1114: 허브
1114a: 허브홀 1115: 링부
1115-1: 평면부 1115-2: 슬롯
1116: 연결웹 1120: 센터 타이로드
1130: 블레이드 1140: 베인
1150: 압축기 케이싱 1160: 인테이크
1170: 디퓨저 1200: 연소기
1300: 터빈

Claims (20)

1. 유입되는 공기를 압축하기 위한 복수 개의 블레이드;
   중심이 관통되게 형성된 허브와, 상기 허브의 외측으로 배치되어 원주 방향으로 상기 복수 개의 블레이드가 설치되는 링부 및 상기 허브와 상기 링부를 연결하는 연결웹으로 이루어진 로터 디스크;를 포함하며,
   상기 로터 디스크의 링부는, 등 간격으로 돌출된 복수 개의 평면부와, 상기 평면부의 사이에 상기 각각의 블레이드의 루트 부재가 결합 가능하도록 홈지게 배치된 복수 개의 슬롯을 포함하고,
   상기 링부의 평면부에는, 축 방향 양측으로 요철이 각각 형성되되, 상기 요철은, 상기 블레이드의 압력면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 길게 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 각 요철은, 축 방향으로 서로 대칭인 것을 특징으로 하는 압축기.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 요철은, 상기 블레이드의 흡입면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 상대적으로 짧게 형성하는 것을 특징으로 하는 압축기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 요철은, 상기 슬롯의 양단을 잇는 가상의 직선을 기준으로 하여 그 일부가 가상의 직선의 바깥으로 볼록하게 돌출되고, 나머지 일부는 가상의 직선의 안쪽으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 압축기.
8. 삭제
9. 공기를 압축시키기 위한 압축기와, 상기 압축기로부터 압축된 공기를 유입받아 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기와, 상기 연소기로부터 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈을 포함하며,
   상기 압축기는, 터빈과 연결되어 회전 가능한 센터 타이로드; 및
   상기 센터 타이로드가 연동 가능하게 결합되는 허브와, 상기 허브의 외측으로 배치되어 원주 방향으로 복수 개의 블레이드가 설치되는 링부 및 상기 허브와 상기 링부를 연결하는 연결웹으로 이루어진 로터 디스크;를 포함하며,
   상기 로터 디스크의 링부는, 등 간격으로 돌출된 복수 개의 평면부와, 상기 평면부의 사이에 상기 각각의 블레이드의 루트 부재가 결합 가능하도록 홈지게 배치된 복수 개의 슬롯을 포함하고,
   상기 링부의 평면부에는, 축 방향 양측으로 요철이 각각 형성되되, 상기 요철은, 상기 블레이드의 압력면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 길게 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
10. 삭제
11. 삭제
12. 제9항에 있어서,
    상기 각 요철은, 축 방향으로 서로 대칭인 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
13. 삭제
14. 제9항에 있어서,
    상기 요철은, 상기 블레이드의 흡입면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 상대적으로 짧게 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
15. 제14항에 있어서,
    상기 요철은, 상기 슬롯의 양단을 잇는 가상의 직선을 기준으로 하여 그 일부가 가상의 직선의 바깥으로 볼록하게 돌출되고, 나머지 일부는 가상의 직선의 안쪽으로 오목하게 형성된 것을 특징으로 하는 가스 터빈.
16. 공기를 압축시키기 위한 압축기와, 상기 압축기로부터 압축된 공기를 유입받아 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기와, 상기 연소기로부터 연소된 가스에 의해 회전하여 동력을 발생시키는 터빈을 포함하며,
    상기 압축기는, 터빈과 연결되어 회전 가능한 센터 타이로드; 및
    상기 센터 타이로드가 연동 가능하게 결합되는 허브와, 상기 허브의 외측으로 배치되어 원주 방향으로 복수 개의 블레이드가 설치되는 링부 및 상기 허브와 상기 링부를 연결하는 연결웹으로 이루어진 로터 디스크;를 포함하며,
    상기 로터 디스크의 링부는, 등 간격으로 돌출된 복수 개의 평면부와, 상기 평면부의 사이에 상기 각각의 블레이드의 루트 부재가 결합 가능하도록 홈지게 배치된 복수 개의 슬롯을 포함하고,
    상기 링부의 평면부에는, 축 방향 양측으로 경사면이 각각 형성되되, 상기 경사면은, 상기 블레이드의 압력면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 길게 형성하는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
17. 제16항에 있어서,
    상기 각 경사면은, 축 방향으로 서로 대칭인 것을 특징으로 하는 가스터빈.
18. 삭제
19. 제16항에 있어서,
    상기 경사면은, 상기 블레이드의 흡입면과 인접한 평면부의 축 방향 길이를 상대적으로 짧게 형성하는 것을 특징으로 하는 가스터빈.
20. 제19항에 있어서,
    상기 경사면은, 상기 슬롯의 양단을 잇는 가상의 직선을 기준으로 하여 가상의 직선의 바깥으로 돌출된 것을 특징으로 하는 가스터빈.

Images