KR102050414B1 - Swirler assembly - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 중심을 가로지르는 방향으로 연장하는 상기 베이스 플레이트의 일면에 상기 베이스 플레이트의 원주방향을 따라 이격하여 배치되는 복수 개의 베인들과, 상기 베이스 플레이트와 대향하여 복수 개의 상기 베인들을 덮도록 배치되는 커버 플레이트 및 상기 베이스 플레이트 및 상기 커버 플레이트 중의 적어도 하나의 외면을 관통하고, 인접하는 상기 베인들 사이의 공간을 향하여 개방되도록 상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트에 대하여 경사를 이루며 형성되는 복수 개의 공기 분사홀들을 구비하고, 상기 베인들의 각각은, 상기 베이스 플레이트의 상기 일면에 형성된 기체연료 주입구로부터 유입된 기체연료를 저장하는 기체연료 수용부와, 상기 기체연료가 외부로 분사되도록 상기 기체연료 수용부로부터 방사상으로 상기 베인의 벽면을 향하여 연장되는 기체연료 분사구를 구비하고, 상기 베이스 플레이트의 상기 일면에 형성된 액체연료 주입구로부터 유입된 액체연료를 저장하는 액체연료 수용부와, 상기 액체연료가 외부로 분사되도록 상기 액체연료 수용부로부터 방사상으로 상기 베인의 상기 벽면을 향하여 연장되는 액체연료 분사구를 구비하며, 상기 베이스 플레이트의 외주에 인접한 상기 베인의 단부는 만곡된 형상을 갖는 스월러 어셈블리를 개시한다.The present invention includes a base plate, a plurality of vanes disposed on one surface of the base plate extending in a direction transverse to the center of the base plate and spaced apart along the circumferential direction of the base plate, and a plurality of vanes facing the base plate. An inclination with respect to the base plate and the cover plate to penetrate the cover plate disposed to cover the two vanes and the outer surface of at least one of the base plate and the cover plate and open toward the space between the adjacent vanes. Comprising a plurality of air injection holes are formed, each of the vanes, a gas fuel receiving portion for storing the gas fuel introduced from the gas fuel inlet formed on the one surface of the base plate, the gas fuel is injected to the outside Remind me to A liquid fuel container having a gas fuel injection port extending radially from a fuel container toward the wall surface of the vane, and storing a liquid fuel introduced from a liquid fuel injection port formed on the one surface of the base plate; A liquid fuel injection port extending radially from the liquid fuel receiving portion toward the wall surface of the vane to be sprayed outward, wherein an end of the vane adjacent to the outer circumference of the base plate has a curved shape having a curved shape do.

Description

스월러 어셈블리{Swirler assembly}Swirler assembly

본 발명의 실시예들은 스월러 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연료와 공기를 혼합하는 가스 터빈 연소기의 스월러 어셈블리에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relate to a swirler assembly, and more particularly, to a swirler assembly of a gas turbine combustor that mixes fuel and air.

가스터빈은 고온고압의 연소가스로 터빈을 가동시키는 열기관으로 일반적으로 압축기, 연소기, 터빈으로 구성된다. 맨 먼저 압축기로 공기를 압축한 후, 이 압축된 고압의 공기와 연료 시스템으로부터 공급된 연료를 예연소기(pre-chamber)에서 미리 혼합하여 화염 온도를 낮추고 주연소기(main chamber) 내부에서 이 연료-공기 혼합물을 연소시킨다. 이렇게 만들어진 고온 ·고압의 가스를 터빈에 내뿜으면서 팽창시켜 터빈이 회전하게 된다. 이때 연료를 효율적으로 신속하게 연소시키기 위하여, 균일한 연료-공기 혼합물을 연소실 내에 고르게 분배하는 데에 스월러(swirler)가 이용된다. A gas turbine is a heat engine that operates a turbine with high-temperature, high-pressure combustion gas, and is generally composed of a compressor, a combustor, and a turbine. The air is first compressed by a compressor, which is then premixed with the compressed high-pressure air and the fuel supplied from the fuel system in a pre-chamber to lower the flame temperature and inject the fuel inside the main chamber. Burn the air mixture. The turbine is rotated by expanding the high-temperature and high-pressure gas while blowing it onto the turbine. At this time, a swirler is used to evenly distribute the uniform fuel-air mixture in the combustion chamber in order to burn fuel efficiently and quickly.

즉, 스월러는 압축된 공기와 연료가 신속하고 균일하게 혼합되도록 하여 연료-공기 혼합물의 연소반응을 촉진시키는 것으로, 이때 화염에 공급되는 연료-공기 혼합물의 혼합 정도가 균일하지 못하게 되면 국소적으로 화염 온도가 높은 부분이 발생하여 질소산화물(NOx)의 배출량이 높게 된다. 이러한 질소산화물은 대기오염의 주원인 중 하나이므로, 전세계적으로 이에 대한 엄격한 배출 규격이 적용되고 있다. In other words, the swirler facilitates the combustion reaction of the fuel-air mixture by allowing the compressed air and fuel to be mixed quickly and uniformly, and when the mixing degree of the fuel-air mixture supplied to the flame becomes uneven, The part with high flame temperature is generated and the emission of NOx is high. Since nitrogen oxide is one of the main causes of air pollution, strict emission standards are being applied worldwide.

본 발명의 실시예들은 공기와 연료 간의 혼합성능이 향상된 스월러 어셈블리를 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention provide a swirler assembly with improved mixing performance between air and fuel.

본 발명의 일 측면에 따른 실시예는, 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 중심을 가로지르는 방향으로 연장하는 상기 베이스 플레이트의 일면에 상기 베이스 플레이트의 원주방향을 따라 이격하여 배치되는 복수 개의 베인들; 상기 베이스 플레이트와 대향하여 복수 개의 상기 베인들을 덮도록 배치되는 커버 플레이트; 및 상기 베이스 플레이트 및 상기 커버 플레이트 중의 적어도 하나의 외면을 관통하고, 인접하는 상기 베인들 사이의 공간을 향하여 개방되도록 상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트에 대하여 경사를 이루며 형성되는 복수 개의 공기 분사홀들;을 구비하고, 상기 베인들의 각각은, 상기 베이스 플레이트의 상기 일면에 형성된 기체연료 주입구로부터 유입된 기체연료를 저장하는 기체연료 수용부와, 상기 기체연료가 외부로 분사되도록 상기 기체연료 수용부로부터 방사상으로 상기 베인의 벽면을 향하여 연장되는 기체연료 분사구를 구비하고, 상기 베이스 플레이트의 상기 일면에 형성된 액체연료 주입구로부터 유입된 액체연료를 저장하는 액체연료 수용부와, 상기 액체연료가 외부로 분사되도록 상기 액체연료 수용부로부터 방사상으로 상기 베인의 상기 벽면을 향하여 연장되는 액체연료 분사구를 구비하며, 상기 베이스 플레이트의 외주에 인접한 상기 베인의 단부는 만곡된 형상을 갖는 스월러 어셈블리를 제공한다.Embodiment according to an aspect of the present invention, the base plate; A plurality of vanes spaced apart along a circumferential direction of the base plate on one surface of the base plate extending in a direction crossing the center of the base plate; A cover plate disposed to cover the plurality of vanes opposite the base plate; And a plurality of air injection holes penetrating the outer surfaces of at least one of the base plate and the cover plate and formed to be inclined with respect to the base plate and the cover plate so as to open toward a space between adjacent vanes. And each of the vanes includes a gas fuel receiving unit storing gas fuel introduced from a gas fuel inlet formed on the one surface of the base plate, and radially from the gas fuel receiving unit so that the gas fuel is injected to the outside. And a gas fuel injection hole extending toward the wall surface of the vane, a liquid fuel receiving portion storing liquid fuel introduced from a liquid fuel injection hole formed on the one surface of the base plate, and allowing the liquid fuel to be injected to the outside. Radially from the liquid fuel receiver And a liquid fuel injection orifices extending towards the wall of the vane, end portions of the vane adjacent the outer periphery of the base plate provides a swirler assembly having a curved shape.

본 실시예에 있어서, 상기 공기 분사홀들의 각각이 상기 베이스 플레이트 또는 상기 커버 플레이트의 상기 일면과 이루는 각도는 90°이하일 수 있다.In this embodiment, each of the air injection holes and the angle formed with the one surface of the base plate or the cover plate may be 90 ° or less.

본 실시예에 있어서, 상기 베인들은 상기 베이스 플레이트의 상기 일면에 나선상으로 배치될 수 있다.In the present embodiment, the vanes may be disposed spirally on the one surface of the base plate.

본 실시예에 있어서, 상기 베이스 플레이트의 상기 외주로부터 인접하는 상기 베인들 사이의 공간으로 공기가 유입될 수 있다.In this embodiment, air may be introduced into the space between the vanes adjacent to the outer circumference of the base plate.

본 실시예에 있어서, 상기 베인은 상기 만곡된 형상을 갖는 전단부와, 상기 전단부와 연결되어 상기 베인의 길이방향으로 갈수록 폭이 감소하는 후단부를 가질 수 있다.In the present embodiment, the vane may have a front end portion having the curved shape and a rear end portion connected to the front end portion and having a width that decreases in the longitudinal direction of the vane.

본 실시예에 있어서, 상기 기체연료 분사구로부터 상기 인접하는 상기 베인들 사이의 공간으로 상기 기체연료가 분사되고, 상기 액체연료 분사구로부터 상기 인접하는 상기 베인들 사이의 공간으로 상기 액체연료가 분사될 수 있다.In the present embodiment, the gaseous fuel is injected from the gaseous fuel injection port into the space between the adjacent vanes, and the liquid fuel may be injected from the liquid fuel injection port into the space between the adjacent vanes. have.

본 실시예에 있어서, 상기 기체연료 수용부는 상기 전단부에 형성되고, 상기 액체연료 수용부는 상기 후단부에 형성될 수 있다.In the present embodiment, the gas fuel receiving portion may be formed in the front end portion, the liquid fuel receiving portion may be formed in the rear end portion.

본 실시예에 있어서, 상기 기체연료 수용부와 상기 액체연료 수용부는 상기 베인의 전체 높이보다 낮은 높이로 형성될 수 있다.In the present embodiment, the gas fuel receiving portion and the liquid fuel receiving portion may be formed to a height lower than the overall height of the vane.

본 실시예에 있어서, 상기 기체연료 수용부의 부피가 상기 액체연료 수용부의 부피보다 클 수 있다.In the present embodiment, the volume of the gas fuel containing portion may be larger than the volume of the liquid fuel containing portion.

본 실시예에 있어서, 상기 기체연료 분사구가 상기 기체연료 수용부를 중심으로 방사상으로 형성된 각도는 270°이하일 수 있다.In the present embodiment, the angle of the gas fuel injection port formed radially around the gas fuel receiving portion may be less than 270 °.

본 실시예에 있어서, 상기 기체연료 분사구는 상기 베인의 길이방향의 중심선을 따라 연장되도록 상기 전단부에 적어도 하나 배치될 수 있다.In the present embodiment, at least one gas fuel injection hole may be disposed at the front end portion to extend along the center line in the longitudinal direction of the vane.

본 실시예에 있어서, 상기 기체연료 분사구는 상기 기체연료 수용부와 연결되도록 상기 전단부의 벽면에 복수 개 형성되고, 상기 액체연료 분사구는 상기 액체연료 수용부와 연결되도록 상기 후단부의 벽면에 복수 개 형성될 수 있다.In the present embodiment, a plurality of gas fuel injection holes are formed on the wall surface of the front end portion to be connected to the gas fuel receiving portion, a plurality of the liquid fuel injection holes are formed on the wall surface of the rear end portion to be connected to the liquid fuel receiving portion Can be.

본 실시예에 있어서, 상기 기체연료 분사구는 상기 베인의 높이를 따라 상기 전단부의 상기 벽면에 복수의 층을 형성하도록 배치될 수 있다.In the present embodiment, the gas fuel injection port may be arranged to form a plurality of layers on the wall surface of the front end portion along the height of the vane.

본 실시예에 있어서, 상기 액체연료 분사구가 상기 액체연료 수용부를 중심으로 방사상으로 형성된 각도는 90°이하일 수 있다.In this embodiment, the angle of the liquid fuel injection port is formed radially around the liquid fuel receiving portion may be 90 ° or less.

본 실시예에 있어서, 상기 베이스 플레이트의 상기 중심을 향하는 상기 후단부의 단부에 상기 베인의 높이방향으로 홈부가 형성될 수 있다.In the present embodiment, a groove portion may be formed in the height direction of the vane at an end portion of the rear end portion facing the center of the base plate.

본 실시예에 있어서, 상기 액체연료 분사구는 상기 홈부에 적어도 하나 배치될 수 있다.In the present embodiment, the liquid fuel injection port may be disposed at least one groove.

본 실시예에 있어서, 상기 기체연료 분사구 및 상기 액체연료 분사구는 상기 베인의 길이방향의 중심선에 대하여 대칭을 이루도록 배치될 수 있다.In the present embodiment, the gas fuel injection port and the liquid fuel injection port may be arranged to be symmetrical with respect to the center line in the longitudinal direction of the vane.

본 실시예에 있어서, 상기 베이스 플레이트와 대향하여 상기 베인들을 덮도록 배치되는 커버 플레이트;를 더 구비할 수 있다.In the present exemplary embodiment, a cover plate disposed to cover the vanes may face the base plate.

본 실시예에 있어서, 상기 커버 플레이트의 중심부에 상기 커버 플레이트의 두께방향으로 상기 커버 플레이트를 관통하는 관통부가 형성될 수 있다.In the present embodiment, a penetrating portion penetrating the cover plate in the thickness direction of the cover plate may be formed in the center of the cover plate.

본 실시예에 있어서, 상기 커버 플레이트의 상기 관통부로 상기 기체연료, 상기 액체연료 및 공기의 혼합물이 통과할 수 있다.In the present embodiment, the mixture of the gaseous fuel, the liquid fuel and air may pass through the through portion of the cover plate.

본 발명의 실시예들은 공기 유로 상에 균일하게 연료를 공급할 수 있다.Embodiments of the present invention can supply fuel uniformly on the air flow path.

또한, 연료공급시점이 빨라져 공기와 연료 간의 혼합에 필요한 시간을 확보할 수 있다.In addition, the fuel supply time is faster to ensure the time required for mixing between air and fuel.

또한, 연료-공기 혼합물이 예연소기에 체류하는 시간을 증가시킴으로써 공기와 연료 간의 혼합성능을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to improve the mixing performance between air and fuel by increasing the residence time of the fuel-air mixture in the preburner.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 스월러 어셈블리를 구비하는 가스 터빈의 일부분을 개략적으로 도시한 분해도이다.
도 3은 도 1의 스월러 어셈블리에 공기 및 연료가 공급되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 A-A선을 따라 절취한 단면도이다.
도 5는 도 1의 스월러 어셈블리의 베인을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1의 스월러 어셈블리의 베인을 Z축 방향에서 본 단면도이다.
도 7은 비교예에 따른 스월러 어셈블리의 연료 유동의 모습을 Z축 방향에서 본 단면도이다. 1 is a perspective view schematically showing a swirler assembly according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded schematic view of a portion of a gas turbine having the swirler assembly of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of air and fuel supplied to the swirler assembly of FIG. 1.
4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3.
5 is a perspective view schematically illustrating the vanes of the swirler assembly of FIG. 1.
6 is a cross-sectional view of the vane of the swirler assembly of FIG. 1 as viewed in the Z-axis direction.
7 is a cross-sectional view of the fuel flow of the swirler assembly according to the comparative example as viewed in the Z-axis direction.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 구비한다. 명세서에서 사용되는 "구비한다(comprises)" 및/또는 "구비하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The invention will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Meanwhile, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise. As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations, and / or elements. Or does not exclude additions. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스월러 어셈블리를 개략적으로 도시한 사시도이다.1 is a perspective view schematically showing a swirler assembly according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 스월러 어셈블리를 구비하는 가스 터빈의 일부분을 개략적으로 도시한 분해도이다.FIG. 2 is an exploded view schematically showing a portion of a gas turbine having the swirler assembly of FIG. 1.

도 1을 참조하면, 스월러 어셈블리(200)는 베이스 플레이트(210), 베이스 플레이트(210)의 일면에 이격되어 배치되는 복수 개의 베인들(230) 및 베이스 플레이트(210)와 대향하도록 배치되는 커버 플레이트(290)를 구비한다. Referring to FIG. 1, the swirler assembly 200 covers a base plate 210, a plurality of vanes 230 and a base plate 210 disposed spaced apart from one surface of the base plate 210. Plate 290 is provided.

도 2를 참조하면, 스월러 어셈블리(200)는 버너(204)와 연소기(205, 206) 사이에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 2, the swirler assembly 200 may be disposed between the burner 204 and the combustors 205 and 206.

베이스 플레이트(210)는 버너(204)에 결합될 수 있다. 이때, 연료가 버너(204)로부터 베이스 플레이트(210)를 통과하여 후술할 복수의 베인들(230)에 공급될 수 있다. 베이스 플레이트(210)는 원판의 형상을 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 베이스 플레이트(210)의 재질은 특정 재료에 한정되지 않으나, 열과 압력에 강한 재료가 사용될 수 있다. The base plate 210 may be coupled to the burner 204. In this case, fuel may be supplied to the plurality of vanes 230 to be described later through the base plate 210 from the burner 204. The base plate 210 may have a shape of a disc, but is not necessarily limited thereto. The material of the base plate 210 is not limited to a specific material, but a material resistant to heat and pressure may be used.

베이스 플레이트(210)는 복수 개의 베인들(230)을 지지하는 역할을 한다.The base plate 210 supports the plurality of vanes 230.

복수 개의 베인들(230)은 베이스 플레이트(210)의 중심(O)을 가로지르는 방향으로 연장하는 베이스 플레이트(210)의 일면에 배치될 수 있는데, 도 2에서 보는 바와 같이 베인들(230)이 배치된 일면의 반대쪽 면에는 버너(204)가 결합될 수 있다.The plurality of vanes 230 may be disposed on one surface of the base plate 210 extending in the direction transverse to the center O of the base plate 210. As shown in FIG. 2, the vanes 230 may be disposed. The burner 204 may be coupled to the opposite side of the disposed surface.

복수 개의 베인들(230)은 베이스 플레이트(210)의 원주방향을 따라 이격하여 배치될 수 있다. 이때, 복수 개의 베인들(230) 각각은 베이스 플레이트(210)의 일면에 나선상으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 베이스 플레이트(210)가 원판의 형상을 갖는 경우, 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간이 형성된 방향은 베이스 플레이트(210)의 반경방향에 대하여 소정의 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 복수 개의 베인들(230)이 각각 나선상으로 배치됨으로써 후술할 공기 및 연료의 혼합물이 베이스 플레이트(210)의 중심(O)으로 선회하는 강도가 증가하게 되고, 이로써 상기의 혼합물이 예연소기(205)에 체류하는 시간도 길어져 혼합물의 혼합성능이 향상될 수 있다.The plurality of vanes 230 may be spaced apart along the circumferential direction of the base plate 210. In this case, each of the plurality of vanes 230 may be disposed in a spiral shape on one surface of the base plate 210. For example, when the base plate 210 has a shape of a disc, the direction in which the space between the adjacent vanes 231 and 232 is formed may be formed to have a predetermined angle with respect to the radial direction of the base plate 210. Can be. Since the plurality of vanes 230 are disposed in a spiral manner, the strength of turning the mixture of air and fuel to be described later into the center O of the base plate 210 is increased, thereby allowing the mixture to be preburner 205. The residence time at is also longer, so that the mixing performance of the mixture can be improved.

도면에는 복수 개의 베인들(230) 각각이 베이스 플레이트(210)의 중심(O)을 향하여 나선상으로 배치되도록 도시되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 복수 개의 베인들(230) 각각이 베이스 플레이트(210)의 중심(O)을 향하여 반경방향으로 배치되는 것도 가능하다.In the drawing, each of the plurality of vanes 230 is illustrated to be disposed in a spiral toward the center O of the base plate 210, but is not necessarily limited thereto. That is, each of the plurality of vanes 230 may be disposed radially toward the center O of the base plate 210.

커버 플레이트(290)는 베이스 플레이트(210)와 대향하여 베인들(230)을 덮도록 배치될 수 있다. 커버 플레이트(290)의 형상 및 재질은 전술한 베이스 플레이트(210)의 형상 및 재질과 같을 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.The cover plate 290 may be disposed to cover the vanes 230 to face the base plate 210. The shape and material of the cover plate 290 may be the same as the shape and material of the base plate 210 described above, but is not limited thereto.

커버 플레이트(290)의 중심부에 커버 플레이트(290)를 관통하는 관통부(291)가 형성될 수 있다. 관통부(291)는 커버 플레이트(290)의 두께방향으로 커버 플레이트(290)를 관통한다. 이때, 관통부(291)는 원형, 다각형 등으로 다양한 형상을 가질 수 있다.A through part 291 penetrating the cover plate 290 may be formed at the center of the cover plate 290. The penetrating portion 291 penetrates the cover plate 290 in the thickness direction of the cover plate 290. In this case, the penetrating portion 291 may have various shapes such as a circle, a polygon, and the like.

한편, 베이스 플레이트(210)의 외주로부터 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간으로 압축기(미도시)로부터 압축된 공기가 유입될 수 있다. 여기서의 공기는 버너(204)로부터 공급된 연료와 혼합되고, 이 혼합물이 예연소기(205) 및 주연소기(206)를 연속적으로 통과하면서 터빈(미도시)으로 보내질 고온, 고압의 가스가 생성된다. 이하에서는 압축된 공기 및 연료가 스월러 어셈블리(200)에 공급되는 방식에 대하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.Meanwhile, compressed air may be introduced from a compressor (not shown) into a space between adjacent vanes 231 and 232 from an outer circumference of the base plate 210. The air here is mixed with the fuel supplied from the burner 204 and this mixture produces a high temperature, high pressure gas to be sent to a turbine (not shown) while continuously passing through the preburner 205 and the main combustor 206. . Hereinafter, the manner in which the compressed air and fuel are supplied to the swirler assembly 200 will be described in more detail.

도 3은 도 1의 스월러 어셈블리에 공기 및 연료가 공급되는 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다.FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of air and fuel supplied to the swirler assembly of FIG. 1.

도 3에 도시된 X부분은 인접하는 베인들(231, 232) 및 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간을 나타낸 것이다. 도 3의 X부분을 참조하면, 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간으로 공기가 유입되고, 상기의 공간으로 기체연료(G) 및 액체연료(L)가 공급된다.The portion X shown in FIG. 3 represents a space between adjacent vanes 231 and 232 and adjacent vanes 231 and 232. Referring to part X of FIG. 3, air is introduced into a space between adjacent vanes 231 and 232, and gas fuel G and liquid fuel L are supplied to the space.

특히, 액체연료(L)는 기체연료(G)와 마찬가지로 베인(231)의 벽면에 형성된 홀(hole)로부터 공급된다. 나아가 베인들(230) 각각은 후술하는 바와 같이 일부가 만곡된 형상을 갖는다.In particular, the liquid fuel L is supplied from a hole formed in the wall surface of the vane 231 like the gas fuel G. Furthermore, each of the vanes 230 has a shape in which a portion of the vanes 230 is curved.

한편, 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간을 향하여 개방되도록 베이스 플레이트(210) 및 커버 플레이트(290) 중 적어도 하나에 복수 개의 공기 분사홀들(220)이 형성될 수 있다. 이하에서는 공기 분사홀들(220)의 형상 및 배치에 대하여 설명하기로 한다.Meanwhile, a plurality of air injection holes 220 may be formed in at least one of the base plate 210 and the cover plate 290 to open toward the space between the adjacent vanes 231 and 232. Hereinafter, the shape and arrangement of the air injection holes 220 will be described.

도 4는 도 3의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.

도 4를 참조하면, 공기 분사홀들(220)은 베이스 플레이트(210) 및 커버 플레이트(290) 중 적어도 하나의 외면을 관통하면서 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간을 향하여 개방되도록 형성될 수 있다. 이때, 공기 분사홀들(220)이 상기의 베이스 플레이트(210) 및 커버 플레이트(290)를 관통함으로써 형성된 통로는 베이스 플레이트(210) 및 커버 플레이트(290)에 대하여 경사를 이루도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the air injection holes 220 are formed to open toward the space between adjacent vanes 231 and 232 while penetrating the outer surface of at least one of the base plate 210 and the cover plate 290. Can be. In this case, a passage formed by the air injection holes 220 passing through the base plate 210 and the cover plate 290 may be formed to be inclined with respect to the base plate 210 and the cover plate 290.

공기 분사홀들(220)이 베이스 플레이트(210) 및 커버 플레이트(290)에 대하여 이루는 경사각(β)은 90°이하일 수 있다. 경사각(β)은 공기 분사홀들(220)을 통해 공기가 상기의 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간을 향하여 분사되는 각도에 해당한다. An inclination angle β of the air injection holes 220 with respect to the base plate 210 and the cover plate 290 may be 90 ° or less. The inclination angle β corresponds to an angle at which air is injected toward the space between the adjacent vanes 231 and 232 through the air injection holes 220.

공기 분사홀들(220)은 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간에 적어도 1열 이상이 배치되도록 형성될 수 있다. The air injection holes 220 may be formed such that at least one row or more is disposed in a space between adjacent vanes 231 and 232.

상기와 같이 공기 분사홀들(220)을 형성함으로써 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간으로 유입되는 공기의 난류 특성을 강화할 수 있다. 즉, 공기 분사홀들(220)을 통해 분사되는 공기가 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간으로 유입되는 공기와 만나게 되면서 난류가 발생할 수 있다. 이때, 공기 분사홀들(220)로부터 공기가 분사되는 방향과 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간으로 공기가 유입되는 방향을 서로 반대가 되도록 함으로써 난류강도의 세기를 증가시킬 수 있다. 이와 같이 인접하는 베인들(231, 232) 사이를 통과하는 공기의 난류 특성이 강화되면, 공기 및 공기에 공급되는 연료 간의 혼합이 훨씬 더 원활하게 이루어진다. By forming the air injection holes 220 as described above, it is possible to enhance the turbulence characteristics of the air flowing into the space between the adjacent vanes 231 and 232. That is, turbulence may occur as the air injected through the air injection holes 220 meets the air introduced into the space between the adjacent vanes 231 and 232. In this case, the intensity of the turbulence strength may be increased by making the direction in which air is injected from the air injection holes 220 and the direction in which air is introduced into the space between adjacent vanes 231 and 232 be opposite to each other. As such, the turbulent flow characteristics of the air passing between the adjacent vanes 231 and 232 are enhanced, so that the mixing between the air and the fuel supplied to the air is much smoother.

공기 분사홀들(220)은 베이스 플레이트(210) 및 커버 플레이트(290)에 모두 형성될 수도 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니므로 베이스 플레이트(210)나 커버 플레이트(290) 중 어느 하나에만 형성될 수도 있다. 공기 분사홀들(220)이 베이스 플레이트(210)와 커버 플레이트(290) 모두에 형성되는 경우, 공기 분사홀들(220)이 양쪽의 플레이트를 관통하는 방향은 도 4의 A-A선을 따라 취한 단면의 중심선에 대하여 서로 대칭을 이룰 수 있다. 이때, 양 플레이트에 대하여 이루는 각각의 경사각(β)은 서로 다르게 형성될 수 있다.The air injection holes 220 may be formed in both the base plate 210 and the cover plate 290, but are not necessarily limited thereto, and thus may be formed only in one of the base plate 210 and the cover plate 290. It may be. When the air injection holes 220 are formed in both the base plate 210 and the cover plate 290, the direction in which the air injection holes 220 penetrate both plates is taken along the line AA of FIG. It can be symmetrical with respect to the centerline of. At this time, each of the inclination angle (β) made with respect to both plates may be formed differently.

이하에서는 베인(231)의 형상 및 베인(231) 내부에 형성된 연료 공급부의 배치에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, the shape of the vane 231 and the arrangement of the fuel supply unit formed in the vane 231 will be described.

도 5는 도 1의 스월러 어셈블리의 베인을 개략적으로 도시한 사시도이다.5 is a perspective view schematically illustrating the vanes of the swirler assembly of FIG. 1.

도 6은 도 1의 스월러 어셈블리의 베인을 Z축 방향에서 본 단면도이다.6 is a cross-sectional view of the vane of the swirler assembly of FIG. 1 as viewed in the Z-axis direction.

도 5 및 도 6을 참조하면, 베인(231)의 단부들(231a, 231b) 중 베이스 플레이트(210)의 외주에 인접한 단부(231a)는 만곡된 형상을 가질 수 있다. 즉, 베인(231)은 만곡된 형상을 갖는 전단부(231a)와, 이 전단부(231a)와 연결되어 베인(231)의 길이방향으로 갈수록 폭이 감소하는 후단부(231b)를 가질 수 있다. 상기의 전단부(231a) 및 후단부(231b) 각각의 형상은 베인(231)의 길이방향의 중심선에 대하여 대칭을 이룰 수 있다.5 and 6, an end 231a adjacent to the outer circumference of the base plate 210 of the ends 231a and 231b of the vane 231 may have a curved shape. That is, the vane 231 may have a front end portion 231a having a curved shape and a rear end portion 231b connected to the front end portion 231a and decreasing in width in the longitudinal direction of the vane 231. . The shape of each of the front end portion 231a and the rear end portion 231b may be symmetrical with respect to the longitudinal center line of the vane 231.

도 3, 도 5 및 도 6를 참조하면, 베인들(230)의 각각은 기체연료 수용부(240) 및 기체연료 분사구(260), 액체연료 수용부(250) 및 액체연료 분사구(270)를 구비할 수 있다.3, 5, and 6, each of the vanes 230 includes a gas fuel container 240 and a gas fuel injection port 260, a liquid fuel container 250, and a liquid fuel injection port 270. It can be provided.

도 3을 참조하면, 기체연료(G) 및 액체연료(L)는 각각 기체연료 분사구(260) 및 액체연료 분사구(270)로부터 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간, 즉 공기가 통과하는 유로로 분사될 수 있다. 이때, 액체연료(L)가 기체연료(G)보다 공기 유로의 하류 쪽에서 분사되도록 함으로써, 공기 유로의 상류로 유입되는 공기의 유동이 액체연료(L)에 의해 방해되지 않도록 한다.Referring to FIG. 3, the gas fuel G and the liquid fuel L each have a space between the vanes 231 and 232 adjacent from the gas fuel injection port 260 and the liquid fuel injection port 270, that is, air passes. It can be injected into the passage. At this time, the liquid fuel (L) is sprayed on the downstream side of the air flow path than the gas fuel (G), so that the flow of air flowing upstream of the air flow path is not hindered by the liquid fuel (L).

또한, 전술한 바와 같이 공기 분사홀들(220)을 베인(231)이 아닌 베이스 플레이트(210) 및 커버 플레이트(290) 중 적어도 어느 하나에 별도로 형성함으로써 공기 분사홀들(220)로부터의 유동과 상기의 연료 분사구(260, 270)로부터의 유동이 엉키지 않도록 스월러의 구조를 단순화할 수 있다. In addition, as described above, the air injection holes 220 may be separately formed in at least one of the base plate 210 and the cover plate 290 instead of the vanes 231. The structure of the swirler may be simplified so that the flow from the fuel injection holes 260 and 270 is not tangled.

기체연료 수용부(240)는 베인(231)의 전단부(231a)에 형성될 수 있고, 액체연료 수용부(250)는 베인의 후단부(231b)에 형성될 수 있다. 이때, 기체연료 수용부(240)와 액체연료 수용부(250)는 베인(231)의 전체 높이보다 낮은 높이로 형성된다. 이로써 각각의 연료 수용부(240, 250)에 일시적으로 저장되는 연료가 외부로 유출되는 것을 방지하게 된다.The gaseous fuel receiver 240 may be formed at the front end 231a of the vane 231, and the liquid fuel receiver 250 may be formed at the rear end 231b of the vane. At this time, the gas fuel receiving portion 240 and the liquid fuel receiving portion 250 is formed to a height lower than the overall height of the vanes 231. As a result, the fuel temporarily stored in each of the fuel receivers 240 and 250 may be prevented from leaking to the outside.

또한, 기체연료 수용부(240)의 부피는 액체연료 수용부(250)의 부피보다 클 수 있다. 액체연료(L)의 유입이 많아지면 공기 및 기체연료(G)의 유량 감소를 유발하게 되므로, 기체연료 수용부(240)의 부피보다 액체연료 수용부(250)의 부피를 작게 하여 액체연료 수용부(240)의 공급량을 조절할 필요가 있다. 이때, 기체연료 수용부(240)와 액체연료 수용부(250)는 베인(231) 내부에 서로 평행하게 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the volume of the gaseous fuel accommodating part 240 may be larger than the volume of the liquid fuel accommodating part 250. If the inflow of the liquid fuel (L) is increased, the flow rate of air and gaseous fuel (G) is caused, so that the volume of the liquid fuel receiving portion 250 smaller than the volume of the gas fuel receiving portion 240 to accommodate the liquid fuel It is necessary to adjust the supply amount of the unit 240. In this case, the gas fuel receiving unit 240 and the liquid fuel receiving unit 250 may be formed in parallel to each other inside the vane 231, but is not necessarily limited thereto.

한편, 기체연료 수용부(240)는 베이스 플레이트(210)의 일면에 형성된 기체연료 주입구(241)로부터 유입된 기체연료(G)를 저장할 수 있다. 즉, 기체연료(G)는 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간으로 분사되기 전에 기체연료 수용부(240)에 일시적으로 저장될 수 있다. 이때, 기체연료 주입구(241)는 도 2에 도시된 버너(204)에 연결되어 버너(204)로부터 기체연료 수용부(240)로 기체연료(G)를 공급하게 된다. On the other hand, the gas fuel receiving unit 240 may store the gas fuel (G) introduced from the gas fuel inlet 241 formed on one surface of the base plate 210. That is, the gaseous fuel G may be temporarily stored in the gaseous fuel receiving unit 240 before being injected into the space between the adjacent vanes 231 and 232. In this case, the gas fuel inlet 241 is connected to the burner 204 shown in FIG. 2 to supply the gas fuel G from the burner 204 to the gas fuel receiving unit 240.

기체연료 분사구(260)는 기체연료 수용부(240)와 연결되도록 베인(231)의 전단부(231a)의 벽면에 복수 개 형성될 수 있다.A plurality of gas fuel injection holes 260 may be formed on the wall surface of the front end portion 231a of the vane 231 to be connected to the gas fuel receiving portion 240.

기체연료 분사구(260)는 기체연료 수용부(240)로부터 방사상으로 베인(231) 양측 벽면을 향하여 연장되도록 형성될 수 있다. 이로써 기체연료 수용부(240)에 일시적으로 저장되어 있던 기체연료(G)가 기체연료 분사구(260)를 통하여 베인(231)의 외부로 분사될 수 있다. The gas fuel injection hole 260 may be formed to extend radially from the gas fuel receiving portion 240 toward both side walls of the vanes 231. As a result, the gas fuel G temporarily stored in the gas fuel receiving unit 240 may be injected to the outside of the vane 231 through the gas fuel injection hole 260.

도 6을 참조하면, 기체연료 분사구(260)가 상기 기체연료 수용부(240)를 중심으로 방사상으로 형성된 각도(θ)는 270°이하일 수 있다. 즉, 기체연료(G)는 비교적 넓은 범위로 분사될 수 있다.Referring to FIG. 6, an angle θ of the gas fuel injection hole 260 radially formed around the gas fuel receiving part 240 may be 270 ° or less. That is, the gaseous fuel (G) can be injected in a relatively wide range.

특히, 기체연료 분사구(260)는 베인(231)의 길이방향의 중심선을 따라 연장되도록 전단부(231a)에 적어도 하나 배치될 수 있다. 여기서 기체연료 분사구(260)가 중심선에 대응하도록 배치된다는 것은 기체연료 분사구(260)가 베인(231)의 전단부(231a) 중 가장 만곡된 부분에 배치된다는 것을 의미한다. 이와 같이 전단부(231a) 중 가장 만곡된 부분에 기체연료 분사구(260)를 배치함으로써, 외부에서 공기가 유입되는 시점부터 기체연료(G)를 공급할 수 있다. 따라서, 공기 및 연료 간의 혼합시간이 더욱 증가하게 된다.In particular, at least one gaseous fuel injection hole 260 may be disposed at the front end portion 231a to extend along the longitudinal center line of the vane 231. Here, the gas fuel injection hole 260 is disposed so as to correspond to the center line, which means that the gas fuel injection hole 260 is disposed at the most curved portion of the front end portion 231a of the vane 231. In this way, by arranging the gas fuel injection port 260 in the most curved portion of the front end portion 231a, the gas fuel (G) can be supplied from the time when air is introduced from the outside. Thus, the mixing time between air and fuel is further increased.

기체연료 분사구(260)는 베인(231)의 높이를 따라 전단부(231a)의 벽면에 복수의 층을 형성하도록 배치될 수 있다. 기체연료 분사구(260)의 수가 증가할수록 연료 공급의 균일도를 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 기체연료 분사구(260)의 수가 증가할수록 후술할 재순환영역의 발생을 활발히 유도함으로써 공기와 연료 간의 혼합 시간이 충분히 확보될 수 있다.The gas fuel injection hole 260 may be arranged to form a plurality of layers on the wall surface of the front end portion 231a along the height of the vane 231. As the number of gas fuel injection holes 260 increases, the uniformity of the fuel supply may be further improved. In addition, as the number of the gas fuel injection holes 260 increases, the mixing time between the air and the fuel may be sufficiently secured by actively inducing the generation of the recirculation zone to be described later.

한편, 액체연료 분사구(270)는 액체연료 수용부(250)와 연결되도록 베인(231)의 후단부(231b)의 벽면에 복수 개 형성될 수 있다.Meanwhile, a plurality of liquid fuel injection holes 270 may be formed on the wall surface of the rear end portion 231b of the vane 231 so as to be connected to the liquid fuel container 250.

액체연료 수용부(250)는 베이스 플레이트(210)의 일면에 형성된 액체연료 주입구(251)로부터 유입된 액체연료(L)를 저장할 수 있다. 즉, 액체연료(L)는 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간으로 분사되기 전에 액체연료 수용부(250)에 일시적으로 저장될 수 있다. 이때, 액체연료 주입구(251)는 기체연료 주입구(241)와 마찬가지로 도 2에 도시된 버너(204)에 연결될 수 있다.The liquid fuel receiver 250 may store the liquid fuel L introduced from the liquid fuel inlet 251 formed on one surface of the base plate 210. That is, the liquid fuel L may be temporarily stored in the liquid fuel accommodating part 250 before being injected into the space between the adjacent vanes 231 and 232. In this case, the liquid fuel inlet 251 may be connected to the burner 204 shown in FIG. 2 similarly to the gas fuel inlet 241.

액체연료 분사구(270)는 액체연료 수용부(250)로부터 방사상으로 베인(231)의 양측 벽면을 향하여 연장되도록 형성될 수 있다. 이로써 액체연료(L) 는 액체연료 수용부(250)에 일시적으로 저장되어 있다가 액체연료 분사구(270)를 통하여 베인(231)의 외부로 분사될 수 있다. The liquid fuel injection hole 270 may be formed to extend radially from the liquid fuel receiving portion 250 toward both wall surfaces of the vanes 231. As a result, the liquid fuel L may be temporarily stored in the liquid fuel accommodating part 250 and then injected to the outside of the vane 231 through the liquid fuel injection hole 270.

도 6을 참조하면, 액체연료 분사구(270)가 상기 액체연료 수용부(250)를 중심으로 방사상으로 형성된 각도(α)는 90°이하일 수 있다. 즉, 액체연료(L)는 기체연료(G)에 비해 상대적으로 좁은 범위로 분사될 수 있다.Referring to FIG. 6, the angle α of the liquid fuel injection hole 270 formed radially around the liquid fuel accommodating part 250 may be 90 ° or less. That is, the liquid fuel (L) may be injected in a relatively narrow range compared to the gas fuel (G).

특히, 도 5에서 보는 바와 같이, 베인(231)의 후단부(231b)의 단부에 홈부(280)가 형성될 수 있다. 즉, 베이스 플레이트(210)의 중심(O)을 향하는 쪽의 단부에 홈부(280)가 형성될 수 있다. In particular, as shown in FIG. 5, the groove 280 may be formed at the end of the rear end 231b of the vane 231. That is, the groove 280 may be formed at an end portion of the base plate 210 toward the center O. As shown in FIG.

홈부(280)는 후단부(231b)의 단부에 베인(231)의 높이방향으로 형성될 수 있는데, 후단부(231b)의 단부의 예리한 모서리 중 일부에 형성될 수 있다.The groove 280 may be formed at the end of the rear end 231b in the height direction of the vane 231, and may be formed at some of the sharp edges of the end of the rear end 231b.

이러한 홈부(280)에는 액체연료 분사구(270) 중 적어도 하나가 배치될 수 있다. 즉, 홈부(280)는 액체연료 분사구(270)를 후단부(231b)에 배치하기 용이하도록 후단부(231b)의 예리한 모서리에 형성된 평평한 부분으로, 홈부(280)에 배치된 액체연료 분사구(270)는 베인(231)의 길이방향의 중심선을 따라 연장되도록 후단부(231b)에 배치될 수 있다. 따라서, 후단부(231b)에 홈부(280)를 형성하고 이 홈부(280)에 적어도 하나의 액체연료 분사구(270)를 배치함으로써, 공기 유동을 방해하지 않으면서 안정적으로 액체연료(L)를 공급할 수 있다.At least one of the liquid fuel injection holes 270 may be disposed in the groove 280. That is, the groove portion 280 is a flat portion formed at the sharp edge of the rear end portion 231 b so as to easily arrange the liquid fuel injection hole 270 at the rear end portion 231 b, and the liquid fuel injection hole 270 disposed at the groove portion 280. ) May be disposed at the rear end 231b to extend along the longitudinal centerline of the vane 231. Accordingly, by forming the groove 280 in the rear end 231b and arranging the at least one liquid fuel injection hole 270 in the groove 280, the liquid fuel L can be stably supplied without disturbing the air flow. Can be.

한편, 베인(231)의 벽면에 형성된 기체연료 분사구(260) 및 액체연료 분사구(270)는 베인(231)의 길이방향의 중심선에 대하여 대칭을 이루도록 배치될 수 있다. 따라서, 각각의 연료 분사구(260, 270)로부터 연료가 분사되는 각도 및 위치가 일정해짐으로써 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간을 지나는 공기 유동으로의 연료 공급이 균일하게 이루어질 수 있다.On the other hand, the gas fuel injection port 260 and the liquid fuel injection port 270 formed on the wall surface of the vane 231 may be arranged to be symmetrical with respect to the longitudinal center line of the vane 231. Therefore, the fuel supply to the air flow through the space between the adjacent vanes 231 and 232 can be made uniform by the angle and the position at which the fuel is injected from the respective fuel inlets 260 and 270.

이하에서는 공기 및 연료 혼합물의 유동의 양상에 대하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the aspect of the flow of the air and fuel mixture will be described in more detail.

기체연료(G), 액체연료(L) 및 공기는 상기의 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간에서 혼합되어 베이스 플레이트(210)의 중심(O) 부근에서 연료-공기 혼합물을 생성하게 된다. 이로써 스월러 어셈블리(200)로 유입되는 공기의 상류에서부터 연료를 공급할 수 있게 되어 공기와 연료를 혼합하는 데 필요한 시간이 충분히 확보될 수 있다.Gas fuel (G), liquid fuel (L) and air are mixed in the space between the adjacent vanes 231, 232 to produce a fuel-air mixture near the center O of the base plate 210. do. As a result, the fuel can be supplied from the upstream of the air flowing into the swirler assembly 200, thereby sufficiently securing the time required for mixing the air and the fuel.

커버 플레이트(290)의 관통부(291)로는 전술한 기체연료(G), 액체연료(L), 및 공기의 혼합물이 통과할 수 있다. 즉, 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간을 거치면서 생성된 연료-공기 혼합물이 상기의 관통부(291)를 통과함으로써 스월러 어셈블리(200)를 빠져나가게 된다.As the penetrating portion 291 of the cover plate 290, a mixture of the above-described gas fuel G, liquid fuel L, and air may pass therethrough. That is, the fuel-air mixture generated while passing through the space between adjacent vanes 231 and 232 passes through the through portion 291 to exit the swirler assembly 200.

특히, 전술한 바와 같이 인접하는 베인들(231, 232) 사이의 공간이 베이스 플레이트(210)의 일면에 나선상으로 형성됨으로써 상기의 공간으로부터 유입되는 기체연료(G), 액체연료(L), 및 공기의 혼합물은 도 1에 도시된 Z축 방향을 중심으로 회전하는 선회유동(F)을 생성할 수 있다. 이와 같이 스월러 어셈블리(200) 내에 직선적으로 유입된 공기가 선회유동(F)을 형성함으로써 공기의 유속은 늦어지고 공기와 연료 사이의 반응 표면적은 증가하게 된다. 이로써 연소기에서의 연소 반응이 촉진될 수 있다.In particular, as described above, the space between the adjacent vanes 231 and 232 is formed in a spiral shape on one surface of the base plate 210 so that the gas fuel (G), the liquid fuel (L) introduced from the space, and The mixture of air may produce a swirl flow F that rotates about the Z-axis direction shown in FIG. 1. As such, the linearly introduced air in the swirler assembly 200 forms the swirl flow F, thereby slowing the flow rate of the air and increasing the reaction surface area between the air and the fuel. This may facilitate the combustion reaction in the combustor.

이하에서는 앞서 언급한 재순환영역과 베인(231)의 형상과의 관계에 대하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the relationship between the aforementioned recirculation region and the shape of the vane 231 will be described in detail.

도 7은 비교예에 따른 스월러 어셈블리(100)의 연료 유동의 모습을 개략적으로 도시한 단면도이다. 7 is a schematic cross-sectional view of a fuel flow of the swirler assembly 100 according to a comparative example.

도 7을 참조하면, 베인(131)의 외측 단부, 즉 베이스 플레이트(110)의 외주에 인접한 단부로부터 기체연료 유동(I)이 분사된다. Referring to FIG. 7, the gaseous fuel flow I is injected from the outer end of the vane 131, that is, the end adjacent to the outer circumference of the base plate 110.

베인(131)으로부터 분사되는 기체연료 유동(I)의 상당 부분은 인접하는 베인들(131, 132) 사이의 공간으로 향하게 된다. 그러나 상기의 기체연료 유동(I) 중 일부는 베인(131)의 외측 단부 부근에서 와류(R)로 변하면서 재순환영역을 형성하게 된다. 이러한 재순환영역은 공기와 연료 간의 혼합시간을 증가시킬 뿐만 아니라 연속적이고 안정적인 점화가 형성될 수 있도록 돕는다.A substantial portion of the gaseous fuel flow I injected from the vanes 131 is directed to the space between adjacent vanes 131, 132. However, some of the gaseous fuel flow I changes to the vortex R near the outer end of the vane 131 to form a recirculation zone. This recirculation zone not only increases the mixing time between air and fuel, but also helps to form a continuous and stable ignition.

여기서, 설명의 편의를 위해 비교예에 따른 스월러 어셈블리(100)가 단순한 삼각기둥 형상의 베인(131)을 갖는다고 가정하자. Here, for convenience of description, suppose that the swirler assembly 100 according to the comparative example has a vane 131 having a simple triangular prism shape.

만일 스월러 어셈블리(100)의 구동 중 역화(flash back)가 발생하게 되면, 베인(131)의 외측 단부의 평평한 벽면에 화염이 부착되어 스월러 베인(131)이 녹아내리게 된다. 이러한 스월러 베인(131)의 녹아내림은 가스터빈의 효율 및 성능을 현저히 떨어뜨리는 심각한 불량으로 남는다.If a flash back occurs while driving the swirler assembly 100, the flame is attached to the flat wall surface of the outer end of the vane 131 so that the swirler vane 131 melts. Melting of the swirler vane 131 remains a serious defect that significantly reduces the efficiency and performance of the gas turbine.

따라서, 공기와 연료 간의 혼합성능을 향상시키는 재순환영역을 늘리는 한편, 역화 발생 시 문제될 수 있는 베인(131) 단부에서의 화염 부착의 가능성을 최소화하는 것이 중요하다. Therefore, it is important to increase the recirculation area to improve the mixing performance between air and fuel, while minimizing the possibility of flame attachment at the end of vane 131, which may be a problem when backfire occurs.

본 발명에서는 도 3에서 보는 바와 같이 재순환영역이 형성되는 베인(231)의 전단부(231a)가 만곡된 형상을 갖도록 한다. 이와 같이 베인(231)의 전단부(231a)가 만곡된 형상을 가짐에 따라 재순환영역의 와류(R)와 전단부(231a)의 벽면 간의 접촉면적이 감소하게 되어 화염이 베인(231) 벽면에 부착될 위험은 현저히 줄어들 수 있다.In the present invention, as shown in FIG. 3, the front end portion 231a of the vane 231 in which the recycle region is formed has a curved shape. As described above, as the front end portion 231a of the vane 231 has a curved shape, the contact area between the vortex R in the recirculation region and the wall surface of the front end portion 231a is reduced, so that the flame is placed on the wall surface of the vane 231. The risk of attachment can be significantly reduced.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 공기 유로 상에 균일하게 연료를 공급할 수 있다.As described above, embodiments of the present invention can supply fuel uniformly to the air flow path.

또한, 본 발명의 실시예들은 연료공급시점을 앞당김으로써 공기와 연료 간의 혼합에 필요한 시간을 충분히 확보할 수 있다.In addition, embodiments of the present invention can secure a sufficient time required for mixing between air and fuel by advancing the fuel supply time.

또한, 본 발명의 실시예들은 연료-공기 혼합물이 예연소기에 체류하는 시간을 증가시킴으로써 공기와 연료 간의 혼합성능을 향상시킬 수 있다.In addition, embodiments of the present invention can improve the mixing performance between air and fuel by increasing the residence time of the fuel-air mixture in the preburner.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 구비할 것이다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, it is possible to make various modifications or variations without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of the appended claims will be provided with such modifications and variations as long as they fall within the spirit of the invention.

200: 스월러 어셈블리 210: 베이스 플레이트
230: 베인들 240: 기체연료 수용부
250: 액체연료 수용부 260: 기체연료 분사구
270: 액체연료 분사구 280: 공기 분사홀들
290: 커버 플레이트200: swirler assembly 210: base plate
230: vanes 240: gas fuel receiving unit
250: liquid fuel receiving portion 260: gas fuel injection hole
270: liquid fuel injection port 280: air injection holes
290: cover plate

Claims (20)

베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트의 중심을 가로지르는 방향으로 연장하는 상기 베이스 플레이트의 일면에 상기 베이스 플레이트의 원주방향을 따라 이격하여 배치되는 복수 개의 베인들;
상기 베이스 플레이트와 대향하여 복수 개의 상기 베인들을 덮도록 배치되는 커버 플레이트; 및
상기 베이스 플레이트 및 상기 커버 플레이트 중의 적어도 하나의 외면을 관통하고, 인접하는 상기 베인들 사이의 공간을 향하여 개방되도록 상기 베이스 플레이트와 상기 커버 플레이트에 대하여 경사를 이루며 형성되는 복수 개의 공기 분사홀들;을 구비하고,
상기 베인들의 각각은,
상기 베이스 플레이트의 상기 일면에 형성된 기체연료 주입구로부터 유입된 기체연료를 저장하는 기체연료 수용부와, 상기 기체연료가 외부로 분사되도록 상기 기체연료 수용부로부터 방사상으로 상기 베인의 벽면을 향하여 연장되는 기체연료 분사구를 구비하고,
상기 베이스 플레이트의 상기 일면에 형성된 액체연료 주입구로부터 유입된 액체연료를 저장하는 액체연료 수용부와, 상기 액체연료가 외부로 분사되도록 상기 액체연료 수용부로부터 방사상으로 상기 베인의 상기 벽면을 향하여 연장되는 액체연료 분사구를 구비하며,
상기 베이스 플레이트의 외주에 인접한 상기 베인의 단부는 만곡된 형상을 가지며,
상기 커버 플레이트의 중심부에 상기 커버 플레이트의 두께 방향으로 상기 커버 플레이트를 관통하는 관통부가 형성되는 스월러 어셈블리.Base plate;
A plurality of vanes spaced apart along one circumferential direction of the base plate on one surface of the base plate extending in a direction transverse to the center of the base plate;
A cover plate disposed to cover the plurality of vanes opposite the base plate; And
A plurality of air injection holes penetrating an outer surface of at least one of the base plate and the cover plate and formed to be inclined with respect to the base plate and the cover plate so as to open toward a space between adjacent vanes; Equipped,
Each of the vanes,
A gas fuel receiving portion storing gas fuel introduced from the gas fuel inlet formed on the one surface of the base plate, and a gas extending radially from the gas fuel receiving portion toward the wall surface of the vane so that the gas fuel is injected to the outside; With a fuel inlet,
A liquid fuel container for storing liquid fuel introduced from the liquid fuel inlet formed on the one surface of the base plate, and extending radially from the liquid fuel container to the wall surface of the vane so that the liquid fuel is injected to the outside; Liquid fuel injection port,
An end portion of the vane adjacent to the outer circumference of the base plate has a curved shape,
The swirler assembly is formed in the center of the cover plate penetrating portion penetrating the cover plate in the thickness direction of the cover plate. 제 1 항에 있어서,
상기 공기 분사홀들의 각각이 상기 베이스 플레이트 또는 상기 커버 플레이트의 상기 일면과 이루는 각도는 90°이하인 스월러 어셈블리. The method of claim 1,
The angle of each of the air injection holes and the one surface of the base plate or the cover plate is less than 90 ° swirler assembly. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 베인은 상기 만곡된 형상을 갖는 전단부와, 상기 전단부와 연결되어 상기 베인의 길이방향으로 갈수록 폭이 감소하는 후단부를 가지며,
상기 전단부에는 상기 기체연료 수용부가 형성되고, 상기 후단부에는 상기 액체연료 수용부가 형성된, 스월러 어셈블리.The method of claim 1,
The vane has a front end portion having the curved shape and a rear end portion connected to the front end portion and the width of the vane decreases in the longitudinal direction of the vane,
The gasoline fuel receiving portion is formed in the front end, the liquid fuel receiving portion is formed in the rear end, a swirler assembly. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 기체연료 분사구가 상기 기체연료 수용부를 중심으로 방사상으로 형성된 각도는 270°이하인 스월러 어셈블리.The method of claim 1,
The gas fuel injection port is a swirler assembly of which the angle formed radially around the gas fuel receiving portion is less than 270 °. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 액체연료 분사구가 상기 액체연료 수용부를 중심으로 방사상으로 형성된 각도는 90°이하인 스월러 어셈블리.The method of claim 1,
The liquid fuel injection port is a swirler assembly of which the angle formed radially around the liquid fuel receiving portion is 90 ° or less. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 기체연료 분사구 및 상기 액체연료 분사구는 상기 베인의 길이방향의 중심선에 대하여 대칭을 이루도록 배치되는 스월러 어셈블리.The method of claim 1,
And the gas fuel injection hole and the liquid fuel injection hole are arranged to be symmetrical with respect to the longitudinal center line of the vane. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20180070210A (en) 2016-12-16 2018-06-26 한국항공우주연구원 Fuel Injector that Maintain Combustion Stability through Fuel Film
CN106958813B (en) * 2017-03-20 2019-09-24 中国科学院工程热物理研究所 A kind of swirler blades, nozzle, nozzle array and burner
KR102607177B1 (en) * 2022-01-28 2023-11-29 두산에너빌리티 주식회사 Nozzle for combustor, combustor, and gas turbine including the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009109180A (en) * 2007-10-29 2009-05-21 General Electric Co <Ge> Can annular type dual fuel combustor of multi-annular multistage nozzle flowing in radial direction of lean premix

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2435508B (en) * 2006-02-22 2011-08-03 Siemens Ag A swirler for use in a burner of a gas turbine engine
EP1918638A1 (en) * 2006-10-25 2008-05-07 Siemens AG Burner, in particular for a gas turbine
EP2169304A1 (en) * 2008-09-25 2010-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Swirler vane
US8925323B2 (en) * 2012-04-30 2015-01-06 General Electric Company Fuel/air premixing system for turbine engine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009109180A (en) * 2007-10-29 2009-05-21 General Electric Co <Ge> Can annular type dual fuel combustor of multi-annular multistage nozzle flowing in radial direction of lean premix

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