KR102314661B1 - 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈 - Google Patents

라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈 Download PDF

Info

Publication number
KR102314661B1
KR102314661B1 KR1020200024433A KR20200024433A KR102314661B1 KR 102314661 B1 KR102314661 B1 KR 102314661B1 KR 1020200024433 A KR1020200024433 A KR 1020200024433A KR 20200024433 A KR20200024433 A KR 20200024433A KR 102314661 B1 KR102314661 B1 KR 102314661B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
liner
cooling
transition piece
support member
cooling passage
Prior art date
Application number
KR1020200024433A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210109310A (ko
Inventor
이동곤
Original Assignee
두산중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 두산중공업 주식회사 filed Critical 두산중공업 주식회사
Priority to KR1020200024433A priority Critical patent/KR102314661B1/ko
Publication of KR20210109310A publication Critical patent/KR20210109310A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102314661B1 publication Critical patent/KR102314661B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/023—Transition ducts between combustor cans and first stage of the turbine in gas-turbine engines; their cooling or sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/003—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by packing rings; Mechanical seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/12—Cooling of plants
    • F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
    • F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/002—Wall structures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/42—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the arrangement or form of the flame tubes or combustion chambers
    • F23R3/60—Support structures; Attaching or mounting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/35—Combustors or associated equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R2900/00—Special features of, or arrangements for continuous combustion chambers; Combustion processes therefor
    • F23R2900/03041—Effusion cooled combustion chamber walls or domes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

본 발명은, 가스터빈의 연소기에 구비되는 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치에 있어서, 상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하는 라이너 냉각장치를 제공한다.

Description

라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈{Apparatus for cooling liner, combustor and gas turbine comprising the same}
본 발명은 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 라이너의 단부를 냉각시키는 라이너 냉각장치, 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 관한 것이다.
일반적으로, 가스터빈은 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다.
압축기는 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과 압축기 블레이드가 교대로 배치된다. 그리고 압축기는 압축기 입구 스크롤 스트럿(Compressor inlet scroll strut)을 통해 외부의 공기를 흡입한다. 이렇게 흡입된 공기는 압축기의 내부를 통과하면서 상기 압축기 베인과 압축기 블레이드에 의해 압축된다.
연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축공기를 공급받아 연료와 혼합시킨다. 또한 연소기는 압축공기와 혼합된 연료를 점화기로 점화하여 고온고압의 연소가스를 생성한다. 이와 같이 생성된 연소가스는 터빈으로 공급된다.
터빈은 터빈 케이싱 내에 복수개의 터빈 베인과 터빈 블레이드가 교대로 배치된다. 그리고 터빈은 연소기에서 생성된 연소가스를 공급받아 내부로 통과시킨다. 터빈의 내부를 통과하는 연소가스는 터빈 블레이드를 회전시키게 되고, 터빈의 내부를 완전히 통과하게 된 연소가스는 터빈 디퓨저를 통해 외부로 토출되게 된다.
가스터빈은 타이로드(Tie rod)를 더 포함한다. 상기 타이로드는, 압축기 블레이드가 외주면에 결합되는 압축기 디스크와, 터빈 블레이드가 외주면에 결합되는 터빈 디스크의 중심부를 관통하도록 설치된다. 이에 따라 상기 타이로드는, 압축기 디스크와 터빈 디스크가 가스터빈의 내부에서 서로 고정될 수 있도록 한다.
이와 같은 가스터빈은, 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에, 피스톤-실린더와 같은 상호 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적다. 따라서 가스터빈은, 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되며, 고속운동이 가능하여 고용량의 전력을 생성할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 연소기는, 연료와 압축공기의 혼합물을 연소시키는 라이너와, 연소가스를 터빈으로 공급하는 트랜지션피스와, 라이너와 트랜지션피스의 사이에 설치되며 냉각공기를 이용하여 라이너의 단부를 냉각시키는 라이너 냉각장치를 포함한다.
이때, 종래의 라이너 냉각장치는, 라이너와의 사이에 단일의 냉각유로만을 구비함에 따라, 라이너의 단부에 대한 냉각 성능이 다소 떨어지는 문제가 있다.
일본 공개특허 제2011-226481호(발명의 명칭 : 트랜지션 덕트 계면에 있어서 연소기 라이너 냉각 및 그 관련된 방법)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 라이너의 단부를 전 부위에 걸쳐서 효과적으로 냉각시킬 수 있는 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 가스터빈의 연소기에 구비되는 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치에 있어서, 상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하는 라이너 냉각장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 가스터빈의 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기에 있어서, 외부로부터 공급받은 연료와 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 혼합하는 노즐; 상기 노즐에 설치되며, 상기 노즐로부터 분사되는 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 라이너; 상기 라이너에 설치되며, 상기 라이너에서 생성된 연소가스가 통과되는 트랜지션피스; 및 상기 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 상기 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치;를 포함하되, 상기 라이너 냉각장치는, 상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하는 연소기를 제공한다.
그리고 본 발명은, 외부로부터 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기; 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기; 및 상기 연소기로부터 공급받은 연소가스가 내부로 통과됨에 따라, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈을 포함하되, 상기 연소기는, 외부로부터 공급받은 연료와 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 혼합하는 노즐과, 상기 노즐에 설치되며, 상기 노즐로부터 분사되는 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 라이너와, 상기 라이너에 설치되며, 상기 라이너에서 생성된 연소가스가 통과되는 트랜지션피스와, 상기 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 상기 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치를 포함하며, 상기 라이너 냉각장치는, 상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하는 가스터빈을 제공한다.
상기 라이너는, 이너 라이너와, 상기 이너 라이너의 반경방향 외측에서 상기 이너 라이너를 감싸며, 상기 이너 라이너와의 사이를 통해 연소가스의 유동방향과 반대 방향으로 냉각공기가 유동되는 아우터 라이너를 포함하며, 상기 트랜지션피스는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측 단부가 상기 이너 라이너의 하류 측 단부의 반경방향 외측에 배치되는 이너 트랜지션피스와, 상기 이너 트랜지션피스의 반경방향 외측에 설치되며, 상기 아우터 라이너와 결합되고, 상기 이너 트랜지션피스와의 사이를 통해 상기 라이너 측으로 냉각공기가 유동되는 아우터 트랜지션피스를 포함하고, 상기 지지부는, 연소가스의 유동방향 기준 상기 이너 라이너의 하류 측 단부와 상기 이너 트랜지션피스의 상류 측 단부의 사이에 배치된다.
상기 지지부는, 상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와, 상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함한다.
상기 제1지지부재와 제2지지부재는, 연소가스의 유동방향을 따라 연장된 형상으로 형성된다.
상기 제1지지부재는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측 단부가 상기 트랜지션피스의 단부보다 상류 측으로 더 돌출되도록 형성되며, 상류 측 단부에 상기 제1냉각유로와 연통되는 유입구가 형성된다.
상기 지지부는, 연소가스의 유동방향 기준 상기 제1지지부재의 상류 측 단부와 상기 제2지지부재의 상류 측 단부에 결합되는 제1격벽과, 상기 제1지지부재의 하류 측 단부와 상기 라이너의 하류 측 단부에 결합되며, 상기 트랜지션피스의 내부로 냉각공기가 토출되는 토출구가 형성된 제2격벽을 더 포함하며, 상기 제2지지부재는, 하류 측 단부가 상기 제2격벽으로부터 이격되도록 배치된다.
상기 지지부는, 상기 제1냉각유로와 제2냉각유로에 배치되며, 상기 제1지지부재와 제2지지부재를 지지하고, 냉각공기가 통과되도록 중공 형상으로 형성되는 보조지지수단을 더 포함한다.
본 발명에 따른 라이너 냉각장치는, 상기 제1지지부재와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 연소가스의 유동방향 기준 상기 유입구의 하류 측에 배치되는 씰링부를 더 포함한다.
상기 씰링부는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측으로부터 하류 측으로 갈수록, 반경방향 외측으로 휘어지다가 내측으로 휘어지는 형상으로 형성되며, 반경방향 외측 부위가 상기 트랜지션피스의 내주면에 삽입되도록 배치된다.
상기 라이너는, 연소가스의 유동방향 기준 하류 측 단부에, 상기 제2냉각유로와 연통되며 상기 제2냉각유로로 유동하는 냉각공기가 상기 라이너의 내부로 토출되는 보조토출유로가 형성된다.
상기 보조토출유로는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측으로부터 하류 측으로 갈수록, 상기 라이너의 반경방향 내측으로 경사지게 배치된다.
상기 라이너는, 연소가스의 유동방향 기준 하류 측 단부가 곡면 또는 경사면 형상으로 형성된 연소기.
상기 제2지지부재는, 상기 제1냉각유로와 제2냉각유로를 연통하며, 연소가스의 유동방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 복수개의 냉각홀이 형성된다.
상기 냉각홀은, 상기 제2지지부재의 외주면으로부터 내주면으로 갈수록, 상기 제2냉각유로에서 유동하는 냉각공기의 유동방향을 따라 경사지게 배치된다.
본 발명에 따른 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈에 의하면, 이너 라이너와의 사이에 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 이너 라이너의 사이에 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로를 구비함으로써, 이너 라이너의 단부를 전 범위에 걸쳐서 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가스터빈의 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 연소기의 단면도이다.
도 3은 도 2에서 A 부분을 확대하여 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 연소기의 제1실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2에서 A 부분을 확대하여 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 연소기의 제2실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 2에서 A 부분을 확대하여 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 연소기의 제3실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 2에서 A 부분을 확대하여 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 연소기의 제4실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2에서 A 부분을 확대하여 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 연소기의 제5실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 2에서 A 부분을 확대하여 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 연소기의 제6실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
이하, 본 발명에 따른 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스터빈(10)은 압축기(11), 연소기(100) 및 터빈(12)을 포함한다. 기체(압축공기 또는 연소가스)의 유동방향을 기준으로 하였을 때, 가스터빈(10)의 상류 측에는 압축기(11)가 배치되고 하류 측에는 터빈(12)이 배치된다. 그리고 압축기(11)와 터빈(12) 사이에는 연소기(100)가 배치된다.
압축기(11)는 압축기 케이싱 내부에 압축기 베인과 압축기 로터를 수용하며, 터빈(12)은 터빈 케이싱 내부에 터빈 베인과 터빈 로터를 수용한다. 이러한 압축기 베인과 압축기 로터는 압축공기의 유동방향을 따라 다단(Multi-stage)으로 배치되며, 터빈 베인과 터빈 로터 역시 연소가스의 유동방향을 따라 다단으로 배치된다. 이때, 압축기는 흡입된 공기가 압축될 수 있게 전단(Front-stage)에서 후단(Rear-stage) 측으로 갈수록 내부공간이 줄어들며, 반대로 터빈은 연소기로부터 공급받은 연소가스가 팽창될 수 있게 전단에서 후단 측으로 갈수록 내부공간이 커지는 구조로 설계된다.
한편, 압축기의 최후단부 측에 위치한 압축기 로터와, 터빈의 최전단부 측에 위치한 터빈 로터 사이에는, 터빈에서 발생된 회전토크를 상기 압축기로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브가 배치된다. 상기 토크튜브는 도 1에 도시된 바와 같이 총 3개의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크로 구성될 수 있으나, 이는 본 발명의 여러 실시예 중 하나에 불과하며, 상기 토크튜브는 4개 이상의 단 또는 2개 이하의 단으로 이루어지는 복수개의 토크튜브 디스크로 구성될 수도 있다.
상기 압축기 로터는, 압축기 디스크와 압축기 블레이드를 포함한다. 상기 압축기 케이싱의 내부에는 복수개(예를 들어 14매)의 압축기 디스크가 구비되고, 상기 각각의 압축기 디스크들은 타이로드에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. 더욱 상세하게는, 상기 각각의 압축기 디스크는 중심부가 상기 타이로드에 의해 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬된다. 그리고 인접하는 각각의 압축기 디스크는 대향하는 면이 상기 타이로드에 의해 압착되어, 서로 상대적인 회전을 할 수 없도록 배치된다.
상기 압축기 디스크의 외주면에는 복수개의 압축기 블레이드가 방사상으로 결합된다. 또한, 상기 압축기 블레이드의 사이에는, 동일한 단(Stage)을 기준으로 하였을 때 상기 압축기 케이싱의 내주면에 환상으로 설치되는 복수개의 압축기 베인이 각각 배치된다. 상기 압축기 베인은 상기 압축기 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정된 상태를 유지하며, 압축기 블레이드를 통과한 압축공기의 흐름을 정렬하여 하류 측에 위치하는 압축기 블레이드로 압축공기를 안내하는 역할을 한다. 이때, 상기 압축기 케이싱과 압축기 베인은, 상기 압축기 로터와 구분하기 위하여, 압축기 스테이터라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.
상기 타이로드는 상기 복수개의 압축기 디스크와, 후술할 터빈 디스크의 중심부를 관통하도록 배치되며, 일 측 단부는 압축기의 최전단부 측에 위치한 압축기 디스크 내에 체결되고, 타 측 단부는 고정 너트에 의해 체결된다.
상기 타이로드의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이로드가 압축기 디스크와 터빈 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수개의 타이로드가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.
도시되지는 않았으나, 가스터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 안내깃 역할을 하는 디스월러(Desworler)가 설치될 수 있다.
상기 연소기(100)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스의 온도를 높이게 된다.
도 2를 참조하면, 가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기(100)는 셀(Cell) 형태로 형성되는 연소기 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료를 분사하는 노즐(110)과, 연소실을 형성하는 라이너(Liner;120), 연소기(100)와 터빈(12)의 연결부가 되는 트랜지션피스(Transition piece; 130), 그리고 상기 라이너(120)와 트랜지션피스(130)의 결합 부위에 설치되며 라이너(120)의 단부를 냉각시키는 라이너 냉각장치(1000)를 포함한다.
구체적으로, 상기 라이너(120)는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너(120)는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 연소챔버와, 상기 연소챔버를 감싸면서 환형공간을 이루는 라이너 환형유로(124)가 형성된다. 또한 라이너의 전단에는 연료를 분사하는 노즐(110)이 결합되며, 측벽에는 점화기가 결합된다.
상기 라이너(120)는, 이너 라이너(121)와 아우터 라이너(122)를 포함한다. 상기 이너 라이너(121)는, 상기 연소챔버가 내부에 형성되며, 상기 연소챔버에서 생성된 연소가스가 유동한다. 상기 아우터 라이너(122)는, 상기 이너 라이너(121)의 반경방향 외측에서 상기 이너 라이너(121)를 감싸도록 배치된다. 그리고 상기 이너 라이너(121)와 상기 아우터 라이너(122)의 사이에는, 상기 압축기(11)로부터 상기 연소기 케이싱의 내부로 유입된 압축공기가 유동하는 상기 라이너 환형유로(124)가 형성된다. 이때, 상기 라이너 환형유로(124)로 공급된 압축공기는, 상기 이너 라이너(121)의 내부에서 유동하는 연소가스의 유동방향(H)과는 반대 방향(C1)으로 유동한다.
이렇듯 압축공기가 상기 라이너 환형유로(124)를 따라 유동함으로써, 상기 연소챔버에서 연료의 연소에 의해 발생되는 열에 의해 상기 라이너(120)가 열 손상을 입는 것을 방지할 수 있다.
상기 라이너(120)의 후단, 즉 연소가스의 유동방향(H)을 기준으로 하였을 때의 상기 라이너(120)의 하류 측 단부에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈(12) 측으로 보낼 수 있도록 상기 트랜지션피스(130)가 연결된다. 상기 라이너(120)와 마찬가지로, 상기 트랜지션피스(130)는, 상기 트랜지션피스의 내부 공간을 감싸는 트랜지션피스 환형유로(133)가 형성되며, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 상기 트랜지션피스 환형유로(133)를 따라 흐르는 압축공기에 의해 상기 트랜지션피스(130)가 냉각된다.
상기 트랜지션피스(130)는, 이너 트랜지션피스(131)와 아우터 트랜지션피스(132)를 포함한다. 상기 이너 트랜지션피스(131)는, 연소가스의 유동방향(H) 기준 상류 측 단부가 상기 이너 라이너(131)의 하류 측 단부의 반경방향 외측에 배치되며, 상기 이너 라이너(121)의 내부로 유동하는 연소가스가 내부로 유입된 후 상기 터빈(12)으로 공급된다. 상기 아우터 트랜지션피스(132)는, 상기 이너 트랜지션피스(131)의 반경방향 외측에서 상기 이너 트랜지션피스(131)를 감싸며, 상기 아우터 라이너(122)와 결합된다. 상기 트랜지션피스 환형유로(133)는, 상기 이너 트랜지션피스(131)와 상기 아우터 트랜지션피스(132)의 사이에 형성된다. 그리고 상기 트랜지션피스 환형유로(133)를 따라 연소가스의 반대 방향(C1)으로 유동하는 압축공기는, 이후 상기 라이너 환형유로(124)로 공급된다.
한편, 상기 연소기(100)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈(12)으로 공급된다. 터빈으로 공급된 고온 고압의 연소가스는 터빈의 내부를 통과하면서 팽창하게 되고, 그에 따라 후술할 터빈 블레이드에 충동 및 반동력을 가하여 회전토크가 발생되도록 한다. 이렇게 얻어진 회전토크는 상술한 토크튜브를 거쳐 압축기로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 부분은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.
상기 터빈(12)은 기본적으로는 압축기의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈에도 압축기의 압축기 로터와 유사한 복수개의 터빈 로터가 구비된다. 따라서 상기 터빈 로터 역시, 터빈 디스크와, 이로부터 방사상으로 배치되는 복수개의 터빈 블레이드를 포함한다. 상기 터빈 블레이드의 사이에도, 동일한 단을 기준으로 하였을 때 상기 터빈 케이싱에 환상으로 설치되는 복수개의 터빈 베인이 구비되며, 상기 터빈 베인은 터빈 블레이드를 통과한 연소가스의 유동방향을 가이드하게 된다. 이때, 상기 터빈 케이싱과 터빈 베인 역시, 상기 터빈 로터와 구분하기 위하여, 터빈 스테이터라는 포괄적인 명칭으로 정의될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 라이너 냉각장치(1000)는, 상기 이너 라이너(121)와 상기 이너 트랜지션피스(131)의 사이에 설치되며, 냉각공기를 이용하여 연소가스의 유동방향(H) 기준 상기 이너 라이너(121)의 하류 측 단부를 냉각시킨다. 이때, 상기 냉각공기는, 상기 압축기(11)로부터 공급받은 압축공기일 수도 있고, 상기 압축기(11)가 아닌 별도의 공급수단(미도시)으로부터 공급받은 것일 수도 있다. 이하부터는, 상기 냉각공기가 압축공기인 것으로 가정하여 설명하도록 한다.
한편, 이하부터 등장하게 될 ‘상류(Upstream)’와 ‘하류(Downstream)’라는 단어는, 상기 이너 라이너(121)의 내부에서 유동하는 연소가스의 유동방향(H)을 기준으로 한 것을 의미한다.
본 발명에 따른 라이너 냉각장치(1000)는, 본 발명에 따른 라이너 냉각장치(1000)는, 지지부(1100)와 씰링부(1200)를 포함한다.
상기 지지부(1100)는, 상기 이너 라이너(121)와 상기 이너 트랜지션피스(131)의 사이에 배치되는 것으로서, 제1지지부재(1110), 제2지지부재(1120), 제1격벽(1130), 제2격벽(1140) 및 보조지지수단(1150)을 포함한다.
상기 제1지지부재(1110)는, 상기 이너 라이너(121)와 이너 트랜지션피스(131)의 사이에 배치된다. 그리고 상기 제1지지부재(1110)는, 연소가스의 유동방향(H)을 따라 연장된 원통의 형상으로 형성된다. 상기 제2지지부재(1120)는, 상기 이너 라이너(121)와 상기 제1지지부재(1110)의 사이에 배치된다. 그리고 상기 제2지지부재(1120) 역시, 연소가스의 유동방향(H)을 따라 연장된 원통의 형상으로 형성된다. 이때, 상기 제2지지부재(1120)는, 상기 제1지지부재(1110)로부터 반경방향 내측으로 이격 배치되며, 상기 이너 라이너(121)로부터 반경방향 외측으로 이격 배치된다. 그리고 상기 제1지지부재(1110)와 제2지지부재(1120)의 사이에는 제1냉각유로(1112)가 형성되며, 상기 제2지지부재(1120)와 이너 라이너(121)의 사이에는 제2냉각유로(1121)가 형성된다.
상기 제1격벽(1130)은, 상기 제1지지부재(1110)와 제2지지부재(1120)의 상류 측 단부에 결합된다. 이에 따라 상기 제1격벽(1130)은, 상기 제1냉각유로(1112)의 상류 측 부분을 밀폐시킨다. 상기 제2격벽(1140)은, 상기 제1지지부재(1110)와 상기 이너 라이너(121)의 하류 측 단부에 결합된다.
상기 제1지지부재(1110)와 제2지지부재(1120)의 상류 측 단부는, 상기 이너 트랜지션피스(131)의 상류 측 단부보다 상류 측으로 더 돌출되도록 형성된다. 즉, 상기 제1격벅(1130)은, 상기 이너 트랜지션피스(131)의 상류 측 단부보다 상류 측으로 더 이격된 위치에 배치된다. 그리고 상기 제1지지부재(1110)는, 상류 측 단부에 반경방향을 따라 관통되는 제1유입구(1111)가 형성된다.
상기 제2지지부재(1120)는, 하류 측 단부가 상기 제2격벽(1140)으로부터 상류 측으로 이격된 위치에 배치된다. 이에 따라 상기 제1냉각유로(1112)와 제2냉각유로(1121)는, 상기 제2지지부재(1120)와 상기 제2격벽(1130)의 사이에서 연통된다. 그리고 상기 트랜지션피스 환형유로(133)로부터 상기 라이너 환형유로(124)로 유동하는 압축공기 중 일부는, 상기 유입구(1111)를 통해 상기 제1냉각유로(1112)로 유입된다.
상기 제2격벽(1140)에는, 토출구(1141)가 형성된다. 이 경우, 상기 제1냉각유로(1112)로부터 제2냉각유로(1121)로 유동하는 압축공기는, 상기 토출구(1141)를 통해 상기 이너 라이너(121)의 하류 측으로 토출되게 된다. 따라서 본 발명에 따른 라이너 냉각장치(1000)에 의하면, 필름 쿨링(Film cooling) 효과를 이용하여 상기 이너 라이너(121)의 단부의 하류 측 부위를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있음은 물론, 상기 이너 라이너(121)의 하류 측 부위에 정체되어 있는 연소가스를 상기 트랜지션피스(130) 측으로 밀어서 상기 트랜지션피스(130)의 내부에서 원활하게 유동하도록 할 수 있다.
상기 보조지지수단(1150)은, 복수개로 구비되며, 각각 상기 제1냉각유로(1112)와 제2냉각유로(1121)에서 서로 이격되도록 배치되어 상기 제1지지부재(1110)와 제2지지부재(1120)를 지지한다. 그리고 상기 보조지지수단(1150)은, 각각 압축공기가 통과되도록 중공의 형상으로 형성된다. 따라서 상기 제1냉각유로(1112)와 제2냉각유로(1121)로 유입된 압축공기는, 각각 상기 제1냉각유로(1112)와 제2냉각유로(1121)를 따라 원활하게 유동하게 된다.
상기 트랜지션피스 환형유로(133)로부터 상기 라이너 환형유로(124)로 공급된 압축공기는, 상기 제2냉각유로(1121)의 상류 측 부위를 통해 상기 제2냉각유로(1121)로 유입된다. 상기 제2냉각유로(1121)의 상류 측 부위, 즉 상기 제2냉각유로(1121)의 입구에는, 상기 보조지지수단(1150)이 설치되어 있으므로, 상기 라이너 환형유로(124)에 존재하는 압축공기는, 상기 제2냉각유로(1121)로 유입이 될 수 있는 것이다.
그리고 상기 제2냉각유로(1121)로 유입된 압축공기는, 상기 제1냉각유로(1112)에서의 압축공기의 유동방향(C2)과 동일한 방향(C2)으로 유동하면서, 상기 이너 라이너(121)의 단부를 냉각시킴은 물론, 상기 토출구(1141)를 통해 토출되면서 상기 이너 라이너(121)의 하류 측에 정체된 연소가스를 원활하게 유동시킨다.
상기 씰링부(1200)는, 상기 제1지지부재(1110)와 이너 트랜지션피스(131)의 사이에 배치된다. 이에 따라 상기 씰링부(1200)는, 상기 이너 트랜지션피스(131)를 상기 제1지지부재(1110)에 대하여 지지함은 물론, 상기 제1지지부재(1110)와 이너 트랜지션피스(131)의 사이로 압축공기가 누설되지 않도록 한다.
이때, 상기 유입구(1111)가 상기 씰링부(1200)에 의해 페쇄되는 것을 방지하도록, 상기 씰링부(1200)는, 상기 유입구(1111)보다 하류 측에 배치된다. 따라서 상기 씰링부(1200)는, 상기 트랜지션피스 환형유로(133)로부터 상기 라이너 환형유로(124)로 유동하는 압축공기가 상기 유입구(1111)를 통해 상기 제1냉각유로(1112)로 원활하게 공급되도록 할 수 있다.
이하부터는, 도 4 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 내지 제6실시예에 관해 설명하도록 한다. 이때, 본 발명의 제1실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 설명하도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에서, 상기 이너 라이너(121)에는, 보조토출유로(123)가 형성된다. 상기 보조토출유로(123)는, 일단이 상기 제2냉각유로(1121)와 연통하며, 타단이 상기 이너 라이너(121)의 내부와 연통된다. 이때, 상기 보조토출유로(123)는, 연소가스의 유동방향(H) 기준 상류 측에서 하류 측으로 갈수록, 상기 이너 라이너(121)의 반경방향 내측으로 경사지게 배치된다.
이 경우, 상기 보조토출유로(123)는, 상기 제2냉각유로(1121)를 따라 유동하는 압축공기 중 일부가 상기 토출구(1141)의 반경방향 내측으로 토출되도록 할 수 있다.
따라서 본 발명의 제2실시예에 의하면, 상기 이너 라이너(121)의 내주면 중 상기 토출구(1141)의 반경방향 내측 부위를 보다 더 냉각시킬 수 있게 될 뿐만 아니라, 상기 토출구(1141)의 반경방향 내측 부위에서 정체되는 연소가스를 하류 측으로 밀어, 정체된 연소가스가 상기 트랜지션피스(130) 측으로 원활하게 유동하도록 할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에서, 상기 이너 라이너(121)는, 하류 측 단부(124)가 곡면 형상으로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 보조토출유로(123)를 통해 상기 이너 라이너(121)의 내부로 토출되는 압축공기가, 상기 이너 라이너(121)의 곡면 형상의 단부(124)를 따라 흐르면서 정체된 연소가스를 반경방향 외측으로 부드럽게 가이드하게 되며, 외측으로 가이드되는 연소가스가 상기 토출구(1141)를 통해 토출되는 압축공기에 의해 하류 측으로 유동하도록 할 수 있다.
따라서 본 발명의 제3실시예에 의하면, 상기 이너 라이너(121)의 하류 측 단부(124)가 곡면 형상으로 형성됨으로써, 상기 이너 라이너(121)의 하류 측에서 정체되는 연소가스를 보다 원활하게 상기 터빈(12) 측으로 유동시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에서는, 도 3 내지 도 5에서 설명된 본 발명의 제1 내지 제3실시예와 비교하였을 때, 씰링부(1210)의 구조가 변경된다.
본 발명의 제4실시예에서, 씰링부(1210)는, 상류 측으로부터 하류 측으로 갈수록, 반경방향 외측으로 휘어지다가 내측으로 휘어지는 형상으로 형성된다. 이때, 상기 씰링부(1210)는, 반경방향 외측 부위가 상기 이너 트랜지션피스(131)의 내주면에 삽입되도록 배치된다.
이와 같은 본 발명의 제4실시예에 의하면, 라이너 냉각장치(2000)에서 상기 씰링부(1210)이 상기 제1지지부재(1110)와 상기 이너 트랜지션피스(131)의 사이를 보다 긴밀하게 밀폐시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 및 제4실시예에서, 상기 이너 라이너(121)의 하류 측 단부(124)는, 곡면이 아닌 경사면(미도시) 형상으로 형성될 수도 있다. 즉, 상기 이너 라이너(121)의 하류 측 단부(124)는, 상기 보조토출유로(123)의 출구로부터 상기 토출구(1141) 측으로 곡면이 아닌 평면으로 이어지는 형상으로 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제5실시예에 있어서, 상기 제2지지부재(1120)는, 복수개의 냉각홀(1122)이 형성될 수 있다. 상기 복수개의 냉각홀(1122)은, 상기 제1냉각유로(1112)와 제2냉각유로(1121)를 서로 연통시키며, 연소가스의 유동방향(H)을 따라 서로 이격되도록 배치된다.
이 경우, 상기 제1냉각유로(1112)를 따라 유동하는 압축공기는, 상기 복수개의 냉각홀(1122)을 통해 상기 제2냉각유로(1121)로 유입된 후, 상기 이너 라이너(121)의 외주면에 충돌된다. 따라서 본 발명의 제5실시예에 의하면, 충돌 냉각(Impingement cooling) 효과를 이용하여, 상기 이너 라이너(121)를 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있게 된다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제6실시예에서, 냉각홀(1123)은, 연소가스의 유동방향(H) 또는 압축공기의 유동방향(C2)에 대하여 경사진 형상으로 배치될 수 있다. 더욱 상세하게는, 상기 냉각홀(1123)은, 상기 제2지지부재(1120)의 외주면으로부터 내주면으로 갈수록, 상기 제2냉각유로(1121)에서 유동하는 냉각공기의 유동방향(C2)을 따라 경사진 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 도 7 및 도 8에서는, 상기 냉각홀(1122,1123)이 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 추가된 것으로 도시하고 있으나, 이는 일 예에 불과하며, 본 발명의 제5 및 제6실시예에 따른 냉각홀(1122,1123)은 도 4 내지 도 6에 도시된 본 발명의 제2 내지 제4실시예에 추가될 수도 있음은 물론이라 할 것이다.
10 : 가스터빈 11 : 압축기
12 : 터빈 100 : 연소기
110 : 노즐 120 : 라이너
130 : 트랜지션피스 1000 : 라이너 냉각장치
1100 : 지지부 1200 : 씰링부

Claims (29)

  1. 가스터빈의 연소기에 구비되는 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치에 있어서,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하되,
    상기 지지부는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와,
    상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함하며,
    상기 제1지지부재는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측 단부가 상기 트랜지션피스의 단부보다 상류 측으로 더 돌출되도록 형성되며, 상류 측 단부에 상기 제1냉각유로와 연통되는 유입구가 형성된 라이너 냉각장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 라이너는,
    이너 라이너와,
    상기 이너 라이너의 반경방향 외측에서 상기 이너 라이너를 감싸며, 상기 이너 라이너와의 사이를 통해 연소가스의 유동방향과 반대 방향으로 냉각공기가 유동되는 아우터 라이너를 포함하며,
    상기 트랜지션피스는,
    연소가스의 유동방향 기준 상류 측 단부가 상기 이너 라이너의 하류 측 단부의 반경방향 외측에 배치되는 이너 트랜지션피스와,
    상기 이너 트랜지션피스의 반경방향 외측에 설치되며, 상기 아우터 라이너와 결합되고, 상기 이너 트랜지션피스와의 사이를 통해 상기 이너 라이너 측으로 냉각공기가 유동되는 아우터 트랜지션피스를 포함하고,
    상기 지지부는, 연소가스의 유동방향 기준 상기 이너 라이너의 하류 측 단부와 상기 이너 트랜지션피스의 상류 측 단부의 사이에 배치되는 라이너 냉각장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1지지부재와 제2지지부재는, 연소가스의 유동방향을 따라 연장된 형상으로 형성된 라이너 냉각장치.
  5. 삭제
  6. 가스터빈의 연소기에 구비되는 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치에 있어서,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하되,
    상기 지지부는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와,
    상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함하며,
    상기 지지부는,
    연소가스의 유동방향 기준 상기 제1지지부재의 상류 측 단부와 상기 제2지지부재의 상류 측 단부에 결합되는 제1격벽과,
    상기 제1지지부재의 하류 측 단부와 상기 라이너의 하류 측 단부에 결합되며, 상기 트랜지션피스의 내부로 냉각공기가 토출되는 토출구가 형성된 제2격벽을 더 포함하며,
    상기 제2지지부재는, 하류 측 단부가 상기 제2격벽으로부터 이격되도록 배치되는 라이너 냉각장치.
  7. 가스터빈의 연소기에 구비되는 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치에 있어서,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하되,
    상기 지지부는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와,
    상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함하며,
    상기 지지부는,
    상기 제1냉각유로와 제2냉각유로에 배치되며, 상기 제1지지부재와 제2지지부재를 지지하고, 냉각공기가 통과되도록 중공 형상으로 형성되는 보조지지수단을 더 포함하는 라이너 냉각장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1지지부재와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 연소가스의 유동방향 기준 상기 유입구의 하류 측에 배치되는 씰링부를 더 포함하는 라이너 냉각장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 씰링부는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측으로부터 하류 측으로 갈수록, 반경방향 외측으로 휘어지다가 내측으로 휘어지는 형상으로 형성되며, 반경방향 외측 부위가 상기 트랜지션피스의 내주면에 삽입되도록 배치되는 라이너 냉각장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 라이너는, 연소가스의 유동방향 기준 하류 측 단부에, 상기 제2냉각유로와 연통되며 상기 제2냉각유로로 유동하는 냉각공기가 상기 라이너의 내부로 토출되는 보조토출유로가 형성된 라이너 냉각장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 보조토출유로는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측으로부터 하류 측으로 갈수록, 상기 라이너의 반경방향 내측으로 경사지게 배치되는 라이너 냉각장치.
  12. 삭제
  13. 가스터빈의 연소기에 구비되는 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치에 있어서,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하되,
    상기 지지부는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와,
    상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함하며,
    상기 제2지지부재는, 상기 제1냉각유로와 제2냉각유로를 연통하며, 연소가스의 유동방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 복수개의 냉각홀이 형성된 라이너 냉각장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 냉각홀은, 상기 제2지지부재의 외주면으로부터 내주면으로 갈수록, 상기 제2냉각유로에서 유동하는 냉각공기의 유동방향을 따라 경사지게 배치된 라이너 냉각장치.
  15. 가스터빈의 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기에 있어서,
    외부로부터 공급받은 연료와 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 혼합하는 노즐;
    상기 노즐에 설치되며, 상기 노즐로부터 분사되는 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 라이너;
    상기 라이너에 설치되며, 상기 라이너에서 생성된 연소가스가 통과되는 트랜지션피스; 및
    상기 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 상기 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치;를 포함하되,
    상기 라이너 냉각장치는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하며,
    상기 지지부는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와,
    상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함하고,
    상기 제1지지부재는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측 단부가 상기 트랜지션피스의 단부보다 상류 측으로 더 돌출되도록 형성되며, 상류 측 단부에 상기 제1냉각유로와 연통되는 유입구가 형성된 연소기.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 라이너는,
    이너 라이너와,
    상기 이너 라이너의 반경방향 외측에서 상기 이너 라이너를 감싸며, 상기 이너 라이너와의 사이를 통해 연소가스의 유동방향과 반대 방향으로 냉각공기가 유동되는 아우터 라이너를 포함하며,
    상기 트랜지션피스는,
    연소가스의 유동방향 기준 상류 측 단부가 상기 이너 라이너의 하류 측 단부의 반경방향 외측에 배치되는 이너 트랜지션피스와,
    상기 이너 트랜지션피스의 반경방향 외측에 설치되며, 상기 아우터 라이너와 결합되고, 상기 이너 트랜지션피스와의 사이를 통해 상기 이너 라이너 측으로 냉각공기가 유동되는 아우터 트랜지션피스를 포함하고,
    상기 지지부는, 연소가스의 유동방향 기준 상기 이너 라이너의 하류 측 단부와 상기 이너 트랜지션피스의 상류 측 단부의 사이에 배치되는 연소기.
  17. 삭제
  18. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1지지부재와 제2지지부재는, 연소가스의 유동방향을 따라 연장된 형상으로 형성된 연소기.
  19. 삭제
  20. 가스터빈의 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기에 있어서,
    외부로부터 공급받은 연료와 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 혼합하는 노즐;
    상기 노즐에 설치되며, 상기 노즐로부터 분사되는 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 라이너;
    상기 라이너에 설치되며, 상기 라이너에서 생성된 연소가스가 통과되는 트랜지션피스; 및
    상기 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 상기 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치;를 포함하되,
    상기 라이너 냉각장치는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하며,
    상기 지지부는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와,
    상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함하고,
    상기 지지부는,
    연소가스의 유동방향 기준 상기 제1지지부재의 상류 측 단부와 상기 제2지지부재의 상류 측 단부에 결합되는 제1격벽과,
    상기 제1지지부재의 하류 측 단부와 상기 라이너의 하류 측 단부에 결합되며, 상기 트랜지션피스의 내부로 냉각공기가 토출되는 토출구가 형성된 제2격벽을 더 포함하며,
    상기 제2지지부재는, 하류 측 단부가 상기 제2격벽으로부터 이격되도록 배치되는 연소기.
  21. 가스터빈의 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기에 있어서,
    외부로부터 공급받은 연료와 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 혼합하는 노즐;
    상기 노즐에 설치되며, 상기 노즐로부터 분사되는 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 라이너;
    상기 라이너에 설치되며, 상기 라이너에서 생성된 연소가스가 통과되는 트랜지션피스; 및
    상기 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 상기 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치;를 포함하되,
    상기 라이너 냉각장치는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하며,
    상기 지지부는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와,
    상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함하고,
    상기 지지부는,
    상기 제1냉각유로와 제2냉각유로에 배치되며, 상기 제1지지부재와 제2지지부재를 지지하고, 냉각공기가 통과되도록 중공 형상으로 형성되는 보조지지수단을 더 포함하는 연소기.
  22. 청구항 15에 있어서,
    상기 제1지지부재와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 연소가스의 유동방향 기준 상기 유입구의 하류 측에 배치되는 씰링부를 더 포함하는 연소기.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 씰링부는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측으로부터 하류 측으로 갈수록, 반경방향 외측으로 휘어지다가 내측으로 휘어지는 형상으로 형성되며, 반경방향 외측 부위가 상기 트랜지션피스의 내주면에 삽입되도록 배치되는 연소기.
  24. 청구항 15에 있어서,
    상기 라이너는, 연소가스의 유동방향 기준 하류 측 단부에, 상기 제2냉각유로와 연통되며 상기 제2냉각유로로 유동하는 냉각공기가 상기 라이너의 내부로 토출되는 보조토출유로가 형성된 연소기.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 보조토출유로는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측으로부터 하류 측으로 갈수록, 상기 라이너의 반경방향 내측으로 경사지게 배치되는 연소기.
  26. 가스터빈의 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기에 있어서,
    외부로부터 공급받은 연료와 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 혼합하는 노즐;
    상기 노즐에 설치되며, 상기 노즐로부터 분사되는 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 라이너;
    상기 라이너에 설치되며, 상기 라이너에서 생성된 연소가스가 통과되는 트랜지션피스; 및
    상기 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 상기 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치;를 포함하되,
    상기 라이너 냉각장치는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하며,
    상기 라이너는, 연소가스의 유동방향 기준 하류 측 단부가 곡면 또는 경사면 형상으로 형성된 연소기.
  27. 가스터빈의 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기에 있어서,
    외부로부터 공급받은 연료와 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 혼합하는 노즐;
    상기 노즐에 설치되며, 상기 노즐로부터 분사되는 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 라이너;
    상기 라이너에 설치되며, 상기 라이너에서 생성된 연소가스가 통과되는 트랜지션피스; 및
    상기 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 상기 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치;를 포함하되,
    상기 라이너 냉각장치는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하며,
    상기 지지부는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와,
    상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함하고,
    상기 제2지지부재는, 상기 제1냉각유로와 제2냉각유로를 연통하며, 연소가스의 유동방향을 따라 서로 이격되도록 배치되는 복수개의 냉각홀이 형성된 연소기.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 냉각홀은, 상기 제2지지부재의 외주면으로부터 내주면으로 갈수록, 상기 제2냉각유로에서 유동하는 냉각공기의 유동방향을 따라 경사지게 배치된 연소기.
  29. 외부로부터 공기를 흡입하여 압축시키는 압축기;
    상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 연료와 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
    상기 연소기로부터 공급받은 연소가스가 내부로 통과됨에 따라, 전력 생성을 위한 동력을 발생시키는 터빈을 포함하되,
    상기 연소기는,
    외부로부터 공급받은 연료와 상기 압축기로부터 공급받은 압축공기를 혼합하는 노즐과,
    상기 노즐에 설치되며, 상기 노즐로부터 분사되는 연료와 압축공기의 혼합물이 연소되는 라이너와,
    상기 라이너에 설치되며, 상기 라이너에서 생성된 연소가스가 통과되는 트랜지션피스와,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 접합 부위에 설치되며, 상기 라이너를 냉각시키는 라이너 냉각장치를 포함하며,
    상기 라이너 냉각장치는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되며, 냉각공기가 유동하는 제1냉각유로와, 상기 제1냉각유로와 라이너의 사이에서 냉각공기가 유동하는 제2냉각유로가 형성된 지지부를 포함하고,
    상기 지지부는,
    상기 라이너와 트랜지션피스의 사이에 배치되는 제1지지부재와,
    상기 라이너와 제1지지부재의 사이에 배치되며, 상기 제1지지부재와의 사이에 제1냉각유로가 형성되고, 상기 라이너와의 사이에 제2냉각유로가 형성되는 제2지지부재를 포함하며,
    상기 제1지지부재는, 연소가스의 유동방향 기준 상류 측 단부가 상기 트랜지션피스의 단부보다 상류 측으로 더 돌출되도록 형성되며, 상류 측 단부에 상기 제1냉각유로와 연통되는 유입구가 형성된 가스터빈.
KR1020200024433A 2020-02-27 2020-02-27 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈 KR102314661B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200024433A KR102314661B1 (ko) 2020-02-27 2020-02-27 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200024433A KR102314661B1 (ko) 2020-02-27 2020-02-27 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210109310A KR20210109310A (ko) 2021-09-06
KR102314661B1 true KR102314661B1 (ko) 2021-10-19

Family

ID=77782621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200024433A KR102314661B1 (ko) 2020-02-27 2020-02-27 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102314661B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230140998A (ko) * 2022-03-30 2023-10-10 한국기계연구원 덕트 조립체 및 이를 포함하는 연소기

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120102960A1 (en) * 2007-11-09 2012-05-03 United Technologies Corporation Gas turbine engine systems involving cooling of combustion section liners
JP2014095381A (ja) * 2012-11-12 2014-05-22 General Electric Co <Ge> ガスタービンの燃焼器用の高温ガス構成要素を冷却するためのシステム
US20150000287A1 (en) * 2013-06-26 2015-01-01 Ulrich Woerz Combustor assembly including a transition inlet cone in a gas turbine engine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8276391B2 (en) 2010-04-19 2012-10-02 General Electric Company Combustor liner cooling at transition duct interface and related method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120102960A1 (en) * 2007-11-09 2012-05-03 United Technologies Corporation Gas turbine engine systems involving cooling of combustion section liners
JP2014095381A (ja) * 2012-11-12 2014-05-22 General Electric Co <Ge> ガスタービンの燃焼器用の高温ガス構成要素を冷却するためのシステム
US20150000287A1 (en) * 2013-06-26 2015-01-01 Ulrich Woerz Combustor assembly including a transition inlet cone in a gas turbine engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230140998A (ko) * 2022-03-30 2023-10-10 한국기계연구원 덕트 조립체 및 이를 포함하는 연소기
KR102661014B1 (ko) 2022-03-30 2024-04-25 한국기계연구원 덕트 조립체 및 이를 포함하는 연소기

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210109310A (ko) 2021-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2531110C2 (ru) Газотурбинная установка и установка, содержащая лопатки-форсунки (варианты)
KR102437977B1 (ko) 노즐 어셈블리, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈
KR102314661B1 (ko) 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈
KR102291086B1 (ko) 씰링 어셈블리 및 이를 포함하는 가스터빈
US11149557B2 (en) Turbine vane, ring segment, and gas turbine including the same
KR101965505B1 (ko) 터빈 블레이드 링 세그멘트 및 이를 포함하는 터빈 및 가스터빈
US11655716B2 (en) Cooling structure for trailing edge of turbine blade
KR102356488B1 (ko) 터빈 베인 및 이를 포함하는 가스 터빈
KR102282668B1 (ko) 라이너 냉각장치, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈
KR20210106658A (ko) 씰링 어셈블리 및 이를 포함하는 가스터빈
US9745894B2 (en) Compressor air provided to combustion chamber plenum and turbine guide vane
KR101955116B1 (ko) 터빈 베인, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈
KR102433705B1 (ko) 스테이터 및 이를 포함하는 터보머신
KR102510537B1 (ko) 링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신
US20190085727A1 (en) Turbine stator, turbine, and gas turbine including the same
KR102440257B1 (ko) 씰링 어셈블리 및 이를 포함하는 터보머신
KR102175198B1 (ko) 터빈 스테이터, 터빈 및 이를 포함하는 가스터빈
KR102294770B1 (ko) 터빈기관용 터빈 날개의 내부냉각용 미터링 플레이트
KR102440256B1 (ko) 씰링 어셈블리 및 이를 포함하는 터보머신
KR102426622B1 (ko) 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈
KR102510535B1 (ko) 링 세그먼트 및 이를 포함하는 터보머신
KR102212880B1 (ko) 가스터빈
KR102433706B1 (ko) 노즐 어셈블리, 연소기 및 이를 포함하는 가스터빈
KR102307577B1 (ko) 터빈기관용 터빈 날개의 내부 냉각구조
US10801347B2 (en) Sealing assembly and gas turbine including the same

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant