KR102343928B1 - 압축기 베인 슈라우드 조립체 및 이를 포함하는 가스 터빈 - Google Patents

압축기 베인 슈라우드 조립체 및 이를 포함하는 가스 터빈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축기 베인 슈라우드 조립체 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체는, 압축기 베인의 하부 후방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면이 형성된 리어 슈라우드 링부재; 압축기 베인의 하부 전방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면 보다 낮은 높이로 형성된 제2 경사면이 형성된 프런트 슈라우드 링부재; 및, 압축기 베인의 하면과 제1 경사면과 제2 경사면에 의해 형성된 삽입 공간에 삽입되는 쉴드부재;를 포함한다.

Description

압축기 베인 슈라우드 조립체 및 이를 포함하는 가스 터빈 {Compressor vane shroud assembly and gas turbine comprising it }
본 발명은 압축기 베인 슈라우드 조립체 및 이를 포함하는 가스 터빈에 관한 것이다.
터빈이란 증기, 가스와 같은 압축성 유체의 흐름을 이용하여 충동력 또는 반동력으로 회전력을 얻는 기계장치로, 증기를 이용하는 증기터빈 및 고온의 연소가스를 이용하는 가스터빈 등이 있다.
이 중, 가스터빈은 크게 압축기와 연소기와 터빈으로 구성된다. 상기 압축기는 공기를 도입하는 공기 도입구가 구비되고, 압축기 케이싱 내에 다수개의 압축기 베인과, 압축기 블레이드가 교대로 배치되어 있다.
연소기는 상기 압축기에서 압축된 압축 공기에 대하여 연료를 공급하고 버너로 점화함으로써 고온고압의 연소 가스가 생성된다.
터빈은 터빈 케이싱 내에 복수의 터빈 베인과, 터빈 블레이드가 교대로 배치되어 있다. 또한, 압축기와 연소기와 터빈 및 배기실의 중심부를 관통하도록 로터가 배치되어 있다.
로터는 양단부가 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 로터에 복수의 디스크가 고정되어, 각각의 블레이드가 연결되는 동시에, 배기실측의 단부에 발전기 등의 구동축이 연결된다.
이러한 가스터빈은 4행정 기관의 피스톤과 같은 왕복운동 기구가 없기 때문에 피스톤-실린더와 같은 상호 마찰부분이 없어 윤활유의 소비가 극히 적으며 왕복운동기계의 특징인 진폭이 대폭 감소되고, 고속운동이 가능한 장점이 있다.
가스터빈의 작동에 대해서 간략하게 설명하면, 압축기에서 압축된 공기가 연료와 혼합되어 연소됨으로써 고온의 연소 가스가 만들어지고, 이렇게 만들어진 연소 가스는 터빈측으로 분사된다. 분사된 연소 가스가 상기 터빈 베인 및 터빈 블레이드를 통과하면서 회전력을 생성시키고, 이에 상기 로터가 회전하게 된다.
대한민국 공개특허 제10-2006-0087872호 (명칭: 압축기 내부 공기의 냉각가스장치를 구비한 가스 터빈 장치)
본 발명은 압축기 베인과 압축기 베인 슈라우드 조립체의 체결을 용이하게 하고, 압축기 베인과 압축기 베인 슈라우드 조립체 사이의 갭을 최소화하여 압축 효율을 향상시킬 수 있는 압축기 베인 슈라우드 조립체 및 이를 포함하는 가스 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체는, 전단의 압축기 블레이드로부터 이동된 압축 공기를 후단의 압축기 블레이드 측으로 가이드하는 압축기 베인을 고정 지지한다. 구체적으로, 압축기 베인 슈라우드 조립체는, 압축기 베인의 하부 후방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면이 형성된 리어 슈라우드 링부재; 압축기 베인의 하부 전방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면 보다 낮은 높이로 형성된 제2 경사면이 형성된 프런트 슈라우드 링부재; 및, 압축기 베인의 하면과 제1 경사면과 제2 경사면에 의해 형성된 삽입 공간에 삽입되는 쉴드부재;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체에 있어서, 쉴드부재는, 상면에 형성된 제3 경사면과, 제3 경사면의 단부에서 하방향으로 연장되어 형성된 체결면을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체에 있어서, 쉴드부재의 하면은 제2 경사면과 대응하는 형상으로 형성되고, 제3 경사면은 제1 경사면과 연결되어 압축 공기가 유동하는 허브라인(hubline)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체에 있어서, 리어 슈라우드 링부재의 측면에는 제1 체결홈이 형성되고,제3 경사면의 일측 단부에는 제1 체결홈에 삽입되는 제1 체결돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체에 있어서, 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 제2 체결홈이 형성되고, 체결면의 단부에는 제2 체결홈에 삽입되는 제2 체결돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체에 있어서, 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 체결공이 형성되고, 체결면은 체결공의 위치와 대응하는 위치에 형성된 체결공을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기는, 압축기 베인; 압축기 베인의 상단에 형성된 압축기 아우터 슈라우드; 압축기 베인의 하단에 형성되며 압축기 베인 슈라우드 조립체를 포함하는 압축기 이너 슈라우드;를 포함한다. 구체적으로, 압축기 베인 슈라우드 조립체는, 압축기 베인의 하부 후방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면이 형성된 리어 슈라우드 링부재; 압축기 베인의 하부 전방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면 보다 낮은 높이로 형성된 제2 경사면이 형성된 프런트 슈라우드 링부재; 및, 압축기 베인의 하면과 제1 경사면과 제2 경사면에 의해 형성된 삽입 공간에 삽입되는 쉴드부재;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에 있어서, 쉴드부재는, 상면에 형성된 제3 경사면과, 제3 경사면의 단부에서 하방향으로 연장되어 형성된 체결면을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에 있어서, 쉴드부재의 하면은 제2 경사면과 대응하는 형상으로 형성되고, 제3 경사면은 제1 경사면과 연결되어 압축 공기가 유동하는 허브라인(hubline)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에 있어서, 리어 슈라우드 링부재의 측면에는 제1 체결홈이 형성되고,제3 경사면의 일측 단부에는 제1 체결홈에 삽입되는 제1 체결돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에 있어서, 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 제2 체결홈이 형성되고, 체결면의 단부에는 제2 체결홈에 삽입되는 제2 체결돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기에 있어서, 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 체결공이 형성되고, 체결면은 체결공의 위치와 대응하는 위치에 형성된 체결공을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈은, 유입되는 공기를 압축하는 압축기; 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및 연소기에서 연소된 가스로 동력을 발생시키는 터빈;을 포함한다. 구체적으로, 압축기는, 압축기 베인; 압축기 베인의 상단에 형성된 압축기 아우터 슈라우드; 압축기 베인의 하단에 형성되며 압축기 베인 슈라우드 조립체를 포함하는 압축기 이너 슈라우드;를 포함한다. 구체적으로, 압축기 베인 슈라우드 조립체는, 압축기 베인의 하부 후방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면이 형성된 리어 슈라우드 링부재; 압축기 베인의 하부 전방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면 보다 낮은 높이로 형성된 제2 경사면이 형성된 프런트 슈라우드 링부재; 및, 압축기 베인의 하면과 제1 경사면과 제2 경사면에 의해 형성된 삽입 공간에 삽입되는 쉴드부재;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 쉴드부재는, 상면에 형성된 제3 경사면과, 제3 경사면의 단부에서 하방향으로 연장되어 형성된 체결면을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 쉴드부재의 하면은 제2 경사면과 대응하는 형상으로 형성되고, 제3 경사면은 제1 경사면과 연결되어 압축 공기가 유동하는 허브라인(hubline)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 리어 슈라우드 링부재의 측면에는 제1 체결홈이 형성되고,제3 경사면의 일측 단부에는 제1 체결홈에 삽입되는 제1 체결돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 제2 체결홈이 형성되고, 체결면의 단부에는 제2 체결홈에 삽입되는 제2 체결돌기가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈에 있어서, 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 체결공이 형성되고, 체결면은 체결공의 위치와 대응하는 위치에 형성된 체결공을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체에 의하면, 압축기 베인과 압축기 베인 슈라우드 조립체의 체결을 용이하게 하고, 압축기 베인과 압축기 베인 슈라우드 조립체 사이의 갭을 최소화하여 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 단면이 개념적으로 나타난 도면이다.
도 3은 종래 기술에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체를 이용하여 압축기 베인을 고정 지지하는 상태가 도시된 사시도이다.
도 4 및 도 5는 종래 기술에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체를 압축기 베인에 체결하는 과정에서 발생하는 문제점이 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체를 이용하여 압축기 베인을 고정 지지하는 상태가 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체의 리어 슈라우드 링부재와 프런트 슈라우드 링부재가 결합된 상태가 도시된 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체의 쉴드부재가 도시된 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체가 조립되어 압축기 베인을 고정 지지하는 상태가 도시된 사시도이다.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체를 압축기 베인에 체결하는 과정이 도시된 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. 이 때, 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 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈(1)은 압축기(10), 연소기(20), 터빈(30)을 포함한다. 압축기(10)는 외부 공기를 흡입하여 압축하고, 연소기(20)는 압축기(10)에서 압축된 공기에 연료를 혼합해 연소시키며, 터빈(30)은 연소기(20)로부터 배출되는 연소 가스에 의해 회전하게 된다.
압축기(10)는 압축기 로터 디스크(110), 센터 타이로드(120), 압축기 블레이드(130), 압축기 베인(140), 압축기 하우징(150)을 포함한다.
압축기 로터 디스크(110)는 압축기 블레이드(130)를 고정하고, 센터 타이로드(120)의 회전에 따라 회전하여 압축기 블레이드(130)를 회전시킨다. 압축기 로터 디스크(110)는 복수개 일 수 있다.
복수개로 형성된 압축기 로터 디스크(110)들은 하나의 센터 타이로드(120)에 의해 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다. 각각의 압축기 로터 디스크(110)들은 센터 타이로드(120)에 의해 관통된 상태로 축 방향을 따라서 정렬된다. 압축기 로터 디스크(110)의 외주부에는 복수 개의 돌기가 형성될 수 있고, 인접한 압축기 로터 디스크(110)와 함께 회전하도록 결합되는 플랜지가 형성될 수 있다.
복수 개의 압축기 로터 디스크(110) 중 적어도 어느 하나에는 압축 공기 공급 유로가 형성될 수 있다. 압축 공기 공급 유로를 통해 압축기 블레이드(130)에 의해 압축된 압축 공기가 터빈(30) 측으로 이동되어 터빈 블레이드를 냉각시킬 수 있다.
센터 타이로드(120)는 압축기 로터 디스크(110)를 관통하여 정렬한다. 센터 타이로드(120)는 터빈(30)에서 발생된 토크를 전달 받아서 압축기 로터 디스크(110)를 회전시킨다. 이를 위해 압축기(10)와 터빈(30) 사이에는 터빈(30)에서 발생된 회전 토크를 압축기(10)로 전달하는 토크 전달부재로서 토크튜브(T)가 배치될 수 있다.
압축기 블레이드(130)는 압축기 로터 디스크(110)의 외주면에 방사상으로 결합된다. 압축기 블레이드(130)는 복수 개일 수 있으며, 다단으로 형성될 수 있다. 각각의 압축기 블레이드(130)는 압축기 로터 디스크(110)에 체결되기 위한 도브 테일이 형성된다. 본 실시예에서는 압축기 블레이드(130)와 압축기 로터 디스크(110)가 도브 테일 방식으로 결합되지만, 이에 한정되지 않고 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 압축기 블레이드(130)는 로터 디스크(110)의 회전에 따라 회전하면서 유입된 공기를 압축하면서 압축된 공기를 후단의 압축기 베인(140)으로 이동시킨다.
압축기 베인(140)은 전단의 압축기 블레이드(130)로부터 이동된 압축 공기를 후단의 압축기 블레이드(130) 측으로 가이드한다.
압축기 하우징(150)은 압축기(10)의 외형을 형성한다. 압축기 하우징(150)은 내부에 압축기 로터 디스크(110), 센터 타이로드(120), 압축기 블레이드(130), 압축기 베인(140) 등을 수용한다.
압축기 하우징(150)에는 다단의 압축기 블레이드(130)에 의해 여러 단계로 압축된 압축 공기를 터빈(30) 측으로 유동시켜서 터빈 블레이드를 냉각시키는 연결관이 형성될 수 있다.
압축기(10)의 출구에는 압축 공기를 확산 이동시키는 디퓨저가 배치된다. 디퓨저는 압축 공기가 연소기에 공급되기 전에 압축 공기를 정류시키며, 압축 공기의 운동 에너지 일부를 정압(static pressure)으로 전환시킨다.
도 3은 종래 기술에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체를 이용하여 압축기 베인을 고정 지지하는 상태가 도시된 사시도이고, 도 4 및 도 5는 종래 기술에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체를 압축기 베인에 체결하는 과정에서 발생하는 문제점이 도시된 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 압축기 베인 슈라우드 조립체(IS, Inner Shroud)는 프런트 슈라우드 링부재(ISa)와 리어 슈라우드 링부재(ISb)를 포함한다.
프런트 슈라우드 링부재(ISa)는 압축기 베인(140)의 하부 전방을 고정 지지한다. 리어 슈라우드 링부재(ISb)는 압축기 베인(140)의 하부 후방을 고정 지지한다. 프런트 슈라우드 링부재(ISa)의 상면과 리어 슈라우드 링부재(ISb)의 상면은 연결되어 압축기 유로 허브라인의 경사면(high slope of the compressor flowpath hubline)을 형성한다. 미설명 도면부호 OS는 압축기 베인 아우터 슈라우드(Outer Shroud)이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 종래의 압축기 베인 슈라우드 조립체(IS)를 압축기 베인(140)에 체결하는 과정에서, 압축기 베인(140)의 하부 후방에 리어 슈라우드 링부재(ISb)를 체결한 후, 압축기 베인(140)의 하부 전방에 프런트 슈라우드 링부재(ISa)를 체결하여 고정한다. 이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 압축기 베인(140)의 끝 부분인 베인팁(A)과 프런트 슈라우드 링부재(ISa)가 간섭하여 원할하게 조립되지 않으므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 실제로는 베인팁(A)을 커팅하여 여유 공간을 마련한 후, 압축기 베인(140)의 하부 전방에 프런트 슈라우드 링부재(ISa)를 체결하여 고정한다. 그 결과, 압축기 베인(140)과 압축기 베인 슈라우드 조립체(IS) 사이에는 커팅된 베인팁(A) 만큼 갭(gap)이 발생하여 외기를 압축하는 압축기의 압축 효율이 떨어지게 되는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체는, 상기한 종래의 압축기 베인 슈라우드 조립체의 문제점들을 해소하기 위한 것으로, 압축기 베인과 압축기 베인 슈라우드 조립체의 체결을 용이하게 하고, 압축기 베인과 압축기 베인 슈라우드 조립체 사이의 갭을 최소화하여 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체를 이용하여 압축기 베인을 고정 지지하는 상태가 도시된 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체의 리어 슈라우드 링부재와 프런트 슈라우드 링부재가 결합된 상태가 도시된 사시도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체의 쉴드부재가 도시된 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체가 조립되어 압축기 베인을 고정 지지하는 상태가 도시된 사시도이다.
도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체(1000 : 1100, 1200, 1300)는, 리어 슈라우드 링부재(1100)와 프런트 슈라우드 링부재(1200)와 쉴드부재(1300)를 포함한다.
리어 슈라우드 링부재(1100)와 프런트 슈라우드 링부재(1200)는 슈라우드 베이스(B)와 체결될 수 있는 형상을 구비한다.
리어 슈라우드 링부재(1100)는 슈라우드 베이스(B)의 일측과 체결 고정되며 압축기 베인(140)의 하부 후방과 체결되어, 압축기 베인(140)의 하부 후방을 고정 지지한다. 리어 슈라우드 링부재(1100)의 상면에는 소정 각도의 경사가 형성된 제1 경사면(1110)이 형성된다. 제1 경사면(1110)의 경사각은 다단 압축기에서의 압축기 베인의 위치 등에 따라 결정될 수 있다. 리어 슈라우드 링부재(1100)의 측면에는 쉴드부재(1300)에 형성된 제1 체결돌기(1311)가 삽입되는 제1 체결홈(1120)이 형성될 수 있다.
프런트 슈라우드 링부재(1200)는 슈라우드 베이스(B)의 타측과 체결 고정되며 압축기 베인(140)의 하부 전방과 체결되어, 압축기 베인(140)의 하부 전방을 고정 지지한다. 프런트 슈라우드 링부재(1200)의 상면에는 소정 각도의 경사가 형성된 제2 경사면(1210)이 형성된다. 제2 경사면(1210)은, 쉴드부재(1300)에 형성된 제3 경사면(1310)의 두께 만큼, 제1 경사면(1110) 보다 낮은 높이로 형성된다. 그 결과, 압축기 베인(140)의 하면과 제1 경사면(1110)과 제2 경사면(1210) 사이에는 쉴드부재(1300)가 삽입될 수 있는 삽입 공간(I)이 형성된다. 프런트 슈라우드 링부재(1200)의 측면에는 쉴드부재(1300)에 형성된 제2 체결돌기(1321)가 삽입되는 제2 체결홈(1220)이 형성될 수 있다.
쉴드부재(1300)는 삽입 공간(I)에 삽입될 수 있다. 쉴드부재(1300)의 상면에는 소정 각도의 경사가 형성된 제3 경사면(1310)이 형성된다. 쉴드부재(1300)의 하면은 제2 경사면(1210)과 대응하는 형상으로 형성될 수 있다. 제3 경사면(1310)은, 제1 경사면(1110)과 제2 경사면(1210)의 높이차와 대응하는 두께로 형성될 수 있다. 제1 경사면(1110)과 제2 경사면(1210)과 제3 경사면(1310)은 동일한 각도의 경사를 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 제3 경사면(1310)은 제1 경사면(1110)과 연결되어 압축 공기가 유동하는 허브라인(H, hubline)을 형성한다.
제3 경사면(1310)의 일측 단부에는 제1 체결홈(1120)에 삽입될 수 있는 제1 체결돌기(1311)가 형성된다. 제3 경사면(1310)의 타측 단부에는 하방향으로 연장되어 형성된 체결면(1320)이 형성된다. 체결면(1320)은, 프런트 슈라우드 링부재(1200)의 측면에 형성된 체결공(1230)의 위치와 대응하는 위치에 형성된 체결공(1330)을 구비한다. 또한, 체결면(1320)의 단부에는 제2 체결홈(1220)에 삽입될 수 있는 제2 체결돌기(1321)가 형성된다.
쉴드부재(1300)는 삽입 공간(I)에 삽입된 후, 쉴드부재(1300)의 제1 체결돌기(1311)가 리어 슈라우드 링부재(1100)의 제1 체결홈(1120)에 삽입되고, 쉴드부재(1300)의 제2 체결돌기(1321)가 프런트 슈라우드 링부재(1200)의 제2 체결홈(1220)에 삽입되어, 리어 슈라우드 링부재(1100)와 프런트 슈라우드 링부재(1200)와 쉴드부재(1300)는 조립될 수 있다. 추가적으로, 볼트 등의 체결 수단으로, 쉴드부재(1300)의 체결공(1330)과 프런트 슈라우드 링부재(1200)의 체결공(1230)을 체결하여 프런트 슈라우드 링부재(1200)와 쉴드부재(1300)를 더욱 견고하게 체결할 수 있다.
다음으로, 도 10a 내지 도 10e를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체(1000)를 압축기 베인(140)에 체결하는 과정을 설명한다. 도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체를 압축기 베인에 체결하는 과정이 도시된 도면이다.
먼저, 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 프런트 슈라우드 링부재(1200)를 압축기 베인(140)의 하부 전방과 체결한다.
다음, 도 10c에 도시된 바와 같이, 리어 슈라우드 링부재(1100)를 압축기 베인(140)의 하부 후방 및 프런트 슈라우드 링부재(1200)와 체결한다. 리어 슈라우드 링부재(1100)와 프런트 슈라우드 링부재(1200)는 서로 대응하는 위치에 체결공이 형성되며, 볼트 등의 체결수단으로 체결한다. 리어 슈라우드 링부재(1100)와 프런트 슈라우드 링부재(1200)와 압축기 베인(140)을 체결한 결과, 압축기 베인(140)의 하면과 제1 경사면(1110)과 제2 경사면(1210) 사이에는 쉴드부개()가 삽입될 수 있는 삽입 공간(I)이 형성된다.
도 10a 내지 도 10c에서 프런트 슈라우드 링부재(1200)가 먼저 압축기 베인(140)과 체결되는 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않고, 리어 슈라우드 링부재(1100)가 먼저 압축기 베인(140)과 체결될 수 있다.
다음, 도 10d 및 도 10e에 도시된 바와 같이, 쉴드부재(1300)를 삽입 공간(I)에 삽입한다. 쉴드부재(1300)는 삽입 공간(I)에 삽입된 후, 쉴드부재(1300)의 제1 체결돌기(1311)가 리어 슈라우드 링부재(1100)의 제1 체결홈(1120)에 삽입되고, 쉴드부재(1300)의 제2 체결돌기(1321)가 프런트 슈라우드 링부재(1200)의 제2 체결홈(1220)에 삽입되어, 리어 슈라우드 링부재(1100)와 프런트 슈라우드 링부재(1200)와 쉴드부재(1300)는 조립될 수 있다. 추가적으로, 볼트 등의 체결 수단으로, 쉴드부재(1300)의 체결공(1330)과 프런트 슈라우드 링부재(1200)의 체결공(1230)을 체결하여 프런트 슈라우드 링부재(1200)와 쉴드부재(1300)를 더욱 견고하게 체결할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축기 베인 슈라우드 조립체에 의하면, 압축기 베인과 압축기 베인 슈라우드 조립체의 체결을 용이하게 하고, 압축기 베인과 압축기 베인 슈라우드 조립체 사이의 갭을 최소화하여 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
1 : 가스 터빈 10 : 압축기
20 : 연소기 30 : 터빈
130 : 압축기 블레이드 140 : 압축기 베인
1000 : 압축기 베인 슈라우드 조립체
1100 : 리어 슈라우드 링부재
1200 : 프런트 슈라우드 링부재
1300 : 쉴드부재

Claims (18)

  1. 전단의 압축기 블레이드로부터 이동된 압축 공기를 후단의 압축기 블레이드 측으로 가이드하는 압축기 베인을 고정 지지하며,
    상기 압축기 베인의 하부 후방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면이 형성된 리어 슈라우드 링부재;
    상기 압축기 베인의 하부 전방을 고정 지지하고, 상면에 상기 제1 경사면 보다 낮은 높이로 형성된 제2 경사면이 형성된 프런트 슈라우드 링부재; 및,
    상기 압축기 베인의 하면과 상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면에 의해 형성된 삽입 공간에 삽입되는 쉴드부재;
    를 포함하는 압축기 베인 슈라우드 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 쉴드부재는,
    상면에 형성된 제3 경사면과,
    상기 제3 경사면의 단부에서 하방향으로 연장되어 형성된 체결면
    을 포함하는 압축기 베인 슈라우드 조립체.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 쉴드부재의 하면은 상기 제2 경사면과 대응하는 형상으로 형성되고, 상기 제3 경사면은 상기 제1 경사면과 연결되어 압축 공기가 유동하는 허브라인(hubline)을 형성하는 압축기 베인 슈라우드 조립체.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 리어 슈라우드 링부재의 측면에는 제1 체결홈이 형성되고,
    상기 제3 경사면의 일측 단부에는 상기 제1 체결홈에 삽입되는 제1 체결돌기가 형성된 압축기 베인 슈라우드 조립체.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 제2 체결홈이 형성되고,
    상기 체결면의 단부에는 상기 제2 체결홈에 삽입되는 제2 체결돌기가 형성된 압축기 베인 슈라우드 조립체.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 체결공이 형성되고,
    상기 체결면은 상기 체결공의 위치와 대응하는 위치에 형성된 체결공을 포함하는 압축기 베인 슈라우드 조립체.
  7. 압축기 베인;
    상기 압축기 베인의 상단에 형성된 압축기 아우터 슈라우드;
    상기 압축기 베인의 하단에 형성되며 압축기 베인 슈라우드 조립체를 포함하는 압축기 이너 슈라우드;를 포함하고,
    상기 압축기 베인 슈라우드 조립체는,
    상기 압축기 베인의 하부 후방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면이 형성된 리어 슈라우드 링부재;
    상기 압축기 베인의 하부 전방을 고정 지지하고, 상면에 상기 제1 경사면 보다 낮은 높이로 형성된 제2 경사면이 형성된 프런트 슈라우드 링부재; 및,
    상기 압축기 베인의 하면과 상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면에 의해 형성된 삽입 공간에 삽입되는 쉴드부재;
    를 포함하는 압축기.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 쉴드부재는,
    상면에 형성된 제3 경사면과,
    상기 제3 경사면의 단부에서 하방향으로 연장되어 형성된 체결면
    을 포함하는 압축기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 쉴드부재의 하면은 상기 제2 경사면과 대응하는 형상으로 형성되고, 상기 제3 경사면은 상기 제1 경사면과 연결되어 압축 공기가 유동하는 허브라인(hubline)을 형성하는 압축기.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 리어 슈라우드 링부재의 측면에는 제1 체결홈이 형성되고,
    상기 제3 경사면의 일측 단부에는 상기 제1 체결홈에 삽입되는 제1 체결돌기가 형성된 압축기.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 제2 체결홈이 형성되고,
    상기 체결면의 단부에는 상기 제2 체결홈에 삽입되는 제2 체결돌기가 형성된 압축기.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 체결공이 형성되고,
    상기 체결면은 상기 체결공의 위치와 대응하는 위치에 형성된 체결공을 포함하는 압축기.
  13. 유입되는 공기를 압축하는 압축기;
    상기 압축기로부터 압축된 공기와 연료를 혼합하여 연소시키는 연소기; 및
    상기 연소기에서 연소된 가스로 동력을 발생시키는 터빈;을 포함하며,
    상기 압축기는,
    압축기 베인;
    상기 압축기 베인의 상단에 형성된 압축기 아우터 슈라우드;
    상기 압축기 베인의 하단에 형성되며 압축기 베인 슈라우드 조립체를 포함하는 압축기 이너 슈라우드;를 포함하고,
    상기 압축기 베인 슈라우드 조립체는,
    상기 압축기 베인의 하부 후방을 고정 지지하고, 상면에 제1 경사면이 형성된 리어 슈라우드 링부재;
    상기 압축기 베인의 하부 전방을 고정 지지하고, 상면에 상기 제1 경사면 보다 낮은 높이로 형성된 제2 경사면이 형성된 프런트 슈라우드 링부재; 및,
    상기 압축기 베인의 하면과 상기 제1 경사면과 상기 제2 경사면에 의해 형성된 삽입 공간에 삽입되는 쉴드부재;
    를 포함하는 가스 터빈.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 쉴드부재는,
    상면에 형성된 제3 경사면과,
    상기 제3 경사면의 단부에서 하방향으로 연장되어 형성된 체결면
    을 포함하는 가스 터빈.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 쉴드부재의 하면은 상기 제2 경사면과 대응하는 형상으로 형성되고, 상기 제3 경사면은 상기 제1 경사면과 연결되어 압축 공기가 유동하는 허브라인(hubline)을 형성하는 가스 터빈.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 리어 슈라우드 링부재의 측면에는 제1 체결홈이 형성되고,
    상기 제3 경사면의 일측 단부에는 상기 제1 체결홈에 삽입되는 제1 체결돌기가 형성된 가스 터빈.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 제2 체결홈이 형성되고,
    상기 체결면의 단부에는 상기 제2 체결홈에 삽입되는 제2 체결돌기가 형성된 가스 터빈.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 프런트 슈라우드 링부재의 측면에는 체결공이 형성되고,
    상기 체결면은 상기 체결공의 위치와 대응하는 위치에 형성된 체결공을 포함하는 가스 터빈.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102536162B1 (ko) 2022-11-18 2023-05-26 터보파워텍(주) 3d프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060087872A (ko) 2005-01-31 2006-08-03 한국동서발전(주) 압축기 내부 공기의 냉각 장치를 구비한 가스 터빈 장치
KR20070026230A (ko) * 2005-09-02 2007-03-08 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 가스 터빈 엔진용 희생성 내측 슈라우드 라이너
EP1967718A2 (en) * 2007-03-06 2008-09-10 United Technologies Corporation Shroud for variable vane structure in a gas turbine engine
US20090285673A1 (en) * 2005-07-20 2009-11-19 United Technologies Corporation Inner diameter vane shroud system having enclosed synchronizing mechanism
US20170191500A1 (en) * 2016-01-04 2017-07-06 General Electric Company System for an inlet guide vane shroud and baffle assembly

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060087872A (ko) 2005-01-31 2006-08-03 한국동서발전(주) 압축기 내부 공기의 냉각 장치를 구비한 가스 터빈 장치
US20090285673A1 (en) * 2005-07-20 2009-11-19 United Technologies Corporation Inner diameter vane shroud system having enclosed synchronizing mechanism
KR20070026230A (ko) * 2005-09-02 2007-03-08 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션 가스 터빈 엔진용 희생성 내측 슈라우드 라이너
EP1967718A2 (en) * 2007-03-06 2008-09-10 United Technologies Corporation Shroud for variable vane structure in a gas turbine engine
US20170191500A1 (en) * 2016-01-04 2017-07-06 General Electric Company System for an inlet guide vane shroud and baffle assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102536162B1 (ko) 2022-11-18 2023-05-26 터보파워텍(주) 3d프린팅에 의한 가스터빈 슈라우드 블록 제조방법

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