KR20130038961A - 가스 터빈 케이싱 구조 - Google Patents
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Abstract
압력 부가시 가스의 누설을 방지할 수 있는 가스 터빈 케이싱 구조를 제공한다. 플랜지부에 있어서 수평 방향으로 상측 반케이싱 (10) 과 하측 반케이싱 (11) 으로 2 분할되는 가스 터빈 케이싱 구조에 있어서, 상기 상측 반케이싱 (10) 과 상기 하측 반케이싱 (11) 의 내면에 상기 상측 반케이싱 (10) 과 상기 하측 반케이싱 (11) 에 걸쳐 설치되는 볼트 (12) 와, 상기 상측 반케이싱 (10) 의 내면에 설치되며 상기 볼트 (12) 에 부착되는 상측 너트와, 상기 하측 반케이싱 (11) 의 내면에 설치되며 상기 볼트 (12) 에 부착되는 하측 너트 (14) 를 구비하였다.
Description
본 발명은 가스 터빈 케이싱 구조에 관한 것이다.
로터나 노즐 다이어프램 등의 부품이 내부에 수납되는 가스 터빈의 가스 터빈 케이싱은, 이들 부품의 설치나 점검을 용이하게 하고, 또한, 운용시 가스의 누설을 방지하기 위해서, 플랜지 구조에 따른 수평 2 분할 볼트 체결 구조에 의해 구성되어 있다 (예를 들어, 하기 특허문헌 1 참조).
도 3 은, 종래의 가스 터빈 케이싱 구조를 나타낸 모식도이다. 또한, 도 3 에서는, 볼트의 축방향에 있어서의 단면을 나타내고 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 가스 터빈 케이싱 구조는, 상측 반케이싱 (100) 과 하측 반케이싱 (101) 으로 2 분할되어 있다. 상측 반케이싱 (100) 및 하측 반케이싱 (101) 은, 쉘부 (100a, 101a) 와 플랜지부 (100b, 101b) 에 의해 구성되어 있다. 상측 반케이싱 (100) 과 하측 반케이싱 (101) 의 결합은, 볼트 (102) 와 상측 너트 (103) 및 하측 너트 (104) 로 체결하여 이루어진다.
즉, 가스 터빈 케이싱의 플랜지는, 상측 반케이싱 (100) 의 플랜지부 (100b) 와 하측 반케이싱 (101) 의 플랜지부 (101b) 로 2 분할되고, 플랜지부 (100b, 101b) 에는 다수의 볼트 구멍 (100c, 101c) 이 형성되고, 각각의 볼트 구멍 (100c, 101c) 에 볼트 (102) 를 배치하여 상측 너트 (103) 및 하측 너트 (104) 로 체결된다.
최근, 가스 터빈의 대용량화 및 대출력화에 따라 대형화 및 고압화가 도모되고 있어, 이에 따라 운용시 가스의 누설이나 운용시에 가스 터빈 케이싱에 작용하는 압력도 증대되고 있다. 그리고, 도 4 에 나타낸 종래의 가스 터빈 케이싱 구조에서는, 도 4 중에 화살표 P 로 나타내는 바와 같은 압력 부가시에 모멘트가 증대되고, 도 4 중에 파선으로 나타내는 바와 같이 상측 반케이싱 (100) 의 플랜지부 (100b) 와 하측 반케이싱 (101) 의 플랜지부 (101b) 의 열림량이 커져, 도 4 중에 화살표 G 로 나타내는 바와 같이 볼트 구멍 (100c, 101c) 으로부터 가스가 누설될 우려가 있었다.
도 5 는, 종래의 플랜지부를 높인 가스 터빈 케이싱 구조를 나타낸 모식도이다. 또한, 도 5 에서는, 볼트의 축방향에 있어서의 단면을 나타내고 있다.
도 5 에 나타내는 바와 같이, 가스의 누설을 방지하기 위해서는, 상측 반케이싱 (100) 의 플랜지부 (100b) 와 하측 반케이싱 (101) 의 플랜지부 (101b) 의 높이를 높이고, 쉘부 (100a, 101a) 의 두께가 두꺼운 중앙에서 볼트 (102) 와 상측 너트 (103) 및 하측 너트 (104) 로 체결하는 편이 도 5 중에 화살표 P 로 나타내는 바와 같은 압력 부가시의 모멘트를 작게 할 수 있기 때문에 유리하다.
그러나, 상측 반케이싱 (100) 의 플랜지부 (100b) 와 하측 반케이싱 (101) 의 플랜지부 (101b) 의 높이를 높인 경우에는, 플랜지부 (100b, 101b) 의 열용량이 커져, 기동시의 온도가 높아지는 과정에서, 플랜지부 (100b, 101b) 와 쉘부 (100a, 101a) 의 온도차가 커지기 때문에, 도 5 중에 화살표 S 로 나타내는 플랜지부 (100b, 101b) 와 쉘부 (101a, 102a) 의 경계에서 열응력이 발생하여, 피로에 의한 강도의 저하가 우려된다.
이상과 같은 점에서 본 발명은, 압력 부가시 가스의 누설을 방지할 수 있는 가스 터빈 케이싱 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 제 1 발명에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조는,
플랜지부에 있어서 수평 방향으로 상측 반케이싱과 하측 반케이싱으로 2 분할되는 가스 터빈 케이싱 구조에 있어서,
상기 상측 반케이싱과 상기 하측 반케이싱의 내면에 상기 상측 반케이싱과 상기 하측 반케이싱에 걸쳐 설치되는 볼트와,
상기 상측 반케이싱의 내면에 설치되며 상기 볼트에 부착되는 상측 너트와,
상기 하측 반케이싱의 내면에 설치되며 상기 볼트에 부착되는 하측 너트를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 케이싱 구조.
상기 과제를 해결하기 위한 제 2 발명에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조는,
플랜지부에 있어서 수평 방향으로 상측 반케이싱과 하측 반케이싱으로 2 분할되는 가스 터빈 케이싱 구조에 있어서,
상기 상측 반케이싱의 플랜지부에 형성된 홈과, 상기 하측 반케이싱의 플랜지부에 형성된 홈 사이에, 상기 상측 반케이싱과 상기 하측 반케이싱과 각각 동작할 수 있는 별체 부재와,
상기 별체 부재의 상면, 하면, 상기 상측 반케이싱 내면측의 상부 측면, 및 상기 하측 반케이싱 내면측의 하부 측면에 형성된 오목부에 각각 설치되는 시일 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 케이싱 구조.
상기 과제를 해결하기 위한 제 3 발명에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조는, 제 2 발명에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조에 있어서,
상기 시일 부재는, 압력 부가시에 상기 상측 반케이싱과 상기 하측 반케이싱과 접촉하여 시일이 가능해지는 위치에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 압력 부가시 가스의 누설을 방지할 수 있는 가스 터빈 케이싱 구조를 제공할 수 있다.
도 1 은 제 1 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 2 는 제 2 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 3 은 제 2 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 압력 부가시의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 4 는 종래의 가스 터빈 케이싱 구조의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 5 는 종래의 플랜지부를 높인 가스 터빈 케이싱 구조의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 2 는 제 2 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 3 은 제 2 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 압력 부가시의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 4 는 종래의 가스 터빈 케이싱 구조의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 5 는 종래의 플랜지부를 높인 가스 터빈 케이싱 구조의 단면을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
실시예 1
*이하, 본 발명에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 제 1 실시예에 대해 설명한다.
도 1 은, 본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 단면을 나타낸 모식도이다. 또한, 도 1 의 (a) 는, 볼트의 축방향에 있어서의 단면을 나타낸 모식도이며, 도 1 의 (b) 는, 도 1 의 (a) 중에 화살표 A-A 로 나타내는 단면에서의 화살표도를 나타낸 모식도이다.
도 1 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조는, 플랜지부에 있어서 수평 방향으로 상측 반케이싱 (10) 과 하측 반케이싱 (11) 으로 2 분할되어 있다. 상측 반케이싱 (10) 및 하측 반케이싱 (11) 은, 쉘부 (10a, 11a) 와 플랜지부 (10b, 11b) 에 의해 구성되어 있다.
본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조에 있어서는, 상측 반케이싱 (10) 의 플랜지부 (10b) 의 내면과 하측 반케이싱 (11) 의 플랜지부 (11b) 의 내면에 걸쳐 볼트 (12) 를 설치하기 위한 볼트 설치홈 (10c, 11c) 이 형성되어 있다.
또, 상측 반케이싱 (10) 의 플랜지부 (10b) 내면의 볼트 설치홈 (10c) 의 상부에는 상측 너트 (13) 를 설치하기 위한 오목부 (10d) 와, 하측 반케이싱 (11) 의 플랜지부 (11b) 내면의 볼트 설치홈 (11c) 의 상부에는 하측 너트 (14) 를 설치하기 위한 오목부 (11d) 가 형성되어 있다.
도 1 의 (a) 및 도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이, 상측 반케이싱 (10) 의 상측 너트 (13) 를 설치하기 위한 오목부 (10d) 의 하측 벽면은, 상측 너트 (13) 의 시트면 (10e) 으로 되어 있고, 하측 반케이싱 (11) 의 하측 너트 (15) 를 설치하기 위한 오목부 (11d) 의 상측 벽면은, 하측 너트 (14) 의 시트면 (11e) 으로 되어 있다.
그리고, 상측 반케이싱 (10) 의 내면에 있어서 볼트 (12) 와 상측 너트 (13) 를 체결하고, 하측 반케이싱 (11) 의 내면에 있어서 하측 너트 (14) 를 체결함으로써, 상측 반케이싱 (10) 과 하측 반케이싱 (11) 을 결합시킨다.
또한, 본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조에 있어서는, 상측 반케이싱 (10) 의 오목부 (10d) 와 하측 반케이싱 (11) 의 오목부 (11d) 를 형성함으로써 발생되는 결손부의 강도를 확보하기 위해, 상측 반케이싱 (10) 의 플랜지부 (10b) 와 하측 반케이싱 (11) 의 플랜지부 (11b) 의 높이 방향 및 두께 방향으로 최저한 필요한 보강을 실시한다.
따라서, 본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조에 따르면, 상측 반케이싱 (10) 과 하측 반케이싱 (11) 의 내면에 볼트 (12) 를 배치함으로써, 종래의 가스 터빈 케이싱 구조와 같이 플랜지부의 외측에 볼트를 배치하는 경우에 비해, 압력 부하시의 모멘트력을 최소화시킬 수 있다. 이로써, 상측 반케이싱 (10) 의 플랜지부 (10b) 와 하측 반케이싱 (11) 의 플랜지부 (11b) 의 열림량을 작게 할 수 있다.
또, 상측 반케이싱 (10) 과 하측 반케이싱 (11) 의 내면에 볼트 (12) 를 배치함으로써, 종래의 가스 터빈 케이싱 구조와 같이 볼트 구멍 (100c, 101c) (도 4 참조) 이 플랜지 (10b, 11b) 를 관통하고 있지 않기 때문에, 볼트 구멍 (100c, 101c) 으로부터의 가스 누설을 없앨 수 있다.
또, 상측 반케이싱 (10) 과 하측 반케이싱 (11) 의 내면에 볼트 (12) 를 배치함으로써, 모멘트력에 의해 상측 반케이싱 (10) 의 플랜지부 (10b) 의 외측과 하측 반케이싱 (11) 의 플랜지부 (11b) 의 외측 사이에 작용하는 면압을 높일 수 있기 때문에, 가스의 시일을 확실하게 실시할 수 있다.
실시예 2
이하, 본 발명에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 제 2 실시예에 대해 설명한다.
도 2 는, 본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 단면을 나타낸 모식도이다. 또한, 도 2 는, 볼트의 축방향에 있어서의 단면을 나타낸 모식도이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조는, 상측 반케이싱 (20) 과 하측 반케이싱 (21) 에 의해 구성되어 있다. 상측 반케이싱 (20) 및 하측 반케이싱 (21) 은, 쉘부 (20a, 21a) 와 플랜지부 (20b, 21b) 에 의해 구성되어 있다.
상측 반케이싱 (20) 의 플랜지부 (20b) 에는, 볼트 구멍 (20c) 이 형성되어 있고, 하측 반케이싱 (21) 의 플랜지부 (21b) 에는, 볼트 구멍 (21c) 이 형성되어 있다. 상측 반케이싱 (20) 과 하측 반케이싱 (21) 의 결합은, 볼트 구멍 (20c, 21c) 에 설치된 볼트 (22) 와 상측 너트 (23) 및 하측 너트 (24) 로 체결하여 이루어진다.
본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조에 있어서는, 상측 반케이싱 (20) 의 플랜지부 (20b) 의 내부에 홈 (20d) 을 형성하고, 하측 반케이싱 (21) 의 플랜지부 (21b) 의 내부에 홈 (21d) 을 형성하고, 플랜지부 (20b, 21b) 와 각각 동작할 수 있는 별체 부재 (24) 를 삽입한다.
또, 별체 부재 (25) 에는, 상면에 오목부 (25a) 가 형성되고, 하면에 오목부 (25b) 가 형성되고, 상측 반케이싱 (20) 의 내면측의 상부 측면에 오목부 (25c) 가 형성되고, 하측 반케이싱 (21) 의 내면측의 하부 측면에 오목부 (25d) 가 형성되어 있다. 별체 부재 (25) 의 오목부 (25a, 25b, 25c, 25d) 에는, 각각 시일 부재 (26) 가 설치되어 있다. 또한, 본 실시예에 있어서는, 시일 부재 (26) 로서 금속제의 E 시일을 사용하였다.
도 3 은, 본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조의 압력 부가시의 단면을 나타낸 모식도이다. 또한, 도 3 은, 볼트의 축방향에 있어서의 단면을 나타낸 모식도이다. 또, 도 3 에 있어서는, 이해를 위해 실제보다 과장하여 표현하는 것으로 한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조에 있어서는, 홈 (20d) 과 홈 (21d) 사이에 삽입된 별체 부재 (25) 가 도 3 중에 화살표 P 로 나타내는 바와 같은 압력 부가시에 플랜지부 (20b, 21b) 와 별도의 움직임을 하고, 시일 부재 (26) 가 상측 반케이싱 (20) 및 하측 반케이싱 (21) 과 접촉함으로써 시일이 가능해진다. 즉, 시일 부재 (26) 는, 미리 압력 부가시에 상측 반케이싱 (20) 및 하측 반케이싱 (21) 과 접촉하여 시일이 가능해지는 위치에 배치된다.
따라서, 본 실시예에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조에 따르면, 홈 (20d) 과 홈 (21d) 사이에 삽입된 별체 부재 (25) 의 오목부에 시일 부재 (26) 를 설치함으로써, 가스의 시일을 확실하게 실시할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 가스 터빈 케이싱 구조에 따르면, 압력 부가시 가스의 누설을 방지할 수 있는 가스 터빈 케이싱 구조를 제공할 수 있다.
산업상 이용 가능성
본 발명은, 예를 들어 가스 터빈의 가스 터빈 케이싱 구조에 이용할 수 있다.
10 : 상측 반케이싱 10a : 쉘부
10b : 플랜지부 10c : 볼트 설치홈
10d : 오목부 10e : 시트면
11 : 하측 반케이싱 11a : 쉘부
11b : 플랜지부 11c : 볼트 설치홈
11d : 오목부 11e : 시트면
12 : 볼트 13 : 상측 너트
14 : 하측 너트 20 : 상측 반케이싱
20a : 쉘부 20b : 플랜지부
20c : 볼트 구멍 20d : 홈
21 : 하측 반케이싱 21a : 쉘부
21b : 플랜지부 21c : 볼트 구멍
21d : 홈 22 : 볼트
23 : 상측 너트 24 : 하측 너트
25 : 별체 부재 25a, 25b, 25c, 25d : 오목부
26 : 시일 부재
10b : 플랜지부 10c : 볼트 설치홈
10d : 오목부 10e : 시트면
11 : 하측 반케이싱 11a : 쉘부
11b : 플랜지부 11c : 볼트 설치홈
11d : 오목부 11e : 시트면
12 : 볼트 13 : 상측 너트
14 : 하측 너트 20 : 상측 반케이싱
20a : 쉘부 20b : 플랜지부
20c : 볼트 구멍 20d : 홈
21 : 하측 반케이싱 21a : 쉘부
21b : 플랜지부 21c : 볼트 구멍
21d : 홈 22 : 볼트
23 : 상측 너트 24 : 하측 너트
25 : 별체 부재 25a, 25b, 25c, 25d : 오목부
26 : 시일 부재
Claims (2)
- 플랜지부에 있어서 수평 방향으로 상측 반케이싱과 하측 반케이싱으로 2 분할되는 가스 터빈 케이싱 구조에 있어서,
상기 상측 반케이싱의 플랜지부에 형성된 홈과, 상기 하측 반케이싱의 플랜지부에 형성된 홈 사이에, 상기 상측 반케이싱과 상기 하측 반케이싱과 각각 동작할 수 있는 별체 부재와,
상기 별체 부재의 상면, 하면, 상기 상측 반케이싱 내면측의 상부 측면, 및 상기 하측 반케이싱 내면측의 하부 측면에 형성된 오목부에 각각 설치되는 시일 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 케이싱 구조. - 제 1 항에 있어서,
상기 시일 부재는, 압력 부가시에 상기 상측 반케이싱과 상기 하측 반케이싱과 접촉하여 시일이 가능해지는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 터빈 케이싱 구조.
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