KR20180052426A - 터빈의 회전체 냉각구조 - Google Patents

터빈의 회전체 냉각구조 Download PDF

Info

Publication number
KR20180052426A
KR20180052426A KR1020160149714A KR20160149714A KR20180052426A KR 20180052426 A KR20180052426 A KR 20180052426A KR 1020160149714 A KR1020160149714 A KR 1020160149714A KR 20160149714 A KR20160149714 A KR 20160149714A KR 20180052426 A KR20180052426 A KR 20180052426A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cooling
rotor wheel
dovetail
rotor
cooling fluid
Prior art date
Application number
KR1020160149714A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101882099B1 (ko
Inventor
이종욱
김한울
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 KR1020160149714A priority Critical patent/KR101882099B1/ko
Priority to JP2017159797A priority patent/JP6485658B2/ja
Priority to US15/694,280 priority patent/US10837290B2/en
Priority to EP17191104.3A priority patent/EP3321471B1/en
Publication of KR20180052426A publication Critical patent/KR20180052426A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101882099B1 publication Critical patent/KR101882099B1/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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/18—Hollow blades, i.e. blades with cooling or heating channels or cavities; Heating, heat-insulating or cooling means on blades
    • F01D5/187—Convection cooling
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/085—Heating, heat-insulating or cooling means cooling fluid circulating inside the rotor
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/30—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers
    • F01D5/3007—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type
    • F01D5/3015—Fixing blades to rotors; Blade roots ; Blade spacers of axial insertion type with side plates
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • 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
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
    • 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
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • 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
    • F05D2240/80—Platforms for stationary or moving blades
    • F05D2240/81—Cooled platforms
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/70—Shape
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/221—Improvement of heat transfer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

본 발명은 터빈의 회전체 냉각구조에 관한 것으로, 로터휠의 외주면을 따라 배치되고, 버킷의 도브테일이 장착되는 복수의 장착홈을 구비하는 도브테일 결합부 및 상기 도브테일 결합부상에서 상기 로터휠의 외주면을 따라 배치되고, 냉각유체가 흐르는 냉각슬롯을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면, 버킷과 로터휠간의 도브테일 결합 부위 및 로터휠 자체의 냉각을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

터빈의 회전체 냉각구조{STRUCTURE FOR COOLING TURBINE'S ROTOR PART}
본 발명은 터빈의 회전체 냉각구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터빈의 버킷과 로터휠의 냉각에 관한 구조에 관한 것이다.
일반적으로 터빈(turbine)은 가스(gas), 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.
여기서, 가스터빈은 압축기 섹션와 연소기 및 터빈 섹션을 포함하여 구성되고, 압축기 섹션의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다. 연소기에서 발생된 고온·고압의 가스는 터빈 섹션을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킨다.
스팀터빈의 경우, 고압터빈 섹션과 중압터빈 섹션 및 저압터빈 섹션을 직렬 또는 병렬로 연결하여 로터를 회전시키는데, 직렬구조로 이루어지는 경우에는 고압터빈 섹션과 중압터빈 섹션 및 저압터빈 섹션이 하나의 로터를 공유한다.
스팀터빈에서 각각의 터빈들은 케이싱 내부의 로터를 중심으로 고정익과 회전익을 구비하고 있으며, 스팀이 고정익과 회전익을 통과하면서 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킬 수 있다.
도 1에는 터빈의 내부에서 냉각유체의 흐름이 게시되어 있다. 냉각유체는 케이싱과 같은 고정체(1) 또는 다이아프램(diaphragm)의 단부에 배치되는 브러시실(2;brush seal)과 로터 사이의 간격을 통해 흐른 후, 터빈의 케이싱 방향으로 우회하고 버킷(4)과 로터휠(3)의 결합부간에 형성된 간격(A)을 통해 터빈의 다음 내부 공간으로 이동하게 된다.
그런데 간격(A)은 비교적 좁은 편이며 냉각유체의 흐름은 많은 저항을 받는다. 종래에는 이러한 문제를 개선하기 위해 간격(A)를 조정하였는데, 주로 도 2에서와 같이 락킹키(5;locking key)의 위치를 조정하여 간격(A)의 크기를 변경하였다. 즉 버킷의 블레이드(4a), 플랫폼(4b)과 로터휠(3)의 외주면간의 간격을 조절한 것이다. 다만 이러한 작업은 터빈의 조립이 완료된 후에는 다시 분해하여 일일이 락킹키(5) 위치를 조정해야 하므로, 작업자의 업무부하가 과중한 편이다.
또한 종래에는 도 3 및 도 4에서와 같이 도브테일(4c)와 로터휠(3)의 외주면을 따라 형성된 도브테일 장착부(3a)간에 터빈의 작동 중의 열팽창을 고려하여 도브테일(4c)와 로터휠(3)의 도브테일 장착부(3a)간에 일정한 간격(B,C)을 가공하였다.
다만 이 간격(B,C)은 열팽창을 위한 것이나, 냉각유체가 이 간격(B,C)로 유입되어 원치 않은 방향으로 유동이 발생하였다. 이 간격(B,C)에서의 냉각효과는 상대적으로 크지 않으므로, 터빈 내부에서 냉각유체의 흐름을 보다 바람직한 방향으로 유도할 수 있는 냉각구조 개선이 요구된다.
미국특허 공개번호:2015-0118045
본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 버킷과 로터휠간의 도브테일 결합 부위 및 로터휠 자체의 냉각을 향상시킬 수 있는 냉각구조를 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 터빈의 회전체 냉각구조에 관한 것으로, 로터휠의 외주면을 따라 배치되고, 버킷의 도브테일이 장착되는 복수의 장착홈을 구비하는 도브테일 결합부 및 상기 도브테일 결합부상에서 상기 로터휠의 외주면을 따라 배치되고, 냉각유체가 흐르는 냉각슬롯을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각슬롯은, 상기 복수의 장착홈 중 소정 개수 간격을 사이에 두고 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각슬롯은, 사각단면 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각슬롯은, 사다리꼴 단면 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각슬롯은, 반원단면 형상일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각슬롯은, 로터휠의 외주면 중앙측에서 외측으로 갈수록 경사진 경사부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 냉각슬롯은 로터휠의 외주면 중앙측에서 외측으로 갈수록 단계적으로 냉각유체의 유동면적이 확대되는 스테어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 장착홈 하부의 외측 둘레를 따라 원주방향으로 배치되는 가이드홈 및 상기 가이드홈에 삽입되는 링 형상의 락킹스트립을 더 포함하되, 상기 락킹스트립은 상기 버킷의 도브테일의 하단부와 상기 장착홈의 하부간에 형성되는 간격을 밀폐하도록 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 로터휠의 원주방향을 따라 배치되고, 냉각유체가 흐르는 복수의 냉각휠홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 버킷과 로터휠간의 도브테일 결합부위에 홈을 가공하고, 락킹스티립을 배치하여 냉각유체의 흐름을 유도함으로써, 결합부위에서의 냉각효과를 향상시킬 수 있다.
또한 로터휠 자체에 냉각유체가 흐르는 홀을 형성하여 냉각유체의 흐름을 유도하여 로터휠 자체도 함께 냉각하게 된다.
도 1은 종래 터빈 내부에서 냉각유체의 흐름을 도시한 도면.
도 2는 종래 버킷과 로터휠간의 도브테일 결합 부위의 간격을 조정하는 락킹키가 게시된 도면.
도 3 및 도 4는 종래 도브테일과 도브테일 결합부위간의 간격을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명인 터빈의 회전체 냉각구조의 냉각유체 흐름을 도시한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명 중 냉각슬롯이 게시된 도면.
도 8 및 도 11은 본 발명의 냉각슬롯의 다양한 형상이 도시된 도면.
도 12는 본 발명 중 락킹스트립이 게시된 도면.
도 13은 본 발명에서 도브테일과 도브테일 결합부위간의 간격을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 터빈의 회전체 냉각구조(100)의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명인 터빈의 회전체 냉각구조의 냉각유체 흐름을 도시한 도면이고, 도 6 및 도 7은 본 발명 중 냉각슬롯(140)이 게시된 도면이며, 도 8 및 도 11은 본 발명의 냉각슬롯(140)의 다양한 형상이 도시된 도면이고, 도 12는 본 발명 중 락킹스트립(160)이 게시된 도면이며, 도 13은 본 발명에서 도브테일(175)과 도브테일 결합부(130)위간의 간격을 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 13를 참고하면, 본 발명인 터빈의 회전체 냉각구조는 로터휠(110)의 외주면을 따라 배치되고, 버킷(170)의 도브테일(175)이 장착되는 복수의 장착홈을 구비하는 도브테일 결합부(130) 및 상기 도브테일 결합부(130)상에서 상기 로터휠(110)의 외주면을 따라 배치되고, 냉각유체가 흐르는 냉각슬롯(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 도 6를 참고하면, 상기 냉각슬롯(140)은 상기 복수의 장착홈(131,133,135) 중 소정 개수 간격을 사이에 두고 배치될 수 있다. 예를 들어 도브테일 장착홈(131,133,135)의 2개 또는 3개를 사이에 두고 냉각슬롯(140)이 원주방향으로 복수개가 배치될 수 있다.
그리고 이에 따라 도면부호 D 지역, 즉 블레이드(171) 하단의 플랫폼(173) 및 도브테일(175)과 도브테일 결합부(130)간에 형성하는 간격을 통해 유동하는 냉각유체는 냉각슬롯(140)에서 그 흐름이 증가될 수 있다. 물론 반드시 상기 간격에 한정될 것은 아니며, 로터휠(110)의 크기, 형상 등에 따라 다른 간격으로도 배치될 수 있다.
상기 냉각슬롯(140)은 로터휠(110)의 외주면 양측에 형성될 수 있으며, 또는 냉각유체가 유입되는 방향측이나 냉각유체가 유출되는 방향측에만 배치될 수도 있다.
이러한 냉각슬롯(140)은 본 발명의 실시예에서는 도 7에서와 같이 사각단면을 가진 형상으로 제공될 수 있다. 이러한 사각단면의 냉각슬롯(140)을 통해 냉각유체는 제1 간격(181)으로 유입되면서, 플랫폼(173)과 도브테일 결합부(130)간의 냉각효과를 상승시킬 수 있다.
상기 냉각슬롯(140)의 다른 형상으로는 도 8에 도시된 바와 같이 반원단면 형상으로 구현될 수도 있다. 역시 버킷(170)의 플랫폼(173) 및 도브테일 결합부(130)간에 형성되는 제1 간격(181)으로 유입되는 냉각유체를 증가시킬 수 있으므로, 냉각효과 상승을 기대할 수 있다. 반원 단면 형상의 경우 가공시 피로강도가 균일하게 분산되어, 원주방향으로 배치시 로터휠(110) 강성에 미치는 영향은 적은 편이다.
도 9에서는 상기 냉각슬롯(140)의 또 다른 형상으로 사다리꼴 단면 형상이 제시되어 있다. 사각단면 형상보다는 상부가 더 넓게 형성되어 있어, 냉각유체의 유동면적을 보다 더 넓게 확보할 수 있으며, 상부만이 더 넓게 가공된 것이므로, 로터휠(110)의 강성 약화에 주는 영향은 미미하다.
또한 도 10를 참고하면, 상기 냉각슬롯(140)은 로터휠(110)의 외주면 중앙측에서 외측으로 갈수록 단계적으로 냉각유체의 유동면적이 확대되는 스테어부(143)를 더 포함할 수 있다.
냉각유체는 제1 간격(181)을 통과한 후 스테어부(143)에 이르면, 단계적인 유동면적 확대를 통해 냉각유체의 흐름방향이 분산되게 된다. 이는 로터휠(110) 및 버킷(170)의 플랫폼(173)의 냉각면적을 확대시키게 된다. 다만 이러한 스테어부(143) 가공은 로터휠(110)의 강성에 미치는 영향이 적도록, 단차 간격은 낮아야 할 것이다.
그리고 도 11에서는 상기 냉각슬롯(140)의 다른 형태가 게시되는데, 상기 냉각슬롯(140)은 로터휠(110)의 외주면 중앙측에서 외측으로 갈수록 경사진 경사부(141)를 더 포함할 수 있다.
냉각유체는 제1 간격(181)을 통과한 후 경사부(141)에 이르면, 점진적인 유동면적 확대를 통해 냉각유체의 흐름방향이 분산되게 된다. 이는 로터휠(110) 및 버킷(170)의 플랫폼(173)의 냉각면적을 확대시킬 수 있다. 다만 이러한 경사부(141) 가공은 로터휠(110)의 강성에 미치는 영향이 적도록, 경사각도 비교적 낮아야 할 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 복수의 장착홈(131,133,135) 하부의 외측 둘레를 따라 원주방향으로 배치되는 가이드홈(150) 및 상기 가이드홈(150)에 삽입되는 링 형상의 락킹스트립(160)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 상기 락킹스트립(160)은 상기 버킷(170)의 도브테일(175)의 하단부와 상기 장착홈의 하부간에 형성되는 제3 간격(185)(도 6 참조)을 밀폐하는 기능을 수행할 수 있다.
제3 간격(185)은 터빈의 작동 중 도브테일(175)의 열팽창에 대비하여 도브테일(175) 하단부와 장착홈의 하부간에 이격 간격을 형성한 것이다. 다만 이 제3 간격(185)을 통해 냉각유체가 흐르기도 하는데, 본 발명의 실시예에서는 이 흐름 공간을 락킹스트립(160)의 막아 냉각유체의 대부분이 냉각슬롯(140) 및 제1 간격(181) 방향으로 흐르도록 한다.
물론 락킹스트립(160)의 길이를 조절하여, 로터휠(110)의 원주방향을 따라 형성된 제3 간격(185)의 일부만이 밀폐되도록 할 수 있다.
여기서 다시 도 6 및 도 13를 참고하면, 도면부호 E 지역에서는 냉각유체가 흐르는 제2 간격(183)을 볼 수 있다. 종래에는 도 3에 도시된 바와 같이 작동 중 도브테일(175)과 장착홈간의 열팽창 크기를 고려하여 도면부호 B와 같은 간격을 가공하였다. 물론 이 간격을 통해 냉각유체 또한 유동하였다.
본 발명에서는 도 13에서와 같이 도브테일(175)과 장착홈(135)간에 형성된 제2 간격(183)의 크기를 축소하였다. 다만 이러한 축소범위는 열팽창에 대한 크기 변화를 고려하여 결정되어야 할 것이다.
이러한 제2 간격(183)의 축소 또한 냉각슬롯(140) 방향으로 냉각유체의 주흐름을 유도하기 위함이다.
본 발명에서는 상기와 같이 락킹스트립(160)에 의한 제3 간격(185)의 밀폐 및 제2 간격(183)의 크기축소를 통해 냉각슬롯(140) 방향으로 냉각유체의 흐름을 집중시켜 냉각효과를 상승시키게 된다. 제2 간격(183) 및 제3 간격(185)은 터빈의 작동 중 열팽창에 대비한 공간이므로 냉각유체의 흐름이 냉각효과에 미치는 영향이 미미하므로, 이러한 냉각유체의 흐름을 냉각슬롯(140) 방향으로 집중시켜 냉각이 필요한 부위의 냉각효과를 상승시키는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 도 5에서와 같이 상기 로터휠(110)의 원주방향을 따라 배치되고, 냉각유체가 흐르는 복수의 냉각휠홀(120)을 더 포함할 수 있다. 냉각유체는 상기 냉각휠홀(120)을 통해 로터휠(110)의 방사방향으로 유입됨에 따라 로터휠(110)의 냉각을 보다 향상시킬 수 있다. 이러한 냉각휠홀(120)은 원형단면, 사각단면, 사다리꼴 단면 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에서는 도 5에서와 같이 냉각슬롯(140) 및 냉각휠홀(120)을 로터휠(110)상에 가공하여 냉각유체의 흐름방향을 유도하게 된다. 즉 냉각유체의 일부는 냉각휠홀(120)을 통과하며 로터휠(110)을 냉각시키게 되고, 다른 일부는 냉각슬롯(140) 및 제1 간격(181)을 통과하며 도브테일 결합부(130) 및 버킷(170)의 플랫폼(173) 부위를 냉각한다. 이러한 냉각유체의 흐름은 고정체와 로터간의 브러시 실(213)을 통과하고 다시 다음 단계에 배치된 냉각슬롯(140) 및 냉각휠홀(120)을 통과하면서 냉각을 계속적으로 진행하게 된다.
이상의 사항은 터빈의 회전체 냉각구조의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.
100:터빈의 회전체 냉각구조
110:로터휠 120:냉각휠홀
130:도브테일 결합부 131,133,135;장착홈
140:냉각슬롯 141:경사부
143:스테어부 150:가이드홈
160:락킹스트립 170:버킷
171:블레이드 173:플랫폼
175:도브테일 181:제1 간격
183:제2 간격 185:제3 간격
210:고정체 213:실링부

Claims (9)

  1. 로터휠의 외주면을 따라 배치되고, 버킷의 도브테일이 장착되는 복수의 장착홈을 구비하는 도브테일 결합부; 및
    상기 도브테일 결합부상에서 상기 로터휠의 외주면을 따라 배치되고, 냉각유체가 흐르는 냉각슬롯;
    을 포함하는 터빈의 회전체 냉각구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각슬롯은, 상기 복수의 장착홈 중 소정 개수 간격을 사이에 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 터빈의 회전체 냉각구조.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각슬롯은, 사각단면 형상인 것을 특징으로 하는 터빈의 회전체 냉각구조.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 냉각슬롯은, 사다리꼴 단면 형상인 것을 특징으로 하는 터빈의 회전체 냉각구조.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 냉각슬롯은, 반원단면 형상인 것을 특징으로 하는 터빈의 회전체 냉각구조.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각슬롯은, 로터휠의 외주면 중앙측에서 외측으로 갈수록 경사진 경사부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 회전체 냉각구조.
  7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각슬롯은 로터휠의 외주면 중앙측에서 외측으로 갈수록 단계적으로 냉각유체의 유동면적이 확대되는 스테어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 회전체 냉각구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 장착홈 하부의 외측 둘레를 따라 원주방향으로 배치되는 가이드홈; 및
    상기 가이드홈에 삽입되는 링 형상의 락킹스트립;
    를 더 포함하되, 상기 락킹스트립은 상기 버킷의 도브테일의 하단부와 상기 장착홈의 하부간에 형성되는 간격을 밀폐하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 터빈의 회전체 냉각구조.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 로터휠의 원주방향을 따라 배치되고, 냉각유체가 흐르는 복수의 냉각휠홀;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈의 회전체 냉각구조.


KR1020160149714A 2016-11-10 2016-11-10 터빈의 회전체 냉각구조 KR101882099B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160149714A KR101882099B1 (ko) 2016-11-10 2016-11-10 터빈의 회전체 냉각구조
JP2017159797A JP6485658B2 (ja) 2016-11-10 2017-08-22 回転体の冷却構造とこれを含むロータおよびターボマシン
US15/694,280 US10837290B2 (en) 2016-11-10 2017-09-01 Structure for cooling rotor of turbomachine, rotor and turbomachine having the same
EP17191104.3A EP3321471B1 (en) 2016-11-10 2017-09-14 Structure for cooling rotor of turbomachine, rotor and turbomachine having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160149714A KR101882099B1 (ko) 2016-11-10 2016-11-10 터빈의 회전체 냉각구조

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180052426A true KR20180052426A (ko) 2018-05-18
KR101882099B1 KR101882099B1 (ko) 2018-07-25

Family

ID=59858989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160149714A KR101882099B1 (ko) 2016-11-10 2016-11-10 터빈의 회전체 냉각구조

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10837290B2 (ko)
EP (1) EP3321471B1 (ko)
JP (1) JP6485658B2 (ko)
KR (1) KR101882099B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11834964B2 (en) 2021-11-24 2023-12-05 General Electric Company Low radius ratio fan blade for a gas turbine engine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10246102A (ja) * 1996-11-29 1998-09-14 General Electric Co <Ge> タービン・ローター
JP2007056874A (ja) * 2005-08-24 2007-03-08 General Electric Co <Ge> ガスタービンエンジンを組み立てるための方法及び装置
US20150118045A1 (en) 2013-10-31 2015-04-30 General Electric Company Method and systems for providing cooling for a turbine assembly
EP2947268A1 (en) * 2014-05-22 2015-11-25 United Technologies Corporation Rotor heat shield

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB612097A (en) * 1946-10-09 1948-11-08 English Electric Co Ltd Improvements in and relating to the cooling of gas turbine rotors
US3572966A (en) 1969-01-17 1971-03-30 Westinghouse Electric Corp Seal plates for root cooled turbine rotor blades
DE2139146A1 (de) 1971-08-05 1973-02-15 Metallgesellschaft Ag Verfahren zur rueckgewinnung des selektiven loesungsmittels aus dem raffinat einer extraktivdestillation
US3728042A (en) * 1971-08-27 1973-04-17 Westinghouse Electric Corp Axial positioner and seal for cooled rotor blade
GB2409240B (en) * 2003-12-18 2007-04-11 Rolls Royce Plc A gas turbine rotor
JP5322664B2 (ja) * 2009-01-14 2013-10-23 株式会社東芝 蒸気タービン及びその冷却方法
RU2543100C2 (ru) * 2010-11-29 2015-02-27 Альстом Текнолоджи Лтд Рабочая лопатка для газовой турбины, способ изготовления указанной лопатки и газовая турбина с такой лопаткой
FR2981132B1 (fr) * 2011-10-10 2013-12-06 Snecma Ensemble pour turbomachine a refroidissement de disque
JP2013148060A (ja) * 2012-01-23 2013-08-01 Toshiba Corp 蒸気タービン

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10246102A (ja) * 1996-11-29 1998-09-14 General Electric Co <Ge> タービン・ローター
JP2007056874A (ja) * 2005-08-24 2007-03-08 General Electric Co <Ge> ガスタービンエンジンを組み立てるための方法及び装置
US20150118045A1 (en) 2013-10-31 2015-04-30 General Electric Company Method and systems for providing cooling for a turbine assembly
EP2947268A1 (en) * 2014-05-22 2015-11-25 United Technologies Corporation Rotor heat shield

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018076862A (ja) 2018-05-17
KR101882099B1 (ko) 2018-07-25
JP6485658B2 (ja) 2019-03-20
US20180128114A1 (en) 2018-05-10
EP3321471B1 (en) 2020-07-22
US10837290B2 (en) 2020-11-17
EP3321471A1 (en) 2018-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100809202B1 (ko) 회전 블레이드 본체
JP6152266B2 (ja) 先端シュラウドを一列に並べる装置
JP5965616B2 (ja) タービンブレード組合せダンパ及びシールピン並びに関連する方法
EP2878771B1 (en) Axial flow fluid machine
EP3190267B1 (en) Structure for multi-stage sealing of turbine
EP2143886A2 (en) Seal slots for turbine components and method of manufacture
US10669876B2 (en) Seal structure and turbomachine
JP6096639B2 (ja) 回転機械
EP2143881B1 (en) Labyrinth seal for turbine blade dovetail root and corresponding sealing method
JP6684842B2 (ja) タービン動翼及び回転機械
JP6066948B2 (ja) シュラウド、動翼体、及び回転機械
KR20180052426A (ko) 터빈의 회전체 냉각구조
KR102256876B1 (ko) 축방향 지향 밀봉 시스템
US20140037439A1 (en) Turbomachine exhaust diffuser
JP2005127198A (ja) タービン及び静翼根元部，動翼根元部のシール構造
EP3184753A1 (en) Sealing structure for turbine
US9366146B2 (en) Closure bucket for turbo-machine
JP5956086B2 (ja) 軸流タービン
US11299992B2 (en) Rotor blade damping structures
JP2020139464A (ja) 軸流タービン
EP2578800A1 (en) Radial flow steam turbine

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant