KR20230040180A - turbine vane and turbine including the same - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a turbine vane and a turbine including the same, and more specifically, to a turbine vane having a circulation passage formed inside an airfoil and a turbine including the turbine vane. According to the present invention, there is an effect of providing a turbine vane in which a circulation passage is formed inside an airfoil so that thermal stress can be reduced, and a turbine including the turbine vane.

Description

터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈{turbine vane and turbine including the same}Turbine vane and turbine including the same}

본 발명은 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어포일의 내부에 순환유로가 형성된 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine vane and a turbine including the same, and more particularly, to a turbine vane having a circulation passage formed inside an airfoil and a turbine including the same.

가스 터빈은 압축기에서 압축된 압축 공기와 연료를 혼합하여 연소시키고, 연소로 발생된 고온의 가스로 터빈을 회전시키는 동력 기관이다. 가스 터빈은 발전기, 항공기, 선박, 기차 등을 구동하는데 사용된다.A gas turbine is a power engine that mixes and burns compressed air compressed by a compressor with fuel, and rotates the turbine with high-temperature gas generated by combustion. Gas turbines are used to drive generators, aircraft, ships and trains.

일반적으로 가스 터빈은 압축기, 연소기 및 터빈을 포함한다. 압축기는 외부 공기를 흡입하여 압축한 후 연소기로 전달한다. 압축기에서 압축된 공기는 고압 및 고온의 상태가 된다. 연소기는 압축기로부터 유입된 압축 공기와 연료를 혼합해서 연소시킨다. 연소로 인해 발생된 연소 가스는 터빈으로 배출된다. 연소 가스에 의해 터빈 내부의 터빈 블레이드가 회전하게 되며, 이를 통해 동력이 발생된다. 발생된 동력은 발전, 기계 장치의 구동 등 다양한 분야에 사용된다.Gas turbines generally include a compressor, a combustor and a turbine. The compressor draws in outside air, compresses it, and delivers it to the combustor. The air compressed in the compressor becomes a high-pressure and high-temperature state. The combustor mixes the compressed air introduced from the compressor with the fuel and combusts it. Combustion gases generated by combustion are discharged to the turbine. Turbine blades inside the turbine are rotated by the combustion gas, and power is generated through this. The generated power is used in various fields such as power generation and driving of mechanical devices.

최근에는 터빈의 효율을 증가시키기 위하여 터빈으로 유입되는 가스의 온도(Turbine Inlet Temperature: TIT)가 지속적으로 상승하는 추세에 있는데, 이로 인하여 터빈 베인의 내열처리 및 냉각의 중요성이 부각되고 있다.Recently, in order to increase the efficiency of the turbine, the temperature of the gas introduced into the turbine (Turbine Inlet Temperature: TIT) has been continuously increasing, and thus the importance of heat treatment and cooling of the turbine vane has been highlighted.

터빈 베인을 냉각하기 위한 방법으로는 필름 쿨링과 인터널 쿨링 방식이 있다. 필름 쿨링 방식은 터빈 베인의 외면에 코팅막을 형성하여 외부에서 베인으로 열전달을 막는 방식이다. 필름 쿨링 방식에 의하면 베인에 도포되는 내열도료가 베인의 내열 특성 및 기계적 내구성을 결정된다.Methods for cooling the turbine vanes include film cooling and internal cooling. The film cooling method is a method of preventing heat transfer from the outside to the vane by forming a coating film on the outer surface of the turbine vane. According to the film cooling method, the heat-resistant paint applied to the vane determines the heat-resistance property and mechanical durability of the vane.

인터널 쿨링 방식은 냉각유체와 베인의 열교환을 통해서 베인 냉각하는 방식이다. 일반적으로 터빈 베인은 가스 터빈의 압축기로부터 추출된 압축된 냉각 공기를 이용하여 냉각한다. 이를 위하여, 터빈 베인의 내부에는 냉각 공기가 유동하는 순환유로가 형성될 수 있다. 그러나, 순환유로는 유로가 전환되는 부분에서 열응력이 집중되어 구조 수명이 낮게 평가된다. 일부분의 구조 수명이 낮게 평가되면 터빈 베인 전체의 수명이 낮아져 보수 비용이 증가하게 된다.The internal cooling method is a method of cooling a vane through heat exchange between a cooling fluid and a vane. Typically, turbine vanes are cooled using compressed cooling air extracted from a compressor of a gas turbine. To this end, a circulation passage through which cooling air flows may be formed inside the turbine vane. However, the structural life of the circulating flow path is evaluated to be low because thermal stress is concentrated in the portion where the flow path is switched. If the lifetime of a part of the structure is underestimated, the lifetime of the entire turbine vane is lowered, resulting in increased maintenance costs.

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 열응력을 감소시킬 수 있는 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈을 제공한다.Based on the technical background as described above, the present invention provides a turbine vane capable of reducing thermal stress and a turbine including the same.

본 발명의 실시예에 따른 터빈 베인은 에어포일, 외측 쉬라우드, 내측 쉬라우드를 포함한다. 에어포일은 리딩 엣지 및 트레일링 엣지가 형성되고, 횡단면이 익형이며, 내부에 냉각 유체가 유동하는 순환유로가 형성된다. 외측 쉬라우드는 에어포일의 반경 방향 외측 단부에 배치된다. 내측 쉬라우드는 에어포일의 반경 방향 내측 단부에 배치된다. 순환유로는 입구가 외측 쉬라우드에 형성되고, 외측 쉬라우드의 내부와 내측 쉬라우드의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성된다.A turbine vane according to an embodiment of the present invention includes an airfoil, an outer shroud, and an inner shroud. The airfoil has a leading edge and a trailing edge, a cross section of an airfoil, and a circulation passage through which a cooling fluid flows is formed therein. An outer shroud is disposed at the radially outer end of the airfoil. The inner shroud is disposed at the radially inner end of the airfoil. The circulation passage has an inlet formed in the outer shroud and is formed to pass through the inside of the outer shroud and the inside of the inner shroud at least once.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 외측 쉬라우드과 내측 쉬라우드 사이를 잇는 복수 개의 메인유로와, 복수 개의 메인유로 중 가까운 어느 둘을 잇고, 메인유로의 냉각유체의 유동 방향을 전환하는 적어도 하나 이상의 전환유로를 포함하고, 전환유로는 내측 쉬라우드의 내부 또는 외측 쉬라우드의 내부에 배치될 수 있다.Turbine vane according to an embodiment of the present invention connects a plurality of main flow passages connecting between an outer shroud and an inner shroud, and at least two of the plurality of main flow passages that are close to each other and converts the flow direction of the cooling fluid in the main flow passage. The above conversion passage is included, and the conversion passage may be disposed inside the inner shroud or inside the outer shroud.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인의 에어포일의 내부에는 적어도 하나 이상의 격벽이 배치되고, 격벽에 의해 에어포일 내부에 복수 개의 메인유로가 형성되며, 격벽의 선단부는 외측 쉬라우드의 내부 또는 내측 쉬라우드의 내부에 배치될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least one bulkhead is disposed inside the airfoil of the turbine vane, a plurality of main flow passages are formed inside the airfoil by the bulkhead, and the front end of the partition wall is inside or inside the outer shroud. It may be disposed inside the shroud.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인의 순환유로는 메인유로 및 전환유로의 단면적이 일정하게 형성될 수 있다.In the circulation passage of the turbine vane according to an embodiment of the present invention, the cross-sectional areas of the main passage and the conversion passage may be formed to be constant.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인의 순환유로는 입구유로의 단면적이, 메인유로 및 전환유로의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.In the circulation passage of the turbine vane according to an embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the inlet passage may be larger than the cross-sectional areas of the main passage and the conversion passage.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 외측 쉬라우드 또는 내측 쉬라우드에 외측 쉬라우드 또는 내측 쉬라우드를 관통하고 순환유로와 외부를 연통시키는 쉬라우드관통유로가 형성될 수 있다.A turbine vane according to an embodiment of the present invention may have a shroud through-passage formed in an outer shroud or an inner shroud that penetrates the outer shroud or the inner shroud and communicates the circulation passage with the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 트레일링 엣지에 반경 방향을 따라 연장되고 순환유로의 출구와 연통되는 슬릿이 더 형성되고, 트레일링 엣지와 가장 가까운 격벽에, 출구가 아닌 순환유로와 슬릿을 연통시키는 슬릿연통홀이 관통 형성될 수 있다.In the turbine vane according to an embodiment of the present invention, a slit extending along a radial direction at a trailing edge and communicating with an outlet of a circulation passage is further formed, and a slit with a circulation passage other than the exit is formed at a partition wall closest to the trailing edge. A slit communication hole communicating the may be formed through.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 격벽의 선단부에 격벽 주변의 두개의 메인유로를 연통시키는 격벽관통유로가 관통 형성되고, 격벽관통유로는, 외측 쉬라우드와 에어포일의 경계선 또는 내측 쉬라우드와 에어포일의 경계선을 기준으로, 에어포일보다 더 외측 또는 더 내측에 형성될 수 있다.In the turbine vane according to an embodiment of the present invention, a bulkhead through-passage that communicates two main flow passages around the bulkhead is formed through the front end of the bulkhead, and the bulkhead through-passage is the boundary line between the outer shroud and the airfoil or the inner shroud. Based on the boundary line between the airfoil and the airfoil, it may be formed further outside or inside the airfoil.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 전환유로의 단면적은 메인유로의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.In the turbine vane according to an embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the conversion passage may be larger than that of the main passage.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈 베인은 순환유로 내부에 순환유로 측으로 돌출된 제1터뷸레이터가 배치될 수 있다.In the turbine vane according to an embodiment of the present invention, a first turbulator protruding toward the circulation passage may be disposed inside the circulation passage.

본 발명의 실시예에 따른 터빈은 로터디스크, 터빈 블레이드, 터빈 베인을 포함한다. 로터 디스크는 회전 가능하게 배치된다. 터빈 블레이드는 터빈 로터 디스크에 복수 개가 배치된다. 터빈 베인은 복수 개가 고정 배치된다. 터빈 베인은, 에어포일, 외측 쉬라우드, 내측 쉬라우드를 포함한다. 에어포일은 리딩 엣지 및 트레일링 엣지가 형성되고, 횡단면이 익형이며, 내부에 냉각 유체가 유동하는 순환유로가 형성된다. 외측 쉬라우드는 에어포일의 반경 방향 외측 단부에 배치된다. 내측 쉬라우드는 에어포일의 반경 방향 내측 단부에 배치된다. 순환유로는, 입구가 외측 쉬라우드에 형성되고, 외측 쉬라우드의 내부와 내측 쉬라우드의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성된다.A turbine according to an embodiment of the present invention includes a rotor disk, a turbine blade, and a turbine vane. The rotor disk is rotatably arranged. A plurality of turbine blades are disposed on the turbine rotor disk. A plurality of turbine vanes are fixedly arranged. The turbine vane includes an airfoil, an outer shroud, and an inner shroud. The airfoil has a leading edge and a trailing edge, a cross section of an airfoil, and a circulation passage through which a cooling fluid flows is formed therein. An outer shroud is disposed at the radially outer end of the airfoil. The inner shroud is disposed at the radially inner end of the airfoil. The circulation passage has an inlet formed in the outer shroud and is formed to pass through the inside of the outer shroud and the inside of the inner shroud at least once.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 순환유로는 외측 쉬라우드과 내측 쉬라우드 사이를 잇는 복수 개의 메인유로와, 복수 개의 메인유로 중 가까운 어느 둘을 잇고, 메인유로의 냉각유체의 유동 방향을 전환하는 적어도 하나 이상의 전환유로를 포함하고, 적어도 하나의 전환유로는 외측 쉬라우드의 내부 또는 내측 쉬라우드의 내부에 배치될 수 있다.The circulation passage of the turbine according to an embodiment of the present invention connects a plurality of main passages connecting between the outer shroud and the inner shroud, and any two of the plurality of main passages close to each other, and converts the flow direction of the cooling fluid in the main passage At least one conversion passage may be included, and at least one conversion passage may be disposed inside the outer shroud or inside the inner shroud.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈은 에어포일의 내부에 적어도 하나 이상의 격벽이 배치되고, 격벽에 의해 에어포일 내부에 복수 개의 메인유로가 형성되며, 격벽의 선단부는 외측 쉬라우드의 내부 또는 내측 쉬라우드의 내부에 배치될 수 있다.In the turbine according to an embodiment of the present invention, at least one bulkhead is disposed inside the airfoil, a plurality of main flow passages are formed inside the airfoil by the bulkhead, and the front end of the bulkhead is the inside of the outer shroud or the inner shroud. It can be placed inside the wood.

본 발명의 일실시예에 따른 터빈의 순환유로는 입구유로의 단면적이 메인유로 및 전환유로의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.In the circulation passage of the turbine according to an embodiment of the present invention, the cross-sectional area of the inlet passage may be larger than the cross-sectional areas of the main passage and the conversion passage.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 순환유로는 메인유로 및 전환유로의 단면적이 일정하게 형성될 수 있다.In the circulation passage of the turbine according to an embodiment of the present invention, the cross-sectional areas of the main passage and the conversion passage may be formed to be constant.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈은 외측 쉬라우드 또는 내측 쉬라우드에 외측 쉬라우드 또는 내측 쉬라우드를 관통하고, 순환유로와 외부를 연통시키는 쉬라우드관통유로가 형성될 수 있다.In the turbine according to an embodiment of the present invention, a shroud through-passage may be formed in the outer shroud or the inner shroud to pass through the outer shroud or the inner shroud and communicate the circulation passage with the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈은 트레일링 엣지에 반경 방향을 따라 연장되고 순환유로의 출구와 연통하는 슬릿이 더 형성되고, 트레일링 엣지와 가장 가까운 격벽에, 출구가 아닌 순환유로와 슬릿을 연통시키는 슬릿연통홀이 관통 형성될 수 있다.In the turbine according to an embodiment of the present invention, a slit extending along a radial direction at a trailing edge and communicating with an outlet of a circulation passage is further formed, and a slit with a circulation passage other than the exit is formed at a partition wall closest to the trailing edge. A slit communication hole for communication may be formed through.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈은 격벽의 선단부에 격벽 주변의 두개의 메인유로를 연통시키는 격벽관통유로가 관통 형성되고, 격벽관통유로는, 외측 쉬라우드와 에어포일의 경계선 또는 내측 쉬라우드와 에어포일의 경계선을 기준으로, 에어포일보다 더 외측 또는 더 내측에 형성될 수 있다.In the turbine according to an embodiment of the present invention, a bulkhead through-passage that communicates two main flow passages around the bulkhead is formed at the front end of the bulkhead, and the bulkhead through-passage is formed along the boundary between the outer shroud and the airfoil or between the inner shroud and the inner shroud. Based on the boundary line of the airfoil, it may be formed further outside or inside the airfoil.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 전환유로의 단면적은 메인유로의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.The cross-sectional area of the switching passage of the turbine according to an embodiment of the present invention may be formed larger than the cross-sectional area of the main passage.

본 발명의 일 실시예에 따른 터빈의 순환유로 내부에 순환유로 측으로 돌출된 제1터뷸레이터가 배치될 수 있다.A first turbulator protruding toward the circulation passage may be disposed inside the circulation passage of the turbine according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈은, 에어포일의 내부에 순환유로가 형성되어 열응력을 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.The turbine vane and the turbine including the same according to the present invention have an effect that a circulation passage is formed inside the airfoil to reduce thermal stress.

도 1은 본 발명에 따른 터빈을 포함하는 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인의 외형을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에서 "A-A" 선을 따라 절개한 종단면도이다.
도 4는 도 3에서 "B-B" 선을 따라 절개한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다.
도 8은 도 7에서 "C-C 선을 따라 절개한 횡단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a gas turbine including a turbine according to the present invention.
2 is a perspective view showing an external appearance of a turbine vane according to a first embodiment of the present invention.
3 is a longitudinal cross-sectional view taken along line “AA” in FIG. 2 .
4 is a cross-sectional view taken along line “BB” in FIG. 3;
5 is a longitudinal cross-sectional view showing a turbine vane according to a second embodiment of the present invention.
6 is a longitudinal cross-sectional view showing a turbine vane according to a third embodiment of the present invention.
7 is a longitudinal cross-sectional view showing a turbine vane according to a fourth embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view taken along line “CC” in FIG. 7 .

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.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be exemplified and described in detail in the detailed description. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and includes all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

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 명세서 상에 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. Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as 'include' or 'have' are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 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.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. At this time, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are indicated by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, in the accompanying drawings, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 터빈 베인 및 이를 포함하는 터빈에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a turbine vane and a turbine including the same according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명에 따른 터빈을 포함하는 가스터빈의 개략적인 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a gas turbine including a turbine according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스터빈(100)의 일 예가 도시되어 있다. 상기 가스 터빈은 하우징(102)을 구비하고 있고, 상기 하우징(102)의 후측에는 터빈을 ?v과한 연소가스가 배출되는 디퓨저(106)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 디퓨저(106)의 앞쪽으로 압축된 공기를 공급받아 연소시키는 연소기(104)가 배치된다.Referring to FIG. 1, an example of a gas turbine 100 according to the present invention is shown. The gas turbine has a housing 102, and the rear side of the housing 102 is provided with a diffuser 106 through which combustion gas exceeding the turbine is discharged. In addition, a combustor 104 for receiving and combusting compressed air is disposed in front of the diffuser 106 .

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 하우징(102)의 상류측에 압축기 섹션(110)이 위치하고, 하류 측에 터빈 섹션(120)이 배치된다. 그리고, 상기 압축기 섹션(110)과 상기 터빈 섹션(120)의 사이에는 터빈 섹션에서 발생된 회전토크를 상기 압축기 섹션으로 전달하는 토크 전달부재로서의 토크튜브(130)가 배치되어 있다. Referring to the air flow direction, the compressor section 110 is located on the upstream side of the housing 102, and the turbine section 120 is disposed on the downstream side. And, between the compressor section 110 and the turbine section 120 is disposed a torque tube 130 as a torque transmission member for transmitting rotational torque generated in the turbine section to the compressor section.

상기 압축기 섹션(110)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(140)가 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)들은 타이볼트(150)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결되어 있다.A plurality (for example, 14) of compressor rotor disks 140 are provided in the compressor section 110, and each of the compressor rotor disks 140 is fastened by tie bolts 150 so as not to be spaced apart in the axial direction. has been

구체적으로, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(140)는 대략 중앙을 상기 타이볼트(150)가 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 여기서, 이웃한 각각의 압축기 로터 디스크(140)는 대향하는 면이 상기 타이볼트(150)에 의해 압착되어, 상대 회전이 불가능하도록 배치된다.Specifically, each of the compressor rotor disks 140 are aligned along the axial direction with the tie bolt 150 passing through the center. Here, each of the adjacent compressor rotor disks 140 are arranged such that opposing surfaces are compressed by the tie bolts 150, making relative rotation impossible.

상기 압축기 로터 디스크(140)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(144)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 블레이드(144)는 루트부(146)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(140)에 체결된다.A plurality of blades 144 are radially coupled to the outer circumferential surface of the compressor rotor disk 140 . Each blade 144 has a root portion 146 and is fastened to the compressor rotor disk 140 .

상기 각각의 로터 디스크(140)의 사이에는 상기 하우징에 고정되어 배치되는 베인(미도시)이 위치한다. 상기 베인은 상기 로터 디스크와는 달리 회전하지 않도록 고정되며, 압축기 로터 디스크의 블레이드를 통과한 압축 공기의 흐름을 정렬하여 하류측에 위치하는 로터 디스크의 블레이드로 공기를 안내하는 역할을 하게 된다.Vanes (not shown) are positioned between each of the rotor disks 140 while being fixed to the housing. Unlike the rotor disk, the vane is fixed so as not to rotate, and serves to guide the air to the blades of the rotor disk positioned downstream by aligning the flow of compressed air passing through the blades of the compressor rotor disk.

상기 루트부(146)의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있으며, 통상적으로 알려진 도브테일 또는 전나무 형태(Fir-tree)를 가질 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 형태 외의 다른 체결장치, 예를 들어 키이 또는 볼트 등의 고정구를 이용하여 상기 블레이드를 로터 디스크에 체결할 수 있다.The fastening method of the root part 146 includes a tangential type and an axial type. It may be selected according to the required structure of a commercially available gas turbine, and may have a commonly known dovetail or fir tree shape. In some cases, the blade may be fastened to the rotor disk by using a fastener other than the above type, for example, a key or a bolt.

상기 타이볼트(150)는 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(140) 및 터빈로터 디스크(180)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크 내에 체결되고, 타측 단부에는 고정 너트(190)에 의해 체결된다. The tie bolt 150 is disposed to pass through the center of the plurality of compressor rotor disks 140 and turbine rotor disks 180, one end is fastened into the compressor rotor disk located at the most upstream side, and the other end is fixed. It is fastened by the nut 190.

상기 타이볼트(150)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도 1에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다. 즉, 도시된 바와 같이 하나의 타이볼트가 로터 디스크의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이볼트가 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.Since the shape of the tie bolt 150 may be formed in various structures depending on the gas turbine, it is not necessarily limited to the shape shown in FIG. 1 . That is, as shown, one tie bolt may have a shape penetrating the central portion of the rotor disk, or a plurality of tie bolts may have a shape arranged in a circumferential shape, and a mixture of these may be used.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저(diffuser)의 다음 위치에 안내깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(desworler)라고 한다.Although not shown, a vane serving as a guide vane may be installed in a position next to a diffuser in order to adjust the flow angle of the fluid entering the combustor inlet to the design flow angle after increasing the fluid pressure in the compressor of the gas turbine. It is called a desworler.

상기 연소기(104)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.In the combustor 104, the introduced compressed air is mixed with fuel and combusted to produce high-energy, high-temperature, high-pressure combustion gas, and the combustion gas temperature is raised to the limit of heat resistance that the combustor and turbine parts can withstand through the isobaric combustion process. do.

가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기는 셀 형태로 형성되는 케이싱 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combuster Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다. A plurality of combustors constituting the combustion system of a gas turbine may be arranged in a casing formed in a cell shape, and a burner including a fuel injection nozzle, a combustor liner forming a combustion chamber, and a combustor It is composed of including a transition piece that becomes a connection between the turbine and the turbine.

구체적으로, 상기 라이너는 연료노즐에 의해 분사되는 연료가 압축기의 압축공기와 혼합되어 연소되는 연소공간을 제공한다. 이러한 라이너는, 공기와 혼합된 연료가 연소되는 연소공간을 제공하는 화염통과, 화염통을 감싸면서 환형공간을 형성하는 플로우 슬리브를 포함할 수 있다. 또한 라이너의 전단에는 연료노즐이 결합되며, 측벽에는 점화플러그가 결합된다.Specifically, the liner provides a combustion space in which fuel injected through a fuel nozzle is mixed with compressed air of a compressor and burned. Such a liner may include a flame tube providing a combustion space in which fuel mixed with air is combusted, and a flow sleeve forming an annular space while surrounding the flame tube. In addition, a fuel nozzle is coupled to the front end of the liner, and a spark plug is coupled to the side wall.

한편 라이너의 후단에는, 점화플러그에 의해 연소되는 연소가스를 터빈 측으로 보낼 수 있도록 트랜지션피스가 연결된다. 이러한 트랜지션피스는, 연소가스의 높은 온도에 의한 파손이 방지되도록 외벽부가 압축기로부터 공급되는 압축공기에 의해 냉각된다.Meanwhile, at the rear end of the liner, a transition piece is connected to send the combustion gas burned by the spark plug to the turbine side. The outer wall of this transition piece is cooled by compressed air supplied from a compressor to prevent damage due to high temperature of the combustion gas.

이를 위해 상기 트랜지션피스에는 공기를 내부로 분사시킬 수 있도록 냉각을 위한 홀들이 마련되며, 압축공기는 홀들을 통해 내부에 있는 본체를 냉각시킨 후 라이너 측으로 유동된다.To this end, holes for cooling are provided in the transition piece so that air can be injected into the inside, and the compressed air cools the body inside through the holes and then flows toward the liner.

상기 라이너의 환형공간에는 전술한 트랜지션피스를 냉각시킨 냉각공기가 유동되며, 라이너의 외벽에는 플로우 슬리브의 외부에서 압축공기가 플로우 슬리부에 마련되는 냉각 홀들을 통해 냉각공기로 제공되어 충돌할 수 있다.Cooling air that cools the transition piece described above flows in the annular space of the liner, and compressed air from the outside of the flow sleeve is supplied as cooling air to the outer wall of the liner through cooling holes provided in the flow sleeve to collide. .

한편, 상기 연소기에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 상술한 터빈 섹션(120)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크 튜브(130)를 거쳐 압축기 섹션으로 전달되고, 압축기 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 쓰이게 된다.On the other hand, the high-temperature, high-pressure combustion gas from the combustor is supplied to the turbine section 120 described above. As the supplied high-temperature and high-pressure combustion gas expands, it gives impulsive and reactionary forces to the rotor blades of the turbine to generate rotational torque. Power exceeding the power is used to drive a generator or the like.

상기 터빈 섹션은 기본적으로는 압축기 섹션의 구조와 유사하다. 즉, 상기 터빈 섹션(120)에도 압축기 섹션의 압축기 로터 디스크와 유사한 복수의 터빈 로터 디스크(180)가 구비된다. 따라서, 상기 터빈 로터 디스크(180) 역시, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(184)도 포함한다. 상기 터빈 블레이드(184) 역시 도브테일 등의 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(180)에 결합될 수 있다. 아울러, 상기 터빈 로터 디스크(180)의 터빈 블레이드(184)의 사이에도 상기 하우징에 고정되는 터빈 베인(200)이 구비되어, 터빈 블레이드(184)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 가이드하게 된다.The turbine section is basically similar to the structure of the compressor section. That is, the turbine section 120 is also provided with a plurality of turbine rotor disks 180 similar to the compressor rotor disks of the compressor section. Therefore, the turbine rotor disk 180 also includes a plurality of turbine blades 184 arranged radially. The turbine blade 184 may also be coupled to the turbine rotor disk 180 in a dovetail or the like. In addition, a turbine vane 200 fixed to the housing is provided between the turbine blades 184 of the turbine rotor disk 180 to guide the flow direction of the combustion gas passing through the turbine blades 184.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인의 외형을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에서 "A-A" 선을 따라 절개한 종단면도이며, 도 4는 도 3에서 "B-B" 선을 따라 절개한 횡단면도이다.2 is a perspective view showing the external appearance of a turbine vane according to a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view taken along the line “A-A” in FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line “B-B” in FIG. This is a cross-sectional view taken along the

이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a turbine vane according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2 .

본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인(200)은 에어포일(210), 외측 쉬라우드(220), 내측 쉬라우드(230)를 포함한다.The turbine vane 200 according to the first embodiment of the present invention includes an airfoil 210, an outer shroud 220, and an inner shroud 230.

에어포일(210)의 횡단면은 익형이고, 반경방향을 종방향으로 하여 길게 연장되어 형성된다. 에어포일(210)에는 연소 가스의 유동이 통과할 수 있다. 에어포일(210)에는 리딩 엣지(211), 트레일링 엣지(212), 흡입면(213), 압력면(214)이 형성된다. 리딩 엣지(211)는 연소 가스 유동의 상류 측에 형성된다. 트레일링 엣지(212)는 연소 가스 유동의 하류 측에 형성된다. 흡입면(213)과 압력면(214)은 리딩 엣지(211)와 트레일링 엣지(212) 사이에 형성된다. 흡입면(213)은 에어포일(210)에서 연소 가스가 유입되는 전면을 향하여 볼록하게 형성될 수 있다. 압력면(214)은 에어포일(210)의 배면에서 상기 흡입면(213)을 향하여 오목하게 형성될 수 있다. 흡입면(213)과 압력면(214)을 따라 유동하는 각각의 연소 가스 유동 간에는 압력 차이가 발생한다.The cross section of the airfoil 210 is an airfoil, and is formed by elongating the radial direction into the longitudinal direction. A flow of combustion gas may pass through the airfoil 210 . A leading edge 211, a trailing edge 212, a suction surface 213, and a pressure surface 214 are formed on the airfoil 210. The leading edge 211 is formed on the upstream side of the combustion gas flow. A trailing edge 212 is formed on the downstream side of the combustion gas flow. The suction surface 213 and the pressure surface 214 are formed between the leading edge 211 and the trailing edge 212 . The suction surface 213 may be convexly formed toward the front of the airfoil 210 through which combustion gas is introduced. The pressure surface 214 may be concavely formed from the rear surface of the airfoil 210 toward the suction surface 213 . A pressure difference develops between the respective streams of combustion gas flowing along the suction surface 213 and the pressure surface 214 .

에어포일(210)의 표면에는 복수 개의 냉각홀(215)이 형성될 수 있다. 냉각홀(215)에서는 냉각유체(CF)가 외부로 토출될 수 있다. 냉각홀(215)에서 토출된 냉각유체(CF)는 에어포일(210)의 표면을 따라 유동하며, 에어포일(210)의 표면을 냉각시킬 수 있다. 에어포일(210)의 내부에는 냉각유체(CF)가 유동하는 순환유로(300)가 형성되고, 순환유로(300)는 냉각홀(215)과 연통될 수 있다. 즉, 순환유로(300)의 냉각유체(CF)가 냉각홀(215)을 통해 토출될 수 있다.A plurality of cooling holes 215 may be formed on the surface of the airfoil 210 . Cooling fluid CF may be discharged to the outside through the cooling hole 215 . The cooling fluid CF discharged from the cooling hole 215 flows along the surface of the airfoil 210 and may cool the surface of the airfoil 210 . A circulation passage 300 through which the cooling fluid CF flows is formed inside the airfoil 210 , and the circulation passage 300 may communicate with the cooling hole 215 . That is, the cooling fluid CF of the circulation passage 300 may be discharged through the cooling hole 215 .

에어포일(210)의 양 단부에는 쉬라우드가 배치될 수 있다. 쉬라우드는 에어포일(210)을 지지하고 연소 가스의 유동을 가이드할 수 있다. 이하, 에어포일(210)의 종방향 및 반경 방향을 기준으로, 에어포일(210)의 반경 방향 내측을 내측이라 정의하고, 반경 방향 외측을 외측이라 정의한다. 쉬라우드는 외측 쉬라우드(220) 및 내측 쉬라우드(230)를 포함할 수 있다. Shrouds may be disposed at both ends of the airfoil 210 . The shroud may support the airfoil 210 and guide the flow of combustion gases. Hereinafter, based on the longitudinal and radial directions of the airfoil 210, the inner side in the radial direction of the airfoil 210 is defined as the inner side, and the outer side in the radial direction is defined as the outer side. The shroud may include an outer shroud 220 and an inner shroud 230 .

외측 쉬라우드(220)는 에어포일(210)의 외측 단부에 배치되어 에어포일(210)을 지지한다. 외측 쉬라우드(220)는 외측 플랫폼(221)을 포함한다. 외측 플랫폼(221)은 대략 두께를 갖는 사각 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 외측 쉬라우드(220)는 외측 후크(222)와 외측 돌출부(223)를 포함할 수 있다. 외측 후크(222)는 외측 플랫폼(221)으로부터 외측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 외측 후크(222)는 체결부재로서 터빈 베인(200)을 터빈 케이싱에 고정 결합시킬 수 있다. 외측 돌출부(223)는 외측 플랫폼(221)으로부터 외측으로 돌출되어 형성된다. 외측 돌출부(223)는 대략 에어포일(210)의 외측 단부와 이어지는 형상으로 돌출될 수 있다. 외측 돌출부(223)는 내부에 순환유로(300)가 지나갈 수 있도록 충분한 부피를 가질 수 있다.The outer shroud 220 is disposed at an outer end of the airfoil 210 to support the airfoil 210 . The outer shroud 220 includes an outer platform 221 . The outer platform 221 may be formed in the shape of a square plate having an approximate thickness. The outer shroud 220 may include an outer hook 222 and an outer protrusion 223 . The outer hook 222 may protrude outward from the outer platform 221 . The outer hook 222 is a fastening member and may fixably couple the turbine vane 200 to the turbine casing. The outer protrusion 223 is formed by protruding outward from the outer platform 221 . The outer protrusion 223 may protrude substantially in a shape connected to the outer end of the airfoil 210 . The outer protrusion 223 may have a volume sufficient to allow the circulation passage 300 to pass therein.

내측 쉬라우드(230)는 에어포일(210)의 내측 단부에 배치되어 에어포일(210)을 지지한다. 내측 쉬라우드(230)는 내측 플랫폼(231)을 포함한다. 내측 플랫폼(231)은 외측 플랫폼(221)과 마찬가지로, 대략 두께를 갖는 사각 플레이트 형상으로 형성될 수 있다. 내측 쉬라우드(230)는 내측 후크(232)와 내측 돌출부(233)를 포함할 수 있다. 내측 후크(232)는 내측 플랫폼(231)으로부터 내측으로 돌출되어 형성될 수 있다. 내측 후크(232)는 체결부재로서, 터빈 베인(200)을 링 세그먼트와 같은 구성에 체결시킬 수 있다. 내측 돌출부(233)는 내측 플랫폼(231)으로부터 내측으로 돌출되어 형성된다. 내측 돌출부(233)는 대략 에어포일(210)의 내측 단부와 이어지는 형상으로 돌출될 수 있다. 내측 돌출부(233)는 내부에 순환유로(300)가 지나갈 수 있도록 충분한 부피를 가질 수 있다. The inner shroud 230 is disposed at an inner end of the airfoil 210 to support the airfoil 210 . The inner shroud 230 includes an inner platform 231 . Like the outer platform 221, the inner platform 231 may be formed in a rectangular plate shape having an approximate thickness. The inner shroud 230 may include an inner hook 232 and an inner protrusion 233 . The inner hook 232 may protrude inward from the inner platform 231 . The inner hook 232 is a fastening member and can fasten the turbine vane 200 to a structure such as a ring segment. The inner protrusion 233 is formed by protruding inward from the inner platform 231 . The inner protrusion 233 may protrude substantially in a shape connected to the inner end of the airfoil 210 . The inner protrusion 233 may have a sufficient volume to allow the circulation passage 300 to pass therein.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, a turbine vane according to a first embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 3 and 4 .

앞서 설명한 바와 같이, 에어포일(210)의 내부에는 순환유로(300)가 형성된다. 순환유로(300)는 외측 쉬라우드(220) 및 내측 쉬라우드(230)의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성될 수 있다. 순환유로(300)의 입구는 외측 쉬라우드(220)에 형성된다. 외측 쉬라우드(220)의 내부에는 입구와 이어지는 입구유로가 형성될 수 있다. 순환유로(300)의 입구유로는 외측 쉬라우드(220)의 리딩 엣지(211)와 가까운 부분에 형성될 수 있고, 순환유로(300)의 출구는 트레일링 엣지(212) 측과 연통되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 순환유로(300)의 냉각유체(CF)는 외측 쉬라우드(220)의 리딩 엣지(211) 측 부분으로 유입되어, 내측 쉬라우드(230)를 지나 트레일링 엣지(212) 측으로 유동할 수 있고, 이를 통해서 에어포일(210)의 전 영역을 고르게 지나갈 수 있다.As described above, the circulation passage 300 is formed inside the airfoil 210 . The circulation passage 300 may be formed to pass inside the outer shroud 220 and the inner shroud 230 at least once. The inlet of the circulation passage 300 is formed in the outer shroud 220 . An inlet passage leading to an inlet may be formed inside the outer shroud 220 . An inlet passage of the circulation passage 300 may be formed at a portion close to the leading edge 211 of the outer shroud 220, and an outlet of the circulation passage 300 may be formed to communicate with the trailing edge 212 side. can In this case, the cooling fluid CF of the circulation passage 300 flows into the leading edge 211 side of the outer shroud 220 and passes through the inner shroud 230 to flow toward the trailing edge 212 side. Through this, the entire area of the airfoil 210 can be evenly passed.

순환유로(300)는 복수 개의 메인유로(310)와 적어도 하나 이상의 전환유로(320)를 포함할 수 있다. 메인유로(310)는 외측 쉬라우드(220)과 내측 쉬라우드(230)의 사이를 잇는 유로이다. 즉, 냉각유체(CF)는 메인유로(310)를 통해서, 내측 방향 또는 외측 방향으로 유동할 수 있다. The circulation passage 300 may include a plurality of main passages 310 and at least one conversion passage 320 . The main flow path 310 is a flow path connecting the outer shroud 220 and the inner shroud 230 . That is, the cooling fluid CF may flow in an inward direction or an outward direction through the main flow passage 310 .

복수 개의 메인유로(310) 중 어느 가까운 둘 사이에는 전환유로(320)가 배치되어 각각의 메인유로(310)를 이을 수 있다. 전환유로(320)는 냉각유체(CF)의 유동방향을 반전시키는 절곡된 형태의 유로이다. 전환유로(320)에 의해서, 냉각유체(CF)의 유동방향은 내측을 향하는 방향에서 외측을 향하는 방향으로 또는 그 반대로 전환될 수 있다. A switching passage 320 may be disposed between any two of the plurality of main passages 310 to connect each main passage 310 . The conversion passage 320 is a curved passage that reverses the flow direction of the cooling fluid CF. The flow direction of the cooling fluid CF may be switched from an inward direction to an outward direction or vice versa by the conversion passage 320 .

전환유로(320)는 내측 쉬라우드(230)의 내부 또는 외측 쉬라우드(220)의 내부에 배치될 수 있다. 전환유로(320)가 내측 쉬라우드(230)에 배치된 경우, 냉각유체(CF)가 메인유로(310)를 통해, 외측 쉬라우드(220)에서 내측 쉬라우드(230)으로 유동한 뒤, 내측 쉬라우드(230)의 내부를 지나 다시 외측 쉬라우드(220)을 향해 유동할 수 있다. The conversion passage 320 may be disposed inside the inner shroud 230 or inside the outer shroud 220 . When the conversion passage 320 is disposed in the inner shroud 230, the cooling fluid CF flows from the outer shroud 220 to the inner shroud 230 through the main passage 310, and then flows to the inner shroud 230. It may pass through the inside of the shroud 230 and flow toward the outer shroud 220 again.

반대로, 전환유로(320)가 외측 쉬라우드(220)에 배치된 경우, 냉각유체(CF)가 메인유로(310)를 통해, 내측 쉬라우드(230)에서 외측 쉬라우드(220)로 유동한 뒤, 외측 쉬라우드(220)의 내부를 지나 다시 내측 쉬라우드(230)를 향해 유동할 수 있다. Conversely, when the conversion passage 320 is disposed in the outer shroud 220, the cooling fluid CF flows from the inner shroud 230 to the outer shroud 220 through the main passage 310, and then , may pass through the inside of the outer shroud 220 and flow toward the inner shroud 230 again.

에어포일(210)의 내부에는 적어도 하나 이상의 격벽(330)이 배치될 수 있다. 격벽(330)에 의해, 에어포일(210)의 내부에 복수 개의 메인유로(310)가 형성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 격벽(330)은 제1격벽(331), 제2격벽(332), 제3격벽(333), 제4격벽(334)을 포함할 수 있고, 메인유로(310)는 제1메인유로(311), 제2메인유로(312), 제3메인유로(313), 제4메인유로(314)를 포함할 수 있으며, 전환유로(320)는 제1전환유로(321), 제2전환유로(322), 제3전환유로(323), 제4전환유로(324)를 포함할 수 있다.At least one barrier rib 330 may be disposed inside the airfoil 210 . A plurality of main passages 310 may be formed inside the airfoil 210 by the barrier rib 330 . As shown in FIG. 3 , the partition 330 may include a first partition 331, a second partition 332, a third partition 333, and a fourth partition 334, and the main passage 310 ) may include the first main flow path 311, the second main flow path 312, the third main flow path 313, and the fourth main flow path 314, and the transition flow path 320 is the first transition flow path ( 321), a second conversion passage 322, a third conversion passage 323, and a fourth conversion passage 324 may be included.

리딩 엣지(211)와 제1격벽(331) 사이에 제1메인유로(311)가 형성될 수 있다. 제1메인유로(311)는 입구유로와 연결될 수 있다. 제1메인유로(311)는 에어포일(210)의 리딩 엣지(211) 부분을 냉각시킬 수 있다. 리딩 엣지(211)는 연소 가스 유동의 상류에 형성되므로 에어포일(210)에 있어서 가장 고온에 노출되기 쉬운 부분이다. 제1메인유로(311)는 입구유로와 연결되므로, 메인유로(310) 중 가장 저온의 냉각유체(CF)가 유동되는 곳이다. 따라서, 제1메인유로(311)에 의해 에어포일(210)의 고온의 리딩 엣지(211)가 효과적으로 냉각될 수 있다. A first main flow path 311 may be formed between the leading edge 211 and the first partition wall 331 . The first main flow path 311 may be connected to the inlet flow path. The first main flow path 311 may cool a portion of the leading edge 211 of the airfoil 210 . Since the leading edge 211 is formed upstream of the combustion gas flow, it is the part most easily exposed to high temperatures in the airfoil 210. Since the first main flow path 311 is connected to the inlet flow path, the coldest cooling fluid CF among the main flow paths 310 flows. Therefore, the high-temperature leading edge 211 of the airfoil 210 can be effectively cooled by the first main flow path 311 .

제1격벽(331)과 제2격벽(332) 사이에는 제2메인유로(312)가 형성될 수 있고, 제2격벽(332)과 제3격벽(333) 사이에는 제3메인유로(313)가 형성될 수 있으며, 제3격벽(333)과 제4격벽(334) 사이에는 제4메인유로(314)가 형성될 수 있다. 제2메인유로(312), 제3메인유로(313), 제4메인유로(314)는 에어포일(210)의 리딩 엣지(211) 및 트레일링 엣지(212)의 사이 부분을 냉각시킬 수 있다.A second main flow path 312 may be formed between the first partition wall 331 and the second partition wall 332, and a third main flow path 313 may be formed between the second partition wall 332 and the third partition wall 333. may be formed, and a fourth main flow path 314 may be formed between the third barrier rib 333 and the fourth barrier rib 334 . The second main flow path 312, the third main flow path 313, and the fourth main flow path 314 may cool a portion between the leading edge 211 and the trailing edge 212 of the airfoil 210. .

트레일링 엣지(212)에는 반경 방향을 따라 연장되는 슬릿(340)이 형성될 수 있다. 슬릿(340)은 트레일링 엣지(212)와 제4격벽(334) 사이에 형성될 수 있다. 슬릿(340)은 순환유로(300)의 출구와 연통될 수 있다. 냉각유체(CF)는 순환유로(300)의 출구를 지나, 슬릿(340)을 통하여 외부로 토출될 수 있고, 이 과정에서 트레일링 엣지(212)가 전체적으로 냉각될 수 있다.A slit 340 extending in a radial direction may be formed in the trailing edge 212 . The slit 340 may be formed between the trailing edge 212 and the fourth barrier rib 334 . The slit 340 may communicate with the outlet of the circulation passage 300 . The cooling fluid CF may pass through the outlet of the circulation passage 300 and be discharged to the outside through the slit 340, and in this process, the trailing edge 212 may be cooled as a whole.

제1전환유로(321)는 제1메인유로(311)와 제2메인유로(312)를 잇는 유로이다. 제1전환유로(321)는 내측 쉬라우드(230)의 내부에 배치될 수 있다. 제2전환유로(322)는 제2메인유로(312)와 제3메인유로(313)를 잇는 유로이다. 제2전환유로(322)는 외측 쉬라우드(220)의 내부에 배치될 수 있다. 제3전환유로(323)는 제3메인유로(313)와 제4메인유로(314)를 잇는 유로이다. 제3전환유로(323)는 내측 쉬라우드(230)의 내부에 배치될 수 있다. 제4전환유로(324)는 입구가 제4메인유로(314)와 연결되고 출구가 슬릿(340)과 연통될 수 있다. 제4전환유로(324)의 출구는 순환유로(300)의 출구(O)일 수 있다.The first switching passage 321 is a passage connecting the first main passage 311 and the second main passage 312 . The first switching passage 321 may be disposed inside the inner shroud 230 . The second switching passage 322 is a passage connecting the second main passage 312 and the third main passage 313 . The second switching passage 322 may be disposed inside the outer shroud 220 . The third switching passage 323 is a passage connecting the third main passage 313 and the fourth main passage 314 . The third switching passage 323 may be disposed inside the inner shroud 230 . The fourth switching passage 324 may have an inlet connected to the fourth main passage 314 and an outlet communicating with the slit 340 . The outlet of the fourth conversion passage 324 may be the outlet O of the circulation passage 300 .

냉각유체(CF)가 제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)를 지나면서, 내측 쉬라우드(230)을 냉각시킬 수 있다. 냉각유체(CF)가 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)를 지나면서, 외측 쉬라우드(220)을 냉각시킬 수 있다.The inner shroud 230 may be cooled while the cooling fluid CF passes through the first and third conversion passages 321 and 323 . The outer shroud 220 may be cooled while the cooling fluid CF passes through the second switching passage 322 and the fourth switching passage 324 .

제1격벽(331), 제2격벽(332), 제3격벽(333), 제4격벽(334) 각각의 선단에는 제1선단부(T1), 제2선단부(T2), 제3선단부(T3), 제4선단부(T4)가 형성된다. 제1선단부(T1) 및 제3선단부(T3)에 의해, 내측 쉬라우드(230)에 제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)가 형성될 수 있다. 제2선단부(T2) 및 제4선단부(T4)에 의해, 외측 쉬라우드(220)에 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)가 형성될 수 있다.At the ends of the first partition wall 331, the second partition wall 332, the third partition wall 333, and the fourth partition wall 334, a first end part T1, a second end part T2, and a third end part T3 ), a fourth front end portion T4 is formed. A first switching passage 321 and a third switching passage 323 may be formed in the inner shroud 230 by the first tip portion T1 and the third tip portion T3. A second switching passage 322 and a fourth switching passage 324 may be formed in the outer shroud 220 by the second front end portion T2 and the fourth front end portion T4 .

제1선단부(T1) 및 제3선단부(T3)는 내측 쉬라우드(230)과 에어포일(210)의 경계선인 제1경계선(L1)보다 내측에 배치될 수 있다. 이 경우, 제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)가 내측 쉬라우드(230)에 더욱 깊숙하게 배치되어 내측 쉬라우드(230)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다. The first front end portion T1 and the third front end portion T3 may be disposed inside the first boundary line L1, which is the boundary between the inner shroud 230 and the airfoil 210. In this case, the first switching passage 321 and the third switching passage 323 are disposed more deeply in the inner shroud 230 so that the inner shroud 230 can be cooled more effectively.

마찬가지로, 제2선단부(T2) 및 제4선단부(T4)는 외측 쉬라우드(220)와 에어포일(210)의 경계선인 제2경계선(L2)보다 외측에 배치될 수 있다. 이 경우, 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)가 외측 쉬라우드(220)에 더욱 깊숙하게 배치되어 외측 쉬라우드(220)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.Similarly, the second front end portion T2 and the fourth front end portion T4 may be disposed outside the second boundary line L2, which is the boundary between the outer shroud 220 and the airfoil 210. In this case, the second switching passage 322 and the fourth switching passage 324 are disposed more deeply in the outer shroud 220 so that the outer shroud 220 can be cooled more effectively.

제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)는 내측 돌출부(233)에 배치될 수 있다. 내측 돌출부(233)는 내측 플랫폼(231)보다 더 내측으로 돌출된 구성이므로, 제1전환유로(321) 및 제3전환유로(323)가 내측 쉬라우드(230)에 더욱 깊숙하게 배치되어 내측 쉬라우드(230)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다. The first switching passage 321 and the third switching passage 323 may be disposed on the inner protrusion 233 . Since the inner protrusion 233 protrudes more inward than the inner platform 231, the first switching passage 321 and the third switching passage 323 are disposed more deeply in the inner shroud 230, so that the inner shroud Wood 230 can be cooled more effectively.

마찬가지로, 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)는 외측 돌출부(223)에 배치될 수 있다. 외측 돌출부(223)는 외측 플랫폼(221)보다 더 외측으로 돌출된 구성이므로, 제2전환유로(322) 및 제4전환유로(324)가 외측 쉬라우드(220)에 더욱 깊숙하게 배치되어 외측 쉬라우드(220)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.Similarly, the second switching passage 322 and the fourth switching passage 324 may be disposed on the outer protrusion 223 . Since the outer protrusion 223 protrudes more outward than the outer platform 221, the second switching passage 322 and the fourth switching passage 324 are disposed more deeply in the outer shroud 220, so that the outer shroud Wood 220 can be cooled more effectively.

제1선단부(T1), 제2선단부(T2), 제3선단부(T3), 제4선단부(T4)는 각각 다공성 재질로 형성될 수 있다. 이 경우, 냉각유체(CF)가 각각의 격벽(330)의 선단부(T)에 일부 흡수될 수 있다. 냉각유체(CF)의 일부가 선단부(T)에 흡수된 경우, 흡수된 냉각유체(CF)는 선단부(T)의 주변에 열 경계층을 형성할 수 있다. 열 경계층에 의해서, 선단부(T)의 열적 손상을 방지할 수 있다. Each of the first tip portion T1, the second tip portion T2, the third tip portion T3, and the fourth tip portion T4 may be formed of a porous material. In this case, the cooling fluid CF may be partially absorbed by the front end portion T of each partition wall 330 . When a portion of the cooling fluid CF is absorbed by the tip portion T, the absorbed cooling fluid CF may form a thermal boundary layer around the tip portion T. Thermal damage to the tip portion T may be prevented by the thermal boundary layer.

또한, 제1선단부(T1), 제2선단부(T2), 제3선단부(T3), 제4선단부(T4)에는 각각 표면에 미세돌기(e)가 형성될 수 있다. 미세돌기(e)는 냉각유체(CF)와 충돌하면서 난류를 형성할 수 있다. 난류가 형성됨에 따라, 선단부(T)에서 발생하는 유동 박리 현상을 방지할 수 있어, 냉각유체(CF)의 유동 저항을 줄일 수 있고, 선단부(T)의 열적 손상을 방지할 수 있다.In addition, fine protrusions e may be formed on surfaces of the first tip portion T1, the second tip portion T2, the third tip portion T3, and the fourth tip portion T4, respectively. The fine protrusions (e) may form turbulence while colliding with the cooling fluid (CF). As the turbulent flow is formed, it is possible to prevent flow separation occurring at the tip portion T, thereby reducing the flow resistance of the cooling fluid CF and preventing thermal damage to the tip portion T.

순환유로(300)의 메인유로(310)와 전환유로(320)는 전체적으로 단면적이 일정하게 형성될 수 있다. 이 경우, 순환유로(300)에서의 냉각유체(CF)가 일정하게 유동할 수 있어, 에어포일(210)의 냉각 신뢰성을 확보할 수 있다.The main flow path 310 and the diverting flow path 320 of the circulation flow path 300 may have constant cross-sectional areas as a whole. In this case, the cooling fluid CF in the circulation passage 300 can flow constantly, so that the cooling reliability of the airfoil 210 can be secured.

입구유로의 단면적은 순환유로(300)의 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 입구유로의 단면적은 입구에서부터 순환유로(300) 측으로 갈수록 서서히 단면적이 줄어들어, 순환유로(300)와 이어지도록 형성될 수 있다. 이 경우, 입구유로는 노즐로서 기능할 수 있다. 냉각유체(CF)가 입구유로로 유입되어 순환유로(300)로 토출될 때, 유속이 증가한다. 증가한 유속에 의해, 냉각유체(CF)는 순환유로(300)를 더욱 더 빨리 통과할 수 있어, 에어포일(210)이 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.A cross-sectional area of the inlet passage may be larger than that of the circulation passage 300 . The cross-sectional area of the inlet passage gradually decreases from the inlet toward the circulation passage 300, and may be formed to be connected to the circulation passage 300. In this case, the inlet passage can function as a nozzle. When the cooling fluid CF flows into the inlet passage and is discharged to the circulation passage 300, the flow velocity increases. Due to the increased flow rate, the cooling fluid CF can pass through the circulation passage 300 more quickly, so that the airfoil 210 can be cooled more effectively.

외측 쉬라우드(220)또는 내측 쉬라우드(230)에는 쉬라우드관통유로(350)가 형성될 수 있다. 쉬라우드관통유로(350)는 외측 쉬라우드(220)또는 내측 쉬라우드(230)을 관통하고, 순환유로(300)와 외부를 연통시키도록 형성될 수 있다. 쉬라우드관통유로(350)가 형성됨에 따라, 외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)의 내부에 더욱 더 많은 냉각유체(CF)가 유동하게 되어, 외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다. A shroud through-passage 350 may be formed in the outer shroud 220 or the inner shroud 230 . The shroud through-path 350 may be formed to pass through the outer shroud 220 or the inner shroud 230 and communicate with the circulation passage 300 to the outside. As the shroud through-path 350 is formed, more and more cooling fluid CF flows inside the outer shroud 220 or the inner shroud 230, so that the outer shroud 220 or the inner shroud 220 flows. Wood 230 can be cooled more effectively.

도 3과 같이, 메인유로(310) 및 전환유로(320)가 각각 4개씩 형성된 경우, 순환유로(300)의 출구(O)는 외측 플랫폼(221)에 배치된다. 이 경우, 슬릿(340)에서는 외측에서 내측으로 갈수록 냉각유체(CF)의 유동량이 줄어들 수 있다. 만약, 쉬라우드관통유로(350)가 내측 쉬라우드(230)에 슬릿(340)과 연통되도록 배치될 경우, 슬릿(340)의 내측에서 줄어든 냉각유체(CF)의 유동량을 보충할 수 있어, 에어포일(210)이 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다. As shown in FIG. 3 , when four main flow passages 310 and four switching passages 320 are formed, the outlet O of the circulation passage 300 is disposed on the outer platform 221 . In this case, in the slit 340, the flow rate of the cooling fluid CF may decrease from the outside to the inside. If the shroud through-passage 350 is disposed in the inner shroud 230 to communicate with the slit 340, it is possible to supplement the reduced flow amount of the cooling fluid CF inside the slit 340, and air Foil 210 can be cooled more effectively.

또한, 터빈 베인(200)이 주조로 제작되는 경우, 주조 틀로서 세라믹코어가 이용될 수 있는데, 슬릿(340)의 경우 내부 공간이 매우 협소하기 때문에 슬릿(340) 부분의 세라믹코어는 매우 얇게 형성된다. 따라서, 슬릿(340) 부분의 세라믹코어는 내구성이 약할 수 있는데, 위와 같은 쉬라우드관통유로(350)가 배치될 경우, 세라믹코어를 구조적으로 보강할 수 있다는 효과가 있다.In addition, when the turbine vane 200 is manufactured by casting, a ceramic core may be used as a casting frame. In the case of the slit 340, since the internal space is very narrow, the ceramic core at the slit 340 portion is formed very thin. do. Therefore, the durability of the ceramic core at the slit 340 may be weak, but when the shroud through-passage 350 is disposed, the ceramic core can be structurally reinforced.

트레일링 엣지(212)와 가장 가까운 격벽(330)에는 슬릿(340)과 연통되는 슬릿연통홀(360)이 형성될 수 있다. 예를 들어 제4격벽(334)에 슬릿(340)과 연통되는 슬릿연통홀(360)이 형성될 수 있다. 슬릿연통홀(360)은 제4격벽(334)의 중앙 부분에 형성될 수 있다. 이 경우, 앞서 설명한 쉬라우드관통유로(350)와 마찬가지로, 슬릿(340)의 내측에 냉각유체(CF)의 유동량을 보충할 수 있고, 세라믹코어를 구조적으로 보강시킬 수 있다.A slit communication hole 360 communicating with the slit 340 may be formed in the barrier rib 330 closest to the trailing edge 212 . For example, a slit communication hole 360 communicating with the slit 340 may be formed in the fourth partition wall 334 . The slit communication hole 360 may be formed in a central portion of the fourth partition wall 334 . In this case, similar to the shroud through-path 350 described above, the flow rate of the cooling fluid CF inside the slit 340 can be supplemented, and the ceramic core can be structurally reinforced.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다. 5 is a longitudinal cross-sectional view showing a turbine vane according to a second embodiment of the present invention.

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a turbine vane according to a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 5 .

본 발명의 제2실시예에 따른 터빈 베인(200)의 격벽(330)에는, 격벽(330)의 선단부(T)에 격벽관통유로(370)가 형성될 수 있다. 격벽관통유로(370)는 격벽(330)을 관통하여 형성된다. 격벽관통유로(370)에는 메인유로(310)에서 유동하는 냉각유체(CF)가 일부 바이패스되어 유동하게 된다. 제1선단부(T1)에는 제1격벽관통유로(371)가, 제2선단부(T2)에는 제2격벽관통유로(372)가, 제3선단부(T3)에는 제3격벽관통유로(373)가, 제4선단부(T4)에는 제4격벽관통유로(374)가 형성될 수 있다. In the partition wall 330 of the turbine vane 200 according to the second embodiment of the present invention, a partition wall through passage 370 may be formed at the front end portion T of the partition wall 330 . The partition through passage 370 is formed through the partition wall 330 . A portion of the cooling fluid CF flowing in the main flow passage 310 is bypassed and flows through the bulkhead passage 370 . A first bulkhead penetration passage 371 is provided at the first tip portion T1, a second bulkhead penetration passage 372 is provided at the second tip portion T2, and a third bulkhead penetration passage 373 is provided at the third tip portion T3. , A fourth partition wall penetration passage 374 may be formed at the fourth front end portion T4.

격벽관통유로(370)에 의해서, 열에 집중적으로 노출되는 선단부(T)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다. 또한, 격벽관통유로(370)에 의해서, 결과적으로 전환유로(320)의 단면적이 더 넓게 형성되는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있다. 이로 인하여, 외측 쉬라우드(220) 및 내측 쉬라우드(230)에 더 많은 냉각유체(CF)가 유동할 수 있어, 외측 쉬라우드(220) 및 내측 쉬라우드(230)가 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.The front end portion T, which is intensively exposed to heat, can be more effectively cooled by the partition through passage 370 . In addition, as a result of the bulkhead penetration passage 370, the same result as the cross-section of the conversion passage 320 is formed wider can be obtained. Due to this, more cooling fluid CF can flow through the outer shroud 220 and the inner shroud 230, so that the outer shroud 220 and the inner shroud 230 can be cooled more effectively. .

도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이다. 6 is a longitudinal cross-sectional view showing a turbine vane according to a third embodiment of the present invention.

이하, 도 6를 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a turbine vane according to a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 6 .

본 발명의 제3실시예에 따른 터빈 베인(200)의 전환유로(320)는 확장전환유로(320`)일 수 있다. 확장전환유로(320`)는 전환유로(320) 보다 단면적이 더 크게 형성된다. 뿐만 아니라, 확장전환유로(320`)의 단면적은 메인유로(310)의 단면적보다 더 크게 형성될 수 있다. 이 경우, 메인유로(310)와 확장전환유로(320`)는 자연스럽게 이어지도록 형성될 수 있다. The conversion passage 320 of the turbine vane 200 according to the third embodiment of the present invention may be an expansion conversion passage 320'. The expansion conversion passage 320' has a larger cross-sectional area than the conversion passage 320. In addition, the cross-sectional area of the expansion conversion passage 320' may be larger than that of the main passage 310. In this case, the main passage 310 and the expansion conversion passage 320' may be formed to be naturally connected.

확장전환유로(320`)의 형상은 전체적으로 물방울 모양과 같이 형성될 수 있다. 이 때 물방울 형상은 원형 또는 타원형에 가까운 형상을 의미한다. 확장전환유로(320`)의 형상이 물방울과 같이 형성되는 경우, 격벽(330)의 선단부(T) 또한 이에 대응되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 격벽(330)의 선단부(T)는 외측으로 부풀어진 형태로 형성될 수 있다. The shape of the expansion diverting passage 320' may be formed in a water drop shape as a whole. At this time, the water drop shape means a shape close to a circular or elliptical shape. When the shape of the expansion conversion passage 320' is formed like a water droplet, the front end portion T of the barrier rib 330 may also be formed to correspond thereto. In this case, the front end portion T of the barrier rib 330 may be formed to bulge outward.

확장전환유로(320`)가 형성되는 경우, 외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)의 더욱 깊숙한 부분까지 냉각유체(CF)가 유동할 수 있다. 또한, 선단부(T) 및 확장전환유로(320`)에서의 냉각유체(CF) 접촉 면적이 더욱 넓어질 수 있다. 이에 따라서, 외측 쉬라우드(220) 또는 내측 쉬라우드(230)에서의 열교환양이 증가하여, 더욱 효과적으로 냉각될 수 있다.When the expansion diverting passage 320' is formed, the cooling fluid CF may flow to a deeper portion of the outer shroud 220 or the inner shroud 230. In addition, the contact area of the cooling fluid CF at the tip portion T and the expansion conversion passage 320' may be further widened. Accordingly, the amount of heat exchange in the outer shroud 220 or the inner shroud 230 is increased, so that cooling can be performed more effectively.

도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 터빈 베인의 모습을 도시한 종단면도이고, 도 8은 도 7에서 "C-C 선을 따라 절개한 횡단면도이다.7 is a longitudinal cross-sectional view showing a turbine vane according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line C-C in FIG.

이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 제4실시예에 따른 터빈 베인에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a turbine vane according to a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8 .

본 발명의 제4실시예에 따른 터빈 베인(200)의 순환유로(300) 및 슬릿(340)에는 복수 개의 터뷸레이터가 배치될 수 있다. 터뷸레이터는 제1터뷸레이터(380) 및 제2터뷸레이터(390)를 포함할 수 있다. A plurality of turbulators may be disposed in the circulation passage 300 and the slit 340 of the turbine vane 200 according to the fourth embodiment of the present invention. The turbulator may include a first turbulator 380 and a second turbulator 390 .

제1터뷸레이터(380)는 슬릿(340)에 복수 개가 배치될 수 있다. 제1터뷸레이터(380)는 슬릿(340)의 내부에 돌출되어 형성된다. 제1터뷸레이터(380)는 트레일링 엣지(212)를 향하는 방향으로 내측으로 하향 경사지게 형성될 수 있다. 이 경우, 슬릿(340)에서 냉각유체(CF)를 외측에서 내측을 향하는 방향으로 안내하여, 냉각유체(CF)가 슬릿(340)의 전체적인 부분에서 골고루 유동할 수 있게 된다. 또한, 제1터뷸레이터(380)는 냉각유체(CF)에 난류를 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 유동 저항이 줄어들고, 열교환이 더욱 더 효과적으로 일어날 수 있다.A plurality of first turbulators 380 may be disposed in the slit 340 . The first turbulator 380 protrudes from the inside of the slit 340. The first turbulator 380 may be inclined downwardly inwardly in a direction toward the trailing edge 212 . In this case, the slit 340 guides the cooling fluid CF from the outside to the inside, so that the cooling fluid CF can flow evenly over the entirety of the slit 340 . In addition, the first turbulator 380 may form a turbulent flow in the cooling fluid CF. Accordingly, flow resistance is reduced, and heat exchange can occur more effectively.

제2터뷸레이터(390)는 메인유로(310)에 복수 개가 배치될 수 있다. 제2터뷸레이터(390)는 각각, 제1메인유로(311), 제2메인유로(312), 제3메인유로(313), 제4메인유로(314)에 배치되는 제2-1터뷸레이터(391), 제2-2터뷸레이터(392), 제2-3터뷸레이터(393), 제2-4터뷸레이터(394)를 포함할 수 있다. 이 때, 인접한 제2터뷸레이터(390)들은 서로 대칭적으로 배치될 수 있다. A plurality of second turbulators 390 may be disposed in the main flow path 310 . The second turbulator 390 is a 2-1 turbulator disposed in the first main flow path 311, the second main flow path 312, the third main flow path 313, and the fourth main flow path 314, respectively. (391), a 2-2 turbulator 392, a 2-3 turbulator 393, and a 2-4 turbulator 394 may be included. At this time, adjacent second turbulators 390 may be disposed symmetrically with each other.

구체적으로, 제2-1터뷸레이터(391) 및 제2-3터뷸레이터(393)는 리딩 엣지(211)를 향하여 하향 경사지도록 형성될 수 있고, 제2-2터뷸레이터(392) 및 제2-4터뷸레이터(394)는 리딩 엣지(211)를 향하여 상향 경사지도록 형성될 수 있다. 제2터뷸레이터(390)에 의해서 냉각유체(CF)가 안내됨에 따라, 메인유로(310)에서의 냉각유체(CF)의 유동이 더욱 원활하게 형성될 수 있다. 또한, 제1터뷸레이터(380)와 마찬가지로, 제2터뷸레이터(390)는 냉각유체(CF)에 난류를 형성하므로, 열교환이 더욱 더 효과적으로 일어날 수 있다. Specifically, the 2-1 turbulator 391 and the 2-3 turbulator 393 may be formed to slope downward toward the leading edge 211, and the 2-2 turbulator 392 and the second The -4 turbulator 394 may be formed to be inclined upward toward the leading edge 211 . As the cooling fluid CF is guided by the second turbulator 390, the flow of the cooling fluid CF in the main flow passage 310 can be formed more smoothly. Also, like the first turbulator 380, the second turbulator 390 forms a turbulent flow in the cooling fluid CF, so heat exchange can occur more effectively.

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, 이러한 수정, 변경 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, those skilled in the art can add, change, delete, or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. It will be possible to variously modify and change the present invention by the like, and it will be said that such modifications and changes are also included within the scope of the present invention.

200 : 터빈 베인 210 : 에어포일
211 : 리딩 엣지 212 : 트레일링 엣지
213 : 흡입면 214 : 압력면
215 : 냉각홀 220 : 외측 쉬라우드
221 : 외측 플랫폼 222 : 외측 후크
223 : 외측 돌출부 230 : 내측 쉬라우드
231 : 내측 플랫폼 232 : 내측 후크
233 : 내측 돌출부
300 : 순환유로 310 : 메인유로
311 : 제1메인유로 312 : 제2메인유로
313 : 제3메인유로 314 : 제4메인유로
320 : 전환유로 320` : 확장전환유로
321 : 제1전환유로 321` : 제1확장전환유로
322 : 제2전환유로 322` : 제2확장전환유로
323 : 제3전환유로 323` : 제3확장전환유로
324 : 제4전환유로 324` : 제4확장전환유로
330 : 격벽 331 : 제1격벽
332 : 제2격벽 333 : 제3격벽
334 : 제4격벽 340 : 슬릿
350 : 쉬라우드관통유로 360 : 슬릿연통홀
370 : 격벽관통유로 371 : 제1격벽관통유로
372 : 제2격벽관통유로 373 : 제3격벽관통유로
374 : 제4격벽관통유로 380 : 제1터뷸레이터
390 : 제2터뷸레이터 391 : 제2-1터뷸레이터
392 : 제2-2터뷸레이터 393 : 제2-3터뷸레이터
394 : 제2-4터뷸레이터
CF : 냉각유체 e : 미세돌기
I : 입구유로 L1 : 제1경계선
L2 : 제2경계선 O : 출구
T1 : 제1선단부 T2 : 제2선단부
T3 : 제3선단부 T4 : 제4선단부200: turbine vane 210: airfoil
211: leading edge 212: trailing edge
213: suction surface 214: pressure surface
215: cooling hole 220: outer shroud
221: outer platform 222: outer hook
223: outer protrusion 230: inner shroud
231: inner platform 232: inner hook
233: inner protrusion
300: circulation flow path 310: main flow path
311: first main flow 312: second main flow
313: 3rd main flow 314: 4th main flow
320: Conversion Euro 320`: Extended Conversion Euro
321: 1st conversion passage 321`: 1st extended conversion passage
322: 2nd conversion passage 322`: 2nd expansion conversion passage
323: 3rd conversion passage 323`: 3rd extended conversion passage
324: 4th conversion passage 324`: 4th extended conversion passage
330: bulkhead 331: first bulkhead
332: second bulkhead 333: third bulkhead
334: fourth bulkhead 340: slit
350: shroud through passage 360: slit communication hole
370: bulkhead penetration passage 371: first bulkhead penetration passage
372: second bulkhead penetration passage 373: third bulkhead penetration passage
374: 4th bulkhead penetration passage 380: 1st turbulator
390: second turbulator 391: 2-1 turbulator
392: 2-2 turbulator 393: 2-3 turbulator
394: 2-4 turbulator
CF: cooling fluid e: fine protrusions
I: Inlet flow L1: 1st boundary line
L2: 2nd boundary line O: exit
T1: first tip T2: second tip
T3: 3rd tip T4: 4th tip

Claims (20)

리딩 엣지 및 트레일링 엣지가 형성되고, 횡단면이 익형이며, 내부에 냉각 유체가 유동하는 순환유로가 형성된 에어포일;
상기 에어포일의 반경 방향 외측 단부에 배치되는 외측 쉬라우드; 및
상기 에어포일의 반경 방향 내측 단부에 배치되는 내측 쉬라우드을 포함하고,
상기 순환유로는,
입구가 상기 외측 쉬라우드에 형성되고,
상기 외측 쉬라우드의 내부와 상기 내측 쉬라우드의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성되는 터빈 베인.an airfoil having a leading edge and a trailing edge, an airfoil in cross section, and a circulation passage through which cooling fluid flows;
an outer shroud disposed at an outer end of the airfoil in a radial direction; and
Including an inner shroud disposed at a radially inner end of the airfoil,
The circulation flow path,
An inlet is formed in the outer shroud,
A turbine vane formed to pass through the inside of the outer shroud and the inside of the inner shroud at least once. 제 1 항에 있어서,
상기 순환유로는,
상기 외측 쉬라우드과 상기 내측 쉬라우드 사이를 잇는 복수 개의 메인유로와,
상기 복수 개의 메인유로 중 가까운 어느 둘을 잇고, 상기 메인유로의 냉각유체의 유동 방향을 전환하는 적어도 하나 이상의 전환유로를 포함하고,
상기 전환유로는 상기 내측 쉬라우드의 내부 또는 상기 외측 쉬라우드의 내부에 배치되는 터빈 베인.According to claim 1,
The circulation flow path,
A plurality of main flow passages connecting the outer shroud and the inner shroud;
At least one conversion passage connecting any two of the plurality of main passages and converting a flow direction of the cooling fluid in the main passage,
The turbine vane according to claim 1 , wherein the conversion passage is disposed inside the inner shroud or inside the outer shroud. 제 2 항에 있어서,
상기 에어포일의 내부에는 적어도 하나 이상의 격벽이 배치되고,
상기 격벽에 의해 상기 에어포일 내부에 복수 개의 상기 메인유로가 형성되며,
상기 격벽의 선단부는 상기 외측 쉬라우드의 내부 또는 상기 내측 쉬라우드의 내부에 배치되는 터빈 베인.According to claim 2,
At least one bulkhead is disposed inside the airfoil,
A plurality of main flow passages are formed inside the airfoil by the barrier rib,
The front end of the bulkhead is disposed inside the outer shroud or inside the inner shroud. 제 2 항에 있어서,
상기 순환유로는,
상기 메인유로 및 상기 전환유로의 단면적이 일정하게 형성되는 터빈 베인.According to claim 2,
The circulation flow path,
A turbine vane in which the cross-sectional areas of the main passage and the conversion passage are formed to be constant. 제 2 항에 있어서,
상기 순환유로는,
입구유로의 단면적이, 상기 메인유로 및 상기 전환유로의 단면적보다 크게 형성되는 터빈 베인.According to claim 2,
The circulation flow path,
A turbine vane in which the cross-sectional area of the inlet passage is larger than the cross-sectional areas of the main passage and the conversion passage. 제 1 항에 있어서,
상기 외측 쉬라우드 또는 상기 내측 쉬라우드에,
상기 외측 쉬라우드 또는 상기 내측 쉬라우드를 관통하고, 상기 순환유로와 외부를 연통시키는 쉬라우드관통유로가 형성되는 터빈 베인.According to claim 1,
To the outer shroud or the inner shroud,
A turbine vane having a shroud through-passage passing through the outer shroud or the inner shroud and communicating the circulation passage and the outside. 제 3 항에 있어서,
상기 트레일링 엣지에, 반경 방향을 따라 연장되고 상기 순환유로의 출구와 연통되는 슬릿이 더 형성되고,
상기 트레일링 엣지와 가장 가까운 상기 격벽에, 출구가 아닌 상기 순환유로와 상기 슬릿을 연통시키는 슬릿연통홀이 관통 형성된 터빈 베인.According to claim 3,
A slit extending in a radial direction and communicating with an outlet of the circulation passage is further formed at the trailing edge,
A turbine vane having a slit communication hole through which the slit communicates with the circulation flow path, which is not an outlet, through the partition wall closest to the trailing edge. 제 3 항에 있어서,
상기 격벽의 선단부에는, 상기 격벽 주변의 두개의 상기 메인유로를 연통시키는 격벽관통유로가 관통 형성되고,
상기 격벽관통유로는,
상기 외측 쉬라우드와 상기 에어포일의 경계선 또는 상기 내측 쉬라우드와 상기 에어포일의 경계선을 기준으로, 상기 에어포일보다 더 외측 또는 더 내측에 형성되는 터빈 베인.According to claim 3,
At the front end of the partition wall, a partition wall through passage for communicating the two main passages around the partition wall is formed through,
The bulkhead penetrating passage,
A turbine vane formed further outside or inside the airfoil based on a boundary line between the outer shroud and the airfoil or a boundary line between the inner shroud and the airfoil. 제 2 항에 있어서,
상기 전환유로의 단면적은,
상기 메인유로의 단면적보다 크게 형성되는 터빈 베인.According to claim 2,
The cross-sectional area of the conversion passage is,
A turbine vane formed larger than the cross-sectional area of the main flow path. 제 1 항에 있어서,
상기 순환유로 내부에,
상기 순환유로 측으로 돌출된 제1터뷸레이터가 배치되는 터빈 베인.According to claim 1,
Inside the circulation passage,
A turbine vane on which a first turbulator protrudes toward the circulation passage. 회전 가능하게 배치되는 터빈 로터 디스크;
상기 터빈 로터 디스크에 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드; 및
고정 배치되는 복수 개의 터빈 베인을 포함하고,
상기 터빈 베인은,
리딩 엣지 및 트레일링 엣지가 형성되고, 횡단면이 익형이며, 내부에 냉각 유체가 유동하는 순환유로가 형성된 에어포일;
상기 에어포일의 반경 방향 외측 단부에 배치되는 외측 쉬라우드; 및
상기 에어포일의 반경 방향 내측 단부에 배치되는 내측 쉬라우드를 포함하고,
상기 순환유로는,
입구가 상기 외측 쉬라우드에 형성되고,
상기 외측 쉬라우드의 내부와 상기 내측 쉬라우드의 내부를 적어도 한 번씩 지나도록 형성되는 터빈.a turbine rotor disk rotatably arranged;
a plurality of turbine blades disposed on the turbine rotor disk; and
Including a plurality of fixedly arranged turbine vanes,
The turbine vane,
an airfoil having a leading edge and a trailing edge, an airfoil in cross section, and a circulation passage through which cooling fluid flows;
an outer shroud disposed at an outer end of the airfoil in a radial direction; and
And an inner shroud disposed at a radially inner end of the airfoil,
The circulation flow path,
An inlet is formed in the outer shroud,
A turbine formed to pass through the inside of the outer shroud and the inside of the inner shroud at least once. 제 11 항에 있어서,
상기 순환유로는,
상기 외측 쉬라우드과 상기 내측 쉬라우드 사이를 잇는 복수 개의 메인유로와,
상기 복수 개의 메인유로 중 가까운 어느 둘을 잇고, 상기 메인유로의 냉각유체의 유동 방향을 전환하는 적어도 하나 이상의 전환유로를 포함하고,
상기 적어도 하나의 전환유로는 상기 외측 쉬라우드의 내부 또는 상기 내측 쉬라우드의 내부에 배치되는 터빈.According to claim 11,
The circulation flow path,
A plurality of main flow passages connecting the outer shroud and the inner shroud;
At least one conversion passage connecting any two of the plurality of main passages and converting a flow direction of the cooling fluid in the main passage,
The at least one conversion passage is disposed inside the outer shroud or inside the inner shroud. 제 11 항에 있어서,
상기 에어포일의 내부에는 적어도 하나 이상의 격벽이 배치되고,
상기 격벽에 의해 상기 에어포일 내부에 복수 개의 상기 메인유로가 형성되며,
상기 격벽의 선단부는 상기 외측 쉬라우드의 내부 또는 상기 내측 쉬라우드의 내부에 배치되는 터빈.According to claim 11,
At least one bulkhead is disposed inside the airfoil,
A plurality of main flow passages are formed inside the airfoil by the barrier rib,
The front end of the bulkhead is disposed inside the outer shroud or inside the inner shroud. 제 11 항에 있어서,
상기 순환유로는,
입구유로의 단면적이, 상기 메인유로 및 상기 전환유로의 단면적보다 크게 형성되는 터빈.According to claim 11,
The circulation flow path,
A turbine in which the cross-sectional area of the inlet passage is larger than the cross-sectional areas of the main passage and the conversion passage. 제 11 항에 있어서,
상기 순환유로는,
상기 메인유로 및 상기 전환유로의 단면적이 일정하게 형성되는 터빈.According to claim 11,
The circulation flow path,
A turbine in which the cross-sectional areas of the main passage and the conversion passage are formed constant. 제 11 항에 있어서,
상기 외측 쉬라우드 또는 상기 내측 쉬라우드에,
상기 외측 쉬라우드 또는 상기 내측 쉬라우드를 관통하고, 상기 순환유로와 외부를 연통시키는 쉬라우드관통유로가 형성되는 터빈.According to claim 11,
To the outer shroud or the inner shroud,
A turbine having a shroud through-passage passing through the outer shroud or the inner shroud and communicating the circulation passage and the outside. 제 11 항에 있어서,
상기 트레일링 엣지에, 반경 방향을 따라 연장되고 상기 순환유로의 출구와 연통하는 슬릿이 더 형성되고,
상기 트레일링 엣지와 가장 가까운 상기 격벽에, 출구가 아닌 상기 순환유로와 상기 슬릿을 연통시키는 슬릿연통홀이 관통 형성된 터빈.According to claim 11,
A slit extending in a radial direction and communicating with an outlet of the circulation passage is further formed at the trailing edge,
A turbine having a slit communication hole through which the slit communicates with the circulation passage, which is not an outlet, through the partition wall closest to the trailing edge. 제 11 항에 있어서,
상기 격벽의 선단부에는, 상기 격벽 주변의 두개의 상기 메인유로를 연통시키는 격벽관통유로가 관통 형성되고,
상기 격벽관통유로는,
상기 외측 쉬라우드와 상기 에어포일의 경계선 또는 상기 내측 쉬라우드와 상기 에어포일의 경계선을 기준으로, 상기 에어포일보다 더 외측 또는 더 내측에 형성되는 터빈.According to claim 11,
At the front end of the partition wall, a partition wall through passage for communicating the two main passages around the partition wall is formed through,
The bulkhead penetrating passage,
A turbine formed further outside or inside the airfoil based on a boundary line between the outer shroud and the airfoil or a boundary line between the inner shroud and the airfoil. 제 11 항에 있어서,
상기 전환유로의 단면적은,
상기 메인유로의 단면적보다 크게 형성되는 터빈.According to claim 11,
The cross-sectional area of the conversion passage is,
A turbine formed larger than the cross-sectional area of the main flow path. 제 11 항에 있어서,
상기 순환유로 내부에,
상기 순환유로 측으로 돌출된 제1터뷸레이터가 배치되는 터빈.According to claim 11,
Inside the circulation passage,
A turbine in which a first turbulator protrudes toward the circulation passage.

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