KR102156428B1 - Airfoil for turbine, turbine including the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 냉각 성능이 향상된 에어포일, 및 터빈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 에어포일은, 내부 공간을 형성하는 측벽, 상기 측벽의 벽체 내부에 형성되어 스월을 유도하는 선회 공간, 상기 측벽의 벽체 내부에서 상기 선회 공간에 연결 형성되어 냉매의 이동 통로를 제공하며, 상기 선회 공간의 중심축에 대하여 편심된 방향으로 상기 선회 공간에 연결된 내부 유로, 및 상기 선회 공간과 연결되며 상기 선회 공간으로 유입된 냉매를 배출하는 분사 유로를 포함한다.An object of the present invention is to provide an airfoil with improved cooling performance and a turbine.
The airfoil according to an aspect of the present invention includes a sidewall forming an inner space, a turning space formed inside the wall of the sidewall to induce swirl, and a passage of the refrigerant connected to the turning space inside the wall of the sidewall. And an internal flow path connected to the orbiting space in a direction eccentric with respect to a central axis of the orbiting space, and an injection channel connected to the orbiting space and discharging the refrigerant introduced into the orbiting space.
Description
본 발명은 터빈용 에어포일, 이를 포함하는 터빈에 관한 것이다. The present invention relates to an airfoil for a turbine, 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 combusts compressed air and fuel compressed by a compressor, and rotates the turbine with hot 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 compressors, combustors and turbines. The compressor sucks in outside air, compresses it, and delivers it to the combustor. The air compressed by the compressor is in a state of high pressure and high temperature. The combustor combusts by mixing fuel and compressed air introduced from the compressor. The combustion gases generated by combustion are discharged to the turbine. The 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 터빈읜 효율을 증가시키기 위하여 터빈으로 유입되는 가스의 온도(Turbine Inlet Temperature: TIT)가 지속적으로 상승하는 추세에 있는데, 이로 인하여 터빈 블레이드의 내열처리 및 냉각의 중요성이 부각되고 있다.In recent years, in order to increase turbine efficiency, the temperature of the gas flowing into the turbine (Turbine Inlet Temperature: TIT) has been constantly increasing, and for this reason, the importance of heat resistance treatment and cooling of the turbine blades has emerged.
터빈 블레이드를 냉각하기 위한 방법으로는 필름 쿨링과 인터널 쿨링 방식이 있다. 필름 쿨링 방식은 터빈 블레이드의 외면에 코팅막을 형성하여 외부에서 블레이드로 열전달을 막는 방식이다. 필름 쿨링 방식에 의하면 블레이드에 도포되는 내열도료가 블레이드의 내열 특성 및 기계적 내구성을 결정된다.Methods for cooling turbine blades include film cooling and internal cooling. In the film cooling method, a coating film is formed on the outer surface of the turbine blade to prevent heat transfer from the outside to the blade. According to the film cooling method, the heat-resistant paint applied to the blade determines the heat resistance and mechanical durability of the blade.
인터널 쿨링 방식은 냉각유체와 블레이드의 열교환을 통해서 블레이드를 냉각하는 방식이다. 일반적으로 터빈 블레이드는 가스터빈의 압축기로부터 추출된 압축된 냉각 공기를 이용하여 냉각한다. 압축기에 의해 압축된 압축 공기는 가스 터빈의 연소기에서 사용하기 위해 생성되는 것이므로, 터빈 블레이드의 냉각을 위해 압축기로부터 추출되는 압축 공기의 양을 증가시킨다면 가스 터빈의 전체 효율이 저하된다. 따라서 효율적인 블레이드의 냉각을 위해서는 적은 양의 냉각유체로 블레이드를 전체적으로 균등하게 냉각해야 한다. 특히, 에어포일의 리딩 엣지 부분은 과열되기 쉽고 냉각이 어려운 문제가 있다.The internal cooling method cools the blade through heat exchange between the cooling fluid and the blade. In general, turbine blades are cooled using compressed cooling air extracted from a compressor of a gas turbine. Since compressed air compressed by the compressor is produced for use in the combustor of a gas turbine, increasing the amount of compressed air extracted from the compressor for cooling the turbine blades lowers the overall efficiency of the gas turbine. Therefore, for efficient blade cooling, the entire blade must be evenly cooled with a small amount of cooling fluid. In particular, the leading edge portion of the airfoil is easy to overheat and it is difficult to cool down.
상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 냉각 성능이 향상된 에어포일, 및 터빈을 제공하고자 한다.Based on the technical background as described above, the present invention is to provide an airfoil with improved cooling performance and a turbine.
본 발명의 일 측면에 따른 에어포일은, 내부 공간을 형성하는 측벽, 상기 측벽의 벽체 내부에 형성되어 스월을 유도하는 선회 공간, 상기 측벽의 벽체 내부에서 상기 선회 공간에 연결 형성되어 냉매의 이동 통로를 제공하며, 상기 선회 공간의 중심축에 대하여 편심된 방향으로 상기 선회 공간에 연결된 내부 유로, 및 상기 선회 공간과 연결되며 상기 선회 공간으로 유입된 냉매를 배출하는 분사 유로를 포함하며, 상기 측벽의 내부에는 복수의 상기 선회 공간이 형성되고, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간들을 연결하되, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간에서 상기 내부 유로로 냉매가 유입되는 입구와 상기 선회 공간으로 냉매를 배출하는 출구를 갖고, 상기 입구는 상기 출구보다 더 상부에 위치하여, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간의 높이 방향에 대하여 경사지게 형성되어 하나의 상기 선회 공간의 상부에서 냉매를 공급받아 다른 상기 선회 공간의 하부로 냉매를 공급한다.An airfoil according to an aspect of the present invention includes a side wall forming an inner space, a turning space formed inside the wall of the side wall to induce swirl, and a passage of the refrigerant formed connected to the turning space inside the wall of the side wall. And an internal flow path connected to the orbiting space in a direction eccentric with respect to a central axis of the orbiting space, and an injection channel connected to the orbiting space and discharging the refrigerant introduced into the orbiting space, and A plurality of the orbiting spaces are formed inside, and the internal flow path connects the orbiting spaces, and the internal flow path has an inlet through which refrigerant flows from the orbiting space to the internal flow path and an outlet for discharging the refrigerant into the orbiting space. And, the inlet is located higher than the outlet, and the inner flow path is formed to be inclined with respect to the height direction of the orbiting space, so that the refrigerant is supplied from the upper part of the orbiting space to transfer the refrigerant to the lower part of the orbiting space. Supply.
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또한, 상기 분사 유로는 상기 입구 보다 더 하부에서 상기 선회 공간에 연결될 수 있다.In addition, the injection passage may be connected to the turning space further below the inlet.
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또한, 상기 출구의 단면적은 상기 입구의 단면적보다 더 작게 형성될 수 있다.In addition, the cross-sectional area of the outlet may be formed smaller than the cross-sectional area of the inlet.
또한, 상기 선회 공간은 원형의 횡단면을 갖고, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간의 접선방향으로 상기 선회 공간에 연결될 수 있다.In addition, the turning space has a circular cross section, and the inner flow path may be connected to the turning space in a tangential direction of the turning space.
또한, 상기 선회 공간에는 나선형으로 이어져 스월을 유도하는 가이드 돌기가 형성될 수 있다.In addition, a guide protrusion may be formed in the orbiting space in a spiral manner to guide the swirl.
또한, 상기 선회 공간에는 나선형으로 이어져 스월을 유도하는 가이드 홈이 형성될 수 있다.In addition, a guide groove may be formed in the revolving space to guide the swirl through a spiral.
또한, 상기 에어포일의 내부에는 높이 방향으로 이어지며 냉매가 이동하는 복수의 냉각유로들이 형성되고, 상기 내부 유로 및 상기 선회 공간은 리딩 엣지와 인접하게 형성된 냉각유로를 둘러싸는 측벽에만 형성될 수 있다.In addition, a plurality of cooling channels are formed in the airfoil in a height direction and through which the refrigerant moves, and the internal flow path and the turning space may be formed only on a sidewall surrounding a cooling channel formed adjacent to the leading edge. .
또한, 상기 측벽의 내부에는 상기 내부 유로에 의하여 연결된 복수의 선회 공간이 형성되고, 연결된 상기 선회 공간들 중 어느 하나에는 상기 냉각 유로와 연결되어 냉매를 상기 선회 공간으로 공급하는 도입 유로가 형성될 수 있다.In addition, a plurality of turning spaces connected by the internal flow path may be formed inside the sidewall, and an introduction flow path for supplying a refrigerant to the turning space may be formed in any one of the connected turning spaces. have.
또한, 하나의 상기 선회 공간에는 상기 선회 공간의 높이 방향으로 이격된 복수의 분사 유로가 연결 형성될 수 있다.In addition, a plurality of spray passages spaced apart in the height direction of the turning space may be connected to one of the turning spaces.
또한, 하나의 상기 선회 공간에 연결된 분사 유로들은 서로 다른 방향으로 이어져 형성될 수 있다.In addition, injection passages connected to one of the turning spaces may be formed to be connected in different directions.
본 발명의 다른 측면에 따른 회전 가능한 로터 디스크와, 상기 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈은, 상기 터빈 블레이드는 날개 형상으로 이루어지며 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 갖는 에어포일, 상기 에어포일의 하부에 결합된 플랫폼부, 상기 플랫폼부에서 하부로 돌출되어 상기 로터 디스크에 결합되는 루트부를 포함하고, 상기 에어포일은, 내부에 냉각유로를 측벽, 상기 측벽의 벽체 내부에 형성되어 스월을 유도하는 선회 공간, 상기 측벽의 벽체 내부에서 상기 선회 공간에 연결 형성되어 냉매의 이동 통로를 제공하며, 상기 선회 공간의 중심축에 대하여 편심된 방향으로 상기 선회 공간에 연결된 내부 유로, 및 상기 선회 공간과 연결되며 상기 선회 공간으로 유입된 냉매를 배출하는 분사 유로를 포함하며, 상기 측벽의 내부에는 복수의 상기 선회 공간이 형성되고, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간들을 연결하되, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간에서 상기 내부 유로로 냉매가 유입되는 입구와 상기 선회 공간으로 냉매를 배출하는 출구를 갖고, 상기 입구는 상기 출구보다 더 상부에 위치하여, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간의 높이 방향에 대하여 경사지게 형성되어 하나의 상기 선회 공간의 상부에서 냉매를 공급받아 다른 상기 선회 공간의 하부로 냉매를 공급한다.A turbine including a rotatable rotor disk according to another aspect of the present invention and a plurality of turbine blades installed on the rotor disk, wherein the turbine blade has a blade shape and an airfoil having a leading edge and a trailing edge, the A platform portion coupled to a lower portion of the airfoil, a root portion protruding downward from the platform portion and coupled to the rotor disk, wherein the airfoil has a cooling passage inside the sidewall, and is formed inside the wall of the sidewall to swirl A revolving space that guides the revolving space, an inner flow path connected to the revolving space in a direction eccentric with respect to the central axis of the revolving space, and the revolving space connected to the revolving space inside the wall of the side wall It is connected to the space and includes an injection flow path for discharging the refrigerant introduced into the orbiting space, and a plurality of the orbiting spaces are formed inside the sidewall, and the internal flow path connects the orbiting spaces, and the internal flow path is the It has an inlet through which refrigerant flows into the inner flow path from the orbiting space and an outlet for discharging the refrigerant into the orbiting space, and the inlet is located higher than the outlet, and the inner flow path is inclined with respect to the height direction of the orbiting space. It is formed to receive a refrigerant from an upper portion of the one orbiting space and supply the refrigerant to a lower portion of the other orbiting space.
또한, 상기 선회 공간에는 상기 에어포일의 내부와 연결되어 상기 선회 공간으로 냉매를 공급하는 도입 유로가 연결 형성되고, 상기 분사 유로는 상기 입구보다 더 하부에서 상기 선회 공간에 연결 형성되고, 상기 도입 유로는 상기 분사 유로보다 더 하부에서 상기 선회 공간에 연결 형성될 수 있다.In addition, an introduction flow path connected to the inside of the airfoil to supply a refrigerant to the turning space is connected to the turning space, and the injection flow path is connected to the turning space further below the inlet, and the introduction flow path May be connected to the orbiting space further below the injection passage.
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본 발명의 일 측면에 따른 에어포일, 터빈에 의하면 리딩 엣지의 측벽 내부에 내부 유로와 선회 공간이 형성되어 리딩 엣지 부분에 대한 냉각 효율이 향상될 수 있다.According to the airfoil and turbine according to an aspect of the present invention, an inner flow path and a turning space are formed inside the sidewall of the leading edge, so that cooling efficiency for the leading edge portion may be improved.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이다.
도 2는 도 1의 가스 터빈의 일부를 잘라 본 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일을 도시한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부 유로와 선회 공간을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어포일을 도시한 횡단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 내부 유로와 선회 공간을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선회 공간을 도시한 절개 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선회 공간을 도시한 절개 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 내부 유로와 선회 공간을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 내부 유로와 선회 공간을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 에어포일을 일부를 도시한 횡단면도이다.1 is a view showing the interior of a gas turbine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a part of the gas turbine of FIG. 1.
3 is a perspective view showing a turbine blade according to a first embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing an airfoil according to a first embodiment of the present invention.
5 is a view showing an inner flow path and a turning space according to the first embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing an airfoil according to a second embodiment of the present invention.
7 is a view showing an inner flow path and a turning space according to a second embodiment of the present invention.
8 is a cut-away perspective view showing a turning space according to a second embodiment of the present invention.
9 is a cut-away perspective view showing a turning space according to a third embodiment of the present invention.
10 is a view showing an inner flow path and a turning space according to a fourth embodiment of the present invention.
11 is a view showing an inner flow path and a turning space according to a fifth embodiment of the present invention.
12 is a cross-sectional view showing a part of an airfoil according to a fifth embodiment of the present invention.
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.The present invention is intended to illustrate specific embodiments and to be described in detail in the detailed description, since various transformations can be applied and various embodiments can be provided. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all conversions, 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 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The 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 indicates otherwise. In the present invention, terms such as'comprise' or'have' are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are indicated by the same reference numerals as possible. In addition, detailed descriptions of known functions and configurations that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. For the same reason, some components in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈에 대해서 설명한다.Hereinafter, a gas turbine according to a first embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이며, 도 2는 도 1의 가스 터빈의 일부를 잘라 본 종단면도이다. 1 is a view showing the interior of a gas turbine according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of a part of the gas turbine of FIG. 1.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예를 따르는 가스 터빈(1000)의 열역학적 사이클은 이상적으로는 브레이튼 사이클(Brayton cycle)을 따를 수 있다. 브레이튼 사이클은 등엔트로피 압축(단열 압축), 정압 급열, 등엔트로피 팽창(단열 팽창), 정압 방열로 이어지는 4가지 과정으로 구성될 수 있다. 즉, 대기의 공기를 흡입하여 고압으로 압축한 후 정압 환경에서 연료를 연소하여 열에너지를 방출하고, 이 고온의 연소 가스를 팽창시켜 운동에너지로 변환시킨 후에 잔여 에너지를 담은 배기가스를 대기 중으로 방출할 수 있다. 즉, 압축, 가열, 팽창, 방열의 4 과정으로 사이클이 이루어질 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, the thermodynamic cycle of the
위와 같은 브레이튼 사이클을 실현하는 가스 터빈(1000)은 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1100), 연소기(1200) 및 터빈(1300)을 포함할 수 있다. 이하의 설명은 도 1을 참조하겠지만, 본 발명의 설명은 도 1에 예시적으로 도시된 가스 터빈(1000)과 동등한 구성을 가진 터빈 기관에 대해서도 폭넓게 적용될 수 있다.The
도 1을 참조하면, 가스 터빈(1000)의 압축기(1100)는 외부로부터 공기를 흡입하여 압축할 수 있다. 압축기(1100)는 압축기 블레이드(1130)에 의해 압축된 압축 공기를 연소기(1200)에 공급하고, 또한 가스 터빈(1000)에서 냉각이 필요한 고온 영역에 냉각용 공기를 공급할 수 있다. 이때, 흡입된 공기는 압축기(1100)에서 단열 압축 과정을 거치게 되므로, 압축기(1100)를 통과한 공기의 압력과 온도는 올라가게 된다. Referring to FIG. 1, a
압축기(1100)는 원심 압축기(centrifugal compressors)나 축류 압축기(axial compressor)로 설계되는데, 소형 가스 터빈에서는 원심 압축기가 적용되는 반면, 도 1에 도시된 것과 같은 대형 가스 터빈(1000)은 대량의 공기를 압축해야 하기 때문에 다단 축류 압축기(1100)가 적용되는 것이 일반적이다. 이때, 다단 축류 압축기(1100)에서는, 압축기(1100)의 블레이드(1130)는 센터 타이로드(1120)와 로터 디스크의 회전에 따라 회전하여 유입된 공기를 압축하면서 압축된 공기를 후단의 압축기 베인(1140)으로 이동시킨다. 공기는 다단으로 형성된 블레이드(1130)를 통과하면서 점점 더 고압으로 압축된다. The
압축기 베인(1140)은 하우징(1150)의 내부에 장착되며, 복수의 압축기 베인(1140)이 단을 형성하며 장착될 수 있다. 압축기 베인(1140)은 전단의 압축기 블레이드(1130)로부터 이동된 압축 공기를 후단의 블레이드(1130) 측으로 안내한다. 일 실시예에서 복수의 압축기 베인(1140) 중 적어도 일부는 공기의 유입량의 조절 등을 위해 정해진 범위 내에서 회전 가능하도록 장착될 수 있다. The
압축기(1100)는 터빈(1300)에서 출력되는 동력의 일부를 사용하여 구동될 수 있다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 압축기(1100)의 회전축과 터빈(1300)의 회전축은 토크 튜브(1170)에 의하여 직결될 수 있다. 대형 가스 터빈(1000)의 경우, 터빈(1300)에서 생산되는 출력의 거의 절반 정도가 압축기(1100)를 구동시키는데 소모될 수 있다. The
한편, 연소기(1200)는 압축기(1100)의 출구로부터 공급되는 압축 공기를 연료와 혼합하여 등압 연소시켜 높은 에너지의 연소 가스를 만들어 낼 수 있다. 연소기(1200)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압연소과정으로 연소기 및 터빈부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.On the other hand, the
연소기(1200)는 셀 형태로 형성되는 하우징 내에 다수가 배열될 수 있으며, 연료분사노즐 등을 포함하는 버너(Burner)와, 연소실을 형성하는 연소기 라이너(Combustor Liner), 그리고 연소기와 터빈의 연결부가 되는 트랜지션 피스(Transition Piece)를 포함하여 구성된다. A number of
한편, 연소기(1200)에서 나온 고온, 고압의 연소가스는 터빈(1300)으로 공급된다. 공급된 고온 고압의 연소 가스가 팽창하면서 터빈(1300)의 터빈 블레이드(1400)에 충동, 반동력을 주어 회전 토크가 야기되고, 이렇게 얻어진 회전 토크는 상술한 토크 튜브(1170)를 거쳐 압축기(1100)로 전달되고, 압축기(1100) 구동에 필요한 동력을 초과하는 동력은 발전기 등을 구동하는데 사용된다.Meanwhile, the high-temperature, high-pressure combustion gas from the
터빈(1300)은 로터 디스크(1310)와 로터 디스크(1310)에 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(1400)와 베인을 포함한다. 로터 디스크(1310)는 대략 원판 형태를 가지고 있고, 그 외주부에는 복수의 홈이 형성되어 있다. 홈은 굴곡면을 갖도록 형성되며 홈에 터빈 블레이드(1400)와 베인이 삽입된다. 터빈 블레이드(1400)는 도브테일 등의 방식으로 로터 디스크(1310)에 결합될 수 있다. 베인은 회전하지 않도록 고정되며 터빈 블레이드(1400)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 안내한다.The
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어포일을 도시한 횡단면도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 내부 유로와 선회 공간을 도시한 도면이다.3 is a perspective view showing a turbine blade according to a first embodiment of the present invention, Figure 4 is a cross-sectional view showing an airfoil according to the first embodiment of the present invention, and Figure 5 is a first embodiment of the present invention It is a view showing the inner flow path and the turning space according to.
도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 터빈 블레이드(1400)는 날개 형상의 에어포일(1410)과 에어포일(1410)의 하부에 결합된 플랫폼부(1420) 및 플랫폼부(1420)의 아래로 돌출되어 로터 디스크에 결합되는 루트부(1430)를 포함한다. 에어포일(1410)은 날개 형상의 곡면판으로 이루어질 수 있으며, 가스 터빈(1000)의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성될 수 있다. Referring to Figures 3 to 5, the
플랫폼부(1420)는 에어포일(1410)과 루트부(1430) 사이에 위치하며 대략 사각판 또는 사각기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 플랫폼부(1420)는 이웃한 터빈 블레이드(1400)의 플랫폼부(1420)와 그 측면이 서로 접하여 터빈 블레이드들(1400) 사이의 간격을 유지시키는 역할을 한다.The
루트부(1430)는 대략 전나무 형태의 굴곡부를 가지며, 이는 로터 디스크(1310)의 슬롯에 형성된 굴곡부의 형태와 대응하도록 형성된다. 여기서, 루트부(1430)의 결합구조는 반드시 전나무 형태를 가질 필요는 없고, 도브 테일 형태를 갖도록 형성될 수도 있다. 루트부(1430)의 하단에는 냉각 공기의 공급을 위한 유입구가 형성될 수 있다.The
에어포일(1410)은 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지(LE)와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지(TE)를 구비할 수 있다. 또한, 에어포일(1410)에서 연소가스가 유입되는 전면에는 외측방으로 볼록한 곡면을 이루며 돌출된 흡입면(S1)이 형성되고, 에어포일의 후면에는 흡입면 측으로 오목하게 함몰된 곡면을 이루는 압력면(S2)이 형성된다. 에어포일(1410)의 흡입면(S1)과 압력면(S2)의 압력차가 발생하여 터빈(1300)이 회전하게 된다.The
에어포일(1410)의 표면에는 다수의 쿨링홀(1411)이 형성되는데, 쿨링홀(1411)들은 에어포일(1410)의 내부에 형성되는 냉각 유로와 연통되어 냉매를 에어포일(1410)의 표면에 공급한다.A plurality of
에어포일(1410)은 외형을 이루는 측벽(1470), 측벽(1470)의 내부에 형성된 내부 유로(1510), 내부 유로(1510)와 연결된 선회 공간(1520), 선회 공간(1520)으로 유입된 냉매를 분사하는 분사 유로(1540), 에어포일(1410)의 내부와 연결되어 냉매를 공급받는 도입 유로(1530)를 포함할 수 있다. 여기서 냉매는 공기로 이루어질 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 내부 유로(1510), 선회 공간(1520), 분사 유로(1540), 및 도입 유로(1530)는 측벽(1470)의 내면과 외면 사이, 즉, 측벽(1470)의 벽체 내부에 형성된다.The
에어포일(1410)의 내부에는 리딩 엣지(LE)와 연결된 제1 냉각유로(C11), 트레일링 엣지(TE)와 연결된 제2 냉각유로(C12) 및 제1 냉각유로(C11)와 제2 냉각유로(C12) 사이에 형성된 제3 냉각유로(C13)가 형성된다. 또한, 에어포일(1410)은 에어포일(1410)의 높이방향으로 이어져 에어포일(1410)의 내부 공간을 분할하는 제1 분할판(1412), 제2 분할판 (1413)을 포함할 수 있다. 제1 분할판(1412)과 제2 분할판(1413)은 에어포일(1410)의 높이 방향으로 이어져 공간을 분할하며, 제1 냉각유로(C11), 제2 냉각유로(C12), 제3 냉각유로(C13)를 형성한다.Inside the
한편, 내부 유로(1510)와 선회 공간(1520)은 측벽(1470)의 내부에 형성되는데, 측벽(1470)은 내부에 유로가 형성된 이중벽(1471)과 내부에 유로가 형성되지 않은 단일벽(1472)을 포함한다. 이중벽(1471)은 제1 분할판(1412)과 리딩 엣지(LE) 사이에 위치하며, 단일벽(1472)은 제1 분할판(1412)과 트레일링 엣지(TE) 사이에 위치한다. 리딩 엣지(LE)에 인접하게 배치된 제1 냉각유로(C11)를 둘러싸는 측벽(1470)에만 이중벽(1471)이 형성된다.On the other hand, the
내부 유로(1510)는 측벽(1470)이 이어진 방향과 평행하게 측벽(1470)의 두께 방향에 수직인 방향으로 이어져 형성된다. 측벽(1470)의 내부에는 복수의 내부 유로(1510)가 형성되며 내부 유로들(1510)은 선회 공간(1520)을 연결한다. 선회 공간(1520)은 적어도 하나 이상의 내부 유로(1510)와 연결되며 원형의 횡단면을 갖는 원통 형상으로 이루어진다. The
측벽(1470)의 내부에는 복수의 선회 공간(1520)과 내부 유로(1510)가 측벽(1470)의 둘레 방향으로 이격 형성될 수 있으며, 측벽(1470)의 높이 방향으로도 복수의 선회 공간(1520)과 내부 유로(1510)가 이격 형성될 수 있다.Inside the
내부 유로(1510)는 선회 공간(1520)의 중심축(X1)에 대하여 편심된 방향으로 선회 공간(1520)에 연결될 수 있다. 여기서 편심된 방향이라 함은 외면에서 중심축(X1)을 향하는 방향이 아닌 것을 의미하는 것으로 접선 방향과 법선 방향 중 접선 방향에 더 가까운 방향을 의미한다. 선회 공간(1520)의 접선방향과 내부 유로(1510)가 이루는 각도는 30도 이내로 이루어질 수 있다. 보다 상세하게 내부 유로(1510)는 선회 공간(1520)의 접선방향으로 선회 공간(1520)에 연결되어 선회 공간(1520) 내부로 냉매를 공급하고 냉매를 전달 받을 수 있다. The
내부 유로(1510)는 선회 공간(1520)에서 공기가 유입되는 입구(1512)와 선회 공간(1520)으로 공기를 배출하는 출구(1513)를 갖는다. 이에 따라 스월 유동을 하는 냉매가 입구(1512)를 통해서 내부 유로(1510)로 공급되고, 출구(1513)는 선회 공간(1520)으로 냉매를 분사하여 스월을 유도한다. 내부 유로(1510)의 입구(1512)와 출구(1513)는 선회 공간(1520)에 접선 방향으로 연결 형성될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한 되는 것은 아니며 출구(1513)만 선회 공간(1520)에 접선 방향으로 연결 형성되고, 입구(1512)는 중심축(X1)에 대하여 편심되게 연결 형성될 수 있다.The
한편, 입구(1512)는 출구(1513)보다 더 상부에 위치하는데, 입구(1512)는 선회 공간(1520)의 높이방향 중심보다 더 상부에 위치하고, 출구(1513)는 선회 공간(1520)의 높이방향 중심보다 더 하부에 위치할 수 있다. On the other hand, the
선회 공간(1520)에는 제1 냉각유로(C11)와 연결되어 냉매를 공급받는 도입 유로(1530)가 연결 형성된다. 도입 유로(1530)는 제1 냉각유로(C11)와 연결되어 선회 공간으로 냉매인 공기를 공급한다. 도입 유로(1530)는 선회 공간(1520)의 접선방향으로 선회 공간(1520)에 연결되어 선회 공간(1520)으로 냉매를 공급하되 선회 공간(1520) 내부에서 냉매가 스월 형성하도록 한다.An
선회 공간(1520)에는 선회 공간(1520)으로 유입된 냉매를 에어포일(1410)의 외부로 배출하는 분사 유로(1540)가 연결 형성되는데, 분사 유로(1540)도 선회 공간(1520)의 중심축(X1)에 대하여 편심된 방향으로 이어져 형성된다. 분사 유로(1540)는 내부 유로(1510)의 입구(1512)보다 더 하부에서 선회 공간(1520)에 연결된다. 또한 분사 유로(1540)는 도입 유로(1530) 및 출구(1513)보다 더 상부에서 선회 공간(1520)에 연결된다. 분사 유로(1540)에서 배출된 공기는 에어포일(1410)의 표면을 따라 이동하면서 필름 냉각을 수행한다.In the
본 제1 실시예에서는 3개의 선회 공간(1520)이 2개의 내부 유로(1510)에 의하여 연결 되며, 각각의 선회 공간(1520)에 분사 유로(1540)가 연결 형성될 수 있다. 또한, 리딩 엣지(LE)에서 제일 멀리 배치된 하나의 선회 공간(1520)에만 도입 유로(1530)가 연결 형성될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 복수의 선회 공간(1520)이 하나 이상의 내부 유로(1510)에 의하여 연결되면 충분하다.In the first embodiment, three orbiting
내부 유로(1510) 또는 도입 유로(1530)를 통해서 선회 공간(1520)으로 유입된 냉매는 스월 유동을 하면서 선회 공간(1520)의 상부로 이동하며, 분사 유로(1540)를 통해서 일부 냉매가 에어포일(1410) 외부로 배출되고, 나머지 냉매는 내부 유로(1510)를 통해서 다른 선회 공간(1520)으로 이동할 수 있다.The refrigerant introduced into the revolving
냉매는 이동 과정에서 내부 유로(1510) 및 선회 공간(1520)을 냉각하며, 이에 따라 리딩 엣지(LE)와 인접한 측벽이 효율적으로 냉각할 수 있다. 특히 선회 공간(1520)에서 냉매는 선회 공간(1520)의 내벽을 따라 스월 유동을 하므로 접촉 시간과 접촉 면적이 확장되어 냉각 효율이 극대화될 수 있다. 내부 유로(1510)에서 냉매는 리딩 엣지(LE)를 향하는 방향으로 이동하는데, 이러한 이동 방향은 연소 가스의 이동 방향과 반대 방향이 되므로 냉각 효율은 더욱 향상될 수 있다.The refrigerant cools the
이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어포일에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어포일을 도시한 횡단면도이고, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 내부 유로와 선회 공간을 도시한 도면이며, 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 선회 공간을 도시한 절개 사시도이다.Hereinafter, an airfoil according to a second embodiment of the present invention will be described. 6 is a cross-sectional view showing an airfoil according to a second embodiment of the present invention, FIG. 7 is a view showing an inner flow path and a turning space according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a first embodiment of the present invention. 2 is a cutaway perspective view showing a turning space according to the embodiment.
도 6 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 에어포일(2410)은 선회 공간(2520)을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 에어포일과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.6 to 8, the
에어포일(2410)은 외형을 이루는 측벽(2470), 측벽(2470)의 내부에 형성된 내부 유로(2510), 내부 유로(2510)와 연결된 선회 공간(2520), 선회 공간(2520)으로 유입된 냉매를 분사하는 분사 유로(2540)를 포함할 수 있다.The
에어포일(2410)의 내부에는 리딩 엣지(LE)와 연결된 제1 냉각유로(C21), 트레일링 엣지(TE)와 연결된 제2 냉각유로(C22) 및 제1 냉각유로(C21)와 제2 냉각유로(C22) 사이에 형성된 제3 냉각유로(C23)가 형성된다. 또한, 에어포일(2410)은 에어포일(2410)의 높이방향으로 이어져 에어포일(2410)의 선회 공간을 분할하는 제1 분할판(2412), 제2 분할판 (2413)을 포함할 수 있다. Inside the
한편, 내부 유로(2510)와 선회 공간(2520)은 측벽(2470)의 내부에 형성되는데, 내부 유로(2510)와 선회 공간(2520)은 리딩 엣지(LE)와 인접하게 배치된 제1 냉각유로(C21)를 형성하는 측벽(2470)에만 형성된다. 측벽(2470)에는 제2 냉각유로(C22) 및 제3 냉각유로(C23)와 연결된 복수의 쿨링홀(2411)이 형성된다.Meanwhile, the
내부 유로(2510)는 측벽(2470)이 이어진 방향과 평행하게 측벽(2470)의 두께 방향에 수직인 방향으로 이어져 형성된다. 측벽(2470)의 내부에는 복수의 내부 유로(2510)가 형성되며 내부 유로(2510)는 선회 공간(2520)들을 연결한다.The
내부 유로(2510)는 선회 공간(2520)의 접선방향으로 선회 공간(2520)에 연결되어 선회 공간(2520) 내부로 냉매를 공급하고 냉매를 전달 받을 수 있다. 내부 유로(2510)는 선회 공간(2520)에서 공기가 유입되는 입구(2512)와 선회 공간(2520)으로 공기를 배출하는 출구(2513)를 갖는다. 이에 따라 스월 유동을 하는 냉매가 입구(2512)를 통해서 내부 유로(2510)로 공급되고, 내부 유로(2510)의 출구(2513)는 선회 공간(2520)으로 냉매를 분사하여 스월을 유도한다. 입구(2512)는 출구(2513)보다 더 상부에 위치하며, 입구(2512)는 선회 공간(2520)의 상단에 연결되고, 출구(2513)는 선회 공간(2520)의 하단에 연결 형성될 수 있다.The
선회 공간(2520)에는 제1 냉각유로(C21)와 연결되어 냉매를 공급받는 도입 유로(2530)가 연결 형성된다. 도입 유로(2530)는 제1 냉각유로(C21)와 연결되어 선회 공간으로 냉매인 공기를 공급한다. 도입 유로(2530)는 선회 공간(2520)의 접선방향으로 선회 공간(2520)에 연결되어 선회 공간(2520)으로 냉매를 공급하되 선회 공간(2520) 내부에서 냉매가 스월 형성하도록 한다.In the
선회 공간(2520)에는 선회 공간(2520)으로 유입된 냉매를 에어포일(2410)의 외부로 배출하는 분사 유로(2540)가 연결 형성되는데, 분사 유로(2540)도 선회 공간(2520)의 중심축에 대하여 편심된 방향으로 이어져 형성된다. In the revolving
선회 공간(2520)은 적어도 하나 이상의 내부 유로(2510)와 연결되며 원형의 횡단면을 갖는 원통 형상으로 이루어진다. 선회 공간(2520)의 내부에는 냉매의 이동을 안내하는 안내 돌기(2570)가 나선 방향으로 이어져 형성될 수 있다. 안내 돌기(2570)는 나선 방향으로 이어져 스월 유동을 유도하며, 하부에서 상부로 이어진다.The turning
내부 유로(2510) 또는 도입 유로(2530)를 통해서 선회 공간(2520)으로 유입된 냉매는 안내 돌기(2570)에 의하여 스월 유동을 하면서 상부로 이동하며, 분사 유로(2540)를 통해서 일부 공기가 에어포일(2410) 외부로 배출되고, 나머지 공기는 내부 유로(2510)를 통해서 다른 선회 공간(2520)으로 이동할 수 있다.The refrigerant introduced into the turning
본 제2 실시예와 같이 안내 돌기(2570)가 형성되면, 냉매가 더욱 안정적으로 스월 유동하면서 이동하여 유동이 안정화되고 냉각 효율이 향상될 수 있다.When the
이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 에어포일에 대해서 설명한다. 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 선회 공간을 도시한 절개 사시도이다.Hereinafter, an airfoil according to a third embodiment of the present invention will be described. 9 is a cut-away perspective view showing a turning space according to a third embodiment of the present invention.
도 9를 참조하여 설명하면, 본 제3 실시예에 따른 에어포일은 선회 공간(3520)을 제외하고는 상기한 제2 실시예에 따른 에어포일과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.Referring to FIG. 9, since the airfoil according to the third embodiment has the same structure as the airfoil according to the second embodiment, except for the
본 제3 실시예에 따른 선회 공간(3520)은 적어도 하나 이상의 내부 유로(3510)와 연결되며 원형의 횡단면을 갖는 원통 형상으로 이루어진다. 선회 공간(3520)에는 선회 공간(3520)에서 냉매를 배출하는 분사 유로(3540)와 선회 공간(3520)으로 냉매를 공급하는 도입 유로가 연결 형성될 수 있다.The turning
선회 공간(3520)의 내부에는 냉매의 이동을 안내하는 안내 홈(3570)이 나선 방향으로 이어져 형성될 수 있다. 안내 홈(3570)은 하부에서 상부로 나선 방향으로 이어져 스월 유동을 유도한다. 본 제3 실시예와 같이 안내 홈(3570)이 형성되면, 냉매가 더욱 안정적으로 스월 유동하면서 이동하여 유동이 안정화되고 냉각 효율이 향상될 수 있다.A
이하에서는 본 발명의 제4 실시예에 따른 에어포일에 대해서 설명한다. 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 내부 유로와 선회 공간을 도시한 도면이다.Hereinafter, an airfoil according to a fourth embodiment of the present invention will be described. 10 is a view showing an inner flow path and a turning space according to a fourth embodiment of the present invention.
도 10을 참조하여 설명하면, 본 제4 실시예에 따른 에어포일은 내부 유로(4510)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 에어포일과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.Referring to FIG. 10, since the airfoil according to the fourth embodiment has the same structure as the airfoil according to the first embodiment, except for the
본 제4 실시예에 따른 에어포일은 측벽의 내부에 형성된 내부 유로(4510), 내부 유로(4510)와 연결된 선회 공간(4520), 선회 공간(4520)으로 유입된 냉매를 분사하는 분사 유로(4540), 선회 공간(4520)으로 냉매를 공급하는 도입 유로(4530)를 포함할 수 있다.The airfoil according to the fourth embodiment includes an
선회 공간(4520)은 적어도 하나 이상의 내부 유로(4510)와 연결되며 원형의 횡단면을 갖는 원통 형상으로 이루어진다. 내부 유로(4510)는 측벽이 이어진 방향과 평행하게 측벽의 두께 방향에 수직인 방향으로 이어져 형성된다. 측벽의 내부에는 복수의 내부 유로(4510)가 형성되며 내부 유로들(4510)은 선회 공간(4520)들을 연결한다. 내부 유로(4510)는 선회 공간(4520)의 접선방향으로 선회 공간(4520)에 연결되어 선회 공간(4520) 내부로 냉매를 공급하고 냉매를 전달 받을 수 있다. The turning space 4520 is connected to at least one
내부 유로(4510)는 선회 공간(4520)에서 공기가 유입되는 입구(4512)와 선회 공간(4520)으로 공기를 배출하는 출구를 갖는다. 이에 따라 스월 유동을 하는 냉매가 입구(4512)를 통해서 내부 유로(4510)에 공급되고, 내부 유로(4510)의 출구(4513)는 선회 공간(4520)으로 냉매를 분사하여 스월을 유도한다. The
한편, 입구(4512)는 출구(4513)보다 더 상부에 위치하며, 입구(4512)는 선회 공간(4520)의 상단에 연결되고, 출구(4513)는 선회 공간(4520)의 하단에 연결 형성될 수 있다. 또한, 출구(4513)의 단면적은 입구(4512)의 단면적보다 더 작게 형성되며, 내부 유로(4510)는 입구(4512)에서 출구(4513)로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하도록 형성된다.On the other hand, the inlet (4512) is located higher than the outlet (4513), the inlet (4512) is connected to the upper end of the turning space (4520), the outlet (4513) is formed connected to the lower end of the turning space (4520). I can. In addition, the cross-sectional area of the
이에 따라 내부 유로(4510)의 입구(4512)에서 출구(4513)로 갈수록 유속은 증가하므로, 내부 유로(4510)에서 냉매가 빠른 속도로 선회 공간으로 분사될 수 있다. 내부 유로(4510)에서 냉매가 빠른 속도로 분사되면 스월 유동을 보다 용이하게 유도할 수 있다.Accordingly, the flow velocity increases from the
도입 유로(4530)는 하나의 선회 공간(4520)에 연결 형성되며, 도입 유로(4530)는 에어포일 내부에 형성된 냉각유로와 연결되어 선회 공간으로 냉매인 공기를 공급한다. 분사 유로(4540)는 선회 공간(4520)에 연결 형성되며, 선회 공간(4520)의 중심축에 대하여 편심된 방향으로 이어져 형성된다. 분사 유로(4540)는 상기한 입구(4512)보다 더 하부에서 선회 공간(4520)에 연결 형성된다.The
본 제4 실시예와 같이 출구(4513)가 입구(4512)보다 더 작은 단면적을 갖고, 내부 유로(4510)가 입구(4512)에서 출구(4513)로 갈수록 내경이 점진적으로 감소하는 구조로 이루어지면, 내부 유로(4510)에서 선회 공간(4520)으로 냉매가 빠른 속도로 분사되어 보다 강한 스월을 유도할 수 있다.As in the fourth embodiment, when the
이하에서는 본 발명의 제5 실시예에 따른 에어포일에 대해서 설명한다. Hereinafter, an airfoil according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 내부 유로와 선회 공간을 도시한 도면이며, 도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 에어포일을 일부를 도시한 횡단면도이다.11 is a view showing an inner flow path and a turning space according to a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view showing a part of an airfoil according to the fifth embodiment of the present invention.
도 11 및 도 12를 참조하여 설명하면, 본 제5 실시예에 따른 에어포일(5410)은 분사 유로(5540, 5560)를 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 에어포일과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구성에 대한 중복 설명은 생략한다.11 and 12, the
본 제5 실시예에 따른 에어포일(5410)은 측벽(5470)의 내부에 형성된 내부 유로(5510), 내부 유로(5510)와 연결된 선회 공간(5520), 선회 공간(5520)으로 유입된 냉매를 분사하는 분사 유로(5540, 5560), 선회 공간(5520)으로 냉매를 공급하는 도입 유로(5530)를 포함할 수 있다.The
선회 공간(5520)은 적어도 하나 이상의 내부 유로(5510)와 연결되며 원형의 횡단면을 갖는 원통 형상으로 이루어진다. 내부 유로(5510)는 측벽(5470)이 이어진 방향과 평행하게 측벽(5470)의 두께 방향에 수직인 방향으로 이어져 형성된다. 내부 유로(5510)는 선회 공간(5520)의 접선방향으로 선회 공간(5520)에 연결되어 선회 공간(5520) 내부로 냉매를 공급하고 냉매를 전달 받을 수 있다. 본 제5 실시예에서는 2개의 선회 공간(5520)이 하나의 내부 유로(5510)에 의하여 서로 연결된다.The turning
내부 유로(5510)는 선회 공간(5520)에서 공기가 유입되는 입구(5512)와 선회 공간으로 공기를 배출하는 출구(5513)를 갖는다. 한편, 입구(5512)는 출구(5513)보다 더 상부에 위치하며, 입구(5512)는 선회 공간(5520)의 상단에 연결되고, 출구(5513)는 선회 공간(5520)의 하단에 연결 형성될 수 있다. The
도입 유로(5530)는 하나의 선회 공간(5520)에 연결 형성되며, 에어포일 내부에 형성된 냉각유로와 연결되어 선회 공간(5520)으로 냉매인 공기를 공급한다. 도입 유로(5530)는 선회 공간(5520)의 접선방향으로 선회 공간(5520)에 연결되어 선회 공간(5520)으로 냉매를 공급하되 선회 공간 내부에서 냉매가 스월 형성하도록 할 수 있다.The
분사 유로들(5540, 5560)은 선회 공간(5520)에 연결 형성되며, 선회 공간(5520)의 중심축에 대하여 편심된 방향으로 이어져 형성될 수 있다. 분사 유로들(5540, 5560)은 상기한 입구(5512)보다 더 하부에서 선회 공간(5520)에 연결 형성된다.The
하나의 선회 공간(5520)에는 2개의 분사 유로(5540, 5560)가 연결 형성되며, 분사 유로들(5540, 5560)은 선회 공간(5520)의 높이 방향으로 이격 배치된다. 또한 하나의 선회 공간(5520)에 연결 형성된 분사 유로(5540, 5560)는 서로 다른 방향으로 서로에 대하여 경사지게 이어져 형성된다.Two
본 제5 실시예와 같이 하나의 선회 공간(5520)에 서로 다른 방향으로 이어진 복수의 분사 유로(5540, 5560)가 형성되면 필름 쿨링 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.When a plurality of
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.As described above, one embodiment of the present invention has been described, but those of ordinary skill in the relevant technical field add, change, delete or add components within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. Various modifications and changes can be made to the present invention by means of the like, and it will be said that this is also included within the scope of the present invention.
1000: 가스 터빈
1100: 압축기
1130: 압축기 블레이드
1140: 베인
1150: 하우징
1170: 토크 튜브
1200: 연소기
1300: 터빈
1310: 로터 디스크
1400: 터빈 블레이드
1410, 2410, 5410: 에어포일
1411, 2411: 쿨링홀
1412, 2412: 제1 분할판
1413, 2413: 제2 분할판
1420: 플랫폼부
1430: 루트부
1470, 2470, 5470: 측벽
1471: 이중벽
1472: 단일벽
1510, 2510, 3510, 4510, 5510: 내부 유로
1512, 2512, 4512, 5512: 입구
1513, 2513, 4513, 5513: 출구
1520, 2520, 3520, 4520, 5520: 선회 공간
1530, 2530, 4530, 5530: 도입 유로
1540, 2540, 3540, 4540, 5540, 5560: 분사 유로
2570: 안내 돌기
3570: 안내 홈
C11, C21: 제1 냉각유로
C12, C22: 제2 냉각유로
C13, C23: 제3 냉각유로
LE: 리딩 엣지
TE: 트레일링 엣지
S1: 흡입면
S2: 압력면1000: gas turbine
1100: compressor
1130: compressor blade
1140: Bane
1150: housing
1170: torque tube
1200: combustor
1300: turbine
1310: rotor disk
1400: turbine blade
1410, 2410, 5410: airfoil
1411, 2411: cooling hole
1412, 2412: first partition
1413, 2413: second partition
1420: platform part
1430: root part
1470, 2470, 5470: side walls
1471: double wall
1472: single wall
1510, 2510, 3510, 4510, 5510: internal flow path
1512, 2512, 4512, 5512: Entrance
1513, 2513, 4513, 5513: Exit
1520, 2520, 3520, 4520, 5520: turning space
1530, 2530, 4530, 5530: introduction euro
1540, 2540, 3540, 4540, 5540, 5560: injection flow path
2570: guide protrusion
3570: Information Home
C11, C21: first cooling flow path
C12, C22: second cooling flow path
C13, C23: 3rd cooling channel
LE: leading edge
TE: Trailing Edge
S1: suction side
S2: pressure side
Claims (15)
상기 측벽의 벽체 내부에 형성되어 스월을 유도하는 선회 공간;
상기 측벽의 벽체 내부에서 상기 선회 공간에 연결 형성되어 냉매의 이동 통로를 제공하며, 상기 선회 공간의 중심축에 대하여 편심된 방향으로 상기 선회 공간에 연결된 내부 유로; 및
상기 선회 공간과 연결되며 상기 선회 공간으로 유입된 냉매를 배출하는 분사 유로;를 포함하며,
상기 측벽의 내부에는 복수의 상기 선회 공간이 형성되고, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간들을 연결하되,
상기 내부 유로는 상기 선회 공간에서 상기 내부 유로로 냉매가 유입되는 입구와 상기 선회 공간으로 냉매를 배출하는 출구를 갖고, 상기 입구는 상기 출구보다 더 상부에 위치하여,
상기 내부 유로는 상기 선회 공간의 높이 방향에 대하여 경사지게 형성되어 하나의 상기 선회 공간의 상부에서 냉매를 공급받아 다른 상기 선회 공간의 하부로 냉매를 공급하는 에어포일.Sidewalls forming an inner space;
A turning space formed inside the wall of the side wall to induce a swirl;
An internal flow path connected to the orbiting space in the wall of the side wall to provide a passage for moving the refrigerant, and connected to the orbiting space in a direction eccentric with respect to a central axis of the orbiting space; And
Includes; an injection passage connected to the orbiting space and discharging the refrigerant introduced into the orbiting space,
A plurality of the turning spaces are formed inside the sidewall, and the inner flow path connects the turning spaces,
The inner flow path has an inlet through which the refrigerant flows from the orbiting space into the internal flow path and an outlet through which the refrigerant discharges into the orbiting space, and the inlet is located higher than the outlet,
The inner flow path is formed to be inclined with respect to the height direction of the orbiting space, and receives refrigerant from an upper portion of the orbiting space and supplies the refrigerant to a lower portion of the orbiting space.
상기 분사 유로는 상기 입구 보다 더 하부에서 상기 선회 공간에 연결된 에어포일.The method of claim 1,
The injection flow path is an airfoil connected to the turning space further below the inlet.
상기 출구의 단면적은 상기 입구의 단면적보다 더 작게 형성된 에어포일.The method of claim 1,
An airfoil formed in which the cross-sectional area of the outlet is smaller than that of the inlet.
상기 선회 공간은 원형의 횡단면을 갖고, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간의 접선방향으로 상기 선회 공간에 연결된 에어포일.The method of claim 1,
The turning space has a circular cross section, and the inner flow path is an airfoil connected to the turning space in a tangential direction of the turning space.
상기 선회 공간에는 나선형으로 이어져 스월을 유도하는 가이드 돌기가 형성된 에어포일.The method of claim 1,
An airfoil in which a guide protrusion is formed in the orbiting space in a spiral manner to induce a swirl.
상기 선회 공간에는 나선형으로 이어져 스월을 유도하는 가이드 홈이 형성된 에어포일.The method of claim 1,
The airfoil is formed with a guide groove that leads to a swirl in a spiral shape in the turning space.
상기 에어포일의 내부에는 높이 방향으로 이어지며 냉매가 이동하는 복수의 냉각유로들이 형성되고,
상기 내부 유로 및 상기 선회 공간은 리딩 엣지와 인접하게 형성된 냉각유로를 둘러싸는 측벽에만 형성된 에어포일.The method of claim 1,
Inside the airfoil, a plurality of cooling channels are formed that extend in the height direction and through which the refrigerant moves,
The inner flow path and the turning space are airfoils formed only on a sidewall surrounding a cooling flow path formed adjacent to a leading edge.
상기 측벽의 내부에는 상기 내부 유로에 의하여 연결된 복수의 선회 공간이 형성되고, 연결된 상기 선회 공간들 중 어느 하나에는 상기 냉각 유로와 연결되어 냉매를 상기 선회 공간으로 공급하는 도입 유로가 형성된 에어포일.The method of claim 9,
An airfoil in which a plurality of turning spaces connected by the inner flow path is formed inside the sidewall, and an introduction flow path connected to the cooling flow path to supply a refrigerant to the turning space in any one of the connected turning spaces.
하나의 상기 선회 공간에는 상기 선회 공간의 높이 방향으로 이격된 복수의 분사 유로가 연결 형성된 에어포일. The method of claim 1,
An airfoil in which a plurality of spray passages spaced apart in a height direction of the turning space are connected to one of the turning spaces.
하나의 상기 선회 공간에 연결된 분사 유로들은 서로 다른 방향으로 이어진 에어포일.The method of claim 11,
Airfoils in which injection passages connected to one of the turning spaces are connected in different directions.
상기 터빈 블레이드는 날개 형상으로 이루어지며 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 갖는 에어포일, 상기 에어포일의 하부에 결합된 플랫폼부, 상기 플랫폼부에서 하부로 돌출되어 상기 로터 디스크에 결합되는 루트부를 포함하고,
상기 에어포일은,
냉각유로를 형성하는 측벽;
상기 측벽의 벽체 내부에 형성되어 스월을 유도하는 선회 공간;
상기 측벽의 벽체 내부에서 상기 선회 공간에 연결 형성되어 냉매의 이동 통로를 제공하며, 상기 선회 공간의 중심축에 대하여 편심된 방향으로 상기 선회 공간에 연결된 내부 유로; 및
상기 선회 공간과 연결되며 상기 선회 공간으로 유입된 냉매를 배출하는 분사 유로;
를 포함하며,
상기 측벽의 내부에는 복수의 상기 선회 공간이 형성되고, 상기 내부 유로는 상기 선회 공간들을 연결하되,
상기 내부 유로는 상기 선회 공간에서 상기 내부 유로로 냉매가 유입되는 입구와 상기 선회 공간으로 냉매를 배출하는 출구를 갖고, 상기 입구는 상기 출구보다 더 상부에 위치하여,
상기 내부 유로는 상기 선회 공간의 높이 방향에 대하여 경사지게 형성되어 하나의 상기 선회 공간의 상부에서 냉매를 공급받아 다른 상기 선회 공간의 하부로 냉매를 공급하는 터빈.A turbine comprising a rotatable rotor disk and a plurality of turbine blades installed on the rotor disk,
The turbine blade is formed in a wing shape and includes an airfoil having a leading edge and a trailing edge, a platform portion coupled to a lower portion of the airfoil, a root portion protruding downward from the platform portion and coupled to the rotor disk,
The airfoil,
Sidewalls forming a cooling passage;
A turning space formed inside the wall of the side wall to induce a swirl;
An internal flow path connected to the orbiting space in the wall of the side wall to provide a passage for moving the refrigerant, and connected to the orbiting space in a direction eccentric with respect to a central axis of the orbiting space; And
A jet passage connected to the turning space and discharging the refrigerant introduced into the turning space;
Including,
A plurality of the turning spaces are formed inside the sidewall, and the inner flow path connects the turning spaces,
The inner flow path has an inlet through which the refrigerant flows from the orbiting space into the internal flow path and an outlet through which the refrigerant discharges into the orbiting space, and the inlet is located higher than the outlet,
The inner flow path is formed to be inclined with respect to a height direction of the orbiting space to receive a refrigerant from an upper portion of the orbiting space and supply the refrigerant to a lower portion of the orbiting space.
상기 선회 공간에는 상기 에어포일의 내부와 연결되어 상기 선회 공간으로 냉매를 공급하는 도입 유로가 연결 형성되고,
상기 분사 유로는 상기 입구보다 더 하부에서 상기 선회 공간에 연결 형성되고, 상기 도입 유로는 상기 분사 유로보다 더 하부에서 상기 선회 공간에 연결 형성된 터빈.The method of claim 13,
An introduction flow path connected to the inside of the airfoil to supply a refrigerant to the orbiting space is formed in the turning space,
The injection flow path is connected to the turning space at a lower portion than the inlet, and the introduction flow path is connected to the turning space at a lower portion than the injection flow path.
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