KR20070026003A

KR20070026003A - 가스 터빈 공기 공급원을 위한 먼지 분리기

Info

Publication number: KR20070026003A
Application number: KR1020060074449A
Authority: KR
Inventors: 리차드 실버맨; 배리 백위쓰; 리사 오닐; 에드워드 에프. 피에트라즈키에비츠
Original assignee: 유나이티드 테크놀로지스 코포레이션
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2007-03-08
Also published as: EP1760260A2; EP1760260B1; SG130170A1; IL177642A0; US20070048124A1; CA2551584A1; TW200710325A; EP1760260A3; AU2006203730A1; JP2007064211A; US7284953B2

Abstract

본 발명의 가스 터빈 엔진에는 반경방향 외측 냉각 공기 유동이 제공된다. 반경방향 외측 냉각 공기 유동의 경로 내에는 먼지 분리기가 배치되고, 이것은 먼지 또는 다른 불순물을 포획하기 위한 공간을 규정하는 반경방향 외측 레그를 포함한다. 먼지 분리기의 반경방향 내측 레그는 가스 터빈 엔진 내부의 다양한 구성요소를 냉각하기 위해 공기가 내측 레그를 통해 하류로 유동하는 것을 허용하도록 개방 공기 유동 통로를 포함한다.

가스 터빈 엔진, 먼지 분리기, 반경방향 내측 및 외측 레그, 베인, 로터 블레이드

Description

가스 터빈 공기 공급원을 위한 먼지 분리기 {DIRT SEPARATOR FOR GAS TURBINE AIR SUPPLY}

도1은 종래 기술의 가스 터빈 엔진의 일부를 도시한다.

도2는 본 발명의 먼지 분리기를 포함하는 가스 터빈 엔진을 도시한다.

도3은 소제되고 있는 본 발명의 가스 터빈 엔진을 도시한다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

22 : 베인

23 : 로터 블레이드

27 : 블레이드 외측 공기 시일

130 : 먼지 분리기

134 : 외측 레그

135 : 내측 레그

140 : 하우징

본 발명은 가스 터빈 엔진 구성요소를 위한 반경방향 외측 냉각 공기 공급원 의 경로 내에 위치된 먼지 분리기에 관한 것으로, 이 먼지 분리기는 보다 무거운, 먼지를 지닌 공기가 가스 터빈 구성요소를 향해 하류로 진행하지 않는 것을 보장한다.

가스 터빈 엔진은 매우 가혹한 환경에서 작동하는 다수의 구성요소를 포함한다. 예를 들어, 터빈 섹션은 고정 베인, 회전 블레이드 및 시일을 포함한다. 이들 구성요소는 높은 온도, 열 응력 등에 노출된다.

베인, 블레이드 및 다양한 시일 내의 냉각 채널을 냉각 공기가 통과한다. 냉각 공기는 엔진 내부의 반경방향 내측 위치로부터, 그리고 반경방향 외측 위치로부터 공급된다. 몇 가지 이유에서, 반경방향 외측 위치로부터의 공기는 보다 많은 먼지와 불순물을 지니는 경향이 있다. 과거에는, 이러한 먼지가 구성요소 내의 작은 냉각 채널들을 막을 수 있었다.

본 발명은 반경방향 외측 공기로부터 이러한 먼지를 분리하여, 가스 터빈 엔진의 다양한 구성요소에 전달되는 공기가 보다 깨끗하도록 하는 것에 관한 것이다.

개시된 실시예에서는, 먼지 분리기가 가스 터빈 엔진용 하우징 내부에, 그리고 반경방향 외측 냉각 공기 공급원의 유동 경로 내에 고정된다. 개시된 먼지 분리기는 대체로 견고한 외측 레그와 대부분 개방되어 있는 내측 레그를 가진, 대체로 꼭지점의 형상이다. 보다 무거운 먼지는 공기 유동의 반경방향 최외측 위치에 있는 경향이 있고, 따라서 견고한 외측 레그에 저항하여 이동할 것이다. 보다 깨끗한 공기는 내측 레그의 천공을 통해, 베인, 로터 블레이드, 블레이드 외측 공기 시일 등의 구성요소를 향해 하류로 이동할 것이다.

본 발명의 개시된 실시예에 있어서, 하우징에는 먼지 분리기의 외측 레그에 인접한 영역에 개구가 제공될 수 있다. 이 개구는 분리된 먼지를 주기적으로 제거하기 위해 소제 도구용 액세스를 제공한다.

본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징은 이하의 상세한 설명 및 도면으로부터 가장 잘 이해될 수 있다.

도1에는 가스 터빈 엔진(20)의 일부가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 베인(22), 로터 블레이드(23) 및 블레이드 외측 공기 시일(27)이 가스 터빈 엔진 내부에 위치한다. 베인(22), 블레이드(23) 및 시일(27)을 위한 냉각 공기 유동은 반경방향 내측 공급원(24) 및 반경방향 외측 공급원(26) 모두를 포함한다. 공지된 바와 같이, 반경방향 외측 공기 유동 공급원(26)의 일부는 도면부호 "30"에서와 같이 반경방향 내측으로 베인(22)을 향해 안내되고, 도면부호 "32"에서와 같이 반경방향 외측으로 시일(27)을 향해 하류로 안내될 수 있다. 내측 공급원(24)은 베인(22)의 반경방향 내측 표면(28)의 개구(도시되지 않음)를 통해, 그리고 유동 경로(30)로부터 베인(22)의 반경방향 외측 표면(29)의 개구(도시되지 않음)를 통해 이동한다.

공지된 바와 같이, 외측 경로(26) 내의 공기는 경로(24) 내의 공기보다 많은 먼지를 지니는 경향이 있다. 외측 경로(26) 내의 공기는 상류의 확산기로부터 안내되었다. 이 점에 의해, 원심력은 보다 무거운, 먼지를 가진 공기를 반경방향 외 측으로 향하게 하였다. 이러한 냉각 공기 안의 먼지는 구성요소 내의 냉각 채널을 막을 수 있다.

본 발명은 주로 외측 경로(26) 내의 공기로부터 이러한 먼지를 제거하는 것에 관한 것이다.

이 때문에, 본 발명의 가스 터빈 엔진(120)은 도1의 가스 터빈 구조와 동일한 기본 구조를 갖는다. 그러나, 먼지 분리기(130)가 유동 경로(26) 안으로 삽입된다. 외측 레그(134)는 대체로 견고하고, 먼지를 포획하기 위한 공간(133)을 규정한다. 내측 레그(135)는 다수의 천공(136)을 구비하여 공기 유동(26)이 반경방향 내측 레그(135)를 통해 이동하는 것을 허용한다. 먼지 분리기의 정점(161)은 먼지를 외측 레그(134)를 향해 안내하고, 공기를 내측 레그(135)를 향해 안내하는 경향이 있다. 복수의 볼트(138, 139)가 먼지 분리기(130)를 하우징 구조체(140)에 고정한다.

공기 유동(24)은 베인의 반경방향 내측 표면(28)을 향해, 그리고 로터 블레이드(23) 및 시일(27)을 향해 하류로 계속 유동한다. 이제 외측 공기 유동(26)은 종래 기술의 불순물의 많은 양이 소제되었다. 따라서, 도면부호 "230"에서 베인(22)의 외주부(29)를 향해 이동하는 공기는 보다 깨끗하고, 보다 하류로 이동하는 공기(132)도 또한 더욱 깨끗한 경향이 있다.

도3에 도시된 바와 같이, 하우징(140)의 개구(142)는 공간(133)으로부터 먼지 또는 다른 불순물(152)을 제거하기 위해 진공(150)을 위한 액세스 개구를 제공한다. 개구(142)는 소제가 이루어지지 않을 때는 도2에 도시된 바와 같이 막혀있 다.

따라서 본 발명은 반경방향 외측 공기 유동에서 발견되는 많은 양의 먼지를, 공기 유동이 냉각 챔버에 도달하기 전에 제거하는 간단한 방법을 제공한다. 과거에는, 이러한 먼지가 작은 냉각 채널들의 일부를 막을 수 있었다. 따라서 본 발명은 그러한 막힘을 감소시키거나 또는 제거하는 이점을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예가 개시되어 있지만, 당업자는 임의의 변형이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있음을 알 것이다. 이러한 이유에서, 본 발명의 범위 및 사상을 판단하기 위해서는 청구범위가 고찰되어야 한다.

본 발명에 따르면, 반경방향 외측 공기 유동에서 발견되는 많은 양의 먼지를 공기가 냉각 챔버에 도달하기 전에 제거함으로써, 먼지에 의한 냉각 채널의 막힘을 감소시키거나 또는 제거하는 효과가 제공된다.

Claims

고정 베인 및 회전 로터를 둘러싸는 하우징과,

상기 고정 베인 및 상기 회전 로터를 구비하는 터빈 섹션으로서, 상기 고정 베인과 상기 회전 로터 중 적어도 하나에는 상기 하우징 내의 반경방향 외측 위치에 인접한 위치로부터 반경방향 외측 냉각 공기 유동이 제공되는, 터빈 섹션과

상기 반경방향 외측 냉각 공기 유동의 유동 경로 내에 위치한 먼지 분리기를 포함하고,

상기 먼지 분리기는 상기 반경방향 외측 냉각 공기 유동으로부터 불순물을 제거하도록 작동 가능하여, 상기 먼지 분리기의 하류로, 그리고 상기 고정 베인과 상기 회전 로터 중 적어도 하나를 향해 이동하는 공기가 보다 적은 불순물을 지니는 가스 터빈 엔진.
제1항에 있어서, 상기 먼지 분리기는 대체로 견고한 반경방향 외측 레그와, 반경방향 내측 레그를 구비하고, 반경방향 외측 레그는 불순물을 포획하기 위한 공간을 규정하며, 반경방향 내측 레그는 공기가 상기 내측 레그를 통해 하류로 유동하는 것을 허용하도록 개방 공간을 구비하는 가스 터빈 엔진.
제2항에 있어서, 소제 도구가 상기 공간과 연통하고 포획된 불순물을 제거하는 것을 허용하도록 상기 하우징에 개구가 형성되는 가스 터빈 엔진.
제1항에 있어서, 냉각 공기의 반경방향 내측 유동이 상기 고정 베인과 상기 회전 로터 중 하나를 향해 또한 진행하는 가스 터빈 엔진.
제1항에 있어서, 상기 회전 로터에 인접하여 블레이드 외측 공기 시일이 위치하고, 상기 반경방향 외측 냉각 공기 유동은 상기 블레이드 외측 공기 시일을 냉각하도록 또한 진행하는 가스 터빈 엔진.
제1항에 있어서, 복수의 볼트가 상기 먼지 분리기를 상기 가스 터빈 엔진 내부에 고정하는 가스 터빈 엔진.
반경방향 외측 레그 및 반경방향 내측 레그를 구비하는 먼지 분리기 본체를 포함하고, 상기 반경방향 외측 레그는 상기 반경방향 내측 레그보다 적은 개방 공간을 가지며, 상기 반경방향 내측 레그가 복수의 개방 공간을 가짐으로써, 상기 반경방향 외측 레그는 먼지를 포획하고, 상기 반경방향 내측 레그를 통한 공기의 유동이 허용되는, 가스 터빈 엔진 내에 위치한 먼지 분리기.
제7항에 있어서, 상기 반경방향 외측 레그는 대체로 견고한, 가스 터빈 엔진 내에 위치한 먼지 분리기.
고정 베인 및 회전 로터를 둘러싸는 하우징과,

상기 고정 베인 및 상기 회전 로터를 구비하는 터빈 섹션으로서, 상기 고정 베인에는 상기 하우징 내의 반경방향 외측 위치에 인접한 위치로부터 반경방향 외측 냉각 공기 유동이 제공되는, 터빈 섹션과,

상기 반경방향 외측 냉각 공기 유동의 유동 경로 내에 위치한 먼지 분리기와,

상기 회전 로터에 인접하여 위치한 블레이드 외측 공기 시일을 포함하고,

상기 먼지 분리기는 상기 반경방향 외측 냉각 공기 유동으로부터 불순물을 제거하도록 작동 가능하여, 상기 먼지 분리기의 하류로, 그리고 상기 고정 베인을 향해 이동하는 공기가 보다 적은 불순물을 지니며,

상기 먼지 분리기는 반경방향 외측 레그와 반경방향 내측 레그를 구비하고, 반경방향 외측 레그는 불순물을 포획하기 위한 공간을 규정하고, 반경방향 내측 레그는 공기가 상기 내측 레그를 통해 하류로 유동하는 것을 허용하도록 개방 공간을 구비하고,

상기 반경방향 외측 냉각 공기 유동은 또한 상기 블레이드 외측 공기 시일을 냉각하도록 진행하는 가스 터빈 엔진.
제9항에 있어서, 소제 도구가 상기 공간과 연통하고 포획된 불순물을 제거하는 것을 허용하도록 상기 하우징에 개구가 형성되는 가스 터빈 엔진.
제9항에 있어서, 상기 고정 베인을 향해 냉각 공기의 반경방향 내측 유동이 또한 진행하는 가스 터빈 엔진.
제9항에 있어서, 상기 반경방향 외측 레그는 대체로 견고한 가스 터빈 엔진.
제9항에 있어서, 복수의 볼트가 상기 먼지 분리기를 상기 가스 터빈 엔진 내부에 고정하는 가스 터빈 엔진.