KR102139266B1

KR102139266B1 - 가스터빈

Info

Publication number: KR102139266B1
Application number: KR1020180143328A
Authority: KR
Inventors: 박인형
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2020-07-29
Also published as: KR20200058786A; US20200157969A1; CN111197502A; CN111197502B; US11473443B2

Abstract

본 발명은 가스터빈에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 가스터빈의 내부에서 복수의 위치에 세정액 분사노즐을 배치하고 낮은 압력으로 세정액을 분사함으로써, 가스터빈의 내부를 비교적 균일하고 효율적으로 세정함과 동시에 부품을 보호하는 효과가 있다.

Description

가스터빈{GAS TURBINE}

본 발명은 가스터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스터빈의 내부에서 복수의 위치에 세정액 분사노즐을 배치하고 낮은 압력으로 세정액을 분사함으로써, 가스터빈의 내부를 비교적 균일하고 효율적으로 세정함과 동시에 부품을 보호할 수 있는 가스터빈에 관한 것이다.

일반적으로 터빈(turbine)은 가스(gas), 스팀(steam) 등 유체의 열에너지를 기계에너지인 회전력으로 변환하는 동력발생 장치로, 유체에 의해 축회전되도록 복수 개의 회전익(bucket)을 포함하는 로터(rotor)와, 로터의 둘레를 감싸며 설치되고 복수 개의 고정익(diaphram)이 구비된 케이싱(casing)을 포함하고 있다.

여기서, 가스터빈은 압축기 섹션와 연소기 및 터빈 섹션을 포함하여 구성되고, 압축기 섹션의 회전에 의해 외부 공기가 흡입, 압축된 후 연소기로 보내지고, 연소기에서 압축공기와 연료의 혼합에 의해 연소가 이루어진다. 연소기에서 발생된 고온·고압의 가스는 터빈 섹션을 통과하면서 터빈의 로터를 회전시켜 발전기를 구동시킨다.

가스터빈을 사용한 후 작동정지 또는 주기적인 정비시에는, 이후의 원활한 사용을 위해 가스터빈의 내부를 세정하며 관리해 줄 필요가 있다.

도 1에는 종래 가스터빈의 내부를 세정하는 세정 구조가 게시된다. 도 1은 특히 압축기 섹션을 나타내고 있다.

우선 압축기 섹션에서 작동유체인 공가가 유입되는 입구단에는 스트롯(8;strut)이 케이싱(2)과 센터프레임(8a) 사이에 연결되어 배치되어 있다. 그리고 케이싱(2)의 내주면에는 원주방향을 따라 복수개의 베인(2b;vane)이 배치된 다이아프램(2c;diaphram)이 설치된다. 로터(3)의 외주면에 복수의 단으로 배치되고 외주면에는 복수개의 블레이드(4b)가 배치된 로터디스크(4a)가 설치된다. 압축기 섹션에서 베인(2b)와 블레이드(4b)는 교대로 복수의 단으로 배치된다.

종래에는 스트롯(8)상에 세정액을 분사하는 분사노즐(12)이 배치되어 있었다. 세정액 공급부(10)으로부터 유량제어밸브(11)를 통과하여 분사노즐(12)로 세정액이 공급되고, 세정액은 강한 압력으로 케이싱(2)의 내부로 분사되어 압축기 섹션을 세정하였다.

그런데, 분사노즐(12)이 압축기 섹션의 입구단인 스트롯(8)에만 배치되어 있어, 압축기 섹션의 내부에 대한 세정이 균일하지 못했다. 그리고 압축기 섹션의 깊숙히까지 세정액을 분사해야 하므로 강한 압력으로 분사되어야 했고, 이는 압축기 섹션에서 분사노즐(12)에 가깝게 위치한 부품의 표면 손상을 유발하는 문제가 야기한다.

국내특허 공개번호:10-2012-0091064

본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 가스터빈의 내부에서 복수의 위치에 세정액 분사노즐을 배치하고 낮은 압력으로 세정액을 분사함으로써, 가스터빈의 내부를 비교적 균일하고 효율적으로 세정함과 동시에 부품을 보호할 수 있는 가스터빈을 제공하는 데에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 가스터빈에 관한 것으로, 로터;와, 로터의 축방향을 따라 복수의 단으로 배치되는 로터디스크; 및, 로터디스크의 외주면 원주방향을 따라 배치되는 블레이드;를 포함하는 회전체;

상기 회전체가 내부에 배치되는 케이싱;과, 상기 케이싱의 내면에 연결 배치되는 스트롯;과 상기 케이싱의 내면에서 길이방향을 따라 상기 블레이드와 교대로 복수의 단으로 배치되는 다이아프램; 및, 상기 다이아프램에 배치된 베인;을 포함하는 고정체; 및

상기 고정체에 복수의 위치에 배치되고, 세정액을 분사하여 상기 회전체와 상기 고정체가 형성하는 작동유체 유동공간을 세정하는 세정수단;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 세정수단은, 상기 스트롯에 배치되고 외부의 세정액공급부와 연결되며, 작동유체의 흐름방향으로 세정액을 분사하는 제1 분사부; 및 상기 케이싱의 내면에 배치되고, 외부의 세정액공급부와 연결되며, 작동유체의 흐름방향으로 세정액을 분사하는 제2 분사부;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 세정수단은, 상기 베인 또는 상기 다이아프램에 배치되고, 외부의 세정액공급부와 연결되며, 작동유체의 흐름방향으로 세정액을 분사하는 제3 분사부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 세정수단은, 상기 제1,2,3 분사부에 공급되는 세정액의 유량을 개별조절하여, 작동유체 유동공간의 전체 또는 국부적인 세정을 가능하게 하는 유량조절부; 및 상기 제1,2,3 분사부로 공급되는 세정액의 개별 유압을 측정하고 조절하는 유압조절부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 세정수단은, 상기 케이싱의 내면에 형성된 관통홀에 배치되고, 작동유체의 흐름방향으로 분사구가 형성된 분사노즐; 외부의 세정액공급부와 연결되고, 상기 분사노즐로 세정액을 공급하는 세정액유로; 및 상기 케이싱의 내면에 배치되고, 슬라이딩 이동되며 상기 분사노즐을 개폐하는 슬라이딩 커버유닛;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 슬라이딩 커버유닛은, 상기 케이싱에 배치되는 회전모터; 상기 회전모터의 회전축에 연결되는 가이드스크류; 상기 가이드스크류에 기어 이로 맞물려 배치되는 이동블록; 및 상기 케이싱의 내면에 배치되고, 상기 이동블록에 연결되며, 상기 이동블록의 이동에 따라 상기 분사노즐을 개폐하는 슬라이딩커버;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 슬라이딩커버의 외측 둘레는 곡선 형상 또는 경사 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 세정수단은, 상기 관통홀의 내측 둘레와 상기 분사노즐의 외측 둘레 사이에 배치되는 노즐실링;을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분사구는 세정액이 확산되며 작동유체 유동공간으로 분사되도록, 점차 유동단면적이 넓어지게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분사노즐의 분사구에는 세정액이 확산되는 방향을 가이드하도록, 복수의 단으로 확산창이 형성된 확산필터;가 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 작동유체 유동공간으로 분사되는 세정액의 분사범위를 확대하도록, 상기 분사노즐에 연결되며, 상기 분사노즐을 일정각도 범위내에서 회동시키도록 제공되는 회동유닛;을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 회동유닛은, 상기 케이싱의 외부에 배치되고, 상기 분사노즐의 단부에 연결되는 베벨기어박스; 및 상기 케이싱의 외부에 배치되고, 상기 베벨기어박스와 연결되는 회동모터;를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 세정수단은, 상기 케이싱의 내면에 형성된 관통홀에 배치되고, 작동유체의 흐름방향으로 분사구가 형성된 분사노즐; 외부의 세정액공급부와 연결되고, 상기 분사노즐로 세정액을 공급하는 세정액유로; 및 상기 분사노즐에 연결되며, 상기 분사노즐을 승강시키는 승강유닛;을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분사노즐의 양단부에는 상기 관통홀의 내주면에 대응되는 크기로 형성되는 노즐커버가 배치되되, 상기 관통홀의 내측 둘레와 상기 노즐커버의 외측 둘레 사이에 배치되는 노즐실링;이 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분사노즐은, 세정액이 확산되며 상기 내부공간으로 분사되도록, 점차 유동단면적이 넓어지게 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분사노즐의 분사구에는, 세정액이 확산되는 방향을 가이드하도록, 확산필터가 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 승강유닛은, 상기 케이싱의 외부에 배치되고 상기 분사노즐에 연결되는 유압실린더일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 분사노즐에 연결되며, 상기 분사노즐을 일정각도 범위내에서 회동시키도록 제공되는 회동유닛;을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 승강유닛은, 상기 베벨기어박스 및 상기 회동모터가 배치되는 승강블록; 상기 케이싱에 배치되는 승강모터; 상기 승강모터의 회전축에 연결되는 승강스크류; 및 상기 승강블록의 단부에 배치되고 상기 승강스크류에 기어 이로 맞물려 연결되는 링크암;을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 가스터빈의 내부에서 복수의 위치에 세정액을 분사하는 분사노즐을 배치함에 따라 작동유체가 흐르는 가스터빈의 내부를 비교적 균일하고 효율적으로 세정할 수 있다.

또한, 스트롯에만 분사노즐을 배치한 종래 기술과 달리 압축기 섹션 또는 터빈 섹션과 같은 가스터빈의 내부에서 복수의 위치에 분사노즐을 배치하므로, 분사압력을 낮출 수가 있어, 부품의 표면 손상을 낮출 수 있다.

또한, 분사노즐은 슬라이딩 개폐방식 또는 승강 개폐방식을 적용함으로써, 가스터빈의 발전 가동간에는 작동유체의 흐름에 영향을 주지 않는다.

또한, 본 발명은 복수의 지점에서 세정액 분사를 개별적으로 제어가 가능하여 국부적인 세정이 가능하며, 이는 세정액 절감 및 세정효율을 높일 수 있다.

도 1은 종래 가스터빈의 세정 구조를 나타낸 도면.
도 2는 가스터빈의 일반 구조를 나타낸 측단면도.
도 3은 본 발명인 가스터빈의 세정 구조를 나타낸 도면.
도 4a는 본 발명인 세정수단의 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 4b는 도 4a에서 슬라이딩 커버가 개방되고 세정액이 분사되는 상태를 나타낸 도면.
도 4c는 도 4a에 게시된 발명에서 회동유닛이 결합된 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 5a는 본 발명인 세정수단의 제3 실시예를 나타낸 도면.
도 5b는 도 5a에서 노즐커버가 개방되고 세정액이 분사되는 상태를 나타낸 도면.
도 5c는 도 5a에 게시된 발명에서 회동유닛이 결합된 제4 실시예를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 가스터빈의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 대한 설명에 앞서 가스터빈(1)의 구성에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

첨부된 도 2을 참조하면, 가스터빈은 기본적으로 외관을 형성하는 케이싱(casing;2), 공기를 압축하는 압축기 섹션(compressor section;4), 공기를 연소하는 연소기(combuster;5), 연소된 가스를 이용하여 발전하는 터빈섹션(turbine section;6), 배기가스를 배출하는 디퓨져(diffuser;7) 및 압축기섹션(4)과 터빈섹션(6)을 연결하여 회전동력을 전달하는 로터(rotor;3)를 포함하여 구성될 수 있다.

열역학적으로 가스터빈의 상류측에 해당하는 압축기 섹션(compressor section)으로는 외부의 공기가 유입되어 단열압축 과정을 거치게 된다. 압축된 공기는 연소기 섹션(combuster section)으로 유입되어 연료와 혼합되어 등압연소 과정을 거치고, 연소가스는 가스터빈의 하류측에 해당하는 터빈 섹션(turbine section)으로 유입되어 단열팽창 과정을 거치게 된다.

공기의 흐름 방향을 기준으로 설명하면, 상기 케이싱(2)의 전방에 압축기 섹션(4)이 위치하고, 후방에 터빈 섹션(6)이 구비된다.

상기 압축기 섹션(4)과 상기 터빈 섹션(6)의 사이에는 상기 터빈 섹션(6)에서 발생된 회전토크를 상기 압축기 섹션(4)로 전달하는 토크튜브(3b)이 구비된다.

상기 압축기 섹션(4)에는 복수(예를 들어 14매)의 압축기 로터 디스크(4a)이 구비되고, 상기 각각의 압축기 로터 디스크(4a)들은 타이로드(3a)에 의해서 축 방향으로 이격되지 않도록 체결된다.

상기 각각의 압축기 로터 디스크(4a) 중앙을 상기 타이로드(3a)이 관통한 상태로 서로 축 방향을 따라서 정렬되어 있다. 상기 압축기 로터 디스크(4a)의 외주부 부근에는 이웃한 로터 디스크에 상대 회전이 불가능하도록 결합되는 플랜지(미도시)가 축 방향으로 돌출되게 형성된다.

상기 압축기 로터 디스크(4a)의 외주면에는 복수 개의 블레이드(blade;4b)(또는 bucket으로 지칭)가 방사상으로 결합되어 있다. 상기 각각의 블레이드(4b)은 도브 테일부(미도시)를 구비하여 상기 압축기 로터 디스크(4a)에 체결된다.

도브 테일부의 체결방식은 탄젠셜 타입(tangential type)과 액셜 타입(axial type)이 있다. 이는 상용되는 가스터빈의 필요 구조에 따라 선택될 수 있다. 경우에 따라서는, 상기 도브 테일외의 다른 체결장치를 이용하여 상기 압축기 블레이드(4b)을 압축기 로터 디스크(4a)에 체결할 수 있다.

이때 케이싱(2) 중 압축기 섹션(4)의 내주면에는 상기 압축기 블레이드(4b)의 상대 회전운동에 대한 베인(미도시)(또는 노즐이라 지칭)이 다이아프램(미도시)상에 장착되며 배치될 수 있다.

상기 타이로드(3a)은 상기 복수 개의 압축기 로터 디스크(4a)들의 중심부를 관통하도록 배치되어 있으며, 일측 단부는 최상류측에 위치한 압축기 로터 디스크(4a) 내에 체결되고, 타측 단부는 상기 토크튜브(3b)에 고정된다.

상기 타이로드(3a)의 형태는 가스터빈에 따라 다양한 구조로 이뤄질 수 있으므로, 반드시 도면에 제시된 형태로 한정될 것은 아니다.

하나의 타이로드(3a)이 압축기 로터 디스크(4a)의 중앙부를 관통하는 형태를 가질 수도 있고, 복수 개의 타이로드(3a)이 원주상으로 배치되는 형태를 가질 수도 있으며, 이들의 혼용도 가능하다.

도시되지는 않았으나, 가스 터빈의 압축기에는 유체의 압력을 높이고 난 후 연소기 입구로 들어가는 유체의 유동각을 설계 유동각으로 맞추기 위하여 디퓨저의 다음 위치에 가이드깃 역할을 하는 베인이 설치될 수 있으며, 이를 디스윌러(desworler)라고 한다.

상기 연소기(5)에서는 유입된 압축공기를 연료와 혼합, 연소시켜 높은 에너지의 고온, 고압 연소가스를 만들어 내며, 등압 연소과정으로 연소기(5) 및 터빈 섹션(6)의 부품이 견딜 수 있는 내열한도까지 연소가스온도를 높이게 된다.

가스터빈의 연소시스템을 구성하는 연소기(5)은 셀 형태로 형성되는 케이싱(2) 내에 다수가 배열될 수 있다.

한편, 일반적으로 터빈 섹션(6)에서는 연소기(5)에서 나온 고온, 고압의 연소가스가 팽창하면서 터빈 섹션(6)의 회전날개에 충동, 반동력을 주어 기계적인 에너지로 변환한다.

터빈 섹션(6)에서 얻은 기계적 에너지는 압축기 섹션(4)에서 공기를 압축하는데 필요한 에너지로 공급되며 나머지는 발전기를 구동하는데 이용되어 전력을 생산하게 된다.

상기 터빈 섹션(6)에는 차실 내에 복수의 정익 및 동익이 교대로 배치 형성되어 구성되어 있고, 연소 가스에 의해 동익을 구동시킴으로써 발전기가 연결되는 출력축을 회전 구동시키고 있다.

이를 위해, 상기 터빈 섹션(6)에는 복수의 터빈 로터 디스크(6a)이 구비된다. 상기 각각의 터빈 로터 디스크(6a)은 기본적으로는 상기 압축기 로터 디스크(4a)과 유사한 형태를 갖는다.

상기 터빈 로터 디스크(6a) 역시 이웃한 터빈 로터 디스크(6a)과 결합되기 위한 구비한 플랜지(미도시)를 구비하고, 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(6b)(또는 bucket으로 지칭)를 포함한다. 상기 터빈 블레이드(6b) 역시 도브테일 방식으로 상기 터빈 로터 디스크(6a)에 결합될 수 있다.

이때 케이싱(2) 중 터빈 섹션(6)의 내주면에는 상기 터빈 블레이드(6b)의 상대 회전운동에 대한 베인(미도시)(또는 노즐이라 지칭)이 다이아프램(미도시)상에 장착되며 배치될 수 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 가스터빈에 있어서, 유입된 공기는 압축기 섹션(4)에서 압축되고, 연소기(5)에서 연소된 후, 터빈 섹션(6)로 이동되어 발전 구동하고, 디퓨저(7)을 통해 대기중으로 배출된다.

여기서, 상기 토크튜브(3b), 압축기 로터 디스크(4a), 압축기 블레이드(4b), 터빈 로터 디스크(6a), 터빈 블레이드(6b), 타이로드(3a) 등은 회전 구성요소로서 일체로 로터(3) 또는 회전체라고 지칭될 수 있다. 그리고 케이싱(2), 베인(vane;미도시), 다이아프램(diaphram;미도시) 등은 비회전 구성요소로서 일체로 스테이터(stator) 또는 고정체라고 지칭될 수 있다.

가스터빈에 대한 일반적인 한 형태의 구조는 상기와 같으며, 이하에서는 이러한 가스터빈에 적용되는 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명인 가스터빈의 세정 구조를 나타낸 도면이다.

도 3를 참고하면, 본 발명인 가스터빈은 회전체, 고정체 및 세정수단(100)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 회전체는 로터(3)와, 로터(3)의 축방향을 따라 복수의 단으로 배치되는 로터디스크(4a) 및, 로터디스크(4a)의 외주면 원주방향을 따라 배치되는 블레이드(4b)를 포함하여 구성될 수 있다 .

상기 고정체는 상기 회전체가 내부에 배치되는 케이싱(2)과, 상기 케이싱(2)의 내면에 연결 배치되는 스트롯(8)과, 상기 케이싱(2)의 내면에서 길이방향을 따라 상기 블레이드(4c)와 교대로 복수의 단으로 배치되는 다이아프램(2c) 및, 상기 다이아프램(2c)에 배치된 베인(2b)을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고 상기 세정수단(100)은 상기 고정체에 복수의 위치에 배치되고, 세정액을 분사하여 상기 회전체와 상기 고정체가 형성하는 작동유체 유동공간(X)을 세정하도록 제공될 수 있다.

여기서 상기 세정수단(100)은 제1 분사부(111), 제2 분사부(113) 및 제3 분사부(115)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 분사부(111)는 압축기 섹션의 입구단에 배치된 상기 스트롯(8) 또는 센터프레임(8a)에 배치되고 외부의 세정액공급부(117)와 연결되며, 작동유체의 흐름방향으로 세정액을 분사하도록 제공될 수 있다.

그리고 상기 제2 분사부(113)는 상기 케이싱(2)의 내면에 배치되고, 외부의 세정액공급부(117)와 연결되며, 작동유체의 흐름방향으로 세정액을 분사하도록 제공될 수 있다. 상기 제2 분사부(113)는 압축기 섹션뿐만 아니라 터빈 섹션에도 배치될 수 있으며, 압축기 섹션 및 터빈 섹션의 길이방향을 따라 복수개가 배치될 수 있다.

또한 상기 제3 분사부(115)는 상기 베인(2b) 또는 상기 다이아프램(2c)에 배치되고, 외부의 세정액공급부(117)와 연결되며, 작동유체의 흐름방향으로 세정액을 분사하도록 제공될 수 있다. 상기 제3 분사부(115)는 베인(2b) 또는 다이아프램(2c)상에 복수개가 배치될 수 있으며, 베인(2b) 또는 다이아프램(2c)의 양측부에 배치되는 경우 세정액의 분사방향이 중앙측을 바라보게 배치될 수 있다.

작업자가 가스터빈의 내부를 세정하고자 할 때, 세정액공급부(117)를 가동하여 제1,2,3 분사부(111,113,115)로 세정액을 송출하여 분사되도록 한다. 1차 세정 완료 후 작업자가 특정 구역에서 추가적인 2차 세정 작업을 하고 싶으면, 작업자는 제1,2,3 유량조절부(118a,118b,118c)를 개별적으로 제어하여 세정하고자 하는 부분을 국부적으로 선택할 수 있다. 상기 유량조절부(118)는 상기 제1,2,3 분사부(111,113,115)에 공급되는 세정액의 유량을 개별조절하여, 작동유체 유동공간(X)의 전체 또는 국부적인 세정을 가능하게 한다.

가량 작업자는 압축기 섹션의 입구단을 추가적으로 세정하고 싶으면, 제1 유량조절부(118a)를 개방하고, 제2,3 유량조절부(118b,118c)는 닫아 제1 분사부(111)에서만 세정액이 분사되도록 한다.

또는 작업자가 압축기 섹션의 내부를 추가적으로 세정하고 싶으면, 제1 유량조절부(118a)를 받고, 제2,3 유량조절부(118b,118c)는 개방하여 제2,3 분사부(113,115)에서만 세정액이 분사되도록 한다.

이렇듯 작업자는 국부적인 세정을 할 수 있어, 종래 스트롯(8)에서만 세정액을 분사하는 구조에 비해 본 발명은 추가 작업시 세정액 절감 및 세정효율을 높일 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 제1,2,3 분사부(111,113,115)로 공급되는 세정액의 개별 유압을 측정하고 조절하는 유압조절부(119)가 배치될 수 있다.

작업자는 작동유체 유동공간(X)에서 특정 지점에서의 유압을 낮게 형성하여 세정액을 분사하고 싶으면, 유압조절부(119)를 통해 각 지점의 유압을 측정하고 국부적으로 세정액의 분사 유압을 조절할 수 있다.

예를 들어 작업자가 압축기 섹션의 입구단에서의 유압을 낮추고 싶으면, 제1 유압조절부(119a)를 제어하여 세정액의 송출압력을 낮추면 된다.

또는 작업자가 압축기 섹션의 내부에서 유압을 낮춰 세정액을 분사하고 싶으면, 제2,3 유압조절부(119b,119c)를 제어하여 세정액의 송출압력을 낮추면 된다.

이와 같이, 작업자는 국부적으로 세정액 분사유압을 조절할 수 있어, 작동유체 유동공간(X) 중 특정 지점에서 부품의 마모, 손상 등이 있어, 상대적으로 약한 유압으로 세정액을 분사할 필요가 있을 때 유용하게 활용할 수 있다. 이는 세정액 분사에 따른 부품의 추가적은 마모, 손상 등을 예방할 수 있어, 부품의 사용연한을 높이는 효과도 기대할 수 있다.

한편, 도 4a는 본 발명인 세정수단(100)의 제1 실시예를 나타낸 도면이고, 도 4b는 도 4a에서 슬라이딩커버(134)가 개방되고 세정액이 분사되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 4c는 도 4a에 게시된 발명에서 회동유닛(140)이 결합된 제2 실시예를 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b를 참고하면, 본 발명인 세정수단(100)의 제1 실시예에서는 분사노즐(120), 세정액유로(129) 및 슬라이딩 커버유닛(130)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 분사노즐(120)은 상기 케이싱(2)의 내면에 형성된 관통홀(2a)에 배치되고, 작동유체의 흐름방향으로 경사지게 분사구(121)가 형성될 수 있다. 상기 분사구(121)는 세정액이 확산되며 작동유체 유동공간(X)으로 분사되도록, 점차 유동단면적이 넓어지게 형성될 수 있다. 이때 관통홀(2a)에는 세정액의 분사방향을 고려하여 일방향으로 경사진 절개부(2d)가 형성될 수 있다. 분사구(121)에서 분사되는 세정액은 절개부(2d)가 형성되어 있어, 관통홀(2a)의 단부에서 방해받지 않고, 작동유체 유동공간(X)로 분사될 수 있다.

상기 세정액유로(129)는 외부의 세정액공급부(117)와 연결되고, 상기 분사노즐(120)로 세정액을 공급하는 파이프일 수 있다. 상기 세정액유로(129)상에는 세정액의 유량을 제어하는 제2 유량조절부(118)(118b)와 세정액의 유압을 측정/조절하는 제2 유압조절부(119)(119b)가 배치될 수 있다.

그리고 상기 슬라이딩 커버유닛(130)은 상기 케이싱(2)의 내면에 배치되고, 슬라이딩 이동되며 상기 분사노즐(120)을 개폐하도록 제공될 수 있다.

이러한 상기 슬라이딩 커버유닛(130)은 회전모터(131), 가이드스크류(132), 이동블록(133) 및 슬라이딩커버(134)를 포함하여 구성될 수 있다.

우선 상기 회전모터(131)는 상기 케이싱(2)에 배치되며, 상기 가이드스크류(132)는 상기 회전모터(131)의 회전축에 연결된다. 이때 상기 이동블록(133)은 상기 가이드스크류(132)에 기어 이로 맞물려 배치되어 있고, 상기 슬라이딩커버(134)와 연결된다.

그리고 상기 슬라이딩커버(134)는 상기 케이싱(2)의 내면에 배치되고, 상기 이동블록(133)에 연결되며, 상기 이동블록(133)의 이동에 따라 상기 분사노즐(120)을 개폐하도록 제공된다. 이때 상기 슬라이딩커버(134)의 외측 둘레는 곡선 형상 또는 경사 형상으로 형성될 수 있는데, 이는 가스터빈의 작동 중에 작동유체의 흐름을 방해하지 않기 위함이다. 곡선 형상 또는 경사 형상은 작동유체가 슬라이딩커버(134)의 표면을 부드럽게 흐르도록 한다.

또한 본 발명에서는 상기 세정수단(100)은 노즐실링(123) 및 확산필터(124)를 더 포함할 수 있다.

우선 상기 노즐실링(123)은 상기 관통홀(2a)의 내측 둘레와 상기 분사노즐(120)의 외측 둘레 사이에 배치될 수 있다. 상기 분사노즐(120)의 외측 둘레에는 홈이 형성되어 있으며, 상기 노즐실링(123)은 홈에 장착된다. 이는 세정액이 분사될 때, 상기 관통홀(2a)과 상기 분사노즐(120) 사이의 공간으로 세정액이 누설되지 않도록 하기 위함이다.

물론 가스터빈의 작동간에도 상기 슬라이딩커버(134)의 내측으로 작동유체가 누설되지 않도록, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 슬라이딩커버(134)와 상기 케이싱(2)의 내면 사이에는 실링처리가 될 수 있다.

다음 상기 확산필터(124)는 상기 분사노즐(120)의 분사구(121)에 배치되고, 세정액이 확산되는 방향을 가이드하도록, 복수의 단으로 확산창이 형성될 수 있다. 세정액은 상기 분사구(121)를 통과할 때, 상기 확산필터(124)의 복수의 단으로 형성된 확산창을 통과하게 된다. 이때 상기 분사구(121) 자체가 점차 유동단면적이 넓어지게 형성되어 있으므로, 세정액은 확산하며 분사되는데, 상기 확산필터(124)가 확산되는 방향을 복수의 단으로 배치된 확산창을 통해 가이드하게 된다. 이에 따라 세정액은 보다 분명한 방향성을 가지고 작동유체 유동공간(X)으로 분사되게 된다.

도 4b를 참고하면, 작업자가 구동부(135)를 통해 회전모터(131)를 작동시키면, 회전모터(131)가 가이드스크류(132)를 회전시켜, 이동블록(133)이 이동홀(2f)을 이동하게 된다. 이때 이동블록(133)에 연결된 슬라이딩커버(134)가 관통홀(2a)을 개방하게 된다.

다음 작업자가 세정액공급부(117)를 가동하고, 분사하는 세정액의 유량과 유압을 각각 유량조절부(118b) 및 유압조절부(119b)를 통해 설정한다. 이후 세정액은 분사노즐(120)의 분사구(121)로 공급되어 작동유체 유동공간(X)으로 확산되며 분사되게 된다. 이때 확산필터(124)가 배치되어 있어, 세정액은 방향성을 가지고 확산되게 된다.

한편, 도 4c를 참고하면, 본 발명인 세정수단(100)의 제2 실시예에서는 회동유닛(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 회동유닛(140)은 상기 분사노즐(120)에 연결되며, 상기 분사노즐(120)을 일정각도 범위내에서 회동시키도록 제공될 수 있다.

즉 상기 회동유닛(140)은 상기 분사노즐(120)을 일정각도 범위내에서 회동시켜 작동유체 유동공간(X)으로 분사되는 세정액의 분사범위를 확대시킬 수 있다.

이러한 상기 회동유닛(140)은 베벨기어박스(141) 및 회동모터(142)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 베벨기어박스(141)는 상기 케이싱(2)의 외부에 배치되고, 상기 분사노즐(120)의 단부에는 제2 베벨기어(141b)로 연결될 수 있다. 그리고 상기 회동모터(142)는 상기 케이싱(2)의 외부에 배치되고, 상기 제2 베벨기어(141b)와 제1 베벨기어(141a)로 연결될 수 있다. 상기 제1 베벨기어(141a)는 회동모터(142)의 회전축에 연결된다.

작업자가 구동부(143)를 통해 상기 회동모터(142)를 구동하면, 베벨기어박스(141)에서 회동방향이 전환되며, 상기 분사노즐(120)이 일정각도 범위내에서 회동하게 된다. 여기서 일정각도 범위는 5~45도 범위가 적당하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 분사노즐(120)이 회동함에 따라 분사구(121)에서 분사되는 세정액의 분사범위는 확대되고 세정효율은 향상되게 된다.

다음, 도 5a는 본 발명인 세정수단(100)의 제3 실시예를 나타낸 도면이고, 도 5b는 도 5a에서 노즐커버(122)가 개방되고 세정액이 분사되는 상태를 나타낸 도면이고, 도 5c는 도 5a에 게시된 발명에서 회동유닛(140)이 결합된 제4 실시예를 나타낸 도면이다.

도 5a 및 도 5b를 참고하면, 본 발명인 세정수단(100)의 제3 실시예에서는 분사노즐(120), 세정액유로(129) 및 승강유닛(150)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 분사노즐(120)은 상기 케이싱(2)의 내면에 형성된 관통홀(2a)에 배치되고, 작동유체의 흐름방향으로 경사지게 분사구(121)가 형성될 수 있다. 상기 분사구(121)는 세정액이 확산되며 작동유체 유동공간(X)으로 분사되도록, 점차 유동단면적이 넓어지게 형성될 수 있다.

여기서 상기 분사노즐(120)의 분사구(121)에는, 세정액이 확산되는 방향을 가이드하도록, 복수의 단으로 확산창이 형성된 확산필터(124)가 배치될 수 있다. 세정액은 상기 분사구(121)를 통과할 때, 상기 확산필터(124)의 복수의 단으로 형성된 확산창을 통과하게 된다.

이때 상기 분사구(121) 자체가 점차 유동단면적이 넓어지게 형성되어 있으므로, 세정액은 확산하며 분사되는데, 상기 확산필터(124)가 확산되는 방향을 복수의 단으로 배치된 확산창을 통해 가이드하게 된다. 이에 따라 세정액은 보다 분명한 방향성을 가지고 작동유체 유동공간(X)으로 분사되게 된다.

또한, 상기 분사노즐(120)의 양단부에는 상기 관통홀(2a)의 내주면에 대응되는 크기로 형성되는 한 쌍의 노즐커버(122)가 배치되되, 상기 관통홀(2a)의 내측 둘레와 상기 한 쌍의 노즐커버(122)의 외측 둘레 사이에는 노즐실링(123)이 각각 배치될 수 있다.

상기 노즐커버(122)의 외측 둘레에는 홈이 형성되어 있으며, 상기 노즐실링(123)은 홈에 장착된다. 이는 세정액이 분사될 때, 상기 관통홀(2a)과 상기 분사노즐(120) 사이의 공간으로 세정액이 누설되지 않도록 하기 위함이다.

또한 가스터빈의 작동간에 작동유체가 관통홀(2a)과 노즐커버(122) 사이로 누설되는 것을 방지하기도 한다.

다음 상기 세정액유로(129)는 외부의 세정액공급부(117)와 연결되고, 상기 분사노즐(120)로 세정액을 공급하는 파이프일 수 있다. 상기 세정액유로(129)상에는 세정액의 유량을 제어하는 제2 유량조절부(118b)와 세정액의 유압을 측정/조절하는 제2 유압조절부(119b)가 배치될 수 있다.

그리고 상기 승강유닛(150)은 상기 분사노즐(120)에 연결되며, 상기 분사노즐(120)을 승강시키도록 제공될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에서는 상기 승강유닛(150)은 유압실린더(151)일 수 있다. 도 5b를 참고하면, 작업자가 구동부(156)를 통해 유압실린더(151)를 구동하면 유압실린더(151)의 로드에 연결된 분사노즐(120)이 하강하게 된다. 이때 노즐커버(122)의 둘레에 배치된 노즐실링(123)과 관통홀(2a)의 내주면이 맞닿게 되어 실링은 유지된다.

한편, 도 5c를 참고하면, 본 발명인 세정수단(100)의 제4 실시예에서는 회동유닛(140)을 더 포함할 수 있다. 상기 회동유닛(140)은 상기 분사노즐(120)에 연결되며, 상기 분사노즐(120)을 일정각도 범위내에서 회동시키도록 제공될 수 있다.

작업자가 구동부(143)를 통해 상기 회동모터(142)를 구동하면, 베벨기어박스(141)에서 회동방향이 전환되며, 상기 분사노즐(120)이 일정각도 범위내에서 회동하게 된다. 여기서 일정각도 범위는 5~45도 범위가 적당하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 제4 실시예에서는 상기 승강유닛(150)은 상기 회동유닛(140)과 연계되어 배치될 수 있다. 이러한 상기 승강유닛(150)은 승강블록(152), 승강모터(153), 승강스크류(154) 및 링크암(155)을 포함하여 구성될 수 있다.

우선 상기 승강블록(152)에는 상기 베벨기어박스(141) 및 상기 회동모터(142)가 배치될 수 있으며, 상기 승강모터(153)는 상기 케이싱(2)에 배치될 수 있으며, 상기 승강스크류(154)는 상기 승강모터(153)의 회전축에 연결되어 있다. 그리고 상기 링크암(155)은 상기 승강블록(152)의 단부에 배치되고 상기 승강스크류(154)에 기어 이로 맞물려 연결되어 있다.

작업자는 구동부(157)를 통해 상기 승강모터(153)를 구동하면 승강스크류(154)가 회전하고 이에 따라 링크암(155)이 하강하게 된다. 상기 승강블록(152)은 링크암(155)에 연결되어 있어 승강블록(152)이 함께 하강하게 되고, 상기 분사노즐(120)의 분사구(121)는 작동유체 유동공간(X)으로 노출되게 된다. 이때 노즐커버(122)의 외주면과 관통홀(2a)의 내주면은 노즐실링(123)으로 접하고 있어 세정액의 누설은 방지된다.

다음 작업자가 구동부(143)를 통해 상기 회동모터(142)를 구동하면, 베벨기어박스(141)에서 회동방향이 전환되며, 상기 분사노즐(120)이 일정각도 범위내에서 회동하게 된다. 여기서 일정각도 범위는 5~45도 범위가 적당하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 분사노즐(120)이 회동함에 따라 분사구(121)에서 분사되는 세정액의 분사범위는 확대되고 세정효율은 향상되게 된다.

이상의 사항은 가스터빈의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.

따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.

3:로터 4a:로터디스크
4b:블레이드 2:케이싱
2a:관통홀 2b:베인
2c:다이아프램 8:스트롯
8a:센터프레임
100:세정수단 111:제1 분사부
113:제2 분사부 115:제3 분사부
117:세정액공급부 118:유량조절부
119:유압조절부
120:분사노즐
121:분사구 122:노즐커버
123:노즐실링 124:확산필터
129:세정액유로
130:슬라이딩 커버유닛 131:회전모터
132:가이드스크류 133:이동블록
134:슬라이딩커버
140:회동유닛 141:베벨기어박스
142:회동모터
150:승강유닛 151:유압실린더
152:승강블록 153:승강모터
154:승강스크류 155:링크암
X:작동유체 유동공간

Claims

로터;와, 로터의 축방향을 따라 복수의 단으로 배치되는 로터디스크; 및, 로터디스크의 외주면 원주방향을 따라 배치되는 블레이드;를 포함하는 회전체;
상기 회전체가 내부에 배치되는 케이싱;과, 상기 케이싱의 내면에 연결 배치되는 스트롯;과 상기 케이싱의 내면에서 길이방향을 따라 상기 블레이드와 교대로 복수의 단으로 배치되는 다이아프램; 및, 상기 다이아프램에 배치된 베인;을 포함하는 고정체; 및
상기 고정체에 복수의 위치에 배치되고, 세정액을 분사하여 상기 회전체와 상기 고정체가 형성하는 작동유체 유동공간을 세정하는 세정수단;을 포함하고
상기 세정수단은,
상기 케이싱의 내면에 형성된 관통홀에 배치되고, 작동유체의 흐름방향으로 분사구가 형성된 분사노즐;
외부의 세정액공급부와 연결되고, 상기 분사노즐로 세정액을 공급하는 세정액유로; 및
상기 케이싱의 내면에 배치되고, 슬라이딩 이동되며 상기 분사노즐을 개폐하는 슬라이딩 커버유닛;
을 포함하는 가스터빈.
제1항에 있어서,
상기 세정수단은,
상기 스트롯에 배치되고 외부의 세정액공급부와 연결되며, 작동유체의 흐름방향으로 세정액을 분사하는 제1 분사부; 및
상기 케이싱의 내면에 배치되고, 외부의 세정액공급부와 연결되며, 작동유체의 흐름방향으로 세정액을 분사하는 제2 분사부;
를 포함하는 가스터빈.
제2항에 있어서,
상기 세정수단은,
상기 베인 또는 상기 다이아프램에 배치되고, 외부의 세정액공급부와 연결되며, 작동유체의 흐름방향으로 세정액을 분사하는 제3 분사부;를 더 포함하는 가스터빈.
제3항에 있어서,
상기 세정수단은,
상기 제1,2,3 분사부에 공급되는 세정액의 유량을 개별조절하여, 작동유체 유동공간의 전체 또는 국부적인 세정을 가능하게 하는 유량조절부; 및
상기 제1,2,3 분사부로 공급되는 세정액의 개별 유압을 측정하고 조절하는 유압조절부;
를 더 포함하는 가스터빈.
삭제
제1항에 있어서,
상기 슬라이딩 커버유닛은,
상기 케이싱에 배치되는 회전모터;
상기 회전모터의 회전축에 연결되는 가이드스크류;
상기 가이드스크류에 기어 이로 맞물려 배치되는 이동블록; 및
상기 케이싱의 내면에 배치되고, 상기 이동블록에 연결되며, 상기 이동블록의 이동에 따라 상기 분사노즐을 개폐하는 슬라이딩커버;
를 포함하는 가스터빈.
제6항에 있어서,
상기 슬라이딩커버의 외측 둘레는 곡선 형상 또는 경사 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 가스터빈.
제1항에 있어서,
상기 세정수단은,
상기 관통홀의 내측 둘레와 상기 분사노즐의 외측 둘레 사이에 배치되는 노즐실링;을 더 포함하는 가스터빈.
제1항에 있어서,
상기 분사구는 세정액이 확산되며 작동유체 유동공간으로 분사되도록, 점차 유동단면적이 넓어지게 형성되는 가스터빈.
제9항에 있어서,
상기 분사노즐의 분사구에는 세정액이 확산되는 방향을 가이드하도록, 복수의 단으로 확산창이 형성된 확산필터;가 배치되는 가스터빈.
제1항에 있어서,
작동유체 유동공간으로 분사되는 세정액의 분사범위를 확대하도록, 상기 분사노즐에 연결되며, 상기 분사노즐을 일정각도 범위내에서 회동시키도록 제공되는 회동유닛;을 더 포함하는 가스터빈
제11항에 있어서,
상기 회동유닛은,
상기 케이싱의 외부에 배치되고, 상기 분사노즐의 단부에 연결되는 베벨기어박스; 및
상기 케이싱의 외부에 배치되고, 상기 베벨기어박스와 연결되는 회동모터;
를 포함하는 가스터빈.
로터;와, 로터의 축방향을 따라 복수의 단으로 배치되는 로터디스크; 및, 로터디스크의 외주면 원주방향을 따라 배치되는 블레이드;를 포함하는 회전체;
상기 회전체가 내부에 배치되는 케이싱;과, 상기 케이싱의 내면에 연결 배치되는 스트롯;과 상기 케이싱의 내면에서 길이방향을 따라 상기 블레이드와 교대로 복수의 단으로 배치되는 다이아프램; 및, 상기 다이아프램에 배치된 베인;을 포함하는 고정체; 및
상기 고정체에 복수의 위치에 배치되고, 세정액을 분사하여 상기 회전체와 상기 고정체가 형성하는 작동유체 유동공간을 세정하는 세정수단;을 포함하고
상기 세정수단은,
상기 케이싱의 내면에 형성된 관통홀에 배치되고, 작동유체의 흐름방향으로 분사구가 형성된 분사노즐;
외부의 세정액공급부와 연결되고, 상기 분사노즐로 세정액을 공급하는 세정액유로; 및
상기 분사노즐에 연결되며, 상기 분사노즐을 승강시키는 승강유닛;
을 포함하는 가스터빈.
제13항에 있어서,
상기 분사노즐의 양단부에는 상기 관통홀의 내주면에 대응되는 크기로 형성되는 노즐커버가 배치되되, 상기 관통홀의 내측 둘레와 상기 노즐커버의 외측 둘레 사이에 배치되는 노즐실링;이 배치되는 가스터빈.
제13항에 있어서,
상기 분사노즐은, 세정액이 확산되며 상기 내부공간으로 분사되도록, 점차 유동단면적이 넓어지게 형성되는 가스터빈.
제15항에 있어서,
상기 분사노즐의 분사구에는, 세정액이 확산되는 방향을 가이드하도록, 확산필터가 배치되는 가스터빈.
제13항에 있어서,
상기 승강유닛은,
상기 케이싱의 외부에 배치되고 상기 분사노즐에 연결되는 유압실린더인 가스터빈.
제13항에 있어서,
상기 케이싱의 외부에 배치되고 상기 분사노즐에 연결되며, 상기 분사노즐을 일정각도 범위내에서 회동시키도록 제공되는 회동유닛;을 더 포함하는 가스터빈
제18항에 있어서,
상기 회동유닛은,
상기 케이싱의 외부에 배치되고, 상기 분사노즐의 단부에 연결되는 베벨기어박스; 및
상기 케이싱의 외부에 배치되고, 상기 베벨기어박스와 연결되는 회동모터;
를 포함하는 가스터빈.
제19항에 있어서,
상기 승강유닛은,
상기 베벨기어박스 및 상기 회동모터가 배치되는 승강블록;
상기 케이싱에 배치되는 승강모터;
상기 승강모터의 회전축에 연결되는 승강스크류; 및
상기 승강블록의 단부에 배치되고 상기 승강스크류에 기어 이로 맞물려 연결되는 링크암;
을 포함하는 가스터빈.