KR102162970B1

KR102162970B1 - 터빈용 에어포일, 이를 포함하는 터빈

Info

Publication number: KR102162970B1
Application number: KR1020190020311A
Authority: KR
Inventors: 김예지
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2020-10-07
Also published as: US20200270999A1; KR20200102121A; US11396816B2

Abstract

본 발명은 냉각 성능이 향상된 에어포일, 및 터빈을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어 포일은 상기 리딩 엣지와 연결된 제1 냉각유로, 상기 트레일링 엣지와 연결된 제2 냉각유로, 상기 제1 냉각유로와 상기 제2 냉각유로 사이에 형성된 제3 냉각유로, 상기 제2 냉각유로에서 상기 제2 냉각유로를 높이 방향으로 분할하는 복수의 격벽, 및 상기 제2 냉각유로의 높이 방향으로 이어져 상기 제2 냉각유로를 형성하며 상기 격벽들과 연결되어 상기 격벽들을 지지하는 다공판을 포함한다.

Description

터빈용 에어포일, 이를 포함하는 터빈{AIRFOIL FOR TURBINE, TURBINE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 터빈용 에어포일, 이를 포함하는 터빈에 관한 것이다.

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.

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.

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.

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.

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.

대한민국 공개특허 제10-2015-0082944호

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명은 냉각 성능이 향상된 에어포일, 및 터빈을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어 포일은 상기 리딩 엣지와 연결된 제1 냉각유로, 상기 트레일링 엣지와 연결된 제2 냉각유로, 상기 제1 냉각유로와 상기 제2 냉각유로 사이에 형성된 제3 냉각유로, 상기 제2 냉각유로에서 상기 제2 냉각유로를 높이 방향으로 분할하는 복수의 격벽, 및 상기 제2 냉각유로의 높이 방향으로 이어져 상기 제2 냉각유로를 형성하며 상기 격벽들과 연결되어 상기 격벽들을 지지하는 다공판을 포함한다.

여기서, 상기 제3 냉각유로에 형성되며 상기 다공판과 마주하되 상단이 블레이드의 상면에서 이격된 제1 분할판을 더 포함하고, 상기 제1 분할판과 상기 다공판 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제3 냉각유로에 형성되며 상기 제1 분할판과 마주하되 상단이 블레이드의 상면에서 이격된 제2 분할판을 더 포함하고, 상기 제2 분할판과 제1 분할판 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제2 냉각유로와 연결되어 상기 제2 냉각유로의 공기를 배출시키되 상기 트레일링 엣지의 높이 방향으로 이격 형성된 복수의 후단 쿨링 슬롯을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 다공판에 형성된 단위면적당 홀의 개수는 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어질 수 있다.

또한, 상기 다공판과 상기 트레일링 엣지 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 형성될 수 있다.

또한, 내측에 위치하는 상기 격벽은 외측에 위치하는 상기 격벽보다 더 큰 폭을 구비할 수 있다.

또한, 상기 제3 냉각유로에 형성되며 상기 다공판과 마주하되 상단이 블레이드의 상면과 맞닿는 제1 분할판을 더 포함하고, 상기 제1 분할판과 상기 다공판 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어지며, 상기 제1 분할판과 상기 다공판 사이에 형성된 공간의 하부에는 제1 유입구가 형성되며 상기 제1 유입구에서 유입된 공기는 상기 다공판을 통과하여 상기 제2 냉각유로로 이동할 수 있다.

또한, 상기 다공판에 형성된 홀은 상기 다공판의 표면에 수직인 방향으로 연결된 제1 통로, 상기 제1 통로에서 이격된 제2 통로, 상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 연결하되 상기 제1 통로 및 상기 제2 통로에 대하여 경사지게 형성된 제3 통로를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 회전 가능한 로터 디스크와, 상기 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈에서, 상기 터빈 블레이드는 날개 형상으로 이루어지며 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 갖는 에어포일과 상기 에어 포일의 하부에 결합된 플랫폼부와 상기 플랫폼부에서 하부로 돌출되어 상기 로터 디스크에 결합되는 루트부를 포함하고, 상기 에어포일은, 상기 리딩 엣지와 연결된 제1 냉각유로, 상기 트레일링 엣지와 연결된 제2 냉각유로, 상기 제1 냉각유로와 상기 제2 냉각유로 사이에 형성된 제3 냉각유로, 상기 제2 냉각유로에서 상기 제2 냉각유로를 높이 방향으로 분할하는 복수의 격벽, 및 상기 제2 냉각유로의 높이 방향으로 이어져 상기 제2 냉각유로를 형성하며 상기 격벽들과 연결된 다공판을 포함한다.

또한, 상기 다공판과 상기 트레일링 엣지 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 형성되고, 내측에 위치하는 상기 격벽은 외측에 위치하는 상기 격벽보다 더 큰 폭을 구비할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 에어포일, 터빈에 의하면 격벽과 다공판이 연결 형성되어 트레일링 엣지 부분에 대한 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

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 터빈 블레이드를 도시한 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인을 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 종단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 종단면도이다.

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.

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.

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.

이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 터빈에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 터빈의 내부가 도시된 도면이며, 도 2는 도 1의 가스 터빈의 일부를 잘라 본 종단면도이다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

터빈(1300)은 로터 디스크(1310)와 로터 디스크(1310)에 방사상으로 배치되는 복수 개의 터빈 블레이드(1400)와 베인(1500)을 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 베인(1500)이 삽입된다. 터빈 블레이드(1400)는 도브테일 등의 방식으로 로터 디스크(1310)에 결합될 수 있다. 베인(1500)은 회전하지 않도록 고정되며 터빈 블레이드(1400)를 통과한 연소 가스의 흐름 방향을 안내한다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 종단면도이다.

도 3 및 도 4를 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.

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.

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 제1 유입구(E11)와 제2 유입구(E12)가 형성될 수 있다.

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.

에어포일(1410)의 표면에는 다수의 쿨링홀(1411)이 형성되는데, 쿨링홀(1411)들은 에어포일(1410)의 내부에 형성되는 냉각 유로와 연통되어 냉각 공기를 에어포일(1410)의 표면에 공급한다.

에어포일(1410)은 외형을 이루는 외벽(1470), 외벽(1470)의 내부에 형성된 냉각유로들(C11, C12, C13), 분할판들(1412, 1413, 1414, 1415), 격벽(1460), 및 다공판(1450)을 포함할 수 있다. 에어포일(1410)은 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)를 포함할 수 있다. 에어포일(1410)은 에어포일(1410)의 높이방향으로 이어져 에어포일(1410)의 내부 공간을 분할하는 제1 분할판(1412), 제2 분할판(1413), 제3 분할판(1414), 제4 분할판(1415)을 포함할 수 있다.

제1 냉각유로(C11)는 리딩 엣지(LE)와 제4 분할판(1415)에 의하여 형성되며, 터빈 블레이드(1400)의 하부에 형성된 제2 유입구(E12)와 연통된다. 제1 냉각유로(C11)로 유입된 공기 중 일부는 리딩 엣지(LE)와 인접하게 형성된 쿨링홀(1411)을 통해서 배출되며, 나머지 공기는 제2 냉각유로(C12)로 공급된다.

제2 냉각유로(C12)는 다공판(1450)과 격벽(1460)에 의하여 형성되며, 제2 냉각유로(C12)의 내부에는 복수의 냉각핀(1483)이 형성될 수 있다. 격벽(1460)은 제2 냉각유로(C12)의 높이방향으로 이격되어 제2 냉각유로(C12)를 분할한다. 제2 냉각유로(C12)에는 3개의 격벽(1460)이 설치될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

다공판(1450)은 제2 냉각유로(C12)의 높이 방향으로 이어지며, 제2 냉각유로(C12)를 형성한다. 다공판(1450)에는 복수의 홀(1451)이 형성되며, 격벽(1460)의 한쪽 단부는 다공판(1450)에 연결되고, 격벽(1460)의 다른쪽 단부는 트레일링 엣지(TE)에 연결될 수 있다. 다공판(1450)에 형성된 단위면적당 홀(1451)의 개수는 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어질 수 있다. 이와 같이 제2 냉각유로(C12)에 격벽(1460)이 형성되고, 격벽(1460)과 다공판(1450)이 연결되면 격벽(1460)으로 분할된 제2 냉각유로(C12)에 공기가 균일하게 공급될 수 있다.

에어포일(1410)은 제2 냉각유로(C12)와 연결되어 제2 냉각유로(C12)의 공기를 배출시키되 트레일링 엣지(TE)의 높이 방향으로 이격 형성된 복수의 후단 쿨링 슬롯(1481)과, 후단 쿨링 슬롯(1481) 사이에 형성되어 후단 쿨링 슬롯(1481)을 분할하는 분할 돌기(1482)를 더 포함할 수 있다. 다공판(1450)을 통과하여 제2 냉각유로(C12)로 유입된 공기들은 후단 쿨링 슬롯(1481)을 통해서 배출된다.

제3 냉각유로(C13)는 제1 분할판(1412), 제2 분할판(1413), 제3 분할판(1414), 제4 분할판(1415)에 의하여 구불구불하게 형성된다. 제1 분할판(1412)은 다공판(1450) 및 제2 분할판(1413)과 마주하도록 형성되며, 제1 분할판(1412)과 제2 분할판(1413)은 에어포일(1410)의 상단의 팁에서 이격되도록 형성된다. 제3 분할판(1414)은 제2 분할판(1413)과 제4 분할판(1415) 사이에 위치하며 제3 분할판(1414)의 하단은 하부 지지 구조물에서 이격되어 제3 분할판(1414)의 하단을 통과하여 공기가 이동할 수 있다.

제1 유입구(E11)를 통해서 공급된 공기는 제1 분할판(1412)과 제2 분할판(1413) 사이의 공간을 따라 이동하며, 일부 공기는 제1 분할판(1412)과 다공판(1450) 사이로 이동하여 제2 냉각유로(C12)로 공급된다. 나머지 공기는 제2 분할판(1413)과 제3 분할판(1414) 사이 및 제3 분할판(1414)과 제4 분할판(1415) 사이로 이동하면서 쿨링홀(1411)을 통해서 배출된다.

한편, 제1 분할판(1412)과 다공판(1450) 사이의 간격(G11)은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 이루어지는데, 이에 따라 제1 분할판(1412)과 다공판(1450) 사이로 이동하는 공기는 측방향으로 유도되어 균일하게 다공판(1450)을 통과하여 제2 냉각유로(C12)로 이동할 수 있다. 또한, 제1 분할판(1412)과 제2 분할판(1413) 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어지는데, 이에 따라 제1 분할판(1412)과 제2 분할판(1413) 사이로 이동하는 공기의 속도는 점진적으로 증가하여 제2 냉각유로(C12)에 공기가 공급될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 베인을 도시한 종단면도이다.

도 5를 참조하여 설명하면, 베인(1500)은 이너 슈라우드(1520), 아우터 슈라우드(1530), 및 이너 슈라우드(1520)와 아우터 슈라우드(1530) 사이에 위치하는 에어포일(1510)을 포함한다. 이너 슈라우드(1520)에는 공기가 유입되는 제1 유입구(E21)와 제2 유입구(E22)가 형성될 수 있다. 다만 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 제1 유입구(E21)와 제2 유입구(E22)는 아우터 슈라우드(1530)에 형성될 수도 있다.

에어포일(1510)은 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지(LE)와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지(TE)를 구비할 수 있다. 에어포일(1510)의 표면에는 다수의 쿨링홀(1511)이 형성되는데, 쿨링홀(1511)들은 에어포일(1510)의 내부에 형성되는 냉각 유로와 연통되어 냉각 공기를 에어포일(1510)의 표면에 공급한다.

에어포일(1510)은 외형을 이루는 외벽(1570), 외벽(1570)의 내부에 형성된 냉각유로들(C21, C22, C23), 분할판들(1512, 1513, 1514, 1515), 격벽(1560), 및 다공판(1550)을 포함할 수 있다. 에어포일(1510)은 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)를 포함할 수 있다. 에어포일(1510)은 에어포일(1510)의 높이방향으로 이어져 에어포일(1510)의 내부 공간을 분할하는 제1 분할판(1512), 제2 분할판(1513), 제3 분할판(1514), 제4 분할판(1515)을 포함할 수 있다.

제1 냉각유로(C21)는 리딩 엣지(LE)와 제4 분할판(1515)에 의하여 형성되며, 터빈 블레이드(1500)의 하부에 형성된 제2 유입구(E22)와 연통된다. 제2 유입구(E22)를 통해서 제1 냉각유로(C21)로 유입된 공기 중 일부는 리딩 엣지(LE)와 인접하게 형성된 쿨링홀(1511)을 통해서 배출되며, 나머지 공기는 제2 냉각유로(C22)로 공급된다.

제2 냉각유로(C22)는 다공판(1550)과 격벽(1560)에 의하여 형성되며, 제2 냉각유로(C22)의 내부에는 복수의 냉각핀(1583)이 형성될 수 있다. 격벽(1560)은 제2 냉각유로(C22)의 높이방향으로 이격되어 제2 냉각유로(C22)를 분할한다. 제2 냉각유로(C22)에는 3개의 격벽(1560)이 설치될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

다공판(1550)은 제2 냉각유로(C22)의 높이 방향으로 이어지며, 제2 냉각유로(C22)를 형성한다. 다공판(1550)에는 복수의 홀(1551)이 형성되며, 격벽(1560)의 한쪽 단부는 다공판에 연결되고, 격벽(1560)의 다른쪽 단부는 트레일링 엣지(TE)에 연결될 수 있다. 제2 냉각유로(C22)에 격벽(1560)이 형성되고, 격벽(1560)과 다공판(1550)이 연결되면 격벽(1560)으로 분할된 제2 냉각유로(C22)에 공기가 균일하게 공급될 수 있다.

에어포일(1510)은 제2 냉각유로(C22)와 연결되어 제2 냉각유로(C22)의 공기를 배출시키되 트레일링 엣지(TE)의 높이 방향으로 이격 형성된 복수의 후단 쿨링 슬롯(1581)과, 후단 쿨링 슬롯(1581) 사이에 형성되어 후단 쿨링 슬롯(1581)을 분할하는 분할 돌기(1582)를 더 포함할 수 있다. 다공판(1550)을 통과하여 제2 냉각유로(C22)로 유입된 공기들은 후단 쿨링 슬롯(1581)을 통해서 배출된다.

제3 냉각유로(C23)는 제1 분할판(1512), 제2 분할판(1513), 제3 분할판(1514), 제4 분할판(1515)에 의하여 구불구불하게 형성된다. 제1 분할판(1512)은 다공판(1550) 및 제2 분할판(1513)과 마주하도록 형성되며, 제1 분할판(1512)과 제2 분할판(1513)은 아우터 슈라우드(1530)에서 이격되도록 형성된다. 제3 분할판(1514)은 제2 분할판(1513)과 제4 분할판(1515) 사이에 위치하며 제3 분할판(1514)의 하단은 이너 슈라우드(1520)에서 이격된다.

제1 유입구(E21)를 통해서 공급된 공기는 제1 분할판(1512)과 제2 분할판(1513) 사이의 공간을 따라 이동하며, 일부 공기는 제1 분할판(1512)과 다공판(1550) 사이로 이동하여 제2 냉각유로(C22)로 공급된다. 나머지 공기는 제2 분할판(1513)과 제3 분할판(1514) 사이 및 제3 분할판(1514)과 제4 분할판(1515) 사이로 이동하면서 쿨링홀(1511)을 통해서 배출된다.

한편, 제1 분할판(1512)과 다공판(1550) 사이의 간격(G13)은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 이루어지는데, 이에 따라 제1 분할판(1512)과 다공판(1550) 사이로 이동하는 공기는 균일하게 다공판(1550)을 통과하여 제2 냉각유로(C22)로 이동할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 블레이드에 대해서 설명한다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 종단면도이다.

도 6을 참조하여 설명하면, 터빈 블레이드(2400)는 날개 형상의 에어포일(2410)과 에어포일(2410)의 하부에 결합된 플랫폼부(2420) 및 플랫폼부(2420)의 아래로 돌출되어 로터 디스크에 결합되는 루트부(2430)를 포함한다. 에어포일(2410)은 날개 형상의 곡면판으로 이루어질 수 있으며, 가스 터빈의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성될 수 있다.

플랫폼부(2420)는 에어포일(2410)과 루트부(2430) 사이에 위치하며 대략 사각판 또는 사각기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 플랫폼부(2420)는 이웃한 터빈 블레이드(2400)의 플랫폼부(2420)와 그 측면이 서로 접하여 터빈 블레이드들(2400) 사이의 간격을 유지시키는 역할을 한다.

루트부(2430)는 대략 전나무 형태의 굴곡부를 가지며, 이는 로터 디스크(2310)의 슬롯에 형성된 굴곡부의 형태와 대응하도록 형성된다. 여기서, 루트부(2430)의 결합구조는 반드시 전나무 형태를 가질 필요는 없고, 도브 테일 형태를 갖도록 형성될 수도 있다. 루트부(2430)의 하단에는 냉각 공기의 공급을 위한 제1 유입구(E31), 제2 유입구(E32), 및 제3 유입구(E33)가 형성될 수 있다.

에어포일(2410)은 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지(LE)와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지(TE)를 구비할 수 있다. 에어포일(2410)의 표면에는 다수의 쿨링홀(2411)이 형성되는데, 쿨링홀(2411)들은 에어포일(2410)의 내부에 형성되는 냉각 유로와 연통되어 냉각 공기를 에어포일(2410)의 표면에 공급한다.

에어포일(2410)은 외형을 이루는 외벽과 외벽의 내부에 형성된 냉각유로들(C3, C32, C33), 분할판들(2412, 2413, 2414, 2415), 격벽(2460), 다공판(2450)을 포함할 수 있다. 에어포일(2410)은 리딩 엣지(LE)와 연결된 제1 냉각유로(C31), 트레일링 엣지(TE)와 연결된 제2 냉각유로(C32) 및 제1 냉각유로(C31)와 제2 냉각유로(C32) 사이에 형성된 제3 냉각유로(C33)를 포함할 수 있다. 에어포일(2410)은 에어포일(2410)의 높이방향으로 이어져 에어포일(2410)의 내부 공간을 분할하는 제1 분할판(2412), 제2 분할판(2413), 제3 분할판(2414), 제4 분할판(2415)을 포함할 수 있다.

제1 냉각유로(C31)는 리딩 엣지(LE)와 제4 분할판(2415)에 의하여 형성되며, 터빈 블레이드(2400)의 하부에 형성된 제2 유입구(E32)와 연통된다. 제2 냉각유로(C32)는 다공판(2450)과 격벽(2460)에 의하여 형성되며, 제2 냉각유로(C32)의 내부에는 복수의 냉각핀(2483)이 형성될 수 있다. 격벽(2460)은 제2 냉각유로(C32)의 높이방향으로 이격되어 제2 냉각유로(C32)를 분할한다. 다공판(2450)은 제2 냉각유로(C32)의 높이 방향으로 이어지며, 제2 냉각유로(C32)를 형성한다. 다공판(2450)에는 복수의 홀(2451)이 형성되며, 격벽(2460)의 한쪽 단부는 다공판(2450)에 연결되고, 격벽(2460)의 다른쪽 단부는 트레일링 엣지(TE)에 연결될 수 있다.

에어포일(2410)은 제2 냉각유로(C32)와 연결되어 상기 제2 냉각유로(C32)의 공기를 배출시키되 트레일링 엣지(TE)의 높이 방향으로 이격 형성된 복수의 후단 쿨링 슬롯(2481)과, 후단 쿨링 슬롯(2481) 사이에 형성되어 후단 쿨링 슬롯(2481)을 분할하는 분할돌기(2482)를 더 포함할 수 있다. 다공판(2450)을 통과하여 제2 냉각유로(C32)로 유입된 공기들은 후단 쿨링 슬롯(2481)을 통해서 배출된다.

제3 냉각유로(C33)는 제1 분할판(2412), 제2 분할판(2413), 제3 분할판(2414), 제4 분할판(2415)에 의하여 구불구불하게 형성된다. 제1 분할판(2412)은 다공판(2450) 및 제2 분할판(2413)과 마주하도록 형성되며, 제1 분할판(2412)은 에어포일(2410)의 상단 팁까지 이어져 형성되고, 제2 분할판(2413)은 에어포일(2410)의 상단의 팁에서 이격되도록 형성된다. 제3 분할판(2414)은 제2 분할판(2413)과 제4 분할판(2415) 사이에 위치하며 제3 분할판(2414)의 하단은 하부 지지 구조물에서 이격된다.

제1 유입구(E31)를 통해서 공급된 공기는 제1 분할판(2412)과 다공판 사이로 이동하여 제2 냉각유로(C32)로 공급된다. 제3 유입구(E33)를 통해서 공급된 공기는 제2 분할판(2413)과 제3 분할판(2414) 사이 및 제3 분할판(2414)과 제4 분할판(2415) 사이로 이동하면서 쿨링홀(2411)을 통해서 배출된다.

한편, 제1 분할판(2412)과 다공판(2450) 사이의 간격(G21)은 외측에서 중심으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어지는데, 이에 따라 제1 분할판(2412)과 다공판(2450) 사이로 이동하는 공기는 균일하게 다공판을 통과하여 제2 냉각유로(C32)로 이동할 수 있다. 제1 분할판(2412)과 다공판(2450) 사이에서 공기는 팁을 향해서 외측으로 이동하는데, 외측으로 갈수록 다공판(2450) 사이의 간격이 감소하면 공기가 외측으로 이동하면서 다공판(2450)을 향해서 가압되어 다공판(2450)으로 균일한 공기가 공급될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈 블레이드에 대해서 설명한다. 도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 터빈 블레이드를 도시한 종단면도이다.

도 7을 참조하여 설명하면, 터빈 블레이드(3400)는 날개 형상의 에어포일(3410)과 에어포일(3410)의 하부에 결합된 플랫폼부(3420) 및 플랫폼부(3420)의 아래로 돌출된 루트부(3430)를 포함한다. 에어포일(3410)은 날개 형상의 곡면판으로 이루어질 수 있으며, 가스 터빈의 사양에 따라 최적화된 익형을 갖도록 형성될 수 있다.

플랫폼부(3420)는 에어포일(3410)과 루트부(3430) 사이에 위치하며 대략 사각판 또는 사각기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 플랫폼부(3420)는 이웃한 터빈 블레이드(3400)의 플랫폼부(3420)와 그 측면이 서로 접하여 터빈 블레이드들(3400) 사이의 간격을 유지시키는 역할을 한다.

루트부(3430)는 대략 전나무 형태의 굴곡부를 가지며, 이는 로터 디스크(3310)의 슬롯에 형성된 굴곡부의 형태와 대응하도록 형성된다. 루트부의 하단에는 냉각 공기의 공급을 위한 제1 유입구(E41), 제2 유입구(E42)가 형성될 수 있다.

에어포일(3410)은 연소 가스의 흐름 방향을 기준으로 상류측에 배치되는 리딩 엣지(LE)와 하류측에 배치되는 트레일링 엣지(TE)를 구비할 수 있다. 에어포일(3410)의 표면에는 다수의 쿨링홀(3411)이 형성되는데, 쿨링홀(3411)들은 에어포일(3410)의 내부에 형성되는 냉각 유로와 연통되어 냉각 공기를 에어포일(3410)의 표면에 공급한다.

에어포일(3410)은 외형을 이루는 외벽(3470)과 외벽(3470)의 내부에 형성된 냉각유로들(C41, C42, C43), 분할판들(3412, 3413, 3414, 3415), 격벽(3460), 및 다공판(3450)을 포함할 수 있다. 에어포일(3410)은 리딩 엣지(LE)와 연결된 제1 냉각유로(C41), 트레일링 엣지(TE)와 연결된 제2 냉각유로(C42) 및 제1 냉각유로(C41)와 제2 냉각유로(C42) 사이에 형성된 제3 냉각유로(C43)를 포함할 수 있다. 에어포일(3410)은 에어포일(3410)의 높이방향으로 이어져 에어포일(3410)의 내부 공간을 분할하는 제1 분할판(3412), 제2 분할판(3413), 제3 분할판(3414), 제4 분할판(3415)을 포함할 수 있다.

제1 냉각유로(C41)는 리딩 엣지(LE)와 제4 분할판(3415)에 의하여 형성되며, 터빈 블레이드(3400)의 하부에 형성된 제2 유입구(E42)와 연통된다. 제1 냉각유로(C41)로 유입된 공기 중 일부는 리딩 엣지(LE)와 인접하게 형성된 쿨링홀(3411)을 통해서 배출되며, 나머지 공기는 제2 냉각유로(C42)로 공급된다.

제2 냉각유로(C42)는 다공판(3450)과 격벽(3460)에 의하여 형성되며, 제2 냉각유로(C42)의 내부에는 복수의 냉각핀(3483)이 형성될 수 있다. 격벽(3460)은 제2 냉각유로(C42)의 높이방향으로 이격되어 제2 냉각유로(C42)를 분할한다.

다공판(3450)은 제2 냉각유로(C42)의 높이 방향으로 이어지며, 제2 냉각유로(C42)를 형성한다. 다공판(3450)에는 복수의 홀(3451)이 형성되며, 격벽(3460)의 한쪽 단부는 다공판에 연결되고, 격벽(3460)의 다른쪽 단부는 트레일링 엣지(TE)에 연결될 수 있다. 홀(3451)은 다공판(3450)을 두께방향으로 관통하도록 형성되며, 복수의 홀(3451)이 다공판(3450)에 균일하게 형성될 수 있다.

홀(3451)은 다공판(3450)의 표면에 수직인 방향으로 연결된 제1 통로(3452), 제1 통로(3452)에서 이격된 제2 통로(3453), 및 제1 통로(3452)와 제2 통로(3453)를 연결하되 제1 통로(3452) 및 제2 통로(3453)에 대하여 경사지게 형성된 제3 통로(3454)를 포함할 수 있다. 제3 통로(3454)는 제1 통로(3452)에서 팁을 향하는 방향으로 경사지게 형성될 수 있다. 홀(3451)이 제1 통로(3452), 제2 통로(3453), 제3 통로(3454)를 포함하면, 다공판(3450)과 공기의 접촉 면적이 확대되어 냉각 효율이 향상될 수 있다.

에어포일(3410)은 제2 냉각유로(C42)와 연결되어 제2 냉각유로(C42)의 공기를 배출시키되 트레일링 엣지(TE)의 높이 방향으로 이격 형성된 복수의 후단 쿨링 슬롯(3481)과, 후단 쿨링 슬롯(3481) 사이에 형성되어 후단 쿨링 슬롯(3481)을 분할하는 분할돌기(3482)를 더 포함할 수 있다. 다공판(3450)을 통과하여 제2 냉각유로(C42)로 유입된 공기들은 후단 쿨링 슬롯(3481)을 통해서 배출된다.

제3 냉각유로(C43)는 제1 분할판(3412), 제2 분할판(3413), 제3 분할판(3414), 제4 분할판(3415)에 의하여 구불구불하게 형성된다. 제1 분할판(3412)은 다공판(3450) 및 제2 분할판(3413)과 마주하도록 형성되며, 제1 분할판(3412)과 제2 분할판(3413)은 에어포일(3410)의 상단의 팁에서 이격되도록 형성된다. 제3 분할판(3414)은 제2 분할판(3413)과 제4 분할판(3415) 사이에 위치하며 제3 분할판(3414)의 하단은 하부 지지 구조물에서 이격되어 공간이 형성된다.

제1 유입구(E41)를 통해서 공급된 공기는 제1 분할판(3412)과 제2 분할판(3413) 사이의 공간을 따라 이동하며, 일부 공기는 제1 분할판(3412)과 다공판(3450) 사이로 이동하여 제2 냉각유로(C42)로 공급된다. 나머지 공기는 제2 분할판(3413)과 제3 분할판(3414) 사이 및 제3 분할판(3414)과 제4 분할판(3415) 사이로 이동하면서 쿨링홀(3411)을 통해서 배출된다.

다공판(3450)과 트레일링 엣지(TE) 사이의 간격(G31)은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 형성되며, 이에 따라 제2 냉각유로(C42)의 높이방향으로 이격된 격벽(3460)의 폭은 서로 다르게 형성될 수 있다. 즉, 루트부(3430)에 더 가까운 격벽(3460)은 외측에 위치하는 격벽(3460) 보다 더 큰 폭을 가질 수 있다. 즉, 에어포일(3410)의 내측에 위치하는 격벽(3460)의 폭은 에어포일(3410)의 외측에 위치하는 격벽(3460)의 폭보다 더 크게 형성된다.

한편, 제1 분할판(3412)과 다공판(3450) 사이의 간격(G32)은 중심으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 이루어진다. 본 실시예와 같이, 다공판(3450)과 트레일링 엣지(TE) 사이의 간격(G31)은 중심으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 형성되고, 제1 분할판(3412)과 다공판(3450) 사이의 간격(G32)은 중심으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 이루어지면, 트레일링 엣지(TE)와 인접한 부분을 균일하게 냉각할 수 있다.

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.

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, 1510, 2410, 3410: 에어포일
1411, 1511, 2411, 3411: 쿨링홀
1412, 1512, 2412, 3412: 제1 분할판
1413, 1513, 2413, 3413: 제2 분할판
1414, 1514, 2414, 3414: 제3 분할판
1415, 1515, 2415, 3415: 제4 분할판
1450, 1550, 2450, 3450: 다공판
1451, 1551, 2451, 3451: 홀
1460, 1560, 2460, 3460: 격벽
1420, 2420, 3420: 플랫폼부
1430, 2430, 3430: 루트부
1470, 1570: 외벽
1500: 베인
1520: 이너 슈라우드
1530: 아우터 슈라우드

Claims

리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어포일에 있어서,
상기 리딩 엣지와 연결된 제1 냉각유로;
상기 트레일링 엣지와 연결된 제2 냉각유로;
상기 제1 냉각유로와 상기 제2 냉각유로 사이에 형성된 제3 냉각유로;
상기 제2 냉각유로에서 상기 제2 냉각유로를 높이 방향으로 분할하는 복수의 격벽; 및
상기 제2 냉각유로의 높이 방향으로 이어져 상기 제2 냉각유로를 형성하며 상기 격벽들과 연결되어 상기 격벽들을 지지하는 다공판;
을 포함하며,
상기 제3 냉각유로에 형성되며 상기 다공판과 마주하되 상단이 블레이드의 상면에서 이격된 제1 분할판을 더 포함하고, 상기 제1 분할판과 상기 다공판 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 감소하며,
상기 다공판과 상기 트레일링 엣지 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제3 냉각유로에 형성되며 상기 제1 분할판과 마주하되 상단이 블레이드의 상면에서 이격된 제2 분할판을 더 포함하고, 상기 제2 분할판과 제1 분할판 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 에어포일.
제1 항에 있어서,
상기 제2 냉각유로와 연결되어 상기 제2 냉각유로의 공기를 배출시키되 상기 트레일링 엣지의 높이 방향으로 이격 형성된 복수의 후단 쿨링 슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
제1 항에 있어서,
상기 다공판에 형성된 단위면적당 홀의 개수는 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 에어포일.
삭제
제1 항에 있어서,
내측에 위치하는 상기 격벽은 외측에 위치하는 상기 격벽보다 더 큰 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 에어포일.
리딩 엣지 및 트레일링 엣지를 갖는 에어포일에 있어서,
상기 리딩 엣지와 연결된 제1 냉각유로;
상기 트레일링 엣지와 연결된 제2 냉각유로;
상기 제1 냉각유로와 상기 제2 냉각유로 사이에 형성된 제3 냉각유로;
상기 제2 냉각유로에서 상기 제2 냉각유로를 높이 방향으로 분할하는 복수의 격벽; 및
상기 제2 냉각유로의 높이 방향으로 이어져 상기 제2 냉각유로를 형성하며 상기 격벽들과 연결되어 상기 격벽들을 지지하는 다공판;
을 포함하며,
상기 제3 냉각유로에 형성되며 상기 다공판과 마주하되 상단이 블레이드의 상면과 맞닿는 제1 분할판을 더 포함하고,
상기 제1 분할판과 상기 다공판 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어지며,
상기 제1 분할판과 상기 다공판 사이에 형성된 공간의 하부에는 제1 유입구가 형성되며 상기 제1 유입구에서 유입된 공기는 상기 다공판을 통과하여 상기 제2 냉각유로로 이동하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
제1 항에 있어서,
상기 다공판에 형성된 홀은 상기 다공판의 표면에 수직인 방향으로 연결된 제1 통로, 상기 제1 통로에서 이격된 제2 통로, 상기 제1 통로와 상기 제2 통로를 연결하되 상기 제1 통로 및 상기 제2 통로에 대하여 경사지게 형성된 제3 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어포일.
회전 가능한 로터 디스크와, 상기 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈으로서,
상기 터빈 블레이드는 날개 형상으로 이루어지며 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 갖는 에어포일과 상기 에어 포일의 하부에 결합된 플랫폼부와 상기 플랫폼부에서 하부로 돌출되어 상기 로터 디스크에 결합되는 루트부를 포함하고,
상기 에어포일은,
상기 리딩 엣지와 연결된 제1 냉각유로;
상기 트레일링 엣지와 연결된 제2 냉각유로;
상기 제1 냉각유로와 상기 제2 냉각유로 사이에 형성된 제3 냉각유로;
상기 제2 냉각유로에서 상기 제2 냉각유로를 높이 방향으로 분할하는 복수의 격벽; 및
상기 제2 냉각유로의 높이 방향으로 이어져 상기 제2 냉각유로를 형성하며 상기 격벽들과 연결된 다공판;
을 포함하며,
상기 제3 냉각유로에 형성되며 상기 다공판과 마주하되 상단이 블레이드의 상면에서 이격된 제1 분할판을 더 포함하고, 상기 제1 분할판과 상기 다공판 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 감소하며,
상기 다공판과 상기 트레일링 엣지 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 터빈.
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제10 항에 있어서,
상기 제3 냉각유로에 형성되며 상기 제1 분할판과 마주하되 상단이 블레이드의 상면에서 이격된 제2 분할판을 더 포함하고, 상기 제2 분할판과 제1 분할판 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 터빈.
제12 항에 있어서,
상기 제2 냉각유로와 연결되어 상기 제2 냉각유로의 공기를 배출시키되 상기 트레일링 엣지의 높이 방향으로 이격 형성된 복수의 후단 쿨링 슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈.
제13 항에 있어서,
상기 다공판에 형성된 단위면적당 홀의 개수는 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 터빈.
회전 가능한 로터 디스크와, 상기 로터 디스크에 설치되는 복수의 터빈 블레이드를 포함하는 터빈으로서,
상기 터빈 블레이드는 날개 형상으로 이루어지며 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 갖는 에어포일과 상기 에어 포일의 하부에 결합된 플랫폼부와 상기 플랫폼부에서 하부로 돌출되어 상기 로터 디스크에 결합되는 루트부를 포함하고,
상기 에어포일은,
상기 리딩 엣지와 연결된 제1 냉각유로;
상기 트레일링 엣지와 연결된 제2 냉각유로;
상기 제1 냉각유로와 상기 제2 냉각유로 사이에 형성된 제3 냉각유로;
상기 제2 냉각유로에서 상기 제2 냉각유로를 높이 방향으로 분할하는 복수의 격벽; 및
상기 제2 냉각유로의 높이 방향으로 이어져 상기 제2 냉각유로를 형성하며 상기 격벽들과 연결되어 상기 격벽들을 지지하는 다공판;
을 포함하며,
상기 제3 냉각유로에 형성되며 상기 다공판과 마주하되 상단이 블레이드의 상면과 맞닿는 제1 분할판을 더 포함하고,
상기 제1 분할판과 상기 다공판 사이의 간격은 외측에서 내측으로 갈수록 점진적으로 증가하도록 이루어지며,
상기 제1 분할판과 상기 다공판 사이에 형성된 공간의 하부에는 제1 유입구가 형성되며 상기 제1 유입구에서 유입된 공기는 상기 다공판을 통과하여 상기 제2 냉각유로로 이동하는 것을 특징으로 하는 터빈.