JP2604636B2 - オール動翼蒸気タービン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、通常の蒸気タービンと同様に、発電や船
の原動機として利用できる動翼のみの軸流蒸気タービン
に関する。

〔従来の技術〕

従来の軸流蒸気タービンには、静翼が設けられてい
る。この静翼は動かないので仕事をしない。即ち、静翼
からは動力を取り出すことができない。そのため、材料
強度の限界まで動翼を酷使することになって、熱効率の
低下を招き、その結果小型軽量で高性能の蒸気タービン
を得られない欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明が解決しようとする問題点は、働きの悪い静
翼を改良して動翼とし、互いに反対方向に回転させて互
いに協力させることにより、高い熱効率を得ることにあ
る。又、これによって小型軽量で高性能の蒸気タービン
を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明の特徴は、以下のとおりである。

即ち、内側タービン胴に内側タービン動翼群を配設
し、外側タービン胴の外胴に嵌着固定されて内側タービ
ン胴を収容する、テーパを有する円筒状の内胴の内壁か
ら外側タービン動翼を、内側タービン動翼と交互に配設
して、外側タービン胴を外側ケースに収容する。

そして、内側タービン動翼群と外側タービン動翼群と
を互いに反対方向へ回転させる歯車装置を設け、外側ケ
ースの前部にはノズルを、後部には排気部を設けて、ノ
ズル側から排気部側へ、内側タービン動翼と外側タービ
ン動翼の回転半径を次第に大きく形成する。

〔実施例〕

１は上下に二つ割り可能な外側ケースで、前部には前
部カバー２が、前部カバー２の後方には蒸気溜３が設け
られており、又後部には排気部４、排気部４の後方には
後部カバー５が設けられている。蒸気溜３は図外加減弁
に、排気部４は図外復水器等へそれぞれ連通する。

６は内側タービン胴で、後方へ斜降するテーパを有す
る円錐台状に形成されて、外側ケース１の中央部に収容
され、前部タービン軸7aが前方に、後部タービン軸7bが
後方へ突設されている。そして前部タービン軸7aは外側
ケース１の前部に、後部タービン軸7bは外側ケース１の
後部に、それぞれ軸受によって枢支されている。

８は多段の内側タービン動翼で、実施例では、第２
段、第４段、第６段、第８段、第10段、第12段、第14段
の各内側タービン動翼８からなり、内側タービン胴６の
外周から突設されている。これら各段の内側タービン動
翼８は、後部へ向かって次第にその回転半径が大きくな
るよう形成されていて、その結果回転外周面は、前部へ
向かって斜降するテーパを有する円錐台の外周面状とな
る。

９は外側タービン胴であって、内胴9aと外胴9bとから
構成されている。内胴9aの内壁、及び外壁は、前方へ向
かって斜降するテーパを有する円錐筒状に牽制されてい
る。外胴9bは内胴9aを嵌着している。

10は多段の外側タービン動翼であって、内胴9aの内壁
から、実施例では第１段、第３段、第５段、第７段、第
９段、第11段、第13段、第15段がそれぞれ突設されてい
る。これら外側タービン動翼10も、後方へ向かって次第
にその回転半径が大きくなるよう構成されており、その
結果回転外周面は、後方へ向かって斜降するテーパを有
する円錐台の外周面状を形成する。

なお、外側タービン動翼10の第１段は、内胴9aの先端
部に着脱可能に固着された円板9a′に設けられている。
11aは、円板9a′の中心部を円筒状に形成して前方へ突
出した前筒軸で、前部タービン軸7aに回転自在に外嵌さ
れている。又11bは後筒軸で、内胴9aの後端部に着脱可
能に固着した円板9a″の中心部を、円筒状に形成して後
方へ突出したもので、後部タービン軸7bに回転自在に外
嵌されている。外側タービン動翼10の第15段は、この円
板9a″に設けられている。

12は歯車装置で、前部タービン軸7aと筒軸11とを、即
ち内側タービン動翼８群と外側タービン動翼10群とを、
互いに反対方向に回転させるものである。

外側タービン胴９は、外側ケース１の中央部に回転自
在に嵌め込まれ、両者１、９の間隙には、気止め装置13
が取付けられている。又この気止め装置13は、外側ケー
ス１と前筒軸11aとの間隙、外側ケース１と後筒軸11bと
の間隙等必要に応じて適宜取付けられる。

14は多数のノズルで、蒸気溜３から内外タービン動翼
８、10群へ蒸気を噴射する。なお図示しないが、通常の
蒸気タービンに必要な機構、部品は選択して取付ける。

〔作用〕

一般的な蒸気タービンの始動順序と同様に、主塞止弁
を開き始めると、蒸気は加減弁を通じて蒸気溜３に入
り、ノズル14より外側タービン動翼10の第１段へ噴射さ
れ、外側タービン胴９を加速する。

蒸気は外側タービン動翼10の第１段内で反転し、内側
タービン動翼８の第２段へ噴射し、前後部タービン軸7
a、7bを反対方向へ加速するのであるが、外側ケース１
に枢支された図外歯車装置12により、選択した回転比で
外側タービン胴９もこれと反対方向へ加速する。同様に
交互に外側タービン動翼10、内側タービン動翼８の各段
を交互に加速して、最終段より排気部４へ至り、復水器
その他へ排出する。

本発明に於いては、ノズル14側から排気部４側へ、内
側タービン動翼８と外側タービン動翼10の回転半径を次
第に大きくなるよう形成されている。そのため、ノズル
14から噴射された蒸気は、断熱膨張しながら両内外ター
ビン動翼８、10群を効率的に加速する。

タービンが規定回転数に達すると調速機が作動を始
め、加減弁を開閉して規定回転数に保持する。

本発明では、従来の７段蒸気タービンと同じ大きさで
15段の軸流蒸気タービンを構成でき、従って15回、即ち
２倍強加速できる。しかも蒸気の流路が約1/2になるの
で、エネルギ損失も大幅に低減できる。

又、内外タービン動翼８、10の相対速度を、従来蒸気
タービンの回転速度と同じにすると、本発明の前後部タ
ービン軸7a、7bと外側タービン胴９の回転速度はそれぞ
れ1/2でよく、従って遠心力は1/4となって、材料強度を
大幅に低減できる。逆に前後部タービン軸7a、7bと外側
タービン胴９の回転速度を従来のタービン動翼の回転数
と同じにすると、本発明の内外タービン動翼８、10の相
対速度は２倍となるので、小型軽量で大出力の高性能蒸
気タービンを構成できる。

〔発明の効果〕 蒸気エネルギが作用しても動かない静翼を全廃してい
るため、合理的に軸流タービンを構成でき、その効果は
容量の大きいタービン程大きくなる。従って熱効率が従
来のものより飛躍的に高い、小型軽量な軸流タービンを
得られる。

外側タービン胴が高速回転するためドレンを合理的に
分離できるので、その排出も意のままであるため、湿り
蒸気でも効率よく利用できる。

従来、発電用蒸気タービンでは、高圧の蒸気に対応す
るため、高圧タービンの外側ケースの内側にわざわざケ
ースを取付けて二重構造としてあるが、本発明を発電用
原動機として利用する場合には、外側ケースの内側に外
側タービン胴を設けているため、高圧の蒸気を使用でき
る。

又、本発明を船舶やコジェネ用の原動機として使用す
る場合にも、上記に準じた効果を得られるが、とくに構
造が簡単で小型軽量にできるため、製作費を低くできる
うえ、湿り蒸気、即ち蒸気条件の悪い蒸気でも効率よく
使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の軸方向断面図である。 １……外側ケース ６……内側タービン胴 7a……前部タービン軸 7b……後部タービン軸 ８……内側タービン動翼 ９……外側タービン胴 9a……内胴 9b……外胴 10……外側タービン動翼 12……歯車装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷川 幸永 岡山県岡山市江並428―35 (56)参考文献 米国特許3363831（ＵＳ，Ａ) 米国特許4463553（ＵＳ，Ａ) 西独国特許公告1601854（ＤＥ，Ｂ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側タービン胴（６）に内側タービン動翼
   （８）群を配設し、外側タービン胴（９）の外胴（9b）
   に嵌着固定されて内側タービン胴（６）を収容する、テ
   ーパを有する円筒状の内胴（9a）の内壁から外側タービ
   ン動翼（10）を、内側タービン動翼（８）と交互に配設
   して、外側タービン胴（９）を外側ケース（１）に収容
   するとともに、内側タービン動翼（８）群と外側タービ
   ン動翼（10）群とを互いに反対方向へ回転させる歯車装
   置（12）を設け、外側ケース（１）の前部にはノズル
   （14）を、後部には排気部（４）を設けて、ノズル（1
   4）側から排気部（４）側へ、内側タービン動翼（８）
   と外側タービン動翼（10）の回転半径を次第に大きく形
   成して、外側タービン胴（９）を二重構造にしたことを
   特徴とするオール動翼蒸気タービン。