JP5625117B2 - 反作用式タービン - Google Patents

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Description

本発明は、蒸気やガスまたは圧縮空気の噴射時に発生する反作用を利用する反作用式タービンに関する。
一般的に、蒸気タービン(steam turbine)は、蒸気が有した熱エネルギーを機械的な動力に変換させる原動機方式の1つである。前記蒸気タービンは、振動が少なく、能率が良く、かつ高速・大きな馬力が得られるために、火力発電や船舶の主機関として広く使われている。
前記蒸気タービンは、ボイラーで発生させた高温高圧の蒸気をノズルまたは固定された羽根から噴出、膨張させて高速の蒸気流動を発生させ、この高速の蒸気流動をタービン羽根に誘導して、そのタービン羽根に衝突する時に発生する衝動作用または反動作用によって軸を回転させることである。したがって、前記蒸気タービンは、蒸気が有する熱エネルギーを速度エネルギーに変える複数個のノズルと、前記複数個のノズルと平行に配されて速度エネルギーを機械的な動力に変える複数個のタービン羽根と、を含んでいる。
前記のような蒸気タービンは、高圧の蒸気がボイラーから蒸気室に流入されて膨張され、この高圧の蒸気が、前記蒸気室の各ノズルとタービン羽根とを通過しながら、そのタービン羽根と結合されるタービン軸を回転させた後、排気室に移動する。前記高圧の蒸気は、各ノズルとタービン羽根とを通過する過程で膨張されて低圧状態に変換され、この低圧状態の蒸気は、排気室から復水器に流入されて冷却されてから再び給水ポンプによってボイラーに戻されるか、または大気中に排出されるものであった。
しかし、前記のような従来の蒸気タービンは、その特性上、高速の蒸気流動が高速で回転するタービン羽根に衝突しながら回転力を発生させるので、蒸気に凝縮水が混じる場合、タービン羽根が損傷されうる。したがって、前記タービン羽根に流入される蒸気に凝縮水が生じないように管理しなければならないことはもとより、前記タービン羽根は、高強度を有する高価の材質で製作しなければならないので、製造コストが上昇する問題点があった。
また、前記タービン軸を回転させる力は、前記タービン羽根に入射される蒸気の運動量に比例し、この蒸気の運動量は、前記タービン羽根の個数及び表面積、蒸気の入射角度など多様な要素によって決定される。しかし、前記タービン羽根に衝突した蒸気は、速度と方向いずれもが変わるので、これをいずれも考慮して、前記羽根の形状、角度などを適切に設計するのが非常に難解であるので、高効率のタービンの製作に限界があった。
また、多数個のタービン羽根がハウジングで取り囲まれて回転するので、そのタービン羽根の端部と前記ハウジングの内周面との間には、前記タービン羽根の熱膨張などを考慮した余裕間隔を置かなければならない。しかし、前記余裕間隔に蒸気が漏れて圧力損失が増加し、これにより、タービンの熱効率が低下する問題点もあった。
本発明は、互いに異なる容量のタービンを製作する時、部品を共有するのが容易であって、多様な容量の反作用式タービンを提供することである。
本発明の他の目的は、各部品の組立てが容易であり、タービン軸の偏心回転を未然に防止して、半永久的な反作用式タービンを提供することである。
本発明の目的は、各部品の組立てが容易でありながらも、効率が高くて全体タービンの大きさが縮小されうる反作用式タービンを提供することである。
本発明の他の目的は、蒸気の軸方向の負荷を相殺させて、タービンの軸方向の摩擦を減衰させることができる反作用式タービンを提供することである。
本発明の他の目的は、蒸気の噴射方向を転換させて、タービン軸が正転または逆転することができる反作用式タービンを提供することである。
本発明の目的を果たすために、タービン軸と、作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔が内部に形成され、前記タービン軸の軸方向に沿って積層されて一体に結合される複数個のノズル組立体と、を含む反作用式タービンが提供される。
本発明の目的を果たすために、ハウジング入口とハウジング出口とが形成され、前記ハウジング入口に流入される高圧の作動流体が、前記ハウジング出口の方向に移動できるように、前記ハウジング入口とハウジング出口との間を連通させるハウジング流路が形成されるハウジングと、前記ハウジングに回転自在に結合されるタービン軸と、前記ハウジング流路に回転自在に収容されて、前記タービン軸に一体に結合され、前記作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔を有する少なくとも1つ以上のノズル組立体と、を含み、前記ノズル組立体は、複数枚の板が重なって結合され、その重畳面に前記噴射孔が形成される反作用式タービンが提供される。
本発明の目的を果たすために、ハウジング入口とハウジング出口とが形成され、前記ハウジング入口に流入される高圧の作動流体が、前記ハウジング出口の方向に移動できるように、前記ハウジング入口とハウジング出口との間を連通させるハウジング流路が形成されるハウジングと、前記ハウジングに回転自在に結合されるタービン軸と、前記ハウジング流路に回転自在に収容されて、前記タービン軸に一体に結合され、前記作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔を有する少なくとも1つ以上のノズル組立体と、を含み、前記ハウジング入口とハウジング出口とのうちの少なくとも何れか1つは、複数個が備えられて、前記タービン軸の軸方向に沿って互いに対称になるように形成される反作用式タービンが提供される。
本発明の目的を果たすために、ハウジング入口とハウジング出口とが形成され、前記ハウジング入口に流入される高圧の作動流体が、前記ハウジング出口の方向に移動できるように、前記ハウジング入口とハウジング出口との間を連通させるハウジング流路が形成されるハウジングと、前記ハウジングに回転自在に結合されるタービン軸と、前記ハウジング流路に回転自在に収容されて、前記タービン軸に一体に結合され、前記作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔を有するノズル組立体と、を含み、前記ハウジング入口は、ノズル組立体の回転中心部位置で軸方向に形成され、前記ハウジング出口は、前記ノズル組立体の外周縁に対応する位置で円周方向に巻き付けられて形成される反作用式タービンが提供される。
本発明の反作用式タービンは、互いに異なる容量のタービンを製作する時、部品を共有するのが容易であるだけではなく、各部品の組立てが容易であり、タービン軸の偏心回転を未然に防止して、反作用式タービンの耐久性が大きく向上する。また、各部品の組立てが容易でありながらも、噴射孔の長さが長くて効率が向上するので、タービンの小型化及び高効率化を実現することができる。また、噴射孔の先端に大きさが異なるノズルを選択的に着脱することができて、タービンの容量を容易に可変することができる。
本発明の反作用式タービンの外観を示した斜視図である。 図1による反作用式タービンで中間を分離して示した斜視図である。 図1による反作用式タービンを分解して示した斜視図である。 図1による反作用式タービンを組立てて示した断面図である。 図1による反作用式タービンで第3ハウジングの内周面を示した拡大図である。 図1による反作用式タービンで第3ハウジングの内周面に対する他の実施形態を示した拡大図である。 図1による反作用式タービンで単位ノズル組立体を分解して示した斜視図である。 図7による単位ノズル組立体を組立てて示した断面図である。 図7による単位ノズル組立体でノズルカバーを示した平面図である。 図9の“I−I”線断面図である。 図7による単位ノズル組立体でノズルプレートを示した平面図である。 図1によるノズル組立体のノズルプレートで蒸気の流動順序別の噴射連通口の個数(断面積)変化を示した平面図である。 図1によるノズル組立体のノズルプレートで蒸気の流動順序別の噴射連通口の個数(断面積)変化を示した平面図である。 図1によるノズル組立体のノズルプレートで蒸気の流動順序別の噴射連通口の個数(断面積)変化を示した平面図である。 図1によるノズル組立体のノズルプレートで蒸気の流動順序別の噴射連通口の個数(断面積)変化を示した平面図である。 図1による反作用タービンでノズル組立体に対する他の実施形態を分解して示した斜視図である。 図16によるノズル組立体を組立てて示した平面図である。 本発明による反作用式タービンの他の実施形態を示した断面図である。 本発明による反作用式タービンで両方向回転が可能な反作用式タービンを示した断面図である。 本発明による単段型反作用式タービンの一実施形態を示した斜視図である。 図20の“II−II”線に沿って切った単段型反作用式タービンの断面図である。
以下、本発明による反作用式タービンを添付図面に示された実施形態に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の反作用式タービンの外観を示した斜視図であり、図2は、図1による反作用式タービンで中間を分離して示した斜視図であり、図3は、図1による反作用式タービンを分解して示した斜視図であり、図4は、図1による反作用式タービンを組立てて示した断面図である。
これに示したように、本発明による反作用式タービンは、ハウジング10にタービン軸20が回転自在に結合され、前記タービン軸20には、作動流体である高圧の蒸気が膨張しながら回転するように噴射孔301を有する少なくとも1つ以上のノズル組立体30が、前記ハウジングの内部で軸方向に沿って積層されてなされる。
前記ハウジング10は、蒸気が流入されるように少なくとも1つ以上のハウジング入口101を有する入口側ハウジング(以下、第1ハウジング)110と、前記第1ハウジング110の他側に所定の間隔をおいて配され、膨張された低圧の蒸気が大気中に排出されるか、または再循環のために排出されるように少なくとも1つ以上のハウジング出口102を有する出口側ハウジング(以下、第2ハウジング)120と、前記第1ハウジング110と第2ハウジング120との間に備えられて、前記ノズル組立体30が回転できるようにハウジング流路(または、膨張空間)103を形成する少なくとも1つ以上の中間ハウジング(以下、第3ハウジング)130と、からなる。
前記第1ハウジング110は、その一側面に吸入流路溝を有し、その吸入流路溝の中央にタービン軸を支持するように軸受孔を有する単一体で形成されうるが、図面でのように、吸入空間1111を有するように環状に形成され、その吸入空間1111の一側に、前記ハウジング入口101が貫設される吸入ハウジング(suction housing)111と、前記吸入ハウジング111の一側を覆蓋して、前記吸入空間1111を形成し、その中央に軸受孔1121が形成される前面カバー(front cover)112と、前記前面カバー112の一側面に締結され、後述する第1弁51が締結されて固定される弁カバー(bearing cover)113と、からなる。
前記吸入ハウジング111は、前記吸入空間1111が円状空間を成すように環状に形成され、前記ハウジング入口101は、その断面積が前記ハウジング出口102の全体断面積よりは小さく形成されることが望ましい。
前記前面カバー112は、前記吸入ハウジング111の吸入空間1111を覆蓋することができる程度の広さを有する円板状に形成され、その中央には、前記軸受孔1121が貫設される。前記軸受孔1121の内周面には、前記吸入空間1111とタービン軸20の外周面との間をシーリングするための第1シーリング部材41が結合される。前記第1シーリング部材41は、自己潤滑性を有する材質で形成され、その内周面には、前記吸入空間1111に流入される高圧の蒸気が漏れることを遮断できるように、ラビリンスシール(labyrinth seal)411が形成されることが望ましい。
前記弁カバー113は、前記前面カバー112の一側面に締結されるように、その前面カバー112の軸受孔1121より大きく形成され、前記弁カバー113の内周面には、前記タービン軸20の一端を半径方向(radial)に支持する第1弁51が固設される。
前記第2ハウジング120は、少なくとも1つ以上のハウジング出口102を有し、その中央に軸受1211が形成される吐出カバー(discharge cover)121と、前記吐出カバー121の一側面に結合されて、前記タービン軸20を軸方向(thrust)に支持する背面カバー(rear cover)122と、からなる。
前記吐出カバー121は、円板状に形成され、その中央に前記軸受孔121が形成され、前記軸受孔121の周辺に少なくとも1つ以上のハウジング出口102が形成される。
前記軸受孔121の内周面には、前記ハウジング流路(膨張空間)103とタービン軸20の外周面との間をシーリングするための第2シーリング部材42が結合される。前記第2シーリング部材42は、自己潤滑性を有する材質で形成され、その内周面には、前記膨張空間103を流れる高圧の蒸気がハウジング10の外部に漏れることを遮断できるように、ラビリンスシール421が形成されうる。そして、前記吐出カバー121の一側、すなわち、前記シーリング部材42の外側には、前記タービン軸20の他端を半径方向に支持する第2弁52が固設される。
前記背面カバー122は、前記吐出カバー121の一側面に締結されるように、その吐出カバー121の軸受1211より大きく形成され、前記背面カバー122の内側面には前記タービン軸20を軸方向に支持する第3弁53が固設される。
前記第3ハウジング130は、環状に形成されて、後述する分離板140と共に前記前面カバー112と吐出カバー121とにボルトで締結される。そして、前記第3ハウジング130の中央部には、前記ノズル組立体30を収容すると同時に、作動流体が流動できるように、前記ノズル組立体30の外径より大きくハウジング流路103が形成される。
前記ハウジング流路103は、前流側ノズル組立体での体積より後流側ノズル組立体での体積が次第に増加することが望ましいので、前記第3ハウジング130の軸方向の厚さは、第1ハウジング110から第2ハウジング120方向に行くほど次第に厚く形成することが望ましい。
そして、前記ハウジング流路131の内周面、すなわち、前記第3ハウジング130の内周面には、図5でのように、前記ノズル組立体30の噴射孔301を通じて噴射される流体が衝突して反発力を発生させるように、多数個の衝突面1311が円周方向に沿って連続して形成されうる。前記衝突面1311は、前記ハウジング流路103の曲率半径より小さな曲率半径を有する曲面のみで形成されうるが、段付けられた形状や、または図6のように、曲面部1312とその曲面部1312の少なくとも一側端(図面では、一側端)から延びる直線面部1313とを有する形状など多様に形成されうる。
ここで、前記衝突面1311が、曲面部1312と直線面部1313とからなる場合には、前記直線面部1313がノズル組立体30の回転方向側に形成されることが望ましい。そして、前記衝突面1311の曲面部1312は、図5でのように、第3ハウジング130の中心と一致する中心を有するように形成されうるが、図6でのように、曲面部1312の中心が、第3ハウジング130の中心と一致せず、ノズル組立体30の噴射孔301を考慮して、ノズル組立体30の回転方向に偏心されるように形成されうる。
前記衝突面1311は、曲率半径があまりにも小さい場合には、蒸気がほとんどノズル組立体30の中心に向けて動くようになって、ノズル組立体30の回転をむしろ妨害する。逆に、衝突面1311の曲率半径があまりにも大きな場合には、蒸気はハウジング10の外部にのみ動くようになって、ノズル組立体30の回転に大きく役に立たない。したがって、前述した範囲に衝突面1311の曲率半径を調節することが望ましい。
そして、前記衝突面1311の一端、すなわち、曲面部1312の両端のうちから直線面部1313の反対側には、ノズル組立体30と第3ハウジング130との間に漏れることを減らして、衝突力を高めうるブレード1315が螺合されることもある。前記ブレード1315は、ノズル組立体30に近いほどその厚さが次第に増加する形状を有しうる。
前記第3ハウジング130の両側には、その第3ハウジング130と共にハウジング流路103を形成できるように、分離板140がそれぞれ備えられる。前記分離板140は、前記第3ハウジング130と共に前面カバー112と吐出カバー121とに締結されうる。そして、前記分離板140の中央部位には、後述するノズルカバー310が回転自在に挿入されるように貫通孔141が形成される。
そして、前記貫通孔141の内周面には、吸入空間1111または前流側のハウジング流路103から後流側のハウジング流路103に蒸気が漏れないように、第3シーリング部材43が固設される。前記第3シーリング部材43の内周面にも、前記のようなラビリンスシール431が形成されうる。
そして、前記分離板140の両側面には、前記第3ハウジング130を半径方向に支持するように支持突起1411が形成され、前記分離板140の両側面のうちからハウジング出口側には、前記第3ハウジング130と共にハウジング流路103を成すように流路溝1412が形成され、前記流路溝1412は、後流側ノズル組立体30の噴射吸入口313に連通される。
前記タービン軸20は、その軸部の中央部位に軸方向に長い複数個のキー装着溝201が形成され、前記キー装着溝には、軸方向に長いプレート状のキー(key)210がそれぞれ挿設される。
前記ノズル組立体30は、前記タービン軸20に結合される個数によってタービンの容量が可変されうる。すなわち、タービンの容量が小さな場合には、ノズル組立体30の個数を少なく構成する一方、タービンの容量が大きな場合には、ノズル組立体30の個数を多く構成することができる。
ここで、前記ノズル組立体30の個数が多数個である場合には、作動流体が後流側に行くほど膨張される点を考慮して、前記ノズル組立体30の噴射孔301は、後流側に行くほど総断面積を大きくするか、または個数を増加させることができる。例えば、図11ないし図15でのように、前記ノズル組立体30が5つである場合、各ノズル組立体30の噴射孔301の個数を1つずつ増やして形成しうる。但し、図14の場合は、第4段ノズル組立体であり、図15の場合は、第5段ノズル組立体であるが、図4を参照して見れば、第5段ノズル組立体の場合は、噴射孔301が第4段ノズル組立体の噴射孔よりさらに深く形成されて、前記第4段ノズル組立体の噴射孔301の個数に比べて第5段ノズル組立体の噴射孔301の個数が1つ少ないとしても、実際の断面積は拡張されたものである。
そして、前記噴射孔301の個数が複数個である場合には、その形状を同様に形成して等間隔に形成することが偏荷重を減らして、タービンの性能を高めうる。
そして、前記前記ノズル組立体30の内周面には、前記タービン軸20の外周面に備えられるキー210が挿入されて一体に結合されるように、軸方向に所定の長さを有する複数個のキー溝(key groove)201が円周方向に沿って等間隔に形成される。
図7は、図1による反作用式タービンで単位ノズル組立体を分解して示した斜視図であり、図8は、図7による単位ノズル組立体を組立てて示した断面図であり、図9は、図7による単位ノズル組立体でノズルカバーを示した平面図であり、図10は、図8の“I−I”線断面図であり、図11は、図7による単位ノズル組立体でノズルプレートを示した平面図である。
これに示したように、前記ノズル組立体30は、前記噴射孔301の入口を成すように噴射吸入口313が形成されるノズルカバー310と、前記ノズルカバー310の一側面に結合され、前記ノズル吸入口313と連通されるように噴射連通口323と噴射吐出口324とが連続して形成されるノズルプレート320と、からなる。
前記ノズルカバー310は、円板状に形成され、その中央には、前記タービン軸20に挿設されるように軸孔311が形成され、前記軸孔311の内周面には、前記タービン軸20のキー210が挿設されるようにキー溝312が形成される。そして、前記軸孔311の周辺には、少なくとも1つ以上、望ましくは、円周方向に沿って等間隔に複数個の噴射吸入口313が形成される。
前記噴射吸入口313は、軸方向に形成されうるが、図9及び図10でのように、前記ノズル組立体30の回転を勘案して、その回転方向に所定の傾斜角を有する傾斜面3131に形成されることが、作動流体が円滑に吸入されることができて望ましい。そして、前記噴射吸入口313の入口端または内周面には、作動流体が円滑に吸入されるようにブレードまたはガイドグルーブのような案内部3132が形成されうる。
前記ノズルプレート320は、前記ノズルカバー310とほぼ同じ直径を有する円板状に形成され、その中央には、前記タービン軸20に挿設されるように軸孔321が形成され、前記軸孔321の内周面には、前記ノズルカバー310のキー溝312と対応するようにキー溝322が形成される。そして、前記軸孔321の周辺で外周面の方向に前記噴射連通口323が形成される。 前記噴射連通口323は、環状に形成される第1噴射連通口3231と、前記第1噴射連通口3231から前記噴射吐出口324に向けて線形に延びる第2噴射連通口3232と、からなる。前記第1噴射連通口3231は、前記噴射吸入口313と軸方向に連通されるように、前記噴射吸入口313とほぼ類似している高さに形成され、前記第2噴射連通口3232は、前記第1噴射連通口3231で接線方向に連通されて、前記外周面の方向に延び、その先端付近で前記噴射吐出口324に向けて曲線状に形成される。
前記噴射吐出口324は、その断面が前記ノズル組立体30の接線に対して所定の角度、すなわち、接線方向に蒸気を噴射できるように、接線に対してほぼ垂直な方向に向けるように形成されうる。
そして、前記噴射吐出口324の先端には、ノズル孔331を有するノズル330がボルトまたはリベットで着脱自在に締結される。前記ノズル330は、そのノズル孔331の入口から出口の間に小径部3311を有するように形成されることが、噴射速度を高めることができて望ましい。
前記のような本発明による反作用式蒸気タービンは、次のように動作する。
すなわち、前記ボイラーから発生する高圧の蒸気が、配管を通じて前記ハウジング10のハウジング入口101に供給されれば、その蒸気は、前記吸入空間1111を経て噴射吸入口313に吸入されて、前記第1噴射連通口3231に案内される。この際、前記噴射吸入口313が、ノズル組立体30の回転方向に傾斜して形成されることによって、蒸気がその傾斜面3131に沿って第1噴射連通口3231に迅速に流入されうる。
前記第1噴射連通口3231に流入される高圧の蒸気は、その第1噴射連通口3231でそれぞれの第2噴射連通口3232に分配されて、前記噴射吐出口324に向けて外側に迅速に移動し、前記噴射吐出口324でノズル330のノズル孔331を通じて前記第3ハウジング130と分離板140とで形成されるハウジング流路(膨張空間)103に高圧の蒸気が高速に噴出される。この際、前記第3ハウジング130の内周面には、衝突面1311が形成されることによって、前記ノズル組立体30から吐き出される高圧の蒸気が、前記衝突面1311と衝突しながら強い反発力を発生させ、この反発力によって、前記ノズル組立体30が回転する推進力が倍加されうる。
前記ノズル組立体30からハウジング流路103に噴出される蒸気は、そのノズル組立体30の側面に備えられる前記分離板140の流路溝1412に沿って中央側に移動して、後流側ノズル組立体30の噴射吸入口313に案内され、この噴射吸入口313に案内される蒸気は、前述した過程を反復しながら、最終ノズル組立体30の噴射吐出口324を通じて最終第3ハウジング130と分離板140とからなる最終ハウジング流路103に噴出される。そして、前記最終ハウジング流路103に噴出される蒸気は、再び膨張しながら、前記吐出カバー121のハウジング出口102を通じて外部に排出される一連の過程を反復する。
前記のように、ノズル組立体30が高圧の蒸気を円周方向に噴射しながら発生する回転力は、前記ノズル組立体30と結合されたタービン軸20に伝達されて、そのタービン軸20が、前記ノズル組立体30と共に回転しながら回転力を外部に伝達する。
ここで、前記タービン軸20は、そのタービン軸20の両端で前記弁カバー113に固定される第1弁51と前記吐出カバー121に固定される第2弁52とにそれぞれ半径方向に支持されると同時に、前記背面カバー122に固定される第3弁53によって軸方向に支持されることによって、前記タービン軸20は、安定して高速回転を行える。
また、前記ハウジング10の内部に流入される高圧の蒸気が、複数個のノズル組立体30を順次に通過するので、各ノズル組立体30が収容される膨張空間103の間には、圧力差が発生し、この圧力差によって圧力が高い前流側膨張空間から後流側膨張空間に蒸気が漏れることもあるが、前記ハウジング10を成す前面カバー112と吐出カバー121、そして、分離板140の内周面にそれぞれシーリング部材41、42、43を設置することによって、蒸気が外部に漏れるか、または各ハウジング流路の間から漏れることを防止して、タービンのエネルギー効率を高めうる。
また、前記ノズル組立体30を含む単位タービンの個数によってタービンの容量を調節することができるので、互いに異なる容量のタービンを容易に製作できるだけではなく、他の容量のタービンを製作するための部品の共有が容易であって、製造コストを節減することができる。
また、前記ノズル組立体30の噴射孔301が長くて曲線状に形成されることによって、前記噴射孔301を通じて噴射される蒸気の噴射速度が高くなり、これにより、タービンの大きさに比べて、効率が大きく向上する。
本発明による反作用式タービンでノズル組立体に対する他の実施形態がある場合は、次の通りである。
すなわち、前述した実施形態では、前記ノズル組立体がノズルカバーとノズルプレートとからなり、前記ノズルプレートの接触面、またはノズルカバーとノズルプレートとの各接触面に噴射孔が溝状に形成されると図示されたが、本実施形態は、前記ノズルカバーとノズルプレートとの間にノズルリングを設置し、そのノズルリングに噴射孔を形成することである。
図16は、図1による反作用タービンでノズル組立体に対する他の実施形態を分解して示した斜視図であり、図17は、図16によるノズル組立体を組立てて示した平面図である。
これに示したように、前記ノズル組立体30は、第1板部材であるノズルカバー350と、前記ノズルカバー350の一側面に配される第2板部材であるノズルプレート360と、前記ノズルカバー360とノズルプレート360との間に結合され、そのノズルカバー350及びノズルプレート360と共に密閉された噴射空間302を形成するリング部材であるノズルリング370と、からなる。
前記ノズルカバー350とノズルプレート360は、単純円板状に形成され、前記ノズルカバー350の中央には、噴射吸入口351が貫設される一方、前記ノズルプレート360の中央には、タービン軸20が挿設されるように軸孔361が形成される。前記ノズルプレート360の内側面には、前記軸孔361を収容すると同時に、前記噴射吸入口351を通じて吸入される蒸気をノズルリング370の噴射吐出口373の方向に分散させるための分散突部362が形成される。前記分散突部362は、噴射吸入口の方向に行くほど面積が狭まるように曲面状の円錐状などに形成されうる。
前記ノズルリング370は、一対のハウジング側面、すなわち、噴射面371と支持面372とが円周方向に沿って鋸歯のように連続して繋がって形成され、前記噴射面371と支持面372とによって中空型の噴射空間302が形成される。前記噴射空間302は、隔室などに分けられず、一体型に形成される。したがって、ほとんどの蒸気は、噴射空間302から外部にいずれも噴出されるので、反作用タービンの効率が高く、構造が簡単である。そして、前記噴射面371と支持面372は、後組み立てられることもあり、一体型に形成されうる。一体型に形成されることが、加工上に有利である。
前記噴射面371は、ノズルリング370の中心、すなわち、タービン軸20の軸重心で放射状に形成され、前記支持面372は、前流側噴射面の外周端で後流側噴射面の内周端に連結されるように所定の角を有して形成される。
前記噴射面371には、噴射吐出口373が形成される。前記噴射吐出口373は、噴射面371で対して直角を成すように形成される。前記噴射吐出口373には、噴射面371と直角方向に所定の長さを有するノズル375が結合される。前記ノズル375は、高圧の蒸気などに耐えるように別途のボルトを用いて結合されるか、または噴射吐出口373に直接螺合されることもある。前記ノズル375は、前述した実施形態のように、その内径が必要に応じて加減されたものを選択して組み立てることができる。
前記支持面372は、曲面または傾斜面を含むように形成され、前記支持面372の曲率半径を調節して、ノズル(または、噴射吐出口)375から排出される蒸気の利用効率を最大化することができる。すなわち、蒸気が、ノズル375から排出された後、支持面372に沿って流れるので、蒸気の排出方向は、支持面372の外側曲面部374によって影響を受ける。したがって、支持面372の曲率半径を0.5mmないし7.5mmに調節することが望ましい。支持面372の曲率半径があまりにも小さい場合、蒸気がノズル組立体30の回転方向に沿って案内されるず、支持面372に直ちに衝突しながらノズル組立体30の回転力を極大化することができない。逆に、支持面372の曲率半径があまりにも大きな場合には、その支持面372の外側曲面部374が、前記衝突面1311に干渉されうる。したがって、支持面372の曲率半径を前述した範囲に調節することが望ましい。
ここで、前記ノズルカバー350の直径とノズルプレート360の直径は、ノズルリング370の直径より大きく形成されることが、前記ノズル375から排出される蒸気が主にノズルカバー350とノズルプレート360との間にのみ案内されうる。これにより、蒸気は、ノズルリング370の回転方向にのみ圧力を加えて、ノズル組立体30の回転に必要な機械的エネルギーを最大化することができる。
前記のような本実施形態によるノズル組立体の作用効果は、前述した実施形態のノズル組立体とほぼ同じなので、これについての具体的な説明は省略する。但し、本実施形態の場合は、前述した実施形態と異なって、第1噴射連通口を成す噴射空間302が広く形成されて、直ちに噴射吐出口373に繋がるように形成されることによって、その噴射空間302での流路抵抗が増加するか、蒸気が1次膨張されてタービン効率が低下するが、構造が簡潔であって、組み立てや維持補修が容易であり得る。また、噴射流路の詰まりなどが未然に防止されて安定性が向上する。
本発明による反作用式タービンについての他の実施形態がある場合は、次の通りである。
すなわち、前述した実施形態では、前記ハウジング入口がタービン軸を基準に一端に備えられる一方、前記ハウジング出口が他端に備えられるものであったが、本発明は、前記ハウジング入口が中央に備えられ、前記ハウジング出口が両端にそれぞれ備えられるものである。
図18は、本発明による反作用式タービンの他の実施形態を示した断面図である。これに示したように、本実施形態による反作用式タービンは、ハウジング入口101とそのハウジング入口の両側に備えられるハウジング出口102と前記ハウジング入口101と各ハウジング出口102とを互いに独立して連結するそれぞれのハウジング流路103を有し、前記ハウジング入口101は、タービン軸20を基準に中央に配される一方、前記ハウジング出口102は、前記ハウジング入口101を中心に軸方向に対称になるように、前記タービン軸20の両端にそれぞれ配される。
前記ハウジング入口101は、図面でのように、1つのみ形成されて、両側ハウジング流路103に分枝されうるが、前記ハウジング入口101が複数個が備えられて、各ハウジング流路103に連通されるように形成されうる。
そして、前記ノズル組立体30の個数と規格は、前記ハウジング入口101を中心に互いに対称になるように形成されることが、前記タービン軸20の軸推力(axial thrust force)を相殺させて、タービン軸20が一側に偏ることを防止することができて望ましい。
本実施形態による反作用式タービンについての基本的な構成は、前述した実施形態とほぼ同じであり、作用効果は、前述した実施形態と先行技術とに記載の内容を含むので、これについての具体的な説明は省略する。但し、本実施形態の場合は、前記ハウジング入口が中央に配され、ハウジング出口が両端に配されることによって、タービン軸の軸推力を相殺させることによって、反作用式タービンの振動を減らし、かつ摩擦損失を減らして、タービン性能をさらに向上させることができる。
一方、本発明による反作用式タービンについてのさらに他の実施形態がある場合は、次の通りである。
すなわち、前述した実施形態では、前記ノズル組立体が前記ハウジング入口の両側に設けられて、そのノズル組立体が同一方向に回転するように備えられるものであったが、本実施形態は、前記ハウジング入口を中心に両側に配されるノズル組立体が互いに逆方向に回転できるように備えられるものである。
図19は、本発明による反作用式タービンで両方向回転が可能な反作用式タービンを示した断面図である。
これに示したように、本実施形態による反作用式タービンは、ハウジング流路が第1ハウジング流路1031と第2ハウジング流路1032とに区画されて、前記第1ハウジング流路1031と第2ハウジング流路1032は、それぞれ別途のハウジング入口とハウジング出口とが形成される。
このために、前記ハウジング入口には、流路分離板104が設けられて、そのハウジング入口が第1ハウジング入口1011と第2ハウジング入口1012とに区分され、前記タービン軸20の両端には、それぞれのハウジング入口1011、1012に対応するように、第1ハウジング出口1021と第2ハウジング出口1022とが備えられる。
そして、前記第1ハウジング入口1011には、第1流体供給管1051が連結され、前記第2ハウジング入口1012には、第2流体供給管1052が連結され、前記第1流体供給管1051と第2流体供給管1052は、1つの転換弁106に連結される。前記転換弁106は、蒸気の流動方向を制御して、その蒸気を所望の方向に供給できるように、3方弁からなりうる。もちろん、前記転換弁106は、第1流体供給管1051と第2流体供給管1052とにそれぞれ別途に設けられて、各自制御されることもできる。
そして、前記ノズル組立体30は、前記第1ハウジング入口1011と第1ハウジング出口1021との間に設けられる第1群Aと前記第2ハウジング入口1012と第2ハウジング出口1022との間に設けられる第2群Bとが互いに逆方向に回転できるように配列される。
本実施形態による反作用式タービンについての基本的な構成は、前述した実施形態とほぼ同じであり、作用効果は、前述した実施形態に記載の内容を含むので、これについての具体的な説明は省略する。但し、本実施形態の場合は、前記ハウジング流路が第1ハウジング流路と第2ハウジング流路とに区画されて、その各ハウジング流路に互いに逆方向に噴射孔を有するノズル組立体が設けられ、前記第1ハウジング入口と第2ハウジング入口とに独立して連結される第1流体供給管と第2流体供給管が、蒸気の流動方向を制御する転換弁に連結されることによって、蒸気の供給方向に沿ってタービン軸の回転方向を正転または逆転に転換することができて、反作用式タービンをさらに多様に適用することができる。
また、図面に図示していないが、前記ノズル組立体がタービン軸の中央を中心に両側にそれぞれ設けられる場合には、図18及び図19でのように、ハウジング入口が中央に、ハウジング出口が両端に、それぞれ設けられることもあるが、場合によっては、前記ハウジング入口が両端に、ハウジング出口が中央に設けられることもある。これについての構成と作用効果は、前述した実施形態とほぼ同じなので、具体的な説明は省略する。
本発明による反作用式タービンについてのさらに他の実施形態がある場合は、次の通りである。
すなわち、前述した実施形態では、複数個のノズル組立体が軸方向に沿って積層された多段型反作用式タービンの場合を説明したが、本実施形態は、1つのノズル組立体からなる単段型反作用式タービンにも、蒸気の半作用力を適用することができる。
図20は、本発明による単段型反作用式タービンの一実施形態を示した斜視図であり、図21は、図20の“II−II”線に沿って切った単段型反作用式タービンの断面図である。
これに示したように、本実施形態による単段型反作用式タービンは、噴射入口411と噴射出口412とを有するハウジング10と、前記ハウジング10に回転自在に結合されるタービン軸20と、前記タービン軸20に一体に結合されて、前記ハウジング10の内部で回転自在に備えられる1つのノズル組立体30と、からなる。
前記ハウジング10は、前側(便宜上、蒸気が吸入される方向を前側と称する)に配される第1ハウジング410と、前記第1ハウジング410の後側面に配される第2ハウジング420と、前記第1ハウジング410と第2ハウジング420との間に配されて、ノズル組立体430が回転自在に収容されるハウジング流路(または、膨張空間)401を形成する1つの第3ハウジング430と、からなる。
前記第1ハウジング410は、中央部位に噴射入口411が軸方向に形成され、前記噴射入口411の外側には、円周方向に沿って蝸牛管状に噴射出口412が形成される。
前記噴射入口411は、前側に所定の高さほど突設され、前記噴射入口411の内周面と一側面には、ノズル組立体30を半径方向と軸方向に対して回転自在に支持する弁402、403が設けられ、前記弁402、403の周辺には、噴射入口411と噴射出口412との間をシーリングするシーリング部材404が設けられることもある。
前記第2ハウジング420は、中央部位にタービン軸20が貫設される軸孔421が形成され、前記軸孔421の内周面には、前記タービン軸20を半径方向と軸方向に対して回転自在に支持する弁405、406が設けられ、前記弁405、406の周辺には、ハウジング流路401を密閉するためのシーリング部材407が設けられることもある。
前記第3ハウジング430は、環状に形成されて、第1ハウジング410と第2ハウジング420との間に配されて結合されることもあるが、場合によっては、前記第2ハウジング420の内側面に一体に形成されうる。そして、前記第3ハウジング430は、内周面が平滑管状に形成されうるが、図5及び図6のような衝突面(図5及び図6では、1311)が形成されうる。
前記ノズル組立体30は、図7でのように、2つの部材、すなわち、ノズルカバー350とノズルプレート360とからなることもあり、図21でのように、3つの部材、すなわち、ノズルカバー350とノズルプレート360、そして、ノズルリング370からなることもある。前記ノズル組立体30は、前記図示された前述した実施形態を同様に適用することができる。したがって、これについての具体的な説明は省略する。
前記のような本実施形態による単段型反作用式タービンは、蒸気が軸方向に沿って噴射入口411を通じてノズル組立体20の噴射空間302に流入される。蒸気は、遠心力と分散突部362とによって放射状に流れながら、噴射吐出口373からハウジング10のハウジング流路401に噴射されて、タービン軸20を回転させる。前記タービン軸20は、カップリング21によって発電機と結合されて、発電機を回転させることで電力を生成することができる。以外に、前記タービン軸20を回転させて、他の動力源として使うこともできる。
一方、前記ハウジング10の内部で使用済みの蒸気は、噴射出口412を通じて外部に排出される。前記噴射出口412は、出口端に行くほど次第に大きくなるように形成されることによって、蒸気を効率的に排出させることができる。それだけではなく、前記噴射出口312が蝸牛管状に形成されることによって、蒸気がさらに効果的に排出されうる。
本発明は、反作用式タービン関連の技術分野に適用されうる。

Claims (32)

  1. タービン軸と、
    作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔が内部に形成され、前記タービン軸の軸方向に沿って積層されて一体に結合される複数個のノズル組立体と、を含み、
    前記ノズル組立体は、前記タービン軸が回転自在に結合されるハウジングに収容され、前記ハウジングには、ハウジング入口とハウジング出口とがハウジング流路に連通されて形成され、
    前記噴射孔は、
    前記ハウジング入口に連通される噴射吸入口と、
    前記ハウジング出口に連通されるように円周方向に形成される噴射吐出口と、
    前記噴射吸入口と噴射吐出口との間を連通させる噴射連通口と、からなり、
    前記噴射連通口は、少なくとも一部が曲線状に形成される反作用式タービン。
  2. 前記ノズル組立体は、複数枚の板が重なって結合され、その重畳面に前記噴射孔が形成される請求項1に記載の反作用式タービン。
  3. 前記噴射吸入口は、少なくとも1つ以上の孔で形成され、前記ノズル組立体の回転方向に対して逆方向に傾斜して形成される請求項に記載の反作用式タービン。
  4. 前記噴射吸入口の周辺には、流体が前記噴射吸入口の方向に案内されるように突起または溝からなる案内部がさらに形成される請求項に記載の反作用式タービン。
  5. 前記噴射連通口は、前記噴射吸入口と連通される第1噴射連通口と、
    前記第1噴射連通口に一端が連通され、前記噴射吐出口に他端が連通される少なくとも1つ以上の第2噴射連通口と、を含み、
    前記第1噴射連通口は、環状に形成され、前記第2噴射連通口は、前記第1噴射連通口の外周面に接線方向に連通されて、前記噴射吐出口に向けて曲線状に形成される請求項に記載の反作用式タービン。
  6. 前記噴射吐出口は、前記ノズル組立体の接線に対して実質的に直角方向に向けるように形成される請求項に記載の反作用式タービン。
  7. タービン軸と、
    作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔が内部に形成され、前記タービン軸の軸方向に沿って積層されて一体に結合される複数個のノズル組立体と、を含み、
    前記ノズル組立体は、
    第1板部材と、
    第2板部材と、
    前記第1板部材と第2板部材との間に結合され、前記第1板部材と第2板部材とによって密閉されるように噴射空間部が形成され、前記噴射空間部の外周面に、前記噴射孔が少なくとも1つ以上貫設されるリング部材と、を含み、
    前記リング部材は、前記噴射孔が形成される噴射面とその噴射面を連結する支持面とからなり、前記噴射面は、その噴射面と前記リング部材の中心を連結する仮想線が伸びた方向と前記噴射孔が貫通される方向とが実質的に直角を成すように形成される反作用式タービン
  8. 前記リング部材の噴射面は、円周方向に沿って一定間隔をおいて放射状に形成され、前記噴射面の間は、前流側噴射面の外周端と後流側噴射面の内周端が、前記支持面に連結される請求項に記載の反作用式タービン。
  9. 前記ノズル組立体の噴射孔の先端には、ノズル孔を有するノズルが着脱自在に結合される請求項1に記載の反作用式タービン。
  10. タービン軸と、
    作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔が内部に形成され、前記タービン軸の軸方向に沿って積層されて一体に結合される複数個のノズル組立体と、を含み、
    前記ノズル組立体は、前記タービン軸が回転自在に結合されるハウジングに収容され、
    前記ハウジングには、ハウジング入口とハウジング出口とがハウジング流路に連通されて形成され、前記ハウジング流路に前記ノズル組立体が回転自在に配され、前記噴射孔の入口と出口が、前記ハウジング流路に連通されて、そのハウジング流路と噴射孔とが交互に配列される反作用式タービン
  11. 前記ノズル組立体の噴射孔は、前記ハウジング出口側に位置するノズル組立体の噴射孔の断面積が、前記ハウジング入口側に位置するノズル組立体の噴射孔の断面積より大きく形成される請求項10に記載の反作用式タービン。
  12. 前記ノズル組立体の噴射孔は、前記ハウジング出口側に位置するノズル組立体の噴射孔の個数が、前記ハウジング入口側に位置するノズル組立体の噴射孔の個数より多く形成される請求項10に記載の反作用式タービン。
  13. 前記ハウジングは、前記ハウジング入口を有する第1ハウジングと、
    前記ハウジング出口を有する第2ハウジングと、
    前記第1ハウジングと第2ハウジングとの間に軸方向に沿って積層されるように介在され、前記ノズル組立体が回転自在に収容されるようにハウジング流路を有する複数個の第3ハウジングと、を含み、
    前記各ハウジングの間には、前記ノズル組立体を分離するための分離板がさらに備えられる請求項10に記載の反作用式タービン。
  14. 前記第3ハウジングは、その軸方向の厚さが前記第1ハウジングから第2ハウジング方向に行くほど拡大されるように形成される請求項13に記載の反作用式タービン。
  15. 前記ハウジング流路を成す第3ハウジングの内周面には、前記噴射孔を通じて噴射される流体の噴射方向と一致しない円周方向に沿って複数個の衝突面が形成される請求項13に記載の反作用式タービン。
  16. 前記衝突面は、曲面部を有するように形成され、前記曲面部は、前記ハウジング流路の曲率半径より小さな曲率半径を有するように形成される請求項15に記載の反作用式タービン。
  17. 前記曲面部の少なくとも一側には、直線面部が延設される請求項16に記載の反作用式タービン。
  18. 前記曲面部の一側には、ノズル組立体方向に突出するブレードが備えられる請求項16に記載の反作用式タービン。
  19. 前記分離板と前記ノズル組立体との間には、シーリング部材が備えられ、前記シーリング部材には、ラビリンスシール(labyrinth seal)が形成される請求項13に記載の反作用式タービン。
  20. 前記ハウジング入口は、軸方向の一端に形成され、前記ハウジング出口は、軸方向の他端に形成される請求項10に記載の反作用式タービン。
  21. 前記ハウジング入口は、軸方向の中間に形成され、前記ハウジング出口は、軸方向の両端にそれぞれ形成される請求項10に記載の反作用式タービン。
  22. ハウジング入口とハウジング出口とが形成され、前記ハウジング入口に流入される高圧の作動流体が、前記ハウジング出口の方向に移動できるように、前記ハウジング入口とハウジング出口との間を連通させるハウジング流路が形成されるハウジングと、
    前記ハウジングに回転自在に結合されるタービン軸と、
    前記ハウジング流路に回転自在に収容されて、前記タービン軸に一体に結合され、前記作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔を有する少なくとも1つ以上のノズル組立体と、を含み、
    前記ノズル組立体は、複数枚の板が重なって結合され、その重畳面に前記噴射孔が形成される反作用式タービン。
  23. ハウジング入口とハウジング出口とが形成され、前記ハウジング入口に流入される高圧の作動流体が、前記ハウジング出口の方向に移動できるように、前記ハウジング入口とハウジング出口との間を連通させるハウジング流路が形成されるハウジングと、
    前記ハウジングに回転自在に結合されるタービン軸と、
    前記ハウジング流路に回転自在に収容されて、前記タービン軸に一体に結合され、前記作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔を有する少なくとも1つ以上のノズル組立体と、を含み、
    前記ハウジング入口とハウジング出口とのうちの少なくとも何れか1つは複数個が備えられて、前記タービン軸の軸方向に沿って互いに対称になるように形成される反作用式タービン。
  24. 前記ノズル組立体は、前記ハウジング入口またはハウジング出口を中心に軸方向の両側が互いに同一方向に回転するように形成される請求項23に記載の反作用式タービン。
  25. 前記ノズル組立体は、前記ハウジング入口またはハウジング出口を中心に軸方向の両側が互いに逆方向に回転するように形成される請求項23に記載の反作用式タービン。
  26. 前記ハウジング入口は、複数個が備えられ、その複数個のハウジング入口に連結される流体供給管には、作動流体の流入方向を制御して、前記タービン軸の回転方向を切り替える弁が備えられる請求項25に記載の反作用式タービン。
  27. ハウジング入口とハウジング出口とが形成され、前記ハウジング入口に流入される高圧の作動流体が、前記ハウジング出口の方向に移動できるように、前記ハウジング入口とハウジング出口との間を連通させるハウジング流路が形成されるハウジングと、
    前記ハウジングに回転自在に結合されるタービン軸と、
    前記ハウジング流路に回転自在に収容されて、前記タービン軸に一体に結合され、前記作動流体が噴射されながら回転するように、少なくとも1つ以上の噴射孔を有するノズル組立体と、を含み、
    前記ハウジング入口は、ノズル組立体の回転中心部位置で軸方向に形成され、前記ハウジング出口は、前記ノズル組立体の外周縁に対応する位置で円周方向に巻き付けられて形成される反作用式タービン。
  28. 前記ノズル組立体の回転中心部には、前記ハウジング入口を通じて軸方向に流入される作動流体を半径方向に案内するように、前記ハウジング入口の方向に断面積が小さくなるように分散突部が形成される請求項27に記載の反作用式タービン。
  29. 前記ノズル組立体は、第1板部材と、
    第2板部材と、
    前記第1板部材と第2板部材との間に結合され、前記第1板部材と第2板部材とによって密閉されるように噴射空間部が形成され、前記噴射空間部の外周面に、前記噴射孔が少なくとも1つ以上貫設されるリング部材と、を含み、
    前記リング部材は、前記噴射孔が形成される噴射面とその噴射面を連結する支持面とからなり、前記噴射面は、その噴射面と前記リング部材の中心を連結する仮想線が伸びた方向と前記噴射孔が貫通される方向とが実質的に直角を成すように形成される請求項28に記載の反作用式タービン。
  30. 前記リング部材の噴射面は、円周方向に沿って一定間隔をおいて放射状に形成され、前記噴射面の間は、前流側噴射面の外周端と後流側噴射面の内周端が、前記支持面に連結される請求項29に記載の反作用式タービン。
  31. 前記ノズル組立体は、
    第1板部材と、
    前記第1板部材に重なって結合される第2板部材と、からなり、
    前記第2板部材の、前記第1板部材に重なって結合される面に、前記噴射孔が形成される請求項28に記載の反作用式タービン。
  32. 前記ノズル組立体の噴射孔の先端には、ノズル孔を有するノズルが着脱自在に結合される請求項28に記載の反作用式タービン。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101272820B1 (ko) * 2012-04-26 2013-06-11 써클파워 주식회사 제트 터빈
KR101368408B1 (ko) * 2012-05-08 2014-03-03 주식회사 에이치케이터빈 반작용식 터빈
WO2013168865A1 (ko) * 2012-05-10 2013-11-14 주식회사 에이치케이터빈 반작용식 터빈 시스템
KR101589260B1 (ko) * 2012-05-10 2016-01-28 주식회사 에이치케이터빈 반작용식 터빈
KR20140000381A (ko) * 2012-06-22 2014-01-03 주식회사 에이치케이터빈 반작용식 터빈
CN103573296B (zh) * 2012-07-20 2015-07-29 邓永凯 增压离心式(气缸、水缸)发动机
KR20150038770A (ko) * 2013-09-30 2015-04-09 포스코에너지 주식회사 반작용식 스팀 터빈용 노즐 회전체
DE102015112569A1 (de) * 2015-07-30 2017-02-02 Sabine Hilpert Vorrichtung zur Energieumwandlung
KR101601257B1 (ko) * 2015-09-09 2016-03-08 이동훈 압축유체를 이용한 발전용 터빈장치
WO2017104916A1 (ko) * 2015-12-15 2017-06-22 포스코에너지 주식회사 반작용식 스팀 터빈
CN106285943B (zh) * 2016-09-05 2017-08-25 邓小波 轮机
CN108590942A (zh) * 2018-05-24 2018-09-28 江苏科技大学 一种用于海洋结构物的液压控制波浪能转换装置
CN109339867A (zh) * 2018-11-15 2019-02-15 翁志远 反动喷嘴式叶轮、转子、汽轮机、汽轮设备及原动机
CN113266425B (zh) * 2021-05-31 2022-11-01 张龙 一种封闭固定式环形涡喷蒸汽轮
CN113982752B (zh) * 2021-10-30 2022-09-27 中北大学 一种氢燃料高速旋转磁流体发电装置

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE181146C (ja) *
US768884A (en) * 1904-04-13 1904-08-30 John J O'brien Rotary engine.
US890392A (en) * 1908-01-13 1908-06-09 John Quincy Adams Rotary engine.
US1498295A (en) * 1920-06-11 1924-06-17 Raha Benoy Bhushan Reversible reaction-type steam turbine
US1681607A (en) * 1927-09-02 1928-08-21 Bowen William Spencer Reaction turbine
GB309812A (en) * 1928-09-07 1929-04-18 Jens Olai Nielsen Steam turbines
US2346936A (en) * 1941-04-24 1944-04-18 Earl N Ogle Rotary steam engine
US3026088A (en) * 1959-12-03 1962-03-20 Max D Green Inverted turbine
FR1384003A (fr) * 1963-11-18 1965-01-04 Turbine centrifuge monobloc
DE3008973A1 (de) * 1980-03-08 1981-09-24 Dipl.-Ing. Paul 6050 Offenbach Morcov Dampfturbine
US5147564A (en) * 1991-08-22 1992-09-15 Titmas And Associates Incorporated Method for recovering energy from a wet oxidation products stream flow using rotational energy
RU2076213C1 (ru) * 1992-04-09 1997-03-27 Василий Савельевич Стасов Тепловая турбина
JP2000110502A (ja) * 1998-10-05 2000-04-18 Takeshi Hatanaka タービンおよびガスタービン
JP2002174166A (ja) * 2000-12-07 2002-06-21 Takeo Saito 粘性・衝動複合型ソーラーパルスタービン
US6533539B1 (en) * 2001-03-21 2003-03-18 International Automated Systems, Inc. Pressurized gas turbine engine
US6752597B2 (en) * 2001-09-27 2004-06-22 Lbt Company Duplex shear force rotor
JP2004132208A (ja) * 2002-10-09 2004-04-30 Noguchi Koichi 流体圧モータ
JP2005188378A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Takeo Saito ディスク型半径流タービン
KR100550366B1 (ko) * 2004-03-17 2006-02-13 이재본 축류형 다단터빈
WO2007053157A2 (en) * 2004-12-07 2007-05-10 Dean Jack A Turbine engine
US20060233647A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-19 Saunders Robert D Slotted bladeless turbine disc
US7537430B2 (en) * 2005-11-11 2009-05-26 General Electric Company Stacked reaction steam turbine rotor assembly
JP2007198333A (ja) * 2006-01-30 2007-08-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蒸気タービン及びこれを用いた太陽熱ランキンシステム

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