JPH0225002B2 - - Google Patents
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- JPH0225002B2 JPH0225002B2 JP12528884A JP12528884A JPH0225002B2 JP H0225002 B2 JPH0225002 B2 JP H0225002B2 JP 12528884 A JP12528884 A JP 12528884A JP 12528884 A JP12528884 A JP 12528884A JP H0225002 B2 JPH0225002 B2 JP H0225002B2
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/005—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of liquid and steam or evaporation of a liquid by expansion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/32—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with pressure velocity transformation exclusively in rotor, e.g. the rotor rotating under the influence of jets issuing from the rotor, e.g. Heron turbines
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は衝動反動型トータルフロータービンに
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to an impulse reaction type total flow turbine.
従来、二相流ノズルから回転分離ドラム（以
下、セパレータと称する）に向けて熱水、或いは
高圧二相流体を吹き付けて高圧二相流体の有する
運動エネルギーをセパレータの回転運動エネルギ
ーに置換する所謂二相流タービンが知られている
（特開昭56−154102号公報参照）。
Conventionally, hot water or high-pressure two-phase fluid is sprayed from a two-phase flow nozzle toward a rotating separation drum (hereinafter referred to as a separator) to replace the kinetic energy of the high-pressure two-phase fluid with rotational kinetic energy of the separator. Phase flow turbines are known (see Japanese Patent Laid-Open No. 154102/1983).
しかし、衝動力と反動力を同一のタービンで回
収する高効率二相流タービンの出現、高出力の二
相流タービンの出現、高圧低圧蒸気が同時に得ら
れる二相流タービンの出現、或いは低圧蒸気発生
時に起きるスケールの漸減などに対する要望が高
い。 However, the emergence of highly efficient two-phase flow turbines that recover impulse force and reaction force in the same turbine, the emergence of high-output two-phase flow turbines, the appearance of two-phase flow turbines that can simultaneously obtain high-pressure and low-pressure steam, or the emergence of low-pressure steam There is a high demand for gradual reduction in the scale that occurs during outbreaks.
そこで、本発明はコンパクトな構造ながら高効
率が得られると同時に、高圧低圧の両蒸気が生成
され、且つスケールの発生が漸減する二相流ター
ビンを提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a two-phase flow turbine that has a compact structure, achieves high efficiency, generates high-pressure and low-pressure steam, and gradually reduces scale generation.
すなわち、本発明の衝動反動型トータルフロー
タービンは、ケーシング内に第１セパレータと第
２セパレータとを対峙して設け、当該第１セパレ
ータと第２セパレータとの間に第２セパレータと
同芯状に、かつ第１セパレータの熱水を第２セパ
レータに向けて噴射するノズルを備えた衝動反動
ロータを配設し、且つ、前記ケーシングの第１セ
パレータ側に高圧蒸気排出口を設けると共に、第
２セパレータ側に低圧蒸気排出口を設けたことを
特徴とするものである。
That is, in the impulse reaction type total flow turbine of the present invention, a first separator and a second separator are provided facing each other in a casing, and a spacer is provided between the first separator and the second separator concentrically with the second separator. , and an impulse reaction rotor equipped with a nozzle for injecting hot water from the first separator toward the second separator, and a high-pressure steam exhaust port is provided on the first separator side of the casing, and the second separator It is characterized by a low-pressure steam outlet provided on the side.
以下、図面を斟酌しながら本発明の実施例につ
いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明に係る衝動反動型トータルフロ
ータービンの断面図であり、当該衝動反動型トー
タルフロータービン１００は、ケーシング１１に
軸受１６を介して軸支されたセパレータ軸１２と
軸受２５を介して軸支された中空軸２４とを備え
ており、セパレータ軸１２には第１セパレータ３
が固定され、また中空軸２４には第１セパレータ
３より若干径の大きい第２セパレータ４が固定さ
れている。上記セパレータ軸１２及び中空軸２４
は同芯状に配設されている。 FIG. 1 is a sectional view of an impulse reaction type total flow turbine according to the present invention. The separator shaft 12 is provided with a hollow shaft 24 which is pivotally supported, and the separator shaft 12 has a first separator 3 .
is fixed to the hollow shaft 24, and a second separator 4 having a slightly larger diameter than the first separator 3 is fixed to the hollow shaft 24. The separator shaft 12 and the hollow shaft 24
are arranged concentrically.
前記第１セパレータ３は円盤状の本体１３の周
辺に多数の液通路１５を穿設して当該本体１３の
周面に固定したドラム１４の両内周溝３２ａ，３
２ｂを連通するように構成している。また、第２
セパレータ４も、第１セパレータ３と同様に構成
されており、円盤状の本体２１の周辺に多数の液
通路２３を穿設して当該本体２１の周面に固定し
たドラム２２の両内周溝４２ａ，４２ｂを連通す
るように構成している。 The first separator 3 has a large number of liquid passages 15 formed around a disc-shaped main body 13, and both inner circumferential grooves 32a, 3 of a drum 14 fixed to the circumferential surface of the main body 13.
2b are configured to communicate with each other. Also, the second
The separator 4 is also constructed in the same manner as the first separator 3, and has a large number of liquid passages 23 formed around a disc-shaped main body 21 and both inner circumferential grooves of a drum 22 fixed to the circumferential surface of the main body 21. 42a and 42b are configured to communicate with each other.
符号２は絞り部分を有する二相流ノズルであつ
て、熱水１を第１セパレータ３に向けて高速度で
吹き付けて、当該第１セパレータ３を熱水１と同
程度の周速で回転させるように構成している。上
記熱水の代りに高圧二相流体を使用することもあ
る。 Reference numeral 2 denotes a two-phase flow nozzle having a constricted portion, which sprays the hot water 1 at a high speed toward the first separator 3 to rotate the first separator 3 at a circumferential speed similar to that of the hot water 1. It is configured as follows. A high-pressure two-phase fluid may be used instead of the hot water.
このケーシング１１の第１セパレータ３側に
は、第１セパレータ３から分離された高圧蒸気７
１を排出する排出口７が開口しており、この排出
口７は、後述する、配管２８を介して混圧タービ
ン２６の高圧側と連通している。また、第２セパ
レータ４側には、第２セパレータ４から分離され
た低圧蒸気８１を排出する排出口８が開口してお
り、この排出口８は、後述する、配管２９を介し
て混圧タービン２６の低圧側と連通している。 High pressure steam 7 separated from the first separator 3 is provided on the first separator 3 side of the casing 11.
1 is open, and this discharge port 7 communicates with the high pressure side of a mixed pressure turbine 26 via a pipe 28, which will be described later. Further, an exhaust port 8 is opened on the second separator 4 side for discharging the low pressure steam 81 separated from the second separator 4. It communicates with the low pressure side of 26.
符号５は両セパレータ３，４の間に配設された
衝動反動ロータであり、その円盤状の本体１７は
出力軸１９に固定されている。この出力軸１９は
第２セパレータの中空軸２４の内部を貫通し、減
速器（図示せず）を介して混圧タービン２６の軸
と係合している。この出力軸１９と第２セパレー
タの中空軸２４の間に軸受２０を設けている。 Reference numeral 5 designates an impulse reaction rotor disposed between both separators 3 and 4, and its disc-shaped main body 17 is fixed to an output shaft 19. This output shaft 19 passes through the inside of the hollow shaft 24 of the second separator and engages with the shaft of the mixed pressure turbine 26 via a speed reducer (not shown). A bearing 20 is provided between the output shaft 19 and the hollow shaft 24 of the second separator.
前記ケーシング１１の内部にシール１８を設
け、このシール１８により前記衝動反動ロータ５
の本体１７の周面をシールし、ケーシング１１の
内部を第１セパレータ３側と第２セパレータ４と
に二分している。 A seal 18 is provided inside the casing 11, and this seal 18 allows the impulse reaction rotor 5 to
The circumferential surface of the main body 17 is sealed, and the inside of the casing 11 is divided into two parts: a first separator 3 side and a second separator 4 side.
また、前記衝動反動ロータ５の本体１７に、第
３図に示すように、絞り６３を有するＪ字型のノ
ズル６を二個相対的に取付けている。このノズル
６の入口６１は、第１図に示すように、第１セパ
レータ３の溝３２ｂに臨ましめてあり、ノズル６
の出口６２は第２セパレータ４の溝４２ａに向け
られている。 Further, as shown in FIG. 3, two J-shaped nozzles 6 having apertures 63 are attached to the main body 17 of the impulse reaction rotor 5 relative to each other. As shown in FIG. 1, the inlet 61 of this nozzle 6 faces the groove 32b of the first separator 3, and the nozzle 6
The outlet 62 of is directed toward the groove 42a of the second separator 4.
また、ケーシング１１にデイフユザー１０を取
付けてあり、その入口は第２セパレータ４の溝４
２ｂに臨ましめてある。 Further, a diff user 10 is attached to the casing 11, and its entrance is connected to the groove 4 of the second separator 4.
We are now approaching 2b.
この衝動反動型フロータービン１００は所望に
より、第５図に示すように、混圧タービン２６に
連結され、発電機２７を駆動するように構成され
る。そして、衝動反動型フロータービン１００の
高圧蒸気排出口７は配管２８を介して混圧タービ
ン２６の高圧側と連通し、低圧蒸気排出口８は配
管２９を介して混圧タービン２６の低圧側と連通
する。また、混圧タービン２６の排出側は復水器
３０を有する配管３３と連通している。 This impulse reaction type flow turbine 100 is connected to a mixed pressure turbine 26 and configured to drive a generator 27, as shown in FIG. 5, if desired. The high pressure steam outlet 7 of the impulse reaction type flow turbine 100 communicates with the high pressure side of the mixed pressure turbine 26 via a pipe 28, and the low pressure steam outlet 8 communicates with the low pressure side of the mixed pressure turbine 26 via a pipe 29. communicate. Further, the discharge side of the mixed pressure turbine 26 communicates with a pipe 33 having a condenser 30.
以上のように構成された衝動反動型ロータービ
ン１００の動作を説明する。 The operation of the impulse reaction rotor turbine 100 configured as above will be explained.
熱水１はノズル２の絞りで加速されて中温水と
蒸気の二相流体となり、第１セパレータ３へ吹き
付けられてこれを高速回転させる。この高速回転
する第１セパレータ３の遠心力により、二相流体
は中温水３１と蒸気７１とに分離され、このうち
蒸気７１は排出口７から排出される。 The hot water 1 is accelerated by the throttle of the nozzle 2 to become a two-phase fluid of medium-temperature water and steam, and is blown onto the first separator 3 to rotate it at high speed. Due to the centrifugal force of the first separator 3 rotating at high speed, the two-phase fluid is separated into medium-temperature water 31 and steam 71, of which steam 71 is discharged from the discharge port 7.
また、中温水３１は遠心力により第１セパレー
タ３のドラム１４に集まつてともに回転し、その
際にオリフイス１５を通つて溝３２ａから溝３２
ｂに移行する。この溝３２ｂに臨むＪ字型のノズ
ル６の入口６１がこれを捕えるので衝動反動ロー
タ５が第１セパレータ３と同方向に回転する。Ｊ
字型ノズル６の入口６１でスクープされた中温水
３１はＪ字型ノズル６で変向されるとともに、絞
り６３で加速されて高速の低温水と蒸気の二相流
体となり、第２セパレータ４に吹き付けられてこ
れを逆方向へ回転させる。 Also, the medium-temperature water 31 gathers on the drum 14 of the first separator 3 due to centrifugal force and rotates together, passing through the orifice 15 from the groove 32a to the groove 32.
Move to b. Since the inlet 61 of the J-shaped nozzle 6 facing this groove 32b catches this, the impulse reaction rotor 5 rotates in the same direction as the first separator 3. J
Medium-temperature water 31 scooped at the inlet 61 of the nozzle 6 is deflected by the J-shaped nozzle 6, accelerated by the throttle 63, becomes a high-speed two-phase fluid of low-temperature water and steam, and flows into the second separator 4. The spray rotates it in the opposite direction.
この第２セパレータ４の遠心力により、二相流
体は低温水４１と蒸気８１とに分離され、このう
ち蒸気８１は排出口８から排出される。 The centrifugal force of the second separator 4 separates the two-phase fluid into low-temperature water 41 and steam 81, of which steam 81 is discharged from the discharge port 8.
また、低温水３１は遠心力により第２セパレー
タ４のドラム２２に集まつてともに回転し、その
際にオリフイス２３を通つて溝４２ａから溝４２
ｂに移行する。この低温水４１は溝４２ｂに臨む
デイフユザー１０により加圧されて高圧低温水９
として排出される。 Also, the low temperature water 31 gathers on the drum 22 of the second separator 4 due to centrifugal force and rotates together, passing through the orifice 23 from the groove 42a to the groove 42.
Move to b. This low-temperature water 41 is pressurized by the diffuser 10 facing the groove 42b, and the high-pressure low-temperature water 9
It is discharged as.
ところで、第４図に示すように、第１セパレー
タの周速をV1ｍ／sec、衝動反動ロータの周速を
V2ｍ／sec、第２セパレータの周速をV3ｍ／sec
とし、衝動反動ロータにおけるノズル６の入口６
１の中温水の速度をv1及び出口６２の二相流体速
度をv1＋vrとすると、衝動反動ロータの周速を
V2ｍ／secは、(1)式で表すことが出来る。 By the way, as shown in Fig. 4, the peripheral speed of the first separator is V 1 m/sec, and the peripheral speed of the impulse reaction rotor is V 1 m/sec.
V 2 m/sec, the peripheral speed of the second separator is V 3 m/sec
and the inlet 6 of the nozzle 6 in the impulse reaction rotor
If the velocity of medium-temperature water in 1 is v 1 and the two-phase fluid velocity at outlet 62 is v 1 + v r , then the circumferential speed of the impulse reaction rotor is
V 2 m/sec can be expressed by equation (1).
V2＝（V3＋V1＋vr）／２ ……(1)
この(1)式から理解できるように、V3＝０の時
に最大の出力が得られる。そして、vrが反動力に
起因するものであると看做すことができる。 V 2 =(V 3 +V 1 +v r )/2 (1) As can be understood from equation (1), the maximum output is obtained when V 3 =0. Then, it can be considered that v r is caused by the reaction force.
因に、従来の熱水タービンは、第１セパレータ
の周速をV1ｍ／sec、Ｕ字管を持つ液体タービン
の周速をV2ｍ／secとすると、液体タービンの周
速をV2ｍ／secは、(2)式となり、本発明の衝動反
動型フロータービンに比して高出力が得られない
のである。 Incidentally, in a conventional hot water turbine, if the peripheral speed of the first separator is V 1 m/sec and the peripheral speed of the liquid turbine having a U-shaped tube is V 2 m/sec, then the peripheral speed of the liquid turbine is V 2 m/sec. m/sec is expressed by equation (2), and a high output cannot be obtained compared to the impulse reaction type flow turbine of the present invention.
V2＝V1／２ ……(2)
このようにして、出力軸１９が回転し、また排
出口７から排出された高圧蒸気が配管２８を経て
混圧タービン２６の高圧側に供給され、更に排出
口８から排出された低圧蒸気が配管２９を経て混
圧タービン２６の低圧側に供給され、混圧タービ
ン２６のタービン軸が回転することにより、これ
らと接続された発電機２７が回転し発電が行なわ
れる。 V 2 =V 1 /2 (2) In this way, the output shaft 19 rotates, and the high pressure steam discharged from the exhaust port 7 is supplied to the high pressure side of the mixed pressure turbine 26 via the pipe 28, Further, the low pressure steam discharged from the exhaust port 8 is supplied to the low pressure side of the mixed pressure turbine 26 through the pipe 29, and as the turbine shaft of the mixed pressure turbine 26 rotates, the generator 27 connected thereto rotates. Electricity is generated.
一方、デイフユザー１０から排出された低温
水、および混圧タービン２６の排出蒸気は復水器
３０で復水され温水となつて配管３３内を通つて
図示しない温水タンクに供給される。 On the other hand, low-temperature water discharged from the diffuser 10 and steam discharged from the mixed pressure turbine 26 are condensed in a condenser 30 to become hot water, which is supplied to a hot water tank (not shown) through a pipe 33.
上記のように、本発明はケーシング内に第１セ
パレータと第２セパレータとを対峙して設け、当
該第１セパレータと第２セパレータとの間に第２
セパレータと同芯状に、かつ第１セパレータの熱
水を第２セパレータに向けて噴射するノズルを備
えた衝動反動ロータを配設し、且つ、前記ケーシ
ングの第１セパレータ側に高圧蒸気排出口を設け
ると共に、第２セパレータ側に低圧蒸気排出口を
設けるように構成したから、衝動反動ロータには
そのＪ字型ノズルから噴射される二相流体の反動
も付加されて従来の装置に比して高出力となる。
As described above, the present invention provides a first separator and a second separator facing each other in a casing, and a second separator between the first separator and the second separator.
An impulse reaction rotor is disposed concentrically with the separator and includes a nozzle for injecting hot water from the first separator toward the second separator, and a high-pressure steam outlet is provided on the first separator side of the casing. In addition, since the configuration is such that a low-pressure steam outlet is provided on the second separator side, the impulse reaction rotor is also affected by the reaction of the two-phase fluid injected from the J-shaped nozzle. High output.
また、本発明によれば、高圧蒸気のみならず低
圧蒸気が得られるので、本発明の衝動反動型トー
タルフロータービンに混圧タービンを併設するト
ータルフロー発電システムとすることにより発電
効率が向上する。また、本発明によれば、上記の
(1)式からも分るように、回転が速くなるから熱水
の滞留時間が短縮し、スケールの発生が漸減する
ようになる。第１、第２セパレータ及び衝動反動
ロータは隣接して配置されるから装置全体として
コンパクトな構造になる。 Further, according to the present invention, not only high-pressure steam but also low-pressure steam can be obtained, so power generation efficiency is improved by providing a total flow power generation system in which a mixed pressure turbine is installed in addition to the impulse reaction type total flow turbine of the present invention. Further, according to the present invention, the above
As can be seen from equation (1), faster rotation reduces the residence time of hot water and gradually reduces scale formation. Since the first and second separators and the impulse reaction rotor are arranged adjacent to each other, the entire device has a compact structure.
第１図は本発明に係る衝動反動型トータルフロ
ータービンの断面図、第２図は第１図の−線
における断面図、第３図は第１、第２セパレータ
および衝動反動ロータ部分の一部断面を含む側面
図、第４図はＪ字型ノズルによる作用効果を説明
するための説明図、第５図は本発明に係る衝動反
動型トータルフロータービンを併設した発電シス
テムを示す概略説明図である。
３……第１セパレータ、４……第２セパレー
タ、５……衝動反動ロータ、６……ノズル、７…
…高温蒸気排出口、８……低温蒸気排出口、１１
……ケーシング。
Fig. 1 is a sectional view of an impulse reaction type total flow turbine according to the present invention, Fig. 2 is a sectional view taken along the - line in Fig. 1, and Fig. 3 is a part of the first and second separators and the impulse reaction rotor portion. A side view including a cross section, FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the effect of the J-shaped nozzle, and FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing a power generation system equipped with an impulse reaction type total flow turbine according to the present invention. be. 3... First separator, 4... Second separator, 5... Impulse reaction rotor, 6... Nozzle, 7...
...High temperature steam outlet, 8...Low temperature steam outlet, 11
……casing.
Claims (1)
ータとを対峙して設け、当該第１セパレータと第
２セパレータとの間に第２セパレータと同芯状
に、かつ第１セパレータの熱水を第２セパレータ
に向けて噴射するノズルを備えた衝動反動ロータ
を配設し、且つ、前記ケーシングの第１セパレー
タ側に高圧蒸気排出口を設けると共に、第２セパ
レータ側に低圧蒸気排出口を設けたことを特徴と
する衝動反動型トータルフロータービン。1 A first separator and a second separator are provided facing each other in a casing, and the hot water of the first separator is placed between the first separator and the second separator concentrically with the second separator, and the hot water of the first separator is transferred to the second separator. An impulse reaction rotor equipped with a nozzle that injects water toward Impulse-reaction type total flow turbine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59125288A JPS614803A (en) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | Impulsive reaction type total flow turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59125288A JPS614803A (en) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | Impulsive reaction type total flow turbine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS614803A JPS614803A (en) | 1986-01-10 |
| JPH0225002B2 true JPH0225002B2 (en) | 1990-05-31 |
Family
ID=14906365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59125288A Granted JPS614803A (en) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | Impulsive reaction type total flow turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS614803A (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5633170U (en) * | 1979-08-15 | 1981-04-01 | ||
| JPS59108622A (en) * | 1982-12-08 | 1984-06-23 | Kanto Seiki Kk | Automatic handling system apparatus in factory |
-
1984
- 1984-06-20 JP JP59125288A patent/JPS614803A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS614803A (en) | 1986-01-10 |
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