JPH06159002A - 小型タービン組立体 - Google Patents

小型タービン組立体

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JPH06159002A
JPH06159002A JP4052837A JP5283792A JPH06159002A JP H06159002 A JPH06159002 A JP H06159002A JP 4052837 A JP4052837 A JP 4052837A JP 5283792 A JP5283792 A JP 5283792A JP H06159002 A JPH06159002 A JP H06159002A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 農機用小型タービン組立体に関し、十分な動
力を有し軽量で、各種の流動媒体により駆動され得る装
置を提供する。 【構成】 内部に回転自在な動力シャフト16及び中央
軸受ハウジング15を有する取付用支持プレート14に堅
固に固定された2つの半部13からなる動力収容用リム12
を備え、リムはこの内表面に沿って環状をなして配置さ
れ複数の歯部と溝部とを有し,更に、円形有底型バケッ
ト26を有するロータ25を備え、バケットは、ロータの幅
方向に沿って、組立状態でリムの歯部と溝部と噛合し交
互に出現する複数の環状溝部と環状歯部によって夫々挟
まれ、この噛合配列によりリムとロータとの間にラビリ
ンス型隙間セクションを形成し、バケットノズルと20と
の角度αは、鈍角をなし、バケットの傾斜角βは、ロー
タの外周に沿うバケットの開口部における接線Lに対し
て少なくとも45度とした構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の背景】本発明は原動機、特に、発生装置から発
生する流動媒体をもって作動させられる小型タービン組
立体に関するものである。従来のタービンは、比較的大
容量の流れを生み出すのに適し、その形状は複雑であっ
た。また、蒸気エンジンは、その取り扱いが難しく、動
力設備に取付けられる際の形状が複雑である。そして、
大型故に、ボイラ,タービン又は蒸気エンジンは、固定
して動力を発生させる場合に制限を受けてきた。従っ
て、軽量な農業機械等への適用が少ないか或は殆どなか
った。
【0002】
【発明の概要】本発明は、前述した欠点を解消し、しか
も、形状において非常にシンプルで、且つ軽量な農業機
械に必要な出力を十分発揮することができる小型タービ
ン組立体を得ることにある。本発明は、局部的な電力装
置がない場合に関連する問題、即ち、動力設備又は発電
所から送られてくる電力によらず、家庭用電力を固定型
動力発生装置や動力設備が供給できない場合に起こり得
る問題を解決するための構成を有している。
【0003】本発明の主たる目的は、小さくとも十分な
動力を有し、且つ軽量をなす農業機械へ適用させること
のできる小型タービン組立体を提供することにある。
【0004】本発明の他の目的は、十分に深い丸形有底
部をもち、且つロータの外周に沿って所定角度をもって
切り込まれた複数のバケットを有し、従来の段状のブレ
ードやベーン(羽根)のもつ複雑さを回避することので
きる小型タービン組立体を提供することにある。また、
前記バケットは、過熱蒸気により押圧されたり推進力を
加えられたりするベーンとしての機能を有している。
【0005】本発明の更に他の目的は、大量生産ができ
且つその地域の材料や技術によって製造でき、従って、
生産効率や品質を犠牲にすることなしに、輸入されたも
のに対して大いに競争力のある小型タービン組立体を提
供することにある。
【0006】本発明の更に他の目的は、次の何れかの流
動媒体、すなわち、過熱蒸気,圧縮空気,加圧水又は燃
焼排ガスによって駆動される小型タービン組立体を提供
することにある。
【0007】
【実施例】以下、図面と共に本発明による小型タービン
組立体の好適な実施例について詳細に説明する。
【0008】図1に示すように、タービン10は、蒸気
発生装置11から発生する流動媒体としての蒸気により
作動し、この蒸気発生装置11は、タービン10と連通
して小型タービン組立体Cを構成するように組付けられ
ている。ここに示された蒸気発生装置11は、操作の際
に、タービンが協働し又は追従する媒体流発生手段の好
適な一つの具体例である。
【0009】前記タービン10は、2つの半部13から
なる動力用ハウジングリム12を備え、この半部13
は、動力シャフト16を回転自在に支持する中央軸受ハ
ウジング15をもった取付用支持プレート14に堅固に
固定されている。ハウジングリム12は、交互に出現す
る歯部17と溝部18を2組有しており、これら歯部1
7と溝部18は、それぞれハウジングリム12の内表面
に沿って環状に配置されている。1個以上の流体入口ポ
ート19及びノズル20が、ハウジングリム12に設け
られている。ボルト22を、取付孔21内に収容し支持
プレート14に螺着することによって、組み立ての際に
2つの半部13を、複数の取付孔21によりそれぞれ支
持することができる。排出パイプ24の組付けられた排
出ポート23は、ハウジングリム12の下部に設けら
れ、タービンで利用された蒸気の排出を容易ならしめて
いる。
【0010】前記ハウジングリム12の内側において、
ロータ25が、動力シャフト16にキー結合されてい
る。ロータ25は、その外周面に沿って、所定角度をも
って配置された一連の円形有底型バケット26を有して
いる。これらバケット26は、ロータ25の外周面に機
械加工又は鋳造により、十分な深さをもつキャビティの
形状をなして並列に配置され、そして、バケット26間
の共通の壁として役立つ仕切り壁26Aによって分割さ
れている。図3に示すように、バケット26とノズル2
0とがなす角度αは、鈍角であり、蒸気は、バケット2
6の内壁に対して有効な推進力を与えている。ロータ2
5の外周に沿ったバケット26の開口部において、その
接線Lに対するバケット26の傾斜角βは、少なくとも
45度が好ましい。
【0011】前記バケット26は、2組をなして交互に
出現し且つ環状の溝部27と歯部28によって、ロータ
25の幅方向で挟まれ、組をなす溝部27と歯部28の
各々は、ハウジングリム12の歯部17と溝部18にそ
れぞれ噛合している。このような噛合配列は、ハウジン
グリム12とロータ25との間に、ラビリンス型隙間セ
クション29を形成し、このセクション29は、横方向
において、流動媒体(即ち蒸気)に対するシール効果を
達成するのに十分小さなクリアランスを保持している。
【0012】前記蒸気発生装置11は燃焼室30を備
え、この燃焼室30は、流体入口部32及び出口部33
を有するコイル状のボイラーチューブ31を収容し、こ
のボイラーチューブ31は、ハンガーロッド34に固定
されている。また、図1,2で仮想線で示すように、蒸
気発生装置11に、付加的なチューブ35を備えること
で、出力をより大きくすることができる。チューブ35
は、ハウジングリム12内に設けられたノズル36及び
付加的な入口ポートに組み付けられている。燃焼室30
の頂部には通風じゃま板(通風制御装置)37が設けら
れ、加圧バーナ39を備えたバーナポート38は、燃焼
室30の下部に設けられている。じゃま板37を収容た
めに、燃焼室30には排気塔40が設けられている。記
蒸気発生装置11の下方には給水タンク41が設けら
れ、この給水タンク41は、配管42を介してボイラー
チューブ31に連通しており、配管42には、ウォータ
ポンプ43,流れ/制御手段としての圧力ゲージ44,
制御弁45及び逆止弁46が、配管に沿って設けられて
いる。作動中に生じる背圧を制御するために、サージ管
47を、ボイラーチューブ31の入口部32の直前に設
けている。給水タンク41はまた、排出パイプ24を介
して、ハウジングリム12の排出ポート23と連通して
いる。ボイラーチューブ31の出口部33は、ハウジン
グリム12の入口ポート19に取付けられ、ボイラーチ
ューブ31の上流側で発生する過熱蒸気を、タービン内
への容易に供給することができる。
【0013】作動において、先ず、バケット26は、ノ
ズル20からの初期噴射を受ける。その推進力は、バケ
ット26を前方へ押し、それによって、ロータ25が回
転を開始しようとする。ロータ25の回転は、ノズル2
0から噴出される過熱蒸気が各バケット26に加わる推
進力によって、並びに、その後、バケット26内に閉じ
込められた過熱蒸気により発生するハウジングリム12
と対する反力によって引き起こされる。ノズル20を通
過した後におけるバケット26のその後の位置におい
て、閉じ込められた蒸気は、ハウジングリム12を押圧
するような反発力をもつ。バケット26内に閉じ込めら
れた蒸気は、エンタルピーが利用されるまで、ハウジン
グリム12を連続して押し続ける。この実施例はラビリ
ンス型シールを利用しているから、タービン及びタービ
ン組立体を効率のより良いものにするようにに、蒸気は
隙間セクション29内に閉じ込められる。蒸気は、排出
ポート23及び排出パイプ24を通って排出され、給水
タンク内で液化され、再循環すなわちリサイクルされ
る。全てのバケットは、段状の列において同じ量の蒸気
噴射を受ける。また、前述した付加的ノズルは、タービ
ンの出力をかなり増加させることになる。
【0014】図1,2を参照して、先ず最初に、加圧バ
ーナ39を点火して、コイル状ボイラチューブ31を加
熱し続ける。その後、加熱されたボイラチューブ31
は、その入口部から給水を受け入れる準備が整う。そし
て、給水ポンプを始動させ、加圧ゲージに示される圧力
を見ながら所望の圧力にまで高める。その後、制御弁を
開放し、給水を、逆止弁を通過して、ボイラチューブ3
1の入口部まで送り込む。給水は、ボイラチューブ31
の上流部分における沸騰地点まで満たされ、ほぼ中流部
分においては、飽和状態の蒸気が形成され、最終的に、
下流部分においては、ノズルを通って排出される乾燥し
た蒸気及び過熱蒸気が生成される。
【0015】給水が入り込んでいる部分において、ある
状況下で、突然の圧力変動が起こる場合がある。この場
合に、サージ管は、緩衝装置として利用され、これら現
象を安定させると共に、蒸気の流れをよりスムーズにす
ることができる。また、ノズルから出る過熱蒸気圧力の
通路は、循環が完全に行われている。そして、ラビリン
ス型シールから漏れ出す僅かな量を除いて、ほんの少し
給水を補充するだけで済む。
【0016】説明を簡単且つ明瞭にするために、ここで
は、好適な実施例のみを示した。しかしながら、出力を
大きくするために、他のボイラを付加してもよく、ま
た、実質的に同じ結果を得るために、蒸気とは別の流動
媒体、例えば、圧縮空気,加圧水,又は燃焼排ガスを利
用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の小型タービン組立体を示す断面図であ
る。
【図2】図1の2−2線に沿う断面図である。
【図3】図1の3−3線に沿う断面図である。
【符号の説明】 12 動力用ハウジングリム 13 半部 14 取付用支持プレート 15 中央軸受ハウジング 16 動力シャフト 17,28 歯部 18,27 溝部 19 入口ポート 20 ノズル 23 排出ポート 24 排出パイプ 25 ロータ 26 円形有底型バケット 29 ラビリンス型隙間セクション α 角度 β 傾斜角 L 接線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連結された蒸気発生装置から発生する流
    動媒体としての蒸気をもって作動させる小型タービン組
    立体において、 内部に回転自在な動力シャフトを備えた中央軸受ハウジ
    ングを有する取付用支持プレートに対して堅固に固定さ
    れた2つの半部からなる動力用ハウジングリムを備え;
    前記ハウジングリムは、この内表面に沿って環状をなし
    て配置され交互に出現する複数の歯部と溝部とを有し,
    更に、外周面に沿って所定角度をもって切り込まれた一
    組の円形有底型バケットを有するロータを備え;前記バ
    ケットは、前記ロータの幅方向に沿って、組立状態で前
    記ハウジングリムの前記歯部と前記溝部と噛合し交互に
    出現する複数の環状溝部と環状歯部によってそれぞれ挟
    まれ、この噛合配列により前記ハウジングリムと前記ロ
    ータとの間にラビリンス型隙間セクションを形成し、前
    記隙間セクションは、前記動力シャフトにキー固定され
    た前記ロータの回転中において、横側方向で、前記流動
    媒体に対するシール効果を達成するに十分小さなクリア
    ランスを保持しており,更に、前記ハウジングリムに設
    けられ前記流動媒体が通過する入口ポートとノズルとの
    組合わせを少なくとも一組み備え;更に、前記ハウジン
    グリムの下部に設けられ排出パイプに連結された少なく
    とも1個の排出ポートを備え;前記バケットと前記ノズ
    ルとの前記角度は、鈍角をなし、前記蒸気としての流動
    媒体がバケットに効果的な推進力を与え、前記バケット
    の傾斜角は、前記ロータの外周に沿う前記バケットの開
    口部における接線に対した少なくとも45度としたこと
    を特徴とする小型タービン組立体。
  2. 【請求項2】 前記蒸気発生装置は燃焼室を備え、この
    燃焼室は、入口部及び出口部を設けハンガーロッドに固
    定されたコイル状ボイラーチューブを少なくとも一つ収
    容し、前記燃焼室の下部に配置されたバーナポート内に
    加圧バーナを固定し;前記燃焼室の頂部に通風制御装置
    をもった排気塔を備え,前記蒸気発生装置の下方に取付
    けられた給水タンクを備え,前記給水タンクは、ウォー
    タポンプ及び流れ/圧力制御手段が整列して設けられた
    配管を介して前記ボイラーチューブと連通し;前記給水
    タンクは、前記ハウジングリムの前記排出ポートと連通
    し、前記ボイラーチューブは、その下流部分に発生した
    過熱蒸気の前記タービン内への供給を容易にするため
    に、前記ハウジングリムの前記入口ポートに取付けられ
    る出口部を有し;前記ロータの回転を、前記ノズルから
    噴出される過熱蒸気により前記各バケットに加えられる
    推進力よって、並びに、その後、前記蒸気のエンタルピ
    ーを利用するように、前記バケット内に閉じ込められた
    前記蒸気に起因して前記ハウジングリムに対する反力に
    よって引き起こすことを特徴とする請求項1記載の小型
    タービン組立体。
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