KR100194189B1 - 반경방향 노즐조립체를 갖추고 있는 반경류 터어빈 및 그 제조방법 - Google Patents

반경방향 노즐조립체를 갖추고 있는 반경류 터어빈 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다수의 베인을 포함하는 반경방향 노즐 조립체를 갖추고 있는 반경류 터어빈에 관한 것으로서, 목부의 하류에서 베인의 각각의 흡입면들이 베인의 꼬리단부들이 놓여져 있는 하나의 원의 곡률반경에 대해서 일정한 각도 혹은 감소하는 곡률반경을 가지도록 구성되어 있다.

Description

반경방향 노즐조립체를 갖추고 잇는 반경류 터어빈 및 그 제조방법
제1도는 본 발명에 따른 반경류 터어빈을 부분단면으로 도시한 개략적인 사시도.
제2도는 제1도에 도시된 반경류 터어빈을 화살표 2-2로 표시된 회전자의 회전축에 수직한 방향으로 절단하여, 노즐 조립체의 2개의 베인을 도시한 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반경류 터어빈 12 : 하우징
14 : 유입구 16 : 유체분배채널
18 : 노즐 조립체 20 : 베인
22 : 임펠러 24 : 축
26 : 허브 28 : 블레이드
30 : 슈라우드 32 : 휜
34 : 원통면 36 : 유동채널
38 : 배출도관 40 : 선단부
42 : 꼬리단부 44 : (베인의) 중앙선
46 : (원주방향) 간격 48 : 목부
50 : 익현 52 : 압력면
54 : 흡입면
본 발명은 다수의 베인을 포함하는 반경방향 노즐조립체를 갖추고 잇는 반경류 터어빈에 관한 것이다.
2차대전 이후로, 반경류 터어빈은 제조상의 용이성, 저렴한 제조비용 및 높은 효율로 인하여 광범위하게 사용되어 왔다. 예를 들어서, 항공기 보조동력장치의 가스터어빈이나 자동차의 과급기용 터어보 팽창기, 또는 냉동분리장치나 가스액화기에 사용되어 터어보 팽창기 등이 반경류 터어빈을 이용한 것이다. 냉동장치에 있어서, 터어보 팽창기는 대개 연속적으로 작동하여서 다량의 유체를 처리한다. 냉동장치로 유입되는 에너지는 상당한 비용을 필요로 하므로, 냉동장치의 터어보 팽창기에 의해서 효율을 조금이라도 증가시킨다는 것은 경제적으로 매우 이익이 되는 것이다.
반경류 터어빈에서의 손실은 주로 노즐통로손실, 회전자 유입손실, 회전자 통로손실, 회전자 방출손실 및 휘일디스크의 마찰손실로 나눌 수가 있다. 이와같은 반경류 터어빈의 여러 가지 손실들은 3개의 주요부품인 유입노즐, 임펠러 그리고 출구 디퓨저 사이의 가스경로에 정압장치를 설치하여 측정될 수가 있다. 이러한 압력장의 분석에 따르면, 노즐손실이 전체 터어빈 손실의 대부분을 차지한다고 밝혀졌다. 따라서, 터어빈의 노즐을 구성하는 베인의 공기역학적 형상을 개선시키는 것이 중요하다.
미합중국의 나사 루이스 리서어치 센타(NASA Lewis Research Center)의 1971년 7월의 보고서 CR-7288에서, 커쉬너(Kirschner), 로버트슨(Robertson), 그리고 카터(carter)는 브레이톤식 회전장치에 사용되는 개선된 터어빈의 설계(The Design of an Advanced Turbine for Brayton Rotaing Unit Application)라는 제목하에, 반경방향 노즐의 베인의 형상에 대한 연구결과를 발표하였다. 이 보고서에 따르면, 베인에 가해지는 부하의 분포로부터 베인의 캠버라인(camber line)이 제공된다. 나카-63(NACA-63) 항공기의 6 퍼센트 두께의 두께 분포가 캠버라인상에 겹쳐진다. 이러한 베인의 기하학적 형상에 따른 면속도가 계산되고, 적절한 분포를 얻을때까지 기하학적 형상에 대한 미세한 조정이 이루어진다.
미합중국 에너지성(The Department of Energy)에 대한 노던 리서어치 앤드 엔지니어링 코오포레이션(Northern Research and Engineering Corporation)의 1993년 2월 28일자 보고서 제 1390-5호(DOE/ET/15426 T25)에는, 소형 증기 터어빈의 효율개선을 위한 연구개발(R D For Improved Efficiency Small Steam Turbines) 이라는 제목으로, 반경방향 노즐의 베인에 대한 또다른 연구결과가 발표되었다. 이 보고서에 따르면, 설계를 위한 필요조건으로서, 유입 유동의 온도와 압력 그리고 반경방향 노즐에 대한 유입 유동각도와, 하류 유동의 방출유동각도 및 속도가 선택되었다. 공기역학적으로 이상적인 면속도 분포가 선택되었으며, 이와같이 선택된 속도분포를 발생시키기 위한 축선방향 베인의 기하학적 형상이 블레이드(BLADE)라는 컴퓨터 프로그램에 의해서 계산되었다. 그리고 나서, 축선방향 베인의 축선 좌표계가 반경 좌표계로 수학적으로 치환된다.
본 발명은 새로운 특징을 갖는 반경방향 노즐베인 및 반경방향 노즐을 설계하고 제조하는 또다른 방법을 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 기존의 반경류터어빈에 비해서 효율이 개선된 반경방향 노즐조립체를 갖추고 있는 반경류 터어빈을 제공한다.
본 발명에 따른 반경류 터어빈은 회전축 둘레로 회전가능하게 장착된 임펠러를 갖추고 있다. 임펠러는 다수의 베인을 포함하는 반경방향 노즐조립체로 둘러싸여져 있는데, 다수의 베인의 각각의 꼬리단부들이 하나의 원을 이루면서 원주방향으로 서로 일정하게 이격되어 있으며, 인접한 베인들 사이의 최소의 폭 혹은 목부(throat)를 형성하고 있다. 하나의 목부의 하류에는 거의 목부의 폭에 상응하게 각각 베인이 제공되어 있는데, 이러한 베인은 상기 원의 반경에 대해서 약 2°내지 7°의 각도를 갖는 흡입면을 갖추고 있으며, 이러한 각도의 코사인 값은 각각의 간격으로 나뉘어진 목부의 폭과 동일하다. 목부의 하류로부터 꼬리단부까지, 흡입면은 1.5°이하의 각도를 가지며, 그러한 각도의 코사인 값은 각각의 간격으로 나뉘어진 목부의 폭과 동일하다.
베인의 흡입면을, 목부로부터 꼬리단부까지 약4 내지 12정도로 감소되는 곡률반경을 가지는 매끄러운 곡선으로 형성할 수도 있다. 바람직하게 곡률반경은 목부로부터 꼬리단부까지의 하류길이의 처음 20%부분가지는 약 1.5 내지 4정도로 감소된 후에, 나머지 꼬리단부까지의 길이는 약 1.5이하의 곡률반경으로 형성한다.
여기서, 매끄러운 곡선의 '매끄러운'이라는 말은, 연속하는 1차 도함수로 작용한다는 것을 의미한다. 이러한 작용은, 운형곡선(spline curve)이나 베지르 다항식(Bezier polynomial)과 관련될 수 있다.
'연속하는'이라는 말은 어느 한 지점에서의 수치적 차이의 절대값이 인접하는 충분히 작은 값으로 근접함에 따라서 0으로 되는 특성을 가진다는 것을 의미한다.
'면 각도(surface angle)'라는 말은, 임의의 한 지점에서 베인의 표면에 대한 접선과, 베인의 꼬리단부가 놓여져 있는 원의 반경을 통과하는 반경과의 사잇각을 의미한다. 이러한 원의 중심이 터어빈의 임펠러의 회전중심이다. 이러한 각도는, 원의 반경의 반시계 방향으로 측정된 것이다.
곡선상의 고정된 지점에서의 곡선의 '곡률반경'이라는 말은, 그 고정된 지점과, 극한값으로서 그 고정된 지점으로 접근하는 곡선상의 다른 가변지점과를 통과하는 원의 반경을 의미한다. 이러한 곡륙반경은 곡률의 역수이다.
'곡률'이라는 말은, 하나의 원에 대해서 그 반경의 역수인 곡선을 따라서 원의 둘레로 접하는 각도의 변화율을 의미한다.
'흡입면'이라는 말은 항공기의 선단부로부터 꼬리단부에 걸쳐서 유동하는 유체가 항공기의 상류의 유체압력에 비하여 약간 음의 값을 갖는 압력을 제공하는 항공기의 측면상의 표면을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 제1도를 참조하면, 본 발명에 따른 반경류 터어빈(10)은 유입구(14)를 갖춘 고정된 하우징(12)을 포함하고 있으며, 하우징(12)내에는 다수의 베인(20)을 갖춘 반경방향 노즐조립체(18)로 둘러싸여 있는 유체분배채널(16)이 수용되어 있다.
베인(20)은 임펠러(22)를 둘러싸고 있으며 임펠러(22)로 유체를 방출시키는데, 이 임펠러(22)는 하우징(12)에 지지된 축(24)을 포함하는 축선 둘레로 회전가능하게 설치된 것이다. 임펠러(22)는 허브(26)를 갖추고 잇으며, 이 허브(26)로부터 반경 방향으로 연장한 다수의 블레이드(28)가 방사형을 이루고 있다. 블레이드(28)의 말단부는 슈라운드(보호판 ; shroud)(30)에서 종결되어 있다. 이 슈라우드(30)가 고정식으로 구성되어서, 개방식 임펠러(도시안됨)를 형성하게 할 수도 있다. 이와는 다르게, 제1도에 도시된 슈라우드(30)는 임펠러와 함께 회전하도록 구성되어서, 밀폐식 임페러를 형성하고 있다. 이러한 밀폐식 임펠러(22)와 함께 아이 시일(eye seal)을 사용할 수도 있다. 임펠러(22)의 회전가능한 슈라우드(30)로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장하도록 원주방향으로 연속하게 설치된 다수의 휜(fins)(32)이, 마주하는 고정식 원통면(34)와 함께 래버린스 시일(libyrith seal)을 형성하여서, 임펠러의 바깥쪽으로의 유체의 유동을 방지한다. 임펠러의 허브(26), 블레이드(28) 및 슈라우드(30)가 유동채널(36)을 형성하고 있으며, 이러한 유동채널(36)은 유체분배채널(16)로부터의 유체의 반경방향 유입부 및 배출도관(38)으로의 유체의 축선방향 방출부를 갖추고 있다. 축(24)은 가스압축기나 전동기와 같은 부하수단(도시안됨)에 연결된다. 반경류 터어빈(10)의 유입구(14)로 유입된 유체는, 유체분배채널(16)에 의해 노즐조립체(18)의 베인(18)안으로 분배되어서 임펠러(22)로 유입되며, 임펠러의 블레이드(28)를 구동시킨 후에 배출도관(38)내로 방출된다. 따라서, 유체는 임펠러상에서 일을 수행하여서 압력 및 온도를 감소시킨다.
제2도에 잘 도시된 바와 같이, 노즐조립체(18)는 다수의 베인(20)을 포함하고 있는데, 서로 동일한 각각의 베인(20)은 선단부(40)로부터 꼬리단부(42)까지 안쪽으로 곡선을 이루며 뻗어있다. 베인(20)의 중앙선(44)은 오목하거나 볼록하게 또는 직선형으로 구성될 수도 있고, 또는 이들의 조합된 형태로 구성될 수도 있다. 통상적으로, 중앙선(44)은 곡선형태로 구성된다. 각각의 베인(20)이 꼬리단부(42)는 인접한 베인의 꼬리단부와 일정한 원주방향 간격(46)을 두고서 하나의 원 둘레로 배열된다.
이들 베인(20)은 유체가 유동할 수 있는 최소의 폭, 즉 인접한 베인들 사이로 목부(48)을 제공하도록 배열되어 있다. 각각의 베인(20)은 익현(50), 압력면(52) 및 흡입면(54)을 갖추고 있다.
본 발명의 실시예에 따른 반경류 터어빈에 사용된 노즐에 포함된 베인의 형상은, 기존의 공지된 형태의 손실이 적은 축류 터어빈 정지 베인의 형상, 즉 나사 티엔-3802(NASA TN-3802)의 형상을 선택하였다. 이러한 형상의 베인의 중앙선은 반경방향 바깥쪽으로 오목하게 구성되었다. 이러한 형상의 베인의 1차원적 중앙선 및 두께 분포는, 축선 좌표계에서 반경 좌표계로 수학적으로 치환될 수 있다.
그 결과, 반경방향 베인이 소정의 칫수로 제공된다. 그리고나서, 통상적으로 음속인 소정의 목부의 속도에 따라서 압축성 유동관계로부터 필요한 목부의 면적 및 폭이 결정된다. 전체 베인의 각도가 선택되어서, 임펠러의 유입구에서의 적절한 유동 경사각도를 제공한다. 비점성 2차원 유동 방정식을 이용하여, 베인의 흡입면 및 압력면에 근거한 유동속도가 계산된다. 선단부의 반경을 조절함으로써, 선단부상에서의 완만한 속도증가를 제공한다. 어떤 경우에는, 블레이드의 익현을 목부에서 단축시킴으로써 익현 대 꼬리단부의 최적의 간격비에 근접한 값을 얻을 수가 있는데, 이러한 간격비는 통상적으로 1.3 내지 1.5로서, 이는 스위스 쮜리히 소재의 스위스연방 기술원의 인스티튜트 휘르 에너지에테그니크(Insitiut Fur Enerfietechnik, Swiss Federal Institute of Techonology, Zurich, Switzerland)의 1986년 7월자 발행된 예비설계의 관점으로 본 축류터어빈에서의 유동의 특징(Special Characteristics of Fluid Flow In Axial-Flow Turbines with View to Preliminary Design)에서 지. 지야르마티(G. Gyarmathy)가 발표한 것이며 또한 쯔비펠(Zwiefel)에 의한 실험치이다.
여기서 중요한 점은 흡입면 및 압력면에 근거하여 계산된 유체속도가 베인의 계단식 유입부로부터 유출부로 갈수록 매끄럽게 증가한다는 점이며, 특히 흡입면상에서의 어떠한 확산이나 감속도 없고, 목부 하류의 흡입면상에서도 어떠한 확산이나 감속이 발생하지 않는다는 점이다. 목부 하류의 흡입면은, 통상적으로 유동의 박리(separation)에 따른 최대손실이 발생하는 임계지역이다. 흡입면 및 압력면에 대해서 계산된 속도가 국부적인 감속을 나타내지 않았다는 것은, 박리 및 그에 따른 손실을 방지할 수 있다는 것을 의미한다.
높은 효율의 축선방향 베인의 치환으로부터 제공되는 반경방향 베인의 기하학적 형상과, 이와같이 치환된 기하학적 형상에 근거하여 계산된 바람직한 표면속도분포는, 목부의 하류에서 베인의 흡입면의 회전이 발생할 때 높은 효율의 작동이 제공될 수 있다는 것을 의미한다. 특히, 임펠러의 회전축에 대해서 수직한 평면상에 있는 흡입면이 다음과 같은 특성을 갖는 매끄러운 곡면일 경우에, 높은 효율을 나타낸다.
목부(48)의 하류(56)에서 하나의 목부의 폭에 대해, 흡입면(54)은 꼬리단부(42)의 원주방향 간격(46)으로 나뉘어진 목부(48)의 폭과 동일한 코사인 값을 갖는 각도보다 작은 약 2°내지 7°의 각도(58)을 갖는다. 바람직한 각도(58)는 약 4°내지 6°이며 보다 바람직하게는 원주방향 간격(46)으로 나뉘어진 목부의 폭과 동일한 코사인 값을 갖는 각도보다 작은 약 5°내지 6°이다. 목부(48)의 하류에서부터 꼬리단부(42)까지의 부분에서는, 흡입면(54)이 원주방향 간격(46)으로 나뉘어진 목부(48)의 폭과 동일한 코사인 값을 갖는 각도보다 큰 약 1.5°이하의 각도(60)를 갖는다.
이와는 다르게, 목부(48)의 하류에 있는 흡입면(54)이 국부적인 곡률 반경으로 특징지워질 수도 있다. 목부로부터 꼬리단부까지 곡률반경이 약 4 내지 12정도로 점차 감소하도록 베인의 흡입면이 매끄러운 곡면을 이루고 있을 때, 바람직한 속도분포가 제공되고 효율이 높게 나타났다. 곡률 반경은 약 5 내지 6정도로 감소하는 것이 바람직하다. 또한, 곡률반경은 목부의 하류에서 급격히 감소한 후에 나머지 꼬리부분까지의 길이에서는 다소 덜 급격하게 감소하는 것이 바람직하다.
목부에서 꼬리단부까지의 처음 20%의 길이에 걸쳐서 곡률반경이 약 1.5 내지 4정도로 감소하다가, 꼬리단부까지의 나머지 길이에서는 곡률반경이 약 1.5 정도로 감소하는 것이 바람직하다. 곡률반경이 꼬리단부에 접근하면서부터 증가하여서, 제조하기에 편리하도록 충분한 두께 및 반경을 가지는 꼬리단부를 제공할 수 있다.
그 한 예로서, 베인의 목부에서의 흡입면이 64.4°의 표면각을 가지며 목부로부터 꼬리단부까지의 아아치 형상의 거리가 4.47㎝인 베인의 익열(vane cascade)이 제공된다. 목부로부터 꼬리단부까지의 아아치 형상의 거리는 서로 이격된 10개의 지점들로 특징지워지는데, 목부에서부터 시작하여 꼬리단부에서 종결되는 이들 10개의 지점들의 곡률반경(㎝ 단위)은 각각 112.7, 39.7, 24.1, 17.1, 13.6, 11.3, 9.62, 8.74, 19.5 및 19.5이다.
형상번호 제 2 내지 제 4로 붙여진 서로 다른 3개의 새로운 반경방향 노즐의 형상이 형상번호 제 1로 붙여진 기존의 노즐을 대체하는 비교실험을 위해서 제조되었는데 이들 각각의 노즐은 질소 액화장치내에서 작동되는 저온식 반경류 팽창 터어빈내에 설치되었다. 각각의 노즐 형상을 동일한 환경조건하에서 설치 및 작동시켜서 그 성능을 측정하였다.
이들 새로운 제 2 내지 제 4 노즐형상은 앞서 언급된 절차에 따라서 제작되었으며, 기본적으로 동일한 전체 베인 형상 및 고도의 효율을 갖는 축류 베인으로부터 치환된 형상을 갖는 것이다. 제 3 노즐현상이 제 2 노즐형상과 비교하여 다른점은, 베인의 익현이 목부의 상류에서 감소되어서 쯔비펠에 의해 제시된 최적의 형상에 근접한 익현 대 꼬리단부의 간격의 비를 제공하고 있다는 점이다. 제 4 노즐형상도 제 2 노즐형상과 유사하지만, 단지 베인의 익열이 14개보다 6개 더 많은 20개의 베인을 갖추고 있다는 점이다. 각각의 노즐형상에 있어서, 목부의 하류에서의 곡률반경 및 흡입면 각도는 모두가 앞서 설명된 기준과 일치하도록 설계되었다.
제 1 노즐형상은 종래의 실시예에 따라서 설계되어 제조된 것이다. 종래의 실시예에서, 유동을 수용하는 목부의 폭은 1차원 압축성 유동의 계산으로부터 제공된다. 그리고 나서, 베인들을 임펠러의 유입구에서 요구되는 유입 경사각을 제공할 수 있는 각도로 설치한다. 목부에서의 흡입면 및 압력면은 목부의 폭의 ½ 이하의 길이 정도의 하류와 평행하게 직선으로 제공되었다. 목부와 꼬리단부 사이에는, 꼬리단부의 간격과 동일하거나 그러한 간격의 2 내지 3배 정도의 크기로 일정한 곡률반경을 제공하였다. 익현은 쯔비필에 의해서 실험적으로 제공된 최적의 익현 대 꼬리단부의 간격의 비에 근접하게 선택되는데, 이는 통상적으로 약 1.3 내지 1.5 정도이다. 그리고 나서, 선단부의 곡률이 익현 길이의 약 25% 정도의 크기로 결정된다. 베인의 표면상의 나머지 부분들은 아아치 형상 및 직선 형상으로 구성되는데, 가변 각도를 수용할 수 있는 베인 위치조정 장치를 이용한다.
이들 4개의 노즐형상에 대한 효율성능의 실험은 다음과 같이 수행되었다. 출구의 마하수는 약 0.5 내지 1.0이고, 꼬리단부에서의 접선방향에 대한 베인의 출구각도는 약 10°내지 30°이며, 익현의 출구 반경은 임펠러의 반경의 약 1.04 내지 1.15 배이고, 그리고 베인의 수는 9 내지 30개이다. 실험결과가 다음의 표와 같이 나타났다.
제 2 노즐형상이 최고의 효율을 보였는데, 이 제 2 노즐형상은 앞서 언급된 흡입면의 기준과, 약 1.8 내지 2.2 정도의 바람직한 익현 대 간격의 비와, 그리고 임펠러의 반경의 약 1.04 내지 1.15배에 해당하는 꼬리단부의 원주방향 간격에 상응하는 약 10 내지 90개의 베인의 수가 제공된 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예는 종래의 반경류 터어빈에서보다 약 1.1% 증가된 최대효율을 나타내는 반경류 터어빈을 제공할 수가 있다. 제 3 노즐형상이 제일 낮은 성능을 나타냈는데, 이 제 3 노즐형상은 쯔비펠의 최적의 익현 대 간격의 비에 맞추기 위해서 목부의 상류에서 익현의 길이를 그대로 감소시킴으로써 유동의 손상과 비효율을 초래했던 것이다. 제 4 형상노즐은, 베인의 수를 증가시킴으로써 마찰력이 증가하게 되어서 효율의 감소를 초래하였다.
노즐의 베인을 통과하는 가스유동경로가 2차원으로 계산되었지만, 이러한 유동경로를 2차원으로만 한정시킬 필요는 없다. 베인의 허브(hub)의 표면상에 어떠한 형상이 제공된 경우에, 서로 다른 베인의 슈라우드면 및 중간면들이 사용될 수도 있다. 이러한 노즐에 있어서, 베인의 흡입면 및 압력면 상에는 허브로부터 슈라우드가지 연장하는 각각의 선들이 서로 평행을 이루지 않도록 설계될 것이다.
이상으로 본 발명의 몇몇 실시예들을 설명하였지만 여러 가지 변경 및 개조가 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상내에서 얼마든지 가능하다.

Claims (13)

  1. 하나의 회전 축선의 둘레로 회전가능하게 장착된 임펠러를 갖추고 있는 반경류 터어빈으로서, 상기 임펠러가 다수의 노즐베인을 포함하는 반경방향 노즐에 의해 둘러싸여져 있고, 상기 다수의 노즐베인이 하나의 원 둘레로 원주방향으로 일정한 간격을 이루면서 배열된 각각의 꼬리단부를 갖추고 있으며, 각각의 상기 노즐베인이 인접한 베인들 사이의 최소 폭에 의해서 형성된 노즐 목부를 갖추고 있으며, 상기 목부의 하류에서 적어도 하나의 베인이 하나의 목부의 폭에 대한 흡입면을 갖추고 있고, 상기 흡입면이 상기 꼬리단부의 간격에 의해서 나뉘어진 상기 목부의 폭과 동일한 크기의 코사인 값을 가지는 각도보다 작은 2°내지 7°의 각도를 상기 원의 반경에 대해서 유지하고 있으며, 상기 흡입면이 상기 꼬리단부에 대한 목부의 하류에서는 상기 간격에 의해서 나뉘어진 상기 목부의 폭과 동일한 크기의 코사인 값을 가지는 각도보다 약 1.5°이하의 각도를 가지는 반경류 터어빈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원을 통과하는 반경에 대한 상기 베인의 상기 흡입면이 상기 목부의 하류에서 상기 하나의 목부의 폭에 대하여 상기 꼬리단부의 간격으로 나뉘어진 상기 목부의 폭과 동일한 크기의 코사인 값을 가지는 각도보다 작은 5°내지 6°의 각도를 가지는 반경류 터어빈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 목부의 하류에서 상기 흡입면이 상기 회전 축선에 대해서 수직한 평면상에서 매끄러운 곡선을 형성하고 있는 반경류 터어빈.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 상기 베인이 하나의 익현을 갖추고 있으며, 상기 익현 대 상기 꼬리단부의 원주방향 간격의 비가 1.2 내지 3.2인 반경류 터어빈.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 상기 베인이 하나의 익현을 갖추고 있으며, 상기 익현 대 상기 꼬리단부의 원주방향 간격의 비가 1.4 내지 2.4인 반경류 터어빈.
  6. 하나의 회전축선의 둘레로 회전가능하게 장착된 임펠러를 갖추고 있는 반경류 터어빈으로서, 상기 임펠러가 다수의 노즐베인을 포함하는 반경방향 노즐에 의해 둘러싸여져 있고, 상기 다수의 노즐 베인이 인접한 베인들 사이로 노즐목부를 제공하도록 배열된 각각의 꼬리단부를 갖추고 있으며, 상기 회전축선에 대해서 수직한 평면상에서 적어도 하나의 상기 베인이 흡입면을 갖추고 있고, 상기 흡입면이 상기 목부로부터 상기 베인의 상기 꼬리단부까지 4 내지 12정도의 크기로 감소된 곡률 반경을 가지는 매끄러운 곡선을 이루고 있는 반경류 터어빈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 회전축선에 대해서 수직한 평면상에서 적어도 하나의 베인이 흡입면을 갖추고 있고, 상기 흡입면이 상기 목부로부터 상기 베인의 상기 꼬리단부까지 5 내지 6정도의 크기로 감소된 곡률반경을 가지는 매끄러운 곡선을 이루고 있는 반경류 터어빈.
  8. 제6항에 있어서, 상기 회전축선에 대해서 수직한 평면상에서 적어도 하나의 베인이 흡입면을 갖추고 있고, 상기 흡입면이 상기 목부로부터 상기 꼬리단부까지 하류방향으로 20%의 거리까지는 1.5 내지 4정도의 크기로 감소되고 나머지 꼬리단부까지의 길이에서는 1.5 이하의 크기로 감소되는 곡률반경을 가지는 매끄러운 곡선을 이루고 있는 반경류 터어빈.
  9. 꼬리단부와 흡입면을 각각 갖추고 있는 다수의 베인을 포함하는 반경방향 노즐에 의해서 둘러싸여져서 하나의 회전축선을 중심으로 회전가능하게 장착된 회전자를 포함하고 있는 반경류 터어빈의 제조방법으로서, (a) 상기 각각의 꼬리단부가 하나의 원상에서 원주방향으로 일정한 간격을 이루도록 그리고 인접한 베인들 사이의 최소의 폭을 제공하여서 목부를 형성하도록 상기 다수의 베인을 배열시키는 단계와, 그리고 (b) 각각의 상기 베인의 상기 흡입면이, 상기 목부의 하류에서 하나의 상기 목부의 폭에 대해서 상기 원의 반경에 비하여 상기 간격으로 나뉘어진 상기 목부의 폭과 동일한 코사인 값을 가지는 각도보다 작은 2°내지 7°의 각도를 가지도록, 그리고 상기 목부의 하류에서 상기 꼬리단부까지에서는 상기 간격으로 나뉘어진 상기 목부의 폭과 동일한 코사인 값을 가지는 각도보다 큰 1.5°이하의 각도를 가지도록, 상기 베인의 각각의 상기 흡입면을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, (c) 상기 베인의 각각의 상기 흡입면을 상기 목부의 하류에서 상기 회전축선에 대해 수직한 평면상에서 매끄러운 곡선을 이루도록 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  11. 꼬리단부와 흡입면을 각각 갖추고 있는 다수의 베인을 포함하는 반경 방향 노즐에 의해서 둘러싸여져서 하나의 회전축선을 중심으로 회전가능하게 장착된 회전자를 포함하고 있는 반경류 터어빈의 제조방법으로서 (a) 상기 각각의 꼬리단부가 하나의 원상에서 원주방향으로 일정한 간격을 이루도록 그리고 인접한 베인들 사이의 최소의 폭을 제공하여서 목부를 형성하도록 상기 베인을 배열시키는 단계와, 그리고 (b) 적어도 하나의 상기 베인의 상기 흡입면이 상기 하나의 축선에 대해서 수직한 평면상에서 상기 목부로부터 상기 베인의 상기 꼬리단부까지 4 내지 12정도의 크기로 감소하는 곡률반경을 가지는 매끄러운 곡선을 이루도록 적어도 하나의 상기 베인의 상기 흡입면을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 회전축선에 대해서 수직한 평면상에서 적어도 하나의 상기 베인의 상기 흡입면이 상기 목부로터 상기 베인의 상기 꼬리단부까지 5 내지 6 정도의 크기로 감소하는 곡률반경을 가지는 매끄러운 곡선을 이루고 있는 방법.
  13. 제11항에 있어서 상기 회전축선에 대해서 수직한 평면상에서 적어도 하나의 상기 베인의 상기 흡입면이 상기 목부의 하류로부터 상기 베인의 상기 꼬리단부까지의 20%의 길이에서 1.5 내지 4정도로 감소하고 상기 꼬리단부까지의 나머지 길이에서는 1.5정도로 감소하는 곡률반경을 가지는 매끄러운 곡선을 이루고 있는 방법.
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