KR101272820B1 - 제트 터빈 - Google Patents

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KR101272820B1
KR101272820B1 KR1020120044049A KR20120044049A KR101272820B1 KR 101272820 B1 KR101272820 B1 KR 101272820B1 KR 1020120044049 A KR1020120044049 A KR 1020120044049A KR 20120044049 A KR20120044049 A KR 20120044049A KR 101272820 B1 KR101272820 B1 KR 101272820B1
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guide plate
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housing
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KR1020120044049A
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박상구
이정석
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써클파워 주식회사
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01D1/34—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines characterised by non-bladed rotor, e.g. with drilled holes
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Abstract

본 발명은 유체를 사용하여 회전판을 회전시킬 수 있도록 하는 제트 터빈에 관한 것으로, 유체가 비스듬한 방향으로 회전판의 회전유도공으로 유입되면서 회전판을 회전방향으로 가압하게 되므로, 저압의 유체를 사용하여 회전판을 용이하게 회전시킬 수 있게 되는 효과가 있다. 또한, 별도의 블레이드를 필요로 하지 않아 소형으로 제조될 수 있으며, 유체의 압력을 이용하여 기계적 구동력을 생성할 수 있으므로, 해당 지역에 필요한 전기를 소량 생산할 수 있는 소형 발전기의 동력원에서부터, 선박의 프로펠러 구동원, 제트비행기의 엔진, 전기자동차 등에 널리 사용될 수 있는 효과가 있다.

Description

제트 터빈{Zet Turbine}
본 발명은 제트 터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비스듬한 방향으로 유입되는 저압의 유체를 사용하여 회전판을 용이하게 회전시킬 수 있도록 하고, 유체가 회전판으로 유입될 때와 회전판에서 외부로 유출될 때의 압력저하가 거의 발생되지 않도록 하는 제트 터빈에 관한 것이다.
일반적으로 터빈은 물, 가스, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 유용한 기계적 에너지로 변환시키는 것으로, 회전축에 체결된 다수 개의 블레이드에 유체가 고속으로 충돌하여 회전에너지로 변화된다. 터빈은 유체의 종류에 따라, 증기를 노즐로부터 내뿜어 블레이드에 부딪히게 하여 회전시키는 증기터빈, 고온 고압의 가스가 가지는 에너지를 이용하는 가스터빈, 고압의 압축공기가 가지는 에너지를 이용하는 공기터빈 등이 있다.
이러한 종래 터빈은 고온, 고압의 유체가 지속적으로 블레이드에 마찰되면서 운전되기 때문에, 그 과정에서 피로에 의한 블레이드의 손상, 진동, 소음, 각도 불균형 등이 발생되고, 고온의 증기에 의한 부품의 부식, 균열 등이 발생되어, 발전 효율이 떨어지게 되고, 보수 비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한, 종래 터빈은 고압의 유체를 이용하여 블레이드를 회전시켜야 하므로 화력발전이나 원자력발전 등 대형 발전시설에 적합하다. 그러나 대형 발전시설은 초기 건설비용이 많이 소요되는 문제점이 있으며, 어느 한 지역에서 고압의 전기를 생산하여 여러 다른 지역으로 송전해야 하므로, 이에 따른 다수의 송전탑을 건설해야 하는바, 송전탑의 건설 비용 및 유지 비용이 추가로 발생되는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 블레이드를 사용하지 않고 저압의 유체를 이용하더라도 기계적 구동력을 생성할 수 있도록 하는 제트 터빈을 제공하도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 소형으로 제조될 수 있도록 하여, 전기가 필요한 특정지역에 소형 발전시설을 건설할 수 있도록 하는 제트 터빈을 제공하도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 복잡한 형태의 블레이드를 사용하지 않아, 생산비가 절감되고, 생산성이 향상되도록 하는 제트 터빈을 제공하도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부가 비어 있으며 일측과 타측이 개방되는 하우징; 상기 하우징 내부에 회전되도록 구비되며, 그 테두리를 따라 다수 개의 회전유도공이 형성되는 회전판; 상기 하우징의 일측에 고정되되 상기 회전유도공의 일단과 대향되는 위치에 유체가 유입되도록 하나 이상의 유입공이 형성되는 유입안내판; 상기 하우징의 타측에 고정되되 상기 회전유도공의 타단과 대향되는 위치에 유체가 유출되도록 하나 이상의 유출공이 형성되는 유출안내판; 및 상기 회전판과, 상기 유입안내판과, 상기 유출안내판을 일체로 관통하는 회전축을 포함하고, 상기 유입공은 상기 회전판 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된 부분을 포함하고, 상기 유입공으로 유입되는 유체가 상기 회전유도공 측으로 유출되면서 상기 회전판을 회전시키는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
또한, 상기 유입안내판은, 제 1 유입안내판과, 상기 제 1 유입안내판의 외측에 밀착되는 제 2 유입안내판을 포함하고, 상기 유입공은, 상기 제 1 유입안내판의 상기 회전유도공과 대향되는 위치에 형성되되, 상기 회전판 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성되는 제 1 유입공과, 상기 제 2 유입안내판의 상기 제 1 유입공과 대향되는 위치에 형성되되 상기 제 2 유입안내판과 수직 방향으로 형성되는 제 2 유입공을 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
또한, 상기 유출안내판은, 상기 하우징 타측에 고정되는 제 1 유출안내판과, 상기 제 1 유출안내판의 외측에 밀착되는 제 2 유출안내판을 포함하고, 상기 유출공은, 상기 제 1 유출안내판의 상기 회전유도공과 대향되는 위치에 형성되는 제 1 유출공과, 상기 제 2 유입안내판의 상기 제 1 유출공과 대향되는 위치에 형성되는 제 2 유출공을 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
또한, 상기 회전판은, 상기 하우징 내부 일측에 회전되도록 구비되는 제 1 회전판과, 상기 하우징 내부 타측에 회전되도록 구비되는 제 2 회전판을 포함하고, 상기 회전유도공은, 상기 제 1 회전판의 테두리를 따라 형성되되, 상기 제 1 회전판과 수직 방향으로 형성되는 제 1 회전유도공과, 상기 제 2 회전판의 테두리를 따라 상기 제 1 회전유도공과 대향되는 위치에 형성되되, 상기 유출공 방향으로 갈수록 상기 제 1 회전판이 회전되는 방향과 반대 방향으로 경사지도록 형성되는 다수 개의 제 2 회전유도공을 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
또한, 상기 유입공과 대향되는 상기 회전유도공의 일단의 상기 회전판이 회전되는 방향과 반대 측방에는 상기 유입공에서 상기 회전유도공으로 유입되는 유체의 이동방향을 따라 내입되어 형성되는 유체안내부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
또한, 다수의 상기 유입공은 다수의 상기 회전유도공보다 적은 개수로 구성되는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
또한, 상기 유입공이 형성되는 상기 유입안내판의 테두리 또는 상기 제 2 회전유도공이 형성되는 상기 제 2 회전판의 테두리에는 제 1 결합안내부가 형성되고, 상기 제 1 회전판의 테두리 또는 상기 유출안내판의 테두리의 상기 제 1 결합안내부와 대향되는 위치에 상기 제 1 결합안내부를 따라 회전되도록 제 2 결합안내부가 형성되는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
또한, 상기 제트 터빈은 다수 개가 일렬로 배열되고, 서로 인접한 일 제트 터빈의 상기 유출공과 타 제트 터빈의 상기 유입공은 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
또한, 각각의 상기 제트 터빈에 위치되는 상기 유입공의 직경은 유체가 이동되는 방향을 따라 점차 커지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
또한, 상기 하우징은 상기 회전축을 따라 다수 개가 일렬로 배열되고, 상기 회전판은 다수 개의 상기 하우징 내부에 각각 회전되도록 다수 개로 구비되며, 상기 유입안내판은 다수 개의 상기 하우징 중 유체가 유입되는 방향으로 체외곽에 위치되는 하우징의 단부에 고정되고, 상기 유출안내판은 다수 개의 상기 하우징 중 유체가 유출되는 방향으로 체외곽에 위치되는 하우징의 단부에 고정되며, 서로 인접한 상기 하우징 사이에 고정되도록 위치되되, 서로 인접한 상기 회전판의 상기 회전유도공과 대향되는 위치에는 유체가 전달되도록 하나 이상의 유체전달공이 형성되는 유체전달판을 더 포함하고, 상기 유체전달공은 상기 유체가 이동되는 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된 부분을 포함하고, 상기 유입안내판의 상기 유입공으로 유입되는 유체가 다수의 상기 회전판의 상기 회전유도공을 지나 상기 유출안내판의 상기 유출공으로 유출될 때, 서로 인접한 상기 회전판 중 일 회전판의 회전유도공 측으로 유출되는 유체가 상기 유체전달판의 상기 유체전달공을 지나 타 회전판의 회전유도공 측으로 유입되면서 상기 회전판을 회전시키는 것을 특징으로 하는 제트 터빈을 제공한다.
본 발명에 따른 제트 터빈은 유체가 비스듬한 방향으로 회전판의 회전유도공으로 유입되면서 회전판을 회전방향으로 가압하게 되므로, 저압의 유체를 사용하더라도 회전판을 용이하게 회전시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 제트 터빈은 별도의 블레이드를 필요로 하지 않고, 소형으로 제조될 수 있으며, 유체의 압력을 이용하여 기계적 구동력을 생성할 수 있으므로, 해당 지역에 필요한 전기를 소량 생산할 수 있는 소형 발전기의 동력원에서부터, 선박의 프로펠러 구동원, 제트비행기의 엔진, 자동차 등에 널리 사용될 수 있는 효과가 있으며, 복잡한 형태의 블레이드를 사용하지 않으므로, 생산비가 절감되고, 생산성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 제트 터빈은 다수 개가 나란히 배치되거나, 다수의 회전판을 구비함으로써, 유체를 재사용할 수 있게 되고, 회전효율을 증가시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈을 분해하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 A-A' 단면을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 B-B' 단면을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈의 유체안내부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈의 결합안내부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제트 터빈이 다수 개 구비된 상태의 일 실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제트 터빈의 다른 실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈을 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈을 분해하여 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈(5)은 하우징(10), 회전판, 유입안내판, 유출안내판 및 회전축(50)을 포함한다.
하우징(10)은 원통형으로 형성되며, 내부는 빈 공간부(12)가 구비된다. 그리고 하우징(10)의 일측과 타측은 개방되도록 구성되고, 그 일측과 타측 둘레를 따라 외측으로 제 1, 2 고정부(14, 16)가 형성된다.
상기 회전판은 원판 형상으로 형성되며 하우징(10)의 공간부(12)에 회전되도록 구비되는 것으로, 하우징(10)의 내부 일측에 회전되도록 구비되는 제 1 회전판(30)과, 하우징(10)의 내부 타측에 회전되도록 구비되는 제 2 회전판(35)을 포함한다. 그리고 제 1 회전판(30)에는 그 테두리를 따라 다수 개의 제 1 회전유도공(32)이 형성되고, 제 2 회전판(35)에는 그 테두리를 따라 제 1 회전유도공(32)과 대향되는 위치에 다수 개의 제 2 회전유도공(37)이 형성된다. 여기서 상기 제 1 회전유도공(32)은 제 1 회전판(30)과 수직방향으로 형성되고, 상기 제 2 회전유도공(37)은 후술하는 제 1 유출안내판(40) 방향으로 갈수록 제 1 회전판(30)이 회전되는 방향과 반대 방향으로 경사지도록 형성된다. 그리고 제 2 회전유도공(37)의 경사지는 각도는 25° 내지 50°, 바람직하게는 45°로 구성되는 것이다. 이에 따라 제 1 회전유도공(32)에서 제 2 회전유도공(37)으로 이동되는 유체는 제 2 회전유도공(37)의 경사진 방향을 따라 제 2 회전유도공(37)의 측벽을 가압하면서 제 2 회전판(35)을 회전시키게 된다. 이는 하기 도면을 통하여 다시 설명하기로 한다.
상기 유입안내판은 하우징(10)의 개방된 일측에 고정되는 것으로, 하우징(10)의 개방된 일측을 덮도록 형성되되, 그 테두리가 하우징(10)의 제 1 고정부(14)에 고정되는 제 1 유입안내판(20)과, 제 1 유입안내판(20)의 외측에 밀착되어 고정되는 제 2 유입안내판(25)을 포함한다. 제 1 유입안내판(20)과 제 2 유입안내판(25)은 상호 일체로 구성되거나 또는, 별도로 형성되어, 상호 고정되도록 구성된다. 여기서 하우징(10)의 제 1 고정부(14), 제 1 유입안내판(20) 및 제 2 유입안내판(25)은 볼트 등의 결합부를 이용하여 상호 견고하게 결합될 수 있으며, 하우징(10)과 제 1 유입안내판(20) 또는 제 1 유입안내판(20)과 제 2 유입안내판(25)은 상호 수밀하게 밀착될 수 있다. 그리고 제 1 유입안내판(20)에서 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)과 대향되는 위치에는 제 1 유입공(22)이 형성된다. 그리고 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)으로 유입된 유체가 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)으로 용이하게 유입되도록 하기 위하여, 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)은 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)보다 그 개수가 적은 것이 바람직하다.
여기서 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)은 제 1 회전판(30) 방향으로 갈수록 제 1 회전판(30)이 회전되는 방향으로 25° 내지 50° 정도, 바람직하게는 30°로 경사지도록 형성된다. 이처럼 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)은 경사지도록 형성되고, 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)은 수직방향으로 형성되므로, 제 1 유입공(22)의 경사진 측벽을 따라 비스듬하게 제 1 회전유도공(32)으로 유입되는 유체는 제 1 회전유도공(32)의 측벽을 가압하면서 제 1 회전유도공(32)을 회전시키게 된다. 이는 하기 도면을 통하여 다시 설명하기로 한다.
그리고 제 2 유입안내판(25)에서 제 1 유입공(22)과 대향되는 위치에는 하나 이상의 제 2 유입공(27)이 형성된다. 제 2 유입공(27)은 제 2 유입안내판(25)과 수직방향으로 형성되며, 제 2 유입안내판(25)의 외면에서 그 일측과 타측에 두 개가 형성될 수 있다.
그리고 외부의 유체가 제 2 유입공(27)으로 유입된 후, 제 1 유입공(22)을 지나, 제 1, 2 회전판(30, 35)의 제 1, 2 회전유도공(32, 37)으로 유입된다. 이때, 제 2 유입안내판(25)에서 제 1 유입안내판(20)과 마주보는 내측 테두리를 따라 오목하게 유입안내홈(26)이 더 형성될 수 있다. 그리고 제 2 유입공(27)은 제 2 유입안내판(25)의 외측 테두리를 따라 하나 이상 형성되되, 그 일단부는 유입안내홈(26)의 저면을 관통하고, 그 타단부는 제 2 유입안내판(25)의 외측을 관통한다. 그리고 제 2 유입공(27)의 타단부에 유입파이프(28)가 장착되어, 유입파이프(28)에서 제 2 유입공(27)으로 유입되는 유체가 유입안내홈(26)을 통하여 다수의 제 1 유입공(22)으로 용이하게 안내된다.
상기 유출안내판은 하우징(10)의 개방된 타측에 고정되는 것으로, 하우징(10)의 개방된 타측을 덮도록 형성되되, 그 테두리가 하우징(10)의 제 2 고정부(16)에 고정되는 제 1 유출안내판(40)과, 제 1 유출안내판(40)의 외측에 밀착되어 고정되는 제 2 유출안내판(45)을 포함한다. 제 1, 2 유출안내판(40, 45)은 상호 일체로 구성되거나 또는, 별도로 형성되어, 상호 고정되도록 구성된다. 여기서 하우징(10)의 제 2 고정부(16), 제 1 유출안내판(40) 및 제 2 유출안내판(45)은 볼트 등의 결합부를 이용하여 상호 견고하게 결합될 수 있으며, 하우징(10)과 제 1 유출안내판(40) 또는, 제 1 유출안내판(40)과 제 2 유출안내판(45)은 상호 수밀하게 밀착될 수 있다. 또한, 제 1 유출안내판(40)과 제 2 유출안내판(45)은 상호 일체로 형성되거나, 각각 따로 형성된 후, 밀착 고정될 수 있다. 한편, 제 1 유출안내판(40)은 경우에 따라 생략될 수 있으며, 이 경우, 제 2 유출안내판(45)이 하우징(10)의 제 2 고정부(16)에 고정된다.
그리고 제 1 유출안내판(40)에서 제 2 회전판(35)의 제 2 회전유도공(37)과 대향되는 위치에는 제 1 유출공(42)이 형성된다. 상기 제 1 유출공(42)은 제 1 유출안내판(40)과 수직 방향으로 형성된다. 그리고 제 2 유출안내판(45)에서 제 1 유출공(42)과 대향되는 위치에는 제 2 유출공(47)이 형성되는데, 제 2 유출공(47)은 제 2 유출안내판(45)과 수직방향으로 형성된다. 그리고 제 1, 2 회전판(30, 35)의 제 1, 2 회전유도공(32, 37)으로 유입된 유체가 제 1, 2 유출공(42, 47)을 통하여 외부로 유출된다. 한편, 제 1 유입공(22) 또는 제 2 유입공(27) 또는 제 1 회전유도공(32) 또는 제 2 회전유도공(37) 또는 제 1 유출공(42) 또는 제 2 유출공(47)은 단면이 원형 또는 다각형 또는 타원형으로 구성될 수 있다.
그리고 제 2 유출안내판(45)에서 제 1 유출안내판(40)과 마주보는 내측 테두리를 따라 오목하게 유출안내홈(46)이 더 형성될 수 있다. 그리고 제 2 유출공(47)은 제 2 유출안내판(45)의 외측 테두리를 따라 하나 이상 형성되되, 그 일단부는 유출안내홈(46)의 저면을 관통하고, 그 타단부는 제 2 유출안내판(45)의 외측을 관통한다. 그리고 제 2 유출공(47)의 타단부에 유출파이프(48)가 장착되어, 제 1 유출공(42)에서 유출된 유체가 유출안내홈(46)을 통하여 제 2 유출공(47)으로 용이하게 안내되고, 이렇게 제 2 유출공(47)으로 안내된 유체가 유출파이프(48)를 통하여 외부로 용이하게 배출된다.
회전축(50)은 제 1, 2 유입안내판(20, 25), 제 1, 2 회전판(30, 35), 및 제 1, 2 유출안내판(40, 45)의 중앙을 일체로 관통하여, 제 1, 2 회전판(30, 35)이 회전될 때 축 역할을 한다. 그리고 제 1, 2 회전판(30, 35)은 회전축(50)과 연결되어, 제 1, 2 회전판(30, 35)이 회전될 때, 회전축(50)도 같이 회전되어 회전에너지가 생성된다. 그리고 유체가 회전축(50)을 통하여 외부로 빠져나가지 않도록 하기 위하여, 제 1, 2 유입안내판(20, 25)과 회전축(50) 사이 또는, 제 1, 2 회전판(30, 35)과 회전축(50) 사이 또는, 제 1, 2 유출안내판(40, 45)과 회전축(50) 사이는 수밀하게 구성될 수 있다.
도 3은 도 1의 A-A' 단면을 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 B-B' 단면을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제 2 유입안내판(25)의 제 2 유입공(27)으로 안내된 외부의 유체는 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)을 따라 이동되면서, 그 이동방향이 제 1 회전판(30)의 회전방향으로 비스듬하게 꺾어진다. 이렇게 꺾어진 상태로 제 1 유입공(22)에서 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)으로 이동되는 유체는 제 1 회전유도공(32)으로 유입되어, 유체의 운동에너지가 제 1 회전유도공(32)의 측벽을 가압하게 되어, 제 1 회전판(30)이 회전된다. 이때, 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)의 개수보다, 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)의 개수가 더 많아야, 제 1 유입공(22)으로 유입된 유체가 제 1 회전유도공(32)으로 원활하게 이동할 수 있다.
그리고 제 1 회전유도공(32)의 측방을 가압한 유체는 제 2 회전판(35) 방향으로 이동되어, 제 2 회전판(35)의 제 2 회전유도공(37)으로 유입된다. 이때, 제 2 회전유도공(37)은 제 1 유출안내판(40) 방향으로 갈수록 제 1 회전판(30)이 회전되는 방향과 반대방향으로 경사지도록 형성되므로, 제 2 회전유도공(37)으로 유입되는 유체의 운동에너지는 제 2 회전유도공(37)의 경사진 방향을 따라 제 2 회전유도공(37)의 측벽을 가압하게 되어, 제 2 회전판(35)이 회전된다. 그리고 제 2 회전판(35)의 제 2 회전유도공(37)을 통과한 유체는 제 1 유출안내판(40)의 제 1 유출공(42)과, 제 2 유출안내판(45)의 제 2 유출공(47)을 통하여 외부로 배출된다.
한편, 본 발명의 일 실시에에서, 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)은 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32) 및 제 2 회전판(35)의 제 2 회전유도공(37) 보다 직경이 더 작도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 유체가 제 1 유입공(22)에서 제 1, 2 회전유도공(32, 37)으로 유입될 때, 압력저하가 거의 발생되지 않게 되어, 저압의 유체를 사용하여 제 1, 2 회전판(32, 35)을 용이하게 회전시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
그리고 종래 터빈에는 유체가 임펠러의 일부분에 형성되는 블레이드의 일부분을 가압하기 때문에, 고압의 유체를 사용하였으나, 본 발명의 제트 터빈(5)은 제 1, 2 유입안내판(20, 25)의 제 1, 2 유입공(22, 27)을 통하여 제 1 회전판(30)으로 이동되는 대부분의 유체가 손실 없이 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)으로 그대로 유입되면서, 제 1 회전판(32)을 회전방향으로 가압하게 된다. 이에 따라 종래와 같이 고압을 사용하지 않고, 저압의 유체를 사용하여도 제 1 회전판(30)을 용이하게 회전시킬 수 있으며, 유체가 블레이드를 가압하지 않기 때문에 진동, 소음이 발생되지 않고, 피로에 의한 손상이 발생되지 않아, 보수 비용이 감소되는 효과가 있다. 또한, 대형 블레이드를 사용하지 않으므로, 소형으로 제조될 수 있으며, 유체의 압력을 이용하여 기계적 구동력을 용이하게 생성할 수 있으므로, 발전기, 펌프와 같은 기계의 동력원에서부터, 선박의 프로펠러 구동원, 제트비행기의 엔진, 전기자동차 등에 널리 사용될 수 있는 효과가 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈의 유체안내부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
먼저, 도 5는 유체안내부(33)가 형성되지 않은 제 1 회전판(30)을 도시한 도면으로, 도 5를 참조하면, 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)을 따라 25° 내지 50° 정도로 비스듬하게 이동되는 유체가 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)으로 유입된다. 이때, 유체의 운동에너지는 제 1 회전유도공(32)에서 제 1 회전판(30)이 회전되는 방향에 구비되는 제 1 측부(32a)를 가압하게 되어, 제 1 회전판(30)을 회전시키게 된다.
한편, 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)을 따라 비스듬하게 이동되는 유체는 그 위치에 따라, 제 1 회전유도공(32)에서 제 1 측부(32a)와 대향 위치되는 제 2 측부(32b)의 단부에도 부딪히게 된다. 이처럼 제 2 측부(32b)의 단부에 부딪히는 유체는 제 1 회전유도공(32)의 제 1 측부(32a) 방향으로 유도되지 못하고 제 1 회전유도공(32)의 외측으로 튕겨 나가면서, 정상적인 유체의 흐름을 방해하는 요인으로 작용하게 되어, 결국, 제 1 회전판(30)의 회전에너지의 효율을 떨어뜨리게 된다.
이어서, 도 6은 유체안내부(33)가 형성된 제 1 회전판(30)을 도시한 도면으로, 도 6을 참조하면, 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)을 따라 비스듬하게 이동되는 유체가 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)으로 유입된다. 이때, 제 1 회전유도공(32)의 제 2 측부(32b)의 단부에는 제 1 유입공(22)에서 제 1 회전유도공(32)으로 유입되는 유체의 이동방향을 따라 25° 내지 50°정도로 비스듬하게 내입되는 유체안내부(33)가 구비되어, 제 1 회전유도공(32)의 제 2 측부(32b) 방향으로 유입되는 유체가 제 1 회전유도공(32)의 제 1 측부(32a) 방향으로 용이하게 유도된다. 그 결과, 제 1 회전유도공(32)의 제 1 측부(32a)에 작용하는 유체의 운동에너지가 증가하여, 제 1 회전판(30)의 회전에너지 효율이 더욱 높아지게 된다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제트 터빈의 결합안내부를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 제 1 유입공(22)이 형성되는 제 1 유입안내판(20)의 테두리 및 제 2 회전유도공(37)이 형성되는 제 2 회전판(35)의 테두리에서, 제 1 회전판(30)의 테두리 및 제 1 유출안내판(40)의 테두리와 대향되는 방향으로 제 1 결합안내부(23, 38)가 원형으로 돌출되어 형성되고, 제 1 회전판(30)의 테두리 및 제 1 유출안내판(40)의 테두리에서 상기 제 1 결합안내부(23, 38)와 대향되는 위치에는 제 1 결합안내부(23, 38)가 삽입되어 슬라이딩 회전되도록 제 2 결합안내부(34, 43)가 오목하게 형성된다. 그리고 제 1 회전판(30) 및 제 2 회전판(35)이 회전될 때, 제 1 결합안내부(23, 38)와 제 2 결합안내부(34, 43)가 상호 슬라이딩 회전되어, 제 1 회전판(30) 및 제 2 회전판(35)이 보다 안정적으로 회전되도록 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 제트 터빈이 다수 개 구비된 상태의 일 실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명은 제트 터빈(5)을 다수 개 구비하고, 서로 인접한 일 제트 터빈(5)의 제 2 유출공(47)에서 유출되는 유체를 타 제트 터빈(5)의 제 2 유입공(27)으로 유입시켜서, 유체를 재사용할 수 있도록 구성된다. 이를 위하여, 제트 터빈(5)은 다수 개가 일렬로 배열되고, 서로 인접한 일 제트 터빈(5)의 제 2 유출공(47)과 타 제트 터빈(5)의 제 2 유입공(27)이 서로 밀착되어 상호 연결된다. 그리고 회전축(50)은 다수 개의 제트 터빈(5)에 각각 구비되거나, 한 개가 일체로 구비될 수 있다.
이처럼 다수의 제트 터빈(5)이 상호 연결되면, 일 제트 터빈(5)을 통과한 유체가 외부로 배출되지 않고, 타 제트 터빈(5)으로 다시 유입되어, 유체를 재사용할 수 있게 되므로, 회전효율을 증가시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
도 9는 본 발명의 제트 터빈의 다른 실시예를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제트 터빈(5')은 제 1 회전판(30) 및 제 2 회전판(35)을 다수 개 구비할 수 있다. 이를 위하여, 다수의 하우징(10)이 회전축(50)을 따라 일렬로 배열되고, 각각의 하우징(10) 내부에 회전판 즉, 제 1 회전판(30)과 제 2 회전판(35)이 회전되도록 배치된다. 그리고 제 1 유입안내판(20)이 다수 개의 상기 하우징(10) 중 유체가 유입되는 방향으로 체외곽에 위치되는 하우징(10)의 단부에 고정되고, 제 2 유입안내판(25)이 제 1 유입안내판(20)의 외측에 일체로 또는 상호 고정되도록 위치된다. 그리고 유출안내판이 다수 개의 상기 하우징(10) 중 유체가 유출되는 방향으로 체외곽에 위치되는 하우징(10)의 단부에 고정된다. 상기 유출안내판은 제 1 유출안내판(40: 도 3 도시) 및 제 2 유출안내판(45)을 포함하며, 경우에 따라 제 1 유출안내판(40)은 생략 가능하다.
한편, 서로 인접한 하우징(10) 사이에는 유체전달판(39)이 고정되도록 위치된다. 상기 유체전달판(39)은 서로 인접한 제 1 회전판(30)과 제 2 회전판(35)의 제 1, 2 회전유도공(32, 37)과 대향되는 위치에 유체가 전달되도록 다수 개의 유체전달공(39a)이 형성된다. 상기 유체전달공(39a)은 유체가 이동되는 방향으로 갈수록 제 1 회전판(30) 또는 제 2 회전판(35)이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된다. 그 결과, 서로 인접한 하우징(10) 중 일 하우징(10)에 배치되는 제 2 회전판(35)의 제 2 회전유도공(37)에서 배출되는 유체가 유체전달공(39a)을 지나 타 하우징(10)에 배치되는 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)으로 유입될 때, 유체전달공(39a)의 경사진 측벽을 따라 비스듬하게 유입되면서, 상기 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)의 측벽을 가압하게 되어, 제 1 회전판(30)을 회전시키게 된다.
이처럼, 제 1 회전판(30)은 제 1 유입안내판(20)의 제 1 유입공(22)을 따라 비스듬하게 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)으로 유입되는 유체에 의하여 회전되거나 또는, 유체전달판(39)의 유체전달공(39a)을 따라 제 1 회전판(30)의 제 1 회전유도공(32)으로 비스듬하게 유입되는 유체에 의하여 회전될 수 있다. 그리고 제 1 회전판(30)을 통과한 유체는 제 2 회전유도공(37)의 경사진 방향을 따라 제 2 회전유도공(37)의 측벽을 가압하게 되어, 제 2 회전판(35)이 용이하게 회전되도록 구성된다.
본 발명은 상기 실시예에서 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
5: 제트 터빈 10: 하우징
12: 공간부 14: 제 1 고정부
16: 제 2 고정부 20: 제 1 유입안내판
22: 제 1 유입공 23: 제 1 결합안내부
25: 제 2 유입안내판 27: 제 2 유입공
30: 제 1 회전판 32: 제 1 회전유도공
32a: 제 1 측부 32b: 제 2 측부
33: 유체안내부 34: 제 2 결합안내부
35: 제 2 회전판 37: 제 2 회전유도공
38: 제 1 결합안내부 39: 유체전달판
39a: 유체전달공 40: 제 1 유출안내판
42: 제 1 유출공 43: 제 2 결합안내부
45: 제 2 유출안내판 46: 유출안내홈
47: 제 2 유출공 48: 유출파이프
50: 회전축 55: 연결관

Claims (10)

  1. 내부가 비어 있으며 일측과 타측이 개방되는 하우징(10);
    상기 하우징(10) 내부에 회전되도록 구비되며, 그 테두리를 따라 다수 개의 회전유도공이 형성되는 회전판;
    상기 하우징(10)의 일측에 고정되되 상기 회전유도공의 일단과 대향되는 위치에 유체가 유입되도록 하나 이상의 유입공이 형성되는 유입안내판;
    상기 하우징(10)의 타측에 고정되되 상기 회전유도공의 타단과 대향되는 위치에 유체가 유출되도록 하나 이상의 유출공이 형성되는 유출안내판; 및
    상기 회전판과, 상기 유입안내판과, 상기 유출안내판을 일체로 관통하는 회전축(50)을 포함하고,
    상기 유입공은 상기 회전판 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된 부분을 포함하고,
    상기 유입공으로 유입되는 유체가 상기 회전유도공 측으로 유출되면서 상기 회전판을 회전시키고,
    상기 유입안내판은, 제 1 유입안내판(20)과, 상기 제 1 유입안내판(20)의 외측에 밀착되는 제 2 유입안내판(25)을 포함하고,
    상기 유입공은, 상기 제 1 유입안내판(20)의 상기 회전유도공과 대향되는 위치에 형성되되, 상기 회전판 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성되는 제 1 유입공(22)과, 상기 제 2 유입안내판(25)의 상기 제 1 유입공(22)과 대향되는 위치에 형성되되 상기 제 2 유입안내판(25)과 수직 방향으로 형성되는 제 2 유입공(27)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 터빈.
  2. 내부가 비어 있으며 일측과 타측이 개방되는 하우징(10);
    상기 하우징(10) 내부에 회전되도록 구비되며, 그 테두리를 따라 다수 개의 회전유도공이 형성되는 회전판;
    상기 하우징(10)의 일측에 고정되되 상기 회전유도공의 일단과 대향되는 위치에 유체가 유입되도록 하나 이상의 유입공이 형성되는 유입안내판;
    상기 하우징(10)의 타측에 고정되되 상기 회전유도공의 타단과 대향되는 위치에 유체가 유출되도록 하나 이상의 유출공이 형성되는 유출안내판; 및
    상기 회전판과, 상기 유입안내판과, 상기 유출안내판을 일체로 관통하는 회전축(50)을 포함하고,
    상기 유입공은 상기 회전판 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된 부분을 포함하고,
    상기 유입공으로 유입되는 유체가 상기 회전유도공 측으로 유출되면서 상기 회전판을 회전시키고,
    상기 유출안내판은, 상기 하우징(10) 타측에 고정되는 제 1 유출안내판(40)과, 상기 제 1 유출안내판(40)의 외측에 밀착되는 제 2 유출안내판(45)을 포함하고,
    상기 유출공은, 상기 제 1 유출안내판(40)의 상기 회전유도공과 대향되는 위치에 형성되는 제 1 유출공(42)과, 상기 제 2 유입안내판(25)의 상기 제 1 유출공(42)과 대향되는 위치에 형성되는 제 2 유출공(47)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 터빈.
  3. 내부가 비어 있으며 일측과 타측이 개방되는 하우징(10);
    상기 하우징(10) 내부에 회전되도록 구비되며, 그 테두리를 따라 다수 개의 회전유도공이 형성되는 회전판;
    상기 하우징(10)의 일측에 고정되되 상기 회전유도공의 일단과 대향되는 위치에 유체가 유입되도록 하나 이상의 유입공이 형성되는 유입안내판;
    상기 하우징(10)의 타측에 고정되되 상기 회전유도공의 타단과 대향되는 위치에 유체가 유출되도록 하나 이상의 유출공이 형성되는 유출안내판; 및
    상기 회전판과, 상기 유입안내판과, 상기 유출안내판을 일체로 관통하는 회전축(50)을 포함하고,
    상기 유입공은 상기 회전판 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된 부분을 포함하고,
    상기 유입공으로 유입되는 유체가 상기 회전유도공 측으로 유출되면서 상기 회전판을 회전시키고,
    상기 회전판은, 상기 하우징(10) 내부 일측에 회전되도록 구비되는 제 1 회전판(30)과, 상기 하우징(10) 내부 타측에 회전되도록 구비되는 제 2 회전판(35)을 포함하고,
    상기 회전유도공은, 상기 제 1 회전판(30)의 테두리를 따라 형성되되, 상기 제 1 회전판과 수직 방향으로 형성되는 제 1 회전유도공(32)과, 상기 제 2 회전판(35)의 테두리를 따라 상기 제 1 회전유도공(32)과 대향되는 위치에 형성되되, 상기 유출공 방향으로 갈수록 상기 제 1 회전판(30)이 회전되는 방향과 반대 방향으로 경사지도록 형성되는 다수 개의 제 2 회전유도공(37)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 터빈.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유입공이 형성되는 상기 유입안내판의 테두리 또는 상기 제 2 회전유도공(37)이 형성되는 상기 제 2 회전판(35)의 테두리에는 제 1 결합안내부(23, 38)가 형성되고,
    상기 제 1 회전판(30)의 테두리 또는 상기 유출안내판의 테두리의 상기 제 1 결합안내부(23, 38)와 대향되는 위치에 상기 제 1 결합안내부(23, 38)를 따라 회전되도록 제 2 결합안내부(34, 43)가 형성되는 것을 특징으로 하는 제트 터빈.
  5. 내부가 비어 있으며 일측과 타측이 개방되는 하우징(10);
    상기 하우징(10) 내부에 회전되도록 구비되며, 그 테두리를 따라 다수 개의 회전유도공이 형성되는 회전판;
    상기 하우징(10)의 일측에 고정되되 상기 회전유도공의 일단과 대향되는 위치에 유체가 유입되도록 하나 이상의 유입공이 형성되는 유입안내판;
    상기 하우징(10)의 타측에 고정되되 상기 회전유도공의 타단과 대향되는 위치에 유체가 유출되도록 하나 이상의 유출공이 형성되는 유출안내판; 및
    상기 회전판과, 상기 유입안내판과, 상기 유출안내판을 일체로 관통하는 회전축(50)을 포함하고,
    상기 유입공은 상기 회전판 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된 부분을 포함하고,
    상기 유입공으로 유입되는 유체가 상기 회전유도공 측으로 유출되면서 상기 회전판을 회전시키고,
    상기 유입공과 대향되는 상기 회전유도공의 일단의 상기 회전판이 회전되는 방향과 반대 측방에는 상기 유입공에서 상기 회전유도공으로 유입되는 유체의 이동방향을 따라 내입되어 형성되는 유체안내부(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제트 터빈.
  6. 내부가 비어 있으며 일측과 타측이 개방되는 하우징(10);
    상기 하우징(10) 내부에 회전되도록 구비되며, 그 테두리를 따라 다수 개의 회전유도공이 형성되는 회전판;
    상기 하우징(10)의 일측에 고정되되 상기 회전유도공의 일단과 대향되는 위치에 유체가 유입되도록 하나 이상의 유입공이 형성되는 유입안내판;
    상기 하우징(10)의 타측에 고정되되 상기 회전유도공의 타단과 대향되는 위치에 유체가 유출되도록 하나 이상의 유출공이 형성되는 유출안내판; 및
    상기 회전판과, 상기 유입안내판과, 상기 유출안내판을 일체로 관통하는 회전축(50)을 포함하고,
    상기 유입공은 상기 회전판 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된 부분을 포함하되, 상기 유입공의 직경은 유체가 이동되는 방향을 따라 점차 커지도록 구성되고,
    상기 유입공으로 유입되는 유체가 상기 회전유도공 측으로 유출되면서 상기 회전판을 회전시키고,
    상기 하우징(10)은 다수 개가 일렬로 배열되고, 상기 회전판은 다수 개의 상기 하우징(10) 내부에 각각 회전되도록 다수 개로 구비되며, 상기 유입안내판은 다수 개의 상기 하우징(10)의 일측에 각각 고정되도록 다수 개로 구비되고, 상기 유출안내판은 다수 개의 상기 하우징(10)의 타측에 각각 고정되도록 다수 개로 구비되며, 상기 회전축(50)은 다수 개의 상기 회전판과, 다수 개의 상기 유입안내판과, 다수 개의 상기 유출안내판을 일체로 관통하도록 구성되고,
    다수의 상기 유입안내판과 다수의 상기 유출안내판 중 서로 인접한 상기 유입안내판의 상기 유입공과 상기 유출안내판의 상기 유출공은 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 제트 터빈.
  7. 내부가 비어 있으며 일측과 타측이 개방되는 하우징(10);
    상기 하우징(10) 내부에 회전되도록 구비되며, 그 테두리를 따라 다수 개의 회전유도공이 형성되는 회전판;
    상기 하우징(10)의 일측에 고정되되 상기 회전유도공의 일단과 대향되는 위치에 유체가 유입되도록 하나 이상의 유입공이 형성되는 유입안내판;
    상기 하우징(10)의 타측에 고정되되 상기 회전유도공의 타단과 대향되는 위치에 유체가 유출되도록 하나 이상의 유출공이 형성되는 유출안내판; 및
    상기 회전판과, 상기 유입안내판과, 상기 유출안내판을 일체로 관통하는 회전축(50)을 포함하고,
    상기 유입공은 상기 회전판 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된 부분을 포함하고,
    상기 유입공으로 유입되는 유체가 상기 회전유도공 측으로 유출되면서 상기 회전판을 회전시키고,
    상기 하우징(10)은 상기 회전축(50)을 따라 다수 개가 일렬로 배열되고,
    상기 회전판은 다수 개의 상기 하우징(10) 내부에 각각 회전되도록 다수 개로 구비되며,
    상기 유입안내판은 다수 개의 상기 하우징(10) 중 유체가 유입되는 방향으로 체외곽에 위치되는 하우징(10)의 단부에 고정되고,
    상기 유출안내판은 다수 개의 상기 하우징(10) 중 유체가 유출되는 방향으로 체외곽에 위치되는 하우징(10)의 단부에 고정되며,
    서로 인접한 상기 하우징(10) 사이에 고정되도록 위치되되, 서로 인접한 상기 회전판의 상기 회전유도공과 대향되는 위치에는 유체가 전달되도록 하나 이상의 유체전달공(39a)이 형성되는 유체전달판(39)을 더 포함하고,
    상기 유체전달공(39a)은 상기 유체가 이동되는 방향으로 갈수록 상기 회전판이 회전되는 방향으로 경사지도록 형성된 부분을 포함하고,
    상기 유입안내판의 상기 유입공으로 유입되는 유체가 다수의 상기 회전판의 상기 회전유도공을 지나 상기 유출안내판의 상기 유출공으로 유출될 때, 서로 인접한 상기 회전판 중 일 회전판의 회전유도공 측으로 유출되는 유체가 상기 유체전달판(39)의 상기 유체전달공(39a)을 지나 타 회전판의 회전유도공 측으로 유입되면서 상기 회전판을 회전시키는 것을 특징으로 하는 제트 터빈.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    다수의 상기 유입공은 다수의 상기 회전유도공보다 적은 개수로 구성되는 것을 특징으로 하는 제트 터빈.
  9. 삭제
  10. 삭제
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