KR101332632B1 - Turbine for organic rankin cycle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유기랭킨사이클용 터빈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터빈하우징의 입력측으로 돌출되도록 설치되어 터빈하우징의 내압을 지지하는 실링부재에서, 실링부재의 외부 공기와 접촉을 방지하여 산화를 방지하고, 실링부재의 외측을 일정 압력으로 지지하여 작동유체의 누설을 방지할 수 있는 유기랭킨사이클용 터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine for an organic Rankine cycle, and more particularly, in a sealing member installed to protrude toward the input side of the turbine housing to support the internal pressure of the turbine housing, to prevent oxidation by preventing contact with external air of the sealing member. In addition, the present invention relates to an organic Rankine cycle turbine capable of supporting the outside of the sealing member at a predetermined pressure to prevent leakage of the working fluid.
일반적으로, 유기랭킨사이클(ORC:Organic Rankin Cycle)은 유기매체를 작동유체로 사용하는 랭킨사이클로서 비교적 저온의 온도 범위(60~200℃)의 열원을 회수하여 전기를 생산하는 시스템으로, 저온에서 고압의 기체를 생산하여 터빈을 구동하여야 하는 ORC시스템의 특성상 작동유체로는 비등점이 낮고, 증발압력은 높은 프레온 계열의 냉매를 사용한다.In general, ORC (Organic Rankin Cycle) is a Rankine cycle that uses an organic medium as a working fluid to recover the heat source in a relatively low temperature range (60 ~ 200 ℃) to produce electricity, at a low temperature Due to the nature of the ORC system that needs to produce high pressure gas to drive a turbine, Freon series refrigerants with low boiling point and high evaporation pressure are used.
그런데, 터빈 하우징의 내부로 유입된 고압의 작동유체는 외부와 압력차이로 인해 일정량이 누설되므로, 이를 방지하고자 터빈하우징의 입력측에 돌출되도록 설치된 터빈샤프트와 터빈하우징 사이에 실링부재를 설치하여 누설을 방지하였다.However, the high-pressure working fluid introduced into the turbine housing leaks a certain amount due to a pressure difference from the outside, so that a sealing member is installed between the turbine shaft and the turbine housing installed so as to protrude on the input side of the turbine housing to prevent the leakage. Prevented.
그러나, 실링부재의 외측은 외부에 노출되어 있는 상태이므로 산화가 쉽게 발생하는 문제점이 있었다.However, since the outside of the sealing member is exposed to the outside, oxidation easily occurs.
또한, 터빈을 구동시키기 위해 유입되는 고압의 작동유체는 실링부재의 내외측 압력차이로 인해 일정량이 외부로 누설되는 문제점이 있었다.In addition, the high-pressure working fluid introduced to drive the turbine has a problem that a certain amount leaks to the outside due to the pressure difference between the inside and the outside of the sealing member.
대한민국 등록특허 제1101344호에는 터빈과 발전기 사이에 설치되는 실링부재의 외측에서 공기주입기를 사용하여 작동유체의 누설을 방지하는 기술이 개시되어 있다.Republic of Korea Patent No. 1101344 discloses a technique for preventing the leakage of the working fluid using an air injector outside the sealing member installed between the turbine and the generator.
상기 기술은 터빈과 발전기 사이 즉, 터빈하우징의 출력측에서 발생하는 작동유체의 누설을 방지하는 기술로서, 이를 터빈하우징의 입력측에 적용하기에는 터빈하우징의 전체적인 구성을 변화시켜야 해서 어려움이 있다.The above technique is a technique for preventing leakage of working fluid occurring between the turbine and the generator, that is, at the output side of the turbine housing, and it is difficult to apply it to the input side of the turbine housing by changing the overall configuration of the turbine housing.
따라서, 터빈하우징의 입력측의 작동유체의 누설을 방지하면서 입력측에 설치되는 실링부재의 산화를 방지하는 새로운 기술이 요구되었다.Therefore, a new technique for preventing the oxidation of the sealing member provided on the input side while preventing the leakage of the working fluid on the input side of the turbine housing has been required.
본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터빈하우징의 입력측의 실링부재가 외부로 노출되지 않도록 하여 실링부재의 산화를 방지할 수 있는 유기랭킨사이클용 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide an organic Rankine cycle turbine capable of preventing oxidation of the sealing member by preventing the sealing member on the input side of the turbine housing from being exposed to the outside. The purpose.
또한, 입력측 실링부재의 외측을 일정 압력으로 지지하도록 하여 작동유체의 누설을 방지할 수 있는 유기랭킨사이클용 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an organic Rankine cycle turbine capable of supporting the outside of the input side sealing member at a constant pressure to prevent leakage of the working fluid.
또한, 작동유체의 누설이 방지되어 터빈의 효율이 증가하는 유기랭킨사이클용 터빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a turbine for an organic Rankine cycle, in which leakage of a working fluid is prevented and the efficiency of the turbine is increased.
상기 과제는, 본 발명에 따라, 유기랭킨사이클용 터빈에 있어서, 터빈하우징; 상기 터빈하우징의 입력측으로 돌출되도록 설치되어 회전하는 터빈샤프트; 상기 터빈샤프트의 돌출된 부분과 상기 터빈하우징의 사이에 개재되어 상기 터빈하우징 내측의 압력을 지지하는 실링부재; 상기 터빈샤프트의 돌출된 부분을 커버하면서 밀봉하도록 상기 터빈하우징에 결합되는 캡; 및, 상기 캡의 내측에 주입되어 상기 실링부재의 외측을 일정압력으로 지지하는 불활성 기체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클용 터빈에 의해 달성된다.According to the present invention, there is provided a turbine for an organic Rankine cycle, the turbine housing; A turbine shaft installed and rotating to protrude toward the input side of the turbine housing; A sealing member interposed between the protruding portion of the turbine shaft and the turbine housing to support the pressure inside the turbine housing; A cap coupled to the turbine housing to seal while covering the protruding portion of the turbine shaft; And an inert gas injected into the inside of the cap to support the outside of the sealing member at a constant pressure.
여기서, 상기 캡에는 외부와 연통되는 주입홀이 형성되고, 상기 주입홀을 통해 일정 압력으로 상기 캡의 내측으로 상기 불활성 기체를 주입하는 주입기를 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the cap is preferably formed with an injection hole in communication with the outside, and further comprises an injector for injecting the inert gas into the inside of the cap at a predetermined pressure through the injection hole.
또한, 상기 불활성 기체는 N2인 것이 바람직하다.In addition, the inert gas is preferably N 2 .
본 발명에 따르면, 터빈하우징의 입력측의 실링부재가 외부로 노출되지 않도록 하여 실링부재의 산화를 방지할 수 있는 유기랭킨사이클용 터빈이 제공된다.According to the present invention, there is provided an organic Rankine cycle turbine capable of preventing oxidation of the sealing member by preventing the sealing member on the input side of the turbine housing from being exposed to the outside.
또한, 입력측 실링부재의 외측을 일정 압력으로 지지하도록 하여 작동유체의 누설을 방지할 수 있는 유기랭킨사이클용 터빈이 제공된다.In addition, there is provided an organic Rankine cycle turbine capable of supporting the outside of the input side sealing member at a constant pressure to prevent leakage of the working fluid.
또한, 작동유체의 누설이 방지되어 터빈의 효율이 증가하는 유기랭킨사이클용 터빈이 제공된다.In addition, an organic Rankine cycle turbine is provided in which leakage of the working fluid is prevented, thereby increasing the efficiency of the turbine.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기랭킨사이클용 터빈의 개략도,
도 2는 도 1의 A의 확대도,
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 유기랭킨사이클용 터빈의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an organic Rankine cycle turbine according to a first embodiment of the present invention;
Figure 2 is an enlarged view of Figure 1,
3 is a schematic diagram of an organic Rankine cycle turbine according to a second embodiment of the present invention.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.Prior to the description, components having the same configuration are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment. In other embodiments, configurations different from those of the first embodiment will be described do.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 유기랭킨사이클용 터빈에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a turbine for an organic Rankine cycle according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기랭킨사이클용 터빈의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 유기랭킨 사이클용 터빈(1)은 터빈샤프트(20)가 회전하도록 결합되는 터빈하우징(10)을 포함하여 구성된다.1 is a schematic diagram of an organic Rankine cycle turbine according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, an organic Rankine cycle turbine 1 according to a first embodiment of the present invention includes a
여기서, 터빈샤프트(20)는 입력측과 출력측으로 돌출되도록 설치된다.Here, the
이때, 입력측의 돌출된 부분에는 소정의 베어링(30)과 다수의 실링부재(50)가 결합되고, 출력측에는 발전기(2)가 연결된다.At this time, a predetermined bearing 30 and a plurality of sealing
상기 베어링(30)은 베어링(30)을 지지하기 위한 베어링 지지부재(40)에 지지된 상태로 터빈샤프트(20)의 입력측 돌출된 부분에 설치되어, 터빈샤프트(20)가 중심축을 기준으로 회전가능하게 한다.The
상기 실링부재(50)는 베어링(30)과 터빈하우징(10)의 사이에 개재되도록 설치되어, 터빈하우징(10) 내측으로 유입되는 작동유체의 외부 누설을 방지한다.The sealing
아울러, 실링부재(50)는 설치된 상태에서 고압으로 유입되는 작동유체의 압력을 견디도록 설치된다.In addition, the sealing
그리고, 본원 발명의 핵심인 캡(60)은 터빈샤프트(20) 중 터빈하우징(10)의 입력측으로부터 돌출된 부분을 커버하면서 밀봉하도록 터빈하우징(10)에 결합된다.In addition, the
또한, 캡(60)에 의해 밀봉되는 밀봉영역(70)에는 소정의 주입수단을 이용하여 불활성기체가 일정 압력을 가지도록 주입되며, 바람직하게는 N2일 수 있다.In addition, the inert gas is injected into the sealing
여기서, 일정 압력은 터빈으로 유입되는 작동유체의 압력과 실질적로 동일한 압력을 가지는 것이 바람직하다.Here, the predetermined pressure preferably has a pressure substantially the same as the pressure of the working fluid flowing into the turbine.
즉, 실링부재(50)를 사이에 두고 작동유체의 압력과 불활성기체의 압력이 실질적으로 동일해져 실링부재(50)는 외측 방향으로 압력을 받지 않게 된다.That is, the pressure of the working fluid and the pressure of the inert gas are substantially the same with the sealing
따라서, 실링부재(50)를 통해 작동유체의 누설을 완전히 방지할 수 있다.Therefore, leakage of the working fluid can be completely prevented through the sealing
또한, 실링부재(50)의 외측은 불활성기체에 노출되므로, 종래 대기상태에서의 산화되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since the outside of the sealing
결과적으로, 실링부재(50)는 산화가 방지되면서도 작동유체의 고압에서도 작동유체가 누설되지 않도록 할 수 있다.
As a result, the sealing
다음으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 유기랭킨사이클용 터빈에 대해 설명한다. 제2실시예에서는 제1실시예와 달리 캡(60)에 외부와 연통되는 주입홀(71)이 형성되고, 주입홀을 통해 일정 압력으로 캡(60)의 밀봉영역(70)에 불활성 기체를 주입하도록 설치되는 주입기(80)를 더 포함한다.Next, an organic Rankine cycle turbine according to a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, unlike the first embodiment, an
즉, 제1실시예에서는 밀봉영역(70)에 일정압력으로 불활성기체를 주입되므로 작동유체의 유동적인 압력에 따라 불활성기체의 압력 변화가 불가능하다.That is, in the first embodiment, since the inert gas is injected into the sealing
그러나, 제2실시예에 따르면 작동유체의 변화되는 압력에 따라 밀봉영역(70)에 주입된 불활성기체의 압력이 조절될 수 있다.However, according to the second embodiment, the pressure of the inert gas injected into the sealing
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be embodied in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. Without departing from the gist of the invention claimed in the claims, it is intended that any person skilled in the art to which the present invention pertains falls within the scope of the claims described in the present invention to various extents which can be modified.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
1 : 유기랭킨사이클용 터빈 2 : 발전기
10 : 터빈하우징 20 : 터빈샤프트
30 : 베어링 40 : 베어링 지지부재
50 : 실링부재 60 : 캡
70 : 밀봉영역 71 : 주입홀
80 : 주입기 [Description of Reference Numerals]
1: Organic Rankine Cycle Turbine 2: Generator
10: turbine housing 20: turbine shaft
30: bearing 40: bearing support member
50: sealing member 60: cap
70: sealing area 71: injection hole
80: Injector
Claims (3)
터빈하우징;
상기 터빈하우징의 입력측으로 돌출되도록 설치되어 회전하는 터빈샤프트;
상기 터빈샤프트의 돌출된 부분과 상기 터빈하우징의 사이에 개재되어 상기 터빈하우징 내측으로 유입되는 작동유체로부터 상기 터빈샤프트의 축방향을 따라 외측으로 가해지는 압력을 지지하는 실링부재;
상기 터빈샤프트의 돌출된 부분을 커버하면서 밀봉하도록 상기 터빈하우징에 결합되는 캡; 및,
상기 캡의 내측 밀봉영역에 상기 작동유체의 압력과 대응되는 압력을 가지도록 주입되어 상기 작동유체에 의한 압력과 반대방향으로 상기 실링부재를 지지하는 불활성 기체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클용 터빈.In an organic Rankine cycle turbine,
Turbine housings;
A turbine shaft installed and rotating to protrude toward the input side of the turbine housing;
A sealing member interposed between the protruding portion of the turbine shaft and the turbine housing to support pressure exerted outward along the axial direction of the turbine shaft from a working fluid introduced into the turbine housing;
A cap coupled to the turbine housing to seal while covering the protruding portion of the turbine shaft; And
And an inert gas injected into the inner sealing region of the cap to have a pressure corresponding to the pressure of the working fluid to support the sealing member in a direction opposite to the pressure by the working fluid. Turbine.
상기 캡에는 외부와 연통되는 주입홀이 형성되고,
상기 주입홀을 통해 상기 작동유체의 변화되는 압력에 따라 상기 불활성기체의 압력을 조절하는 주입기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클용 터빈.The method of claim 1,
The cap is formed with an injection hole in communication with the outside,
And an injector for adjusting the pressure of the inert gas according to the pressure of the working fluid through the injection hole.
상기 불활성 기체는 N2인 것을 특징으로 하는 유기랭킨사이클용 터빈.The method of claim 1,
The inert gas is an organic Rankine cycle turbine, characterized in that N 2 .
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2012
- 2012-12-11 KR KR1020120143762A patent/KR101332632B1/en active IP Right Grant
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