KR101563629B1 - 유기랭킨사이클용 발전 시스템 - Google Patents

유기랭킨사이클용 발전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101563629B1
KR101563629B1 KR1020140090520A KR20140090520A KR101563629B1 KR 101563629 B1 KR101563629 B1 KR 101563629B1 KR 1020140090520 A KR1020140090520 A KR 1020140090520A KR 20140090520 A KR20140090520 A KR 20140090520A KR 101563629 B1 KR101563629 B1 KR 101563629B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
housing
working fluid
pump
rotating shaft
generator
Prior art date
Application number
KR1020140090520A
Other languages
English (en)
Inventor
장영일
정훈
김기태
Original Assignee
주식회사 에이치케이터빈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에이치케이터빈 filed Critical 주식회사 에이치케이터빈
Priority to KR1020140090520A priority Critical patent/KR101563629B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101563629B1 publication Critical patent/KR101563629B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/04—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially axially
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/16—Arrangement of bearings; Supporting or mounting bearings in casings
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • 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
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • 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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
    • 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
    • F01K27/00—Plants for converting heat or fluid energy into mechanical energy, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

본 발명은 유기랭킨사이클용 발전 시스템에서 하나의 하우징 내부에 반작용식 터빈과 발전기를 함께 설치하여 발전기 일체형 터빈 모듈을 구성함으로써, 구조가 간단해지고 제작 비용을 절감할 수 있으며, 작동유체의 누설을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 하나의 하우징 내부에 반작용식 터빈과 발전기 뿐만 아니라 작동유체 펌프까지 함께 설치함으로써, 구조가 보다 간단해지고 제작 비용을 절감할 수 있다.

Description

유기랭킨사이클용 발전 시스템{Generating system for organic rankine cycle}
본 발명은 유기랭킨사이클용 발전 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반작용식 터빈과 발전기가 일체형 구조로 이루어진 유기랭킨사이클용 발전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 유기랭킨 사이클(ORC,Organic Rankine Cycle)은 유기매체를 작동유체로 사용하는 랭킨 사이클로서, 비교적 저온의 폐열을 이용하여 작동매체를 고온 고압으로 비등시킨 후, 터빈을 통해 팽창시켜 토크를 얻어 발전기를 통해 전력을 생산한다. 상기 유기랭킨 사이클은, 증발기, 터빈, 응축기, 펌프를 기본 구성으로 한다.
종래의 유기랭킨 사이클은, 터빈이 블레이드 방식이기 때문에 하우징 내부에 터빈과 발전기를 함께 설치할 경우, 베어링을 윤활하기 위한 오일이 냉매에 일부 섞여 운전되어 블레이드가 파손되는 문제점이 있다. 이로 인해 상기 발전기를 상기 하우징의 내부에 설치할 수 없으므로, 구조가 복잡해지고 제작 비용이 많이 드는 문제점이 있다.
한국등록특허10-1336788호
본 발명의 목적은, 반작용식 터빈과 발전기가 일체형으로 이루어져 구조가 간단해지고 제작 비용이 절감될 수 있는 유기랭킨사이클용 발전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 유기랭킨사이클용 발전 시스템은, 일측에 고압의 작동유체가 유입되는 하우징 입구가 형성되고, 타측에 상기 작동유체가 토출되는 하우징 출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 일방향으로 배치되고 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 고압의 작동유체를 분출하는 반작용 힘에 의해 회전하는 적어도 하나 이상의 로터를 포함하고, 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 반작용식 터빈의 회전축에 결합된 발전기를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 유기랭킨사이클용 발전 시스템은, 일측에 고압의 작동유체가 유입되는 하우징 입구가 형성되고, 타측에 상기 작동유체가 토출되는 하우징 출구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 일방향으로 배치되고 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 고압의 작동유체를 분출하는 반작용 힘에 의해 회전하는 적어도 하나 이상의 로터를 포함하는 반작용식 터빈과, 상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 반작용식 터빈의 회전축에 결합된 발전기와, 상기 하우징 출구에서 나온 저압의 작동유체를 응축시키는 응축기와, 상기 하우징의 내부에서 상기 반작용식 터빈과 상기 발전기가 설치된 제1공간과 격벽에 의해 구획되어 형성된 제2공간에 설치되고, 상기 반작용식 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 응축기에서 나온 저온 저압의 작동유체를 고압 상태로 펌핑하는 작동유체 펌프와, 상기 하우징의 일측면과 상기 회전축의 일단부 사이에 구비된 제1베어링과, 상기 회전축의 일단부에 설치되고, 상기 제1공간의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하여 상기 제1베어링으로 공급하는 제1윤활유 펌프와, 상기 격벽과 상기 격벽을 관통하는 상기 회전축 사이에 구비된 제2베어링과, 상기 격벽과 상기 회전축 사이에서 상기 회전축에 설치되고, 상기 제2공간의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하여 상기 제2베어링으로 공급하는 제2윤활유 펌프를 포함한다.
본 발명은 유기랭킨사이클용 발전 시스템에서 하나의 하우징 내부에 반작용식 터빈과 발전기를 함께 설치하여 발전기 일체형 터빈 모듈을 구성함으로써, 구조가 간단해지고 제작 비용을 절감할 수 있으며, 작동유체의 누설을 방지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 베어링의 윤활유와 반작용식 터빈을 통과하는 작동유체가 혼합되는 현상이 방지될 수 있으므로, 반작용식 터빈과 발전기의 수명이 증대될 수 있다.
또한, 하나의 하우징 내부에 반작용식 터빈과 발전기 뿐만 아니라 작동유체 펌프까지 함께 설치함으로써, 구조가 보다 간단해지고 제작 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유기랭킨사이클용 발전시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발전기 일체형 터빈 모듈이 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 유기랭킨사이클용 발전시스템의 발전기 일체형 터빈 모듈이 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 유기랭킨사이클용 발전시스템의 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 3에 도시된 발전기 일체형 터빈 모듈이 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 유기랭킨사이클용 발전시스템의 발전기 일체형 터빈 모듈이 도시된 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유기랭킨사이클용 발전시스템(1)의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 유기랭킨사이클용 발전시스템(1)은, 열원 공급유로(2), 증발기(14), 발전기 일체형 터빈 모듈(10), 응축기(12), 작동유체 펌프(13) 및 냉각 유로(4)를 포함한다.
상기 열원 공급유로(2)는, 외부로부터 비교적 저온(90~300℃)의 열원을 공급받는 유로이다. 상기 열원 공급유로(2)상에는 열원 공급펌프(3)가 장착된다.
상기 증발기(14)는, 상기 열원 공급유로(2)에서 공급되는 열원에 의해 작동유체를 저온 고압의 기상상태로 변환하여 상기 발전기 일체형 터빈 모듈(10)로 공급하는 역할을 한다. 여기서, 상기 작동유체는 유기 냉매이다.
상기 응축기(12)는, 상기 발전기 일체형 터빈 모듈(10)에서 나온 저온 저압의 작동유체를 응축시킨다.
상기 냉각 유로(4)는 상기 응축기(12)를 통과하는 작동유체를 냉각시키는 유로이다. 상기 냉각 유로(4)에는 냉각용 펌프(5)가 설치된다.
상기 작동유체 펌프(13)는, 상기 응축기(12)와 상기 증발기(14)를 연결하는 유로상에 설치된다. 상기 작동유체 펌프(13)는, 상기 응축기(12)에서 나온 저온 저압의 작동유체를 고압상태로 펌핑하여 상기 증발기(14)로 공급한다.
도 2를 참조하면, 상기 발전기 일체형 터빈 모듈(10)은, 상기 하우징(40)의 내부에 반작용식 터빈(20)과 발전기(30)가 동축으로 연결되어 설치된다.
상기 하우징(40)의 상부 일측에는 상기 증발기(14)에서 나온 저온 고압의 작동유체가 유입되는 하우징 입구(41)가 형성된다. 상기 하우징(40)의 상부 타측에는 상기 하우징(40)을 통과한 작동유체가 외부로 토출되는 하우징 출구(42)가 형성된다. 즉, 상기 하우징 출구(42)는 상기 하우징 입구(41)와 소정의 간격을 두고 형성된다.
상기 반작용식 터빈(20)은, 상기 증발기(14)에서 공급된 저온 고압의 작동유체의 열에너지를 기계적 에너지로 변환시킨다. 상기 반작용식 터빈(20)은, 상기 하우징(40)의 내부에 일방향으로 길게 배치되고 양단부가 상기 하우징(40)에 회전가능하게 설치된 회전축(22)과, 상기 회전축(22)에 결합되어 상기 고압의 작동유체를 분출하는 반작용 힘에 의해 회전하는 로터(24)를 포함한다.
상기 회전축(22)은 상기 하우징(40)의 내부에서 수평방향으로 길게 배치된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 로터(24)는 복수개가 상기 회전축(22)에 축방향을 따라 다단으로 적층 배치된다. 상기 전단의 로터로부터 외주측으로 분사된 작동유체는 후단의 로터의 중심측으로 다시 유입된다. 상기 회전축(22)에 결합되는 상기 로터(24)의 개수에 따라 상기 터빈의 용량이 가변될 수 있다. 즉, 터빈의 용량이 작은 경우에는 상기 로터(24)의 개수를 적게 구성하고, 터빈의 용량이 큰 경우에는 상기 로터(24)의 개수를 많게 구성할 수 있다. 본 실시예에서는, 상기 로터(24)는 4개가 축방향을 따라 배치된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 발전기(30)는, 상기 하우징(40)의 내부에서 상기 회전축(22)에 결합된다. 본 실시예에서는 상기 발전기(30)가 상기 반작용식 터빈(20)의 회전축(22)에 결합된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 발전기(30)의 회전축이 별도로 구비되어 상기 반작용식 터빈(20)의 회전축(22)과 결합되는 것도 물론 가능하다. 상기 발전기(30)는, 상기 하우징(40)의 내주면에 고정 설치된 스테이터(31)와, 상기 스테이터(30)의 내주측에 구비되고 상기 회전축(22)에 결합되어 회전하는 발전 로터(32)를 포함한다.
상기 발전기 일체형 터빈 모듈(10)은, 상기 회전축(22)을 회전가능하게 지지하기 위한 제1,2베어링(51)(52)과, 상기 제1,2베어링(51)(52)에 각각 윤활유를 공급하기 위한 제1,2윤활유 펌프(61)(62)를 더 포함한다.
상기 제1베어링(51)은, 상기 회전축(22)의 일단부(22a)와 상기 하우징(40)의 제1측면부(43) 사이에 설치된다. 상기 제1베어링(51)은 2개가 축방향으로 소정간격 이격되게 배치된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제2베어링(52)은, 상기 회전축(22)의 타단부(22b)와 상기 하우징(40)의 제2측면부(44)사이에 설치된다. 상기 제2베어링(52)은 2개가 축방향으로 소정간격 이격되게 배치된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제1윤활유 펌프(61)는 상기 회전축(22)의 일단부(22a)와 상기 하우징(40)사이에 설치되어, 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유(oil)를 펌핑하여 상기 제1베어링(51)으로 공급한다. 상기 제1윤활유 펌프(61)는 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하기 위한 유입관(61a)과, 윤활유를 다시 상기 하우징(40)의 하부로 배출하는 유출관(미도시)을 포함한다. 상기 제1윤활유 펌프(61)는 트로코이드(Trocoid) 펌프나 키니(kinney) 펌프가 사용될 수 있다. 즉, 상기 제1윤활유 펌프(61)는, 상기 회전축(22)의 편심부(미도시)에 결합된 이너 회전자와, 상기 회전축(22)과 동축으로 배치되고 상기 하우징(40)에 결합된 아우터 케이스를 포함하고, 상기 이너 회전자의 톱니보다 상기 아우터 케이스의 내주면의 톱니가 한 개 더 많게 형성되어, 상기 이너 회전자가 상기 회전축(22)과 회전하면서 상기 유입관(61a)을 통해 상기 이너 회전자와 상기 아우터 케이스 사이로 윤활유를 펌핑하여 상기 제1베어링(51)으로 공급할 수 있다.
상기 제2윤활유 펌프(62)는 상기 회전축(22)의 타단부(22b)에 설치되어, 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하여 상기 제2베어링(52)으로 공급한다. 상기 제2윤활유 펌프(62)는 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하기 위한 유입관(62a)을 포함한다. 상기 제2윤활유 펌프(62)는, 트로코이드(Trocoid) 펌프나 키니(Kinney) 펌프가 사용될 수 있다. 상기 제2윤활유 펌프(62)의 구조는 상기 제1윤활유 펌프(61)와 동일하므로 그에 따른 상세한 설명은 생략한다.
따라서, 상기 반작용식 터빈(20)을 통과하는 기상의 작동유체와 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유는 서로 섞이지 않는다.
또한, 본 실시예에서는 상기 작동유체의 유동 방향을 따라 상기 반작용식 터빈(20), 상기 발전기(30) 순으로 일렬로 배치된 것으로 예를 들어 설명한다. 즉, 상기 반작용식 터빈(20)은 상기 하우징 입구(41)측에 배치되고, 상기 발전기(30)는 상기 하우징 출구(42)측에 배치되어, 상기 하우징 입구(41)로부터 유입된 상기 저온 고압의 작동 유체가 상기 반작용식 터빈(20)을 통과한 후 상기 발전기(30)를 냉각한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 작동을 설명하면, 다음과 같다.
상기 하우징 입구(41)를 통해 상기 저온 고압의 작동 유체가 상기 하우징(40)내로 유입되면, 유입된 작동 유체는 상기 로터(24)의 중심측에 있는 유입홀(24a)을 통해 축방향으로 유입되고, 분사구(24b)를 통해 분사된다. 상기 작동유체의 분사시 발생되는 반작용에 의해 상기 로터(24)와 상기 회전축(22)이 회전하게 된다.
상기와 같은 방법으로, 다단으로 배치된 복수의 상기 로터들(24)을 차례로 통과한 후, 상기 발전기(30)측으로 흘러 상기 발전기(30)를 냉각한 후 상기 하우징 출구(42)를 통해 배출된다.
한편, 상기 하우징(40)의 하부에는 윤활유가 채워지고, 상기 제1,2윤활유 펌프(61)(62)는 상기 윤활유를 펌핑하여 상기 제1,2베어링(51)(52)으로 각각 공급한다. 상기 윤활유가 상기 작동 유체에 섞이지 않으므로, 상기 반작용식 터빈(20)과 상기 발전기(30)의 파손을 방지할 수 있다.
한편, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 유기랭킨사이클용 발전시스템의 발전기 일체형 터빈 모듈이 도시된 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 발전기 일체형 터빈 모듈(10)은, 상기 작동 유체의 유동 방향을 따라 상기 발전기(30), 상기 반작용식 터빈(20) 순으로 일렬로 배치된 것이 상기 제1실시예와 상이하므로, 그 외 구성은 유사하므로, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명하고 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용한다.
즉, 상기 발전기(30)가 상기 하우징 입구(41)측에 배치되고, 상기 반작용식 터빈(20)은 상기 하우징 출구(42)측에 배치되어, 상기 하우징 입구(41)로부터 유입된 상기 저온 고압의 작동 유체가 상기 발전기(30)를 냉각한 후, 상기 반작용식 터빈(20)을 통과하게 된다.
한편, 도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 유기랭킨사이클용 발전시스템의 개략적인 구성도이다. 도 5는 도 3에 도시된 발전기 일체형 터빈 모듈(200)이 도시된 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 발전기 일체형 터빈 모듈(200)은, 상기 하우징(40)의 내부에 반작용식 터빈(20), 발전기(30) 및 작동유체 펌프(100)가 일체로 구비되는 것이 상기 제1실시예와 상이하고, 그 외 구성은 유사하므로, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명하고 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용한다.
상기 하우징(40)의 내부공간은 상기 반작용식 터빈(20)과 상기 발전기(30)가 설치되는 제1공간과, 상기 작동유체 펌프(100)가 설치되는 제2공간으로 격벽(45)에 의해 구획된다. 상기 격벽(45)에는 상기 회전축(22)이 관통하고, 상기 회전축(22)은 상기 작동유체 펌프(100)와 결합된다. 즉, 상기 작동유체 펌프(100)는 상기 회전축(22)에 의해 작동된다. 다만, 초기 기동시에는 상기 반작용식 터빈(20)이 작동하지 않으므로, 상기 발전기(30)에 소정의 전원을 인가하여 상기 회전축(22)을 회전시켜 상기 작동유체 펌프(100)를 작동시킬 수 있다.
상기 제2공간에는 상기 작동유체 펌프(100)로 작동유체를 유입하는 펌프 유입부(101)와, 상기 작동유체 펌프(100)에서 펌핑된 저온 고압의 작동유체를 토출하는 펌프 토출부(102)가 형성된다. 상기 펌프 유입부(101)의 상측에는 펌프 입구(111)가 형성되고, 상기 펌프 토출부(102)의 상측에는 펌프 출구(112)가 형성된다. 상기 펌프 입구(111)를 통해 상기 응축기(12)에서 나온 저온 저압의 액상 작동유체가 유입된다.
상기 펌프 유입부(101)가 상기 하우징 출구(42)측에 배치됨으로써, 서로 대향하는 상기 펌프 유입부(101)측과 상기 하우징 출구(42)측이 모두 저압 상태이기 때문에 양측의 압력차가 발생하지 않으므로, 상기 제1공간과 상기 제2 공간 사이의 누설을 차단하기에 유리하다.
상기 발전기 일체형 터빈 모듈(100)은, 상기 회전축(22)을 회전가능하게 지지하기 위한 제1,2베어링(151)(152)과, 상기 제1,2베어링(151)(152)에 각각 윤활유를 공급하기 위한 제1,2윤활유 펌프(161)(162)를 더 포함한다.
상기 제1베어링(151)은, 상기 회전축(22)의 일단부(22a)와 상기 하우징(40)의 제1측면부(43) 사이에 설치된다. 상기 제1베어링(151)은 2개가 축방향으로 소정간격 이격되게 배치된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제2베어링(152)은, 상기 격벽(45)과 상기 격벽(45)을 관통하는 상기 회전축(22)사이에 설치된다. 상기 제2베어링(152)은 2개가 축방향으로 소정간격 이격되게 배치된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 제1윤활유 펌프(161)는 상기 회전축(22)의 일단부(22a)와 상기 하우징(40)사이에 설치되어, 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유(oil)를 펌핑하여 상기 제1베어링(151)으로 공급한다. 상기 제1윤활유 펌프(161)는 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하기 위한 유입관(161a)과, 윤활유를 다시 상기 하우징(40)의 하부로 배출하는 유출관(미도시)을 포함한다. 상기 제1윤활유 펌프(161)는, 트로코이드(Trocoid) 펌프나 키니 펌프가 사용될 수 있다.
상기 제2윤활유 펌프(162)는 상기 격벽(45)과 상기 격벽(45)을 관통하는 상기 회전축(22)사이에 설치되어, 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하여 상기 제2베어링(152)으로 공급한다. 상기 제2윤활유 펌프(162)는 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하기 위한 유입관(162a)을 포함한다. 상기 제2윤활유 펌프(162)는, 트로코이드(Trocoid) 펌프나 키니 펌프가 사용될 수 있다.
따라서, 상기 반작용식 터빈(20)을 통과하는 기상의 작동유체와 상기 하우징(40)의 하부에 채워진 윤활유는 서로 섞이지 않는다.
또한, 상기 격벽(45)과 상기 격벽(45)을 통과하는 상기 회전축(22) 사이에는 실링부재(170)가 구비된다. 상기 실링부재(170)는 상기 제1공간과 상기 제2공간 사이를 실링하여, 상기 제1공간을 유동하는 기상의 작동유체와 상기 제2공간을 유동하는 액상의 작동유체의 혼합을 방지한다.
본 실시예에서는, 상기 작동유체의 유동방향을 따라 상기 반작용식 터빈(20), 상기 발전기(30)순으로 배치되는 것으로 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 작동 유체의 유동방향을 따라 상기 발전기(30), 상기 반작용식 터빈(20) 순으로 배치되는 것도 물론 가능하다.
또한, 상기 펌프 입구(111)와 상기 펌프 출구(112) 사이에 설치되어, 상기 작동유체 펌프(100)의 펌핌량을 조절하기 위한 펌핑 조절 밸브(120)가 설치된다. 상기 펌핑 조절 밸브(120)의 개도를 조절함으로써, 상기 반작용식 터빈(20)과 상기 발전기(30)의 속도에 관계없이 상기 펌핑 조절 밸브(120)에 의해 펌핑되는 유량 및 압력을 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 유기랭킨사이클용 발전시스템의 발전기 일체형 터빈 모듈이 도시된 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 발전기 일체형 터빈 모듈은, 상기 펌프 토출부(102)가 상기 하우징 입구(41)측에 배치되도록 형성된 것이 상기 제3실시예와 상이하고, 그 외 구성은 유사하므로, 상이한 점을 중심으로 상세히 설명하고 유사 구성에 대해 동일 부호를 사용한다.
상기 펌프 토출부(102)가 상기 하우징 입구(41)측에 배치됨으로써, 서로 대향하는 상기 펌프 토출부(102)측과 상기 하우징 입구(41)측이 모두 고압 상태이기 때문에 양측의 압력차가 발생하지 않으므로, 상기 제1공간과 상기 제2 공간 사이의 누설을 차단하기에 유리하다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10, 200: 발전기 일체형 터빈 모듈
20: 반작용식 터빈 22: 회전축
30: 발전기 40: 하우징
51: 제1베어링 52: 제2베어링
61: 제1윤활유 펌프 62: 제2윤활유 펌프
100: 작동유체 펌프

Claims (14)

  1. 일측에 고압의 작동유체가 유입되는 하우징 입구가 형성되고, 타측에 상기 작동유체가 토출되는 하우징 출구가 형성된 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 일방향으로 배치되고 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 고압의 작동유체를 분출하는 반작용 힘에 의해 회전하는 적어도 하나 이상의 로터를 포함하는 반작용식 터빈과;
    상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 반작용식 터빈의 회전축에 결합된 발전기를 포함하고,
    상기 회전축의 양단과 상기 하우징의 사이에 구비된 베어링과,
    상기 회전축과 상기 하우징 사이에 설치되고, 상기 하우징의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하여 상기 베어링으로 공급하는 윤활유 펌프를 더 포함하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  2. 일측에 고압의 작동유체가 유입되는 하우징 입구가 형성되고, 타측에 상기 작동유체가 토출되는 하우징 출구가 형성된 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 일방향으로 배치되고 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 고압의 작동유체를 분출하는 반작용 힘에 의해 회전하는 적어도 하나 이상의 로터를 포함하는 반작용식 터빈과;
    상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 반작용식 터빈의 회전축에 결합된 발전기를 포함하고,
    상기 하우징 출구에서 나온 저압의 작동유체를 응축시키는 응축기와, 상기 응축기에서 나온 액체 상태의 저압 작동유체를 고압 상태로 펌핑하는 작동유체 펌프를 더 포함하고,
    상기 작동유체 펌프는, 상기 하우징의 내부에 설치되고 상기 반작용식 터빈의 회전축과 동축으로 연결된 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 회전축의 양단과 상기 하우징의 사이에 구비된 베어링과,
    상기 회전축과 상기 하우징 사이에 설치되고, 상기 하우징의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하여 상기 베어링으로 공급하는 윤활유 펌프를 더 포함하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 작동유체의 유동 방향을 따라 상기 반작용식 터빈, 상기 발전기 순으로 일렬로 배치되어,
    상기 하우징 입구로부터 유입된 상기 고압의 작동 유체가 상기 반작용식 터빈을 통과한 후 상기 발전기를 냉각하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 작동유체의 유동 방향을 따라 상기 발전기, 상기 반작용식 터빈 순으로 일렬로 배치되어,
    상기 하우징 입구로부터 유입된 상기 고압의 작동 유체가 상기 발전기를 냉각한 후 상기 반작용식 터빈을 통과하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 작동유체 펌프로 상기 액체 상태의 저압 작동유체를 유입하는 펌프 유입부와, 상기 작동유체 펌프에서 펌핑된 고압의 작동유체를 토출하는 펌프 토출부가 형성되고,
    상기 펌프 유입부는, 상기 하우징 출구측에 배치되는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 작동유체 펌프로 상기 액체 상태의 저압 작동유체를 유입하는 펌프 유입부와, 상기 작동유체 펌프에서 펌핑된 저온 고압의 작동유체를 토출하는 펌프 토출부가 형성되고,
    상기 펌프 토출부는, 상기 하우징 입구측에 배치되는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 유기랭킨사이클용 발전 시스템의 초기 기동시에는 상기 발전기를 이용해 상기 회전축을 회전시켜 상기 작동유체 펌프를 작동하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징의 내부 공간을 상기 반작용식 터빈과 상기 발전기가 설치되는 제1공간과 상기 작동유체 펌프가 설치되는 제2공간으로 구획하고, 상기 회전축이 관통하도록 형성된 격벽을 더 포함하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 격벽과 상기 회전축 사이에 구비되어, 상기 회전축을 지지하는 베어링과,
    상기 회전축과 상기 격벽 사이에 설치되고, 상기 하우징의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하여 상기 베어링으로 공급하는 윤활유 펌프를 더 포함하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  11. 청구항 1 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 윤활유 펌프는,
    트로코이드(Trochoid)펌프와 키니(kinney) 펌프 중 어느 하나가 사용되는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 격벽과 상기 회전축 사이에 구비되어, 상기 제1공간과 상기 제2공간 사이를 실링하는 실링부재를 더 포함하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 펌프 유입부와 상기 펌프 토출부 사이에 설치되어, 상기 작동유체 펌프의 펌핑량을 조절하기 위한 펌핑 조절 밸브를 더 포함하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
  14. 일측에 고압의 작동유체가 유입되는 하우징 입구가 형성되고, 타측에 상기 작동유체가 토출되는 하우징 출구가 형성된 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 일방향으로 배치되고 회전가능하게 설치된 회전축과, 상기 회전축에 결합되어 상기 고압의 작동유체를 분출하는 반작용 힘에 의해 회전하는 적어도 하나 이상의 로터를 포함하는 반작용식 터빈과;
    상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 반작용식 터빈의 회전축에 결합된 발전기와;
    상기 하우징 출구에서 나온 저압의 작동유체를 응축시키는 응축기와;
    상기 하우징의 내부에서 상기 반작용식 터빈과 상기 발전기가 설치된 제1공간과 격벽에 의해 구획되어 형성된 제2공간에 설치되고, 상기 반작용식 터빈의 회전축과 동축으로 연결되어, 상기 응축기에서 나온 저온 저압의 작동유체를 고압 상태로 펌핑하는 작동유체 펌프와;
    상기 하우징의 일측면과 상기 회전축의 일단부 사이에 구비된 제1베어링과;
    상기 회전축의 일단부에 설치되고, 상기 제1공간의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하여 상기 제1베어링으로 공급하는 제1윤활유 펌프와;
    상기 격벽과 상기 격벽을 관통하는 상기 회전축 사이에 구비된 제2베어링과;
    상기 격벽과 상기 회전축 사이에서 상기 회전축에 설치되고, 상기 제2공간의 하부에 채워진 윤활유를 펌핑하여 상기 제2베어링으로 공급하는 제2윤활유 펌프를 포함하는 유기랭킨사이클용 발전 시스템.
KR1020140090520A 2014-07-17 2014-07-17 유기랭킨사이클용 발전 시스템 KR101563629B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140090520A KR101563629B1 (ko) 2014-07-17 2014-07-17 유기랭킨사이클용 발전 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140090520A KR101563629B1 (ko) 2014-07-17 2014-07-17 유기랭킨사이클용 발전 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101563629B1 true KR101563629B1 (ko) 2015-10-28

Family

ID=54429050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140090520A KR101563629B1 (ko) 2014-07-17 2014-07-17 유기랭킨사이클용 발전 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101563629B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109356661A (zh) * 2018-12-03 2019-02-19 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种速度式膨胀机及有机朗肯循环发电系统
CN110469376A (zh) * 2019-08-29 2019-11-19 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 布雷顿循环发电系统及方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006230145A (ja) 2005-02-18 2006-08-31 Ebara Corp サブマージドタービン発電機

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006230145A (ja) 2005-02-18 2006-08-31 Ebara Corp サブマージドタービン発電機

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109356661A (zh) * 2018-12-03 2019-02-19 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种速度式膨胀机及有机朗肯循环发电系统
CN110469376A (zh) * 2019-08-29 2019-11-19 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 布雷顿循环发电系统及方法
CN110469376B (zh) * 2019-08-29 2024-01-16 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 布雷顿循环发电系统及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7266707B2 (ja) 発電システム及びこのような発電システムの動作によって発電する方法
CN106014509A (zh) 一种以超临界二氧化碳为工质的透平发电机组
CN105378295B (zh) 涡轮压缩机及涡轮冷冻机
TWI558963B (zh) 冷媒泵浦以及使用該冷媒泵浦之雙循環發電系統
US9376938B2 (en) Waste heat power generator
US11306592B2 (en) Reverse cycle machine provided with a turbine
US9618020B2 (en) Power generation apparatus and power generation system
CN110578560A (zh) 基于静压气浮轴承的orc循环系统
KR101563629B1 (ko) 유기랭킨사이클용 발전 시스템
US9850895B2 (en) Liquid pump and rankine cycle apparatus
US9932829B2 (en) Expander
JP6070224B2 (ja) 発電装置
JP2017518463A (ja) 軸流圧縮機を有する圧縮冷凍機
KR20120021509A (ko) 2단 구심 터빈형 ｏｒｃ 발전 시스템
US9989055B2 (en) Liquid pump and rankine cycle system
US9850783B2 (en) Liquid pump including a gas accumulation area and rankine cycle device including a liquid pump
JP2013007367A (ja) 廃熱発電装置及び発電装置
CN113661307B (zh) 发电系统和通过操作这种发电系统来发电的方法
KR101244108B1 (ko) 일체형 피드 펌프 스크롤 팽창기
JP6102292B2 (ja) トロコイドポンプ
KR20160028710A (ko) 스크롤 팽창기
KR101540259B1 (ko) 로터리 엔진을 이용한 발전 장치
CN115717600A (zh) 压缩机、冷媒循环系统和空调设备
RU2330186C1 (ru) Центробежная парогазогидравлическая машина
JP2018127924A (ja) 流体用ポンプ及びランキンサイクル装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee