KR101869481B1 - 충동식 터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 노즐로 분사되는 유체로 회전 구동되는 충동식 터빈에 관한 것으로서, 고정원반이 복수개가 적층되면서, 상기 중공이 모두 연통되게 일체로 연결되어 형성되는 고정단과, 상기 복수개의 고정단 중심을 모두 관통하는 회전축과, 회전축 외주면에 방사상 대칭되게 부착되면서 고정원반의 중공 내부에 배치되는 복수개의 회전 암 및, 회전 암에 부착되는 구동판으로 구성되는 회전단으로 이루어지되, 상기 고정단의 내부 중공에는 복수개의 노즐이 형성되고, 첫 번째 고정원반 내부 중공으로 주입되는 고압증기가 적층된 고정원반들의 중공을 차례로 통과하면서 상기 노즐로부터 고압증기가 분사되어 구동판을 가격함으로써 회전단을 고속 회전시킴으로써, 파손 위험이 적어 높은 압력과 온도에서도 사용가능하고, 이와 동시에 높은 동력 회수 및 소형화/집적화가 가능한 형태의 충동식 터빈을 제공하고자 한다.

Description

충동식 터빈{Impulse turbine}

본 발명은 충동식 터빈에 관한 것으로, 특히 노즐로 분사되는 유체로 회전 구동되는 충동식 터빈에 관한 것이다.

터빈은 특히 발전소에서 고속으로 흐르는 유체를 이용하여 발전기를 회전 구동시켜 전력을 생산하기 위한 것으로서 고속 유체의 흐름으로 회전되는 블레이드 또는 휠이 구비된다.

따라서 터빈은 원활한 회전으로 고속 유체로부터 높은 동력 회수를 시켜야 하고 또한 고속 유체가 내부에 흐르더라도 내구성이 유지되어야 한다.

이와 관련한 종래기술을 살펴보면, 등록특허공보 제10-1644924호(등록일자: 2016.07.27.)에 개시된 '반작용식 스팀 터빈'은 로터 디스크 내부로 유입된 기체를 노즐을 통해 가속하고 외부로 분사시키면서 그 반작용력을 이용하여 로터의 회전력을 획득하는 장치이다. 제작단가가 높고 고속의 잔류액체와 접촉 시 충격력에 의한 파손이 우려되는 블레이드 타입을 대신하여 디스크 형태의 로터를 사용하기 때문에, 저렴한 제작비와 함께 보다 넓은 온도 및 압력 조건에서 운전이 가능하다.

반면 등록특허공보 제10-1178379호(등록일자: 2012. 08. 23)에 개시된 '수직형 초 동력 고효율 복합 터빈 엔진'은 기존의 블레이드 타입 터빈의 장점을 바탕으로, 소형화 및 집약화된 터빈에 대해 다룬 특허이다. 가이드 작용을 하는 소형 블레이드 타입 베인과 충동력 및 반동력을 함께 회수할 수 있는 1차 블레이드, 그리고 충동력을 통해 마지막으로 로터의 동력을 회수할 수 있는 2차 블레이드를 내부에 제작하여, 소형화된 터빈으로 최대의 동력을 회수할 수 있도록 설계되어 있다.

반작용식 터빈은 디스크의 외곽에서 분사되는 기체의 운동에너지를 이용하여 로터를 회전시키는 장치이기 때문에, 충동력과 반동력을 함께 회수하는 블레이드 타입 터빈에 비하여 동력 회수율이 떨어지게 된다. 따라서 반작용식 터빈의 경우, 동일한 출력 및 효율을 위해서는 블레이드 타입 터빈에 비해 단(Stage)의 수가 증가하게 되며, 이로 인해 로터의 기계적 특성과 공간의 효율적 활용에 약점을 갖고 있다.

반대로 수직형 고효율 복합 터빈 엔진은 블레이드 타입의 터빈을 기반으로 설계되었기 때문에, 상대적으로 높은 동력 회수율 및 소형화와 집적화가 가능하다는 점에서 유리하다. 그러나 제작단가가 높고, 포화영역에서의 기체를 작동유체로 선정할 경우 응축 액체의 타격에 의한 블레이드 파손이 우려되어 협소한 영역에서만 운전해야 한다는 단점도 가지고 있다.

따라서 유체를 이용한 발전에 있어서 전력 생산 효율을 높이면서도 제작 및 유지보수가 저렴하게 이루어질 수 있도록, 파손 위험이 적어 높은 압력과 온도에서도 사용가능하고, 이와 동시에 높은 동력 회수 및 소형화와 집적화가 가능한 형태의 터빈에 관한 기술이 요청된다.

등록특허공보 제10-1644924호(등록일자: 2016.07.27.)

등록특허공보 제10-1178379호(등록일자: 2012. 08. 23)

이에 본 발명은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로써, 유체를 이용한 발전에 있어서 전력 생산 효율을 높이면서도 제작 및 유지보수가 저렴하게 이루어질 수 있도록, 파손 위험이 적어 높은 압력과 온도에서도 사용가능하고, 이와 동시에 높은 동력 회수 및 소형화/집적화가 가능한 형태의 터빈을 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 충동식 터빈은 일정한 두께를 가지며 내부에 중공이 형성되는 고정원반이 복수개가 적층되면서, 상기 중공이 모두 연통되게 일체로 연결되어 형성되는 고정단과, 상기 복수개의 고정단 중심을 모두 관통하는 회전축과, 회전축 외주면에 방사상 대칭되게 부착되면서 고정원반의 중공 내부에 배치되는 복수개의 회전 암 및, 회전 암에 부착되는 구동판으로 구성되는 회전단으로 이루어지되, 상기 고정단의 내부 중공에는 복수개의 노즐이 형성되고, 첫 번째 고정원반 내부 중공으로 주입되는 고압증기가 적층된 고정원반들의 중공을 차례로 통과하면서 상기 노즐로부터 고압증기가 분사되어 구동판을 가격함으로써 회전단을 고속 회전시키는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 노즐은 바람직하게는 끝단이 회전단의 회전 진행방향을 향하게 형성된다.

그리고 상기 중공에는 바람직하게는 고정원반 중심을 기준으로 복수개의 동심원 형상으로 서로 다른 직경의 복수개의 레일이 형성되며, 상기 레일마다 노즐이 배치된다.

이 경우 바람직하게는 상기 레일의 바닥면은 중공의 중심에서 주변으로 갈수록 단계적으로 돌출되고, 레일과 레일 사이는 원형 격벽으로 분리되고, 어느 하나의 레일과 그 레일에 인접되는 주변 방향 레일 사이의 격벽과 상기 주변 방향 레일의 바닥면으로 둘러싸이는 공간인 기층 레일과 상기 어느 하나의 레일 사이에는 레일 간 통로가 형성되며, 상기 어느 하나의 레일에 설치된 노즐에서 분사된 유체는 구동판을 가격한 후 레일 간 통로를 통하여 상기 기층레일로 진입된 다음 기층레일로부터 상기 주변 방향 레일의 노즐을 통하여 분사됨으로써, 유체는 상기 중공의 중심으로부터 주변으로 전달된다.

이때 상기 복수개의 노즐은 바람직하게는 고정원반 내부 중공의 중심으로부터 주변을 향하여 방사상 대칭되는 나선형상의 열을 이루게 배치된다.

또한 상기 레일 간 통로는 바람직하게는 레일 간 통로로부터 회전단의 진행방향으로 가장 근접하는 노즐과의 거리가 레일 간 통로로부터 회전단의 진행 반대방향으로 가장 근접하는 노즐과의 거리보다 더 작게 배치된다.

한편, 상기 구동판은 바람직하게는 단면이 익형으로 형성되어, 유선형으로 돌출되는 곡면인 회전 정면은 회전단의 진행방향을 향하고, 만곡되는 곡면인 충돌면은 회전단의 진행 반대방향을 향하며, 두께가 급격히 감소되는 단부가 주변을 향하게 배치됨으로써, 노즐에서 분사되는 유체가 충돌면을 가격함으로써 회전단이 회전 구동된다.

그리고 바람직하게는 상기 회전 정면에는 복수개의 홈이 밀집되게 형성된다.

본 발명에 따른 충동식 터빈에 따르면, 대량의 유체가 한꺼번에 구동 판에 충돌되는 것이 방지되어 파손이 방지되면서도, 터빈의 내경 전체에 걸쳐 노즐이 형성되어 유체의 운동에너지를 직접 받아 발전기를 구동시킬 수 있으므로 에너지 회수율이 높고, 중심에서 주변으로 갈수록 유체 압력이 낮아지는 점과, 주변 모멘트가 중심 모멘트 보다 큰 점을 이용하여 노즐이 나선형으로 배치됨으로써 차등적으로 구동 판을 구동시킴으로써 유체의 에너지 낭비가 최대한 억제되며, 구동 판이 익형으로 제작됨으로써 회전 정면의 공기 저항이 최소화 될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술 중 반작용식 터빈을 나타내는 도면,
도 2는 종래기술 중 충동식 터빈을 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 충동식 터빈의 측단면도,
도 4a는 도 3에서 어느 하나의 고정원반의 정면도,
도 4b는 도 4a의 측단면도,
도 5a는 도 4a의 고정원반에 삽입되는 회전단의 정면도,
도 5b는 도 5a의 측단면도,
도 6a는 고정원반과 회전단이 결합된 정면도,
도 6b는 도 6a의 측단면도,
도 7a는 노즐과 레일 간 통로의 관계를 나타내는 개념도,
도 7b는 도 7a에서 일정 시간이 경과된 후를 나타내는 개념도,

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 충동식 터빈은 도 4a 및 도 4b에 도시된 고정단(100)과, 도 5a 및 도 5b에 도시된 회전단(200)으로 구성된다. 도 6a 및 도 6b에는 어느 하나의 고정원반(110)과 어느 하나의 회전단(200)이 결합된 모습이 도시되어 있으며, 전체 고정단(100)과 복수개의 회전단(200)이 결합된 전체 모습은 도 3에 도시된 바와 같다.

고정단(100)은 회전되지 않고 고정된 구성으로서 도 4a 및 도 4b에 도시된 것처럼 일정한 두께를 가지며 내부에 중공이 형성되는 고정원반(110)이 복수개가 적층되면서, 중공이 모두 연통되게 일체로 연결되어 형성된다.

도 3에 도시된 도면을 기준으로 볼 때 고압의 유체는 도 3에서 가장 왼쪽에 배치된 고정원반(110)의 유입구(160)로 들어가서 각 고정원반(110)의 중공을 모두 관통한 후 도 3에서 가장 오른쪽에 배치된 고정원반(110)의 배출구(170)로 배출된다.

회전단(200)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 복수개의 고정원반(110) 중심을 모두 관통하는 회전축(210)과, 회전축(210) 외주면에 방사상 대칭되게 부착되면서 고정원반(110)의 중공 내부에 배치되는 복수개의 회전 암(220) 및, 회전 암(220)에 부착되는 구동판(230)으로 구성된다.

고정원반(110) 내부의 중공은 크게 두 부분으로 나누어진다. 첫 번째 부분은 고압의 유체가 유입구(160)를 통하여 들어오면서 최초로 진입되는 공간이다. 이 첫 번째 공간과 두 번째 공간을 나누는 구성이 바로 분리판(122)이다. 분리판(122)에는 노즐(130)이 형성되는데, 도 4b를 기준으로 볼 때 분리판(122)의 왼쪽 공간이 유체가 처음 진입되는 공간이고 노즐(130)은 분리판(122)의 양 면 중 도 4b를 기준으로 볼 때 오른쪽에 설치된다. 따라서 분리판(122)의 왼쪽 공간을 채운 고압의 유체는 노즐(130)을 통하여 분리판(122)의 오른 쪽 공간으로 분사된다.

그리고 노즐은 바람직하게는 분리판(122)의 두께 방향으로 형성된다. 즉 분리판을 관통하는 구멍의 형태로 형성된다. 이때 분리판(122)에 형성되는 노즐은 도 7a에 도시된 바와 같이 분리판(122)의 저면에 형성되는 큰 구멍과 분리판(122)의 상면에 형성되는 작은 구멍이 서로 연통되는 형태로 형성됨으로써 높은 압력을 가지는 유체가 노즐을 통과하면서 압력이 운동에너지로 전환되어 고속으로 분출되면서 구동 판(230)을 가격하게 된다. 이때 분리판(122) 저면에 형성되는 상기 큰 구멍보다 상면에 형성되는 작은 구멍이 구동 판(230)에 가깝게 배치됨으로써 노즐에서 분사되는 유체는 구동 판(230)을 향하여 분사된다.

참고로 도 4b에는 노즐(130)이 도시되지는 않았으나, 도 4a에는 노즐(130)이 설치된 위치가 작은 원형으로 표시되어 있으며, 구체적으로는 도 7a 및 도 7b와 같은 형태로 설치되어 후술하게 될 구동판(230)을 노즐(130)에서 분사된 유체가 가격시킴으로써 회전단(200)이 회전된다. 그리고 고정원반(110) 내부 공간은 격벽(140)으로 인하여 서로 다른 직경을 가지는 동심원 형상의 복수개의 레일(120)로 구분되는데 이에 대해서는 후술하기로 한다.

그리고 노즐(130)은 도 4a에 도시된 것처럼 중공의 폭 방향 전체에 걸쳐 분포될 수 있게 설치된다. 따라서 구동 판(230)은 중공의 폭 방향 전체에 걸쳐 고압 유체로 가격됨으로써 보다 큰 에너지로 회전될 수 있다.

또한 노즐(130)은 도 7a에 도시된 바와 같이 어느 한 방향을 향하도록 설치되는데, 이 노즐(130)이 향하는 방향이 바로 회전단(200)이 회전되는 방향이다. 왜냐하면, 회전단(200)을 구성하는 구동 판(230)에 유체가 가격하는 방향이 바로 회전단의 회전 방향이 되기 때문에 발전기를 구동시킬 수 있게 회전단(200)이 회전되는 방향을 향하여 노즐(130)의 끝단이 설치된다. 이 경우 당연히 모든 노즐(130)은 끝단이 동일한 회전 방향을 향하도록 설치된다.

여기서 노즐(130)이 설치되는 위치는 무작위적인 것이 아니라 도 4a에 도시된 바와 같이 고정원반(110)의 중공을 정면으로 볼 때 중공의 중심을 기준으로 동심원 관계로 형성되는 복수개의 레일(120)에 각각 위치하게 배치된다.

특히 복수개의 레일(120)은 도 4b에 도시된 바와 같이 레일(120) 바닥면 즉 분리판(122)이 중심 레일(120)보다 주변 레일(120)에서 오른쪽으로 더 돌출되게 제작된다. 또한 레일(120)과 레일(120) 간에는 격벽(140)이 원형으로 설치되어 어느 하나의 노즐(130)에서 분사되는 유체가 다른 레일(120)로 곧바로 넘어가지 않게 형성된다. 이 경우 도 4b를 참조하면, 어느 하나의 레일(120) 바닥면인 분리판(122)은 인접되는 두 개의 레일(120) 중 중공의 중심이 아닌 주변 쪽 레일(120)을 향하여 연장된다. 그런데 이 경우 상기 주변 쪽 레일(120)은 바닥면인 분리판(122)이 도 4b에서 볼 때 오른쪽으로 더 돌출되므로, 내측 레일(120) 바닥면인 분리판(122)이 연장된 면과, 격벽(140)과, 상기 주변 쪽 레일(120)의 오른쪽으로 돌출된 바닥면 즉 분리판(122)으로 둘러싸이는 공간이 형성된다. 이 공간을 '기층레일(121)'이라고 칭하기로 한다.

이 경우 기층레일(121)과 기층레일(121)에 인접하면서 바닥 높이가 같은 내측 레일(120) 사이에는 유체가 통과될 수 있는 레일 간 통로(141)가 일정 간격으로 형성된다. 따라서 어느 하나의 레일(120)에 설치된 노즐(130)을 통하여 분사된 유체는 구동 판(230)을 가격시킨 다음 가장 근접하는 레일 간 통로(141)를 통하여 빠져나가서 인접하는 주변 쪽 기층레일(121)로 진입된다. 이때 진입되는 유체가 증가되면서 기층레일(121) 내부 압력이 증가되므로 기층레일(121)에 설치된 노즐(130)로 다시 유체가 분출되어 상기 주변 쪽 레일(120)에 위치하는 구동 판(230)을 유체가 가격시킨다.

따라서 유체는 가장 내측의 노즐(130)로부터 단계적으로 주변 쪽 노즐(130)로 차례로 분사된다. 가장 주변에 배치된 노즐(130)로 분사된 유체는 도 3을 기준으로 할 때 배출구(170)로 배출됨과 동시에 오른쪽에 연결된 인접 고정원반(110)의 유입구로 진입한다.

그리고 중심 쪽 노즐(130)에서 분사된 유체가 시간이 경과하면서 주변으로 밀려나서 주변 쪽 노즐(130)에서 분사되므로 주변 쪽 노즐(130)에서 분사되는 유체의 에너지는 중심 쪽 노즐(130)에서 분사되는 유체의 에너지보다 작다.

그런데, 주변 쪽 노즐(130)에서 분사되는 유체의 운동에너지가 중심 쪽 노즐(130)에서 분사되는 유체의 에너지보다 작더라도 주변 쪽 노즐(130)과 중공의 중심 간의 거리가 더 크므로 모멘트의 원리에 따라 전체 회전단(200)을 회전시키는 힘은 주변 쪽 노즐(130)에서 분사되는 유체로부터 얻어지는 회전력과 중심 쪽 노즐(130)에서 분사되는 유체의 에너지가 비슷할 수 있다. 따라서 주변 쪽 노즐(130)에서 분사되는 유체의 에너지가 낭비되는 것이 아니라 중심 쪽 노즐(130)에서 분사되는 유체의 에너지와 동등한 크기로 회전단(200)이 회전하는 데에 기여할 수 있는 것이다.

한편, 노즐(130)이 너무 촘촘하게 배치될 경우 어느 하나의 노즐(130)에서 분사되는 유체의 에너지양이 미약할 수 있고, 또한 어느 한 고정원반(110) 내에서 유체의 에너지가 너무 많이 소모되면 잇달아 연결된 뒤의 고정원반(110) 내로 진입되는 유체는 회전단(200)을 회전시키는 데에 별로 기여하지 못하여 전체적으로 회전단(200)을 회전시키는 힘의 분포가 불균형하게 됨으로써 결과적으로 유체의 에너지 회수율이 떨어질 수 있다.

따라서 노즐(130)은 적절한 간격과 형상으로 분포되어야 하는데, 이를 위해서 본 발명에서 도 4a 및 도 6a에 도시된 실시예 에서는 노즐(130)의 분포가 고정원반(110)의 중심을 기준으로 볼 때 방사상으로 대칭되는 나선형상의 열을 이루게 배치된다.

노즐(130)이 고정원반(110) 내부 중공의 중심으로부터 나선 형상의 열을 이루게 배치되는 경우는 노즐(130)이 중심으로부터 직선 형태로 방사상 배치되는 경우에 비하여 구동 판(230)이 어느 위치에 있더라도 가까이에 있는 노즐(130)로부터 즉시 유체로 가격될 수 있으므로 더욱 빈번하게 구동 판(230)을 유체가 가격시킬 수 있어, 회전단이 360도 중 어느 각도에서도 고른 속도로 회전될 수 있다.

즉 이처럼 노즐(130)이 나선형으로 배치되면 노즐(130)이 직경 방향으로 일렬로 배치되는 경우보다 더 지속적으로 유체로부터 회전을 위한 에너지를 받을 수 있어, 전력 생산이 보다 안정될 수 있으므로 유체 에너지 회수율이 한층 높아질 수 있다.

한편, 도 5a에 도시된 바와 같이 일정한 중량을 지니는 가속 링(240)이 구비될 수 있다. 가속 링(240)은 회전 암(220)의 끝단을 모두 지나는 원의 형태로 형성되며, 가속 링(240)의 내주면에 회전 암(220)의 끝단이 고정 연결된다.

가속 링(240)이 설치됨으로써 어느 하나의 회전 암(220)에 과도하게 걸릴 수 있는 회전력이 모든 회전 암(220)에 고르게 분산될 수 있고, 또한 가속 링(240)이 일정한 중량을 가짐으로써 회전단(200)의 회전이 가속될 수 있게 되어 유체의 분사 에너지가 편차가 생기더라도 회전단(200)의 회전에 영향이 최소화될 수 있고, 회전 속도 또한 고르게 되어 안정적인 전력 생산이 한층 더 가능하게 된다.

한편, 도 4a에 도시된 바와 같이 레일 간 통로(141)는 레일 간 통로(141)로부터 회전단(200)의 진행방향으로 가장 근접하는 노즐(130)과의 거리가 레일 간 통로(141)로부터 회전단(200)의 진행 반대 방향으로 가장 근접하는 노즐(130)과의 거리보다 더 작게 배치된다.

만일 위와 같이 배치되지 않고 오히려 레일 간 통로(141)가 회전단(200)의 진행 반대 방향 측의 노즐(130)과 더 가깝다면, 도 7a에 도시된 바와 같이 노즐(130)을 통하여 분사된 유체가 구동 판(230)을 가격 시킨 후 구동 판(230)에서 반사되어 분사방향의 반대 방향으로 꺾여서 진행할 때 그 다음 구동 판(230)의 진행을 막는 저항으로 작용될 수 있기 때문이다.

또한, 구동 판(230)의 양면 중 회전방향을 향하는 면을 회전 정면(230b)이라 칭하고 회전 반대방향을 향하는 면, 즉 유체로 가격 당하는 면을 충돌 면(230a)이라고 칭할 경우, 어느 하나의 회전중인 구동 판(230)은 회전 정면(230b)의 압력이 충돌 면(230a)의 압력보다 낮으면 낮을수록 더욱 회전을 위한 추진력을 얻을 수 있으므로 레일 간 통로(141)는 회전 방향의 노즐(130) 측에 더 가깝게 형성되어야 한다. 이러한 원리가 도 7b에 개념적으로 도시되어 있다.

다만, 레일 간 통로(141)와 회전단(200) 진행방향 노즐과의 간격이 너무 작다면 유체는 구동 판(230)을 가격시킨 후 레일 간 통로(141)를 지나쳐서 뒤따라오는 구동 판(230)의 회전 정면(230b)에서 저항으로 작용될 수 있으므로 레일 간 통로(141)는 회전단(230) 진행방향 노즐(130)과의 사이에 일정한 간격은 필요하다.

또한 본 발명에서는 반작용식 터빈과 달리 고정단(100)을 이루는 고정원반(110)이 회전되지 않으므로 고정원반(110)에 작용되는 반력은 고스란히 노즐(130)로 분사되는 유체의 추진력이 되므로 노즐(130)에서 분사되는 유체의 운동에너지가 크므로, 오로지 반력으로 회전되는 반작용식 터빈보다도 유체의 운동에너지 회수율이 더욱 크다.

한편, 도 6b의 확대도에 도시된 바와 같이 본 발명에서 고정원반(110) 내부에 형성되는 복수개의 레일(120) 중 가장 중심에 가까운 레일(120) 바닥을 형성하는 분리판(122)의 내주면과 회전축(210)의 외주면 사이에는 나사선과 유사하게 내주면이 극히 얇게 형성되는 링이 복수개가 촘촘하게 밀집되어 형성되는 라비린스 씰(123)이 구비될 수 있다. 여기서 상기 링 하나를 '씰'이라고 칭하기로 한다.

왜냐하면 가장 내측의 분리판(122) 내주면과 회전축(210) 외주면 사이로 유체가 누설되면 그만큼 가장 내측의 분리판(122)에 형성되는 노즐(130)로 분사되는 유체 에너지가 감소되기 때문이다. 그런데 유체 누설을 방지시키기 위해서 만일 가장 내측의 분리판(122) 내주면과 회전축(210) 외주면을 밀착시키면 회전축(210)의 회전이 마찰로 인하여 원활하지 못하게 될 것이고, 그렇다고 해서 가장 내측의 분리판(122) 내주면과 회전축(210) 외주면 사이에 미세한 간격만큼 이격시킨다 하더라도 유체 누설을 막기는 힘들고 설령 유체 누설이 어느정도 방지되는 간격이라면 역시나 가장 내측의 분리판(122) 내주면과 회전축(210) 외주면의 접촉으로 인한 마찰 우려가 있을 수 있다.

따라서 도 6b의 확대도에 도시된 것과 같은 라비린스 씰(123)을 설치하고 라비린스 씰(123) 내주면과 회전축(210) 외주면 사이 간격을 미세하게 유지시킨다면, 첫째로는 설령 라비린스 씰(123) 내주면과 회전축(210) 외주면이 접촉되더라도 발생되는 마찰은 극히 미세할 것이고, 둘째로는 도 6b에서 하나의 라비린스 씰(123)을 구성하는 복수개의 씰 중에서 가장 왼쪽의 씰 내주면과 회전축(210) 외주면 사이 공간을 통하여 소량의 유체가 통과하더라도 씰과 씰 사이의 유체 압력은 극히 낮으므로 그 다음 씰을 통과하는 유체 비율은 더윽 낮아지게 되어 결과적으로 유체의 누설이 효과적으로 방지된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

100 : 고정단 110 : 고정원반
120 : 레일 121: 기층레일
122 : 분리판 123 : 라비린스 씰
130 : 노즐 140 : 격벽
141 : 레일 간 통로 150 : 후판
160 : 유입구 170 : 배출구
200 : 회전단 210 : 회전축
220 : 회전 암 230 : 구동 판
230a : 충돌면 230b : 회전 정면
240 : 가속 링

Claims (7)

1. 일정한 두께를 가지며 내부에 중공이 형성되는 고정원반이 복수개가 적층되면서, 상기 중공이 모두 연통되게 일체로 연결되어 형성되는 고정단과;
   상기 복수개의 고정단 중심을 모두 관통하는 회전축과, 회전축 외주면에 방사상 대칭되게 부착되면서 고정원반의 중공 내부에 배치되는 복수개의 회전 암 및, 회전 암에 부착되는 구동판으로 구성되는 회전단;으로 이루어지며,
   상기 고정단의 내부 중공에는 복수개의 노즐이 형성되고, 첫 번째 고정원반 내부 중공으로 주입되는 고압증기가 적층된 고정원반들의 중공을 차례로 통과하면서 상기 노즐로부터 고압증기가 분사되어 구동판을 가격함으로써 회전단을 고속 회전시키되,
   상기 중공에는 고정원반 중심을 기준으로 서로 직경이 다른 복수개의 동심원 형상의 복수개의 레일이 형성되며, 상기 레일마다 노즐이 배치되고,
   상기 레일의 바닥면은 중공의 중심에서 주변으로 갈수록 단계적으로 돌출되고, 레일과 레일 사이는 원형 격벽으로 분리되며,
   어느 하나의 레일과 그 레일에 인접되는 주변 방향 레일 사이의 격벽과 상기 주변 방향 레일의 바닥면인 분리판으로 둘러싸이는 공간인 기층 레일과 상기 어느 하나의 레일 사이에는 레일 간 통로가 형성되며,
   상기 어느 하나의 레일에 설치된 노즐에서 분사된 유체는 구동판을 가격한 후 레일 간 통로를 통하여 상기 기층레일로 진입된 다음 기층레일로부터 상기 주변 방향 레일의 노즐을 통하여 분사되는 것을 특징으로 하는 충동식 터빈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 노즐은 끝단이 회전단의 회전 진행방향을 향하게 형성되는 것을 특징으로 하는 충동식 터빈.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 노즐은 고정원반 내부 중공의 중심으로부터 주변을 향하여 방사상 대칭되는 나선형상의 열을 이루게 배치되는 것을 특징으로 하는 충동식 터빈.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 레일 간 통로는 레일 간 통로로부터 회전단의 진행방향으로 가장 근접하는 노즐과의 거리가 레일 간 통로로부터 회전단의 진행 반대방향으로 가장 근접하는 노즐과의 거리보다 더 작은 것을 특징으로 하는 충동식 터빈.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 회전단에는 회전 암의 끝단을 모두 지나는 원의 형상으로 형성되며, 일정한 중량을 가지는 소재로 제작되는 가속 링이 구비되고, 가속 링 내주면에 회전 암 끝단이 모두 일체로 고정 연결되는 것을 특징으로 하는 충동식 터빈.

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