KR102244766B1 - 밀폐형 터빈 발전기 - Google Patents

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최문경
송창규
김선진
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주식회사 인지니어스
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Abstract

본 발명은 밀폐형 터빈 발전기에 관한 것으로서, 보다 상세히, 밀폐형 터빈 발전기가 작동하는 과정에서 샤프트에 부가되는 축력을 저감하는 밀폐형 터빈 발전기에 관한 것이다.

Description

밀폐형 터빈 발전기{Enclosed Turbine-Generator}
본 발명은 밀폐형 터빈 발전기에 관한 것으로서, 보다 상세히, 밀폐형 터빈 발전기가 작동하는 과정에서 샤프트에 부가되는 축력을 저감하는 밀폐형 터빈 발전기에 관한 것이다.
밀폐형 터빈 발전기가 작동하는 과정에서 유체의 팽창으로 인하여 터빈의 일측과 타측은 각각 상대적으로 고압과 저압으로 형성된다. 따라서, 밀폐형 터빈 발전기의 내부에 설치된 샤프트의 축방향으로 힘이 발생한다.
터보챠져 같이 축의 양단에 터보기계가 설치되어 있는 경우에는 축력이 상쇄될 수 있지만, 밀폐형 터빈 발전기에서는 터빈만 설치되어 샤프트에 부가되는 축력을 제어하거나 상쇄하기 위해서는, 샤프트에 설치된 베어링 외에 축력을 제어할 방법이 없다. 따라서, 베어링의 수명이 급격하게 감소하거나, 밀폐형 터빈 발전기가 파손될 수 있다.
종래의 기술을 살펴보면, 한국등록특허공보 제10-0905963호에는 반작용식 스팀 터빈에 관한 기술이 공개된 바 있다. 그러나, 종래의 기술은 작동유체를 외부로 분사하면서 발생하는 반발력으로 터빈축에 부가되는 축력을 상쇄하게 되는데, 작동유체를 외부로 분사하기 위한 다수개의 분사부를 결합해야하는 불편함이 있다. 또한, 다수개의 분사부 중 일부가 고장날 경우, 분사부에 의해 발생하는 반발력이 고르게 작용하지 못하여, 축의 길이방향을 기준으로 일측과 타측의 압력차를 발생시켜 축이 쉽게 파손될 수 있다.
따라서, 밀폐형 터빈 발전기의 샤프트에 부가되는 축력을 제어할 수 있는 밀폐형 터빈 발전기의 축력제어 방법이 필요하다.
한국등록특허공보 제10-0905963호 (2009.06.26.)
본 발명은 상술한 바와 같은 선행기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 밀폐형으로 구성된 터빈 발전기의 샤프트에 부가되는 축력을 제어할 수 있는 밀폐형 터빈 발전기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전기를 생산하는 발전기, 상기 발전기에 동력을 공급하는 터빈 및 상기 발전기와 상기 터빈이 자력에 의하여 결합과 분리가 가능하도록 상기 터빈의 일측에 설치되는 자기 커플링부를 포함하고, 상기 터빈은, 상기 터빈의 내부에 유체가 공급될 수 있도록 상기 터빈의 상방으로부터 돌출되어 형성되는 터빈입구, 상기 터빈입구로 공급된 유체가 상기 터빈의 외부로 배출될 수 있도록 상기 터빈의 타측으로부터 돌출되어 형성되는 터빈출구, 상기 터빈입구로 공급된 유체를 분사하여 회전력을 발생시키는 터빈 노즐, 상기 터빈 노즐에 의하여 유체가 분사됨에 따라 회전 가능하도록 중심부를 기준으로 방사상으로 블레이드가 형성되는 터빈휠, 일측이 상기 터빈휠의 중심부에 결합되어 상기 터빈휠로부터 회전력을 전달받아 회전하는 샤프트, 상기 샤프트를 지지하도록 상기 샤프트의 외측에 설치되는 베어링, 상기 샤프트와 상기 베어링을 감싸서 상기 샤프트의 외측에 공간이 형성되도록 설치되는 챔버 및 상기 샤프트의 타측 단부를 감싸서 상기 터빈의 일측을 밀봉하도록 결합되는 밀봉캡을 포함하며, 상기 자기 커플링부는, 상기 밀봉캡의 내측에 설치되는 수자기 커플링 및 상기 수자기 커플링이 내부에 수용되도록 홈이 마련되어 상기 수자기 커플링의 외측에 결합되는 암자기 커플링을 포함하여, 상기 터빈입구로 공급된 유체가 상기 터빈의 일측으로 누설되지 않고 상기 터빈출구로만 배출될 수 있도록 상기 발전기와 상기 터빈은 상기 자기 커플링부로 연결되어 상기 터빈의 출력을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 터빈출구와 상기 챔버를 연결하도록 관 형태로 설치되는 축력조절부를 더 포함하여, 상기 축력조절부를 통해 상기 챔버의 내부에 있는 유체가 상기 터빈출구 측으로 유동하여, 상기 터빈휠을 기준으로, 상기 터빈휠의 전방에 위치하는 상기 터빈출구 측과 상기 터빈휠의 후방에 위치하는 상기 챔버 측의 압력 차가 감소하여 상기 샤프트에 부가되는 축력이 저감되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 축력조절부는, 상기 터빈출구의 측면과 상기 챔버의 측면을 연결하는 배관 및 상기 배관을 개폐하는 밸브를 포함하여, 상기 배관으로 유동할 수 있는 유량이 제어 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 제3항에 의한 밀폐형 터빈 발전기를 사용하여, 사용자가 상기 밸브의 일부 또는 전체를 선택적으로 개폐하는 방식에 의하여 상기 배관으로 유동 가능한 유량을 조절하여, 상기 샤프트에 부가되는 축력을 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 사용자가 선택적으로 상기 밸브를 개폐하는 방식에 의하여 상기 챔버 내부의 유체가 상기 배관으로 유동하며 상기 베어링의 냉각이 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 밀폐형 터빈 발전기는, 밀폐형으로 구성된 터빈 발전기의 샤프트에 부가되는 축력을 제어하여 밀폐형 터빈 발전기 및 샤프트에 결합되는 베어링의 파손을 방지하여 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명의 효과는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기의 A-A`단면을 나타낸 우측면도,
도 3은 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기를 나타낸 우측면도,
도 4는 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기 단면을 나타낸 우측면도,
도 5는 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기를 나타낸 평면도,
도 6은 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기의 B-B`단면을 나타낸 평면도이다.
이하 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.
첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기의 A-A`단면을 나타낸 우측면도, 도 3은 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기를 나타낸 우측면도, 도 4는 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기 단면을 나타낸 우측면도, 도 5는 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기를 나타낸 평면도, 도 6은 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기의 B-B`단면을 나타낸 평면도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 밀폐형 터빈 발전기는, 전기를 생산하는 발전기(200), 상기 발전기(200)에 동력을 공급하는 터빈(100) 및 상기 발전기(200)와 상기 터빈(100)이 자력에 의하여 결합과 분리가 가능하도록 상기 터빈(100)의 일측에 설치되는 자기 커플링부(300)를 포함한다.
또한, 상기 터빈(100)은, 상기 터빈(100)의 내부에 유체가 공급될 수 있도록 상기 터빈(100)의 상방으로부터 돌출되어 형성되는 터빈입구(110), 상기 터빈입구(110)로 공급된 유체가 상기 터빈(100)의 외부로 배출될 수 있도록 상기 터빈(100)의 타측으로부터 돌출되어 형성되는 터빈출구(120), 상기 터빈입구(110)로 공급된 유체를 분사하여 회전력을 발생시키는 터빈 노즐(140), 상기 터빈 노즐(140)에 의하여 유체가 분사됨에 따라 회전 가능하도록 중심부를 기준으로 방사상으로 블레이드가 형성되는 터빈휠(130), 상기 터빈휠(130)의 외주면에 설치되어 유체의 누설을 저감하는 레비린스 씰(150), 일측이 상기 터빈휠(130)의 중심부에 결합되어 상기 터빈휠(130)로부터 회전력을 전달받아 회전하는 샤프트(160), 상기 샤프트(160)를 지지하도록 상기 샤프트(160)의 외측에 설치되는 베어링(170), 상기 샤프트(160)와 상기 베어링(170)을 감싸서 상기 샤프트(160)의 외측에 공간이 형성되도록 설치되는 챔버(180) 및 상기 샤프트(160)의 타측 단부를 감싸서 상기 터빈(100)의 일측을 밀봉하도록 결합되는 밀봉캡(190)을 포함한다.
보다 상세히, 상기 터빈(100)은, 전후방향의 단면이 원형으로 형성되고 측면에 곡면이 형성되는 원기둥 형상으로 설치될 수 있다.
상기 터빈(100)의 상부에는 상기 터빈입구(110)가 설치된다. 상기 터빈입구(110)는, 상기 터빈(100)의 상부로부터 연장 마련된다. 그리고, 상기 터빈입구(110)의 단부는 단면적이 넓게 형성된다. 다시 말하면, 상기 터빈입구(110)의 단부 외주면에는 단이 돌출되어 형성된다.
상기 터빈출구(120)는, 상기 터빈입구(110)와 동일한 형상으로 마련되어 상기 터빈(100)의 전방에 설치된다. 즉, 상기 터빈출구(120)는, 상기 터빈(100)으로부터 연장 마련되며, 단부의 외주면에는 단이 돌출되어 형성된다.
상기 터빈휠(130)은, 일측이 상기 터빈출구(120)와 접하도록 상기 터빈(100)의 내부에 설치된다. 또한, 상기 터빈휠(130)의 타측에는 다수 개의 블레이드가 돌출되어 형성된다. 그리고, 상기 터빈휠(130)은 슈라우드 타입(Shrouded type)의 휠을 포함한다. 또한, 상기 터빈휠(130)의 중심부에는 상기 샤프트(160)가 안착될 수 있는 홈이 형성된다. 보다 상세히, 상기 터빈휠(130)의 중심부에 형성되는 홈은 내측으로 갈수록 직경이 짧아지도록 형성된다. 즉, 상기 터빈휠(130)의 중심부에는 계단형상의 홈이 형성되는 것이다.
상기 터빈 노즐(140)은, 상기 터빈휠(130)에 형성되는 블레이드의 외측에 설치된다. 따라서, 상기 터빈 노즐(140)이 상기 터빈휠(130)의 중심부에 형성되었을 때보다 상기 터빈 노즐(140)에 의하여 상기 터빈휠(130)이 용이하게 회전될 수 있다.
상기 레비린스 씰(150)은, 상기 터빈휠(130)을 기준으로, 전방에 설치되는 전방레비린스 씰(151)과, 후방에 설치되는 후방레비린스 씰(152)을 포함한다. 보다 상세히, 상기 전방레비린스 씰(151)은, 상기 터빈휠(130)이 상기 터빈출구(120)와 접하는 상기 터빈휠(130)의 일측 단부에 설치된다. 그리고, 상기 후방레비린스 씰(152)은, 상기 터빈휠(130)의 타측 단부에 설치된다.
또한, 부품이 결합하는 과정에서, 상기 부품은 서로 일체로 형성되지 않으므로 상기 부품이 접촉하는 부분에서는 틈이 발생하게 되는데, 상기 터빈(100) 내부에 공급된 유체가 상기 틈으로 누설되는 것을 최소화하기 위해 상기 레비린스 씰(150)이 설치된다. 보다 상세히, 첨부된 도면에는 도시하지 않았지만 상기 레비린스 씰(150)은 요철형태로 형성되는 면을 포함한다. 따라서, 상기 레비린스 씰(150)과 접촉하는 면은 다수개의 공간으로 분할되어, 외부로부터 내부로 유입되는 먼지 등을 차단할 수 있으며, 내부로부터 외부로 누설되는 유체를 최소화할 수 있다.
상기 샤프트(160)는, 양단부의 직경이 중심부의 직경보다 짧게 형성된다. 그리고, 상기 샤프트(160)는, 상기 샤프트(160)의 단부와, 상기 샤프트(160)의 단부보다 직경이 길게 형성되는 상기 샤프트(160)의 중심부 일부가 상기 터빈휠(130)의 중심부로 삽입되어 결합된다. 따라서, 상기 터빈휠(130)과 상기 샤프트(160)는 직경이 서로 다른 두 개의 면이 접하도록 결합되어, 상기 터빈휠(130)로부터 상기 샤프트(160)로 회전력이 원활하게 전달될 수 있다.
상기 샤프트(160)의 중심부를 기준으로, 전방과 후방에는 상기 베어링(170)이 결합된다. 보다 상세히, 상기 베어링(170)은, 상기 샤프트(160)의 단부보다 직경이 길게 형성되는 상기 샤프트(160)의 중심부 전단에 설치되는 전방베어링(171)과, 상기 샤프트(160)의 중심부 후단에 설치되는 후방베어링(172)을 포함한다. 또한, 상기 전방 베어링(171)은 두 개가 설치될 수 있다.
상기 베어링(170)은, 상기 샤프트(160)가 회전함에 따라 상기 샤프트(160)에 부가되는 축력을 지지하기 위해 설치되는 것으로써, 상기 샤프트(160)에 부가되는 축력을 지지할 수 있는 것이라면 어떤 것이든 사용할 수 있다. 상기 베어링(170)은 일예로, 컴바인드 베어링 또는 앵귤러 콘택트 볼베어링 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 챔버(180)는, 상기 터빈(100)의 일측에 설치된다. 또한, 상기 챔버(180)는, 상기 챔버(180)의 중심부로부터 양측으로 갈수록 너비가 넓어지도록 설치된다. 보다 상세히, 상기 챔버(180)는, 상기 터빈(100)의 일측으로부터 상기 샤프트(160)의 중심부로 갈수록 직경이 짧아지도록 형성되며, 상기 샤프트(160)의 중심부로부터 상기 후방베어링(172)이 설치된 상기 샤프트(160)의 타측 단부로 갈수록 직경이 길어지도록 형성된다. 다시 말하면, 상기 챔버(180)는, 상기 챔버(180)의 전방으로부터 후방으로 갈수록 단이 형성된다. 즉, 상기 챔버(180)의 전단 직경은 상기 챔버(180)의 후단 직경보다 길게 형성된다. 또한, 상기 챔버(180)의 전단부 직경은 상기 터빈휠(130)의 직경 이상으로 형성된다.
상기 밀봉캡(190)은, 중심부에 홈이 형성되어 상기 샤프트(160)의 타측 단부를 감쌀 수 있도록 대략 ‘ㄷ’자 형상의 단면을 가지도록 형성된다. 또한, 상기 샤프트(160)의 길이방향을 기준으로, 상기 샤프트(160)의 단부와 대향되는 상기 밀봉캡(190)의 단부는 외측으로 볼록한 반구형상으로 형성된다. 다시 말하면, 상기 밀봉캡(190)이 ‘ㄷ’자 형상으로 마련되어, 상기 샤프트(190)와 결합된 후, 상기 밀봉캡(190)의 외측면의 일부가 반구형태로 패킹되는 것으로 볼 수도 있다. 즉, 상기 밀봉캡(190)은 대략 ‘⊃’자 형태로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 자기 커플링부(300)가 마련된다. 상기 자기 커플링부(300)는, 상기 샤프트(160)와 함께 회전될 수 있도록 상기 밀봉캡(190)의 내측에 설치되는 수자기 커플링(310) 및 상기 수자기 커플링(310)이 내부에 수용되도록 홈이 마련되어 상기 수자기 커플링(310)의 외측에 결합되는 암자기 커플링(320)을 포함한다.
또한, 상기 자기 커플링부(300)는, 자력에 의하여 결합된 구조로써, 상기 암자기 커플링(320)과 상기 수자기 커플링(310)이 결합하는 과정에서, 상기 암자기 커플링(320)이 상기 수자기 커플링(310)과 이격된 상태로 결합된다. 그리고, 상기 수자기 커플링(310)은 상기 밀봉캡(190)에 설치되어 상기 샤프트(160)와 연동되어 회전하고, 상기 암자기 커플링(320)은 자력에 의하여 상기 수자기 커플링(310)과 연결되어 있으므로 상기 수자기 커플링(310)과 함께 회전한다. 즉, 상기 샤프트(160)가 회전함에 따라 상기 수자기 커플링(310) 및 암자기 커플링(320)이 함께 회전될 수 있다.
따라서, 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기는 마찰에 의한 마모를 저감할 수 있다. 또한, 상기 터빈입구(110)로 공급된 유체가 상기 터빈(100)의 일측으로 누설되지 않고, 상기 터빈출구(120)로만 배출될 수 있도록 상기 발전기(200)와 상기 터빈(100)은 상기 자기 커플링부(300)로 연결되어, 상기 터빈(100)의 출력이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 밀폐형 터빈 발전기는, 상기 터빈출구(120)와 상기 챔버(180)를 연결하도록 관 형태로 설치되는 축력조절부(400)를 더 포함한다. 그리고, 상기 축력조절부(400)는, 상기 터빈출구(120)의 측면과 상기 챔버(180)의 측면을 연결하는 배관(410) 및 상기 배관(410)을 개폐하는 밸브(420)를 포함한다.
보다 상세히, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 배관(410)을 상기 터빈(100)의 상면에서 바라보면, 대략 ‘ㄷ’자 형태로 설치된다. 또한, 상기 배관(410)은, 상기 터빈(100)의 중심부에 전후방향으로 길게 놓이는 가상의 중심축을 기준으로, 대칭되어 설치된다.
그리고, 상기 밸브(420)는, 상기 터빈(100)의 전후방향으로 길게 설치되는 상기 배관(410)의 중심부에 설치된다. 또한, 상기 밸브(420)는, 사용자가 손으로 파지한 상태에서 수평방향으로 회전시킬 수 있도록 형성된다. 그리고 본 발명에서는 상기 밸브(420)를 사용자가 손으로 파지한 상태에서 회전시키는 다이얼형태로 도시하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 전자식 버튼형태로 변형 실시될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기는 상기 배관(410)으로 유동할 수 있는 유량의 제어가 가능한 효과가 있다. 또한, 상기 축력조절부(400)를 통해 상기 챔버(180)의 내부에 있는 유체가 상기 터빈출구(120) 측으로 유동하여, 상기 터빈휠(130)을 기준으로, 상기 터빈휠(130)의 전방에 위치하는 상기 터빈출구(120) 측과 상기 터빈휠(130)의 후방에 위치하는 상기 챔버(180) 측의 압력 차가 감소하여 상기 샤프트(160)에 부가되는 축력이 저감되는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기의 축력제어 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명의 밀폐형 터빈 발전기의 축력제어 방법에 의하면, 사용자가 상기 밸브(420)의 일부 또는 전체를 선택적으로 개폐하는 방식에 의하여 상기 배관(410)으로 유동 가능한 유량을 조절하여, 상기 샤프트(160)에 부가되는 축력을 제어할 수 있다.
보다 상세히, 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기가 작동하는 과정에서, 일예로 유체가 공급되는 상기 터빈입구(110) 측의 압력을 10 bar로 가정하고, 상기 챔버(180)의 내부 압력을 7 내지 8 bar로 가정하며, 상기 터빈출구(120) 측의 압력을 2 내지 3 bar로 가정할 경우, 유체는 압력차에 의해 상기 챔버(180) 측으로부터 상기 터빈출구(120) 측으로 이동하려는 성질을 띤다. 따라서, 상기 샤프트(160)에는 축방향의 하중, 즉, 축력이 부가되며 상기 샤프트(160)에 부가되는 축력을 상기 베어링(170)이 지지하게 된다.
이 때, 사용자가 상기 밸브(420)를 일부만 개폐하여, 밀폐형 터빈 발전기의 발전 효율을 기설정된 수준으로 유지하면서, 상기 샤프트(160)에 부가되는 축력을 저감할 수 있다. 다시 말하면, 본 발명의 밀폐형 터빈 발전기의 축력제어 방법에 의하면, 밀폐형 터빈 발전기의 출력과 상기 샤프트(160)에 부가되는 축력을 동시에 제어할 수 있다. 즉, 밀폐형 터빈 발전기의 경우, 상기 베어링(170) 외에 상기 샤프트(160)에 부가되는 축력을 지지하거나 제어할 수 있는 방법이 없어 상기 베어링(170)의 내구성이 급격하게 저하되거나, 밀폐형 터빈 발전기 자체가 파손되는 문제점을 보완할 수 있다.
또한, 사용자가 선택적으로 상기 밸브(420)를 개폐하는 방식에 의하여 상기 챔버(180) 내부의 유체가 상기 배관(410)으로 유동하며 상기 베어링(170)의 냉각이 이루어질 수 있다. 즉, 상기 베어링(170)의 내구성이 향상될 수 있다.
비록 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.
100 : 터빈
110 : 터빈입구
120 : 터빈출구
130 : 터빈휠
140 : 터빈 노즐
150 : 레비린스씰
151 : 전방레비린스 씰
152 : 후방레비린스 씰
160 : 샤프트
170 : 베어링
171 : 전방베어링
172 : 후방베어링
180 : 챔버
190 : 밀봉캡
200 : 발전기
300 : 자기 커플링부
310 : 수자기 커플링
320 : 암자기 커플링
400 : 축력조절부
410 : 배관
420 : 밸브

Claims (5)

  1. 전기를 생산하는 발전기;
    상기 발전기에 동력을 공급하는 터빈;
    상기 발전기와 상기 터빈이 자력에 의하여 결합과 분리가 가능하도록 상기 터빈의 일측에 설치되는 자기 커플링부; 및
    터빈출구와 챔버를 연결하도록 관 형태로 설치되는 축력조절부;를 포함하고,
    상기 터빈은,
    상기 터빈의 내부에 유체가 공급될 수 있도록 상기 터빈의 상방으로부터 돌출되어 형성되는 터빈입구;
    상기 터빈입구로 공급된 유체가 상기 터빈의 외부로 배출될 수 있도록 상기 터빈의 타측으로부터 돌출되어 형성되는 터빈출구;
    상기 터빈입구로 공급된 유체를 분사하여 회전력을 발생시키는 터빈 노즐;
    상기 터빈 노즐에 의하여 유체가 분사됨에 따라 회전 가능하도록 중심부를 기준으로 방사상으로 블레이드가 형성되는 터빈휠;
    상기 터빈휠의 외주면에 설치되어 유체의 누설을 저감하는 레비린스 씰;
    일측이 상기 터빈휠의 중심부에 결합되어 상기 터빈휠로부터 회전력을 전달받아 회전하는 샤프트;
    상기 샤프트를 지지하도록 상기 샤프트의 외측에 설치되는 베어링;
    상기 샤프트와 상기 베어링을 감싸서 상기 샤프트의 외측에 공간이 형성되도록 설치되는 챔버; 및
    상기 샤프트의 타측 단부를 감싸서 상기 터빈의 일측을 밀봉하도록 결합되는 밀봉캡;을 포함하며,
    상기 자기 커플링부는,
    상기 밀봉캡의 내측에 설치되는 수자기 커플링; 및
    상기 수자기 커플링이 내부에 수용되도록 홈이 마련되어 상기 수자기 커플링의 외측에 결합되는 암자기 커플링;을 포함하고,
    상기 레비린스 씰은,
    상기 터빈휠과 터빈출구가 접하는 상기 터빈휠의 일측 단부에 설치되는 전방레비린스 씰; 및
    상기 터빈휠의 타측 단부에 설치되는 후방레비린스 씰;을 포함하며,
    상기 전방레비린스 씰과 후방레비린스 씰은, 각각 일측면이 요철형태로 형성되고,
    상기 베어링은,
    상기 샤프트의 중심부 전단에 설치되어, 외부의 이물질이 내부로 침투하는 것을 최소화하는 전방베어링; 및
    상기 샤프트의 중심부 후단에 설치되어, 내부의 유체가 외부로 누설되는 것을 최소화하는 후방베어링;을 포함하며,
    상기 밀봉캡은,
    상기 샤프트의 타측 단부를 감싸도록 ‘ㄷ’자 형상의 단면을 가지도록 형성되며, 상기 샤프트의 타측 단부와 대향되는 상기 밀봉캡의 단부는 외측으로 볼록한 반구형상으로 형성되고,
    상기 축력조절부는,
    상기 터빈출구의 측면과 상기 챔버의 측면을 연결하는 배관; 및
    상기 배관을 개폐하는 밸브;를 포함하여,
    상기 터빈입구로 공급된 유체가 상기 터빈의 일측으로 누설되지 않고 상기 터빈출구로만 배출될 수 있도록 상기 발전기와 상기 터빈은 상기 자기 커플링부로 연결되어 상기 터빈의 출력을 향상시키며,
    상기 축력조절부를 통해 상기 챔버의 내부에 있는 유체가 상기 터빈출구 측으로 유동하여, 상기 터빈휠을 기준으로, 상기 터빈휠의 전방에 위치하는 상기 터빈출구 측과 상기 터빈휠의 후방에 위치하는 상기 챔버 측의 압력 차가 감소하여 상기 샤프트에 부가되는 축력이 저감되도록 하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 터빈 발전기.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4884942A (en) * 1986-06-30 1989-12-05 Atlas Copco Aktiebolag Thrust monitoring and balancing apparatus
KR100905963B1 (ko) 2007-03-27 2009-07-06 김기태 반작용식 스팀 터빈
KR20150012912A (ko) * 2013-07-26 2015-02-04 현대중공업 주식회사 축하중 저감 수단이 구비되는 터보발전기
KR101831654B1 (ko) * 2016-09-12 2018-02-23 원광대학교산학협력단 휴대용 발전기

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