KR20070101462A - The centripetal turbine - Google Patents

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Abstract

A centripetal turbine is provided to simultaneously perform generation and cooling to perfectly collect kinetic energy of fluid through the centripetal turbine, and readily discharge condensed water. A centripetal turbine includes a plurality of nozzles(12), and a turbine. The plurality of nozzles are disposed in a circumferential direction of a housing. The turbine is disposed in the nozzles to be rotated. The turbine includes a plurality of rotary blades(13a) opposite to the nozzles. The blade has a substantially arc shape. Vanes(13b) are integrally formed with the rotary blades such that fluid collided with the rotary blades is directed to a center part thereof. The vanes are disposed to form symmetrical relationship with the rotary blades. When the fluid is collide with the rotary blade, kinetic energy of the fluid is transmitted to the rotary blades such that condensed water is pushed to the center part thereof.

Description

구심터빈{The centripetal turbine}The centripetal turbine

도 1은 본 발명이 적용된 발전기를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing a generator to which the present invention is applied.

도 2는 본 발명의 구조를 나타낸 정면도.2 is a front view showing the structure of the present invention.

도 3은 도 2의 부분 확대도.3 is a partially enlarged view of FIG. 2;

도 4는 본 발명의 작용을 나타낸 정면도.4 is a front view showing the operation of the present invention.

도 5는 종래의 발전기를 나타낸 사시도.5 is a perspective view showing a conventional generator.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1:구심터빈 2:발전기1: centrifugal turbine 2: generator

11:하우징 11a:배출구11: Housing 11a: Outlet

12:노즐 13:터빈12: Nozzle 13: Turbine

13a:회전날개 13b:베인(vane)13a: rotary vane 13b: vane

20:구동축20: drive shaft

본 발명은 구심터빈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노즐로부터 분출되는 유체와 충돌을 일으켜 터빈이 회전할 때, 발전과 냉각이 동시에 이루어지고 터빈을 통해 유체가 가지고 있는 운동에너지의 완전 회수가 가능하며, 응축수가 발생하였을 경우 응축수의 배출이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 구심터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a centrifugal turbine. More specifically, when a turbine rotates due to a collision with a fluid ejected from a nozzle, power generation and cooling are simultaneously performed, and the kinetic energy of the fluid is fully recovered through the turbine. The present invention relates to a centrifugal turbine, which facilitates the discharge of condensate when condensate occurs.

주지된 바와 같이 발전기는 전기를 만들어내는 기기로서, 수력 발전기와 화력 발전기 등이 있고, 화력 발전기의 경우에는 연료를 연소시켜 발생한 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸어 발전을 일으키게 된다.As is well known, a generator is a device for generating electricity, and there are a hydroelectric generator, a thermal power generator, and the like. In the case of a thermal power generator, electric power is generated by converting thermal energy generated by burning fuel into mechanical energy.

상기 화력 발전기는 통상 도 5에 도시된 바와 같이 연료를 연소시켜 발생한 열에너지를 기계적 에너지로 바꾸어주는 엔진부(100)와, 상기 엔진부(100)의 기계적 에너지에 의해서 발전을 일으키는 발전부(200)와, 상기 엔진부(100)에서 연료가 연소할 때 발생한 열을 냉각시켜주는 라디에이터(radiator)(300)로 구성된다.As shown in FIG. 5, the thermal power generator typically includes an engine unit 100 that converts thermal energy generated by burning fuel into mechanical energy, and a power generation unit 200 that generates power by mechanical energy of the engine unit 100. And a radiator 300 that cools the heat generated when the fuel burns in the engine unit 100.

따라서, 종래의 화력 발전기는 반드시 별도의 냉각장치를 필요로 하므로 기기의 소형화가 어려울 뿐만 아니라 구조가 복잡하면서 효율이 낮아 고비용 저효율을 야기시키는 문제점이 있었다.Therefore, the conventional thermal power generators need a separate cooling device, so it is difficult to miniaturize the device, and there is a problem that the structure is complicated and the efficiency is low, resulting in high cost and low efficiency.

그리고, 터빈을 이용한 발전기의 경우에는 터빈의 성능에 의해서 발전 효율이 결정되는데, 상기 터빈은 원심터빈과 구심터빈으로 분류될 수 있다.In addition, in the case of a generator using a turbine, the power generation efficiency is determined by the performance of the turbine, which may be classified into a centrifugal turbine and a centrifugal turbine.

상기 원심터빈은 안쪽의 노즐로부터 분출되는 유체에 의해서 바깥쪽의 터빈이 회전하는 원리이고, 구심터빈은 바깥쪽의 노즐로부터 분출되는 유체에 의해서 안쪽의 터빈이 회전하는 원리이다.The centrifugal turbine is a principle that the outer turbine is rotated by the fluid ejected from the inner nozzle, the centrifugal turbine is a principle that the inner turbine is rotated by the fluid ejected from the outer nozzle.

또한, 상기 터빈은 유체가 터빈과 충돌할 때 유체가 가지고 있는 운동에너지가 터빈에 충분히 전달될 수 있도록 하는 것과, 응축수가 발생하였을 경우 응축수 의 배출이 가능하도록 하는 것에 의해서 터빈의 효율이 결정된다.In addition, the turbine efficiency is determined by allowing the kinetic energy of the fluid to be sufficiently transmitted to the turbine when the fluid collides with the turbine, and by allowing the discharge of condensate when condensate occurs.

그러나, 상기 원심터빈의 경우는 전술한 바와 같이 단순히 안쪽에 위치한 노즐로부터 바깥쪽의 터빈에 유체를 분출하기 때문에 터빈의 회전날개를 통해 빠져나는 유체의 속도, 즉 원주속도가 높아 상기 터빈에 유체의 운동에너지가 충분히 전달되지 않게 됨으로써 에너지의 완전회수가 불가능하다.However, in the case of the centrifugal turbine, since the fluid is ejected from the inner nozzle simply to the outer turbine as described above, the velocity of the fluid exiting through the rotor blades, ie, the circumferential speed, is high. The full recovery of the energy is impossible because the kinetic energy is not sufficiently delivered.

그리고, 현재 나와있는 구심터빈의 경우는 응축수가 발생하였을 때, 응축수가 원심력을 받아 배출되지 못하는 구조로 형성되어 있기 때문에 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 즉, 유체의 상변화에 영향을 받는 것이다.In the case of the centrifugal turbine presently present, when the condensed water is generated, the condensed water has a problem that efficiency is lowered because the condensed water is formed in a structure that cannot be discharged by centrifugal force. That is, it is affected by the phase change of the fluid.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 노즐로부터 분출되는 유체와 충돌을 일으켜 터빈이 회전할 때, 발전과 냉각이 동시에 이루어지고 터빈을 통해 유체가 가지고 있는 운동에너지의 완전 회수가 가능하며, 응축수가 발생하였을 경우 응축수의 배출이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는데 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the conventional problems as described above, the purpose of which is to collide with the fluid ejected from the nozzle, when the turbine rotates, the power generation and cooling is made at the same time and the fluid through the turbine It is possible to completely recover the kinetic energy that it has, and to facilitate the discharge of condensate when condensate occurs.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 원주의 방향에서 유체가 노즐을 통해 내부의 터빈 측으로 분출되고, 상기 터빈은 분출되는 유체와 충돌을 일으켜 회전하며, 터빈과 충돌한 유체는 중심을 향해 배출되도록 구성한 것을 특징으로 한 구심터빈이 제공된다.In order to achieve the object of the present invention, the fluid is ejected from the circumferential direction through the nozzle to the internal turbine side, the turbine is rotated by colliding with the ejected fluid, the fluid collided with the turbine is configured to be discharged toward the center A centrifugal turbine characterized in that it is provided.

또한, 상기 터빈은 노즐과 대향되는 원호형의 회전날개를 원주 방향으로 다수 배치 구성하고, 상기 회전날개와 대칭을 이루는 원호형의 베인을 회전날개와 연 이어 중심부로 향하게 다수 배치 구성하여서 된 것을 특징으로 한다.In addition, the turbine is configured by arranging a plurality of arcuate rotary blades facing the nozzle in the circumferential direction, and a plurality of arcuate vanes symmetrical to the rotary blades arranged in a direction toward the center of the blade and connected to the center. It is done.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the configuration of the present invention according to the embodiment.

도 1은 본 발명이 적용된 발전기를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a generator to which the present invention is applied.

이에 도시된 바와 같이 본 발명의 구심터빈(1)은 발전기(2)의 구동축(20) 상에 터빈(13)이 축설되고, 상기 터빈(13)은 원주 방향을 따라 다수의 노즐(12)을 갖는 하우징(11)에 의해서 그 외부가 차단되며, 하우징(11)은 전방측 중앙에 배출구(11a)를 포함한다.As shown therein, in the centrifugal turbine 1 of the present invention, a turbine 13 is installed on the drive shaft 20 of the generator 2, and the turbine 13 moves a plurality of nozzles 12 along the circumferential direction. The outside is blocked by the housing 11 which has, and the housing 11 includes the discharge port 11a in the front center.

또한, 터빈(13)은 전면부에 노즐(12)로부터 분출되는 유체와 충돌하는 다수의 회전날개(13a)를 가지며, 상기 회전날개(13a)의 유체가 중앙으로 이동되게 하는 베인(13b)이 회전날개(13a)에 연이어 형성되고, 상기 베인(13b) 및 회전날개(13a)의 전방측은 커버판(13c)에 의해서 폐쇄된다.In addition, the turbine 13 has a plurality of rotary blades 13a colliding with the fluid ejected from the nozzle 12 at the front surface, and the vane 13b for moving the fluid of the rotary blades 13a to the center is provided. It is formed in series with the rotary blade 13a, and the front side of the vane 13b and the rotary blade 13a is closed by the cover plate 13c.

따라서, 본 발명은 화살표로 표시한 바와 같이 노즐(12)을 통하여 외부의 유체가 하우징(11) 내부의 터빈(13) 측으로 분출되어 상기 터빈(13)의 회전날개(13a)와 충돌을 일으켜 터빈(13)을 회전시키게 되고, 상기 터빈(13)의 회전력은 축동력으로 변환되어 구동축(20)을 통해 발전기(2) 측으로 전달됨으로써 발전을 일으키게 된다.Therefore, in the present invention, as indicated by the arrow, the external fluid is ejected to the turbine 13 inside the housing 11 through the nozzle 12 to collide with the rotary blade 13a of the turbine 13 to cause the turbine. (13) is rotated, the rotational force of the turbine 13 is converted into axial force and transmitted to the generator (2) side through the drive shaft 20 to generate electricity.

그리고, 상기 회전날개(13a)와 충돌한 유체는 운동에너지의 손실에 의해서 응축되어 저온의 상태로 회전날개(13a)의 베인(13b)을 통하여 중앙부로 이동한 후, 하우징(11)의 배출구(11a)를 통해 외부로 배출되는 것이다.Then, the fluid collided with the rotary blades (13a) is condensed by the loss of kinetic energy and moved to the center portion through the vanes (13b) of the rotary blades (13a) in a low temperature state, and then the outlet of the housing 11 It is discharged to the outside through 11a).

도 2는 본 발명의 구조를 나타낸 구성도이고, 도 3은 도 2의 부분 확대도이다.2 is a configuration diagram showing the structure of the present invention, Figure 3 is a partial enlarged view of FIG.

이에 도시된 바와 같이 본 발명은 고정된 다수의 노즐(12)이 원주의 방향을 따라 배치 구성되고, 상기 노즐(12)의 내부에 회전하는 터빈(13)이 구비된다.As shown in the present invention, a plurality of fixed nozzles 12 are arranged along a circumferential direction, and the turbine 13 is provided inside the nozzle 12.

상기 터빈(13)은 노즐(12)과 대향되는 다수의 회전날개(13a)를 포함하는 것으로서, 대략 원호 형태를 이루고, 상기 회전날개(13a)와 충돌을 일으킨 유체가 중심을 향하도록 회전날개(13a)와 연이어 베인(13b)이 형성되는 것으로서, 상기 베인(13b)은 단부가 중심을 향하는 길이가 긴 원호 형태로 회전날개(13a)와 대칭을 이루며 형성된다.The turbine 13 includes a plurality of rotary blades 13a opposed to the nozzles 12, which form a substantially arc shape, and rotate the rotor blades so that the fluid colliding with the rotary blades 13a faces the center. A vane 13b is formed in succession with 13a), and the vane 13b is formed symmetrically with the rotary blade 13a in the form of an arc having a long length toward the center thereof.

즉, 유체가 회전날개(13a)와 충돌하면서 유체가 가지고 있던 운동에너지를 회전날개(13a)에 빼앗겨 응축됨으로써 발생하는 응축수가 아무런 장애없이 자연스럽게 밀려 중앙으로 이동할 수 있도록 하는 베인 구조로 형성되는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 베인 구조는 노즐(12)로부터 분출되는 절대경로에 대하여 상대경로를 형성하게 되는 것이다.That is, as the fluid collides with the rotary blades 13a, the kinetic energy possessed by the fluid is lost to the rotary blades 13a, and is formed in a vane structure so that the condensed water generated by condensation can be naturally pushed and moved to the center without any obstacle. As shown in FIG. 3, the vane structure forms a relative path with respect to the absolute path ejected from the nozzle 12.

이와같이 구성된 본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이 노즐(12)을 통하여 외부의 유체가 터빈(13)의 회전날개(13a)로 분출되면, 이 분출된 유체는 회전날개(13a)와 충돌을 일으키게 되는데, 이때 유체가 가지고 있던 운동에너지가 회전날개(13a)로 전달되어 터빈(13)이 회전하게 되고, 이 회전력은 다시 축동력으로 바뀌어 구동축(20)을 통해 발전기(2)로 전달됨으로써 발전을 일으키게 되는 것이다.In the present invention configured as described above, when the external fluid is ejected to the rotary blades 13a of the turbine 13 through the nozzle 12 as shown in FIG. 4, the ejected fluid causes collision with the rotary blades 13a. At this time, the kinetic energy of the fluid is transmitted to the rotary blade (13a) to rotate the turbine 13, this rotational force is converted back to the axial force is transmitted to the generator (2) through the drive shaft 20 to generate electricity Will be.

그리고, 충돌에 의해서 회전날개(13a)에 운동에너지를 빼앗긴 유체는 회전날개(13a)에 연이어 형성된 베인(13b)을 따라 중심부로 이동한 후, 하우징(11)의 배출구(11a)를 통해 외부로 배출되는데, 이때 상기 유체는 회전날개(13a)와 충돌하면서 발생한 에너지의 손실에 의해서 저온의 응축된 상태로 배출되고, 베인(13b)을 통해 빠져 나오는 유체의 원주속도가 낮아 유체가 가지고 있는 운동에너지의 완전 회수가 가능해지는 것이다.The fluid deprived of kinetic energy by the rotor blades 13a by the collision moves to the center along the vanes 13b formed in succession of the rotor blades 13a and then to the outside through the outlet 11a of the housing 11. In this case, the fluid is discharged in a low temperature condensed state due to the loss of energy generated while colliding with the rotary blade 13a, and the circumferential velocity of the fluid exiting through the vane 13b is low so that the fluid has kinetic energy. It is possible to fully recover the.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 원심터빈의 경우에는 단순히 안쪽에 위치한 노즐로부터 바깥쪽의 터빈에 유체를 분출하기 때문에 터빈의 회전날개를 통하여 빠져 나오는 유체의 속도, 즉 원주속도가 높아 유체가 가지고 있는 운동에너지의 완전회수가 불가능해지는데 반하여, 본 발명은 바깥쪽의 노즐로부터 안쪽의 터빈에 유체를 분출하고 이 분출된 유체는 다시 중심을 향해 이동한 후, 중심부에 인접한 베인의 끝에서 빠져 나가는 원주속도가 낮기 때문에 상기 회전날개에 유체의 운동에너지가 충분히 전달됨으로써 에너지의 완전회수가 가능한 것이다.In more detail, in the case of a centrifugal turbine, since the fluid is simply ejected from the inner nozzle to the outer turbine, the fluid has a high velocity, ie, a circumferential velocity, that flows out through the turbine rotor blades. While the complete recovery of energy is not possible, the present invention ejects fluid from the outer nozzle to the inner turbine, which moves back toward the center and then exits at the end of the vane adjacent to the center. Since is low, the kinetic energy of the fluid is sufficiently delivered to the rotary blade, so that the complete recovery of the energy is possible.

이와함께 유체는 터빈의 회전날개와 충돌을 일으킬 때, 회전날개에 에너지를 빼앗겨 저온의 상태로 응축되는 것이며, 서로 대칭을 이루는 원호 형태로 연이어 형성되고 단부측이 중심부로 향하는 회전날개(13a) 및 베인(13b)에 의한 구조에 의해서 응축수가 큰 저항없이 자연스럽게 밀려 하우징(11)의 배출구(11a)를 통하여 원활하게 배출되는 것으로서, 유체의 상변화에 아무런 영향을 받지 않는 것이다.In addition, when the fluid collides with the rotor blades of the turbine, energy is lost to the rotor blades and condensed in a low temperature state. The rotor blades 13a are formed successively in an arc shape symmetrically with each other and the end side is directed toward the center. Due to the structure of the vane 13b, the condensed water is naturally pushed out without great resistance and is smoothly discharged through the outlet 11a of the housing 11, and is not affected by the phase change of the fluid.

상술한 바와 같이 본 발명은 노즐로부터 분출되는 유체와 충돌을 일으켜 터 빈이 회전할 때, 발전과 냉각이 동시에 이루어져 별도의 냉각기가 불필요하고 구조가 단순하여 기기의 소형화를 기할 수 있을 뿐만 아니라 터빈을 통해 유체가 가지고 있는 운동에너지의 완전 회수가 가능하고, 응축수가 발생하였을 경우 응축수의 배출이 용이하게 이루어짐으로써 저비용 고효율의 이점을 갖게 된다.As described above, in the present invention, when the turbine rotates by colliding with the fluid ejected from the nozzle, power generation and cooling are simultaneously performed, so that a separate cooler is unnecessary and the structure is simple, and the device can be miniaturized, It is possible to fully recover the kinetic energy of the fluid, and when condensate is generated, the condensate is easily discharged, thereby having the advantage of low cost and high efficiency.

Claims (2)

원주의 방향에서 유체가 노즐(12)을 통해 내부의 터빈(13) 측으로 분출되고, 상기 터빈(13)은 분출되는 유체와 충돌을 일으켜 회전하며, 터빈(13)과 충돌한 유체는 중심을 향해 배출되도록 구성한 것을 특징으로 한 구심터빈.In the circumferential direction, fluid is ejected through the nozzle 12 to the internal turbine 13 side, and the turbine 13 collides with the ejected fluid to rotate, and the fluid collided with the turbine 13 is directed toward the center. A centrifugal turbine, characterized in that configured to be discharged. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 터빈(13)은 노즐(12)과 대향되는 원호형의 회전날개(13a)를 원주 방향으로 다수 배치 구성하고, 상기 회전날개(13a)와 대칭을 이루는 원호형의 베인(13b)을 회전날개(13a)와 연이어 중심부로 향하게 다수 배치 구성하여서 된 것을 특징으로 한 구심터빈.The turbine 13 is configured by arranging a plurality of arcuate rotary blades 13a opposed to the nozzle 12 in the circumferential direction, and rotating the vane 13b of the arcuate vanes 13b symmetrically with the rotary blades 13a. A centripetal turbine characterized in that a plurality of arrangements are made so as to be directed toward the center part in succession with (13a).
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