KR20160134382A - Pimpulse type turine system with independent wings - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 구조가 단순하고, 내부 배압의 형성이 방지되며, 작동 유체의 증발량이 적은 조건에서도 발전효율이 향상되도록 이루어지는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an impulsive turbine system of a stand-alone impeller, and more particularly, to an impulse turbine system of a stand-alone impeller having a simple structure, preventing the formation of an internal back pressure, Gt; turbine < / RTI >
터빈(turbine)은 물, 가스, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 유용한 기계적 일로 변환시키는 기계로서, 회전운동을 하는 것이 특징이다. 보통 회전체의 원주에 여러 개의 깃(blade) 또는 날개를 심고 거기에 증기 또는 가스를 내뿜어 고속회전시키는 터보형의 기계를 터빈이라고 한다. Turbine is a machine that converts the energy of fluids such as water, gas, and steam into useful mechanical work. Generally, a turbomachine is a turbine in which several blades or wings are placed on the circumference of a rotating body, and steam or gas is blown thereon to rotate the rotor at a high speed.
높은 곳의 물을 낙하시켜 그것을 회전체인 러너(runner)를 지나게 하여 유수의 에너지를 기계적 일로 변환시키는 것이 수력터빈이고, 증기를 노즐로부터 내뿜어 날개에 부딪치게 하여 회전시키는 증기에너지를 이용하는 것이 증기터빈이다. 증기터빈에는 충동식과 반동식 터빈이 있고 양쪽의 장점을 조합한 혼합식 터빈도 있다.It is the hydro turbine that drops water at high altitudes and passes it through the runner runner to convert the flow energy into mechanical work. It is the steam turbine that uses the steam energy to blow the steam from the nozzle and hit it against the wing . Steam turbines include impulsive and recirculating turbines and mixed turbines that combine the advantages of both.
이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제1033324호에는 축류형 다단터빈이 게시되어 있으며, 등록특허공보 제1033324호는 유체가 내부로 유동될 수 있게 주입구와 배출구가 형성된 하우징과, 하우징 내부에 회전가능하게 설치된 회전축과, 회전축에 설치되며, 유체를 통과시켜 유체를 후방으로 가이드할 수 있도록 관통된 다수의 관통구가 형성된 전방임펠러와, 전방임펠러 후방의 회전축에 고정되고, 회전축을 회전시킬 수 있게 유체를 회전축의 회전방향으로 가이드하는 적어도 하나의 가이드홈이 형성되고, 가이드홈의 단부에 가이드홈을 따라 유동하는 유체를 후방으로 배출시켜 회전력을 발생시키는 후방배출구가 형성된 적어도 하나의 후방임펠러를 구비한다.In this connection, Korean Patent Registration No. 1033324 discloses an axial-flow type multistage turbine, and Korean Patent Publication No. 1033324 discloses a turbine comprising a housing having an inlet port and a discharge port to allow fluid to flow therein, A front impeller which is provided on the rotating shaft and has a plurality of through holes penetrating the fluid to guide the fluid backward through the fluid; and a front impeller fixed to the rotating shaft behind the front impeller, And at least one rear impeller having a rear outlet formed at an end of the guide groove to generate a rotational force by discharging fluid flowing along the guide groove to the rear.
그리고 대한민국 등록특허공보 제1389013호에는 반작용식 터빈 시스템이 게시되어 있으며, 등록특허공보 제1389013호는 작동유체가 유입되는 유입구와; 터빈 축과, 상기 유입구로부터 유입된 작동 유체를 상기 터빈 축의 반경방향으로 유동시킨 후 원주방향의 속도를 갖도록 분사하여 발생되는 반작용에 의해 상기 터빈축을 회전시키는 복수의 분사부들과, 상기 복수의 분사부들의 토출측으로부터 이격되게 배치되어 분사되는 작동 유체에 의해 회전하면서 상기 터빈축을 상기 복수의 분사부들과 함께 일체로 회전시키는 복수의 블레이드들을 포함하는 터빈 모듈을 포함하고, 상기 블레이드는, 상기 분사부의 분사방향보다 상기 터빈 축의 회전방향과 반대방향 쪽에 위치하여 작동 유체의 분사시 발생되는 양력에 의해 회전하는 양력 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.Korean Patent Publication No. 1389013 discloses a reaction-type turbine system, and Japanese Patent Publication No. 1389013 discloses a turbine system having an inlet through which a working fluid flows; A plurality of jetting portions for rotating the turbine shaft by a reaction generated by jetting the working fluid introduced from the inlet in a radial direction of the turbine shaft and jetting the jetted fluid in a circumferential direction; And a plurality of blades which rotate integrally with the plurality of jetting portions while being rotated by a working fluid which is arranged to be spaced apart from the discharge side of the jetting portion of the jetting portion, And a lifting blade which is located at a side opposite to the rotating direction of the turbine shaft and rotates by lifting force generated when the working fluid is injected.
그러나 대한민국 등록특허공보 제1033324호 및 제1389013호를 포함하는 종래의 터빈들은 대용량으로서 증발량이 많은 조건에서만 충분한 효율이 나오는 문제가 있었으며, 구조가 복잡하며 내부 배압에 의한 블레이드의 잦은 파손 등의 다양한 문제점이 있다.However, conventional turbines including Korean Patent Publication Nos. 1033324 and 1389013 have a problem that sufficient efficiency is obtained only under a condition of large evaporation amount as a large capacity, and the structure is complicated and various problems such as frequent breakage of blades due to internal back pressure .
대한민국 등록특허공보 제1033324호 및 제1389013호를 포함하는 종래의 터빈들은, 작동 유체가 구동 샤프트 방향으로 길게 형성된 터널을 따라 흐르는 축류형 터빈이 주종으로 하우징 내부에서 작동 유체의 압력차이 및 팽창한 작동 유체에 의한 배압에 의한 저항에 의해 효율이 감소하는 문제가 있다.The conventional turbines including Korean Patent Publication Nos. 1033324 and 1389013 are characterized in that the axial flow turbine flowing along a tunnel formed by elongated working fluid in the direction of the driving shaft is a main type, There is a problem that the efficiency is reduced due to the resistance due to the back pressure caused by the fluid.
한편, 충동식 터빈에서는 블레이드를 복수로 배열할 수 없는 구조로 인하여 회전력의 한계를 극복하기 위해 충동식과 반동식을 혼합하여 작동 유체가 축류형으로 흘러 순환되는 구조로 형성됨에 따라, 하우징 내에서 상당한 저항과 함께 여러 제반 장애요소가 발생하고 있다.On the other hand, in the impulsive turbine, due to the structure in which a plurality of blades can not be arranged, the working fluid is flowed in an axial flow to mix the impulsive type and the recoil type in order to overcome the limit of the rotational force, Resistance and many other obstacles are occurring.
본 발명의 목적은, 구조가 단순하고, 내부 배압의 형성이 방지되며, 작동 유체의 증발량이 적은 조건에서도 발전효율이 향상되도록 이루어지는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an impulsive turbine system of a stand-alone wing, which is simple in structure, prevents the formation of an internal back pressure, and is capable of improving power generation efficiency even under a condition in which the amount of evaporation of a working fluid is small.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 원반형으로 형성되고, 테두리 부위에는 작동 유체가 충돌하는 복수의 날개가 원주방향을 따라 형성된 회전체; 내부에 상기 회전체가 설치되는 내부공간을 형성하고, 작동 유체가 유입되는 유입구와 유출되는 유출구가 형성되는 하우징; 및 상기 회전체와 구동샤프트로 연결되는 발전기를 포함하고, 상기 날개는, 내측날개 및 상기 내측날개의 바깥쪽에 형성된 외측날개를 포함하며, 상기 외측날개에는, 충돌한 작동 유체를 상기 내측날개 쪽으로 비산시키는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템에 의하여 달성된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a scroll fluid machine comprising: a rotating body formed in a disk shape and having a plurality of blades along a circumferential direction, A housing defining an inner space in which the rotating body is installed and having an inlet through which the working fluid flows and an outlet through which the working fluid flows; And a generator connected to the rotating body and a drive shaft, wherein the wing includes an inner wing and an outer wing formed outside the inner wing, and the outer working wing is splashed with the collided working fluid toward the inner wing Wherein the inclined surface is formed on the surface of the impeller.
상기 회전체는, 상기 구동샤프트가 회전중심에 결합되고, 상기 내측날개가 결합되는 테두리 부위를 형성하는 로더; 및 상기 로더의 테두리 부위의 양쪽 측면에서 각각 연장되고, 사이에 상기 외측날개가 결합되는 한 쌍의 환형씰플레이트를 포함하고, 상기 환형씰플레이트는, 작동 유체의 누출이 방지되도록 상기 하우징의 양쪽 내벽과의 간격이 최소화되도록 이루어질 수 있다.The rotator including: a loader coupled to the rotation center of the drive shaft and defining a rim portion to which the inner wing is coupled; And a pair of annular seal plates each extending from both sides of a rim portion of the loader and between which the outer wing is engaged, wherein the annular seal plate is provided with an inner wall Can be minimized.
작동 유체의 충격 및 비산에 의한 진동 및 소음이 감소되도록, 상기 외측날개는 상기 내측날개보다 적은 개수로 형성되고, 상기 내측날개와 상기 외측날개 사이에는 작동 유체가 이동하는 틈이 형성되도록 이루어질 수 있다.The outer wings are formed in a smaller number than the inner wings so that the vibration and noise due to impact and scattering of the working fluid are reduced, and a gap through which the working fluid moves is formed between the inner wing and the outer wing .
상기 하우징에는 상기 내부공간, 상기 유입구 및 상기 유출구가 복수로 형성되며, 상기 회전체는 상기 구동샤프트의 길이방향을 따라 복수로 결합되며, 상기 유입구 및 상기 유출구에는, 작동 유체가 유입되는 유입관 및 유출되는 유출관이 병렬적으로 연결되도록 이루어질 수 있다.Wherein the housing has a plurality of the inner space, the inlet and the outlet, the rotating body is coupled in a plurality of along the longitudinal direction of the drive shaft, the inlet and the outlet include inlet pipes through which a working fluid flows, And the outflow pipes to be connected may be connected in parallel.
상기 내부공간은 타원형으로 형성되고, 상기 회전체는, 상기 날개와 충돌한 작동 유체가 상기 유출구 쪽에서 팽창되도록 상기 내부공간에서 상기 유입구 쪽으로 편심되게 설치되도록 이루어질 수 있다.The inner space may be formed in an elliptical shape, and the rotating body may be eccentrically installed in the inner space toward the inlet port so that a working fluid colliding with the vane may expand from the outlet port.
본 발명에 의하면, 외측날개에 충돌한 작동 유체를 내측날개 쪽으로 비산시키는 경사면을 형성함으로써, 작동 유체의 증발량이 적은 조건에서도 발전효율이 향상되도록 이루어지는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템을 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to provide an impulsive turbine system of a stand-alone impeller capable of improving the power generation efficiency even under a condition that the evaporation amount of the working fluid is small by forming a sloped surface that splashes the working fluid impinging on the outer impeller toward the inner impeller .
또한, 회전체는 구동샤프트의 길이방향을 따라 복수로 결합되고, 유입구 및 유출구에는 작동 유체가 유입되는 유입관 및 유출되는 유출관이 병렬적으로 연결됨으로써, 구조가 단순하고, 내부 배압의 형성이 방지되도록 이루어지는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템을 제공할 수 있게 된다.In addition, the rotating body is coupled in plural along the longitudinal direction of the drive shaft, and the inlet pipe and the outlet pipe are connected in parallel to the inlet pipe through which the working fluid flows and the outlet pipe through which the oil flows, It is possible to provide an impulsive turbine system of a stand-alone wing configured to be prevented.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 횡방향 단면도.
도 2는 도 1의 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 종방향 단면도.
도 3은 도 1의 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 하우징 씰 블록을 나타내는 부분단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 종방향 단면도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전기가 터빈 하우징 내부에 형성되는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 종방향 단면도.1 is a cross-sectional side view of an impulse turbine system of a stand alone wing according to one embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal cross-sectional view of the impulse turbine system of the stand-alone wing of FIG.
Figure 3 is a partial cross-sectional view of the housing seal block of the impulse turbine system of the stand-alone wing of Figure 1;
4 is a longitudinal cross-sectional view of an impulse turbine system of a stand-alone wing according to another embodiment of the present invention.
5 is a longitudinal cross-sectional view of a stand-alone impeller turbine system in which a generator according to another embodiment of the present invention is formed within a turbine housing.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, the well-known functions or constructions are not described in order to simplify the gist of the present invention.
본 발명의 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템은, 구조가 단순하고, 내부배압의 형성이 방지되며, 작동 유체의 증발량이 적은 조건에서도 발전효율이 향상되도록 이루어진다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The impulsive turbine system of a stand-alone impeller of the present invention has a simple structure, prevents formation of an internal back pressure, and improves power generation efficiency even under a condition that the evaporation amount of the working fluid is small.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 횡방향 단면도, 도 2는 도 1의 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 종방향 단면도, 도 3은 도 1의 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 하우징 씰 블록을 나타내는 부분단면도, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 종방향 단면도, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발전기가 터빈 하우징 내부에 형성되는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템의 종방향 단면도.1 is a cross-sectional view of an impulsive turbine system of a stand alone wing according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a longitudinal section of the impulse turbine system of the stand-alone wing of Fig. 1, Fig. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an impulse turbine system of a stand-alone wing according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a generator seal block of an impulse turbine system according to another embodiment of the present invention. Fig. 6 is a longitudinal cross-sectional view of a self-propelled turbine system of a stand-alone vane formed within a turbine housing.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 독립형 날개(12)의 충동식 터빈 시스템(1)은, 작동 유체의 증발량이 적은 조건에서도 발전 가능하도록 이루어지며, 회전체(10), 하우징(20) 및 발전기(30)를 포함하여 구성된다. As shown in FIGS. 1 and 2, the
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 회전체(10)는 작동 유체가 충돌하여 회전하는 구성으로서, 로더(11), 날개(12) 및 환형씰플레이트(13)를 포함하여 구성된다. As shown in Figs. 1 and 2, the rotating
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 로더(11)는 원반형으로 형성되어 중심에 구동샤프트(PS)가 결합된다. 로더(11)에는 원주방향으로 날개(12)가 결합되는 테두리 부위가 형성된다. As shown in Figs. 1 and 2, the
자세하게 도시되지는 않았으나, 로더(11)의 회전중심에는 결합홀이 형성되어 구동샤프트(PS)가 삽입 결합된다. 터빈 분야에서 로더(11)와 구동샤프트(PS) 간의 결합구조는 공지된 기술로서 자세한 설명은 생략하기로 한다. Although not shown in detail, a coupling hole is formed at the center of rotation of the
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 날개(12)는 작동 유체가 직접 충돌하는 구성으로서, 로더(11)의 테두리 부위를 따라 복수 개로 형성된다. 날개(12)는 내측날개(12A) 및 외측날개(12B)를 포함하여 구성된다. As shown in Figs. 1 and 2, the
내측날개(12A)는 작동 유체의 충돌에 의한 회전력을 형성하는 구성으로서, 사각형 플레이트 등의 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 내측날개(12A)는 주형 설계시 로더(11)와 일체로 설계될 수도 있으며, 로더(11)의 제조 후 로더(11)의 테두리 부위를 따라 결합될 수도 있다. The
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외측날개(12B)는 작동 유체의 충돌에 의한 회전력을 형성함과 더불어 충돌한 작동 유체를 내측날개(12A) 쪽으로 안내하는 구성으로서, 내측날개(12A)의 바깥쪽에 형성된다. As shown in Figs. 1 and 2, the
도 1에 도시된 바와 같이, 내측날개(12A)는 작동 유체의 충격력이 로더(11)를 회전시키는 최대 회전 관성을 형성하도록 대략 로더(11)의 회전중심으로부터 반경 방향의 면을 형성하는 반면, 외측날개(12B)는 바깥쪽으로 갈수록 유입구(G1) 쪽으로 가까워지는 형태로 형성되어 충돌한 작동 유체를 내측날개(12A) 쪽으로 비산시키는 경사면을 형성하게 된다. 1, the
도 1에 도시된 바와 같이, 외측날개(12B)에 충돌한 작동 유체는 내측날개(12A) 쪽으로 비산 및 확산되며, 비산 및 확산되는 작동 유체의 운동에너지가 내측날개(12A)에 더 전달됨으로써 작동 유체로부터 날개(12)에 전달되는 충격력이 증가된다. 1, the working fluid impinging on the
또한, 날개(12)는 작동 유체의 분사압력으로 회전력을 얻으며, 작동 유체는 비산 및 분산되는 작동 유체에 의해 가속 회전하는 날개(12)를 따라 유출구(G2)로 순환됨으로써 축류형 터빈의 단점을 보완할 수 있게 된다. 미설명된 부호 GW는 배출되는 작동 유체가 유입구(G1) 쪽으로 이동하지 않도록 하우징(20) 내벽에 설치되는 안내날개(GW)를 나타낸다. The
종래 충동 터빈에는 하우징에 안내날개가 부착된 형태가 존재하지만, 하우징에 부착된 안내날개는 배압을 형성시켜 효율을 떨어뜨리는 단점이 있다. Conventionally, the impulse turbine has a shape in which a guide wing is attached to a housing, but the guide wing attached to the housing has a disadvantage in reducing efficiency by forming a back pressure.
하우징 외벽을 따라 순환되는 통로에 안내날개가 설치되면, 분사된 작동 유체가 블레이드에 충동한 후 비산되면서 블레이드에 회전력을 가한다고 하지만 오히려 확산되는 기체의 통로를 좁게 만들어 배압을 형성시켜 회전력을 감소시키는 것이다. When the guide vane is installed in the passage circulating along the outer wall of the housing, the sprayed working fluid impinges on the blade and then is scattered to apply rotational force to the blade. However, the passage of the diffused gas is narrowed to form a back pressure, will be.
자세하게 도시되지는 않았으나, 외측날개(12B)는 바깥쪽으로 갈수록 유입구(G1) 쪽으로 가까워지는 형태의 범위 내에서 톱날형, 호프형 또는 주걱형 등으로도 제작할 수 있다. Although not shown in detail, the
또한, 외측날개(12B)는 작동 유체가 하우징(20) 내부 공간을 돌아 토출구를 통하여 배출되는 것을 용이하게 하며, 이에 따라 하우징(20) 내의 배압은 더욱 감소될 수 있다.Further, the
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 환형씰플레이트(13)는 외측날개(12B)를 로더(11)에 결합하기 위한 구성으로서, 로더(11)의 테두리 부위의 양쪽 측면에서 각각 연장되는 한 쌍으로 구성된다. As shown in Figs. 1 and 2, the
환형씰플레이트(13)는 고리 형태로 형성되어 로더(11)의 테두리 부위를 따라 결합되며, 로더(11)의 반경방향으로 연장되어 그 사이에 내측날개(12A) 및 외측날개(12B)가 결합된다. The
환형씰플레이트(13)는 작동 유체의 누출이 방지되도록 하우징(20)의 양쪽 내벽과의 간격이 최소화되며, 또한 외측날개(12B)에 충돌하여 비산 및 확산된 작동 유체 중 일부는 환형씰플레이트(13)에 충돌함으로써 작동 유체로부터 날개(12)에 전달되는 충격력은 더욱 증가된다. The
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외측날개(12B)는 내측날개(12A)보다 적은 개수로 형성되는 것이 바람직하다. As shown in Figs. 1 and 2, the
상술한 바와 같이, 외측날개(12B)는 작동 유체의 충격력이 직접 전달됨과 더불어 충돌된 작동 유체를 내측날개(12A) 쪽으로 비산 및 확산시키는 기능을 하게 된다. 작동 유체가 충돌하는 경사면은 로더(11)의 회전중심과 경사각을 형성하므로 진동 및 소음을 발생시킬 수 있으므로 내측날개(12A)보다 적은 개수로 형성되는 것이 바람직하다. As described above, the
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 내측날개(12A)와 외측날개(12B) 사이에는 작동 유체가 이동하는 틈(12a)이 형성되는 것이 바람직하다. As shown in FIGS. 1 and 2, a
측날개(12A)와 외측날개(12B) 사이에 틈(12a)이 형성되면, 유입구(G1)로부터 분출되는 작동 유체의 유량 변동시 과다 분출된 작동 유체가 내측날개(12A)와 외측날개(12B) 사이의 틈(12a)을 통해 일부 이동함으로써 작동 유체의 유량 변동에 따른 소음 및 진동이 방지되는 이점이 있다. When the
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(20)은 내부에 회전체(10)가 설치되는 내부공간(20S)을 형성하는 구성으로서, 제1 몸체(21), 제2 몸체(22) 및 가이드플레이트(GP)를 포함하여 구성되며, 체결구(B)로 분해 및 조립 가능한 구조로 제작된다. 1 and 2, the
하우징(20)에는 작동 유체가 유입되는 유입구(G1)와 유출되는 유출구(G2)가 형성된다.The housing (20) has an inlet (G1) through which the working fluid flows and an outlet (G2) through which the working fluid flows out.
도 2에 도시된 바와 같이, 가이드플레이트(GP)는 구동샤프트(PS)의 축방향으로 내부공간(20S)을 격리하는 구성으로서, 제1 몸체(21) 및 제2 몸체(22)에 각각 형성된다. 2, the guide plate GP is configured to isolate the
환형씰플레이트(13)와 간격이 최소화되는 하우징(20)의 양쪽 내벽은 제1 몸체(21) 및 제2 몸체(22)의 내벽과 가이드플레이트(GP)의 내벽에 의해 형성된다. The
도 2에 도시된 바와 같이, 몸체 베어링 블록(BB1)은 구동샤프트(PS)의 단부를 회전 가능하게 지지하는 구성으로서, 작동 유체의 누수를 차단하는 구조로 제작된다. As shown in Fig. 2, the body bearing block BB1 has a structure for rotatably supporting the end portion of the drive shaft PS, and is constructed so as to block the leakage of the working fluid.
샤프트 베어링 블록(BB2)은 하우징(20)과 분리 가능한 구조를 가지며 한 쌍의 지지대(23)에 의하여 고정된다. The shaft bearing block BB2 has a structure detachable from the
몸체 베어링 블록(BB1) 및 샤프트 베어링 블록(BB2)은 터빈 분야에서 널리 알려진 기술로서 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. The body bearing block BB1 and the shaft bearing block BB2 are well known in the field of turbines, and a detailed description thereof will be omitted.
도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(20)의 내부공간(20S)은 타원형으로 형성되고, 회전체(10)는 날개(12)와 충돌한 작동 유체가 유출구(G2) 쪽에서 팽창되도록 내부공간(20S)에서 유입구(G1) 쪽으로 편심되게 설치된다. 1, the
유입구(G1)에서 분사된 작동 유체는 날개(12)의 회전방향을 따라 내부공간(20S)을 돌아 제2 몸체(22)에 설치된 유출구(G2)로 이동되어 배출된다. The working fluid injected from the inlet G1 is passed through the
회전체(10)가 타원형의 내부공간(20S)에서 유입구(G1) 쪽으로 편심되게 설치됨에 따라, 날개(12)와 함께 회전하여 이동하는 작동 유체는 유출구(G2) 쪽으로 갈수록 체적이 팽창되며, 작동 유체의 체적 팽창에 의해 유출구(G2) 쪽에서 배압이 형성되는 것이 방지된다. The rotating
도 3에 도시된 바와 같이, 몸체 씰 블록(90)은 하우징(20) 내부의 작동 유체의 누출을 차단하는 구성으로서, 제1 몸체(21) 및 제2 몸체(22)에 탈부착 가능하게 결합된다.3, the
스프링보호커버(91)는 하우징(20) 내측에 설치되어, 회전용 씰(92)의 고정 및 누수를 차단한다.The
스프링 텐션 볼트(93)는 작동 유체의 누출을 잡아주는 회전용 씰(92)에 체결되며, 하우징(20) 내측에서 텐션 스프링(94)이 회전용 씰(92)을 밀어 누수를 차단하게 된다. The
샤프트 고정용 커플링(95)은 회전용 씰(92)에 고정 밀착되고, 스프링보호커버(91)와도 고정 밀착되어 누수를 차단한다. The
패킹(96) 및 샤프트 고정용 커플링(95)은 내부에서 구동샤프트(PS)로의 누수를 차단한다.The packing 96 and the
하우징(20) 외측에서는 고정용 라이너 씰(97)을 고정용 볼트(98)로 가압하고, 고정 씰(99)에 밀착시켜 누수를 차단한다.On the outside of the
블록 베어링의 냉각을 위해 냉각수 재킷(WJ)이 설치된다.A cooling water jacket (WJ) is installed for cooling the block bearing.
도 4에 도시된 바와 같이, 발전기(30)는 회전체(10)의 회전력에 의해 회전하여 전력을 생산하는 구성으로서, 구동샤프트(PS)에 의해 회전체(10)와 연동하여 회전한다. 발전기(30)의 회전샤프트(RS)는 커플링(CR)에 의해 구동샤프트(PS)와 연결된다. As shown in FIG. 4, the
발전기(30) 쪽과 회전체(10) 쪽의 구동샤프트(PS)를 분리할 수 있도록, 구동샤프트(PS)에는 회전축 분리장치(S)가 형성된다.
The rotating shaft separator S is formed on the drive shaft PS so that the
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 독립형 날개(12)의 충동식 터빈 시스템(2)은, 회전체(10)가 구동샤프트(PS)의 길이방향을 따라 병렬적으로 결합된다. 4, the impulsive turbine system 2 of the
하우징(20) 내부에는 각각의 회전체(10)마다 내부공간(20S)이 형성된다. 내부공간(20S)은 제1 몸체(21) 및 제2 몸체(22)에 부착된 복수의 가이드플레이트(GP)에 의해 형성된다. Inside the
작동 유체가 내부공간(20S)으로 유입되거나 유출되도록 유입구(G1) 및 유출구(G2)에 결합되는 작동 유체 순환관(FT)은 하우징(20) 외부에서 서로 병렬적으로 형성된다. 도시되지는 않았으나, 유입구(G1)에는 작동 유체가 분사되는 분사노즐이 설치된다. A working fluid circulation pipe FT connected to the inlet G1 and the outlet G2 is formed in parallel with each other outside the
따라서 본 발명은 유입구(G1)마다 작동 유체가 유입됨으로써, 각각의 회전체(10)가 독립적으로 회전력을 형성하되 구동샤프트(PS)를 회전시키는 합력을 형성하며, 이에 따라 단순한 구조로 제작 가능하고, 보수가 용이하며, 고장 및 저항력에 의한 효율 감소 등과 같은 종래기술의 단점을 보완할 수 있다.
Therefore, according to the present invention, since the working fluid flows in each inlet G1, each rotating
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 독립형 날개(12)의 충동식 터빈 시스템(3)은, 냉매의 누수를 방지하고 씰에 의한 마찰력 감소를 줄이기 위하여 발전기(30)를 하우징(20) 내에 매립형으로 구성할 수 있다. 5, the impulse turbine system 3 of the stand-
발전기(30)는 작동 유체의 사용 온도가 100 이하의 비교적 저온에서 사용됨으로써 매립형이 가능한 것이며, 별도의 냉각장치는 도시되지 않았으나 외부로부터 구성할 수 있다. The
미설명된 마그네틱 베어링(MB)은 구동샤프트(PS)의 흔들림을 잡아주는 장치로서, 기존 기성품으로 사용 가능하며, 일반 베어링으로 고정할 수도 있다
The unshown magnetic bearing (MB) is a device for holding the shake of the drive shaft (PS), which can be used as a conventional off-the-shelf product or fixed with a general bearing
본 발명에 의하면, 외측날개(12B)에 충돌한 작동 유체를 내측날개(12A) 쪽으로 비산시키는 경사면을 형성함으로써, 작동 유체의 증발량이 적은 조건에서도 발전효율이 향상되도록 이루어지는 독립형 날개(12)의 충동식 터빈 시스템(1)을 제공할 수 있게 된다.According to the present invention, by forming the inclined surface that splashes the working fluid impinging on the outer blade (12B) toward the inner blade (12A), the impulse of the independent blade (12) Thereby making it possible to provide an
또한, 회전체(10)는 구동샤프트(PS)의 길이방향을 따라 복수로 결합되고, 유입구(G1) 및 유출구(G2)에는 작동 유체가 유입되는 유입관 및 유출되는 유출관이 병렬적으로 연결됨으로써, 구조가 단순하고, 내부 배압의 형성이 방지되도록 이루어지는 독립형 날개(12)의 충동식 터빈 시스템(2)을 제공할 수 있게 된다.
The rotating
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It is obvious to those who have. Accordingly, it should be understood that such modifications or alterations should not be understood individually from the technical spirit and viewpoint of the present invention, and that modified embodiments fall within the scope of the claims of the present invention.
1 : 터빈 시스템
10 : 회전체
20 : 하우징
11 : 로더
20S : 내부공간
12 : 날개
G1 : 유입구
12A : 내측날개
G2 : 유출구
12B : 외측날개
21 : 제1 몸체
12a : 틈
22 : 제2 몸체
13 : 환형씰플레이트
B : 체결구
PS : 구동샤프트
GP : 가이드플레이트
PSa : 회전축 분리장치
FT : 작동 유체 순환관
30 : 발전기
RS : 회전샤프트
CR : 커플링1: turbine system 10: rotating body
20: housing 11: loader
20S: inner space 12: wing
G1:
G2:
21:
22: second body 13: annular seal plate
B: fastener PS: drive shaft
GP: guide plate PSa: rotating shaft separator
FT: working fluid circulation pipe
30: generator
RS: Rotary shaft
CR: Coupling
Claims (5)
내부에 상기 회전체가 설치되는 내부공간을 형성하고, 작동 유체가 유입되는 유입구와 유출되는 유출구가 형성되는 하우징; 및
상기 회전체와 구동샤프트로 연결되는 발전기를 포함하고,
상기 날개는, 내측날개 및 상기 내측날개의 바깥쪽에 형성된 외측날개를 포함하며,
상기 외측날개에는, 충돌한 작동 유체를 상기 내측날개 쪽으로 비산시키는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템.
A rotating body formed in a disk shape and having a plurality of blades in a circumferential direction where a working fluid impinges on a rim portion;
A housing defining an inner space in which the rotating body is installed and having an inlet through which the working fluid flows and an outlet through which the working fluid flows; And
And a generator connected to the rotating body and the drive shaft,
The wing including an inner wing and an outer wing formed outside the inner wing,
Wherein the outer wing is formed with an inclined surface for scattering the collided working fluid toward the inner wing.
상기 회전체는,
상기 구동샤프트가 회전중심에 결합되고, 상기 내측날개가 결합되는 테두리 부위를 형성하는 로더; 및
상기 로더의 테두리 부위의 양쪽 측면에서 각각 연장되고, 사이에 상기 외측날개가 결합되는 한 쌍의 환형씰플레이트를 포함하고,
상기 환형씰플레이트는, 작동 유체의 누출이 방지되도록 상기 하우징의 양쪽 내벽과의 간격이 최소화되는 것을 특징으로 하는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템.
The method according to claim 1,
The rotating body includes:
A loader coupled to the center of rotation of the drive shaft and defining a rim portion to which the inner wing is coupled; And
And a pair of annular seal plates each extending from both sides of a rim portion of the loader and between which the outer wing is engaged,
Wherein the annular seal plate minimizes the spacing between the annular seal plate and the inner walls of the housing to prevent leakage of the working fluid.
작동 유체의 충격 및 비산에 의한 진동 및 소음이 감소되도록, 상기 외측날개는 상기 내측날개보다 적은 개수로 형성되고, 상기 내측날개와 상기 외측날개 사이에는 작동 유체가 이동하는 틈이 형성되는 것을 특징으로 하는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the outer wings are formed in a smaller number than the inner wings so as to reduce vibrations and noise caused by impact and scattering of the working fluid, and a gap through which the working fluid moves is formed between the inner wing and the outer wing Impulsive turbine system of independent wings.
상기 하우징에는 상기 내부공간, 상기 유입구 및 상기 유출구가 복수로 형성되며,
상기 회전체는 상기 구동샤프트의 길이방향을 따라 복수로 결합되며,
상기 유입구 및 상기 유출구에는, 작동 유체가 유입되는 유입관 및 유출되는 유출관이 병렬적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템.
The method of claim 3,
The housing has a plurality of the inner space, the inlet and the outlet,
Wherein the rotating body is coupled in plurality along the longitudinal direction of the drive shaft,
Wherein an inlet pipe through which the working fluid flows and an outlet pipe through which the working fluid flows are connected in parallel to the inlet port and the outlet port.
상기 내부공간은 타원형으로 형성되고,
상기 회전체는, 상기 날개와 충돌한 작동 유체가 상기 유출구 쪽에서 팽창되도록 상기 내부공간에서 상기 유입구 쪽으로 편심되게 설치되는 것을 특징으로 하는 독립형 날개의 충동식 터빈 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the inner space is formed in an elliptical shape,
Wherein the rotating body is eccentrically installed in the inner space toward the inlet so that a working fluid colliding with the vane is expanded at the outlet side of the impeller.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020150068354A KR20160134382A (en) | 2015-05-15 | 2015-05-15 | Pimpulse type turine system with independent wings |
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ID=57541655
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KR (1) | KR20160134382A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019231218A1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | (주)에너스 | Impeller-type air purifier |
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KR101389013B1 (en) | 2012-10-19 | 2014-04-25 | 주식회사 에이치케이터빈 | Reaction type turbine system |
-
2015
- 2015-05-15 KR KR1020150068354A patent/KR20160134382A/en active IP Right Grant
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