KR20170132973A - 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈 - Google Patents

터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈에 관한 것으로서, 분활 인덱스 홀로 유입되는 유체의 흐름을 역학적인 회전 동력으로 변환시키는 다수의 회전 인텍스 홀 디스크를 회전축에 설치하고, 홀수 또는 짝수로 배열된 인텍스 홀 디스크를 반대 방향으로 회전시키는 기어수단을 상기 회전축과 회전 인덱스 홀 디스크에 형성하며, 기어수단의 내부에는 반대 방향으로 회전되는 회전 인덱스 홀 디스크의 회전 방향과 상관없이 상기 회전축이 항상 동일한 방향으로만 회전시키는 다수의 유성기어를 상기 기어수단 내부에 설치 구성하므로, 다수의 회전 인덱스 홀 디스크의 회전력을 회전축으로 전달하여 강한 토크를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 기어수단을 구성하고 있는 축 회전 선 기어와 링 기어 사이로 결합 되는 유성기어의 기어 비를 다르게 형성하여 강한 토크를 발생시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈 { The Advanced Multistage Index hole Disk Turbine }
본 발명은 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인덱스 홀로 유입되는 유체의 흐름을 역학적인 회전 동력으로 변환시키는 다수의 인덱스 홀 디스크를 회전축에 설치하고, 홀수 또는 짝수로 배열된 인덱스 홀 디스크를 반대 방향으로 회전시키는 기어수단을 상기 회전축과 회전 인덱스 홀 디스크에 형성하며, 기어수단의 내부에는 반대 방향으로 회전되는 인덱스 홀 디스크의 회전 방향과 상관없이 상기 회전축이 항상 동일한 방향으로만 회전시키는 다수의 유성기어를 상기 기어수단 내부에 설치 구성하므로, 다수의 회전 인덱스 홀 디스크의 회전력을 회전축으로 전달하여 강한 토크를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 기어수단을 구성하고 있는 축 회전 선 기어를 회전축과 직결하고, 링 기어 사이로 결합 되는 유성기어의 캐리어를 외부로 인출된 하우징에 고정하므로 축 회전 선 기어와 링 기어가 반전하는 것을 이용하고 기어 비를 다르게 형성하여 강한 토크를 발생시킬 수 있으며, 또한 유체가 유입되는 인덱스 홀 디스크에 유체가 부딪쳐 강한 회전력을 발생시키는 충돌면이 360도 원형로 일정한 간격 구비된 수직 홀과, 상기 충돌면에 충돌한 유체를 외부로 빠르게 압출하는 압출홀로 이루어지기 때문에 온도와 압력이 낮은 중, 저온 유체에서도 발전이 가능함은 물론 인덱스 홀 디스크로 유입된 유체는 충동면과 부딪쳐 발생 되는 충격으로 인해 회전 인덱스 디스크를 강력하게 회전시킨 유체가 회전반대 방향의 125°경사지게 다음 단 터빈에 압출하는 노즐 역할을 하면서 강하게 토출하면서 반동을 수반 이때 반동에너지도 회전력을 높이는 방법으로 충동과 반동운동 에너지를 함께 얻어 내는 방법으로 에너지 손실을 최소화할 수 있도록 한 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈에 관한 것이다.
일반적으로 터빈이란 액체와 기체 등의 유체가 가지는 직진 운동 에너지를 역학적인 회전 동력으로 전환시켜 발전할 수 있는 기계인 것이다.
종래의 터빈은 유체의 직진 운동을 회전 운동을 변환시킬 수 있도록 회전축에는 날개 형태로 형성된 다수의 블레이드를 설치 구성하고, 그 날개 형태의 블레이드에 유체를 공급하므로, 상기 블레이드로 공급되는 유체로 인해 회전축을 회전시켜 발전하는 충동터빈 . 반동터빈으로 구분되고 있다.
그러나 종래의 회전축에 설치되는 블레이드 형 터빈에 압력 300kg/㎠와 530℃ 이하의 낮은 온도의 스팀을 공급하면 응축수의 발생으로 응축수의 무게와 압력으로 블레이드 터빈 날개가 쉽게 손상되기 때문에 압력 300kg/㎠와 530℃ 이상의 고온 스팀을 공급하여 응축 수 발생을 차단하기 위한 방편으로 고가의 고온 고압용 보일러 설비로 압력 300kg/㎠와 530℃ 이상 수분함량이 적은 건 스팀을 공급하기 위하여 많은 제작비용과 유지 보수의 복잡하고 번거로운 문제점이 있었다.
이와 같이 날개 형태로 형성된 블레이드가 응축 수의 무게와 압력의 충격으로 인해 파손되는 것을 방지하기 위해 응축 수 발생을 차단되는 초고온 열 고압스팀 압력인 300kg/㎠에 530℃ 이상 필요하기 때문에 발전기 설치비용이 증가할 뿐만 블레이드를 초정밀 특수 가공 및 고 내열성 특수 소재로 제작해야하는 문제점이 발생하게 되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 선 등록된 특허 제 550366 호와 같이 축류형 다단 터빈을 발명하게 되었다.
축류 형 다단 터빈은 회전축에는 다수의 원형 판 체를 결합하고, 원형 판 체에는 수직으로 인덱스 홀이 형성된다.
그리고 회전축에 결합 된 다수의 원형 판 체를 감싸는 실린더 하우징을 회전축에 베어링 결합 구성하여 터빈을 형성하고, 상기 실린더 하우징의 상부에는 원형판 체에 구비된 인덱스 홀로 유체를 공급할 수 있는 노즐이 설치 구성된다.
따라서, 노즐로부터 공급되는 유체는 원형 판 체에 구비된 인덱스 홀로 공급되고, 그 유체는 인덱스 홀의 내벽과 충돌을 발생시키면서 회전축에 결합 된 원형 판 체를 일 방향으로 회전시키면서 회전축을 상기 회전시키면서 발전하는 것이다.
그러나 종래의 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈의 문제점은 1. 원형 판 체에 인덱스 홀이 수직으로 형성되므로, 유체는 다공 홀의 내벽에 부딪침과 동시에 그대로 터빈 외부로 빠져나가기 때문에 원형 판체가 결합 된 회전축을 빠르게 회전시키기 강한 압력으로 유체를 터빈으로 공급해야만 하는 문제점이 발생하게 되었다.
따라서, 온도와 압력이 낮은 150℃ ~ 200℃에서는 축류 형 다단 터빈을 사용하지 못하는 문제점이 발생하게 되었다.
2. 또한, 공급되는 유체로 인해 회전되는 원형 판 체는 일 방향으로만 회전되게 회전축에 고정 결합되기 때문에 유체로 인해 회전되는 회전축의 발전율이 저하되는 문제점이 발생하게 되었다
즉, 유체는 인덱스 홀의 내벽에 부딪침과 동시에 반대 방향으로 에너지를 발생하게 되는 데, 회전축에 축 설된 다수의 원형 판 체는 일 방향으로만 회전되기 때문에 다공 홀의 내벽에 부딪쳐 반대 방향으로 에너지를 발생시키는 유체의 에너지를 수용하지 못하면서 인덱스 홀 내부에 저항이 발생 되고, 이로 인하여 회전축이 원활하게 회전되지 못하는 문제점이 발생하게 되었다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 인덱스 홀로 유입되는 유체의 흐름을 역학적인 회전 동력으로 변환시키는 다수의 인덱스 홀 디스크를 회전축에 설치하고, 홀수 또는 짝수로 배열된 인덱스 홀 디스크를 반대 방향으로 회전시키는 기어수단을 상기 회전축과 인텍스 홀 디스크에 형성하며, 기어수단의 내부에는 반대 방향으로 회전되는 인텍스 홀 디스크의 회전 방향과 상관없이 상기 회전축이 항상 동일한 방향으로만 회전시키는 다수의 유성기어를 상기 기어수단 내부에 설치 구성하므로, 다수의 인텍스 홀 디스크의 회전력을 회전축으로 전달하여 강한 토크를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 기어수단을 터빈회전 축을 선기어로 구성하고 링기어 사이로 결합 되는 유성기어의 캐리어를 고정하여 회전축은 항상 일 방향으로 회전하고 링 기어에 체결된 인텍스 홀 디스크는 자연스런 유체 흐름 따라 회전하게 하고 기어 비를 다르게 형성하여 강한 토크를 발생시킬 수 있으며, 또한, 유체가 유입되는 인덱스 홀은 유체가 부딪쳐 강한 회전력을 발생시키는 충돌면이 구비된 수직 홀과, 상기 충돌면에 충돌한 유체를 외부로 빠르게 압출하는 압출홀로 이루어지기 때문에 온도와 압력이 낮은 중, 저온 유체에서도 원활히 발전이 가능함은 물론 인덱스 홀로 유입되는 유체는 충돌면과 부딪쳐 발생 되는 충격으로 인해 회전 인덱스 홀 디스크를 강력하게 회전시키고 인덱스 홀 디스크 회전반대 방향으로 125도 경사지게 다음 단 터빈의 노즐역할을 하면서 반동력을 회전축에 더하여 회전력을 증가시켜 에너지 손실을 최소화할 수 있도록 한 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적 달성을 위한 본 고안은,
유입된 유체로 인해 회전력을 발생시킬 수 있도록 인덱스 홀이 각각 방사형으로 형성된 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크를 회전축에 순차적으로 결합하고,
홀수로 배열된 제1 인텍스 홀 디스크와 제3 인텍스 홀 디스크의 회전력을 반전시켜 회전축으로 전달하는 기어수단을 형성하되,
상기 기어수단은,
회전축의 외주면에 축 회전 선 기어을 형성하고,
축 회전 선 기어을 수용하면서 내주 면에 링 기어가 형성된 기어박스를 상기 제1 인텍스 홀 디스크 및 제3 인텍스 홀 디스크에 각각 결합하며,
반대 방향으로 회전되는 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크의 회전 방향과 상관없이 회전축을 항상 동일한 방향으로만 회전시키는 유성기어를 상기 기어박스의 내부에 축 회전 선기어과 링기어에 연결되게 설치 구성한 것을 특징으로 한다.
본원 발명에 의하면, 인덱스 홀로 유입되는 유체의 흐름을 역학적인 회전 동력으로 변환시키는 다수의 인덱스 홀 디스크를 회전축에 설치하고, 홀수 또는 짝수로 배열된 인텍스 홀 디스크를 반대 방향으로 회전시키는 기어수단을 상기 회전축과 인덱스 홀 디스크에 형성하며, 기어수단의 내부에는 반대 방향으로 회전되는 인덱스 홀 디스크의 회전 방향과 상관없이 상기 회전축이 항상 동일한 방향으로만 회전시키는 유성기어를 상기 기어수단 내부에 설치 구성하므로, 다수의 인덱스 홀 디스크의 회전력을 회전축으로 전달하여 강한 토크를 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라 기어수단을 구성하고 있는 회전축 선 기어와 링 기어 사이로 결합 되는 유성기어의 기어 비를 다르게 형성하여 강한 토크를 발생시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
또한, 유체가 유입되는 인덱스 홀은, 유체가 부딪쳐 강한 회전력을 발생시키는 충돌면이 구비된 수직홀과, 상기 충돌면에 충돌한 유체를 외부로 빠르게 배기 압출하는 압출홀로 구성하므로, 상기 수직홀과 압출홀로 이루어진 인덱스 홀 내부로 유입된 유체로부터 충돌 운동에너지와 반동운동 에너지를 얻을 수 있기 때문에 온도와 압력이 낮은 중, 저온 유체에서도 원활히 발전이 가능하므로, 바이오 메스 보일러(동남아 팜 오일(Palm Oil) 농장에서 자가 연소 스팀 보일러) 및 쓰레기 소각 보일러, 탄화 숱 생산 공정의 폐 열 보일러, 소각장 폐열 보일러. 일반 산업용 스팀 보일러 등에 설치하여 사용할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
그리고 인덱스 홀로 유입되는 유체는 충돌 면과 부딪쳐 발생 되는 충격으로 인해 인텍스 홀 디스크를 강력하게 회전시켜 에너지 손실을 최소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
또한, 회전축에는 직렬로 다수의 터빈을 설치 구성하므로, 유체를 재사용할 수 있으며, 회전축 다수의 터빈을 커플링 결합하여 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈의 단면도.
도 2는 본 발명의 인덱스홀을 구비한 부분 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈의 제1 임펠러를 도시한 평면도.
도 4는 본 발명의 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈의 제1 임펠러를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈의 제2 임펠러를 도시한 평면도.
도 6은 본 발명의 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈의 제2 임펠러를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명의 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈의 제3 임펠러를 도시한 평면도.
도 8은 본 발명의 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈의 제3 임펠러를 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 회전축에 다수의 터빈이 설치된 상태를 도시한 부분 확대 단면도.
도 10은 본 발명의 회전축에 설치된 다수의 터빈에 유체가 각각 유입되는 것을 도시한 부분 확대 단면도.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 10을 이용하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
상기 도면에 의하면 본 발명은,
유입된 유체로 인해 회전력을 발생시킬 수 있도록 인덱스 홀(90)이 각각 방사형으로 형성된 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)를 회전축(10)에 순차적으로 결합하고,
홀수로 배열된 제1 인텍스 홀 디스크(60)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)를 반전시키는 기어수단(100)을 형성하되,
상기 기어수단(100)은,
회전축(10)의 외주 면에 회전축 선 기어(120)을 형성하고,
기어 산(120)을 수용하면서 내주 면에 링 기어(111)가 형성된 기어박스(110)를 상기 제1 인텍스 홀 디스크(60) 및 제3인텍스 홀 디스크(80)에 각각 결합하며,
반대 방향으로 회전되는 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)의 회전 방향과 상관없이 회전축(10)을 항상 동일한 방향으로만 회전시키는 유성기어(130)를 상기 기어박스(110)의 내부에 회전축 선 기어(120)과 링 기어(111)에 연결되게 설치 구성한 것을 특징으로 한다.
즉, 회전축(10)에는 원판 형으로 임펠러(50)를 설치한 것이다.
상기 임펠러(50)는 도 1과 같이 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)로 구성되며, 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)에는 다수의 인덱스 홀(90)을 방사형으로 형성한 것이다.
상기 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)로 형성되는 인덱스 홀(90)는 도 3과 도 5와 도 7과 같이 원형으로 중앙으로부터 외측으로 4열로 배열되어 유체로 인해 회전되는 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)의 회전력을 강하게 발생시킬 수 있도록 한다.
이와 같이 회전축(10)에 설치되는 제1 인텍스 홀 디스크(60)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)에 기어박스(110)를 도 3과 도 7과 같이 구성하여 제2 인텍스 홀 디스크(70)와 반대 방향으로 제1 인텍스 홀 디스크(60)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)가 회전되도록 한다.
이때, 회전축(10)에 설치되는 임펠러(50)는 도 9와 같이 2개 또는 도면에 미 도시되었지만 다수개 설치할 수 있음을 밝히는 바이다.
그리고 도면에 의하면, 회전축(10)에 홀수로 배열된 제1 인텍스 홀 디스크(60)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)에 기어박스(111)를 설치한 것으로 도시되었지만, 도면에는 미 도시되었지만 회전축(10)에 짝수로 배열된 제2 인텍스 홀 디스크(70)에도 유성기어(130)가 결합 된 기어박스(110)를 설치하여 제1 인텍스 홀 디스크(60)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)가 회전되는 방향과 반대 방향으로 제2 인텍스 홀 디스크(70)를 회전시킬 수 있음을 밝히는 바이다.
이와 같이 유성기어(130)가 구비된 기어박스(110)로 인해 반대 방향으로 회전되게 하우징(30) 내부에 설치된 제1 인텍스 홀 디스크(60) 내지 제3 인텍스 홀 디스크(80)에는 인덱스 홀(90)을 도 3 내지 도 8과 같이 방사형으로 형성하여 하우징(30) 내부로 유입된 유체를 이용하여 회전축(10)이 회전되도록 한다
상기 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)에 형성되는 인덱스 홀(90)은 도 4와 도 6과 도 8과 같이 분사되는 유체가 부딪쳐 강한 회전력을 발생시키는 충돌면(92)이 구비된 제1 면의 수직홀과,
수직홀(91)의 하단으로부터 끝단으로 갈수록 직경이 작아져 유입된 유체를 강하게 압출시켜 배출하여 제1 회전디스크 내지 제3 회전디스크(60)(70)(80)의 회전 방향을 설정하도록 회전 방향으로 경사진 경사면(94)이 구비된 제2 면의 압출홀(93)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 인덱스 홀(90)로 공급된 유체는 수직홀(91)의 내벽에 충돌하면서 반대 방향으로 충동운동 에너지를 발생시키고 회전 반대방향으로 유체가 토출 되면서 반동운동 에너지가 발생되며, 그 반대 방향으로 발생 된 유체의 운동 에너지는 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)가 회전되는 방향과 동일한 방향으로 경사진 압축 홀(93)로 유출되면서 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)를 터빈 회전축에 결속된 제 2 인텍스 홀 디스크와 서로 반대 방향으로 회전시키는 것이다.
상기 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)로 이루어진 임펠러(50)는 도 1과 같이 회전축(10)에 베어링 결합 되는 하우징(30)의 내부에 위치하도록 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)를 상기 회전축(10)에 결합하여 터빈(20)을 이루고,
제1 인텍스 홀 디스크(60)의 인덱스 홀(90)로 유체를 분사시키는 분사노즐(40)를 제1 인텍스 홀 디스크(60)가 회전되는 방향으로 경사지게 하우징(30)에 결합 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 임펠러(50)를 구성하고 있는 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)는, 수직 홀(91)이 구비된 제1 몸체(95)와 압출홀(93)이 구비된 제2 몸체(96)로 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고 회전축(10)에 축설 되는 터빈(20)는 도 9와 같이 복수 개설치 구성하여 큰 토크를 발생시킬 수 있도록 한다.
이와 같이 결합 구성된 본 발명의 바람직한 작동 상태 및 효과를 설명하게 되면 다음과 같다.
먼저, 하우징(30)의 상부면에 설치된 분사노즐(40)의 분사홀(41)을 이용하여 도 1과 같이 임펠러(50)가 설치된 상기 하우징(30)의 내부로 유체를 분사한다.
이때, 하우징(30) 내부로 유체를 분사시키는 분사노즐(40)은 제1 인텍스 홀 디스크(60)가 회전 반대방향으로 125°경사지게 하여 반동력이 형성됨을 밝히는 바이다.
상기 분사 홀(41)을 통해 하우징(30)의 내부로 유입된 유체는 제1 인텍스 홀 디스크(60)에 구비된 인덱스 홀(90)로 유입된다.
인덱스 홀(90)로 유입된 유체는 도 4와 같이 수직 홀(91)의 내벽에 구비된 충돌면(92)에 부딪치면서 제1 인텍스 홀 디스크(60)의 회전력을 발생시킴과 동시에 수직 홀(91)과 연통되게 형성된 압축 홀(93)로 유체를 유출한다.
압축 홀(93)로 유출된 유체는 상단의 직경은 크고, 하단의 직경은 점진적으로 작게 형성된 경사면(94)을 따라 제2 인텍스 홀 디스크(70)에 구비된 인덱스 홀(90)로 유출되면서 제1 인텍스 홀 디스크(60)를 도 2와 같이 시계 방향으로 회전시키는 것이다.
시계 방향으로 회전되는 제1 인텍스 홀 디스크(60)의 회전력은 기어박스(110)의 내부에 구비된 링 기어(111)로 전달되고, 상기 링 기어(111)와 맞물린 유성기어(130)는 링기어(111)가 회전되는 방향과 반대 방향으로 회전되면서 상기 유성기어(130)와 맞물린 축 회전 선 기어(120)이 구비된 회전축(10)을 제1 인텍스 홀 디스크(60)와 반대 회전 방향인 시계 반대 방향으로 회전시킨다.
이와 같이 회전축(10)의 회전력을 전달받아 제2 인덱스 홀 디스크(70)는 도 5와 같이 회전축(10)과 동일한 방향으로 회전되는 것이다.
한편, 제1 인텍스 홀 디스크(60)의 인덱스 홀(90)을 통과한 유체는 제2 인텍스 홀 디스크(70)의 인덱스 홀(90)에 구비된 충돌면(92)에 부딪침과 동시에 상기 유체가 부딪치는 방향과 반대 방향으로 유체의 운동력을 발생시켜 경사면(94)이 구비된 압축홀(93)을 통해 제3 인텍스 홀 디스크(80)의 인덱스 홀(90)로 공급된다.
따라서, 제2 인텍스 홀 디스크(70)는 회전축(10)과 유체의 이동으로 인해 회전력을 발생시키면서 제1 인텍스 홀 디스크(60)가 회전되는 방향과 반대 방향인 반 시계 방향으로 회전되는 것이다.
상기 제3 인텍스 홀 디스크(80)로 공급된 유체는 도 8과 같이 인덱스 홀(90)에 구비된 수직홀(91)의 충돌면(92)이 부딪치면서 회전력을 발생시키고, 그 유체는 제3 인텍스 홀 디스크(80)가 회전되는 방향과 동일한 방향으로 경사진 경사면(94)이 구비된 압축홀(93)을 통해 하우징(30)의 외부로 유출됨과 동시에 제3 인텍스 홀 디스크(80)를 제1 인텍스 홀 디스크(60)가 회전되는 방향과 동일한 방향으로 회전시키는 것이다.
이때, 하우징(30)의 하부에는 도 1과 같이 인덱스 홀(90)과 대응되게 다수의 배출관(42)이 35°각도로 경사지게 형성됨을 밝히는 바이다.
상기 제3 인텍스 홀 디스크(80)의 회전력은 도 7과 같이 기어수단(100)의 기어박스(110) 내부에 구비된 링기어(111)로 전달되고, 상기 링 기어(111)와 맞물린 상태로 기어박스(110) 내부에 캐리어(131)로 고정 결합 된 유성기어(130)는 링 기어(111)가 회전되는 방향과 반대 방향인 시계 방향으로 회전되면서 회전축(10)을 반 시계 방향으로 회전시킨다.
이때, 회전축(10)을 동일한 방향으로 회전시키는 유체와 그 유체로 인해 순차적으로 회전되는 임펠러(50)의 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)는 거의 오차 없이 동일하게 작동됨을 밝히는 바이다.
즉, 도 2와 같이 인덱스 홀(90)로 순차적으로 유입되는 유체로 인해 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)의 회전력은 회전축(10)으로 전달되는 것이고, 그 회전축(10)은 도 3과 도 7과 같이 순차적으로 다시 제2 인텍스 홀 디스크(70)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)를 회전시키는 것이다.
따라서, 기어수단(100)으로 인해 서로 반대 방향으로 회전되는 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)로 인해 회전축(10)은 강한 토크를 발생시키는 효과를 기대할 수 있다.
그리고 기어수단(100)의 기어박스(110)에는 링 기어(111)와 회전축 선 기어(120)을 연결하면서 반대 방향으로 제1 인텍스 홀 디스크(60)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)의 회전력을 전달하는 다수의 유성기어(130)를 설치하므로, 각각 독립적으로 회전되게 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)를 회전축(10)에 설치할 수 있으며, 이로 인하여 작은 회전력을 이용하더라도 큰 회전력을 회전축(10)이 발생시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다
즉, 독립적으로 회전축(10)에 축설 되는 제1 인텍스 홀 디스크(60) 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)를 설치한 상태에서 제1 인텍스 홀 디스크(60)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)에는 서로 다른 기어 비를 가진 링 기어(111)와 회전축 선 기어(120)이 구비된 기어수단(100)을 형성하고, 기어수단(100)의 기어박스(110) 내부에는 링 기어(111)와 회전축 선 기어(120)과 맞물리게 유성기어(130)를 설치하므로, 서로 다른 기어비로 인해 제1 인텍스 홀 디스크(60) 내지 제3 인텍스 홀 디스크(80)가 천천히 돌더라도 유성기어(130)에 맞물린 회전축(10)을 회전을 빠르게 할 수 있는 것이다.
또한, 인덱스 홀(90)은, 공급된 유체가 부딪치는 충돌면(92)이 구비된 수직홀(91)로 형성하고, 충돌면(91)과 부딪친 유체가 반대 방향으로 운동 에너지를 발생시킬 때 그 유체를 유입 압출시켜 외부로 배출시킬 수 있는 경사면(94)이 구비된 압출홀(93)을 형성하므로, 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)와의 회전력을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라 유체의 에너지 손실을 최소화시켜 에너지 낭비를 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
즉, 인덱스 홀(90)로 유입된 유체는 충돌면(91)과 부딪치면서 반대 방향으로 운동 에너지를 발생시키는 반작용 에너지를 발생시키게 되는데, 이때 반대 방향으로 운동 에너지를 발생시키는 유체는 경사면(94)이 구비된 압출홀(93)을 통해 제2 인텍스 홀 디스크(70)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)에 구비된 인덱스 홀(90)로 공급되기 때문에 적은 유체의 압력으로도 터빈(20)을 이용하여 발전시킬 수 있으며, 이로 인하여 중소규모 스팀 터빈 발전을 할 수 있는 바이오 메스 보일러, 쓰레기 소각 보일러, 탄화 숱 생산 공정의 폐 열 보일러, 소각장 폐 열 보일러 등에 설치하여 발전시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
그리고 회전축(10)에 축설되는 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)는 수직홀(91)이 구비된 제 1몸체(95)와 압축홀(93)이 구비된 제2 몸체(96)를 결합하여 이루므로, 상기 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)로 구성된 임펠러(50)의 제작을 용이하게 할 수 있다.
도 9는 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)가 반대 방향으로 회전되도록 하우징(30)의 내부에 설치 구성하여 이루어진 다수의 터빈(20)을 회전축(10)에 직렬로 커플링 결합한 것을 도시한 것이다.
이와 같이 다수의 터빈(20)을 회전축(10)에 직렬로 커플링 결합하므로, 상기 터빈(20)을 통과한 유체를 다시 재사용할 수 있으며, 이로 인하여 에너지 손실을 최대한으로 줄일 수 있다.
그리고 다수의 터빈(20)을 직렬로 커플링 결합하기 때문에 파손된 터빈(20)만을 교체 가능하므로, 유지 보수비용을 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
도 10은 회전축(10)에 직렬로 설치된 터빈(20)에 유체를 각각 독립적으로 공급한 것을 도시한 것이다.
이와 같이 회전축(10)에 직렬로 설치된 다수의 터빈(20)으로 유체를 독립적으로 공급하여 상기 터빈(20)의 내부에 설치된 임펠러(50)를 각각 독립적으로 회전시키기 때문에 임펠러(50)의 회전력을 전달받아 회전되는 회전축(10)은 강한 토크 및 회전력을 발생시킬 수 있으며, 이로 인하여 발전 효율을 극대화시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
10: 회전축, 20: 터빈,
30: 하우징, 40: 분사노즐,
41: 분사 홀, 42: 배출 관,
50: 임펠러, 60: 제1 인덱스 홀 디스크,
70: 제2 인덱스 홀 디스크, 80: 제3 인덱스 홀 디스크,
90: 인덱스 홀, 91: 수직 홀,
92: 충돌 면, 93: 압출 홀,
94: 경사면, 95: 제1 몸체,
96: 제2 몸체, 100: 기어수단,
110: 기어박스, 111: 링기어,
120: 축 회전 선 기어 130: 유성기어,
131: 캐리어,

Claims (5)

  1. 유입된 유체로 인해 회전력을 발생시킬 수 있도록 인덱스 홀(90)이 각각 방사형으로 형성된 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)를 회전축(10)에 순차적으로 결합하고,
    홀수로 배열된 제1 인텍스 홀 디스크(60)와 제3 인텍스 홀 디스크(80)의 회전력을 반전시켜 회전축(10)으로 전달하는 기어수단(100)을 형성하되,
    상기 기어수단(100)은,
    회전축(10)의 외주면에 축 회전 선 기어(120)을 형성하고,
    축 회전 선 기어(120)을 수용하면서 내주 면에 링 기어(111)가 형성된 기어박스(110)를 상기 제1 인텍스 홀 디스크(60) 및 제3 인텍스 홀 디스크(80)에 각각 결합하며,
    반대 방향으로 회전되는 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)의 회전 방향과 상관없이 회전축(10)을 항상 동일한 방향으로만 회전시키는 유성기어(130)를 상기 기어박스(110)의 내부에 축 회전 선기어(120)과 링기어(111)에 연결되게 설치 구성한 것을 특징으로 하는 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈.
  2. 청구항 1 항에 있어서, 상기 인덱스 홀(90)은.
    분사되는 유체가 부딪쳐 강한 회전력을 발생시키는 충돌면(92)이 구비된 제1 면의 수직홀과,
    수직홀(91)의 하단으로부터 끝단으로 갈수록 직경이 작아져 유입된 유체를 강하게 압출시켜 배출하여 제1 회전디스크 내지 제3 회전디스크(60)(70)(80)의 회전 방향을 설정하도록 회전 방향으로 경사진 경사면(94)이 구비된 제2 면의 압출홀(93)로 이루어진 것을 특징으로 하는 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈.
  3. 청구항 1 항에 있어서,
    회전축(10)에 베어링 결합 되는 하우징(30)의 내부에 위치하도록 제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)를 상기 회전축(10)에 결합하여 터빈(20)을 이루고,
    제1 인텍스 홀 디스크(60)의 인덱스 홀(90)로 유체를 분사시키는 분사노즐(40)를 제1 인텍스 홀 디스크(60)가 회전되는 방향으로 경사지게 하우징(30)에 결합 구성한 것을 특징으로 하는 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈.
  4. 청구항 3 항에 있어서,
    터빈(20)은 회전축(10)에 복수 개설치 구성한 것을 특징으로 하는 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈.
  5. 청구항 1 항에 있어서,
    제1 인텍스 홀 디스크 내지 제3 인텍스 홀 디스크(60)(70)(80)는, 수직 홀(91)이 구비된 제1 몸체(95)와 압출 홀(93)이 구비된 제2 몸체(96)로 이루어진 것을 특징으로 하는 터빈 임펠러 유성기어 내장하는 인덱스 홀 디스크를 갖는 축류 형 다단 터빈.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112983852A (zh) * 2021-03-22 2021-06-18 联想(北京)有限公司 风扇叶片、风扇组件、电子设备及风扇组件的制作方法
WO2024030299A1 (en) * 2022-08-03 2024-02-08 Flowserve Pte. Ltd. Multi-stage pump or turbine for controlling fluids with significant variations in gas fraction

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