WO2017104916A1 - 반작용식 스팀 터빈 - Google Patents

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WO2017104916A1
WO2017104916A1 PCT/KR2016/005228 KR2016005228W WO2017104916A1 WO 2017104916 A1 WO2017104916 A1 WO 2017104916A1 KR 2016005228 W KR2016005228 W KR 2016005228W WO 2017104916 A1 WO2017104916 A1 WO 2017104916A1
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steam
turbine
housing
reaction
disk
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PCT/KR2016/005228
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이재준
이상훈
오성근
이상명
임주창
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포스코에너지 주식회사
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    • F01D1/06—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially radially
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    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/51—Inlet

Definitions

  • the present invention relates to a reaction steam turbine, and more particularly, to a reaction steam turbine that prevents steam eddy in the housing and maximizes energy output by reducing initial rotational load of the turbine shaft.
  • Reaction steam turbine is a turbine suitable for small and medium-capacity prime mover because the structure is simple and high thermal efficiency is obtained by the reaction of the discharged steam energy.
  • Korean Patent Publication No. 10-2012-47709 published date: May 14, 2012
  • Korean Patent Publication No. 10-2013-42250 published date: April 26, 2013
  • Republic of Korea Patent Registration No. 10-1229575 The turbine devices disclosed in (Registration Date: Jan. 29, 2013) are all embodiments of the reaction turbine device.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a portion of a reaction steam turbine according to the prior art
  • Figure 2 is a front sectional view of the reaction steam turbine.
  • the steam turbine includes a housing 10, a turbine shaft 20 rotatably supported within the housing 10 to the housing 10, and a turbine 10 embedded in the housing 10.
  • the disk blade 30 is integrally rotated with the shaft 20 and arranged in parallel along the longitudinal direction of the turbine shaft 20.
  • the steam inlet tube 11 and the steam outlet tube 12 are formed in the housing 10, respectively, and the steam injected into the steam inlet tube 11 passes through the plurality of disk blades 30, respectively, and the disk blades 30. Rotate to drive the turbine shaft 20 is rotated and discharged to the steam outlet (12).
  • each disk blade 30 is formed with a nozzle hole 31 and an inlet hole 32 as shown in FIG. 2, and the steam introduced into the inlet hole 32 is discharged while being discharged to the nozzle hole 31.
  • the disk blade 30 is rotated by the reaction of the vapor.
  • the steam discharged from the nozzle hole 31 of one disk blade 30 enters the inlet hole 32 of the other disk blade 30 adjacent to all the disk blades by rotating the disk blade 30 in the same principle ( 30 is rotated in response to the steam, thereby rotating the turbine shaft 20 connected to the plurality of disk blades 30 to perform power generation.
  • the steam injected through the steam inlet pipe 11 flows into the turbine inlet 13, and then turns to the right side in the drawing to face the inlet hole 32 of the disk blade 30.
  • the steam introduced through the steam inlet 13 is not directed to the disk blade 30 on the turbine inlet 13, as shown in FIG.
  • an object of the present invention is to install a guide blade on the turbine shaft located on the turbine inlet so that the steam introduced through the turbine inlet can be automatically guided to the disk blade side.
  • the aim is to provide a reactive steam turbine that prevents steam eddy and maximizes turbine shaft output.
  • one side and the other side, respectively, the steam inlet pipe and the steam discharge pipe is formed, respectively, a space formed in the housing; installed across the space portion of the housing, a plurality of disk blades around Turbine shaft with:
  • a reaction steam turbine comprising: a guide blade for guiding the steam introduced into the space portion of the housing through the steam inlet pipe to the disk blade in the turbine shaft between the steam inlet pipe and the disk blades; It provides a reaction steam turbine characterized in that the shaft is coupled.
  • the guide wings are installed in plurality along the circumference of the turbine shaft, it is preferable to have a drag surface facing the steam introduced through the steam injection pipe.
  • one end of the guide blade is preferably formed to be bent round toward the steam inlet pipe so that the flow of steam to the disk blade side only.
  • the space portion of the housing is composed of a turbine inlet which is in direct communication with the conduit of the steam inlet pipe, and a turbine space provided on one side of the turbine inlet, the turbine shaft with a plurality of disk blades is disposed perpendicular to the steam inlet pipe.
  • the guide vanes are axially coupled to the turbine shaft at the site located at the turbine inlet.
  • the reaction steam turbine according to the present invention has the following effects.
  • a guide blade for guiding the steam introduced from the steam inlet pipe to the disk blade is provided to prevent the steam eddy phenomenon.
  • the direction of the steam flowing from the steam inlet pipe to the turbine inlet can be converted directly to the disk blade by the guide blades, so that it can be introduced toward the disk blade without staying on the turbine inlet, so that the steam eddy by the vortex The phenomenon can be prevented.
  • the turbine shaft can be rotated primarily by applying pressure to the guide blades by using the initial steam pressure that flows straight from the steam inlet pipe, the load of the turbine shaft main rotation through the disk blade rotation can be reduced later. will be.
  • the guide blade has an effect of increasing the turbine shaft rotational output by forming a drag surface facing the direction in which the steam flows.
  • the guide blade is configured to be rotated through the drag of steam, thereby maximizing the rotational output of the turbine shaft.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing the steam flow through a disk blade of a reaction steam turbine according to the prior art.
  • FIG. 3 is a view schematically showing a state in which a steam eddy phenomenon occurs in the reaction steam turbine according to the prior art
  • FIG 4 shows an interior of a reaction steam turbine according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is an enlarged perspective view of the guide blade of the reaction steam turbine according to a preferred embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view schematically showing a state in which steam is introduced into the reaction steam turbine according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the reaction steam turbine has a technical feature of installing a guide blade on the turbine shaft that can change the direction of the steam flowing straight to the disk blade side.
  • the reaction steam turbine includes a housing 100, a turbine shaft 200, a disk blade 300, and a guide blade 400.
  • the housing 100 provides a space in which the disk blade 300 is rotated by the reaction force of the steam, and the steam inlet pipe 110 and the steam discharge pipe 120 are formed at one side and the other side, respectively.
  • the steam inlet pipe 110 forms a pipeline through which steam enters the housing 100
  • the steam discharge pipe 120 forms a pipeline through which the steam introduced into the housing 100 exits through the disk blade 300.
  • the space 130 is composed of a turbine inlet 131 and a turbine space 132.
  • the turbine inlet 131 constitutes an inlet space through which the steam introduced through the steam inlet pipe 110 is moved to the turbine space 132.
  • the turbine inlet 131 communicates with a space communicating with the pipeline of the steam inlet pipe 110 in a straight line.
  • the turbine space 132 provides a space in which the disk blade 300 is installed and the disk blade 300 rotates, and is formed at one side of the turbine inlet 131.
  • one side of the turbine inlet 131 refers to a position in the direction perpendicular to the pipeline of the steam inlet pipe 110, as shown in FIG.
  • turbine space 132 is formed to communicate with the pipeline of the steam discharge pipe (120).
  • the turbine shaft 200 provides a power generation output while being rotated by the rotational force of the disk blade 300 and the guide blade 400, it is installed inside the housing 100.
  • the turbine shaft 200 is installed across the turbine inlet 131 and the turbine space 132 of the housing 100, as shown in FIG.
  • the disk blade 300 provides power for rotating the turbine shaft 200, the reaction generated while the steam introduced through the steam inlet pipe 110 enters the inside and outside of the disk blade 300. While rotating by the force generates a power to rotate the turbine shaft 200.
  • a plurality of disk blades 300 are installed in the longitudinal direction of the turbine shaft 200 and are located in the turbine space 132 of the housing 100.
  • the disk blade 300 is formed in a circular shape, the inlet hole in which the steam flows in and the nozzle hole in which the steam escapes are formed, the configuration of the disk blade 300 is the same as the prior art described above.
  • the guide blade 400 serves to change the traveling direction of the steam introduced through the steam inlet pipe 110 to the turbine space 132, it is located in the turbine inlet 131.
  • the guide blade 400 serves to send steam to the turbine space 132 on one side of the turbine inlet 131 through the steam inlet pipe 110 to interfere with the steam going straight to the turbine inlet 131.
  • Guide blade 400 is coupled to the turbine shaft 200 located at the turbine inlet 131, as shown in FIG.
  • Guide blade 400 is composed of a coupling portion 410 axially coupled to the turbine shaft 200, and a drag surface 420 provided in plurality along the circumference of the coupling portion 410.
  • Coupling portion 410 is a shaft coupled to the turbine shaft 200, and is configured in a cylindrical shape having an inner diameter corresponding to the diameter of the turbine shaft 200.
  • the drag surface 420 faces the steam introduced into the turbine inlet 131 through the steam inlet pipe 110, and guides the steam to the turbine space 132.
  • the guide blade 400 is formed to have a drag surface 420 facing the direction in which the steam proceeds, thereby maximizing the effect of rotating the turbine shaft 200 using the pressure of steam,
  • the disk blade 300 serves to change the direction of the steam to the turbine space 132 is located.
  • the drag surface 420 is formed in plurality along the circumference of the coupling portion 410.
  • the drag surface 420 is composed of a bent portion 421 and a straight portion 422 as shown in FIG.
  • the bent portion 421 redirects the steam introduced into the turbine inlet 131 to the straight portion 422 and constitutes one side of the drag surface 420.
  • one side of the drag surface 420 refers to the opposite side of the turbine space 132 where the disk blade 300 is located, the bent portion 421 is bent in the direction in which the steam flows.
  • the steam introduced into the turbine inlet 131 is guided to the bent portion 421 to always face the turbine space 132.
  • the bent portion 421 of the drag surface 420 is preferably formed to be round.
  • the straight portion 422 guides the steam guided by the bent portion 421 to the turbine space 132 as it is, and constitutes the other side of the drag surface 420.
  • Steam is supplied through the steam inlet pipe 110, and the steam is pumped straight to the turbine inlet 131 through the pipeline of the steam inlet pipe 110.
  • the drag surface 420 of the guide blade 400 guides the steam to the turbine space 132 to change the direction of the steam, and rotate under the pressure of the steam.
  • the steam introduced into the steam inlet pipe 110 also serves to rotate the turbine shaft 200 primarily by applying pressure to the guide blade 400.
  • the initial load for the turbine shaft 200 rotation can be reduced, and thus the energy efficiency for the turbine shaft 200 rotation can be increased.
  • the steam introduced through the steam inlet pipe 110 continuously pressurizes the drag surface 420 of the guide blade 400 to rotate the turbine shaft 200, and at the same time, the disk installed in the turbine space 132. It is introduced into the inlet hole of the blade 300.
  • the steam rotates the disk blade 300 while entering and exiting the plurality of disk blades 300, thereby performing the second main rotation of the turbine shaft 200.
  • the reaction steam turbine according to the present invention has a technical feature in which the guide blade 400 is axially coupled to the turbine shaft 200 located at the turbine inlet 131.
  • the turbine shaft can be rotated primarily through the rotation of the guide blades by using the pressure of steam introduced into the housing, it is possible to reduce the load during the main rotation of the turbine shaft through the rotation of the disk blades, thereby increasing energy efficiency for the turbine shaft rotation. do.
  • turbine inlet 132 turbine space

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Abstract

본 발명은 반작용식 스팀 터빈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디스크 블레이드와 증기유입관 사이에 위치된 터빈축에 가이드날개를 설치하여 증기유입관으로부터 하우징내로 유입된 증기의 방향을 디스크 블레이드로 가변시켜 하우징 내에서의 스팀 맴돌이 현상을 방지하고, 유입된 증기의 압력에 의한 가이드날개 회전을 통해 터빈축을 회전시킴으로써 터빈축 회전의 초기 부하를 줄이고 디스크 블레이드의 회전과 함께 터빈축의 회전 출력을 배가시킬 수 있도록 한 반작용식 스팀 터빈에 관한 것이다. 이를 위해, 일측과 타측에는 각각 증기 유입관 및 증기 배출관이 각각 형성되며, 내부에는 공간부가 형성된 하우징;상기 하우징의 공간부를 가로질러 설치되며, 둘레에는 복수의 디스크 블레이드가 설치된 터빈축:을 포함하여 구성된 반작용식 스팀 터빈에 있어서, 상기 증기 유입관의 관로와 디스크 블레이드 사이의 터빈축에는 증기 유입관을 통해 하우징의 공간부로 유입된 증기를 디스크 블레이드로 가이드 하는 가이드 날개가 축 결합된 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀 터빈을 제공한다.

Description

반작용식 스팀 터빈
본 발명은 반작용식 스팀 터빈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하우징 내에서의 스팀 맴돌이 현상을 방지하고, 터빈축의 초기 회전부하를 줄여 에너지 출력을 극대화할 수 있도록 한 반작용식 스팀 터빈에 관한 것이다.
반작용식 스팀 터빈은 배출되는 스팀 에너지의 반작용에 의해 회전 에너지를 얻게 되어 구조가 간단하면서도 높은 열효율을 얻을 수 있어서 중소 용량의 원동기로 적합한 터빈이다.
예를 들어, 대한민국공개특허 제10-2012-47709호(공개일자: 2012.05.14), 대한민국공개특허 제10-2013-42250호(공개일자: 2013.04.26) 및 대한민국등록특허 제10-1229575호(등록일자: 2013.01.29)에서 개시되는 터빈장치 들이 모두 반작용식 터빈장치에 관한 일 실시예들이다.
도 1은 종래기술에 따른 반작용식 스팀 터빈의 일부를 절개한 사시도이며 도 2는 반작용식 스팀 터빈의 정단면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 스팀 터빈은 하우징(10)과, 하우징(10) 내부에서 하우징(10)으로 회동 가능하게 지지되는 터빈축(20)과, 하우징(10)에 내장되고 터빈축(20)과 일체로 회전되며 터빈축(20)의 길이방향을 따라 복수개가 나란하게 배치되는 디스크 블레이드(30)로 이루어진다.
이때 하우징(10)에는 증기 주입관(11) 및 증기 배출관(12)이 각각 형성되며, 증기 주입관(11)으로 주입되는 증기는 복수개의 디스크 블레이드(30)를 각각 통과하면서 디스크 블레이드(30)를 회전시켜 터빈축(20)을 회전 구동시킨 후 증기 배출구(12)로 배출된다.
여기서 각각의 디스크 블레이드(30)에는 도 2에 도시된 바와 같이 노즐공(31)과 유입공(32)이 형성되어, 유입공(32)으로 유입된 증기가 노즐공(31)으로 배출되면서 배출되는 증기의 반작용으로 디스크 블레이드(30)가 회전된다.
이때 하나의 디스크 블레이드(30)의 노즐공(31)에서 배출되는 증기는 인접한 다른 디스크 블레이드(30)의 유입공(32)으로 진입하여 같은 원리로 디스크 블레이드(30)를 회전시킴으로써 모든 디스크 블레이드(30)가 증기의 반작용으로 회전되고, 이로써 복수개의 디스크 블레이드(30)와 연결된 터빈축(20)을 회전시켜 발전을 수행하게 된다.
한편, 상기한 종래의 반작용식 스팀 터빈은 다음과 같은 문제가 있었다.
증기 주입구관(11)을 통해 주입된 증기는 터빈 입구(13)에 유입된 후, 도면상 우측으로 방향을 바꿔 디스크 블레이드(30)의 유입공(32)을 향해야 하는데, 증기 주입관(11)을 통해 유입된 증기는 터빈 입구(13) 상에서 디스크 블레이드(30)로 향하지 못하고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 터빈 입구(13)에서만 맴도는 스팀 맴돌이 현상이 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 디스크 블레이드(30) 내로 증기 유입이 원활하게 이루어지지 못함에 따라, 터빈축(20) 회전 출력이 극대화되지 못하는 문제가 있엇다.
또한, 스팀 맴돌이 현상으로 인해, 마찰 손실 에너지가 큰 문제가 있었다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
대한민국 공개특허 제10-2012-47709호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 터빈 입구 상에 위치된 터빈축에 가이드 날개를 설치하여 터빈 주입구를 통해 유입된 증기가 디스크 블레이드 측으로 자동으로 안내될 수 있도록 함으로써, 스팀 맴돌이 현상을 방지하고 터빈축의 출력을 극대화할 수 있도록 한 반작용식 스팀 터빈을 제공하고자 한 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 일측과 타측에는 각각 증기 유입관 및 증기 배출관이 각각 형성되며, 내부에는 공간부가 형성된 하우징;상기 하우징의 공간부를 가로질러 설치되며, 둘레에는 복수의 디스크 블레이드가 설치된 터빈축:을 포함하여 구성된 반작용식 스팀 터빈에 있어서, 상기 증기 유입관의 관로와 디스크 블레이드 사이의 터빈축에는 증기 유입관을 통해 하우징의 공간부로 유입된 증기를 디스크 블레이드로 가이드 하는 가이드 날개가 축 결합된 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀 터빈을 제공한다.
이때, 상기 가이드날개는 터빈축의 둘레를 따라 복수로 설치되며, 증기 주입관을 통해 유입된 증기에 대향하는 항력면을 갖도록 설치된 것이 바람직하다.
이때, 상기 가이드 날개의 일단부는, 증기의 흐름이 디스크 블레이드측 만을 향하도록 증기유입관을 향해 라운드지게 절곡 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 하우징의 공간부는, 증기 유입관의 관로와 일직선으로 통하는 터빈 입구와, 터빈 입구의 일측에 마련되되 복수의 디스크 블레이드가 설치된 터빈축이 증기 유입관에 수직하게 배치된 터빈 공간으로 구성되며, 상기 가이드 날개는 터빈 입구에 위치된 부위의 터빈축에 축 결합된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 반작용식 스팀 터빈은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 하우징 내의 터빈 입구 측에, 증기 유입관으로부터 유입된 증기를 디스크 블레이드로 안내하는 가이드 날개가 마련됨으로써 스팀 맴돌이 현상을 방지할 수 있게 된다.
즉, 증기 유입관으로부터 터빈 입구에 유입된 증기의 진행 방향은, 가이드 날개에 의해 디스크 블레이드로 바로 변환될 수 있으므로, 터빈 입구 상에 머무르는 시간 없이 디스크 블레이드를 향해 유입될 수 있어 와류에 의한 스팀 맴돌이 현상이 방지될 수 있는 것이다.
따라서, 스팀 맴돌이 현상으로 인한 마찰 손실을 방지할 수 있으므로, 에너지 효율을 높일 수 있을 뿐만아니라, 터빈축의 회전 출력을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 증기 유입에 의한 디스크 블레이드를 회전시키기에 앞서, 가이드날개 회전을 통한 터빈축이 1차로 회전될 수 있음에 따라, 터빈축 초기 구동 부하를 줄일 수 있는 효과가 있다.
즉, 증기 유입관으로부터 직진으로 유입되는 초기 증기 압송력을 이용해 가이드 날개에 압력을 가하여 터빈축을 1차로 회전시킬 수 있으므로, 추후 디스크 블레이드 회전을 통한 터빈축 본회전의 부하를 줄일 수 있는 효과가 있는 것이다.
셋째, 상기한 바와 같이, 증기 압송력을 이용해 가이드날개 회전을 통한 터빈축 회전력을 추가할 수 있으므로, 기존 디스크 블레이드의 반작용력에 의한 터빈축 회전력을 배가시킬 수 있게 된다.
이에 따라, 터빈 출력을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 가이드날개는, 증기가 유입되는 방향에 대하여 맞서는 항력면을 형성함으로써, 터빈축 회전 출력을 높일 수 있는 효과가 있다.
즉, 가이드날개는 증기의 항력(抗力)을 통한 회전이 이루어지도록 구성됨으로써, 터빈축의 회전 출력을 극대화할 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 반작용식 스팀 터빈의 내부를 나타낸 도면
도 2는 종래 기술에 따른 반작용식 스팀 터빈의 디스크 블레이드를 통한 증기 흐름을 나타낸 부분 단면도
도 3은 종래 기술에 따른 반작용식 스팀 터빈에 스팀 맴돌이 현상이 발생하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반작용식 스팀 터빈의 내부를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반작용식 스팀 터빈의 가이드날개를 확대하여 나타낸 사시도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반작용식 스팀 터빈 내로 증기가 유입되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 첨부된 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반작용식 스팀 터빈에 대하여 설명하도록 한다.
반작용식 스팀 터빈은 직진으로 유입되는 증기의 방향을 디스크 블레이드 측으로 가변시킬 수 있는 가이드 날개를 터빈축에 설치한 기술적 특징이 있다.
반작용식 스팀 터빈은 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(100)과, 터빈축(200)과, 디스크 블레이드(300)와, 가이드날개(400)를 포함하여 구성된다.
하우징(100)은 증기의 반작용력에 의해 디스크 블레이드(300)의 회전이 이루어지는 공간을 제공하며, 일측과 타측에는 각각 증기 유입관(110) 및 증기 배출관(120)이 형성된다.
증기 유입관(110)은 하우징(100)내로 증기가 유입되는 관로를 형성하며, 증기 배출관(120)은 하우징(100) 내로 유입된 증기가 디스크 블레이드(300)를 통해 빠져나가는 관로를 형성한다.
상기 하우징(100)의 내부에는 터빈축(200) 및 디스크 블레이드(300)가 설치되는 공간부(130)가 형성된다.
상기 공간부(130)는 터빈 입구(131)와 터빈 공간(132)으로 구성된다.
터빈 입구(131)는 증기 유입관(110)을 통해 유입된 증기가 터빈 공간(132)으로 이동되기 전, 거치는 입구 공간을 구성하는 것으로서, 증기 유입관(110)의 관로와 직선으로 통하는 공간을 형성한다.
터빈 공간(132)은 디스크 블레이드(300)의 설치 및 디스크 블레이드(300)가 회전되는 공간을 제공하며, 터빈 입구(131)의 일측에 형성된다.
이때, 터빈 입구(131)의 일측이라 함은 도 4에 도시된 바와 같이, 증기유입관(110)의 관로에 대하여 수직인 방향의 위치를 말한다.
그리고, 상기 터빈 공간(132)은 증기 배출관(120)의 관로와 통하게 형성된다.
다음으로, 터빈축(200)은 디스크 블레이드(300) 및 가이드날개(400)의 회전력에 의해 회전되면서 발전 출력을 제공하며, 하우징(100)의 내부에 설치된다.
이때, 터빈축(200)은 도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(100)의 터빈 입구(131) 및 터빈 공간(132)을 가로질러 설치된다.
다음으로, 디스크 블레이드(300)는 터빈축(200)을 회전시키기 위한 동력을 제공하며, 증기 유입관(110)을 통해 유입된 증기가 디스크 블레이드(300)의 내,외부를 출입하면서 발생하는 반작용력에 의해 회전되면서 터빈축(200)을 회전하는 동력을 발생한다.
디스크 블레이드(300)는 터빈축(200)의 길이 방향으로 복수개 설치되며, 하우징(100)의 터빈공간(132)에 위치된다.
이때, 디스크 블레이드(300)는 원형으로 구성되며, 증기가 유입되는 유입공과 증기가 빠져나가는 노즐공이 형성되는데, 이러한 디스크 블레이드(300)의 구성은 전술한 종래 기술과 동일하다.
다음으로, 가이드날개(400)는 증기 유입관(110)을 통해 유입된 증기의 진행 방향을 터빈공간(132)으로 가변시키는 역할을 하며, 터빈 입구(131)에 위치된다.
즉, 가이드날개(400)는 증기 유입관(110)을 통해 터빈 입구(131)로 직진하는 증기를 간섭하여 터빈입구(131) 일측의 터빈 공간(132)으로 보내는 역할을 하는 것이다.
가이드날개(400)는 도 4에 도시된 바와 같이, 터빈 입구(131)에 위치된 터빈축(200)에 결합된다.
도 5를 참조하여, 가이드날개(400)의 구성에 대하여 상세하게 살펴보도록 한다.
가이드날개(400)는 터빈축(200)에 축 결합되는 결합부(410)와, 결합부(410)의 둘레를 따라 복수로 설치된 항력면(420)으로 구성된다.
결합부(410)는 터빈축(200)에 축 결합되는 구성으로서, 터빈축(200)의 직경에 대응되는 내경을 갖는 원통형으로 구성된다.
그리고, 항력면(420)은 증기 유입관(110)을 통해 터빈 입구(131)로 유입된 증기에 맞서 대향하며, 상기 증기를 터빈 공간(132)으로 안내하는 역할을 한다.
즉, 가이드날개(400)는 증기가 진행하는 방향에 대향하는 항력면(420)을 갖도록 형성됨으로써, 증기의 압력을 이용해 터빈축(200)을 회전시킬 수 있는 효과를 극대화할 수 있을 뿐만아니라, 디스크 블레이드(300)가 위치된 터빈 공간(132)으로 증기의 방향을 가변시키는 역할을 하는 것이다.
이때, 가이드날개(400)의 회전은, 증기의 항력(抗力)에 의해 이루어짐으로써, 터빈축(200)의 회전 출력을 극대화시킬 수 있게 된다.
이때, 항력면(420)은 결합부(410)의 둘레를 따라 복수로 형성된다.
이때, 항력면(420)은 도 5에 도시된 바와 같이 절곡부(421)와, 직선부(422)로 구성된다.
절곡부(421)는 터빈 입구(131)로 유입된 증기를 직선부(422)로 방향을 전환시키며, 항력면(420)의 일측을 구성한다.
이때, 항력면(420)의 일측은 디스크 블레이드(300)가 위치된 터빈 공간(132)의 반대측을 말하며, 절곡부(421)는 증기가 유입되는 방향으로 절곡 형성된다.
상기와 같이 항력면(420)의 일측이 증기가 유입되는 방향으로 절곡됨에 따라, 터빈 입구(131)로 유입된 증기는 절곡부(421)에 가이드 되어, 항상 터빈 공간(132)을 향하게 된다.
이때, 항력면(420)의 절곡부(421)는 라운드지게 형성됨이 바람직하다.
이는, 터빈 입구(131)에 직진으로 유입된 증기의 방향 전환을 유연하게 하기 위함이다.
상기 직선부(422)는 절곡부(421)에 가이드된 증기를 그대로 터빈 공간(132)으로 안내하며, 항력면(420)의 타측을 구성한다.
이하, 상기한 구성으로 이루어진 반작용식 스팀 터빈의 작용에 대하여 설명하도록 한다.
증기 유입관(110)을 통해 증기가 공급되며, 증기는 증기 유입관(110)의 관로를 통해 직진으로 터빈입구(131)에 압송된다.
이때, 증기는 가이드 날개(400)의 항력면(420)에 부딪혀 절곡부(421) 및 직선부(422)를 따라, 도면상(도 4) 우측(터빈 공간측)으로 안내된다.
이때, 가이드 날개(400)의 항력면(420)은 증기를 터빈 공간(132)으로 안내하여 증기의 방향을 가변시킴과 동시에, 증기의 압력을 받아 회전을 하게 된다.
즉, 증기 유입관(110)으로 유입된 증기는 가이드날개(400)에 압력을 가하여 터빈축(200)을 1차로 회전시키는 작용도 겸하는 것이다.
이와 같이, 증기 압력을 이용해 터빈축(200)을 1차로 회전시킴으로써, 터빈축(200) 본 회전을 위한 초기 부하를 줄일 수 있으므로, 터빈축(200) 회전을 위한 에너지 효율성을 높일 수 있게 된다.
이후, 증기유입관(110)을 통해 유입된 증기는 지속적으로 가이드날개(400)의 항력면(420)에 압력을 가하여 터빈축(200)을 회전시킴과 동시에, 터빈공간(132)에 설치된 디스크 블레이드(300)의 유입공으로 유입이 된다.
이후, 증기는 복수의 디스크 블레이드(300)를 출입하면서 디스크 블레이드(300)를 회전시킴으로써, 터빈축(200)을 2차로 본 회전시키는 작용을 수행한다.
이와 같은 일련의 과정들을 통해 터빈축의 출력이 이루어지게 된다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반작용식 스팀 터빈은, 터빈 입구(131)에 위치된 터빈축(200)에 가이드날개(400)를 축 결합시킨 기술적 특징이 있다.
이에 따라, 하우징내에 직진으로 유입된 증기는 가이드날개(400)에 부딪힌 후, 디스크 블레이드(300)측으로 자연스럽게 안내될 수 있으므로, 터빈 입구(131)상에서, 와류로 인한 스팀 맴돌이 현상을 방지할 수 있어 에너지 손실을 줄일 수 있게 된다.
또한, 초기에 하우징 내로 유입되는 증기의 압력을 이용해 가이드날개 회전을 통한 터빈축을 1차로 회전시킬 수 있으므로, 디스크 블레이드 회전을 통한 터빈축 본회전시 부하를 줄여 터빈축 회전을 위한 에너지 효율성을 높일 수 있게 된다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.
[부호의 설명]
100 : 하우징 110 : 증기 유입관
120 : 증기 배출관 130 : 공간부
131 : 터빈입구 132 : 터빈공간
200 : 터빈축 300 : 디스크 블레이드
400 : 가이드날개 410 : 결합부
420 : 항력면 421 : 절곡부
422 : 직선부

Claims (4)

  1. 일측과 타측에는 각각 증기 유입관 및 증기 배출관이 각각 형성되며, 내부에는 공간부가 형성된 하우징;상기 하우징의 공간부를 가로질러 설치되며, 둘레에는 복수의 디스크 블레이드가 설치된 터빈축:을 포함하여 구성된 반작용식 스팀 터빈에 있어서,
    상기 증기 유입관의 관로와 디스크 블레이드 사이의 터빈축에는 증기 유입관을 통해 하우징의 공간부로 유입된 증기를 디스크 블레이드로 가이드 하는 가이드 날개가 축 결합된 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀 터빈.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드날개는 터빈축의 둘레를 따라 복수로 설치되며, 증기 주입관을 통해 유입된 증기에 대향하는 항력면을 갖도록 설치된 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀터빈.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가이드 날개의 일단부는, 증기의 흐름이 디스크 블레이드측 만을 향하도록 증기유입관을 향해 라운드지게 절곡 형성된 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀 터빈.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징의 공간부는,
    증기 유입관의 관로와 일직선으로 통하는 터빈 입구와, 터빈 입구의 일측에 마련되되 복수의 디스크 블레이드가 설치된 터빈축이 증기 유입관에 수직하게 배치된 터빈 공간으로 구성되며,
    상기 가이드 날개는 터빈 입구에 위치된 부위의 터빈축에 축 결합된 것을 특징으로 하는 반작용식 스팀 터빈.
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