JP2012520970A - 反作用式タービン - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スチームやガスまたは圧縮空気を利用する反作用式タービンに関する。
一般的に、スチームタービンは、蒸気が有した熱エネルギーを機械的な仕事に変換させる原動機方式の一つである。前記スチームタービンは、振動が少なく、能率が良く、高速・大きい馬力が得られるために、火力発電、船舶の主機関として広く使われている。
[発明が解決しようとする課題]
前記のような従来のスチームタービンは、その特性上、高速の蒸気流が高速で回転するタービン羽根に衝突するように回転力を発生するので、スチームに凝縮水が混じる場合、前記タービン羽根が損傷されうる。したがって、前記タービン羽根に流入されるスチームに凝縮水が生じないように管理しなければならないことはもとより、前記タービン羽根を高価の材質で製作しなければならず、組立工程が複雑になって、製造コストが上昇する問題点があった。
本発明の目的を果たすために、少なくとも1個以上の噴射室が備えられるハウジングと、前記ハウジングに設けられてスチームを円周方向に噴射しながら、そのスチームの噴射に対する反作用として回転を行う少なくとも1個以上の噴射回転部と、前記ハウジングに対して回転自在に結合されるか、または前記ハウジングと共に回転するように結合されて、前記噴射回転部と共に回転しながら、その回転力を他の装置に伝達するタービン軸と、を含んだ反作用式スチームタービンが提供される。
本発明の反作用式スチームタービンは、前記スチームを噴射回転部から噴射する時に発生する反発力を用いて、前記噴射回転部とタービン軸とを回転させて推進力を発生できるように構成されることによって、スチームに凝縮水が混じても、スチームタービンの安定性を保持し、製造コストを大きく節減することができる。また、スチームの流動抵抗を顕著に減らすか、圧力漏れを防止し、エネルギー損失を減らして、安いながらも高効率のタービンが得られる。
[図1]本発明の反作用式スチームタービンの一実施例を破断して示した斜視図である。
以下、本発明による反作用式スチームタービンを添付図面に示された実施例に基づいて詳細に説明する。
図1及び図2に示されたように、本発明による反作用式スチームタービンは、少なくとも1個以上の噴射室112が備えられるハウジング110と、前記ハウジング110の噴射室112で内側から外側に所定間隔をおいて重なるように配されて、スチームの噴射に対する反作用として回転する少なくとも1個以上の噴射回転部(便宜上、内側から外側に、第1、第2、第3噴射回転部に区分する)120A、120B、120Cと、前記各噴射回転部120A、120B、120Cと共に回転しながら、その回転力を外部の装置(図示せず)に伝達する1個のタービン軸130とを含む。
前述した第1実施例では、前記タービン軸130が、前記ハウジング110を貫通して、そのタービン軸130の一側が第1ベアリング141で支持され、前記ハウジング110の一側が第2ベアリング142で支持されるものであったが、本実施例は、図14でのように、前記タービン軸130が、前記ハウジング110を貫通して、そのタービン軸130の両側がそれぞれ第1ベアリング141と第2ベアリング142とに支持される。
前述した第1実施例と第2実施例では、前記タービン軸130が、ハウジング110を貫通してベアリングで支持されるものであったが、本実施例は、図15でのように、前記タービン軸130の一側が、前記ハウジング110の内部で前記噴射回転部120A、120B、120Cに結合され、他の一側のみ第1ベアリング141で回転自在に支持される。この場合、前記ハウジング110の他側には、流入部111が突設されて、その流入部111が第2ベアリング142で回転自在に支持される。
前述した第1ないし第3実施例では、前記タービン軸130が、ハウジング110と別個に備えられて貫通結合されるものであるが、本実施例は、図16でのように、前記ハウジング110とタービン軸130とが一体に形成される。例えば、前記ハウジング110の流入部111と排出部114とを長く形成して、そのうち、前記排出部114を外部装置に結合して、前記噴射回転部120A、120B、120Cで発生する推進力を前記ハウジング110を通じて前記外部装置に伝達する。すなわち、前記ハウジング110が、タービン軸130の役割を共にするようになる。
前述した第1ないし第4実施例では、前記噴射回転部が、1個のハウジングに放射状に重なるように配されるものであるが、本実施例は、複数個ずつのハウジングと噴射回転部とが軸方向に離隔されて配される。
本発明による反作用式タービンは、前述したスチームタービンはもとより、ガスタービンや圧縮空気などを利用したエンジンにも、同様に適用することができる。
Claims (32)
- 少なくとも1個以上の噴射室が備えられるハウジングと、
前記ハウジングに設けられて流体を円周方向に噴射しながら、その流体の噴射に対する反作用として回転を行う少なくとも1個以上の噴射回転部と、
前記ハウジングに対して回転自在に結合されるか、または前記ハウジングと共に回転するように結合されて、前記噴射回転部と共に回転しながら、その回転力を他の装置に伝達するタービン軸と、
を含んだことを特徴とする反作用式タービン。 - 前記噴射回転部が、少なくとも2個以上の複数個が備えられ、その複数個の噴射回転部が内側から外側に所定間隔をおいて配されることを特徴とする請求項1に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射回転部の間には、その噴射回転部の間を部分的に遮断して、流体を内側噴射回転部から外側噴射回転部に案内させる流動遮断部が形成されることを特徴とする請求項2に記載の反作用式タービン。
- 前記ハウジングは、流体の流動方向を基準に後流側に行くほど直径が細くなるように傾斜面が形成されることを特徴とする請求項2に記載の反作用式タービン。
- 前記タービン軸は、その両端が前記ハウジングを貫通して、そのハウジングを中心に少なくとも何れか一側がベアリング支持されることを特徴とする請求項2に記載の反作用式タービン。
- 前記タービン軸の両端のうちから一側がベアリング支持され、前記ハウジングを挟んで、前記噴射回転部の一側がベアリング支持されることを特徴とする請求項5に記載の反作用式タービン。
- 前記タービン軸は、その両端がベアリング支持されることを特徴とする請求項5に記載の反作用式タービン。
- 前記タービン軸の両端のうちから少なくとも一側は、前記ハウジングとの間にベアリング支持されることを特徴とする請求項7に記載の反作用式タービン。
- 前記タービン軸は、その一側は前記ハウジングを貫通してベアリング支持される一方、その他側は前記噴射回転部に結合されて支持されることを特徴とする請求項2に記載の反作用式タービン。
- 前記ハウジングの一側または前記噴射回転部の他側がベアリング支持されることを特徴とする請求項9に記載の反作用式タービン。
- 前記タービン軸とハウジングとが一体に形成されることを特徴とする請求項2に記載の反作用式タービン。
- 前記タービン軸と一体に形成されるハウジングの両側がベアリング支持されることを特徴とする請求項11に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射回転部は、内部空間を有するチャンバと、前記チャンバに円周方向に形成されて、その内部空間から外部に流体を噴射する少なくとも1個以上ずつの噴射流路と、を含み、
前記各噴射回転部の噴射流路の全体断面積は、内側チャンバより外側チャンバがさらに広く形成されることを特徴とする請求項2に記載の反作用式タービン。 - 前記噴射回転部は、内部空間を有するチャンバと、前記チャンバに円周方向に形成されて、その内部から外部に流体を噴射する少なくとも1個以上ずつの噴射流路と、を含み、
前記各噴射回転部の噴射流路の全体個数は、内側チャンバより外側チャンバがさらに多く形成されることを特徴とする請求項2に記載の反作用式タービン。 - 前記噴射流路は、前記各チャンバの壁を円周方向に傾くように貫通する孔状に形成されることを特徴とする請求項13または14に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射流路は、前記各チャンバの壁に貫通するように孔が形成され、その孔の出口に管が連通されてなされることを特徴とする請求項13または14に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射流路は、前記各チャンバの軸方向に沿って長く形成されることを特徴とする請求項13または14に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射流路は、前記各チャンバの軸方向に沿って複数個が形成されることを特徴とする請求項13または14に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射回転部は、少なくとも2個以上備えられて軸方向に沿って離隔されて形成され、前記噴射回転部を取り囲む複数個のハウジングが軸方向に沿って離隔されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の反作用式タービン。
- 前記複数個の噴射回転部は、それぞれの中心が同一軸線上に位置することを特徴とする請求項19に記載の反作用式タービン。
- 前記各ハウジングは、流体の流動方向を基準に後流側に行くほど直径が細くなるように傾斜面が形成されることを特徴とする請求項19に記載の反作用式タービン。
- 前記タービン軸は、その両端が前記各ハウジングを貫通して、そのそれぞれのハウジングを中心に少なくとも何れか一側が、前記各ハウジングにベアリング支持されることを特徴とする請求項19に記載の反作用式タービン。
- 前記タービン軸は、それぞれの噴射回転部に結合され、前記噴射回転部のうちから少なくとも1個は、前記各ハウジングにベアリング支持されることを特徴とする請求項19に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射回転部は、各ハウジングの噴射室と連動されるように内部空間が形成されるチャンバと、前記チャンバに円周方向に形成されて、そのチャンバの内部空間から前記ハウジングの噴射室に流体を噴射する少なくとも1個以上ずつの噴射流路と、を含み、
前記噴射流路の全体断面積は、前流側チャンバより後流側チャンバがさらに広く形成されることを特徴とする請求項19に記載の反作用式タービン。 - 前記噴射回転部は、各ハウジングの噴射室と連通されるように内部空間がそれぞれ形成されるチャンバと、前記チャンバに円周方向に形成されて、その内部空間から前記ハウジングの噴射室に流体を噴射する少なくとも1個以上ずつの噴射流路と、を含み、
前記噴射流路の全体個数は、前流側チャンバより後流側チャンバがさらに多く形成されることを特徴とする請求項19に記載の反作用式タービン。 - 前記噴射流路は、前記各チャンバの壁を円周方向に傾くように貫通する孔状に形成されることを特徴とする請求項24または25に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射流路は、前記各チャンバの壁に貫通するように孔がそれぞれ形成され、その各孔の出口に管がそれぞれ連通されてなされることを特徴とする請求項24または25に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射流路は、前記各チャンバの軸方向に沿って長く形成されることを特徴とする請求項24または25に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射流路は、前記各チャンバの軸方向に沿って複数個が形成されることを特徴とする請求項24または25に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射室の内周面は、平滑管状に形成されることを特徴とする請求項1に記載の反作用式タービン。
- 前記噴射室の内周面には、流体の移動を案内する流動案内部が形成されることを特徴とする請求項1に記載の反作用式タービン。
- 前記流動案内部は、前記噴射回転部の回転方向に順方向にグルーブが形成されるか、またはブレードが装着されてなされることを特徴とする請求項31に記載の反作用式タービン。
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