KR20220061557A - 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하우징, 터빈, 작동유체를 유동시키는 제1열교환모듈, 발전기의 타측에 배치되어 상기 터빈을 경유한 작동유체를 냉각하는 제2열교환모듈, 터빈의 일측에 연결되고 터빈 내부로 작동유체가 유입되는 유입로, 터빈의 타측에 연결되고 터빈 내부에 유입된 작동유체가 터빈 외부로 배출되는 배출로 및 터빈의 손상을 방지할 수 있도록 터빈 내부에서 발생할 수 있는 유체 또는 터빈 작동 과정에서 터빈 내부에 잔존하는 작동유체를 회수할 수 있는 회수유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체에 관한 것이다.

Description

냉매 회수가 가능한 터빈 조립체 { Turbine assembly capable of refrigerant recovery }
본 발명은 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 하우징, 터빈, 작동유체를 유동시키는 제1열교환모듈, 발전기의 타측에 배치되어 상기 터빈을 경유한 작동유체를 냉각하는 제2열교환모듈, 터빈의 일측에 연결되고 터빈 내부로 작동유체가 유입되는 유입로, 터빈의 타측에 연결되고 터빈 내부에 유입된 작동유체가 터빈 외부로 배출되는 배출로 및 터빈의 손상을 방지할 수 있도록 터빈 내부에서 발생할 수 있는 유체 또는 터빈 작동 과정에서 터빈 내부에 잔존하는 작동유체를 회수할 수 있는 회수유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
일반적으로 발전장치는 회전력을 이용하여 유도전류를 발생시키는 방식으로 전기를 생산한다.
특히, 대형 발전장치의 경우 유체가 유동하는 에너지를 터빈을 이용하여 회전력으로 변환하여 이용하는 방식을 주로 이용하고 있다.
이때, 터빈의 회전력을 발전기로 전달하는 과정에서 터빈을 회전시키는 작동유체가 터빈의 회전축을 따라 외부로 누출되는 상황이 발생할 수 있다.
이러한 경우, 작동유체가 손실될 수도 있고, 작동유체가 유독성일 경우 누설유체로 인한 사고 발생 또는 환경파괴가 발생하는 문제점이 있다.
위와 같은 문제점을 방지하기 위하여, 터빈의 회전축을 고정하는 베어링의 실링 성능을 높인 실링베어링을 적용하거나, 자력을 이용하여 터빈의 하우징 내부의 회전력을 하우징 외부로 전달하는 기술이 이용되어왔다.
하지만, 실링베어링은 높은 실링효과를 가지기 위하여 터빈의 회전축을 고정하는 힘이 보다 커지게 되고, 이는 터빈의 회전력이 손실되어 전체 발전장치의 발전 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 자력을 이용하여 하우징의 내부에서 외부로 회전력을 전달하는 경우에는, 양측의 회전체가 직접적으로 결합되지 않기 때문에 신뢰성이 떨어지고, 회전력이 일정 이상으로 강해지는 경우에는 자력으로 온전하게 전달할 수 없는 문제점이 있다.
한편, 터빈 하우징에서 작동유체가 누설되어 발전기의 내부로 유입되는 경우에는 발전기 내부로 유입된 작동유체를 배출할 수 없어, 발전기에 문제가 발생하는 문제점도 있다.
상술한 터빈 조립체의 문제점을 해결하기 위해 일부 국내 및 해외의 관련 업체에서는 회수유로가 구비된 터빈 조립체에 대한 연구를 수행한 사례가 있으나, 실제 제품화하기에는 회수유로 구조를 구비하기 위해서 소모되는 비용이 과도하거나, 그렇지 않더라도 해당 장치의 제조 단가 대비 효과가 크지 않아 종래 터빈 조립체와 비교할 때 시장 경쟁력이 떨어져 본격 상용화된 사례는 찾아볼 수 없었다.
따라서, 상술한 것과 같이 종래기술이 갖는 문제점을 해결할 수 있는 장치 개발이 요구된다.
본 발명에 의해 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 종래기술의 단점을 보완하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.
첫째, 터빈 작동 과정에서 발생할 수 있는 작동유체 및 냉매를 회수하여 유체 누설로 인한 터빈 손상 및 파손을 방지할 수 있는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체를 제공하고자 한다.
둘째, 회수유로 상단 및 내부로 수합될 수 있는 구체적인 형상을 가짐으로써 터빈 내부에 잔존할 수 있는 작동유체 및 냉매를 회수할 수 있는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체를 제공하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따르면, 하우징, 터빈, 작동유체를 유동시키는 제1열교환모듈, 발전기의 타측에 배치되어 상기 터빈을 경유한 작동유체를 냉각하는 제2열교환모듈, 터빈의 일측에 연결되고 터빈 내부로 작동유체가 유입되는 유입로, 터빈의 타측에 연결되고 터빈 내부에 유입된 작동유체가 터빈 외부로 배출되는 배출로 및 터빈의 손상을 방지할 수 있도록 터빈 내부에서 발생할 수 있는 유체 또는 터빈 작동 과정에서 터빈 내부에 잔존하는 작동유체를 회수할 수 있는 회수유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체가 제공된다.
이 때, 회수유로는 터빈 내부에 잔존하는 유체가 회수유로 상단으로 수합될 수 있도록 상단부에 테이퍼드(Tapered) 형상이 형성될 수 있다.
또한, 회수유로는 터빈 내부에 잔존하는 유체가 회수유로 내부로 수합될 수 있도록 회수유로의 입구에서 출구로 향할수록 점진적으로 그 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
나아가, 회수유로는 터빈 내부에 잔존하는 작동유체가 회수유로로 유입되는 것을 유도하고 작동유체가 터빈 내부로 역행하는 것을 방지할 수 있도록 제1스팟으로부터 제2스팟까지 제1방향과 제2방향 간 또는 제1방향과 제4방향 간 소정의 경사를 가지며 형성되는 제 1슬로프, 제2스팟으로부터 제3스팟까지 제2방향 또는 제4방향으로 돌출 형성되는 제1플랫, 제3스팟으로부터 제4스팟까지 제1방향과 제2방향 간 또는 제1방향과 제4방향 간 소정의 경사를 가지며 형성되는 제2슬로프, 제4스팟으로부터 제5스팟까지 제2방향 또는 제4방향으로 돌출 형성되는 제2플랫 및 제5스팟으로부터 하우징까지 제1방향과 제2방향 간 또는 제1방향과 제4방향 간 소정의 경사를 가지며 형성되는 제3슬로프를 포함할 수 있다.
한편, 작동유체가 제1슬로프에 유입될 수 있도록 제2슬로프와 제3슬로프는 동일한 슬로프를 가지고 제2스팟과 제5스팟은 동일 선상에 놓이며 회수유로 내부로 작동유체가 유입될 수 있도록 제1슬로프는 제2슬로프와 제3슬로프보다 완만한 경사를 가질 수 있다.
이 때, 하우징은 하우징 하단에 잔존하는 유체가 회수유로에 유입될 수 있도록 하우징 하단에 배치되는 유입 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 추가적인 해결수단은 아래에서 이어지는 설명에서 일부 설명될 것이고, 그 설명으로부터 부분적으로 용이하게 확인할 수 있게 되거나, 또는 본 발명의 실시에 의해 지득될 수 있다.
전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두는 단지 예시적이고 설명을 위한 것이며 청구범위에 기재된 본 발명을 제한하지 않는다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
첫째, 터빈 작동 과정에서 발생할 수 있는 작동유체 및 냉매를 회수하여 유체 누설로 인한 터빈 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
둘째, 회수유로 상단 및 내부로 수합될 수 있는 구체적인 형상을 가짐으로써 터빈 내부에 잔존할 수 있는 작동유체 및 냉매를 회수할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따르는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따르는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체의 순환회로를 표현한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따르는 회수유로의 상세도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태에 대하여 상세하게 서술하도록 한다.
다만, 본 발명의 구체적인 일 실시 형태를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해질 것이다. 다만, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예 들을 포함할 수 있는 바, 이하에서는 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다.
본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 단지 명세서를 용이하게 작성하기 위해 사용되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미나 역할을 갖는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따르는 냉매 회수가 가능한 터빈(200) 조립체의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따르는 냉매 회수가 가능한 터빈(200) 조립체의 순환회로를 표현한 도면이다.
본 발명에 따르는 냉매 회수가 가능한 터빈(200) 조립체는 터빈(200), 하우징(10), 제1열교환모듈(300), 제2열교환모듈(400), 유입로(500A), 배출로(500B) 및 회수유로(600)를 포함할 수 있다.
제1열교환모듈(300)은 발전기의 일측에 배치되고 작동유체를 유동시킬 수 있다.
제2열교환모듈(400)은 발전기의 타측에 배치되어 상기 터빈(200)을 경유한 작동유체를 냉각할 수 있다.
유입로(500A)는 터빈(200)의 일측에 연결되고 터빈(200) 내부로 작동유체를 유입시킬 수 있다.
배출로(500B)는 터빈(200)의 타측에 연결되고 터빈(200) 내부에 유입된 작동유체를 터빈(200) 외부로 배출시킬 수 있다.
회수유로(600)는 터빈(200)의 손상을 방지할 수 있도록 터빈(200) 내부에서 발생할 수 있는 유체 또는 터빈(200) 작동 과정에서 터빈(200) 내부에 잔존하는 작동유체를 회수할 수 있다.
회수유로(600)는 터빈(200) 내부에 잔존하는 유체가 회수유로(600) 상단으로 수합될 수 있도록 상단부에 테이퍼드(Tapered) 형상이 형성될 수 있다.
회수유로(600)는 터빈(200) 내부에 잔존하는 유체가 회수유로(600) 내부로 수합될 수 있도록 회수유로(600)의 입구에서 출구로 향할수록 점진적으로 그 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
이는, 하우징(10)의 유로에서 배출되는 작동유체가 유로보다 작은 직경을 지닌 회수유로(600)로 배출될 시 작동유체의 유동이 원활하지 못하게 될 수 있어, 작동유체가 최소한의 저항으로 하우징(10)을 이탈할 수 있게 하기 위함이다.
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따르는 회수유로(600)의 상세도이다.
회수유로(600)는 제1슬로프(650A), 제2슬로프(650B), 제3슬로프(650C), 제1플랫(660A) 및 제2플랫(660B)을 포함할 수 있다.
제1슬로프(650A)는 제1스팟으로부터 제2스팟까지 제1방향과 제2방향 간 또는 제1방향과 제4방향 간 소정의 경사를 가지며 회수유로(600) 내주연 상 형성될 수 있다.
제1플랫(660A)은 제2스팟으로부터 제3스팟까지 제2방향 또는 제4방향으로 회수유로(600) 내주연 상 돌출 형성될 수 있다.
제2슬로프(650B)는 제3스팟으로부터 제4스팟까지 제1방향과 제2방향 간 또는 제1방향과 제4방향 간 소정의 경사를 가지며 회수유로(600) 내주연 상 형성될 수 있다.
제2플랫(660B)은 제4스팟으로부터 제5스팟까지 제2방향 또는 제4방향으로 회수유로(600) 내주연 상 돌출 형성될 수 있다.
제3슬로프(650C)는 제5스팟으로부터 하우징(10)까지 제1방향과 제2방향 간 또는 제1방향과 제4방향 간 소정의 경사를 가지며 회수유로(600) 내주연 상 형성될 수 있다.
결과적으로 회수유로(600)는 터빈(200) 내부에 잔존하는 작동유체가 회수유로(600)로 유입되는 것을 유도하고 작동유체가 터빈(200) 내부로 역행하는 것을 방지할 수 있다.
나아가, 작동유체가 제1슬로프(650A)에 유입될 수 있도록 제2슬로프(650B)와 제3슬로프(650C)는 동일한 슬로프를 가지고 제2스팟과 제5스팟은 동일 선상에 놓이며 회수유로(600) 내부로 작동유체가 유입될 수 있도록 제1슬로프(650A)는 제2슬로프(650B)와 제3슬로프(650C)보다 완만한 경사를 가질 수 있다.
이 때, 하우징(10)은 하우징(10) 하단에 잔존하는 유체가 회수유로(600)에 유입될 수 있도록 하우징(10) 하단에 배치되는 유입 가이드(61)를 포함할 수 있다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 본 실시예의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
본 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 따라서 본 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등하거나 균등하다고 인정되는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 - 하우징
50 - 탱크
60 - 펌프
200 - 터빈
300 - 제1열교환모듈
400 - 제2열교환모듈
500A - 유입로
500B - 배출로
600 - 회수유로
610 - 유입가이드
650A - 제1슬로프
650B - 제2슬로프
650C - 제3슬로프
660A - 제1플랫
660B - 제2플랫

Claims (6)

  1. 유체의 유동에 의해 회전하는 터빈;
    외부 충격으로부터 상기 터빈이 손상되는 것을 방지하는 하우징;
    작동유체를 유동시키는 제1열교환모듈;
    상기 발전기의 타측에 배치되어 상기 터빈을 경유한 작동유체를 냉각하는 제2열교환모듈;
    상기 터빈의 일측에 연결되고 상기 터빈 내부로 작동유체가 유입되는 유입로;
    상기 터빈의 타측에 연결되고 상기 터빈 내부에 유입된 작동유체가 터빈 외부로 배출되는 배출로; 및
    상기 터빈의 손상을 방지할 수 있도록 상기 터빈 내부에서 발생할 수 있는 유체 또는 상기 터빈 작동 과정에서 상기 터빈 내부에 잔존하는 작동유체를 회수할 수 있는 회수유로;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회수유로는,
    상기 터빈 내부에 잔존하는 유체가 상기 회수유로 상단으로 수합될 수 있도록 상단부에 테이퍼드(Tapered) 형상이 형성되는 것을 특징으로 하는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회수유로는,
    상기 터빈 내부에 잔존하는 유체가 상기 회수유로 내부로 수합될 수 있도록 상기 회수유로의 입구에서 출구로 향할수록 점진적으로 그 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 회수유로는,
    상기 터빈 내부에 잔존하는 작동유체가 상기 회수유로로 유입되는 것을 유도하고 작동유체가 상기 터빈 내부로 역행하는 것을 방지할 수 있도록 제1스팟으로부터 제2스팟까지 제1방향과 제2방향 간 또는 제1방향과 제4방향 간 소정의 경사를 가지며 형성되는 제 1슬로프;
    상기 제2스팟으로부터 제3스팟까지 제2방향 또는 제4방향으로 돌출 형성되는 제1플랫;
    상기 제3스팟으로부터 제4스팟까지 제1방향과 제2방향 간 또는 제1방향과 제4방향 간 소정의 경사를 가지며 형성되는 제 2슬로프;
    상기 제4스팟으로부터 제5스팟까지 제2방향 또는 제4방향으로 돌출 형성되는 제2플랫; 및
    상기 제5스팟으로부터 상기 하우징까지 제1방향과 제2방향 간 또는 제1방향과 제4방향 간 소정의 경사를 가지며 형성되는 제3슬로프
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체.

  5. 제4항에 있어서,
    작동유체가 상기 제1슬로프에 유입될 수 있도록 상기 제2슬로프와 상기 제3슬로프는 동일한 슬로프를 가지고 상기 제2스팟과 상기 제5스팟은 동일 선상에 놓이며,
    상기 회수유로 내부로 작동유체가 유입될 수 있도록 상기 제1슬로프는 상기 제2슬로프와 상기 제3슬로프보다 완만한 경사를 가지는 것을 특징으로 하는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은
    상기 하우징 하단에 잔존하는 유체가 상기 회수유로에 유입될 수 있도록 상기 터빈 내부 하단에 배치되는 유입 가이드
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 회수가 가능한 터빈 조립체.


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