本發(fā)明涉及軸流式渦輪機，更詳細地，轉子的葉片角度得到改善的軸流式渦輪機。

背景技術：

通常，用于發(fā)電板等的氣體渦輪機或蒸汽渦輪機通過工作流體的流動方向分為流體向渦輪機的旋轉軸方向流動的軸流式渦輪機、流體從旋轉軸彎曲流動的斜流渦輪機、流體向旋轉直徑方向流動的徑向渦輪機。其中，尤其，軸流式渦輪機適合于大容量的發(fā)電板，從而廣泛用于火力發(fā)電廠中的蒸汽渦輪機等。

這種軸流式渦輪機在經(jīng)濟性提高和環(huán)境負荷減少的觀點上，需要提高發(fā)電板的加一層的發(fā)電效率，且需要渦輪機的高性能化。支配渦輪機性能的因素包括短路損失、排氣損失、機械損失等，尤其，降低短路損失會有效提高性能。上述短路損失具有多種形態(tài)，大體分為因葉片形狀自身所引起的翼型損失、因橫穿葉片間流路的流動所引起的2次流動損失、工作流體向葉片之間流路外泄漏而發(fā)生的泄漏損失等。其中，泄漏損失為泄漏流動，分為因在主流之外的路徑流動所導致的具有蒸汽的能量無法被有效利用的旁通損失、當從主流超出的泄露流動再次向主流流入時所發(fā)生的混合損失及再流入的泄漏流動干擾下流翼列而發(fā)生的干擾損失等。因此，為了減少這些泄漏損失，減少泄漏流動量并使泄漏流動沒有損失地向主流流動。

考慮到這種問題，日本專利公開第2011-106474號公開了在相同葉片端部的泄漏流動流路部設置引導泄漏流動的引導板的技術。通過上述引導板，泄漏流動的流出方向與從上述相同葉片流出的主流方向相同，由此可降低在泄露流動和主流的合流時的混合損失。

但是，這種軸流式渦輪機很難使從因流體與葉片碰撞而發(fā)生的主流超出的損失或泄漏損失和短路損失最小化。

韓國公開專利10-0550366號中公開了軸流式多級渦輪機。

技術實現(xiàn)要素：

技術問題

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供可減少作為基于流體的流動的能量損失的主流損失和泄漏損失及混合損失，進而，可相對提高渦輪機效率的軸流式渦輪機。

結局問題的方案

用于解決上述問題的本發(fā)明的軸流式渦輪機的特征在于，包括：外殼，具有轉子安裝部和用于包圍上述轉子安裝部的流體供給部；轉子，設置于在上述外殼所設置的旋轉軸，位于轉子安裝部，沿著圓周方向安裝有多個葉片；以及多個噴嘴，設置于包圍上述轉子安裝部的流體供給部，用于向上述葉片噴射高壓流體，安裝于上述轉子的葉片的流體碰撞面相對于旋轉中心軸的法線方向軸朝向轉子的旋轉方向傾斜而成，形成于上述流體供給部的噴嘴以與葉片的流體碰撞面的法線方向平行的角度設置。

在本發(fā)明中，在從上述外殼的流體供給部向旋轉軸方向延伸的支撐部設置固定葉片，上述固定葉片設置于在上述轉子所設置的葉片與旋轉軸之間，用于引導流體。

設置于上述轉子的葉片的流體碰撞面相對于轉子的旋轉中心軸傾斜規(guī)定角度而成。

用于解決上述技術問題的本發(fā)明的軸流式渦輪機的特征在于，包括：外殼，在上部形成至少一個流體流入口，在內部形成轉子安裝部；旋轉軸，以能夠旋轉的方式設置于上述外殼，貫通轉子安裝部；以及轉子，設置于上述旋轉軸，在邊緣部形成多個轉子旋轉力發(fā)生部，形成于上述轉子的轉子旋轉力發(fā)生部包括：流體引導部，從上部面沿著旋轉方向形成；葉片形成部，從上述流體引導部沿著半徑方向形成，在轉子的旋轉中心軸相對于作為直角方向的法線方向朝向旋轉方向傾斜而成，使流體碰撞；以及引導排出部，從上述葉片形成部沿著轉子的外周面形成。

在本發(fā)明中，上述引導排出部從上述葉片形成面沿著旋轉方向的相反方向形成，在與其對應的外殼的內周面形成流體引導阻力突起。

發(fā)明的效果

本發(fā)明的軸流式渦輪機提供如下效果，即，調節(jié)流體作用的翼角度和流體碰撞而引起旋轉作用的葉片的流體碰撞面的角度來使流體順暢地流動，并可減少當從噴嘴噴射的流體碰撞各個葉片時有可能發(fā)生的短路損失和泄漏損失，從而提高渦輪機的旋轉率。

附圖說明

圖1為示出本發(fā)明軸流式渦輪機的一實施例的一部分切除剖視圖。

圖2為本發(fā)明的軸流式渦輪機的一部分切除立體圖。

圖3為圖1所示的軸流式渦輪機的橫向剖視圖。

圖4為抽樣示出本發(fā)明的轉子的一部分去除立體圖。

圖5為示出本發(fā)明的軸流式渦輪機的其他實施例的剖視圖。

圖6為抽樣示出圖5所示的轉子的一部分去除立體圖。

圖7為示出本發(fā)明的軸流式渦輪機和以往軸流式渦輪機的蒸汽速度和轉數(shù)的關系的圖表。

具體實施方式

本發(fā)明的軸流式渦輪機的一實施例呈現(xiàn)在圖1至圖4。

參照附圖，本發(fā)明的軸流式渦輪機10包括：外殼20，內部形成轉子安裝部21，形成有上述轉子安裝部21和通過劃分隔壁23劃分的流體供給部22；轉子40，設置于在上述外殼20設置的旋轉軸30，以此設置于轉子安裝部21，沿著圓周方向安裝多個葉片41；以及多個噴嘴50，設置于上述劃分隔壁23，向上述葉片41的流體碰撞面42噴射向上述流體供給部22供給的流體來使轉子40進行旋轉。

上述外殼20的轉子安裝部21在外殼20的內部向旋轉軸30的垂直方向層疊多個，在各個轉子安裝部21設置轉子40。而且，在位于最上部側的轉子安裝部21的外周面，通過劃分隔壁23向圓周方向劃分的流體供給部22通過設置于側上部面或側面的至少一個流體供給管24接收流體。

而且，沿著軸方向位于下部側的流體供給部22'以能夠使上部側的轉子安裝部21和使轉子安裝部21的流體流入的方式具有連通結構。

如圖3及圖4，安裝于上述轉子40的葉片41的流體碰撞面42相對于旋轉中心軸c的法線方向軸b向轉子40的旋轉方向軸傾斜。優(yōu)選地，上述傾斜角度a為5度至45度。在上述傾斜角度為5度以下的情況下，向葉片41的碰撞面碰撞的流體受到限制，從而導致短路損失相對變大，在大于45度以上的情況下，基于主流的碰撞損失，即，對于主流方向的分力將會變大。

而且，用于向葉片的流體碰撞面42噴射從上述流體供給部22供給的流體的噴嘴50以與葉片41的流體碰撞面42的法線方向平行的角度設置。優(yōu)選地，上述噴嘴50的噴射口與流體碰撞面42的中心對應。而且，雖然未圖示，優(yōu)選地，上述噴嘴50為了減少管內的損失，從噴嘴50的噴射口越靠近流體供給部22，內徑逐漸變大。

另一方面，設置于上述轉子40的葉片41的流體碰撞面42相對于轉子40的旋轉中心軸c傾斜規(guī)定角度而成。上述流體碰撞面42與葉片的形狀或設置角度無關地傾斜，優(yōu)選地，上述流體碰撞面42的傾斜角度d為0～65度。對于上述流體碰撞面42的旋轉中心軸c傾斜角度b為65度以上的情況下，對于主流方向的分力相對變大，從而導致泄漏損失的發(fā)生相對變大。

而且，在上述外殼20的劃分隔壁23的下部側形成從流體供給部側向旋轉軸方向延伸規(guī)定長度的支撐部25。在上述支撐部的葉片41形成可以使碰撞流體碰撞面42的流體順暢地向下部側的流體供給部22側流動的貫通孔26。

而且，上述支撐部25的端部側靠近上述葉片41的內側端部側，在葉片41和流體碰撞之后，為了不干擾進行旋轉的葉片41，引導流體的固定板45按規(guī)定間隔設置。優(yōu)選地，上述固定板向轉子40的旋轉方向側傾斜。

圖5及圖6示出本發(fā)明的軸流式渦輪機的其他實施例。在本實施例中，與上述實施例相同的結構要素具有相同附圖標記。

參照附圖，本發(fā)明的軸流式渦輪機70包括：外殼20，在上部形成至少一個流體供給管24，在內部形成單一的轉子安裝部21；旋轉軸30，以能夠旋轉的方式設置于上述外殼20，貫通轉子安裝部21；以及多個轉子90，在上述旋轉軸30的邊緣部形成多個轉子旋轉力發(fā)生部80。

上述轉子90包括：流體引導部81，呈圓板形狀，沿著上述邊緣形成，通過流體的碰撞，向轉子90提供旋轉力的轉子旋轉力發(fā)生部80從上述轉子90的上部面沿著旋轉方向形成；葉片形成部82，從上述流體引導部81沿著半徑方向形成，相對于對作為轉子90的旋轉中心軸c直角方向的法線方向軸b向旋轉方向傾斜而成，通過上述流體引導部81流入的流體所碰撞；以及引導排出部83，從上述葉片形成部82向轉子的外周面突出的引導排出部83。上述引導排出部83從上述葉片形成部82向旋轉方向的相反方向傾斜，在與其對應的外殼的內周面形成流體引導阻力突起27。

如圖6所示，優(yōu)選地，上述轉子旋轉力發(fā)生部80的葉片形成部82的傾斜角度a相對于旋轉中心軸c的法線方向軸b形成5度至45度。而且，設置于上述轉子90的葉片形成部82的流體碰撞面85相對于轉子90的旋轉中心軸c傾斜規(guī)定角度而成。優(yōu)選地，上述流體碰撞面85的傾斜角度為0～65度。

形成于與上述轉子90的外周面相向的外殼20的內周面的流體引導阻力突起27向下方引導從流體引導排出部83排出的流體并同時以能夠使基于流體碰撞的反作用力向轉子用的方式具有與轉子90的流體引導排出部83對應的至少一個面(未圖示)。

說明如上所述的本發(fā)明的軸流式渦輪機的作用效果如下。

首先，本發(fā)明通過使流體作用的翼面的角度最優(yōu)化來使流體順暢流動并以最大程度提高渦輪機的旋轉率。圖1至圖4所示的軸流式渦輪機10通過外殼20的流體供給管24向上述流體供給部22流入高壓的流體。

而且，向流體供給部22流入的高溫高壓的流體通過噴嘴50以高溫噴射并碰撞與噴嘴50對應的葉片41的流體碰撞面42，由此使轉子40高速旋轉。

在這種過程中，上述固定板45將流體前進方向旋轉軸貫通的貫通孔26側引導來防止轉子40的葉片41的干擾的發(fā)生，由此可防止與葉片41的流體碰撞面42碰撞的流體再次混合，因此可使流體的混合損失最小化。

尤其，本發(fā)明的轉子40的葉片41的流體碰撞面42相對于旋轉中心軸c的法線方向軸b向轉子40的旋轉方向軸傾斜，因此，可使從噴嘴噴射的流體的碰撞面相對變大，當葉片41的旋轉時，可減少后續(xù)向噴嘴50側流入的葉片的干擾阻力。這可以獲得流體連續(xù)向轉子40的葉片41碰撞的效果，從噴嘴50噴射的流體的短路損失可相對減少。

根據(jù)本發(fā)明人員的實驗，如圖7所示，本發(fā)明的軸流式渦輪機通過低的速度，即，在相對低的蒸汽速度獲得高的轉數(shù)。更詳細地，為了獲得相同轉數(shù)，與以往的軸流式渦輪機相比，本發(fā)明的軸流式渦輪機具有低的流體噴射速度。本發(fā)明的軸流式渦輪機的效率相對提高。

另一方面，本發(fā)明的圖5及圖6所示的本發(fā)明的軸流式渦輪機70通過高溫高壓的流體，當轉子90的旋轉時，作用力和反作用力同時向轉子90作用。即，向轉子旋轉力發(fā)生部80的流體引導部81流入的流體碰撞葉片形成部82并以轉子90的旋轉力第一次進行作用，通過沿著上述旋轉方向和相反方向形成的流體引導排出部83排出并第二次進行作用。尤其，通過流體引導排出部83排出的流體碰撞流體引導阻力突起27并發(fā)生反作用力來增加轉子90的旋轉力。

尤其，上述葉片形成部82相對于旋轉中心軸c的法線方向軸b向轉子40的旋轉方向軸傾斜，因此，可使從噴嘴噴射的流體的碰撞面相對變大，并可減少流體的阻力。

本發(fā)明適用上述結構部，從而以多種方式變形，并可采取多種形態(tài)。

而且，本發(fā)明并不局限于在上述說明中提及的特殊形態(tài)，而是包括通過發(fā)明要求保護范圍定義的本發(fā)明的精神和范圍內的所有變形技術方案和等同技術方案及代替技術方案，或者本發(fā)明葉片面及翼在不毀損作為本發(fā)明范圍的葉片及翼角度范圍內，根據(jù)現(xiàn)場狀況或流體的種類可呈現(xiàn)出多種形態(tài)或形狀。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明的軸流式渦輪機的技術思想實際上可反復實施相同結果，尤其，上述本發(fā)明可用成各種發(fā)電設施、產(chǎn)業(yè)用動力源。