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JPH04237801A - Two-shaft contrarotating axial turbine - Google Patents

Two-shaft contrarotating axial turbine

Info

Publication number
JPH04237801A
JPH04237801A JP3017119A JP1711991A JPH04237801A JP H04237801 A JPH04237801 A JP H04237801A JP 3017119 A JP3017119 A JP 3017119A JP 1711991 A JP1711991 A JP 1711991A JP H04237801 A JPH04237801 A JP H04237801A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
outer rotor
gear
shaft
inner rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP3017119A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2750008B2 (en
Inventor
Sunao Umemura
直 梅村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP3017119A priority Critical patent/JP2750008B2/en
Publication of JPH04237801A publication Critical patent/JPH04237801A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2750008B2 publication Critical patent/JP2750008B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve energy efficiency by recovering the energy loss generated in the stationary blade of an axial turbine. CONSTITUTION:An outer rotor 6, which has an outer rotor rotary blade 5 coaxially with an inner rotor 2 that has an inner rotor rotary blade 1 connected to the shaft of a first generator 4, and in proximity thereto, is arranged in place of a stationary blade, and the rotational force is generated on the outer rotor rotary blade 5 by an introduced gas, while the adjustment of the stream of the gas to the inner rotor rotary blade 1 is carried out. The rotational force of the outer rotor 6 is transmitted to a second generator 13, which is contracted as motive power.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン、ガスタ
ービンに関し、更に詳しくはタービン効率の向上をはか
った二軸反転軸流タービンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to steam turbines and gas turbines, and more particularly to a biaxially rotating axial flow turbine that improves turbine efficiency.

【0002】0002

【従来の技術】高圧ガス(例えば蒸気)をロータ回転翼
に噴射して動力を発生させる軸流タービンは、従来、回
転軸に取り付けた回転翼とケーシング側に取り付けたノ
ズル(静翼)との組み合わせにより、流れの角度を調節
してスムーズな流れを作り、ロータ回転翼を回転させて
いる。この様な組み合わせは複数個のロータを有する多
段軸流タービンの場合も同様である。
[Prior Art] Axial flow turbines, which generate power by injecting high-pressure gas (e.g. steam) onto rotor blades, have conventionally used rotor blades attached to the rotating shaft and nozzles (stationary blades) attached to the casing side. The combination adjusts the flow angle to create a smooth flow and rotate the rotor blades. Such a combination is the same in the case of a multi-stage axial flow turbine having a plurality of rotors.

【0003】図3は内側ロータ回転翼1とその外側に固
定されたノズル(静翼)2との関係を示すもので、矢印
Aで示す軸方向から入射したガスが矢印B方向に進むこ
とにより内側ロータ回転翼1に対して矢印C方向への回
転力を発生させている。
FIG. 3 shows the relationship between the inner rotor rotor blade 1 and the nozzle (stationary blade) 2 fixed on the outside thereof.As gas enters from the axial direction shown by arrow A and advances in the direction of arrow B, A rotational force in the direction of arrow C is generated on the inner rotor blade 1.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置におい
ては、ノズル2はガスの流れの角度を調整する作用を有
しており、そのノズル2で発生する力はノズル2を支持
するケーシング(図示せず)に直接伝達されるだけで、
損失となっている。本発明は上記従来技術の問題を解決
する為になされたもので、ノズルを固定することにより
、従来、損失となっていた力を、動力として取り出して
エネルギ効率の向上をはかった軸流タービンを提供する
ことを目的とする。
In the conventional device described above, the nozzle 2 has the function of adjusting the angle of gas flow, and the force generated by the nozzle 2 is applied to the casing supporting the nozzle 2 (Fig. (not shown) is simply transmitted directly to
It is a loss. The present invention was made to solve the problems of the prior art described above, and by fixing the nozzle, the power that was conventionally lost is extracted as motive power, and the axial flow turbine is designed to improve energy efficiency. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する為
に、本発明によれば、第1発電機の軸に連結された内側
ロータと、該内側ロータに取り付けられた内側ロータ回
転翼と、該内側ロータ回転翼の回転軸と同軸に、かつ、
前記内側ロータ回転翼に近接して配置された外側ロータ
回転翼と、外周に第1ギヤが形成され内周に前記外側ロ
ータ回転翼の一端が固定された外側ロータと、前記外側
ロータのギヤに係合して配置された第2ギヤと、該第2
ギヤの回転軸に連結する第2発電機とを具備した二軸反
転軸流タービンが提供される。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, according to the present invention, an inner rotor connected to the shaft of a first generator, an inner rotor rotor blade attached to the inner rotor, , coaxially with the rotational axis of the inner rotor blade, and
an outer rotor blade disposed close to the inner rotor blade; an outer rotor having a first gear formed on its outer periphery and one end of the outer rotor blade fixed to its inner periphery; and a gear of the outer rotor. a second gear disposed in engagement with the second gear;
and a second generator coupled to the rotating shaft of the gear.

【0006】[0006]

【作用】ガスが外側ロータ回転翼に当ると、この外側ロ
ータ回転翼は従来のノズルとして機能すると共に自身も
回転する。そして、外側ロータ回転翼の外周に形成され
た第1ギヤに係合する第2ギヤが回転し、この第2ギヤ
の回転軸に連結された第2発電機が発電を行って、動力
の回収が行われる。
Operation: When gas impinges on the outer rotor rotor, the outer rotor rotor functions as a conventional nozzle and rotates itself. Then, the second gear that engages with the first gear formed on the outer periphery of the outer rotor blade rotates, and the second generator connected to the rotating shaft of this second gear generates electricity and recovers the power. will be held.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面に従い本発明を説明する。図1は
本発明の二軸反転軸流タービンの一実施例を示す断面構
成図、図2は外側ロータ回転翼と内側ロータ回転翼との
関係を示す配置図である。これらの図において、1は内
側ロータ2に一端が固定された複数の内側ロータ回転翼
であり、その内側ロータ2は内側ロータ用軸受3に軸支
されている。4は内側ロータ2に連結されて回転駆動さ
れる第1発電機である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be explained below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing an embodiment of a biaxially rotating axial flow turbine of the present invention, and FIG. 2 is a layout diagram showing the relationship between outer rotor blades and inner rotor blades. In these figures, reference numeral 1 denotes a plurality of inner rotor blades having one end fixed to an inner rotor 2, and the inner rotor 2 is pivotally supported by an inner rotor bearing 3. 4 is a first generator connected to the inner rotor 2 and driven to rotate.

【0008】5は内側ロータ回転翼1の回転軸と同軸に
、かつ、近接して配置され一端が外側ロータ6の内周に
植込まれた複数の外側ロータ回転翼であり、その外側ロ
ータ6の外周には第1ギヤ7が形成されている。8は外
側ロータ6を軸支する外側ロータ用軸受である。9は第
1ギヤ7に係合する第2ギヤであり、この第2ギヤ9は
ギヤ軸10に固定され、ギヤ軸ハウジング11に設けら
れたギヤ軸軸受12に軸支されている。13はギヤ軸1
0に発電機軸14を介して連結された第2発電機である
。15はギヤ軸ハウジング11の一方の側に固定された
入口ケーシング、16はギヤ軸ハウジンの他方の側に固
定された出口ケーシングである。
Reference numeral 5 designates a plurality of outer rotor rotor blades arranged coaxially with and close to the rotation axis of the inner rotor rotor blade 1 and having one end embedded in the inner periphery of the outer rotor 6; A first gear 7 is formed on the outer periphery of. Reference numeral 8 denotes an outer rotor bearing that pivotally supports the outer rotor 6. Reference numeral 9 denotes a second gear that engages with the first gear 7, and the second gear 9 is fixed to a gear shaft 10 and supported by a gear shaft bearing 12 provided in a gear shaft housing 11. 13 is gear shaft 1
0 via a generator shaft 14. 15 is an inlet casing fixed to one side of the gear shaft housing 11, and 16 is an outlet casing fixed to the other side of the gear shaft housing.

【0009】上記の構成において、矢印A方向から入り
口ケーシング15に導入されたガス(例えば蒸気)は、
外側ロータ回転翼5を通過した後、内側ロータ回転翼1
を通過して出口ケーシング16から排出される。図2は
外側ロータ回転翼5の速度三角形を示すもので、外側ロ
ータ回転翼5が回転している為、矢印Aで示すガスの流
れは軸方向に対してαだけ傾斜する。そして矢印B方向
に進むことにより内側ロータ回転翼1に対して矢印C方
向への回転力を発生させる。本発明のタービンは翼面の
蒸気の流れに合わせて外側ロータ回転翼5の形状を決定
することにより、この外側ロータ回転翼5に回転力を発
生させると共に内側ロータ回転翼1への流れ方向の調整
も同時に行う。
In the above configuration, the gas (for example, steam) introduced into the inlet casing 15 from the direction of arrow A is
After passing the outer rotor rotor 5, the inner rotor rotor 1
and is discharged from the outlet casing 16. FIG. 2 shows a velocity triangle of the outer rotor blade 5. Since the outer rotor blade 5 is rotating, the gas flow indicated by arrow A is inclined by α with respect to the axial direction. Then, by moving in the direction of arrow B, a rotational force in the direction of arrow C is generated on the inner rotor blade 1. The turbine of the present invention determines the shape of the outer rotor blades 5 according to the flow of steam on the blade surface, thereby generating rotational force in the outer rotor blades 5 and directing the flow direction toward the inner rotor blades 1. Make adjustments at the same time.

【0010】外側ロータ回転翼5で発生した回転力によ
り外側ロータ6が回転し、この外側ロータ6の外周に形
成された第1ギヤ7に係合する第2ギヤ9が回転する。 この第2ギヤ9の回転によりギヤ軸10に連結された発
電機軸14が回転し、第2発電機13が起動する。この
場合、外側ロータ6に植込まれた外側ロータ回転翼5は
遠心力により圧縮力を受けるため、圧縮力によるバック
リングに耐えられるようなものとする。また、外側ロー
タ6の外径は比較的大きくなるので、外側ロータ6の回
転数を低く抑え、第2ギヤ9で増速して発電機軸14を
回転させる。なお、ギヤ軸ハウジング11は外側ロータ
用軸受8のハウジングも兼ねている。
The rotational force generated by the outer rotor blades 5 causes the outer rotor 6 to rotate, and the second gear 9, which is engaged with the first gear 7 formed on the outer periphery of the outer rotor 6, to rotate. This rotation of the second gear 9 causes the generator shaft 14 connected to the gear shaft 10 to rotate, and the second generator 13 is activated. In this case, since the outer rotor blades 5 embedded in the outer rotor 6 are subjected to compressive force due to centrifugal force, the blades 5 are designed to be able to withstand buckling due to the compressive force. Further, since the outer diameter of the outer rotor 6 is relatively large, the rotation speed of the outer rotor 6 is kept low and the speed is increased by the second gear 9 to rotate the generator shaft 14. Note that the gear shaft housing 11 also serves as a housing for the outer rotor bearing 8.

【0011】図1では単段のタービンに適用した例につ
いて示したが、本発明は多段のタービンについても適用
可能であり、その場合はより大きな外側ロータ6の回転
出力が期待できる。その結果、従来の静翼構造を持つ単
軸ロータの場合と比較して大きなエネルギ効率の向上が
見込まれる。
Although FIG. 1 shows an example in which the present invention is applied to a single-stage turbine, the present invention can also be applied to a multi-stage turbine, in which case a larger rotational output of the outer rotor 6 can be expected. As a result, a significant improvement in energy efficiency is expected compared to the case of a single-shaft rotor with a conventional stator blade structure.

【0012】また、図1に示す実施例においてはガスを
外側ロータ回転翼5側から導入したがガスは出口ケーシ
ング16側から導入し、内側回転翼1側から外側ロータ
回転翼5側に排出されるような構造であってもよい。な
お、各部品の形状は図示の例に限ることなく種々変更可
能である。
Furthermore, in the embodiment shown in FIG. 1, the gas is introduced from the outer rotor blade 5 side, but the gas is introduced from the outlet casing 16 side and is discharged from the inner rotor blade 1 side to the outer rotor blade 5 side. The structure may be such that Note that the shape of each component is not limited to the illustrated example and can be changed in various ways.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来ノズル(静翼)で発生していたエネルギの損失を回転
力として利用する二軸式のタービン構造とすることによ
りエネルギ効率の向上をはかることができる。また、2
つの軸から動力を取り出すことにより多段ロータでは軸
スパンの減少をはかることが可能となり、さらに静翼を
不要とすることによる部品点数の減少をはかることがで
きる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, energy efficiency can be improved by adopting a two-shaft turbine structure that utilizes the energy loss that conventionally occurs in nozzles (stationary blades) as rotational force. You can make improvements. Also, 2
By extracting power from one shaft, it is possible to reduce the shaft span of a multi-stage rotor, and furthermore, by eliminating the need for stationary blades, it is possible to reduce the number of parts.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明による二軸反転軸流タービンの一実施例
を示す断面構成図である。
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing an embodiment of a biaxially rotating axial flow turbine according to the present invention.

【図2】本発明による二軸反転軸流タービンの外側ロー
タ回転翼と内側ロータ回転翼との関係を示す配置図であ
る。
FIG. 2 is a layout diagram showing the relationship between an outer rotor rotor and an inner rotor rotor of a biaxially rotating axial flow turbine according to the present invention.

【図3】従来の軸流タービンのロータ回転翼とその外側
に固定されたノズル(静翼)との関係を示す配置図であ
る。
FIG. 3 is a layout diagram showing the relationship between a rotor rotor blade of a conventional axial flow turbine and a nozzle (stationary blade) fixed on the outside thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    内側ロータ回転翼 2    内側ロータ 3    内側ロータ用軸受 4    第1発電気 5    外側ロータ回転翼 6    外側ロータ 7    第1ギヤ 8    外側ロータ用軸受 9    第2ギヤ 10  ギヤ軸 11  ギヤ軸ハウジング 12  ギャ軸軸受 13  第2発電機 14  発電機軸 15  入口ケーシング 16  出口ケーシング 1 Inner rotor rotor blade 2 Inner rotor 3 Bearing for inner rotor 4     First electricity generation 5 Outer rotor blade 6 Outer rotor 7 1st gear 8 Bearing for outer rotor 9 2nd gear 10 Gear shaft 11 Gear shaft housing 12 Gear shaft bearing 13 Second generator 14 Generator shaft 15 Inlet casing 16 Outlet casing

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1発電機の軸に連結された内側ロータと
、該内側ロータに取り付けられた内側ロータ回転翼と、
該内側ロータ回転翼の回転軸と同軸に、かつ、前記内側
ロータ回転翼に近接して配置された外側ロータ回転翼と
、外周に第1ギヤが形成され内周に前記外側ロータ回転
翼の一端が固定された外側ロータと、前記外側ロータの
第1ギヤに係合して配置された第2ギヤと、該第2ギヤ
の回転軸に連結する第2発電機とを具備したことを特徴
とする二軸反転軸流タービン。
1. An inner rotor connected to a shaft of a first generator; an inner rotor rotor blade attached to the inner rotor;
an outer rotor blade disposed coaxially with the rotational axis of the inner rotor blade and close to the inner rotor blade; a first gear formed on the outer periphery and one end of the outer rotor blade on the inner periphery; The motor is characterized by comprising an outer rotor to which is fixed, a second gear disposed to engage with a first gear of the outer rotor, and a second generator connected to a rotating shaft of the second gear. A two-shaft, counter-rotating axial flow turbine.
JP3017119A 1991-01-17 1991-01-17 Twin shaft reversing axial turbine Expired - Lifetime JP2750008B2 (en)

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Effective date: 19980127