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JPH0772481B2 - Turbine - Google Patents

Turbine

Info

Publication number
JPH0772481B2
JPH0772481B2 JP61166116A JP16611686A JPH0772481B2 JP H0772481 B2 JPH0772481 B2 JP H0772481B2 JP 61166116 A JP61166116 A JP 61166116A JP 16611686 A JP16611686 A JP 16611686A JP H0772481 B2 JPH0772481 B2 JP H0772481B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
casing
rotor
screw
thread
Prior art date
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Application number
JP61166116A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6321301A (en
Inventor
満博 金尾
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP61166116A priority Critical patent/JPH0772481B2/en
Priority to US07/009,766 priority patent/US4773818A/en
Priority to KR1019870001049A priority patent/KR950006397B1/en
Publication of JPS6321301A publication Critical patent/JPS6321301A/en
Publication of JPH0772481B2 publication Critical patent/JPH0772481B2/en
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  • Control Of Turbines (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービンに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to turbines.

従来のタービンはケーシングに固定されたノズルによっ
て加速化された作業流体を羽根に向かって噴射し特に高
速回転が得られることを特徴とした基本原理からなる。
この原理によれば減速機によって軸回転を減速して低速
高トルクにしなければ実用にならない大きな欠点を持っ
ているのである。次に羽根の凹R面に受けて生ずる正ト
ルクと羽根の回転方向に対して反作用が働く羽根の凸R
面(背面)に生ずる負のトルクと正負で相殺されたトル
ク発生となる。又、カーチスタービンの場合は回転する
羽根、流体共に流体の壁となり大きな流動抵抗を持つタ
ービンである。更にケーシングと羽根の周辺は多くの空
間を持たせなければならない構造を持っているので多く
の未使用の作業流体の流出はさけられない。又、減速機
を必要とするので減速機が持つ歯車の歯形の干渉抵抗が
タービンの効率を大きく阻害している。其の他調速機等
による機械損失も大きくこれ等の付属諸機械によってタ
ービンの製作費を高くしているのである。このような欠
点を持っているにもかかわらず発電用に使用されている
理由は割合熱効率が高く故障となる摺動部分を持ってい
ないので長期間の運転が要求される発電用としては最適
機関となっている。この点タービンに代わる原動機は見
い出せない。
A conventional turbine has a basic principle that a working fluid accelerated by a nozzle fixed to a casing is jetted toward a blade to obtain a particularly high speed rotation.
According to this principle, there is a big drawback that it cannot be put to practical use unless the rotation speed of the shaft is reduced by the speed reducer to obtain low speed and high torque. Next, the positive torque generated on the concave R surface of the blade and the convex R of the blade acting against the rotational direction of the blade
The negative torque generated on the surface (back surface) and the negative torque generated by the negative torque cancel each other. In the case of the Curtis turbine, the rotating blades and the fluid serve as walls of the fluid and have a large flow resistance. Furthermore, since the casing and the periphery of the blade have a structure that requires a large amount of space, a large amount of unused working fluid is prevented from flowing out. Further, since the reduction gear is required, the interference resistance of the gear tooth profile of the reduction gear greatly hinders the efficiency of the turbine. Besides, the mechanical loss due to the speed governor and the like is large, and the manufacturing cost of the turbine is increased by these auxiliary machines. Despite these drawbacks, the reason why it is used for power generation is that it is the most suitable engine for power generation that requires long-term operation because it has a high proportion of thermal efficiency and does not have a sliding part that causes failure. Has become. In this respect, we cannot find a prime mover to replace the turbine.

本発明の最大の特徴は既にコイル状態体となって流れる
作業流体を使用することである。本発明タービン(ねじ
タービン)の原理とよく似た例として紐を巻き付けてい
る回転前のコマ(独楽)が連想される。コマはローター
を示し紐は流体を意味する。紐はコマを回すに当たって
コマの胴にに巻き付け大きな抵抗を伴って力強く回すこ
とができる。これはコイル状態の作業流体によって大き
な回転力が得られることを意味しているのである。本発
明はこのような原理にもとづいたタービンであって本発
明タービンを図面によって説明する。第1図、第2図に
示すようにケーシング11の内壁面にコイル状のねじ溝12
(判丸又は梯形ねじ、角ねじ)を設け、このケーシング
11のねじ溝12を介してコイル状態になって流れる回転エ
ネルギーをローター21に効率よく与える手段としてケー
シングと同ピッチのねじ溝22(判丸又は梯形ねじ、角ね
じ)を掘込んだローター21に羽根23を格子状態に設け、
ケーシング11の注入口32より注入され連続してコイル状
態となって5の出力軸方向に流れる流体の回転エネルギ
ーをねじ溝22及び羽根23を持つローターに与えながら排
出口42に至るのである。このローター21の円滑な回転を
得る手段として注入口32を2〜3箇所設ける場合もあ
る。本発明タービンのねじ溝をぬって流れる流体の拳動
について説明するとローターの回転によってねじのリー
ド分(ピッチ)だけ移動するねじ溝22及びねじ山24は停
止状態のケーシング11のねじ溝12及びねじ山13に対し各
ねじ溝及びねじ山が重なり合う事によって1回転で1サ
イクルを持つロータリー弁兼ノズルとなり断続噴射によ
る衝動エネルギーをローター21に与える。各ねじ溝及び
ねじ山が重なり合って生ずる弁作用はケーシング11のね
じ溝12とローター21のねじ溝22と溝同志が重なればロー
タリー弁は開となり、ケーシング11のねじ溝12とロータ
ー21のねじ山24と重なれば不完全な閉状態となるのであ
るがこの作品はねじ山の巾によって異なる。この噴射作
用は第4図に示すようにねじ巾を広くすれば噴射作用は
強くなる。第4図の矢印は噴射を示し、この噴射量はロ
ーターの回転位置により変化してコイル状態のノズルか
ら断続した流体を翼車に与える。次にこのタービン(ね
じタービン)の流体の流れについて説明する。軸流ター
ビンと称せられている従来のタービンは横軸方向に流れ
る流体を翼車の正面方向から受け、羽根で縦方向(回転
方向)に方向転換して間接に回転力を得ているに対し本
発明タービンの場合はケーシングのねじ溝を介して直接
ローターにコイル状の流体を与えている。
The greatest feature of the present invention is to use the working fluid which is already in a coil state. An example similar to the principle of the turbine (screw turbine) of the present invention is associated with a spinning top (top) around which a string is wound. The coma means the rotor and the string means the fluid. The string can be wrapped around the body of the top as it turns and can be turned with great force. This means that a large rotational force can be obtained by the working fluid in the coil state. The present invention is a turbine based on such a principle, and the turbine of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, a coil-shaped screw groove 1 2 is formed on the inner wall surface of the casing 1 1.
(Round round or trapezoidal screw, square screw)
A screw groove 2 2 (open circle or trapezoidal screw, square screw) with the same pitch as the casing is dug as a means to efficiently give the rotor 2 1 rotational energy flowing in a coil state through the screw groove 1 2 of 1 1. The blades 2 3 are arranged in a lattice on the rotor 2 1
The rotation energy of the fluid, which is injected from the inlet port 3 2 of the casing 1 1 and is continuously coiled to flow in the output shaft direction of 5, is applied to the rotor having the screw groove 2 2 and the blades 2 3 to the outlet port 4 2 . It reaches. If the rotor 2 first inlet 3 2 providing 2-3 places as a means to obtain a smooth rotation also. A description will be given of the motion of the fluid flowing through the thread groove of the turbine of the present invention. The thread groove 2 2 and the thread 2 4 which move by the lead (pitch) of the thread by the rotation of the rotor are the thread groove of the casing 1 1 in the stopped state. By overlapping each thread groove and thread with 1 2 and thread 1 3, it becomes a rotary valve / nozzle having one cycle per rotation and imparts impulse energy by intermittent injection to the rotor 2 1 . Valve caused overlap each thread groove and thread are rotary valves if they overlap the screw groove 2 2 and the groove comrades screw groove 1 2 and the rotor 2 1 of the casing 1 1 is in an open, screw groove 1 of the casing 1 1 If it overlaps with the thread 2 4 of 2 and the rotor 2 1 , it will be in an imperfect closed state, but this work differs according to the width of the thread. As shown in FIG. 4, the jetting action becomes stronger by widening the screw width. The arrow in FIG. 4 indicates the injection, and this injection amount changes depending on the rotational position of the rotor and gives fluid to the impeller intermittently from the nozzle in the coil state. Next, the flow of fluid in this turbine (screw turbine) will be described. Conventional turbines called axial turbines receive the fluid flowing in the horizontal axis direction from the front of the impeller, and the blades change the direction to the vertical direction (rotational direction) to indirectly obtain the rotational force. In the case of the turbine of the present invention, the coiled fluid is directly applied to the rotor via the thread groove of the casing.

このように本発明のねじタービンは断続回転を含む低
速、高トルクが得られるのである。
As described above, the screw turbine of the present invention can obtain low speed and high torque including intermittent rotation.

本発明のタービンの特徴及び効果を箇条書にする。The features and advantages of the turbine of the present invention are itemized.

1)作業流体がローターにコイル状態に巻き付いてロー
ターに回転エネルギーを与えるのでローターは流速以上
の回転速度になり難い。従って減速装置の必要性は少な
くなる。
1) Since the working fluid winds around the rotor in a coil state and gives rotational energy to the rotor, it is difficult for the rotor to have a rotational speed higher than the flow velocity. Therefore, the need for a speed reducer is reduced.

2)ローターに回転を与える側の作業流体も既にコイル
状態の回転運動をしているので原動機関としては反トル
クの少ない理想的な回転エネルギーが得られる。
2) Since the working fluid on the side that gives rotation to the rotor has already made rotational motion in a coil state, ideal rotational energy with less anti-torque can be obtained as a prime mover.

3)電動機(モーター)によく似たトルク発生機能を持
つ効率の優れた原動機となる。
3) It is a highly efficient prime mover that has a torque generation function similar to that of an electric motor.

4)注入口から排出口に至るまでの作業流体の流速の差
は少なく、流体のエネルギーを極めて効率よく吸収する
ので高効率のタービンとなる。
4) There is little difference in the flow velocity of the working fluid from the inlet to the outlet, and the energy of the fluid is absorbed very efficiently, resulting in a highly efficient turbine.

5)低速・高トルクのタービンであるから負荷による失
速状態になり難い。
5) Since it is a low-speed, high-torque turbine, it is difficult for the load to stall.

6)ローターの構造上、羽根を一本化してローターにア
リ又は溝接ぎ手によって格子状態に取り付けすることが
出来るので頑丈で安価なタービンとなる。
6) Due to the structure of the rotor, the blades can be integrated and attached to the rotor in a lattice state by means of dovetails or groove joints, so that the turbine is sturdy and inexpensive.

7)作業流体の注入口・排出口を交代することのよって
簡単に正逆回転が可能となる。
7) Forward / reverse rotation can be easily performed by changing the inlet and outlet of the working fluid.

8)作業流体は気相液相に関係なく使用できる。8) The working fluid can be used regardless of the vapor phase or the liquid phase.

9)ローターのねじ溝末端に流体の吸い込み作用が発生
するので流体の排出を少なくすると共に極めて騒音の少
ないタービンとなる。
9) Since the action of sucking the fluid occurs at the end of the thread groove of the rotor, the discharge of the fluid is reduced and the turbine becomes extremely low in noise.

このように本発明タービンは多くの効果・特徴を持つこ
とになりエネルギーの無駄な流出が少なく、剛性に富み
安価・安全・長寿命と理想に近い原動機となって世に提
供できるものである。
As described above, the turbine of the present invention has many effects and characteristics, less wasteful discharge of energy, is highly rigid, and can be provided to the world as a prime mover with low cost, safety and long life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明タービンを説明するための一部側断面図
である。 第2図は第1図のケーシングと羽根部分が異なる回転位
置となった場合の羽根部分の拡大図である。 第3図は第1図のA-A′面から矢印方向に向かって見た
正面図である。 第4図は第2図の各ねじ山13,24を広くしてノズル作用
を強調した場合を示し、矢印は噴射状態を示す。 符号の説明 11……ケーシング、12……ねじ溝、13……ねじ山 21……ローター、22……ねじ溝、32……羽根(仕切板) 24……ねじ山、31……注入口側導管、23……注入口 41……排出口側導管、42……排出口、5 出力軸
FIG. 1 is a partial side sectional view for explaining a turbine of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view of the vane portion when the casing and the vane portion in FIG. 1 are at different rotational positions. FIG. 3 is a front view seen from the AA ′ surface in FIG. 1 in the direction of the arrow. FIG. 4 shows a case where the threads 1 3 and 2 4 of FIG. 2 are widened to emphasize the nozzle action, and the arrow shows the injection state. Explanation of symbols 1 1 ...... Casing, 1 2 ...... Screw groove, 1 3 ...... Screw thread 2 1 ...... Rotor, 2 2 ...... Screw groove, 3 2 ...... Vane (partition plate) 2 4 ...... Screw thread , 3 1 …… Inlet side conduit, 2 3 …… Inlet port 4 1 …… Outlet side conduit, 4 2 …… Outlet port, 5 Output shaft

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】作業流体が円筒形ケーシング(11)の内壁
面に沿って注入口(32)より(5)の出力軸方向にコイ
ル状態となって流れるようにするための構成としてケー
シング内壁面にねじ溝(12)を設け、このケーシング
(11)のねじ溝(12)より連続してコイル状態となって
流れる作業流体の回転エネルギーをケーシング(11)と
同ピッチのねじ溝(22)と、このねじ溝(22)と格子状
態になるように設けた羽根(23)で構成されているロー
ター(21)にコイル状態に与えて回転力を得ることを特
徴としたタービン
1. A casing as a structure for allowing a working fluid to flow along an inner wall surface of a cylindrical casing (1 1 ) from an inlet (3 2 ) in a direction of an output shaft of (5) in a coil state. A thread groove (1 2 ) is provided on the inner wall surface, and the rotational energy of the working fluid that flows continuously in a coil state from the thread groove (1 2 ) of this casing (1 1 ) has the same pitch as that of the casing (1 1 ). and screw groove (2 2), to obtain the rotational force is given to the coil state to the rotor (2 1) that is configured in this screw groove (2 2) and provided so as to be lattice state blades (2 3) Turbines featuring
JP61166116A 1986-07-15 1986-07-15 Turbine Expired - Fee Related JPH0772481B2 (en)

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