[发明专利]径流式涡轮

说明书

技术领域

本发明涉及径流式涡轮。

背景技术

一种径流式涡轮，具备单一的涡轮叶轮，该涡轮叶轮从以半径方向的流速分量为主要分量并流入涡轮叶轮的回旋的流体，将流体的回旋能量转换成旋转动力，并将释放了该能量后的流体沿着轴向喷出，所述径流式涡轮从中低温或高温、高压的流体将能量转换成旋转动力，广泛地应用于从各种工业用设备的由高温、高压的流体排出的排出能量的动力回收、经由船舶或车辆用的动力源等的热循环而得到动力的系统的排热回收、利用地热和OTEC等中低温热源的双循环发电的动力回收等。

在各种能量源具有多个压力时，例如专利文献1所示，多个涡轮、即分别对应于1个压力源而使用1个涡轮。或者有时在同一轴上设置2个涡轮叶轮。

这是因为径流式涡轮对应于流体各自的压力而设计成最佳的条件。例如，径流式涡轮的入口半径R在重力加速度为g，压力头为H，涡轮叶轮入口周速为U时，由g·H≈U²的关系决定。即，当涡轮叶轮的转速为N(rpm)时，入口半径R设定为R≈U/2·π/(N/60)的附近的值。

另外，在处理流量变动大的流体的径流式涡轮中，例如专利文献2所示，已知有利用隔壁将1个入口流路分隔、分割的结构。然而，这是为了对于同一压力的流体，根据流量而使入口的大小变化。

然而，这是双方的入口流路作为同一压力的流体进行处理的情况。而且，双方的入口流路相邻设置且仅由隔壁分隔，因此在处理不同压力的流体时，高压的流体向低压的流体泄漏，会使涡轮效率下降。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平1-285607号公报

专利文献2：日本特开昭63-302134号公报

发明的概要

发明要解决的课题

然而，如专利文献1所示，若使用多个涡轮的话，制造成本增大，设置空间增大。

另外，在同一轴上设置多个涡轮叶轮时，涡轮部件个数增多，结构变得复杂，制造成本增大。

发明内容

本发明鉴于这种情况，目的在于提供一种利用单一或一体的涡轮叶轮来处理具有多个压力的流体，削减部件个数而实现低成本化的径流式涡轮。

另外，在本发明中，目的在于提供一种抑制涡轮效率的下降，或能够充分确保轴承箱等的空间的径流式涡轮。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明采用以下的手段。

即，本发明的第一形态涉及一种径流式涡轮，具备涡轮叶轮，该涡轮叶轮具备从半径方向沿着轴向弯曲且叶片高度逐渐升高的主通路，从以半径方向的流动为主分量而从位于外周侧的主入口向所述主通路流入的回旋的流体，将流体的回旋能量转换成旋转动力，并将释放了该能量后的流体沿着轴向喷出，在所述径流式涡轮中，在所述涡轮叶轮的护罩侧，在沿着半径方向及轴向而与所述主入口分离的位置上形成有从属入口，该从属入口使与从所述主入口供给的流体的压力不同的压力的流体流入，构成该从属入口的叶片形状是：在与所述涡轮叶轮的轴线正交的面上，所述叶片的中心线相对于半径方向而朝向旋转方向倾斜规定角度。

根据本形态，流体从主入口被导入到涡轮叶轮的主通路的外周端。从主入口导入的流体通过从半径方向沿着轴向弯曲且叶片高度逐渐升高的主通路而压力逐渐减少并从涡轮叶轮喷出，从而使安装有涡轮叶轮的旋转轴产生动力。

在涡轮叶轮的护罩侧，在沿着半径方向及轴向而与主入口分离的位置上形成有从属入口，与从主入口供给的流体的压力不同的压力、具体而言比向主入口流入的流体低的压力的流体流入从属入口。从从属入口导入的流体与从上游侧的主入口及从属入口导入的流体混合，压力逐渐减少并从涡轮叶轮流出，从而使安装有涡轮叶轮的旋转轴产生动力。

在主入口与从属入口之间及各从属入口之间存在壳体，因此明确地被区分开，从而能够防止流体的漏出。

如此，能够将具有多个压力的流体借助单一的涡轮叶轮作为旋转动力而取出。由此，能够减少部件个数，从而能够减少制造成本。

此时，构成从属入口的叶片形状是在与涡轮叶轮的轴线正交的面上，叶片的中心线相对于半径方向而朝向旋转方向倾斜规定角度，因此，流入的流体的回旋流速分量的大小比该位置的涡轮叶轮即叶片的周速小。

向涡轮叶轮流入的流体的压力即压力头与流体的回旋流速分量乘以叶片的周速所得到的值成比例。在与涡轮叶轮的轴线正交的面上，叶片的中心线相对于半径方向而未沿着旋转方向倾斜的涡轮叶轮中，作为一般的设计点，使涡轮叶轮的出口处的流体的回旋流速分量为零，并以流体的回旋流速分量与叶片的周速相等的方式形成入口的压力头。