[发明专利]径流式涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种径流式涡轮机。

背景技术

径流式涡轮机具备单一的涡轮，其从带有半径方向的流速分量作为主要分量而流入涡轮的回旋的流体中，将流动的回旋能量转变为旋转动力，并沿轴向将放出该能量后的流动喷出。径流式涡轮机将中低温或高温、高压的流体的能量转换为旋转动力，并用于从各种工业用设备回收以高温、高压的流体排出的排出能量的动力。此外，径流式涡轮机用于船舶或车辆用动力源等经由热循环而得到动力的系统的排热回收。此外，广泛用于利用地热·OTEC等中低温热源的双气循环发电的动力回收等。

在各种能量源具有多个压力的情况下，例如，如专利文献1所示，使用多个涡轮机、即对于每一个压力源各使用一个涡轮机。或者，也有时在同一轴上设置两个涡轮。

这是由于涡轮机例如径流式涡轮机对于各个流体的压力设定为最佳条件的缘故。例如，当将重力加速度为g、头为H、涡轮入口周速为U时，以g·H≈U²的关系来确定径流式涡轮机的入口半径R。即，当涡轮的转速为N(rpm)时，入口半径R设定为R≈U/2·π/(N/60)附近的值。

此外，在处理流量变动大的流体的径流式涡轮机中，例如，如专利文献2所示，已知有由间隔壁来隔开、分割一个入口流路。这个技术方案中，一侧的入口流路向叶片的凸缘侧供给流体。

但是，这个技术方案中，两个入口流路处理同一压力的流体。此外，两个入口流路相邻设置，仅由间隔壁隔开，因此，在处理不同压力的流体的情况下，高压的流体向低压的流体一方泄漏，涡轮机效率降低。

【专利文献】

【专利文献1】日本专利特开平1-285607号公报

【专利文献2】日本专利特表2008-503685号公报

然而，如专利文献1所示使用多个径流式涡轮机会增加制造成本，并增大设置空间。

此外，在同一轴上设置多个涡轮的情况下，涡轮机部件数多，构造变得复杂，制造成本变大。

发明内容

鉴于此种情况，本发明的目的在于提供一种由单一或者一体的涡轮来处理带有多个压力的流体，并消减部件数且低成本化的径流式涡轮机。

为了解决上述问题，本发明采用以下结构。

即，本发明的一种径流式涡轮机，其具备从半径方向朝向轴向弯曲且叶片高度依次变高的主通路，且具备将流体的回旋能量转换为旋转动力，并将释放了所述回旋能量后的流体向轴向喷出的涡轮，其中所述流体以半径方向的流动为主分量而从位于外周侧的主入口回旋流入所述主通路，其中，所述涡轮在比所述主入口靠半径方向内侧的位置具备副通路，该副通路从所述主通路的凸缘面分路并朝向所述主通路的背面侧延伸，在该副通路的外周端，在与所述主入口不同的半径方向位置形成有副入口，该副入口供给压力与从所述主入口供给的流体的压力不同的流体，所述主入口与所述副入口之间由在构成所述主通路的所述涡轮的背板和壳体之间调整后的间隙隔开。

根据本发明，流体从主入口导入到涡轮的主通路的外周端。从主入口导入后的流体通过主通路而使压力依次降低并从涡轮喷出，使安装有涡轮的旋转轴产生动力，其中所述主通路从半径方向沿轴向弯曲且叶片高度依次升高。

与从主入口供给的流体的压力不同的压力的流体从副入口导入到副通路的外周端。该流体通过副通路而从主通路的凸缘面向主通路供给，并与从主入口导入的流体混合。混合后的流体的压力依次降低并从涡轮流出，使安装有涡轮的旋转轴产生动力。

此时，副入口适于设置在使混合的流体的压力大致一致的半径位置。

主入口与副入口之间由构成主通路的涡轮的背板与壳体之间调整后的间隙来隔开，因此能够明确地区分，并降低流体的漏出。

如此，能够利用单一的涡轮而将具有多个压力的流体作为旋转动力来获取。由此，能够降低部件数，并能够降低制造成本。

另外，本发明中所称的“径流式涡轮机”是指，处理以半径方向的流动作为主分量而流入的流体、即处理向涡轮的入口部处的流体的半径方向速度分量至少大于轴向速度分量的流体的涡轮机。因此，在涡轮的构造中包括：涡轮入口的凸缘面由相对于旋转轴大致垂直的面构成的所谓径流式涡轮机、凸缘面相对于旋转轴倾斜的径流式涡轮机、及凸缘面相对于旋转轴倾斜且叶片前缘相对于旋转轴倾斜的所谓斜流事涡轮机的概念。

此外，也可使用由沿周向空开间隔地配置的多个叶片构成的喷嘴或涡管来使导入主入口及副入口的流体回旋。