在密封的涡轮内部包括喷嘴的向心力涡轮装置的制作方法

本发明涉及一种利用了流体的涡轮装置，更详细地讲，涉及一种在密封的涡轮内部具有喷嘴以抑制水和蒸汽等供给流体的漏泄及压力泄漏的涡轮装置。

背景技术：

就现有的涡轮而言，由于利用流体的冲撞或反作用力而进行操作，因而在供给压力高的流体的情况下存在压力不可避免地泄漏的倾向。

就通常的所有涡轮而言，其构成通常是制成旋转的涡轮和容纳涡轮的壳体形态，且从外部供给的流体的压力作用于壳体，若壳体与涡轮之间存在空间，则压力通过其间泄漏。

在诸如蒸汽涡轮的情况下，压力也通过旋转体与壳体之间的间隔而泄漏，不仅如此，压力通过涡轮的自身叶片间隙也泄漏，因而就其构成而言，压力泄漏会成为损失的一部分。

技术实现要素：

技术问题

本发明是鉴于如上所述的问题而研究出的，其目的在于提供一种旨在使流体的漏泄及压力泄漏最小化的涡轮装置。

另外，不仅是在蒸汽涡轮的情况下，在低水头的水力发电设备的情况下也提供用于将作用于涡轮的压力和势能即水头全部转换成旋转力的构造，从而其目的在于提供一种能够提高涡轮的效率的涡轮装置。尤其，提供一种涡轮装置的构造，其使流体直至流体的能量消失为止停留于涡轮，从而能够使流体所具有的动能全部转换为旋转力。

解决问题方案

旨在达到上述目的的根据本发明的涡轮装置包括：涡轮510，其包括漏斗形态的涡轮机匣511、与上述涡轮机匣511内部配合的辐射状涡轮叶片512、形成于上述涡轮叶片512内侧的上部板515和下部板516、上述上部板515与下部板516之间的内部机匣517以及涡轮轴513所插入的轴插入套管514，所述涡轮510随流体的流入而与上述涡轮轴513一起旋转；涡轮盖520，其与上述涡轮510的上端配合以密封上述涡轮510；下部喷嘴板350和上部喷嘴板370，其在上述涡轮510内的上述上部板515上部的空间相互配合；多个喷嘴380，其配合于上述下部喷嘴板350与上部喷嘴板370之间，且调节向上述涡轮510内部流入的流体的量；贯通管356，其与上述下部喷嘴板350的上表面中央配合，且贯通上述上部喷嘴板370；以及调节管322，其在上述贯通管356内部旋转以开闭上述喷嘴380。

根据本发明的涡轮装置进一步包括：流体流入管道211，其用于向上述涡轮510供给流体；研磨配合筒部250，其贯通上述涡轮盖520中央的圆形开口部，且连接上述流体流入管道211的下部开口部和上述上部喷嘴板370的上部开口部；水密轴承230，其与上述研磨配合筒部250的外缘配合以防流体在上述涡轮盖520与上述研磨配合筒部250之间漏泄；以及构造配合板358，其形成于上述贯通管356的上端且与上述流体流入管道211的上部开口部配合。

上述喷嘴380包括：滑动板385，其在上述下部喷嘴板350与上述上部喷嘴板370之间进行开闭；喷嘴旋转轴388，其贯通上述下部喷嘴板350和上述上部喷嘴板370；以及喷嘴臂386，其随上述喷嘴旋转轴388的旋转而使上述滑动板385移动。

另外，根据本发明的涡轮装置进一步包括喷嘴操作部320，其在上述下部喷嘴板350的下部与上述调节管322的外缘配合，且随上述调节管322的旋转而驱动上述各喷嘴380，上述喷嘴操作部320包括：多个操作杆323，其形成为辐射状且与上述调节管322一起旋转；多个连接杆328，其与上述操作杆323各自的末端配合；以及多个方形杆326，其与上述连接杆328的末端配合，且随上述操作杆323和上述连接杆328的运动而使上述喷嘴旋转轴388旋转。

另外，根据本发明的涡轮装置能够进一步包括：密封盖111，其包裹上述涡轮510，且与上述流体流入管道211的下部配合；空气管116，其与上述密封盖111内部连接；以及空气压缩机117，其通过上述空气管116而向上述密封盖111内部注入空气，以调节上述密封盖111内部的压力。

发明效果

根据本发明的涡轮装置，在密封的涡轮内部设置喷嘴，从而能够防止流体及其压力向涡轮外部泄漏。

另外，使流体的动能尽可能多地施加于涡轮，从而能够提高涡轮装置的效率。

附图说明

图1是示出了根据本发明的一个实施例的向心力涡轮装置的图。

图2是剖开了图1的涡轮装置的一部分的图。

图3是分解了图1的涡轮装置的立体图。

图4是详细示出了本发明的喷嘴和喷嘴操作部的图。

图5和图6是详细示出了本发明的下部喷嘴板、上部喷嘴板、喷嘴的图。

图7是示出了根据本发明的另一实施例的涡轮装置的图。

图8是详细示出了图7的密封盖的图。

具体实施方式

将参照附图详细说明本说明书中所公开的实施例，对于相同或相似而与附图标记无关的构成要素附注相同的参照标号，且省略对其的重复说明。另外，在说明本说明书中所公开的实施例的过程中，对于相关的公知技术的具体的说明在判断为有可能使本说明书中所公开的实施例的要旨模糊的情况下省略其详细的说明。另外，附图只是旨在便于理解本说明书中所公开的实施例而已，本说明书中所公开的技术思想并不由附图所限制，应当理解为包括落入本发明的思想和技术范围的所有变更、等同物或替代物。

根据本发明的涡轮装置包括封闭式涡轮510，而该涡轮510中心部的涡轮轴513由设置于涡轮510的上部的轴承装置15所支撑，涡轮510以该涡轮轴513为中心旋转。这里，封闭式涡轮510是指以能够完全包裹调节流量的喷嘴380的方式密封的涡轮。

由于这种涡轮510的旋转所引起的离心力而会产生内部压力增加等，由此会发生压力泄漏。本发明提出一种封闭式涡轮而作为用于防止这样的压力泄漏的机构，并且提出一种包括封闭式涡轮的涡轮装置而作为用于加大容量并进一步提高效率的方案。

以下参照附图详细说明根据本发明的实施例的涡轮装置。

图1是示出了根据本发明的一个实施例的涡轮装置的图，图2是剖开了图1的一部分的立体图。

参照图1和图2，本发明的涡轮装置包括：发电机17，其与铁制构造物11的上端配合；涡轮510，其具有下部比上部窄的漏斗形状；涡轮轴513，其与涡轮510一起旋转；轴承装置15，其与涡轮轴513的上部连接；轴配合装置16，其连接发电机17的旋转轴下端和涡轮轴513的上端；流体流入管道211，其向涡轮510注入流体；以及排放水管道29，其与涡轮510的下部连接。

流体流入管道211用于向涡轮510提供流体，其端部在涡轮轴513的外围具有横截面直径逐渐变小的形状且具有扁平的形态的形状。这样，由于流体流入管道211的末端部具有像蜗牛壳一样逐渐变窄的形状，因此能够加速流体的速度。

涡轮510制成在其上部覆盖涡轮盖520而被密封且多个喷嘴380完全笼罩于涡轮510内部的构造。涡轮510以涡轮轴513为中心与涡轮轴513一起旋转。

多个喷嘴380用于调节从流体流入管道211向涡轮510注入的流体的量，其设置于密封的涡轮510内以防止流体的漏泄及流体压力的泄漏。另外，各喷嘴380以机械方式与位于其上部的流体流入管道211的延伸部分牢固地附着并固定。

涡轮轴513设置成贯通轴插入套管514，且贯通流体流入管道211的一部分而以能够旋转的方式固定于轴承装置15。另外，涡轮轴513通过轴配合装置16而与发电机17的轴配合。

液压缸616调节喷嘴380的开度，从而调节流体的流动量，由此能够调节涡轮510的旋转速度。而且，通过喷嘴380而流经涡轮510的流体通过利用排放连接管28与涡轮510连接的排放水管道29而向外部排放，且设置有多个阻挡板59以防止排放时流体由于高速旋转的离心力而向涡轮510的外侧上部逆流。

图3是根据本发明的涡轮装置的分解立体图，如图3中所图示，流体流入管道部210在流体流入管道211的端部包括呈耳蜗形状且其直径变小变扁平的管道水平部212。

在管道水平部212的上部设置有具有凸缘配合构造的配合孔214的配合板213，在管道水平部212的下部也具备具有凸缘配合构造的凸缘孔219的配合凸缘218。

研磨配合筒部250贯通涡轮盖520的中央的圆形开口部，并连接上述流体流入管道211的下部开口部和上述上部喷嘴板370的上部开口部。流体流经研磨配合筒部250而通过上述上部喷嘴板370的上部开口部。

研磨配合筒部250的上部与配合凸缘218配合，研磨配合筒部250的下部与上部喷嘴板370的配合凸缘378牢固地配合。研磨配合筒部250配合于流体流入管道部210与涡轮510之间以防流体在流体流入管道部210与涡轮510之间漏泄。

在研磨配合筒251外缘配合水密轴承230以防流体在上述涡轮盖520与上述研磨配合筒部250之间漏泄。研磨配合筒251的外形经研磨加工而表面处理成光滑且坚硬。水密轴承230能够在研磨配合筒251进行拆装。另外，研磨配合筒251在其外缘配合有作为凸缘配合零部件的半圆形配合拉紧板221，且包括上部配合突起252和下部配合突起253。一对配合拉紧板221与上部配合突起252的外缘配合，另一对配合拉紧板221与下部配合突起253的外缘配合，且通过插入两侧拉紧螺栓孔224的拉紧螺栓226和拉紧螺母227而相互配合。另外，与下部配合突起253配合的配合拉紧板221与配合凸缘378配合，且利用插入于凸缘孔379和配合螺栓孔225的凸缘螺栓228和凸缘螺母229而配合。

喷嘴固定板310包括与轴贯通管312配合的固定圆盘311，而在与轴贯通管312配合的固定圆盘311的中央部形成有以圆形突出的辊轨道316。另外，在固定圆盘311的外周形成有一定高度的配合突起313，且在该配合突起313的内侧面形成有多个喷嘴轴槽315，而且在配合突起313的上表面形成有贯通固定圆盘311的多个配合孔319。

如图4中所图示，喷嘴操作部320用于驱动喷嘴380，其设置于喷嘴固定板310与下部喷嘴板350之间。喷嘴操作部320在下部喷嘴板350的下方与调节管322的外缘配合，且随调节管322的旋转而驱动各喷嘴380。

喷嘴操作部320包括呈圆盘状的操作圆盘321、多个操作杆323、多个连接杆328。调节管322贯通操作圆盘321的中央部且与操作圆盘321配合。另外，调节管322在贯通管356内部旋转以开闭各喷嘴380。

操作杆323具有以辐射状突出于操作圆盘321的外周的形态，且彼此以一定间隔隔开。连接杆328与操作杆323各自的末端连接，各连接杆328包括一对子杆。这些操作杆323和连接杆328通过连接销324而相互配合，且连接杆328以连接销324为中心旋转。在连接杆328的端部形成有用于配合喷嘴380的方形孔325。在连接杆328的末端即方形孔325配合方形杆326，该方形杆326随操作杆323和连接杆328的运动而使喷嘴旋转轴388旋转。

喷嘴操作部320的下部的辊部260包括多个旋转辊261，旋转辊261由内侧配合环262和外侧配合环263所支撑，且通过多个配合螺栓265而与喷嘴操作部320的操作圆盘321下部配合。另外，在该旋转辊261插入有轴贯通管312的状态下旋转辊261安装于辊轨道316上。

在下部喷嘴板350与上部喷嘴板370之间设置有各喷嘴380，且方形杆326以对准方形孔325和喷嘴380的旋转轴的方式贯通喷嘴旋转轴388的方形孔389。各喷嘴380位于下部喷嘴板350的外周与上部喷嘴板370的外周之间，固定销327插入方形杆326而支撑方形杆326，以防方形杆326脱离连接杆328。

在将喷嘴固定板310、辊部260、喷嘴操作部320、下部喷嘴板350、喷嘴380、上部喷嘴板370依次配合之后，以贯通喷嘴固定板310的配合孔319、下部喷嘴板350的配合孔354以及上部喷嘴板370的配合孔374的方式插入配合螺栓317，并以配合螺母318来拧紧该配合螺栓317。

涡轮510包括与漏斗形态的涡轮机匣511内部配合的辐射状涡轮叶片512以在旋转时获得内部压力。在涡轮叶片512的中心部设置有上部板515和下部板516，轴插入套管514与涡轮叶片512的中央牢固地配合且贯通内部机匣517。内部机匣517形成于上部板515与下部板516之间。与涡轮叶片512抵接的各构成要素通过焊接配合，且涡轮轴513插入轴插入套管514中而被固定。

在涡轮机匣511的上部一定部位具有朝向中心方向折弯了一定部分的面边缘形态的连接部518，该连接部518包括用于与涡轮盖520配合的配合孔519。在涡轮机匣511的排放侧下端具有圆形阻挡板59，该阻挡板59防止水由于高速旋转所产生的离心力而向上部飞散。

将喷嘴固定板310、喷嘴操作部320、下部喷嘴板350、喷嘴380、上部喷嘴板370以及研磨配合筒部250依次配合，并将所完成的配合之物插入到涡轮机匣511的内侧空间而设置之后在涡轮机匣511上配合涡轮盖520。

涡轮盖520包括中心具有圆形孔的圆盘状盖板521，且盖板521的内侧部分包括垂直地弯折的内部折弯部522。另外，涡轮盖520在其下表面包括呈辐射状形态且以一定间隔排列的盖叶片523以产生离心力。在涡轮盖520的内侧利用压力板固定螺栓526将压力板525固定于盖板521。

水密轴承230是与压力板525接触并被摩擦以防流体在涡轮盖520与研磨配合筒部250之间漏泄的部分，在将旋转部232插入到轴承主体即固定部231中之后，使配合部233与固定部231抵接并利用通过配合孔235的配合螺栓236而将配合部233与固定部231配合。这样形成的水密轴承230与研磨配合筒251的外缘配合并利用支撑螺栓237而在一定位置固定于研磨配合筒251。

构成为，半圆形拉紧板221的2个插入突出部222与形成于研磨配合筒251的上部配合突起252的槽以完全插入的方式配合，并在形成于拉紧突起223的拉紧螺栓孔224拧紧拉紧螺栓226和拉紧螺母227，从而以强拉力来配合。

构成为，在研磨配合筒251设置拉紧板221，并将贯通形成于拉紧板221的多个配合孔225和流体流入管道211的下端配合凸缘218的凸缘孔219的凸缘螺栓228以拧紧的方式与凸缘螺母229配合，从而流体流入管道211的下端部与研磨配合筒251牢固地配合。

图5和图6是详细示出了本发明的下部喷嘴板350、上部喷嘴板370、喷嘴380的图。

如图5和图6中所图示，下部喷嘴板350和上部喷嘴板370在上述涡轮510内的上述上部板515与上述涡轮盖520之间的空间相互配合，且喷嘴380配合于下部喷嘴板350与上部喷嘴板370之间。

构造配合板358形成于贯通管356的上端，且与上述流体流入管道211的上部开口部配合。构造配合板358在其外缘包括多个配合孔359，且在设置阶段以水平状态位于与流体流入管道211的上部配合板213相同的高度处。在上部配合板213形成有多个配合孔214，且在上部配合板213的上部叠置圆盘环形态的管道喷嘴连接板215。该管道喷嘴连接板215包括配合孔216，该配合孔216形成于与构造配合板358的配合孔359对应的位置。而且，利用配合螺栓217束缚管道喷嘴连接板215、上部配合板213、构造配合板358彼此，使得流体流入管道211和下部喷嘴板350配合并固定。

图3的喷嘴控制部610与调节管322的上端配合并使调节管322旋转。喷嘴控制部610包括操作圆盘611、操作杆612、延伸套筒613。延伸套筒613与圆盘形态的操作圆盘611的外周配合且位于一定高度处以使调节管322贯通。操作圆盘611和操作杆612通过液压缸616而旋转并向喷嘴操作部320传递动力。

在操作圆盘611的下端附着辊部260，多个辊261由内侧配合环262和外侧配合环263所支撑，且利用配合螺栓265而附着于操作圆盘611的下部。另外，调节管322插入操作圆盘611中，操作圆盘611安装于构造配合板358上的辊轨道357上且能够柔顺地旋转。对形成于延伸套筒613的附着孔614拧紧附着螺栓615，从而喷嘴控制部610与调节管322牢固地配合。因此，调节管322随操作圆盘611的旋转而旋转，由此动力能够传递至喷嘴操作部320。

构成为，操作杆612和起轴承作用的转动连接部618在液压缸616和活塞杆617的适当的位置连接，液压缸616的本体利用缸体固定螺栓619而固定于管道水平部212的上部以便也能够稍许转动。

图5和图6的下部喷嘴板350在其中央与贯通喷嘴板底部351的一定高度的贯通管356配合。在下部喷嘴板350和上部喷嘴板370已配合的情况下，贯通管356贯通上部喷嘴板370中央的开口部且向上部喷嘴板370上部突出。在与该贯通管356的上端配合的构造配合板358的中心形成有圆形轨道即辊轨道357。而且，构造配合板358的边沿形成有多个配合孔359。

在喷嘴板底部351的上表面外缘的一部分区域形成有呈辐射状形态且形成一定高度的壁的喷嘴外壁353，且形成有垂直地贯通喷嘴外壁353的配合孔354和喷嘴旋转孔355。在未形成喷嘴外壁353的喷嘴板底部351分别设置有用于设置喷嘴380的喷嘴缺口部槽352，其为与相对侧的上部喷嘴板370对应的构成，因此形成为相同的构造形状。

上部喷嘴板370具有与下部喷嘴板350对应的构成，可认为两者的功能性构成相同，上部喷嘴板370在喷嘴盖371的中央部一定高度处具备具有凸缘孔379的配合凸缘378。

在喷嘴盖371的下表面外缘形成有呈辐射状形态且形成一定高度的壁的喷嘴外壁373，且形成有垂直地贯通喷嘴外壁373的配合孔374和喷嘴旋转孔375。在未形成喷嘴外壁373的喷嘴盖371分别设置有用于设置喷嘴380的喷嘴缺口部槽372，其为与相对侧的下部喷嘴板350对应的构成，因此形成为相同的构造形状。

喷嘴380的特征是采用绕中心轴旋转的滑动方式，其包括喷嘴旋转轴388和与其连接的喷嘴臂386。喷嘴旋转轴388以贯通下部喷嘴板350和上部喷嘴板370的方式形成。在喷嘴旋转轴388内部形成有方形孔389，方形杆326插入该方形孔389内部。方形孔389和方形杆326一起旋转。喷嘴臂386随喷嘴旋转轴388的旋转而使滑动板385移动。喷嘴臂386将具备板配合孔384的滑动板385以配合螺栓387来拧紧而配合，滑动板385插入喷嘴壳体381中。

若操作杆323和连接杆328与操作圆盘321一起沿着一个方向旋转，则滑动板385移动以敞开喷嘴排放口382。相反，若操作杆323和连接杆328与操作圆盘321一起沿着另一方向旋转，则滑动板385移动以关闭喷嘴排放口382。

喷嘴壳体381包括分别与喷嘴板底部351的喷嘴缺口部槽352和喷嘴盖371的喷嘴缺口部槽372配合的突出配合部383，突出配合部383插入并固定于喷嘴缺口部槽352和喷嘴缺口部槽372。

若将配合有各自的喷嘴臂386的滑动板385插入到喷嘴壳体381中则完成喷嘴380，若将喷嘴旋转轴388嵌入到下部喷嘴板350的喷嘴旋转孔355和上部喷嘴板370的喷嘴旋转孔375中则喷嘴380的设置完成。

喷嘴操作部320插入设置于喷嘴固定板310与下部喷嘴板350之间而驱动喷嘴380。喷嘴操作部320与贯通呈圆盘状的操作圆盘321的中央部的调节管322配合而与调节管322一起旋转。在操作圆盘321外周以辐射状形成有多个操作杆323和连接杆328，操作杆323随调节管322和操作圆盘321的旋转而一起旋转。

说明这种构造的涡轮装置的驱动方法如下。

在流体通过流体流入管道211而流入时，流体其流速在流体流入管道211的末端部加快。而且，该流体通过研磨配合筒251并注入到上部喷嘴板370与下部喷嘴板350之间的空间直至喷嘴380。

此时，若敞开喷嘴380，则流体流入涡轮机匣511中而对涡轮叶片512施加压力。因此，涡轮机匣511、涡轮盖520、涡轮叶片512、涡轮轴513一起旋转。而且，其旋转力传递至发电机17。这样，在涡轮510旋转期间，涡轮510内部的喷嘴固定板310、上部喷嘴板370、下部喷嘴板350、研磨配合筒部250等被固定而不旋转。

此后，流体通过内部机匣517与涡轮机匣511之间并向涡轮机匣511的下部排出，由于涡轮机匣511如漏斗形状那样呈下部逐渐变窄的形状，因此，此时在流体产生向心力。因此，本发明的涡轮装置能够向流体提供向心力而不同于现有技术。

图7是示出了根据本发明的另一实施例的涡轮装置的图，图8是详细示出了图7的密封盖的图。

图7的涡轮装置虽然与图1的涡轮装置相似，但进一步包括包裹涡轮510的外缘的密封盖111。

如图7和图8中所图示，在涡轮510的外部进一步形成有密封盖111，密封盖111的上部由流体流入管道211所固定和支撑。

在密封盖111的上表面形成有开口部以使流体能够流入，且在该开口部的周缘形成有用于与流体流入管道211和研磨配合筒251配合的多个第一配合孔118。而且，在第一配合孔118中插入配合螺栓113，并束缚所插入的配合螺栓113和螺母。

另外，在与排放连接管28接触的密封盖111下部的接触面上形成有多个第二配合孔119，且配合螺栓114插入第二配合孔119中以配合密封盖111和排放连接管28。另外，在密封盖111的下表面形成有用于排放流体的开口部。

密封盖111由一对盖构成以完全包裹涡轮510而不与旋转的涡轮510接触，在一对盖相接的密封翼片112形成有用于使一对盖相互配合的多个配合孔115。在该多个配合孔115中拧紧配合螺栓114而进行配合，从而形成一个密封构造。

另外，设置有贯通密封盖111的空气管116，利用外部的空气压缩机117并通过该空气管116而能够向密封盖111内部注入空气。之所以向密封盖111内部注入空气，是为了调节密封盖111内部即涡轮510与密封盖111之间的空间的压力。例如，若涡轮510与密封盖111之间的空间的压力增高，则能够防止涡轮510内部的流体向外漏泄。

以上虽然结合用于例示本发明的原理的优选实施例而图示并说明了本发明，但本发明并不由那样所图示并说明的构成和作用所限定。相反，本领域技术人员会理解，在不逸出所附的权利要求书的思想和范围的情况下能够对本发明进行各种变更及修改。