JPS59122702A - ト−タルフロ−タ−ビン装置 - Google Patents
ト−タルフロ−タ−ビン装置Info
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- JPS59122702A JPS59122702A JP23021982A JP23021982A JPS59122702A JP S59122702 A JPS59122702 A JP S59122702A JP 23021982 A JP23021982 A JP 23021982A JP 23021982 A JP23021982 A JP 23021982A JP S59122702 A JPS59122702 A JP S59122702A
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- steam
- phase flow
- turbine
- separation drum
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- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 claims abstract description 45
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 37
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000010795 Steam Flooding Methods 0.000 description 1
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- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
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- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/005—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of liquid and steam or evaporation of a liquid by expansion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/32—Collecting of condensation water; Drainage ; Removing solid particles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は二相流タービンの回転分離ドラムを設けた同一
のロータに蒸気タービンを組み込んタトータルフロータ
ービン装置に崗するものである。
のロータに蒸気タービンを組み込んタトータルフロータ
ービン装置に崗するものである。
地熱発電のために地下より取出された高温高圧の熱水ま
たは二相流は、回転分離式二相流タービンの二相流ノズ
ルで膨張させることにより、高速二相流を形成した後、
その高速二相流を回転分離ドラムに吹きつけることによ
り、その高速二相流の持つ熱エネルギーが回転分離ドラ
ムを回転運動させる動力に変換させることができること
は、反動タービンに関する特開昭５６−１５４１０２号
の発明等により公知である。
たは二相流は、回転分離式二相流タービンの二相流ノズ
ルで膨張させることにより、高速二相流を形成した後、
その高速二相流を回転分離ドラムに吹きつけることによ
り、その高速二相流の持つ熱エネルギーが回転分離ドラ
ムを回転運動させる動力に変換させることができること
は、反動タービンに関する特開昭５６−１５４１０２号
の発明等により公知である。
即ち、回転分離ドラムは高速回転しており、二相流ノズ
ルから出た高速二相流は遠心分離され、熱水は回転分離
ドラム内に回転液面を作り、高速二相流が直接回転分離
ドラムＧこ当るのを防止すると共に、回転分離ドラムの
回転運動動力として伝達される。
ルから出た高速二相流は遠心分離され、熱水は回転分離
ドラム内に回転液面を作り、高速二相流が直接回転分離
ドラムＧこ当るのを防止すると共に、回転分離ドラムの
回転運動動力として伝達される。
一方、遠心分離された蒸気は別置された蒸気タービンを
駆動して、その熱エネルギーを運動エネルギーＯこ変換
するようＱこなっている。
駆動して、その熱エネルギーを運動エネルギーＯこ変換
するようＱこなっている。
また、回転分離ドラムの回転液面は、その熱水の粘性抵
抗で回転分離ドラムに動力を伝達すると共に、その回転
液面内に開口するディフューザを設ければ、ディフュー
ザが回転液面内の熱水を吸い取る作用をすることにより
、ディフューザ（こより、動圧を静圧に変換して昇圧し
熱水を送り出すポンプ動力ともなることが知られている
。
抗で回転分離ドラムに動力を伝達すると共に、その回転
液面内に開口するディフューザを設ければ、ディフュー
ザが回転液面内の熱水を吸い取る作用をすることにより
、ディフューザ（こより、動圧を静圧に変換して昇圧し
熱水を送り出すポンプ動力ともなることが知られている
。
しかしながら、第１図Ｇこ示すごとく、従来の回転分離
式の二相流タービン１は、二相流ＷＳから分離された蒸
気Ｓの潜熱を利用する機能を持たず、二相流ノズルで膨
張され回転分離ドラムで分離された蒸気Ｓを別置された
蒸気タービン２に供給する方式を取っており、独立した
２種類のタービンを必要とし、タービン本体のみならず
、その給油装置などの補機も２種類必要であり、コスト
高（こなるという欠点があり、更にそれらの制御も複雑
Ｇこなるという欠点がある。
式の二相流タービン１は、二相流ＷＳから分離された蒸
気Ｓの潜熱を利用する機能を持たず、二相流ノズルで膨
張され回転分離ドラムで分離された蒸気Ｓを別置された
蒸気タービン２に供給する方式を取っており、独立した
２種類のタービンを必要とし、タービン本体のみならず
、その給油装置などの補機も２種類必要であり、コスト
高（こなるという欠点があり、更にそれらの制御も複雑
Ｇこなるという欠点がある。
なお、第１図で３で示すのは全電気で、４で示すのは復
水器、そしてＷは熱水を示している。
水器、そしてＷは熱水を示している。
そこで本発明は、前記従来の欠点を解消するためになさ
れたものであり、回転分離ドラムの外周に蒸気タービン
の翼を設けることにより、二相流ノズル出口の二相流速
度及び蒸気ノズル出口の蒸気速度の各々の回転方向角速
度を同一にすることができることＧこ着目し、従来の二
相流タービンと蒸気タービンとを一体化してその熱サイ
クル効率の向上をはかると共に、フン・ゼクトで全体コ
ストの安いトータルフロータ−ビン装置を提供すること
を目的としたものである。
れたものであり、回転分離ドラムの外周に蒸気タービン
の翼を設けることにより、二相流ノズル出口の二相流速
度及び蒸気ノズル出口の蒸気速度の各々の回転方向角速
度を同一にすることができることＧこ着目し、従来の二
相流タービンと蒸気タービンとを一体化してその熱サイ
クル効率の向上をはかると共に、フン・ゼクトで全体コ
ストの安いトータルフロータ−ビン装置を提供すること
を目的としたものである。
即ち本発明のトータルフロータ−ビン装置は、熱水また
は二相流を二相流ノズルから膨張させて高速二相流を形
成し、その高速二相流をロータに設けた回転分離ドラム
にて蒸気と熱水とに分離させる二相流タービンにおいて
、分離された蒸気の熱エネルギーを該回転分離ドラムの
外周に設けられた蒸気タービン（こより動力に変換可能
とすると共Ｇこ、分離された熱水の熱エネルギーをその
熱水が該回転分離ドラムからディフューザ部経由排出さ
れる際に動力に変換可能としたことを特徴としたもので
ある。
は二相流を二相流ノズルから膨張させて高速二相流を形
成し、その高速二相流をロータに設けた回転分離ドラム
にて蒸気と熱水とに分離させる二相流タービンにおいて
、分離された蒸気の熱エネルギーを該回転分離ドラムの
外周に設けられた蒸気タービン（こより動力に変換可能
とすると共Ｇこ、分離された熱水の熱エネルギーをその
熱水が該回転分離ドラムからディフューザ部経由排出さ
れる際に動力に変換可能としたことを特徴としたもので
ある。
以下図面を参照して本発明の詳細な説明するが、第２図
は本発明の実施例１におけるトータルフロータ−ビン装
置の概略側断面図であり、第３図は第２図の系統図であ
り、第１図と同じ、。
は本発明の実施例１におけるトータルフロータ−ビン装
置の概略側断面図であり、第３図は第２図の系統図であ
り、第１図と同じ、。
部品は同じ部品番号で示している。
まず、このトータルフロータ−ビン５Ｇこは、第２図（
こ示すごとく圧力Ｐｌの高圧の熱水または二相流ＷＳが
入り、二相流ノズル６から圧力Ｐ２．こ膨張されて高速
二相流を形成し、その高速二相流が軸受７Ｇこより支持
された回転軸８Ｇこ固設されたロータ９の外周に設けら
れた回転分離ドラム１０にて、蒸気Ｓと熱水Ｗとに気水
分離されるようになっている。
こ示すごとく圧力Ｐｌの高圧の熱水または二相流ＷＳが
入り、二相流ノズル６から圧力Ｐ２．こ膨張されて高速
二相流を形成し、その高速二相流が軸受７Ｇこより支持
された回転軸８Ｇこ固設されたロータ９の外周に設けら
れた回転分離ドラム１０にて、蒸気Ｓと熱水Ｗとに気水
分離されるようになっている。
そこで、上記のごとく分離された熱水Ｗは、この回転分
離ドラム１０により減速されてロータ９の軸動カーに変
換され、更（こその回転分離ドラム１０内の熱水Ｗは、
その回転分離ドラム１０内に端部を開口したディフュー
ザＩＮこよりその動圧が高圧の静圧に変換されて昇圧さ
れ、動力Ｅ３相当のポンプ機能をはだすことＧこなる。
離ドラム１０により減速されてロータ９の軸動カーに変
換され、更（こその回転分離ドラム１０内の熱水Ｗは、
その回転分離ドラム１０内に端部を開口したディフュー
ザＩＮこよりその動圧が高圧の静圧に変換されて昇圧さ
れ、動力Ｅ３相当のポンプ機能をはだすことＧこなる。
ここで、二相流ノズル６出口の二相流速度を■とすると
、回転分離ドラム１０の周速を’−ｒＶに減速した場合
が最大軸動力Ｅ２が発生する。
、回転分離ドラム１０の周速を’−ｒＶに減速した場合
が最大軸動力Ｅ２が発生する。
また、回転分離ドラム１０内の熱水Ｗは、この場合、１
■の速度エネルギーを持っており、これをディフューザ
ー１によりすくい取ることＧこより動圧を静圧に変換し
、高圧を得ることができる。
■の速度エネルギーを持っており、これをディフューザ
ー１によりすくい取ることＧこより動圧を静圧に変換し
、高圧を得ることができる。
一方、回転分離ドラムＩＯＧこて気水分離された蒸気Ｓ
は、その回転分離ドラム１０の外周Ｇこ設けられた蒸気
タービン１２のノズル１２Ａ及び回転羽根１２Ｂ部分で
圧力Ｐ３に膨張し、その熱エネルギーは軸動力ＥＩＧこ
変換され、回転分離ドラム１０と同一の回転軸８の軸動
力となる。
は、その回転分離ドラム１０の外周Ｇこ設けられた蒸気
タービン１２のノズル１２Ａ及び回転羽根１２Ｂ部分で
圧力Ｐ３に膨張し、その熱エネルギーは軸動力ＥＩＧこ
変換され、回転分離ドラム１０と同一の回転軸８の軸動
力となる。
このことは、一般に蒸気タービン１２のノズル１２Ａの
出口蒸気の速度は、回転分離ドラム１０の速度よりも高
速であるから、蒸気タービン１２の回転羽根１２Ｂを回
転分離ドラム１０の外周Ｇこ設置することＧこより、周
方向の角速度を同−Ｇこできることに着目したものであ
る。
出口蒸気の速度は、回転分離ドラム１０の速度よりも高
速であるから、蒸気タービン１２の回転羽根１２Ｂを回
転分離ドラム１０の外周Ｇこ設置することＧこより、周
方向の角速度を同−Ｇこできることに着目したものであ
る。
以上の構成からなる本発明のトータルフロータービン５
では、同一のロータ９に回転分離ドラム１０と蒸気ター
ビン１２とが組み込まれているので、第１図の従来例に
示した二相流タービン１と蒸気タービン２とが、第３図
に示すごとく一体Ｇこなっており、このトータルフロー
タ−ビン５においては、圧力Ｐｌの熱水または二相流Ｗ
Ｓの持つ熱エネルギーはＥｌ ＋ Ｅｚ ＋ Ｅ３相当
の動力に変換されることになる。
では、同一のロータ９に回転分離ドラム１０と蒸気ター
ビン１２とが組み込まれているので、第１図の従来例に
示した二相流タービン１と蒸気タービン２とが、第３図
に示すごとく一体Ｇこなっており、このトータルフロー
タ−ビン５においては、圧力Ｐｌの熱水または二相流Ｗ
Ｓの持つ熱エネルギーはＥｌ ＋ Ｅｚ ＋ Ｅ３相当
の動力に変換されることになる。
次に、第４図は本発明の実施例２におけるトータルフロ
ータ−ビン装置の概略側断面図であり、第２図と同じ部
品は同じ部品番号で示しており、実施例１とほぼ同様の
機能を有するものであるが、この実施例２では、ロータ
９に設けられた回転分離ドラム１０内の熱水Ｗの運動エ
ネルギーをディフューザ１１経由排出する際に、回転軸
８の外周に回転自在に設けられた回転軸１３に設けられ
たペルトン型の水車１４にて取り出すようにしたもので
ある。
ータ−ビン装置の概略側断面図であり、第２図と同じ部
品は同じ部品番号で示しており、実施例１とほぼ同様の
機能を有するものであるが、この実施例２では、ロータ
９に設けられた回転分離ドラム１０内の熱水Ｗの運動エ
ネルギーをディフューザ１１経由排出する際に、回転軸
８の外周に回転自在に設けられた回転軸１３に設けられ
たペルトン型の水車１４にて取り出すようにしたもので
ある。
この場合、回転分離ドラム１０は二相流ノズル６出日の
二相流速度■とほぼ同じ周速で回転し、れる。
二相流速度■とほぼ同じ周速で回転し、れる。
ただし、−！−■で回転する場合には、水車１４の機能
はなくなる。
はなくなる。
即ち、本実施例２のごとく波ルトン型の水車１４を採用
する場合には、ポンプ動力は重視せず、軸動力を最大化
することが目的である、。
する場合には、ポンプ動力は重視せず、軸動力を最大化
することが目的である、。
水車１４の回転速度は、回転分離ドラム１０の回転速度
の約１であるので、水車１４ と回転分離ドラム１０
の間には、約２倍の増速用の歯車装置１５を用いること
により、ロータ９の回転軸８と水車１４の回転軸１３と
を一体Ｇこして回転することができる。
の約１であるので、水車１４ と回転分離ドラム１０
の間には、約２倍の増速用の歯車装置１５を用いること
により、ロータ９の回転軸８と水車１４の回転軸１３と
を一体Ｇこして回転することができる。
従って、本発明のトータルフロータ−ビン装置は、高圧
高温の熱水、または二相流体の膨張器、気水分離装置、
二相流ター２ン、蒸気タービンの機能を併せ持つ画期的
な単一のタービン装置であり、構造が簡単で、かつコン
パクトであり、地熱発電プラレトに採用した場合、その
プラントを簡単にし、また熱サイクル効率も良いので、
発電単価を安くできるという効果力；あＩる。
高温の熱水、または二相流体の膨張器、気水分離装置、
二相流ター２ン、蒸気タービンの機能を併せ持つ画期的
な単一のタービン装置であり、構造が簡単で、かつコン
パクトであり、地熱発電プラレトに採用した場合、その
プラントを簡単にし、また熱サイクル効率も良いので、
発電単価を安くできるという効果力；あＩる。
また、大半の地熱井は熱水卓越型であるカニ、本発明の
トータルフロータ−ビン＋ｔ、従来の蒸気タービン方式
とは異なり、熱水の持つ顕熱も利用することができ、し
かも蒸気タービンσ）機能も併せ持っているので、蒸気
潜熱をも第１１用できるので、二相流ノズル出口圧を余
り低圧Ｇこしなくても蒸気タービン方式や、他の二相流
タービンのみの方式よりも効率が良く、還元井へσ〕湿
温度下げなくて済み、スケール付着の防止（こなる。
トータルフロータ−ビン＋ｔ、従来の蒸気タービン方式
とは異なり、熱水の持つ顕熱も利用することができ、し
かも蒸気タービンσ）機能も併せ持っているので、蒸気
潜熱をも第１１用できるので、二相流ノズル出口圧を余
り低圧Ｇこしなくても蒸気タービン方式や、他の二相流
タービンのみの方式よりも効率が良く、還元井へσ〕湿
温度下げなくて済み、スケール付着の防止（こなる。
なお、本発明のトータルフロータ−ビン装置は地熱発電
の分野しこおいて有効（こ適用することができる。
の分野しこおいて有効（こ適用することができる。
第１図は従来の二相流タービンと蒸気タービンを組合せ
て使用した発電装置の系統図、第２図は本発明の実施例
１におけるトークルフロータービン装置の概略側断面図
であり、第３図番ま第２図の系統図、第４図は本発明の
実施例２におけるトータルフロータ−ビン装置の概略側
断面図である。 １・・・二相流タービン、５・・・トータルフロータ−
ビン、６・・・二相流ノズル、９・・・ロータ、１０・
・・回転分離ドラム、１１・・・ディフューザ、１２・
・・蒸気タービン、１２Ａ・・・ノズル、１２Ｂ・・・
回転羽根、１４・・・水車、ＷＳ・・・二相流、Ｓ・・
・蒸気、Ｗ・・・熱水。 代理人 弁理士 小 川 信 − 弁理士 野 口 賢 照 弁理士 斎 下 和 彦
て使用した発電装置の系統図、第２図は本発明の実施例
１におけるトークルフロータービン装置の概略側断面図
であり、第３図番ま第２図の系統図、第４図は本発明の
実施例２におけるトータルフロータ−ビン装置の概略側
断面図である。 １・・・二相流タービン、５・・・トータルフロータ−
ビン、６・・・二相流ノズル、９・・・ロータ、１０・
・・回転分離ドラム、１１・・・ディフューザ、１２・
・・蒸気タービン、１２Ａ・・・ノズル、１２Ｂ・・・
回転羽根、１４・・・水車、ＷＳ・・・二相流、Ｓ・・
・蒸気、Ｗ・・・熱水。 代理人 弁理士 小 川 信 − 弁理士 野 口 賢 照 弁理士 斎 下 和 彦
Claims (1)
- 熱水または二相流を二相流ノズルから膨張させて高速二
相流を形成し、その高速二相流をローータＧこ設けた回
転分離ドラムにて蒸気と熱水とＧこ分離させる二相流タ
ービンにおいて、分離さレタ蒸気の熱エネルギーを該回
転分離ドラムの外周に設けられた蒸気タービンにより動
力に変換可能とすると共に、分離、された熱水の熱エネ
ルギーをその熱水が該回転分離ドラムがらディフューザ
部経由排出される際に動力に変換可能としたことを特徴
としたトータルフロータ−ビン装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23021982A JPS59122702A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | ト−タルフロ−タ−ビン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23021982A JPS59122702A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | ト−タルフロ−タ−ビン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59122702A true JPS59122702A (ja) | 1984-07-16 |
| JPH0115681B2 JPH0115681B2 (ja) | 1989-03-20 |
Family
ID=16904419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23021982A Granted JPS59122702A (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | ト−タルフロ−タ−ビン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59122702A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5385446A (en) * | 1992-05-05 | 1995-01-31 | Hays; Lance G. | Hybrid two-phase turbine |
| US5664420A (en) * | 1992-05-05 | 1997-09-09 | Biphase Energy Company | Multistage two-phase turbine |
| US5685691A (en) * | 1996-07-01 | 1997-11-11 | Biphase Energy Company | Movable inlet gas barrier for a free surface liquid scoop |
| US5750040A (en) * | 1996-05-30 | 1998-05-12 | Biphase Energy Company | Three-phase rotary separator |
| US6090299A (en) * | 1996-05-30 | 2000-07-18 | Biphase Energy Company | Three-phase rotary separator |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23021982A patent/JPS59122702A/ja active Granted
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5385446A (en) * | 1992-05-05 | 1995-01-31 | Hays; Lance G. | Hybrid two-phase turbine |
| WO1996023129A1 (en) * | 1992-05-05 | 1996-08-01 | Biphase Energy Company | Hybrid two-phase turbine |
| US5664420A (en) * | 1992-05-05 | 1997-09-09 | Biphase Energy Company | Multistage two-phase turbine |
| US5720799A (en) * | 1992-05-05 | 1998-02-24 | Biphase Energy Company | Multistage two-phase turbine |
| US5946915A (en) * | 1992-05-05 | 1999-09-07 | Biphase Energy Company | Multistage two-phase turbine |
| US6122915A (en) * | 1992-05-05 | 2000-09-26 | Biphase Energy Company | Multistage two-phase turbine |
| US6314738B1 (en) | 1992-05-05 | 2001-11-13 | Biphase Energy Company | Multistage two-phase turbine |
| US5750040A (en) * | 1996-05-30 | 1998-05-12 | Biphase Energy Company | Three-phase rotary separator |
| US6090299A (en) * | 1996-05-30 | 2000-07-18 | Biphase Energy Company | Three-phase rotary separator |
| US5685691A (en) * | 1996-07-01 | 1997-11-11 | Biphase Energy Company | Movable inlet gas barrier for a free surface liquid scoop |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0115681B2 (ja) | 1989-03-20 |
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