CN107257887B - 用于管道的水力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种用于管道的水力发电装置，更详细地涉及一种设置在管道的一部分，通过向内部引导供应的水的流速而通过旋转的涡轮生产电力，并且通过流入的流速可以使用清洁能源生产电力，以及根据管道的大小通过小型化以及多样化，在低流速仍然可以生产电力，调节涡轮的桨叶数以及半径，使其在同一流速提高角速度，从而形成高效率地发电的用于管道的水力发电装置。本发明的用于管道的水力发电装置包括：进水四角管，其形成连接于进水管的进水管连接件，并从所述进水管连接件连接于进水口；一对引导导向件，其在连接所述进水四角管的进水口的内侧的上侧形成桨叶展开的上部排水部，在所述上部排水部的下侧形成桨叶折叠的桨叶引导部，且形成有排出从所述上部排水部进入的水的出水口；涡轮，其涡轮轴贯通所述引导导向件而设置，在外径以规定间隔形成的桨叶槽的内侧设置刚性加强槽，所述刚性加强槽与桨叶的加强部的两面结合，供固定轴贯通所述桨叶槽而设置，并且所述涡轮与桨叶引导部形成为较窄来使桨叶折叠，且与发电引导部形成为较宽来使桨叶通过流速展开，在两侧通过涡轮固定螺钉固定有涡轮盖从而能够旋转地结合在引导导向件内侧内部，涡轮轴贯通引导导向件并通过轴承旋转；桨叶，其在所述桨叶槽通过固定轴连接于涡轮的涡轮盖，通过水的流速展开而使涡轮旋转；以及出水四角管，其连接于所述吹水口，且形成有供出水管结合的出水管连接件，所述用于管道的水力发电装置的特征在于，所述涡轮设置为，在与结合于两侧的涡轮盖之间设置密封垫，以规定间隔形成桨叶槽来结合桨叶，所述桨叶由固定轴贯通，并且在两侧通过游动套管能够旋转地连接，且所述桨叶的外侧前端从桨叶槽突出，包括与刚性加强槽在两面结合的加强部。

Description

用于管道的水力发电装置
技术领域
本发明是关于一种用于管道的水力发电装置，更详细地涉及一种设置在管道的一部分，通过向内部引导供应的水的流速而通过旋转的涡轮生产电力，并且通过流入的流速可以使用清洁能源生产电力，以及根据管道的大小实现小型化以及多样化，从而在低流速也仍然可以生产电力，通过调节涡轮的桨叶数以及半径，使其在同一流速提高角速度，从而形成高效率地发电的用于管道的水力发电装置。
背景技术
通常，电力的生产方法有火力发电、核能发电、水力发电、太阳能发电、风力发电、潮汐发电等。即，火力发电以及核能发电是通过热产生的蒸汽旋转发电机内的涡轮(turbine)发电，水力发电是通过储存大坝中的水的位差旋转涡轮发电。
但是，火力发电是使用煤炭或石油等化石燃料为能源(energy source)，发电厂的建设费相对会低廉，但是化石燃料等的储量有限制从而逐渐枯竭，并且有污染环境的问题。
而且，核能发电是使用核裂变铀等放射性物质时产生的巨大量的热用作能源，虽然发电容量大，但是有因辐射污染环境的严重的问题。
因此，从很久之前开始一直对于即防止环境污染也可以发电的水力发电以及对其使用的实质性装置的开发做研究与努力。
但是现有的水力发电装置是利用高水位差地形，因此利用地理性环境或者为了获取较高大坝的水位差需要巨大的工程结构。
由于这种高水位差的结构的屏障，避免不了发电厂的上流和下流生态系统的连接断裂，并且现有的水力发电大体上位于具有倾斜面的山地地域，距离聚集供求者的市中心遥远，因此需要较多的电力的输送设施费用。
因此能够在低水位差以及缓慢流速使用而公开的韩国公开专利第10-2010-0104694号(2010.09.20.公开)在设置在地面的支承构件之间设置根据低水位差以及水的流速旋转的旋转体而发电的形态，预想较好的发电效率，但是设置场所限制在地面，因此有实用性不足的缺点。
另外，虽然在尝试多种可以在低水位差以及缓慢流速使用的悬浮式水力发电装置，但是因为下列问题，对于实际使用有局限性。
韩国注册实用新型第20-0329785号(2003.10.01.注册)作为在悬浮的构造物设置多个水车，并且将水车的一半以上潜入水中发电的形式，是效率低于悬浮设施的结构，是低效率性的。
韩国注册实用新型第20-0415733号(2006.05.01.注册)是将悬浮物悬浮在两端并且在之间设置水车的结构的发电方式，因此预想相对减少设施费用并且较好的发电效率，但是在结构上的稳定性或实现性的侧面上没有详细地提出悬浮物的固定以及与水车结构上的结合技术，因此不稳定因素较多。
韩国注册实用新型第20-0415748号(2006.05.01.注册)使在悬浮的驳船形态构造物上设置水车从而使水面下面部分的水车产生动力发电的形态的技术，悬浮驳船的设施看似稳定，但是对于驳船的固定以及低流量的场所有不适合的一面。
可以看出到现在为止的悬浮形态的构造物上设置水车形态的水力发电装置在悬浮物的设施费用和由悬浮物动力损失等实用性和效率方面有较多的不足点。
近年来为了解决像上述的问题出现了很多水力以及潮汐发电设施。为了节约发电能源的成本，准备人工水库并利用水位差的水力发电设备的较多也可以认为是上述的理由。
特别地，缓坡倾斜地形的河川慢慢地流动，以当前来说利用该河川的发电有很多困难，并且当前实际情况是因为低效率的问题几乎没有那样的发电设施。
因此，需要研究开发关于利用水位差不大的地形缓慢流动的水流以及宽度在多种环境变化都可以恰当使用的利用低水位差的水力发电装置。
另外，为了往多种位置和场所传送水货液体，将利用自来水管、下水管、雨水管等多种管道，所述管道中产生多种流速，但存在没有利用这种流速形成有效的发电的缺点，而且还存在无法在流速慢的情况或在多种位置形成有效的发电的缺点。
现有技术文献
(专利文献1)文献1：韩国公开专利第10-2010-0104694号(2010.09.20.公开)
(专利文献1)文献2：韩国注册实用新型第20-0329785号(2003.10.01.注册)
(专利文献1)文献3：韩国注册实用新型第20-0415733号(2006.05.01.注册)
(专利文献1)文献4：韩国注册实用新型第20-0415748号(2006.05.01.注册)
发明内容
技术课题
本发明是为了解决上述现有的问题而提出的，本发明的目的在于，提供一种设置在水的水位差较小的低水位差的管道，不使管道的流速变化地旋转涡轮，从而使用清洁能源的水力发电装置。
本发明的另一目的在于，在水的流速施加于涡轮及桨叶时提高角速度来最大化旋转能，从而实现高效率的发电。
本发明的另一目的在于，流速与涡轮以及桨叶的移动方向一致从而获取高效率，从而实现高效率的发电。
本发明的另一目的在于，调节涡轮的桨叶数以及半径，提高在同一流速下的角速度，从而实现高效率的发电。
本发明的另一目的在于，在桨叶前端与发电引导部之间由规定间隔形成速度水头，向多个桨叶产生相同的压力，从而向旋转轴产生对应于桨叶数的旋转力，从而实现高效率的发电。
解决课题的方案
本发明的用于管道的水力发电装置，包括：进水四角管，其形成连接于进水管的进水管连接件，并从所述进水管连接件连接于进水口；一对引导导向件，其在连接所述进水四角管的进水口的内侧的上侧形成桨叶展开的上部排水部，在所述上部排水部的下侧形成桨叶折叠的桨叶引导部，且形成有排出从所述上部排水部进入的水的出水口；涡轮，其涡轮轴贯通所述引导导向件而设置，在外径以规定间隔形成的桨叶槽的内侧设置刚性加强槽，所述刚性加强槽与桨叶的加强部的两面结合，供固定轴贯通所述桨叶槽而设置，并且所述涡轮与桨叶引导部形成为较窄来使桨叶折叠，且与发电引导部形成为较宽来使桨叶通过流速展开，在两侧通过涡轮固定螺钉固定有涡轮盖从而能够旋转地结合在引导导向件内侧内部，涡轮轴贯通引导导向件并通过轴承旋转；桨叶，其在所述桨叶槽通过固定轴连接于涡轮的涡轮盖，通过水的流速展开而使涡轮旋转；以及出水四角管，其连接于所述吹水口，且形成有供出水管结合的出水管连接件，
所述用于管道的水力发电装置的特征在于，
所述涡轮设置为，在与结合于两侧的涡轮盖之间设置密封垫，以规定间隔形成桨叶槽来结合桨叶，
所述桨叶由固定轴贯通，并且在两侧通过游动套管能够旋转地连接，且所述桨叶的外侧前端从桨叶槽突出，包括与刚性加强槽在两面结合的加强部。
发明效果
本发明的效果在于，设置在水的水位差较小的低水位差的管道，不使管道的流速变化地旋转涡轮，从而能够实现使用清洁能源的水力发电。
本发明的效果在于，不受管道的多种大小和流速的影响，可以根据管道的大小以及流速设置成能够发电的多种大小，并且在管道以规定间隔设置多种个数或大小，从而实现高效率的发电。
本发明的效果在于，连接在供应发电需要的水的量和流速的管道，使桨叶在旋转的涡轮通过流速展开或折叠，充分维持由流速作用于桨叶的负荷，从而提供了形成刚性加强效果和高效率的发电效果。
本发明的效果在于，水的流速与涡轮以及桨叶的移动方向一致从而获取高效率，从而实现高效率的发电。
本发明的效果在于，调节涡轮的桨叶数以及半径，提高在同一流速下的角速度，从而实现高效率的发电。
本发明的效果在于，在桨叶前端与发电引导部之间由规定间隔形成速度水头，向多个桨叶产生相同的压力，从而向旋转轴产生对应于桨叶数的旋转力，从而实现高效率的发电。
附图说明
图1表示本发明优选实施例的设置状态的立体图。
图2表示本发明的设置状态的内部立体图。
图3表示本发明的设置状态的正面图。
图4表示本发明的设置状态的俯视图。
图5表示本发明的设置状态的侧面图。
图6表示本发明的设置状态的正面剖视图。
图7表示本发明的设置状态的平面剖视图。
图8表示本发明的设置状态的侧面剖视图。
图9表示本发明的设置状态的引导导向件的正面剖视图。
图10表示本发明主要部分的设置状态的放大的示意图。
图11表示本发明的没有桨叶的涡轮的正面图。
图12表示本发明的桨叶折叠状态的主要部分放大正面图。
图13表示本发明的桨叶展开状态的主要部分放大正面图。
图14表示本发明的涡轮和桨叶结合状态的侧面剖视图。
具体实施方式
下面，根据附图详细地说明本发明的实施例。
图1表示本发明的实施例的设置状态的立体图。图2表示本发明的设置状态的内部立体图。图3表示本发明的设置状态的正面图。图4表示本发明的设置状态的平面图。图5表示本发明的设置状态的侧面图。图6表示本发明的设置状态的正面剖视图。图7表示本发明的设置状态的平面剖视图。图8表示本发明的设置状态的侧面剖视图。图9表示本发明的设置状态的引导导向件的正面剖视图。
在前方以圆形形成有连接于供应包括水的液体类的进水管40的进水管连接件41，在所述进水管连接件41的一侧的内外径形成为四角形，使供应水的进水四角管42连接在进水口31的前方。
形成一对引导导向件30、30a，所述引导导向件30、30a形成有连接所述进水四角管42的进水口31，并且所述引导导向件30、30a由导向固定螺栓35结合。
形成在所述引导导向件30、30a后方的出水口34的前端连接内外径形成为四角形的出水四角管51，并且在所述出水四角管51形成有出水管连接件52，从而在连接出水管50后排出水。
引导导向件30、30a在进水口31和出水口34之间的上侧形成使流向上侧的水旋转桨叶20后排出的上部排水部32，并形成使所述桨叶20折叠而旋转的桨叶引导部33。
所述涡轮10与涡轮盖16之间设置有密封垫25以维持水密。
以规定间隔连接有所述桨叶20的涡轮10在两侧由涡轮固定螺钉19以一整体固定涡轮盖16，结合在涡轮10中央的涡轮轴11设置为贯通引导导向件30、30a，所述涡轮轴11通过涡轮轴套管17和轴承18可旋转地设置在引导导向件30、30a。
所述涡轮轴11设置为在引导导向件30、30a的外侧以轴盖16截止。
在所述上部排水部32的下侧通过涡轮轴11能够旋转地设置有涡轮10，在所述涡轮10沿着外径以规定间隔设置有多个旋转时通过水的流速自然地展开或折叠的桨叶20。
在所述引导导向件30、30a内部向涡轮10供应水的进水口31在内侧以将水的供应方向控制为上侧方向地形成，从而使水供应向上部排水部32和涡轮10的外径之间，并且在下侧设置所述桨叶引导部33，且设置成当涡轮10旋转时桨叶20折叠，在所述桨叶引导部33右侧前端以水平状态或越往出口处越宽的形态形成出水口34，使流量具有直线性从而容易排放。
图10表示本发明的主要部分设置状态放大的示意图。图11表示本发明的没有桨叶的涡轮的正面图。图12表示本发明的桨叶折叠状态的主要部分放大正面图。图13表示本发明的桨叶展开状态的主要部分放大正面图。图14表示本发明的涡轮和桨叶结合状态的侧面剖视图。
涡轮10以圆形形成，并且以规定间隔形成有使桨叶20折叠时不被卡住并以规定角度折叠的桨叶槽12，而且所述桨叶槽12的一侧形成有角落部分倒角形成为“┛”形态的刚性加强槽13。
在所述涡轮10形成的刚性加强槽13，贯通固定轴21后可旋转地结合桨叶20；设置在所述涡轮10两侧的涡轮盖16与固定轴21结合并通过固定套管15连接，所述固定轴21的外径与结合游动套管22从而可旋转地设置有桨叶20，并且当桨叶20竖起时所述刚性加强槽13与加强部23在后方和下侧成为一致的结合状态。
所述涡轮10设置成，与桨叶引导部33较窄地形成而使桨叶20折叠旋转移动；与发电引导部较宽地形成而使桨叶20通过流入的海水展开并且实现旋转。
所述桨叶20形成为，从加强部23垂直地突出并前端往上侧以流线型地连接，在所述加强部23以形连接后与桨叶槽12一致地垂直地突出，在所述桨叶槽12的前端往下侧倾斜地形成而形成形状，并设置成，外侧前端在折叠状态下一部分向桨叶槽12的外侧突出从而通过流速旋转并展开或被桨叶引导部33卡住而折叠。
所述桨叶20的宽度和高度以及大小可以根据海水以及设置位置的流速和发电量可以多样化地设置。
从所述桨叶20展开的位置至到达排出海水的位置的维持相同的间隔，在桨叶20前端通过与发电引导部41之间的规定间隔的空隙形成速度水头而向多个桨叶20发生相同压力。
如此构成的用于管道的水力发电装置，设置在供应多种液体类的管道，在连接进水管40的前端的进水管连接件41，从圆形形成四角形的进水四角管42，并且从进水四角管42向进水口31供应，供应的水通过四角形形态的的进水口31在内侧往上侧移动，并且使供应的水在涡轮10和上部排水部32之间的空间以规定的流速移动，从而供应向涡轮10的外侧。
当设置本发明的用于管道的水力发电装置时，在管道产生根据水量和倾斜度以及压力的多种流速，当通过流速的发电出现效率时可以连续地设置，因此可以实现在利用低水位差的多种管道使用清洁能源的水力发电。
本发明，以连接在管道的状态，诱导以及引导水根据进水口31的形态往涡轮10的前方和上部排水部32的下侧。
经过所述进水口31的水供应向涡轮10的前方上侧时，以前端在涡轮10外径露出的方式设置的桨叶20根据流速从折叠在桨叶槽12的状态竖起。
桨叶20设置成通过固定轴21设置在桨叶槽12内部的状态通过套管22可旋转，因此根据流速旋转并且在上部排水部32内部提供竖起状态，产生与进水管40的流速一同移动桨叶20的动力源从而提供连续旋转涡轮10的旋转动力源。
当所述桨叶20在桨叶槽12竖起时，提供加强部23和刚性加强槽13以“┛”型角落部分以倒角而一致的状态，因此加强部23提供刚性加强槽13的后方和内径方向等两方向一致的状态，使由流速提供的负荷作用于桨叶20时同样能够稳定地提供旋转力的刚性加强的效果。
即，桨叶20的宽度和高度可以多样化地运用，且在涡轮10的外径以设置在固定轴21状态通过套管22可旋转地设置，当增加桨叶20宽度时均匀分布的负荷作用于加强部23宽面和刚性加强槽13的宽面，因此可以不过于桨叶20和涡轮10施压而发电。
所述桨叶20和轮10会根据材料而产生多样化的效率，但是优选的使用较轻并且较强的金属材质。
所述桨叶20经过发电引导部41的弧形形态时通过流速从折叠状态展开同时提供涡轮10旋转的动力源，当经过上部排水部32到达桨叶引导部33时在桨叶20的选择方向一部分被卡住从而自然地折叠，往桨叶槽12以折叠的状态经过桨叶引导部33，从而不消耗动力的与涡轮10一同旋转。
特别地，通过水的流速和桨叶20的移动方向一致旋转涡轮10，因此获得较高的效率从而实现高效率的发电，通过调节设置在涡轮10的桨叶20的个数以及半径提高在同一流速上的角速度实现高效率的发电，通过在桨叶20前端和上部排水部32之间规定间距制造速度水头，使以展开的状态在上部排水部32内部受到水压的桨叶20上产生相同压力，向多个桨叶产生同样的压力，从而产生对应于旋转轴桨叶数的旋转力，从而形成高效率，所述桨叶20以展开的状态在发电引导部41旋转3至8个同时产生对应于在涡轮轴11展开的桨叶20个数的旋转力，从而实现高效率地发电。
下面更详细地对所述速度水头说明，所述上部排水部32与涡轮10的外径具有规定的间隔，桨叶20以展开的状态移动并且与所述上部排水部32和桨叶20的末端间维持规定的间隔，因此制造速度水头向涡轮10给予旋转力，在所述上部排水部32内部空间向各桨叶20提供相同流量和压力，因此通过在单个桨叶20施加的流量和流速，当在所述上部排水部32内部5个桨叶20以展开状态旋转时与现有的相比提供强上5倍的旋转力，从而提供高效率地发电。
经过所述上部排水部32的水经过上部排水部32和桨叶引导部33之间的出水口34后排出，因为使所述出水口34以较长的形态形成，所以经过桨叶20的水的流动方向弯曲后同样使其往直线流动，使排出出水口34的水轻易地向外部排出。
从所述出水口34排出的水经过出水四角管51的四角形后从前端的出水管连接件52向出水管50排出。
所述涡轮10，在两侧的涡轮盖16之间设置密封垫25，使流入内部的水单纯地使用于旋转涡轮10的动力源后再排出，从而不给其他部件造成影响，涡轮轴11由涡轮轴套管17和轴承18设置在引导导向件30、30a的状态形成以稳定的旋转发电。
设置在所述引导导向件30、30a下侧的两侧的支架60，提供在需要的位置的稳定的设置状态。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本领域的普通技术人员可以以多种形态实施，而这些实施不能脱离专利法所限定的相应技术方案的范围。
产业上的利用可能性
本发明使通过设置在产生流速的管道部分的桨叶和涡轮，使用清洁能源的稿效率地生产电力的非常有用的发明。

Claims (7)

1.一种用于管道的水力发电装置，包括：
进水四角管(42)，其形成连接于进水管(40)的进水管连接件(41)，并从所述进水管连接件(41)连接于进水口(31)；
一对引导导向件(30、30a)，其在连接所述进水四角管(42)的进水口(31)的内侧的上侧形成桨叶(20)展开的上部排水部(32)，在所述上部排水部(32)的下侧形成桨叶(20)折叠的桨叶引导部(33)，且形成有排出从所述上部排水部(32)进入的水的出水口(34)；
涡轮(10)，其涡轮轴(11)贯通所述引导导向件(30、30a)而设置，在外径以规定间隔形成的桨叶槽(12)的内侧设置刚性加强槽(13)，所述刚性加强槽(13)与桨叶(20)的加强部(23)的两面结合，供固定轴(21)贯通所述桨叶槽(12)而设置，并且所述涡轮(10)与桨叶引导部(33)形成为较窄来使桨叶(20)折叠，且与上部排水部(32)形成为较宽来使桨叶(20)通过流速展开，在两侧通过涡轮固定螺钉(19)固定有涡轮盖(16)从而能够旋转地结合在引导导向件(30、30a)内侧内部，涡轮轴(11)贯通引导导向件(30、30a)并通过轴承(18)旋转；
桨叶(20)，其在所述桨叶槽(12)通过固定轴(21)连接于涡轮(10)的涡轮盖(16)，通过水的流速展开而使涡轮(10)旋转；以及
出水四角管(51)，其连接于所述出水口(34)，且形成有供出水管(50)结合的出水管连接件(52)，
所述用于管道的水力发电装置的特征在于，
所述涡轮(10)设置为，在与结合于两侧的涡轮盖(16)之间设置密封垫(25)，以规定间隔形成桨叶槽(12)来结合桨叶(20)，
所述桨叶(20)由固定轴(21)贯通，并且在两侧通过游动套管能够旋转地连接，且所述桨叶(20)的外侧前端从桨叶槽(12)突出，包括与刚性加强槽(13)在两面结合的加强部(23)，
所述进水口(31)从水平状态向上方弯曲而在上部与所述上部排水部(32)连接，在下部与所述桨叶引导部(33)连接，
所述出水口(34)为与所述上部排水部(32)及所述桨叶引导部(33)的连接部分向上下变宽的形状，且向上方弯曲的部分与所述上部排水部(32)连接，向下方弯曲的部分与所述桨叶引导部(33)连接，朝向出口侧以水平状态或变宽地延伸，
所述桨叶(20)形成为，从加强部(23)垂直地突出并前端往上侧以流线型地连接，在所述加强部(23)以圆形连接后与桨叶槽(12)一致地垂直地突出，在所述桨叶槽(12)的前端往下侧倾斜地形成，并设置成，所述桨叶(20)的外侧前端在折叠状态下一部分向桨叶槽(12)的外侧突出从而仅通过流速旋转并展开或被桨叶引导部(33)卡住而折叠，
所述上部排水部(32)设置为，与涡轮(10)的外径具有规定间隔，使桨叶(20)以展开的状态移动，从而在上部排水部(32)与桨叶(20)的末端之间以规定间隔形成速度水头，从而向涡轮(10)给予旋转力，上部排水部(32)的内部空间向各桨叶(20)产生相同的流量和压力。
2.根据权利要求1所述的用于管道的水力发电装置，其特征在于，
所述桨叶(20)通过游动套管(22)与位于桨叶槽(12)并贯通的固定轴(21)的外径结合，所述固定轴(21)的两侧前端通过固定轴承(15)能够旋转地与涡轮盖(16)结合。
3.根据权利要求1所述的用于管道的水力发电装置，其特征在于，
所述引导导向件(30、30a)设置为，在上侧形成连接进水四角管(42)的进水口(31)，所述进水口(31)与上部排水部(32)连接后供应水，且形成有设置涡轮(10)的上部排水部(32)和桨叶引导部(33)，并在后方形成出水口(34)。
4.根据权利要求1所述的用于管道的水力发电装置，其特征在于，
所述进水四角管(42)与进水口(31)连接，且形成有连接进水管(40)的圆形的进水管连接件(41)，所述进水管连接件(41)的一侧内径形成为四角形，从而将所述进水四角管(42)设置在引导导向件(30、30a)。
5.根据权利要求1所述的用于管道的水力发电装置，其特征在于，
所述出水四角管(51)与出水口(34)连接，且形成有连接出水管(50)的圆形的出水管连接件(52)，所述出水管连接件(52)的一侧内径形成为四角形，从而将所述出水四角管(51)设置在引导导向件(30、30a)。
6.根据权利要求1所述的用于管道的水力发电装置，其特征在于，
所述引导导向件(30、30a)，在下侧与设置在两侧的支架(60)结合，从而以维持固定状态的形成。
7.根据权利要求1所述的用于管道的水力发电装置，其特征在于，
所述桨叶(20)结合在涡轮(10)的桨叶槽(12)，并且通过上部排水部(32)的水的流速以展开2至8个的状态展开，并且前端与上部排水部(32)相距规定间隔而旋转地设置。
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