CN112689709A - 利用水车涡轮的移动及半潜式发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及如下的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，即，可轻松向发生流体流动的位置移动，作为半潜式，可防止产生因水势引起的移动，从而可通过流体的流量控制、阻隔及涡轮的扩展性来有效生产能量，本发明的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机包括：上部结构体，由第一结构体和第二结构体组成，上述第一结构体包括第一平衡储箱和第一机械室，上述第二结构体包括第二平衡储箱和第二机械室；下部结构体，形成在上部结构体的下部，包括用于使流体移动的流体流动孔、第一圆弧及流体引导孔；涡轮，通过流体的移动进行旋转；能量生成单元，通过涡轮生成电力；以及固定单元，由于本发明能够在水中漂浮及移动，因此可移动设置在多种位置，在以本发明成为半潜式的方式向第一平衡储箱及第二平衡储箱内填充流体的情况下，以使得轴位于水面上方的方式配置涡轮的高度位置来防止因流体的荡漾引起的晃动及本发明旋转的现象，从而可通过使得涡轮顺利旋转来提高能量生成效率，在使得流经下部结构体的第一圆弧向涡轮移动的流体的流动最大限度不受影响的状态下，还向能够驱动涡轮的方向引导水面下方的流体，从而可提高能量生成效率性。

Description

利用水车涡轮的移动及半潜式发电机
技术领域
本发明涉及如下的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，即，可轻松向发生流体流动的位置移动，作为半潜式，可防止产生因水势引起的移动，从而可通过流体的流量控制、阻隔及涡轮的扩展性来有效生成能量。
背景技术
通常，发电方法有水力发电、火力发电、核能发电等，上述发电方法需要大规模的发电设备，在火力发电的情况下，为了驱动发电设备而需要大量的石油或煤炭能源，因此，随着石油、煤炭资源逐渐枯竭，预计将出现许多问题，环境污染也成很大的问题。
尤其，在核能放电的情况下，放射能泄漏和核废弃物处理具有严重的问题。
因此，相比于这种常规发电方法，正需要即廉价又安全的创新型发电方法。
另一方面，无需使用石油或煤炭资源且无放射能或不产生核废弃物问题的发电方法有太阳能发电、波力发电、潮汐发电、风力发电等。
潮汐发电利用了随着潮水之间的落差产生的潮水水平移动的力。
即，潮汐发电为如下方式，随着海平面因潮汐从低潮涨到高潮而逐渐上升，可导致潮汐向海岸水平移动，在此情况下，在潮汐的流入方向侧安装水车，当水车通过潮汐进行旋转时，可通过由此产生的旋转力驱动发电机，从而生成电力。
只要存在地球和月亮，潮汐的水平移动便始终均匀，因此正进行许多有关潮汐发电的研究。
但是，现有的大部分潮汐发电装置需设置在固定的场所，而且，需沿着固定方向设置水车。
因潮水的方向及潮力随着时间而时常变化，现有的潮汐发电装置具有无法随着潮水的变化有效发电的问题。
为了解决这种问题，提出了韩国授权专利第10-0995918号(以下称为“专利文献1”)。
在上述专利文献1中，在浮力储箱之间设置有底面板，在前端设置有涡轮，当流体通过浮力储箱之间并使涡轮旋转时，可通过与旋转的上述涡轮相连接的发电装置生成电力。
专利文献1：KR10-0995918B1漂浮的潮力发电装置
发明内容
技术问题
虽然，在上述专利文献1中，可通过第二水门调节向涡轮进行供给的水量，但是，因水面位置位于比涡轮的中心轴更高的位置而难以使涡轮旋转。
并且，在涡轮发生故障等的情况下，需要进行检查，由于专利文献1中未设置有可限制流体流动的结构，因此存在维护困难的问题。
技术方案
用于解决如上所述的问题的本发明的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机的特征在于，包括：上部结构体，由第一结构体及第二结构体组成，上述第一结构体包括第一平衡储箱及第一机械室，上述第一平衡储箱通过调节浮力来调节平衡，上述第二结构体包括第二平衡储箱和第二机械室并与上述第一结构体相隔开；下部结构体，与上部结构体的下部相结合，在流体流入的方向形成有第一圆弧，在第一圆弧结束的位置形成有以规定曲率形成的流体引导孔；涡轮，配置在上部结构体的第一结构体与第二结构体之间，通过轴与组成第一结构体和第二结构体的第一机械室和第二机械室相连接，包括多个叶片，上述多个叶片通过接收因流体流经内径和外径及下部结构体的流体引导孔产生的力来进行旋转；能量生成单元，配置在上部结构体的第一机械室及第二机械室内，通过与涡轮相结合的轴的旋转力生成能量；第一闸门，形成在下部结构体中的第一圆弧与流体引导孔之间的上部结构体，用于流体的流量调节及阻隔流体的流动；以及固定单元，配置在水中，用于固定上部结构体和下部结构体，在上部结构体的第一结构体及第二结构体所形成的第一平衡储箱和第二平衡储箱以第一平衡储箱及第二平衡储箱潜入水中的深度大于暴露在水面外的高度的方式使流体流入，在上述上部结构体中的使流体流入的第一结构体及第二结构体的方向形成有用于引导流体的第一引导部。
发明的效果
本发明可通过形成于上部结构体的第一平衡储箱和第二平衡储箱在水中漂浮及移动并向多种位置移动，尤其，可沿着流体的流动方向自由旋转及移动，从而可提高能量生成效率性。
并且，在以本发明成为半潜式的方式向第一平衡储箱及第二平衡储箱内填充流体的情况下，以使得轴位于水面上方的方式配置涡轮的高度位置来防止因流体的荡漾引起的晃动及本发明旋转的现象，从而可通过使得涡轮顺利旋转来提高能量生成效率。
而且，在使得流经下部结构体的第一圆弧向涡轮移动的流体的流动最大限度不受影响的状态下，还向能够驱动涡轮的方向引导水面下方的流体，从而可提高能量生成效率性。
并且，在上部结构体形成有用于流体的流量控制及阻隔流体的第一闸门来控制涡轮，因此，可进一步有效生成能量并使得涡轮的维护维修变得容易。
而且，根据本发明的设置位置，涡轮具有能够并联、串联及双向驱动的形态，因此，可提高能量生成的效率性。
而且，沿着流体移动的方向形成的异物阻隔部可防止因异物流入引起的涡轮故障。
附图说明
图1为示出本发明的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机的俯视图。
图2为图1的A-A剖视图。
图3为示出本发明另一实施例的上部结构体的状态图。
图4为示出本发明另一实施例的涡轮的状态图。
图5为示出将本发明的涡轮串联连接的状态图。
图6为本发明的涡轮双向旋转的第一状态图。
图7为本发明的涡轮双向旋转的第二状态图。
图8为示出在本发明的上部结构体上侧形成有房间的状态图。
图10为示出本发明的另一实施例的固定单元的状态图。
具体实施方式
以下，参照附图进一步详细说明本发明的结构。
首先，如图1至图3所示，在上部结构体10中，第一结构体11、第二结构体12以留有规定间隔的方式形成。
如图1所示，在上述第一结构体11形成有第一平衡储箱11a，上述第一平衡储箱11a可通过向内部填充流体来调节浮力，在一侧形成有第一机械室11b。
并且，与第一结构体11相同，在以与上述第一结构体11相对称的形态制成的第二结构体12也设置有第二平衡储箱12a和第二机械室12b。
尤其，本发明用于通过漂浮在流体上方来利用海或河中所产生的流体流动生成电力，因此，优选地，需以能够保持均衡的方式形成最少4个第一平衡储箱11a、第二平衡储箱12a，在此情况下，需调节第一平衡储箱11a、第二平衡储箱12a内的流体量，使得第一平衡储箱11a、第二平衡储箱12a潜入水中的深度大于暴露在水面的高度。
而且，虽然附图中未详细示出，但是，上述第一平衡储箱11a、第二平衡储箱12a可通过电子控制来使得向内部供给流体或从内部排出流体的作业实现自动方式，而并非手动方式。
其中，如图3所示，在组成上述上部结构体10的第一结构体11、第二结构体12中，可在流体流入的一侧包括第一引导部11c、12c，以便在流体流动时引导更多的流体。
接着，如图2所示，下部结构体20作为与上述上部结构体10的下端形成为一体的结构，在与上部结构体10之间形成有用于使流体移动的流体流动孔21。
上述流体流动孔21具有如下结构，即，以流体能够通过本发明的上部结构体10与下部结构体20之间的方式贯通上部结构体10、下部结构体20。
其中，在上述流体流动孔21的流入口方向形成有第一圆弧22。
上述第一圆弧22呈流线形形状，由此，可从流体流入的方向沿着流体移动的方向逐渐向上侧引导下侧的流体。
并且，在上述第一圆弧22结束的位置形成有以规定曲率形成的流体引导孔23。
随后，如图1至图2所示，涡轮30具有如下结构，即，通过轴S与在上部结构体10的第一结构体11、第二结构体12所形成的第一机械室11b、第二机械室12b相结合，通过流经流体引导孔23的流体进行旋转。
如上所述，涡轮30由内径31及外径32组成，在外径32形成有多个叶片33，随着流体的流动，上述叶片33可使得涡轮30进行旋转运动。
其中，根据适用上述叶片30的位置，内径31和外径32的大小也会有所不同，当内径31或内径31及外径32的大小过大时，难以一次性制造成一体型。
因此，如图4所示，当本发明的内径31及外径32的大小过大时，可在分割制造成多个内径单元31a、31b、31c、31d及外径单元32a、32b、32c、32d后，通过结合装置(附图中未图示)结合来制造涡轮30。
并且，上述涡轮30通过配置在上部结构体10与下部结构体20之间来借助流体的流动进行旋转。
因此，优选地，当涡轮30的轴S配置在潜入水中的位置时，由于涡轮30无法通过流体的流动进行旋转，涡轮30的高度位置应配置在轴S未潜入水面的位置。
尤其，涡轮30所处的下部结构体20的流体引导孔23以与涡轮30在相同中心轴线上形成同心圆的曲率形成，由此，可通过流经流体引导孔23的流体来进一步提高涡轮30的旋转效率。
接着，能量生成单元40为用于生成能量的装置，当轴S随着涡轮30的旋转而旋转时，可通过轴S的旋转运动来生成能量。
因此，本发明的能量生成单元40配置在组成上部结构体10的第一结构体11、第二结构体12的第一机械室11b、第二机械室12b内，用于将轴S的旋转运动转换为能量。
虽然并不对如上所述的能量生成单元40进行特定，但可包括：增速器41，能够增加轴S的旋转速度；以及发电机42，通过与增速器41相连接来生成电力。
然后，如图2所示，第一闸门50具有如下结构，即，通过与下部结构体20中的第一圆弧22与流体引导孔23之间的上部结构体10相结合，来阻隔流经流体流动孔21的流体流动或调节流体的移动量。
即，在平常处于插入在上部结构体10内的状态，当流量急剧增加时，通过使用人员的控制沿着下部结构体20方向向下移动来调节流体的流量，或者，在发生需停止涡轮30动作的情况下，以与下部结构体20相接触的方式进行控制来阻隔流体，从而可停止涡轮30的动作。
随后，固定单元60具有用于停泊的结构，可防止本发明因流体的流动而被冲走。
另一方面，如图3所示，当本发明中的组成上述上部结构体10的第一结构体11与第二结构体12的分隔距离宽时，多个涡轮30以并联的方式与轴S相连接，由此，可随着流体的流动来提高轴S的旋转力。
并且，如图5所示，在本发明中，多个涡轮30与通过涡轮30生成能量的能量生成单元40形成串联连接，由此，可提高能量生成效率性。
而且，如图6至图7所示，涡轮30具有如下结构，即，能够以可双向旋转的方式改变叶片33的方向，在流体流动孔21中的一侧形成第一圆弧22，在另一侧形成第二圆弧24，还可在流体引导孔23与第二圆弧24之间设置第二闸门70。
并且，由于本发明在海或河中处于漂浮的状态，因此操作人员需始终处于等候状态。
为此，如图8所示，本发明具有如下结构，即，在上部结构体10的上部还包括供操作人员休息的房间80。
而且，如图8所示，本发明的固定单元60可形成锚固形态，如图9所示，也可形成通过液压工作的锚桩形态。
而且，如图10所示，本发明还可包括异物阻隔部90，设置在流体流入的方向，用于阻隔异物流入。
虽然附图中未详细示出，但是，异物阻隔部90可具有如下结构，即，可下降至比下部结构体20潜入的深度更深的位置并形成多个格子网。
尤其，形成格子网的结构可使用通常使用的网格形态，或者，可通过结合多个环棒来形成格子网。
以下，说明具有上述结构的本发明的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机的作用效果。
首先，简要说明本发明的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机100的能量生成过程，涡轮30的叶片33通过流动的流体产生阻力，从而使得涡轮30及轴S进行旋转，随着轴S的旋转，能量生成单元40通过工作生成能量并蓄电。
当通过如上所述的工作原理生成能量时，本发明可通过组成上部结构体10的第一结构体11、第二结构体12的第一平衡储箱11a、第二平衡储箱12a漂浮在水中。
因此，考虑到流体的方向性及流体的流速，使用人员可通过曳引线(附图中未图示)等来使得本发明移动，从而可提高能量生成的效率性。
其中，向组成第一结构体11、第二结构体12的第一平衡储箱11a、第二平衡储箱12a注入流体，由此，本发明可通过浮力来实现漂浮，尤其，以第一平衡储箱11a、第二平衡储箱12a潜入水中的深度大于暴露在水面的高度的方式形成浮力，使得本发明以半潜式的方式维持着漂浮状态，由此，不仅可减少因水势引起的晃动，而且，在未受到水势影响的状态下，可维持着漂浮状态，从而使得通过涡轮30及能量生成单元40生成能量的工作有效率地进行。
并且，如图2所示，本发明中的涡轮30的高度位置可使得通过涡轮30旋转的轴S配置在水面上方。
因此，流经下部结构体20的流体引导孔23的流体与涡轮30的叶片33相接触，同时可使得涡轮顺利旋转，从而可提高能量生成效率性。
另一方面，涡轮30的叶片33通过与流经下部结构体20的流体引导孔23的流体之间产生的阻力进行旋转。
尤其，如图2所示，上述流体引导孔23以与涡轮30在相同中心轴线上形成同心圆的曲率形成，因此，可沿着通过流体引导孔23能够产生推动叶片33的力的方向引导流体，由此，可使得涡轮30的旋转更有效率。
并且，如图2至图3所示，在本发明中，在上部结构体10的下部所形成的下部结构体20形成有用于可使流体移动的流体流动孔21，尤其，在流体流入的侧面形成有流线形形态的第一圆弧22，上述第一圆弧22以流体能够沿着移动方向延伸的方式引导流体，在流体流入的一侧的第一结构体11、第二结构体12设置有第一引导部11c、12c。
由此，可向涡轮30引导大量的流体，而且，可通过文丘里管的原理加快流速，随着流速的加快，涡轮30的旋转也将随之加快，从而可提高涡轮30的能量生成效率性。
并且，本发明可包括第一闸门50，上述第一闸门50沿着第一圆弧22与流体引导孔23之间的上侧的上述结构体10向下移动。
上述第一闸门50具有如下效果，即，当流速急剧变快时，可通过调节第一闸门50的位置来调节流量，从而可保护涡轮30及与其相连接的能量生成单元40，当发生如维护维修涡轮30或能量生成单元40等时，可通过使第一闸门50完全向下移动来阻挡下部结构体20的第一圆弧22与流体引导孔23之间的空间。
另一方面，如图3所示，本发明的尺寸可变得更大，尤其，当组成上部结构体10的第一结构体11与第二结构体12之间的间隔宽时，可通过向轴S连接多个涡轮30来提高轴S的扭矩力，如图5所示，当串联连接涡轮30及与其相结合的能量生成单元40时，可一次性生成大量能量。
尤其，虽然附图中未图示，但是，当以能够双向旋转的结构制造涡轮30的叶片33时，或者，如图6至图7所示，以能够手动改变方向性的方式形成叶片33后，当以下部结构体20的流体引导孔23为基准向两侧形成第一圆弧22、第二圆弧24并在流体引导孔23与第二圆弧24之间还形成有第二闸门70时，只要使用人员沿着流体的流动方向调节叶片33，即便使得本发明未沿着流体的流动方向旋转，也可通过流体连续性地实现能量生成。
并且，若在本发明的上部结构体10的上侧设置房间80，则操作人员不仅可停留在本发明，而且可通过本发明持续进行能量生成工作。
而且，当沿着流体流入的方向设置异物阻隔部90时，可预先防止因流体中所包含的异物引起的涡轮30的损坏，从而可连续工作。

Claims (9)

1.一种利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，其特征在于，
包括：
上部结构体(10)，由第一结构体(11)及第二结构体(12)组成，上述第一结构体(11)包括第一平衡储箱(11a)及第一机械室(11b)，上述第一平衡储箱(11a)通过调节浮力来调节平衡，上述第二结构体(12)包括第二平衡储箱(12a)和第二机械室(12b)并与上述第一结构体(11)相隔开；
下部结构体(20)，与上部结构体(10)的下部相结合，形成有沿着上部结构体(10)延伸的长度方向贯通的流体流动孔(21)，在流体流入的方向形成有第一圆弧(22)，在第一圆弧(22)结束的位置形成有以规定曲率形成的流体引导孔(23)；
涡轮(30)，配置在上部结构体(10)的第一结构体(11)与第二结构体(12)之间，通过轴(S)与组成第一结构体(11)和第二结构体(12)的第一机械室(11b)和第二机械室(12b)相连接，涡轮(30)包括多个叶片(33)，上述多个叶片(33)通过接收因流体流经内径(31)和外径(32)及下部结构体(20)的流体引导孔(23)产生的力来进行旋转；
能量生成单元(40)，配置在上部结构体(10)的第一机械室(11b)及第二机械室(12b)内，通过与涡轮(30)相结合的轴(S)的旋转力生成能量；
第一闸门(50)，形成在下部结构体(20)中的第一圆弧(22)与流体引导孔(23)之间的上部结构体(10)，用于流体的流量调节及阻隔流体的流动；以及
固定单元(60)，配置在水中，用于固定上部结构体(10)和下部结构体(20)，
以第一平衡储箱(11a)及第二平衡储箱(12a)潜入水中的深度大于暴露在水面外的高度的方式使得流体向在上部结构体(10)的第一结构体(11)及第二结构体(12)所形成的第一平衡储箱(11a)和第二平衡储箱(12a)流入，
在上述上部结构体(10)中的使流体流入的第一结构体(11)及第二结构体(12)的方向形成有用于引导流体的第一引导部(11c、12c)。
2.根据权利要求1所述的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，其特征在于，涡轮(30)的垂直方向位置为借助涡轮(30)旋转的轴(S)未潜在水面的位置。
3.根据权利要求1所述的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，其特征在于，考虑涡轮(30)的整体直径大小，外径(32)或内径(31)与外径(32)通过分割成多个内径单元(31a、31b、31c、31d)或内外径单元(31a、31b、31c、31d、32a、32b、32c、32d)后组装而成。
4.根据权利要求1所述的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，其特征在于，当组成上部结构体(10)的第一结构体(11)与第二结构体(12)的分隔距离宽时，使得多个涡轮(30)在与流体移动方向相垂直的方向以并联的方式与轴(S)相结合。
5.根据权利要求1所述的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，其特征在于，使得多个涡轮(30)和多个能量生成单元(40)在流体移动方向上以串联的方式相连接。
6.根据权利要求1所述的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，其特征在于，涡轮(30)能够以能够双向旋转的方式改变叶片(33)的方向，在下部结构体(20)的流体流动孔(21)中的一侧形成有第一圆弧(22)，在另一侧形成有第二圆弧(24)，在第二圆弧(24)与流体引导孔(23)之间的上部结构体(10)还包括以与第一闸门(50)相同的方式工作的第二闸门(70)。
7.根据权利要求1所述的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，其特征在于，固定单元(60)形成借助锚固或液压延伸到底面为止的锚桩中的一种形态。
8.根据权利要求1所述的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，其特征在于，还包括房间(80)，位于上部结构体(10)的上部，以供操作人员休息。
9.根据权利要求1所述的利用水车涡轮的移动及半潜式发电机，其特征在于，还包括异物阻隔部(90)，设置在上部结构体(10)及下部结构体(20)中的流体流入的方向，用于阻隔异物流入。
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