KR100284644B1 - 저 낙차용 수차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베인의 직선운동을 수차의 회전 운동으로 변화시켜 고효율을 이룩함은 물론 수차가 설치되는 하우징자체가 댐의 역할을 수행하여 저렴한 공사비로 소수력이나 조력발전등에 사용할수 있도록 한 저 낙차용 수차에 관한 것으로서 그 기술적인 구성은, 몸체(3)의 양측으로 출력휠 삽입부(4)가 대칭 형성되며 하부 내측에 유로(5)가 일체로 형성되는 하우징(1);과, 상기 출력휠 삽입부(4)의 내측에 설치되는 플라이휠(10)의 일측면 내주연으로 각각 고정되는 유성기어(12)와 아이들기어(13) 및 중심기어(14)를 치합하고, 상기 중심기어(14)의 일측에 출력휠(16)을 설치하는 출력휠구동부(7);및 상기 유성기어(12)와 중심기어(14)의 일단에 베인(19)과 가이드베인(20)을 각각 결합하는 수압작용부(17);와 상기 가이드베인(20)의 일측에 요홀(23)을 형성하여 그 내측에 다수개 결합되는 구동바(24)에 내주연이 밀착토록 외주연에 핏치(25)가 형성되는 진동방지벨트(26)를 결합하는 베인 굽힙방지부(22)를 포함하여 구성되는 것을 요지로 한다.

Description

저 낙차용 수차

본 발명은 수차에 결합되는 베인을 유성기어 장치(sun and planet gear)의 원리를 이용하여 유로(fluid path)에 항상 수직방향으로 유입 및 유출시킴으로써 베인의 직선운동을 수차의 회전 운동으로 변화시켜 고효율을 달성함은 물론 수차가 설치되는 하우징자체가 댐의 역할을 수행하여 저렴한 공사비로 소수력이나 조력발전에 사용할수 있도록 한 저 낙차용 수차에 관한 것이다.

보다 상세하게 설명하면, 몸체의 양측으로 출력휠 삽입부가 형성되며 하부 내측에 유로가 일체로 형성되는 하우징;과, 상기 출력휠 삽입부의 내측에 설치되는 플라이휠의 일측면에 각각 치합하는 유성기어와 아이들기어 및 중심기어를 일체로 고정하고, 상기 중심기어의 일측에 출력휠을 설치하는 출력휠구동부;및, 상기 유성기어와 중심기어의 일단에 평판형 베인과 유선형의 가이드베인을 결합하는 수압작용부;와, 상기 가이드베인의 일측에 요홀을 형성하여 그 내측에 결합되는 구동바에 밀착토록 진동방지벨트를 결합하고, 유로의 저면에 다수의 지지편을 돌출 설치하는 베인 굽힙방지부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이에따라서, 수차의 무한궤도에 유성기어장치로 구속되는 베인를 설치하여 유로에 항상 수직 상태로 유입 및 유출토록함으로써 베인에 대한 수압의 작용시간을 최대로 하여 수차의 효율을 극대화 하고, 수차가 설치되는 하우징 자체가 물막이 댐으로서의 역할을 수행하여 건설비를 절감함은 물론 낮은 낙차에도 사용가능토록 하여 소수력이나 조력발전 등에 유용하게 사용할수 있게됨으로써 자연의 회손을 최소화하여 전원을 손쉽게 생산할수 있으며, 소수력 발전이나 조력발전등에 유용하게 이용토록 되어 전원공급을 위한 별도의 화력발전 등의 건설을 대체하여 공해방지의 효과가 확대되는 것이다.

일반적으로 알려져 있는 소수력 발전에 있어서는, 완경사의 수로를 결정하고 하천의 급경사 등을 이용하여 수로에 의해 낙차를 얻는 수로식 발전, 댐에 의하여 낙차를 얻는 형식으로 댐에 근접해서 발전소를 건설하며 하천경사가 느린 중,하류로서 유량이 풍부한 곳에 설치하는 댐식 발전, 댐식과 수로식의 혼합식으로 댐에 의한 낙차와 거의 같은 정도의 낙차를 얻는 터널식 발전등이 있다.

또한, 상기 발전에 사용되는 발전용 수차에 있어서는, 고속도의 분류를 날개차에 분사하여 그 충돌력으로 날개차를 회전시키는 충격수차(impulse water turbine)와 물의 속도와 압력에너지를 동시에 이용한 반동수차(reaction water turbine)로 크게 분류되며, 상기 충격수차에는 대낙차 소수량에 사용되는 펠톤수차(pelton turbine)등이 있고, 반동수차에는 중낙차 고수량에 사용되는 프란시스 수차(francis turbine), 대유량 대낙차에 사용되는 프로펠라 수차(propeller water turbine)등이 있다.

이와같은 기술과 관련된 종래의 발전용 수차는, 수차에 유입되는 유체의 흐름방향과 프로펠라형의 회전차를 동일방향에 위치토록하여 유체가 회전차에 충돌할때 회전차를 회전시키고, 이때 회전차의 축에 일체로 연결되는 발전기를 구동하여 발전을 수행하는 구성으로 이루어 진다.

또한, 도1에 도시한 바와같이, 유체의 흐름 방향과 회전차의 축방향이 상이한 횡류(Cross-flow turbine)수차는, 내측주연이 관통되는 프레임(101)의 상측에 하우징(102)이 결합되어 그 내측으로 양측의 베어링(103)으로 지지되는 회전차(54)가 결합되고, 상기 회전차(104)의 일측면에 커버(105)가 결합되며, 상기 하우징(102)의 상측에 가이드베인(106)이 설치되어 그 상측에 변환관(107)이 결합되며, 상기 프레임(101)의 하측에 방출튜브(108)가 일체로 결합되는 구성으로 이루어 진다.

상기와 같은 횡류수차는, 유체의 흐름방향이 회전차(104)의 축방향과 동일방향에 있지 않으며, 상기 변환관(107)을 통하여 유로가 변경되어 유입되는 유체(流體)는 변환관(107)의 하측에 위치하는 가이드베인(106)에 의해 회전차(104)에 충돌하는 유체의 방향을 조절하고, 이때 상기 유체는 베어링(103)에 의해 프레임(101)의 상측에 회전가능토록 고정되는 회전차(104)를 회전시켜 이에 연결되는 발전기를 회전시킨다.

또한, 상기 프레임(101)은 내측주연이 관통되어 회전차(104)를 통과한 유체가 그 내측면을 따라 방출튜브(108)에 용이하게 향하도록 하고, 상기 회전차(104)의 주위를 하우징(102)과 그 일측의 커버(105)에 의해 감싸 유체의 누설을 방지하며, 상기 유체는 그 연속적인 흐름에 의해 회전차(104)를 회전시키게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같은 발전용 수차는, 충격식이나 반동식 수차의 구동에 적당한 에너지를 얻기 위하여 대유량이나 대낙차를 얻을수 있는 댐식,수로식,유로변경식 등의 수력이용 방법으로 댐을 건설하여 큰 공사비와 오랜 건설기간을 필요로 하여 경제성이 저하되고, 도1에 도시한 바와같이, 회전차(104)에 작용하는 수압의 작용시간이 적게됨은 물론 수압 작용점의 대향위치에서 유체의 자중에 의한 반작용력에 의해 많은 수압손실이 발생하여 수차의 효율이 저하되는 단점이 있다.

또한, 소수량이고 낮은 낙차에서는 수차의 사용이 불가능하여 소수력이나 조력발전 등에 유용하게 사용할수 없고, 대유량 대낙차를 얻기 위한 댐의 건설을 위하여 자연을 회손하게 됨음 물론 이를 대체하기 위한 화력발전의 이용시 공해문제가 발생하게 되는 등의 많은 문제점들이 있었던 것이다

본 발명은 상기와 같은 종래의 여러 문제점들을 개선시키기 위한 것으로서 그 목적은, 베인를 유로에 항상 수직 상태로 유입 및 유출토록 하여 베인에 대한 수압의 작용시간을 최대로 하여 수압손실을 최소화함으로써 수차의 효율을 극대화 하고, 이에 따라 최소의 수량으로도 발전이 가능토록 하여 소수력이나 조력발전등에 유용하게 사용할수 있게 됨으로써 자연의 회손을 최소화하여 손쉽게 전원을 생산할수 있으며, 낙차와 유량이 적은 장소에서도 발전이 가능토록 하여 전원공급을 위한 별도의 화력발전 등의 건설을 대체하여 공해방지의 효과가 확대되고, 항상 수직운동을 하는 베인에 의해 수차의 부피 대비 베인의 면적비율을 최대로 하여 수차의 효율을 증가시킨 저 낙차용 수차를 제공하는데 있다.

도1은 종래의 발전용 수차를 도시한 개략 사시도

도2는 본 발명에 따른 수차의 외관을 도시한 개략 사시도

도3은 본 발명에 따른 수차를 도시한 단면 개략도

도4는 본 발명에 따른 수압작용부를 도시한 요부 구조도

도5는 본 발명에 따른 출력휠 구동부의 작동상태를 도시한 요부 구조도

도6은 본 발명에 따른 출력휠 구동부의 작동상태를 도시한 분해도

도7은 본 발명에 따른 굽힙방지부를 도시한 요부 개략도

도8은 발명에 따른 수차를 유로의 폭방향에 설치한 설치상태를 도시한 개략도

도9는 본 발명에 따른 수차의 계단식 설치상태를 도시한 개략도

도10은 본 발명인 수차의 양측에 유량조절수문이 설치된 상태를 도시한 개략도

도11은 본 발명의 수차에 유입되는 유량을 조절하는 유량조절수문을 도시한 개략도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

7...출력휠 구동부 10...플라이휠

14...중심기어 16...출력휠

17...수압작용부 19...베인

20...가이드베인 22...베인 굽힙방지부

28...수차 38...부시

상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로서 본 발명은, 발전기가 상측면에 설치되는 하우징의 외주연에 플랜지를 일체로 설치하며, 상기 하우징의 저부 내측에 설치되는 분리판에 의해 유로를 형성하는 몸체의 양측에 출력휠삽입부를 대칭 형성하고, 상기 유로 저면에 지지편을 일체로 돌출 설치하며, 상기 하우징의 저면에 고정파일을 일체로 결합한다.

또한, 상기 출력휠삽입부의 내측에 플라이휠을 설치하여 그 내주연으로 이격되는 상이한 원주상에 등간격으로 각각 다수개 형성되는 고정홈과 결합홈을 동일 지름에 이격하여 위치토록 형성하고, 플라이휠의 동심원에 고정축삽입홈을 형성하며, 상기 고정홈과 결합홈에 베어링으로 고정되는 유성기어와 이에 치합되어 부시로서 결합축에 회전가능토록 설치되는 아이들기어의 결합축 일단을 각각 결합하고, 상기 플라이휠의 고정축삽입홈에 아이들기어와 치합토록 중심기어가 일체로 형성되는 고정축의 일단을 베어링에 의해 결합하며, 상기 고정축의 타측에 아이들기어의 타측이 일체로 결합되는 출력휠을 베어링 결합하고, 상기 고정축의 타단부를 하우징에 일체로 형성되는 고정홀에 압입 고정한다.

계속하여, 상기 유성기어의 일단에 고정바를 결합하여 그 단부에 평판형의 베인을 일체로 결합하고, 상기 중심기어가 일체로 형성되는 고정축의 일단에 연결바를 결합하여 그 단부에 유선형의 가이드베인을 결합한다.

또한, 상기 가이드베인의 일측에 요홀을 형성하여 그 내측에 회전가능토록 다수의 구동바를 결합하고, 상기 구동바의 외면과 요홀의 저면에 밀착토록 다수의 핏치가 외주연에 돌출 형성되는 진동방지벨트를 결합하는 구성으로 이루어진 저 낙차용 수차를 마련함에 의한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명인 저 낙차용 수차는, 하우징(1)과 출력휠 구동부(7) 및 수압작용부(17)와 베인 굽힙방지부(22)로 구성된다.

도2에서 도시한 바와같이, 내측면에 설치되는 수차(28)를 외부의 충격등으로 부터 보호하는 하우징(1)은, 주연에 플랜지(2)가 일체로 형성되는 몸체(3)의 상부 양측으로 출력휠 삽입부(4)를 대칭 형성하며, 상기 몸체(2)의 내측에 일단으로 스크린(36)이 결합되는 유로(5)를 설치하고, 상기 스크린(36)의 전방에 하부물막이판(58)이 삽입토록 삽입궤도형철판(55)을 일체로 형성하며, 상기 출력휠삽입부(4)의 양측면 저부에 드레인홀(51)을 각각 설치한다.

또한, 도3에 도시한 바와같이, 상기 출력휠 삽입부(4)의 내측에 삽입되어 출력휠(16)을 회전시키는 출력휠 구동부(7)는, 출력휠삽입부(4)의 내측에 설치되는 플라이휠(10)의 원주상에 등간격으로 다수개의 고정홈(8)을 형성하여 그 내측에 부시(38)를 개재하여 유성기어(12)의 일단을 결합하고, 상기 고정홈(8)과 상이한 원주상에 등간격으로 다수개 형성되어 결합홈(9)을 고정홈(8)과 동일지름상에 이격하여 위치토록 형성하며, 상기 유성기어(12)에 치합토록 설치되는 아이들기어(13)를 부시(38`)로서 결합축(41)에 고정하여 그 일단을 결합홈(9)에 고정한다.

또한, 상기 플라이휠(10)의 중심에 고정축삽입홈(42)을 형성하여 아이들기어(13)와 치합토록 중심기어(14)가 일체로 형성되는 고정축(15)의 일측을 베어링(11)를 개재하여 결합하며, 상기 고정축(15)의 타측을 결합축(41)의 타단이 고정되는 출력휠(16)에 베어링(11`)를 개재하여 결합하고, 상기 고정축(15)의 타단을 하우징(1)의 고정홀(43)에 밀착 고정하며, 상기 유성기어(12)와 중심기어(14)의 치수를 동일하게 형성한다.

계속하여, 도4에 도시한 바와같이, 상기 유성기어(12)의 일단에 결합되는 수압작용부(17)는, 상기 고정홈(8) 일측으로 돌출되는 유성기어(12)의 일단에 고정바(18)를 결합하여 그 단부에 평판형의 베인(19)을 일체로 결합하고, 상기 결합홈(9)에 삽입되는 고정축(15)의 일단에 연결바(21)를 결합하여 그 단부에 가이드베인(20)을 결합하며, 상기 가이드베인(20)을 베인(19)이 최하위면에 있을때의 상단부와 최상위면에 있을때의 하단부가 그리는 궤적공간에 위치토록 유선 형상으로 형성한다.

또한, 도7에 도시한 바와같이, 상기 가이드베인(20)의 일측과 유로(5)에 각각 설치되어 베인(19)의 굽힘을 방지하는 베인 굽힙방지부(22)는, 가이드베인(20)의 주연에 다수의 요홀(23)을 형성하여 그 내측면 모서리부에 회전가능토록 다수의 구동바(24)을 결합하고, 상기 구동바(24)의 외면과 요홀(23)의 저면에 내주연이 밀착토록 다수의 핏치(25)가 외주연에 돌출 형성되는 진동방지벨트(26)를 결합하며, 상기 유로(5)의 저면에 다수의 지지편(6)을 베인(19)과 직교토록 돌출 설치하고, 상기 핏치(25)를 그 단부가 최하측에 위치할 때 최하단에 위치하는 베인(19)의 상단에 접촉되고 최상측에 위치할때 최상단에 위치하는 베인(19)의 하단부에 접촉토록 형성한다.

또한, 도3에서와 같이, 상기 하우징(1)의 상부 일측면에 발전기(27)가 결합되고, 상기 발전기(27)에 풀리(30)가 일체로 결합되어 하우징(1)의 출력휠삽입부(4) 상부 양측에 결합되는 플러머블록(plummer block)(53)으로 지지되는 구동축(29)의 풀리(31)에 구동벨트(35)를 통하여 연결되고, 상기 구동축(29)의 양단에는 풀리(32)가 각각 결합되어 수차(28)의 출력휠(16)과 구동벨트(35`)로 연결된다.

또한, 도11에 도시한 바와같이, 상기 하우징(1)의 측면에 일체로 형성되는 플랜지(2)의 양측면에 다수의 날개(44)가 수직방향에 순차로 설치되는 유량조절수문(Wicket gate)(45)의 양측면을 용접이나 볼팅에 의해 일체로 결합한다.

계속하여, 도8 및 도9에 도시한 바와같이, 상기 하우징(1)의 스크린(36) 전방에 삽입궤도형철판(55)을 일체로 형성하여 하부물막이판(58)을 삽입하며, 상기 하부물막이판(58)의 상측에 와이어(47)를 결합하여 하우징(1)의 상측에 결합되는 지지브라켓(48)의 도르래(54)에 걸리도록 설치하고, 상기 하우징(1)은 지반에 고정되는 고정파일(49)과 일체로 결합하며, 상기 하우징(1)의 상측에 설치되는 플랜지(2)에 상부물박이판(52)을 볼팅과 용접 등에 의해 일체로 결합한다.

또한, 도4에서와 같이, 상기 유로(5)의 내측에는 유체가 출력휠구동부(7)내로 유입되는 것을 방지토록 상단이 플라이휠(10)과 인접하는 분리판(39)을 결합하고, 상기 플라이휠(10)의 외주연에 수밀용 밀봉재(50)를 일체로 결합한다.

한편, 상기 베인(19)은 폭방향 중심이 유체의 흐름방향으로 만곡되는 곡선을 갖도록 형성하고, 이때 그 저단부에 근접되는 지지편(6)은 호(弧)중심을 연결하는 선이 만곡부와 동일한 곡선을 갖도록 설치하는 구성으로 이루어 진다.

이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도3에 도시한 바와같이, 하우징(1)의 상부 일측면에 결합되는 발전기(27)에 풀리(30)를 결합하여 하우징(1)의 상부 양측에 플러머블록(41)에 의해 지지되는 구동축(29)의 풀리(31)와 구동벨트(35)를 통하여 연결하고, 상기 구동축(29)의 양단에도 풀리(32)를 각각 결합하여 수차(28)의 출력휠(16)과 구동벨트(35`)로 연결함으로써 수차(28)의 동작시 회전되는 출력휠(16)의 회전력이 발전기(27)를 구동하게 되며, 이에 의하여 전력을 생산하게 된다.

또한, 도2 및 도4에서와 같이, 상기 하우징(1)의 몸체(3)에 형성되는 유로(5)의 전방에는 스크린(36)이 설치되어 이물질의 유입을 방지함은 물론 이를 통하여 발전용 유체가 유입되고, 상기 스크린(36)의 전방에 설치되는 하부물막이판(58)에 의해 수차(28)의 유로(5)에 유입되는 유체의 량을 조절하며, 상기 하부물막이판(58)을 개방시 스크린(36)을 통하여 유입되는 유체는 유로(5)를 통과하면서 수차(28)의 베인(19)을 회전시킨다.

계속하여, 상기 하우징(1)은, 수차(28)를 외부의 충격등으로 부터 보호토록 형성되고, 상기 하우징(1)의 주연에는 플랜지(2)가 결합되어 그 양측면 플랜지(2)에 하우징(1)의 양측으로 수차(28)를 구동치 않고 방출되는 유체를 조절하는 유량조절수문(45)이 볼팅과 용접 등의 결합수단에 의해 일체로 결합되며, 이때 하우징(1) 측면의 유량조절수문(45)을 폐쇄하면 모든 유체가 각각의 수차(28)를 통과하여 발전을 수행하고, 상기 상측면 플랜지(2)에는 상부물막이판(52)이 결합되어 하우징(1) 상측으로의 유체 방출을 억제함으로써 하우징(1) 양측에 결합되는 유량조절수문(45) 및 하우징(1)과 상부 물막이판(52)에 의하여 댐의 기능을 수행한다.

계속하여, 상기 몸체(3)의 양측으로 대칭 설치되는 출력휠 삽입부(4)의 내측으로 다수의 베인(19)이 내측에 결합되는 출력휠구동부(7)가 양측으로 설치되고, 상기 출력휠구동부(7)의 양측면 저부에는 분리판(39)과 드레인홀(51)이 설치되어 플라이휠(10)과 유로(5) 사이의 틈새를 최소화 하거나 플라이휠(10)과 분리판(39)의 틈새를 통해 유입되는 유체를 하우징(1) 외측으로 방출하여 이에따른 기어의 구동불량을 방지토록 한다.

또한, 도3 및 도4에서와 같이, 상기 출력휠 삽입부(4)의 내측에 삽입되는 출력휠 구동부(7)는, 내주연의 상이한 원주상에 등간격으로 다수개 각각 형성되는 고정홈(8)과 결합홈(9)이 각각 동일 지름의 선상에 이격 설치되는 플라이휠(10)에 베인(19)이 결합되어 유로(5)를 통하여 유체가 흐를 때 원주상에 등간격으로 다수개 결합되어 수직운동하는 베인(19)에 의해 플라이휠(10)을 회전시키게 된다.

이때, 상기 플라이휠(10)의 결합홈(9)에 고정되는 아이들기어(13)에 하중이 가하여 지고, 상기 작용에 의해 아이들기어(13)는, 부시(38`)에 의하여 결합축(41)에 회전가능토록 되어 하우징(1)의 고정축삽입홈(42)에 밀착고정되는 중심기어(14)의 원주를 따라 회전하면서 아이들기어(13)에 치합되는 유성기어(12)를 역 회전시키며, 상기 유성기어(12)와 중심기어(14)는 동일 치수로 형성된다.

이와같은 작용에 의해, 상기 아이들기어(13)가 중심기어(14)의 원주를 따라 시계방향으로 일회전할 때 유성기어(12)는 아이들기어(13)와 일체로 중심기어(14)의 원주를 따라 회전하면서 자신은 반시계방향으로 일회전하게 되고, 상기 작용에 의해 유성기어(12)에 고정바(18)를 통하여 고정되는 베인(19)은 플라이휠(10)의 회전할때 항상 수직방향으로 하향위치토록 되며, 상기 베인(19)에 의해 회전하는 플라이휠(10)은 결합축(41)에 의해 출력휠(16)과 일체로 결합되어 베인(19)에 수압작용시 출력휠(16)이 일체로 회전토록 된다

이에더하여, 도4 및 도7에서와같이, 상기 플라이휠(10)의 주연에는 밀봉재(50)가 결합되어 유로(5)의 분리판(39)과의 간극에서의 유체누설을 방지하여 기어의 윤활유 손실을 방지하고, 상기 유로(5)에서 분리판(39)의 내측으로 흐르는 유체가 베인(19)의 상측으로 상향하는 것을 방지토록 베인(19)이 최하위면에 있을때의 상단부와 최상위면에 있을때의 하단부가 그리는 궤적공간에 위치토록 형성되는 유선형의 가이드베인(20)을 고정축(15)에 결합한다.

또한, 도7에서와 같이, 상기 가이드베인(20)에 일체로 설치되어 유압작용시 베인(19)의 굽힘을 방지하는 굽힙방지부(22)는, 가이드베인(20)의 일측에 다수의 요홀(23)을 형성하여 그 내측에 다수의 구동바(24)를 회전가능토록 결합하고, 상기 구동바(24)의 외면과 요홀(23)의 저면에 다수의 핏치(25)가 외주연에 돌출 형성되는 진동방지벨트(26)의 내주연을 밀착하여 구동바(24)에 의해 진동방지벨트(26)가 용이하게 회전된다.

계속하여, 상기 유로(5)의 저면에 베인(19)과 직교토록 다수개 결합되는 지지편(6)에 의해 길게 형성되는 베인(19)의 수평방향 변형을 방지하고, 상기 진동방지벨트(26)의 외주연에 다수개 형성되는 핏치(25)가 진동방지벨트(26)의 회전시 베인(19)의 상단부 및 하단부를 일체로 구속하여 베인(19)의 수직방향 굽힘에 따른 진동 및 소음을 방지한다.

또한, 상기 베인(19)의 상단 및 하단을 각각 구속하는 핏치(25)는, 최하측에 위치할 때 최하단에 위치하는 베인(19)의 상단에 접촉되어 베인(19)의 회전시 전진하면서 진동방지벨트(26)를 회전토록 하고, 이때 최상측의 핏치(25)는 최상단에 위치하는 베인(19)의 하단부에 접촉되어 진동을 방지한다.

계속하여, 도10 및 도11에서와 같이, 상기 하우징(1)의 양측면에 일체로 형성되는 플랜지(2)에 결합되는 유량조절수문(45)의 날개(44)를 와이어(47`)에 의해 상향시켜 수차(28)에 유입되는 유량을 조절하게 되고, 상기 와이어(47`)는, 유량조절수문(45)에 일체로 결합되는 지지브라켓(48`)에 고정되는 도르래(54`)에 걸려 그 작동이 용이하게 되며, 상기 하우징(1)의 상측에 결합되는 상부 물막이판(52)에 의해 유체가 하우징(1)의 상부로 유출되는 것을 방지한다.

한편, 도9 및 도10에서와 같이, 상기 하부물막이판(58)은, 하우징(1)의 스크린(36) 전방인 삽입궤도형철판(55)에 삽입되어 스크린(36) 전방의 하부물막이판(58)을 지지브라켓(48)의 도르래(54)에 걸이는 와이어(47)에 의해 상,하향할때 스크린(36)에 유입되는 유량을 조절하고, 이때 하부물막이판(58)을 닫으면 발전을 종료하게 되며, 이때 하우징(1)의 양측에 결합되는 유량조절수문(45)을 개폐하여 댐의 수위를 조절토록 하고, 상기 하우징(1)은 지반에 고정되는 고정파일(49)과 일체로 결합되어 댐의 역할을 수행하게 되어 별도의 댐을 건설할 필요가 없게 된다.

또한, 도8 및 도9에 도시한 바와같이, 상기 수차(28)가 일체로 설치되는 하우징(1)은 유체의 흐름폭이 큰곳에서는 일렬로 병렬설치되고, 자연낙차가 큰곳에서는 계단식으로 설치된다.

한편, 상기 베인(19)은 폭방향 중심이 유체의 흐름방향과 동일하게 만곡토록 형성되어 유체의 관로흐름에 적절히 대응토록 하고, 이때 베인(19)의 저단부에 근접되는 지지편(6)은, 호(弧)중심을 연결하는 선이 베인(19)의 만곡부와 동일하게 형성토록 설치하여 접촉을 방지토록 하므로써 베인(19)이 용이하게 회전토록 하는것이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 저 낙차용 수차에 의하면, 수차의 무한궤도에 유성기어장치로 구속되는 베인를 설치하여 베인가 유로에 항상 수직 상태로 유입 및 유출되어 유로에 수직상태로 유입되는 베인에 대한 수압의 작용시간을 최대로 함으로써 수압손실을 최소화하여 수차의 효율을 극대화 하고, 수차가 설치되는 하우징 자체가 물막이 댐으로서의 역할을 수행하여 건설비를 절감함은 물론 수직상태로 유입되는 베인에 의해 적은 유량과 낙차가 적은 곳에서도 사용가능토록 하여 소수력이나 조력발전 등에 유용하게 사용할수 있게되어 자연의 회손을 최소화하여 손쉽게 전원을 생산할수 있다.

또한, 유압이 작용하지 않는 유로 상측에서의 베인에 대한 유체의 저항을 방지하여 수차의 효율을 극대화 하고, 최소의 건설비용으로 건설할수 있어 소수력 발전이나 조력발전등에 유용하게 이용토록 되므로써 전원공급을 위한 별도의 화력발전 등의 건설을 대체하여 공해방지의 효과가 확대되고, 항상 수직운동을 하는 베인에 의해 수차 전체의 부피 대비 베인의 비율을 최대로 하여 수차의 효율을 현저히 증가시킬수 있는 등의 우수한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 상,하부 물막이판(52)(58) 및 유량조절수문(45)이 결합가능토록 외주연에 플랜지(2)와 삽입궤도형철판(55)이 형성되는 몸체(3)의 상부 양측으로 출력휠 삽입부(4)를 대칭 형성하며, 상기 몸체(2)의 내측으로 설치되는 분리판(39)에 의해 유로(5)를 형성하는 하우징(1); 과,

   상기 출력휠삽입부(4)의 내측에 플라이휠(10)을 설치하여 그 일측면에 상이한 원주상의 등간격으로 다수개 각각 형성되는 고정홈(8)과 결합홈(9)이 동일 지름상에 이격하여 위치토록 형성하고, 상기 고정홈(8)과 결합홈(9)에 회전가능토록 고정되는 유성기어(12)와 이에 치합되는 아이들기어(13)를 회전가능토록 하는 결합축(41)의 일단을 각각 결합하며, 상기 플라이휠(10)의 고정축삽입홈(42)에 아이들기어(13)와 치합토록 중심기어(14)가 일체로 형성되는 고정축(15)의 일측을 회전가능토록 결합하고, 상기 고정축(15)의 타측을 결합축(41)의 타측이 일체로 고정되는 출력휠(16)에 회전가능토록 결합하고, 상기 고정축(15)의 타단을 하우징(1)의 고정홀(43)에 고정하는 출력휠구동부(7); 와,

   상기 유성기어(12)의 일단에 고정바(18)를 결합하여 그 단부에 베인(19)을 일체로 결합하고, 상기 고정축(15)의 일단에 연결바(21)를 결합하여 그 단부에 가이드베인(20)을 결합하는 수압작용부(17); 및,

   상기 가이드베인(20)의 일측에 요홀(23)을 형성하여 그 내측 모서리부에 회전가능토록 다수의 구동바(24)을 결합하고, 상기 구동바(24)의 외면과 요홀(23)의 저면에 내주연이 밀착토록 다수의 핏치(25)가 외주연에 돌출 형성되는 진동방지벨트(26)를 결합하며, 상기 유로(5)의 저면에 지지편(6)을 설치하는 베인 굽힙방지부(22); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 저 낙차용 수차
2. 제 1항에 있어서, 상기 유로(5)에서 유체가 상향하는 것을 방지하는 가이드베인(20)은, 베인(19)이 최하위면에 있을때의 상단부와 최상위면에 있을때의 하단부가 그리는 궤적공간에 위치토록 형성되는 것을 특징으로 하는 저 낙차용 수차
3. 제 1항에 있어서, 상기 베인(19)의 상단 및 하단을 각각 구속하는 핏치(25)는, 최하측에 위치할 때 최하단에 위치하는 베인(19)의 상단에 접촉되고, 최상측에 위치할때 최상단에 위치하는 베인(19)의 하단부에 접촉토록 형성되는 것을 특징으로 하는 저 낙차용 수차