KR100569610B1

KR100569610B1 - Water gravity turbine of spiral construction

Info

Publication number: KR100569610B1
Application number: KR1020030076609A
Authority: KR
Inventors: 박재원
Original assignee: 박재원
Priority date: 2002-11-11
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2006-04-13
Also published as: KR20030088105A

Abstract

본 발명은 이중 나선형 구조의 중력수차에 관한 것으로서, 제 3 하우징의 상단부에 설치된, 물을 유입시키는 흡입구(10a)와; 제 1,2 하우징에 선단부와 종단부가 각각 축단(35a)(35b) 베어링(36a)(36b)에 의해 지지되는 원통형의 수직 주축(35)과; 원통형의 수직 주축(35)의 주변둘레에 이중 나선형 구조로 유로를 형성하는 런너(30)와; 원통형의 수직 주축(35)의 상측단에는 물이 런너(30)에 균일하게 유입되도록 설치된 임펠러(40)와: 상기 임펠러(40)의 위쪽 노즐판(20)에서 다수개의 통공이 균일하게 배치된 노즐(20a)과; 제 3 하우징의 하단부 원주둘레에 설치되되, 런너(30)의 유로를 통해 통과된 물을 토출시키는 토출구(10b)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a gravity aberration of a double helical structure, and installed in the upper end of the third housing, the inlet 10a for introducing water; Cylindrical vertical main shafts 35 whose front ends and end ends are supported by shaft ends 35a and 35b and bearings 36a and 36b, respectively; A runner 30 forming a flow path in a double spiral structure around a cylindrical vertical main shaft 35; The impeller 40 is installed at the upper end of the cylindrical vertical spindle 35 so that water flows into the runner 30 uniformly, and a plurality of through holes are uniformly arranged in the nozzle plate 20 of the impeller 40. A nozzle 20a; It is installed on the circumference of the lower end of the third housing, characterized in that it comprises a discharge port (10b) for discharging the water passed through the flow path of the runner (30).

마름모꼴모형, 나선형, 회전차, 개수로, 쿨롱법칙, 싸인폰식, 작용 반작용법칙, 일율, 총수력, 파스칼의 원리Lozenge Model, Spiral, Rotating Wheel, Channel, Coulomb's Law, Signon, Reaction Law, Uniformity, Total Hydropower, Pascal's Principle

Description

Water gravity turbine of spiral construction

도 1은 본 발명에 따른 수차의 전체 종단면도이고,1 is an overall longitudinal sectional view of an aberration according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 수차의 러너를 분리한 부분 단면도이고, 2 is a partial cross-sectional view separating the runner of the aberration according to the present invention,

도 3은 도 2의 평면에서 노즐판을 나타내는 도식도이고, 3 is a schematic view showing a nozzle plate in the plane of FIG. 2,

도 4는 도 2의 평면에서 임펠러를 드러내어 나타내는 도식도이고,
도 5는 본 발명에 따른 러너의 상단부를 확대한 단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 러너의 중간부를 확대한 도식도이다.
□도면의 중요 부분에 대한 부호□
10: 하우징 10a: 흡입구
10b: 토출구 11, 12: 발전기
15: 베어링 20: 노즐판
20a: 노즐 30: 러너
30a: 개수로 35: 주축
35a, 35b: 축단 40: 임펠러4 is a schematic view showing the impeller in the plane of FIG.
5 is an enlarged cross-sectional view of an upper end of a runner according to the present invention;
6 is an enlarged schematic view of an intermediate portion of a runner according to the present invention.
□ Sign of important part of drawing □
10: housing 10a: inlet port
10b: discharge port 11, 12: generator
15: bearing 20: nozzle plate
20a: nozzle 30: runner
30a: 35 by spindle
35a, 35b: shaft end 40: impeller

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본 발명은 이중 나선형 구조의 중력수차에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 물의 위치에너지 거리전체로 하는 나선형 날개를 통하여 유입하는 이중 나선형 중력 수차로서 연속된 위치에너지를 전기 에너지로 변환하여 총수력 또는 총파워가 고효율로 유지되도록 하기 위한 이중 나선형 구조의 중력 수차에 관한 것이다.
기존수차(물레방아 중력수차 외)들은 관수로라는 배관에 의존하므로 총낙차거리에서 정압강하의 총압이 증대된다. 충동수차는 버킷의 "속도를 가진 제트"에 의해서 충격력을 발생하는 수차로서 "속도에 따른 회전력"을 갖게 된다. 반동수차는 수압관으로부터 유입된 고압의 물이 안내 날개를 통해 반지름 방향으로부터 런너에 들어와서 여기서 "속도를 올린" 다음 축방향으로 방향을 바꾸어서 유출할 때 반발력에 따라서 회전력을 가진다.
이와 같이 위치에너지를 운동에너지로 변환하는데 있어 유속증가에 따라 제곱비례하는 에너지가 발생되기는 하지만, 물이란 유체는 고체와는 달리 유속이 커지면서 유심이 작아지므로 작용하는 힘 또한 작아진다.
상기한 바와 같은 기존수차들은 관수로 배관의 지배하에 정압강하 낙하에서 관벽마찰손실에 있어, 동일한 배관과 동일한 속도에서는 높은 거리에서 에너지를 증가 시키지 못하며, 따라서 워치에너지 중, 작은 전력에너지로 변환 하는데 문제점이 있다.The present invention relates to a gravitational aberration of a double spiral structure, and more particularly, a double spiral gravitational aberration flowing through a spiral blade as a whole potential energy distance of water, thereby converting continuous potential energy into electrical energy to total hydraulic power or total power. The gravity aberration of the double helical structure to ensure that is maintained at high efficiency.
Existing aberrations (other than watermill gravitational aberrations) rely on pipes called irrigation canals, increasing the total pressure of the static pressure drop at the total free fall. Impulse aberration is an aberration force that generates an impact force by the "jet with velocity" of the bucket and has a "rotation force with speed". Recoil aberrations have a rotational force in response to the repulsive force when high-pressure water flowing from the hydraulic tube enters the runner from the radial direction through the guide vanes, where it "speeds up" and then turns in the axial direction.
In this way, in order to convert the potential energy into kinetic energy, energy that is proportional to the square is generated as the flow rate increases. However, water, unlike solids, increases the flow rate and decreases the center of gravity.
Existing aberrations as described above do not increase energy at high distance at the same speed as the same pipe in the pipe wall friction loss at the static pressure drop under the control of the water pipe, thus converting the watch energy into small power energy. There is this.

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본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 물의 유효낙차거리전체가 비대칭 반달형태 이중 나선형 날개의 유로를 통하여 유입하는 이중 나선형 중력수차로서 연속된 위치에너지를 전기 에너지로 변환하여 총수력 또는 총파워가 고효율로 유지되도록 하기 위한 이중 나선형 구조의 중력 수차를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, as a double spiral gravity aberration that the entire effective drop distance of water flows through the flow path of the asymmetric half-moon double spiral blades by converting the continuous potential energy into electrical energy to total hydraulic power or total Its purpose is to provide gravity aberrations in a double helical structure to maintain power at high efficiency.

본 발명은 제 1 발전기(11)를 수용하는 제 1 하우징(10')과, 제 2 발전기(12)를 수용하는 제 2 하우징(10")과, 상기 제1,2 발전기를 가동하기 위한 수직형 수차를 수용하고 있는 제 3 하우징(10)으로 구성되어, 물의 위치에너지를 이용하여 상기 제 1,2 발전기(11)(12)를 가동하는 이중 나선형 구조의 중력 수차에 있어서; 상기 제 3 하우징(10)의 상단부에 설치된, 상기 물을 유입시키는 흡입구(10a)와;
상기 제 1,2 하우징에 선단부와 종단부가 각각 축단(35a)(35b)의 베어링(36a)(36b)에 의해 지지되는 원통형의 수직 주축(35)과;
상기 원통형의 수직 주축(35)의 원주주변둘레에 이중 나선형 구조로 유로를 형성하는 런너(30)와;
상기 원통형의 수직 주축(35)의 런너(30)상측단에 물이 런너(30)에 유입되도록 런너(30)상측에 고정되어 런너(30)와 일체로 회전하도록 설치된 임펠러(40)와;
상기 임펠러(40)의 위쪽 노즐판(20)에서 다수개의 통공이 균일하게 배치된 노줄(20a)과;
상기 제 3 하우징의 하단부에 설치되되, 런너(30)의 유로를 통해 통과된 물을 토출시키는 토출구(10b)를 포함 한다.
또한, 상기 런너(30)의 유로 단면은 원통형의 수직 주축(35)의 중심에서 멀수록 깊이가 깊은 비대칭 반달형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 런너(30)는 주축 베어링과 원주베어링에 의해 원심력과 구심력이 상호작용하며, 개수로(30a)를 갖은 유체 경계면의 일부분이 대기압과 접하고 있는 유로의 수위(W)는 반듯이 개수로(30a)흐름이 유지 되도록 충진 하여야 한다
이하, 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에서, 본 발명은 이중 나선형 구조의 중력수차에 관한 것으로서, 제 1 하우징(10')은 원통형의 수직 주축(35)의 선단부에 위치한 제 1 발전기(11)를 수용한다. 제 2 하우징(10")은 원통형의 수직 주축(35)의 종단부에 위치한 제 2 발전기(12)를 수용한다. 제 3 하우징(10)은 상기 제 1,2 발전기를 가동하기 위한 원통형의 수직 주축(35)을 수용하며, 상기 원통형의 수직 주축(35)은 물의 위치에너지를 이용하여 상기 제 1,2 발전기(11)(12)를 가동하는 이중 나선형 수차이다. 흡입구(10a)는 제 3 하우징(10)의 상단부 일측에 설치되어 위치에너지 물을 이중 나선형 수차에 유입시킨다. 상기 원통형의 수직 주축(35)은 제 1,2 하우징에 선단부와 종단부가 각각 축단(35a)(35b)의 베어링(36a)(36b)에 의해 지지되고, 런너(30)는 원통형의 수직 주축(35)의 주변둘레에 이중 나선형 구조로 유로를 형성한다. 상기 원통형의 수직 주축(35)의 상측단에는 유체의 운동이 직각을 이루도록 임펠러(40)가 설치된다. 임펠러(40)의 위쪽에는 노즐판(20)에서 다수개의 통공이 균일하게 배치된 노줄(20a)이 설치된다. 또한 토출관(10b)은 제 3 하우징의 하단부에 설치되되, 상기 런너(30)의 유로를 통해 통과된 물을 토출시킨다. 런너(30)의 상하측 축단(35a)(35b)은 각각 제 1,2 발전기(11)(12)의 회전축과 결합된다. 이와 같이, 본 발명은 물의 연속된 위치에너지로 활용하는 "수직축" 이중 나선형 수차 구조이다.
런너(30)의 지지를 위하여 베어링(15)을 설치하는데, 런너(30)의 길이가 길고 작기에 따라 수개의 베어링(15)으로 지지 한다. 런너(30)의 중심에 위치하는 원통형의 수직 주축(35)에 발전기(11)(12)와 결합되는 축단(35a)(35b)부분도 베어링(36a)(36b)으로 지지한다.
도 2 및 도 4에서, 상기 런너(30)는 상단에서 임펠러(40)는 상기 런너(30)의 상단에 고정되어 일체로 회전한다. 임펠러(40)에서 하우징(10)의 흡입구(10a)로 유입되는 물이 유동되어 런너(30)에 균일하게 유입되도록 한다.
도 3에서, 하우징(10)에 고정되는 노즐판(20)에서 유체가 유출 임펠러(40)에 유입되도록 다수개의 통공이 균일하게 배치된 노즐(20a)을 구비한다.
미설명 부호 36은 노즐판(20)부분에 수직 주축(35)의 베어링을 나타내고, 미설명 부호 36a,36b는 축단 (35a),(35b)부분에 수직 주축(35)의 베어링을 타나낸다. 부호 30a는 런너(30)의 이중 나선형 유로가 개수로임을 나타내고, 부호 35c는 외측으로 베어링(15)을 설치하기 위한 플랜지를 나타내고, 부호 35d는 플랜지에 형성된 통공을 나타낸다. 미도시된 플랜지의 내부에 임펠러(40)가 설치되고, 플랜지의 상측으로 노즐판(20)이 위치한다.
도 5 및 6에서, 상기 런너(30)의 유로 단면은 주축(35)의 중심에서 멀수록 깊이가 깊은 비대칭 반달형태로 형성하는 것이 좋다. 도시된 것 처럼 유로 단면의 중심축을 기준으로 볼 때 좌우가 비대칭인 것은 바닥면이 외측으로 갈수로 하향되게 경사진 것을 의미한다. 이는 런너(30)의 경사진 외측 부분으로 많은 양의 물이 담겨 유동되어 중력운동의 작용에 의한 효과를 증대하기 위함이다.
또한 동일한 경사로 하는 나선형 런너(30)는 주축 베어링과 원주베어링에 의해 원심력과 구심력이 상호작용 하며, 개수로(30a)에서 유체 경계면의 일부분이 대기압과 접하고 있는 상태이며, 런너(30)의 상단에 낙하 후 부터는 런너(30)의 거리 전체에서는 항상 물의 수위(W)가 반듯이 개수로(30a) 흐름이 유지하도록 충진 되어야 한다
또한 본 발명의 이중 나선형 구조의 중력 수차는 원주반경의 거리가 멀어진 원주끝 경사진 부분으로 많은 양의 물이 통과하여 극대화된 힘으로 작용하는 중력운동을 특징이 있다. 또한 런너(30)의 유입시작지점부터 유출끝지점까지 경사진 하향방향으로 눌어주어 하향방향으로 유동 하는데 대한 반작용으로 런너(30)가 작동한다. 즉, 작용 반작용법칙(인과응보의 법칙)의 힘이 작용할 때에는 언제나 작용한 힘의 크기가 똑같고 방향이 반대인 반작용이 있다. 작용과 반작용은 힘이 작용하는 곳에서는 언제나 동시에 일어나며, 이 힘들은 서로 다른 물체에 작용한다. 즉 한 물체가 다른 물체에 힘을 가하면, 힘을 받은 물체는 힘을 준 물체와 반대방향으로 똑같은 크기의 힘을 가하게 된다. 또한 이중 나선형 구조의 중력 수차는 중심축에서 원주반경으로 비대칭 유동단면이어서 원주반경이 커진만큼 힘이 커져지는 구조로서 총수력 또는 총파워로 연속하여 전기 에너지를 생성한다.The present invention includes a first housing (10 ') for accommodating the first generator (11), a second housing (10 ") for accommodating the second generator (12), and a vertical for operating the first and second generators. In the gravity aberration of the double helical structure consisting of a third housing (10) for receiving the mold aberration, the first and second generators (11, 12) to operate using the potential energy of water; A suction inlet 10a installed at an upper end of the water inlet 10;
Cylindrical vertical main shafts (35) whose front ends and end ends are supported by bearings (36a) (36b) of shaft ends (35a) (35b), respectively;
A runner 30 forming a flow path in a double helical structure around a circumferential periphery of the cylindrical vertical spindle 35;
An impeller 40 fixed to the upper side of the runner 30 so that water flows into the runner 30 at the upper end of the runner 30 of the cylindrical vertical spindle 35 and integrally rotates with the runner 30;
A row rope 20a in which a plurality of through holes are uniformly disposed in the upper nozzle plate 20 of the impeller 40;
It is installed on the lower end of the third housing, and includes a discharge port (10b) for discharging the water passed through the flow path of the runner (30).
In addition, the cross section of the flow path of the runner 30 is characterized in that it is formed in the form of an asymmetric half moon deeper farther from the center of the cylindrical vertical main axis 35.
In addition, the runner 30 has a centrifugal force and a centripetal force interact by a spindle bearing and a circumferential bearing. 30a) Filled to maintain flow
Hereinafter, described in detail by the accompanying drawings as follows.
1, the present invention relates to a gravity aberration of a double helical structure, in which a first housing 10 ′ receives a first generator 11 located at the tip of a cylindrical vertical spindle 35. The second housing 10 "houses a second generator 12 located at the end of the cylindrical vertical spindle 35. The third housing 10 is a cylindrical vertical for operating the first and second generators. The main shaft 35 is accommodated, and the cylindrical vertical spindle 35 is a double helical aberration that operates the first and second generators 11 and 12 using potential energy of water. It is installed on one side of the upper end of the housing 10 to introduce the potential energy water into the double helical aberration.The cylindrical vertical main shaft 35 has bearings of the shaft ends 35a and 35b in the first and second housings, respectively. Supported by (36a) and (36b), the runner 30 forms a flow path in a double helical structure around the periphery of the cylindrical vertical spindle 35. At the upper end of the cylindrical vertical spindle 35, An impeller 40 is installed so that the movement is at a right angle, and a plurality of nozzle plates 20 are disposed above the impeller 40. A row line 20a having uniformly arranged through holes is installed, and the discharge pipe 10b is installed at the lower end of the third housing, and discharges the water passed through the flow path of the runner 30. Runner 30 The upper and lower shaft ends 35a and 35b are respectively coupled to the rotating shafts of the first and second generators 11 and 12. As described above, the present invention provides a "vertical shaft" double helical aberration utilized as a continuous potential energy of water. Structure.
In order to support the runner 30, a bearing 15 is installed, and the length of the runner 30 is long and small so that it is supported by several bearings 15. The shaft ends 35a and 35b coupled to the generators 11 and 12 are also supported by the bearings 36a and 36b in the cylindrical vertical main shaft 35 located at the center of the runner 30.
2 and 4, the runner 30 is fixed at the top of the impeller 40 at the top of the runner 30 is rotated integrally. Water flowing into the inlet 10a of the housing 10 from the impeller 40 flows to uniformly flow into the runner 30.
In FIG. 3, a plurality of through holes are uniformly arranged such that the fluid flows into the outflow impeller 40 in the nozzle plate 20 fixed to the housing 10.
Reference numeral 36 denotes a bearing of the vertical spindle 35 in the nozzle plate 20, and reference numerals 36a and 36b denote bearings of the vertical spindle 35 in the shaft ends 35a and 35b. Reference numeral 30a indicates that the double helical flow path of the runner 30 is in the number, number 35c indicates a flange for mounting the bearing 15 outward, and reference numeral 35d indicates a through hole formed in the flange. An impeller 40 is installed inside the flange, not shown, and the nozzle plate 20 is positioned above the flange.
5 and 6, the cross section of the flow path of the runner 30 may be formed in an asymmetric half moon shape having a deeper depth from the center of the main shaft 35. As shown, asymmetrical left and right with respect to the central axis of the flow path cross section means that the bottom surface is inclined downward toward the outside. This is to increase the effect by the action of the gravity movement is contained in a large amount of water flows to the inclined outer portion of the runner (30).
In addition, the spiral runner 30 having the same slope has a centrifugal force and a centripetal force interacting with each other by a spindle bearing and a circumferential bearing, and a part of the fluid interface in the channel 30a is in contact with atmospheric pressure. After the fall, the water level (W) must be filled so that the water flow (30a) flows at all times over the distance of the runner 30.
In addition, the gravity aberration of the double helical structure of the present invention is characterized by the gravity motion acting as a maximal force by passing a large amount of water to the circumferential end inclined portion away from the circumference radius. In addition, the runner 30 operates in response to the downward flow of the runner 30 from the inflow start point to the outflow end point by flowing downward. That is, whenever the force of the law of action reaction (law of causal retribution) is acting, there is a reaction with the same magnitude of force acting and the opposite direction. Action and reaction always occur at the same time where the force acts, and these forces act on different objects. In other words, when an object exerts force on another object, the object is exerted the same amount of force in the opposite direction as the object. In addition, the gravity aberration of the double helical structure is an asymmetric flow section from the central axis to the circumferential radius, so that the force increases as the circumferential radius increases, thereby generating electrical energy continuously in the total hydraulic power or the total power.

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본 발명은 물의 위치에너지를 연속하여 활용하는 "수직축" 이중 나선형 수차 구조로서, 본 발명에 의하면, 유입시작지점부터 유출끝지점까지 향상 개수로 흐름이 유지되도록 충진되는 물이 중심축에서 원주반경의 거리가 멀어진 부분으로 유량이 치중되고 물 전체가 극대화된 힘으로 오직 하방향으로 눌려주는 개수로 흐름을 통해 작용의 반작용으로 회전력이 유발되고 연속된 위치에너지를 전기에너지로 변환하여 총수력 또는 총파워가 고효율로 유지된다.
본 발명 실시예에서 이중나선형 구조의 중력수차에 대해 설명하였으나 이에 국한시키지 않고 단지 설명의 편의을 위해서 예시한 것이며 본 기술분야의 당업자는 나선형 유로의 다중 등 제한 없이 나선형유로의 중력 수차도 가능함을 이해 할 수 있을 것이다.The present invention is a "vertical axis" double helical aberration structure that utilizes the potential energy of the water continuously, according to the present invention, the water is filled in such a way that the flow is maintained in the central axis from the inlet start point to the outlet end point, The distance is far greater, the flow is weighted, and the entire water is pressed down only by the maximum force, and the rotational force is induced by the reaction of the action through the flow, and the continuous potential energy is converted into electrical energy to total hydraulic power or total power. Is maintained at high efficiency.
In the embodiment of the present invention, the gravity aberration of the double-helical structure has been described, but is not limited thereto. For convenience of explanation, those skilled in the art will understand that the gravity aberration of the spiral flow path may be possible without limiting the multiple of the spiral flow path. Could be.

Claims

A first housing 10 'accommodating the first generator 11, a second housing 10 "accommodating the second generator 12, and a vertical aberration for operating the first and second generators. In the double helical aberration, which comprises a third housing (10) housed therein and operates the first and second generators (11) (12) using potential energy of water;

A suction port 10a installed at one side of an upper end of the third housing to allow the water to flow therein;

A cylindrical vertical main shaft (35) supported by the first and second housings by a axial bearing and a circumferential bearing installed inside the third housing (10), respectively;

A runner 30 forming a flow path in a double helical structure around a periphery of the cylindrical vertical spindle 35;

A row rope 20a which is fixed to an upper end of the cylindrical vertical spindle 35 to be installed so that a plurality of holes is uniformly introduced into the upper nozzle plate 20 of the impeller 40 installed to rotate integrally with the runner 30. and;

Is installed on the lower end of the third housing, gravity aberration of the double spiral structure characterized in that it comprises a discharge port (10b) for discharging the water passed through the flow path of the runner (30).

The method of claim 1,

The flow path cross section of the runner (30) is a gravity aberration of the double helical structure characterized in that the deeper the deeper from the center of the cylindrical vertical axis (35) form asymmetrical half moon.

The method of claim 1,

The runner 30 has a centrifugal force and a centripetal force interact with each other by a spindle bearing and a circumferential bearing, and a gravity aberration of a double helical structure has a channel 30a.

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