KR100814859B1 - Maintenance system of helical turbine - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 구조의 헬리컬 터빈 발전기를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing a helical turbine generator of a conventional structure,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 조립식 헬리컬 터빈이 장착된 발전기를 도시한 단면도,2 is a cross-sectional view showing a generator equipped with a prefabricated helical turbine according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 2에 도시된 헬리컬 터빈을 도시한 사시도,3 is a perspective view of the helical turbine shown in FIG.
도 4는 도 2에 도시된 하우징을 분해하여 도시한 사시도,4 is an exploded perspective view illustrating the housing illustrated in FIG. 2;
도 5내지 도 10은 헬리컬 터빈이 설치되는 과정을 도시한 상태도로서,5 to 10 is a state diagram showing a process in which the helical turbine is installed,
도 5는 첫 번째 하우징이 장착된 상태도,5 is a state in which the first housing is mounted,
도 6은 첫 번째 하우징이 장착된 상태를 도시한 상태도,6 is a state diagram showing a state in which the first housing is mounted,
도 7은 두 번째 하우징이 장착된 상태를 도시한 상태도,7 is a state diagram showing a state in which the second housing is mounted,
도 8은 두 번째 헬리컬 터빈이 장착된 상태를 도시한 상태도,8 is a state diagram showing a state in which the second helical turbine is mounted,
도 9는 세 번째 하우징과 헬리컬 터빈이 장착된 상태를 도시한 상태도,9 is a state diagram showing a state in which the third housing and the helical turbine is mounted,
도 10은 헬리컬 터빈의 설치가 완료된 상태를 도시한 상태도,10 is a state diagram showing a state in which the installation of the helical turbine is completed;
도 11은 브레이크 부재를 도시한 평면도.11 is a plan view of the brake member;
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **
10 : 하우징 조립체 11 : 하우징 10
20 : 헬리컬 터빈 조립체 21 : 헬리컬 터빈 20: helical turbine assembly 21: helical turbine
22 : 회전축 25 : 커플러 22: axis of rotation 25: coupler
본 발명은 조립식 헬리컬 터빈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헬리컬 터빈과 상기 헬리컬 터빈이 설치되는 설치환경에 따라 짝을 이루는 상기 헬리컬 터빈과 하우징의 개수를 조절하여 헬리컬 터빈 조립체와 하우징 조립체로 조립된 상태로 프레임에 설치되는 구조로 형성되어 조립 및 분해가 용이하도록 한 조립식 헬리컬 터빈에 관한 것이다.The present invention relates to a prefabricated helical turbine, and more particularly, a state in which the helical turbine and the housing assembly are controlled by adjusting the number of the helical turbine and the housing paired according to the installation environment in which the helical turbine and the helical turbine are installed. It relates to a prefabricated helical turbine formed of a structure installed in the furnace frame to facilitate assembly and disassembly.
일반적으로 터빈은 물, 가스, 증기 등의 유체가 가지는 에너지를 유용한 기계적 일로 변환시키는 기계 또는 장치를 의미한다. 이러한 터빈이 사용되어 에너지를 생성하는 장치로는 조력발전이 많이 사용된다. In general, a turbine refers to a machine or device that converts energy of a fluid such as water, gas, steam, etc. into useful mechanical work. The tidal power generation is used as a device for generating energy by using such a turbine.
종래의 조력발전은 조석간만차가 큰 내만에 조력댐을 설치하여 해수의 이동을 차단한 후, 조석 간만 차에 의해 발생하는 조력댐 내/외측의 수위차를 이용하여 발전하는 것으로 수력발전방식과 유사하다.Conventional tidal power generation is similar to the hydroelectric power generation method by installing tidal dams within the tidal tidal flats to block the movement of seawater, and then using the tidal level inside and outside tidal dams generated by tidal tidal flows. Do.
그러나 조력발전을 구동하기 위해서는 위치에너지의 이용이 필요하므로 일정높이 이상의 수위차가 필요하다. 이를 해결하기위해 필수적으로 방조제를 조성해야 하고 이에 따라 해수가 오염되는 등의 환경문제가 수반되는 문제점이 있다.However, in order to drive tidal power generation, the use of potential energy is required, so a level difference over a certain height is required. In order to solve this problem, it is necessary to form a repellent, and thus there is a problem that entails environmental problems such as seawater contamination.
이를 해결하기 위해 현재 헬리컬 터빈이 개발되어 사용중에 있다. 헬리컬 터빈은 미국의 노쓰이스턴(Northeastern) 대학의 고를로프(Gorlov) 교수에 의해 유체 의 일방향 흐름 뿐만 아니라 다중방향 흐름에 대해서도 회전을 제공할 수 있도록 하는 장치이다. 이러한 헬리컬 터빈 발전기는 도 1에 도시한 바와 같이 유체 내부에 설치되는 프레임(120)에 회전가능하게 설치되는 헬리컬 터빈(130)과, 헬리컬 터빈(130)의 회전을 발전에 필요한 회전속도로 증가시키는 증속기(105)와, 증속기(106)의 회전속도를 전달받아 전기를 발생시키는 발전기로 이루어진다.In order to solve this problem, a helical turbine has been developed and is in use. Helical turbines are devices designed by Professor Gorlov of Northeastern University in the United States to provide rotation for unidirectional as well as multidirectional flows of fluid. Such a helical turbine generator is to increase the rotation of the
상기 헬리컬 터빈(130)은 프레임(120)에 회전가능하게 지지되는 회전축(131)과, 회전축(131)에서 방사형으로 층을 이루도록 짝을 지어 돌출되는 다수개의 지지부재(132)와, 층을 이루는 각각의 지지부재(132) 끝단에 연결되고 유선형의 단면 형상을 가지며 회전축(131)의 길이방향을 따라 꼬인 헬리컬 형상으로 이루어진 블레이드(133)로 이루어진다.The
그러나 상기와 같이 구성된 종래 구조의 하나의 회전축(131)에 다수개의 블레이드(133) 및 지지부재(132)가 일체형으로 장착된 구조로 형성되어, 설치의 어려움이 있고, 사용 중 어느 하나의 블레이드(133) 나 지지부재(132)의 고장이 발생되는 경우 분해의 어려움이 있다. 즉 회전축(131)의 길이가 길어서 조립이나 분해 시 작업공간의 확보에 어려움이 있고, 어느 한 부분에 고장이 발생되면 전체를 교체해야 하는 불편함이 있다.However, since the plurality of
또한, 헬리컬 터빈을 설치한 상태에서 분리하고자 하는 경우 조립이나 분해작업 도중에 유체의 흐름에 의해 헬리컬 터빈이 회전되므로 작업에 어려움이 있다.In addition, when the helical turbine is installed in a state in which it is to be removed, the helical turbine is rotated by the flow of fluid during assembly or disassembly, so that the operation is difficult.
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 헬리컬 터빈 발전기에 설치되는 헬리컬 터빈의 조립 및 분해가 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 조립식 헬리컬 터빈을 제공함에 있다.An object of the present invention devised in view of the above point is to provide a prefabricated helical turbine that can be easily assembled and disassembled helical turbine installed in the helical turbine generator.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 조립식 헬리컬 터빈 발전기는 유체의 일방향 또는 다방향 흐름에 대하여 연속적인 회전력을 발생시킬 수 있도록 회전축에 다수개의 블레이드가 형성된 헬리컬 터빈; 상기 헬리컬 터빈을 둘러싸며 지지하는 하우징; 상기 헬리컬 터빈의 회전축에 또 다른 헬리컬 터빈의 회전축을 연결하는 커플러 및 상기 헬리컬 터빈에 연결된 또 다른 헬리컬 터빈을 둘러싸며 지지할 수 있도록 상기 하우징에 또 다른 하우징을 연결하는 연결부재; 를 포함하여 상기 헬리컬 터빈이 설치되는 설치환경에 따라 짝을 이루는 상기 헬리컬 터빈과 하우징의 개수를 조절하여 조립되고 프레임에 설치되는 것을 특징으로 한다.Prefabricated helical turbine generator for achieving the object of the present invention as described above is a helical turbine formed with a plurality of blades on the rotating shaft to generate a continuous rotational force for one-way or multi-directional flow of fluid; A housing surrounding and supporting the helical turbine; A coupling member connecting another housing to the housing so as to surround and support the coupler connecting the rotation shaft of another helical turbine to the rotation shaft of the helical turbine and another helical turbine connected to the helical turbine; It characterized in that it is assembled and installed in the frame by adjusting the number of the helical turbine and the housing paired according to the installation environment in which the helical turbine is installed.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 조립식 헬리컬 터빈을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the helical turbine of the prefabricated preferred embodiment of the present invention in more detail as follows.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 조립식 헬리컬 터빈이 장착된 발전기를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 헬리컬 터빈을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 하우징을 분해하여 도시한 사시도이고, 도 5내지 도 10은 헬리컬 터빈이 설치되는 과정을 도시한 상태도로서, 도 5는 첫 번째 하우징이 장착된 상태도이고, 도 6은 첫 번째 하우징이 장착된 상태를 도시한 상태도이고, 도 7은 두 번째 하우징이 장착된 상태를 도시한 상태도이고, 도 8은 두 번째 헬리컬 터빈이 장착된 상태를 도시한 상태도이고, 도 9는 세 번째 하우징과 헬리컬 터빈이 장 착된 상태를 도시한 상태도이고, 도 10은 헬리컬 터빈의 설치가 완료된 상태를 도시한 상태도이고, 도 11은 브레이크 부재를 도시한 평면도이다.Figure 2 is a cross-sectional view showing a generator equipped with a prefabricated helical turbine is a preferred embodiment of the present invention, Figure 3 is a perspective view of the helical turbine shown in Figure 2, Figure 4 is an exploded housing shown in Figure 2 5 to 10 is a state diagram illustrating a process of installing a helical turbine, FIG. 5 is a state diagram in which the first housing is mounted, and FIG. 6 is a state diagram in which the first housing is mounted. 7 is a state diagram showing a state in which the second housing is mounted, FIG. 8 is a state diagram showing a state in which the second helical turbine is mounted, and FIG. 9 shows a state in which the third housing and the helical turbine are mounted. Fig. 10 is a state diagram showing a state where the installation of the helical turbine is completed, and Fig. 11 is a plan view showing the brake member.
도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 조립식 헬리컬 터빈이 장착된 헬리컬 터빈 발전기는 유체 내부에 설치되는 프레임(30)과, 프레임(30)에 장착되는 하우징 조립체(10)와, 상기 하우징(10)에 회전가능하게 지지되는 헬리컬 터빈 조립체(20)와, 헬리컬 터빈 조립체(20)의 회전을 발전에 필요한 회전속도로 증가시키는 증속기(2)와, 증속기(2)의 회전속도를 전달받아 전기를 발생시키는 발전기로 이루어진다.As shown, a helical turbine generator equipped with a prefabricated helical turbine according to an embodiment of the present invention includes a
상기 헬리컬 터빈 조립체(20)는 소정의 길이를 갖는 회전축(22)과, 회전축(22)에서 방사형으로 층을 이루도록 짝을 지어 돌출되는 다수개의 지지부재(23)와, 지지부재(23)의 끝단에 연결되고 유선형의 단면 형상을 가지며 회전축(22)의 길이방향을 따라 꼬인 헬리컬 형상으로 이루어진 블레이드(24)로 이루어진 헬리컬 터빈(21)이 커플러(25)에 의해 다수개 연결된 구조로 이루어진다. 이때, 커플러(25)에 의해 연결되는 헬리컬 터빈(21)의 개수는 설치 환경이나 기타 요건에 따라 결정되며 커플러(25)를 각각의 회전축(22)의 끝단을 서로 연결시키는 기구로써 회전축(22)의 끝단이 고정된 상태로 볼트가 체결되어 고정하는 구조로 형성되는 것이 일반적이다.The
도시되진 않았지만, 상기 헬리컬 터빈(21)에는 회전축(22)에서 방사형으로 층을 이루도록 짝을 지어 지지부재(23) 보다 짧고 엇갈리게 돌출되는 다수개의 보조 지지부재(미도시)와, 보조 지지부재(미도시)의 끝단에 연결되고 블레이드(24)와 동일한 형상을 갖는 보조 블레이드(미도시)가 추가로 형성되어도 무관하다.Although not shown, the
상기 하우징 조립체(10)는 중심부에 회전축을 지지하는 레이디얼베어링(12)이 장착되는 원형바퀴형상을 이루는 바닥부(13)와, 헬리컬 터빈(21)을 둘러싸도록 바닥부(13)에서 돌출되는 다수개의 측면기둥부(14)로 이루어진 하우징(11)이 연결부재인 볼트가 체결되어 층층으로 적층되는 구조로 이루어진다. 이때 하우징(11)의 개수는 헬리컬 터빈(21)이 설치되는 개수에 따라 결정된다.The
또한, 도 2에는 하우징 조립체(10)가 정면 투영시 직사각형을 이루도록 도시되어 있으나, 바람직하게는 하우징 조립체(10)가 정면 투영시 하단으로 향할수록 그 폭이 좁아지는 사다리꼴 형상으로 이루어질 수도 있다. 즉, 도시되진 않았지만 조립되는 각각의 하우징(11)이 하단부를 향할수록 그 폭이 좁아지는 사다리꼴로 이루어지고 하단에 위치하는 하우징(11)의 상단면이 그 위에 얹어지는 하우징(11)의 하단면과 일치하는 구조로 이루어져 전체적으로 조립된 하우징 조립체(10)가 정면 투영시, 하단부를 향할수록 그 폭이 좁아지는 사다리꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다.In addition, although the
상기 프레임(30)은 유체 내부에 잠기는 골조 형상으로 이루어진 틀이며, 상기 하우징 조립체(10)를 이루는 하우징(11)을 지지할 수 있도록 하우징 조립체(10)를 장착시키고자 하는 위치에 중심점이 동일한 수직선상을 따라 하우징(11)의 외경에 대응되는 내경을 갖는 다수개의 탄성부재(31)가 장착된다. 프레임(30)의 최상단에는 하우징(11)의 일측 상단이 측면기둥부(14) 상단을 일시적으로 고정할 수 있는 고정브라켓(32)이 장착된다. 그리고 작업중에 회전축(22)의 회전을 일시적으로 고정하는 브레이크부재(33)가 고정브라켓(32)의 상단에 위치하도록 프레임(30)에 설치된다. The
브레이크부재(33)는 중앙영역에 회전축(22)에 대응되는 반원형 마찰홈(34a)이 형성되고 프레임(30)에 고정되는 제1브레이크판(34)과, 중앙영역에 회전축(22) 에 대응되는 반원형 마찰홈(35a)이 형성되고 제1브레이크판(34)과 조립되는 제2브레이크판(35)과, 제1브레이크판(34)과 제2브레이크판(35)이 마찰홈(34a, 35a)에 끼워지는 회전축(22)을 가압할 수 있도록 관통하여 체결되는 가압볼트(36)로 이루어진다.The brake member 33 includes a
상기와 같이 구성된 조립식 헬리컬 터빈이 조립되는 과정을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.Referring to the process of assembling the prefabricated helical turbine configured as described above are as follows.
도 5에 도시된 바와 같이 프레임(30)에 설치된 고정브라켓(32)에 하우징(11)을 삽입한 후, 측면기둥부(14)의 상단이 고정브라켓(32)에 일시적으로 고정되도록 설치한다.After inserting the
그리고 도 6에 도시한 바와 같이 회전축(22)의 끝단이 레이디얼 베어링(12)에 삽입되도록 헬리컬 터빈(21)을 하우징(11) 내부로 삽입한 후, 회전축(22)을 브레이크부재(33)로 회전되지 않도록 고정시킨다.6, after inserting the
그리고 도 7에 도시한 바와 같이 첫 번째 설치된 하우징(11) 위로 두 번째 하우징(11)이 얹어지도록 위치시키고 두 번째 하우징(11)과 첫 번째 하우징(11)을 볼트로 결합한다. 즉, 두 번째 하우징(11)의 바닥부(13)에 체결공(미도시)이 형성되고 와 첫 번째 하우징(11)의 측면기둥(14)에 체결공과 일치되는 암나사를 형성하여 볼트를 체결하는 구조로 이루어진다.As shown in FIG. 7, the
그리고 도 8에 도시된 바와 같이 두 번째 헬리컬 터빈(21)의 회전축(22) 끝단이 두 번째 설치된 하우징(11)의 레이디얼 베어링(12)에 삽입되도록 두 번째 헬리컬 터빈(21)을 두 번째 하우징(11) 내부로 삽입한다. 이때 첫 번째 회전축(11)과 두 번째 회전축(11)의 커플러(25)에 의해 서로 연결된다. 그 상태에서 회전축(11)을 고정하고 있는 브레이크부재(33)를 풀고, 크레인을 이용하여 하우징(11) 및 헬리컬 터빈(21)을 하강시킨다. As shown in FIG. 8, the second
도 9에 도시된 바와 같이 두 번째 하우징(11)의 측면기둥(14)이 고정브라켓(33)에 고정되도록 하고, 브레이크부재(33)를 작동시켜 회전축(11)이 회전되지 않도록 고정한 후, 두 번째 하우징(11) 및 헬리컬 터빈(21)을 첫 번째 하우징(11) 및 헬리컬 터빈(21)에 설치했던 방법과 동일하게 두 번째 하우징(11) 및 헬리컬 터빈(21)에 세 번째 하우징(11)과 헬리컬 터빈(21)을 설치한다.As shown in FIG. 9, the
그 상태에서 계속적으로 하우징(11) 및 헬리컬 터빈(21)을 설치하고자 하는 경우에는 크레인을 이용하여 하강시키면서 상기와 동일한 반복으로 네 번째, 다섯 번째, 연속해서 설치하면 된다. In this state, if the
도시된 바와 같이 세 번째 하우징(11) 및 헬리컬 터빈(21)까지 설치하고자 하는 경우에는 도 10에 도시된 바와 같이 하우징(11)과 헬리컬 터빈(21)의 회전축(22)을 프레임(30)의 상단부까지 연장하여 고정되도록 하는 각각의 연결기둥(14a, 22a)을 설치한다. 회전축(22)과 연결기둥(22a)은 커플러(25)를 이용하여 연결하고 하우징(11)의 측면기둥부(14)와 연결기둥(14a)은 볼트를 체결하여 연결한다. As shown in FIG. 10, the rotating
하우징 조립체(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 정면 투영시 전체적으로 직사각형 형상을 갖도록 이루어져도 무관하나, 도시되진 않았지만 하우징 조립체(10)는 정면 투영 시 전체적으로 사다리꼴 형상으로 이루어져 하우징 조립체(10)를 하강시킴과 동시에 프레임(30)에 설치된 탄성부재(31)에 안착되는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.Although the
상기와 같은 과정을 거쳐 조립이 완료된 하우징 조립체(10)와 헬리컬 터빈 조립체(20)의 분해과정은 설치과정의 역순으로 진행하면 된다.Disassembly of the
이와 같이 본 발명에 의한 조립식 헬리컬 터빈은 헬리컬 터빈 조립체(20)와 하우징 조립체(10)가 짝을 이루는 다수개의 헬리컬 터빈(21)과 하우징(11)이 조립된 구조로 이루어짐으로써, 조립 및 분해가 용이하며 설치공간의 제약을 덜 받게 되는 것이다.As described above, the assembled helical turbine according to the present invention has a structure in which a plurality of
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 조립식 헬리컬 터빈은 헬리컬 터빈과 하우징이 짝을 이루도록 구성하고, 짝을 이루는 헬리컬 터빈과 하우징을 커플러와 연결부재를 이용하여 다수개 조립할 수 있는 구조로 형성됨으로써, 조립 및 분해가 용이하게 이루어져 작업시간이 단축되고 유지보수비가 절약되는 효과가 있다.As described above, the prefabricated helical turbine according to the preferred embodiment of the present invention is configured such that the helical turbine and the housing are paired, and the helical turbine and the housing are formed in a structure capable of assembling a plurality of pairs using the coupler and the connecting member. By doing so, assembling and disassembling are easily performed, thereby reducing work time and reducing maintenance costs.
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