KR101717467B1 - Blade for waterwheel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수차용 블레이드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 수력 발전장치 또는 소수력 발전장치에 사용되고, 흐르는 물이 블레이드의 일측에 담수되어 물의 직선운동을 블레이드의 회전운동으로 변환시키며, 회전되는 블레이드와 유체 사이의 마찰을 감소시키고, 유체의 경계면을 통과하는 블레이드가 굴절되는 것을 방지할 수 있는 수차용 블레이드에 관한 것이다.The present invention relates to an aerator blade, and more particularly, to an aerator blade used in a hydroelectric generator or a small hydropower generator, wherein flowing water is dewatered to one side of a blade to convert a linear movement of water into rotational motion of the blade, To an aerator blade capable of reducing friction between fluids and preventing the blade passing through the interface of the fluid from being refracted.
일반적으로, 소수력 발전은 유량이 적고 낙차가 크지 않은 곳에 설치되어 전기를 생산하게 되는 것으로, 일반적인 소수력 발전설비는, 배수관을 통해 배출되는 물의 유동을 이용하여 수차를 회전시키고, 이 수차의 회전력을 이용하여 발전기를 구동함으로써 발전이 이루어지도록 하고 있다.Generally, a small hydroelectric power generation is installed in a place where the flow rate is low and the drift is small, and electricity is produced. In general, a small hydro power generation facility uses a flow of water discharged through a drain pipe to rotate an aberration, So that power generation is achieved by driving the generator.
이러한 소수력 발전설비는 초기 건설비가 과다하게 필요하고, 유량이 작거나 저낙차인 경우에는 필요한 발전용량을 얻기가 힘들며, 발전용량이 강수량에 따라 변동이 심한 문제점이 있다.Such a small-scale hydroelectric power generation facility requires an excessively large initial construction cost, and it is difficult to obtain a required power generation capacity when the flow rate is small or low, and the power generation capacity varies greatly depending on the amount of precipitation.
특히, 물의 낙차에너지를 회전에너지로 변환시키는 수차의 무게가 많이 나가 수차의 회전에 필요한 낙차에너지를 많이 소모하여 결과적으로 발전효율이 낮아지는 한편 수차의 블레이드에 부딪힌 물이 빠르게 배출되지 못하고 수차와 함께 회전이 이루어지는 경우가 많아 수차의 회전효율을 높이지 못하는 원인이 되는 것이었다.In particular, the weight of the aberration that converts the energy of the water to the rotational energy consumes a lot of the energy required for the rotation of the aberration, resulting in a decrease in the power generation efficiency, while the water hit the blade of the aberration can not be discharged quickly, The rotation is often performed, and the rotation efficiency of the aberration can not be increased.
위와 같이 수차의 회전효율이 낮을 경우 낙차에너지를 회전에너지로 변환시킬 때 변환율이 낮아 많은 량의 낙차에너지를 소모하고도 적은 량의 전기만 생산하는 비효율적인 문제가 있다.When the rotational efficiency of the aberration is low as described above, when the fall energy is converted into the rotational energy, the conversion rate is low, so there is an inefficient problem that only a small amount of electricity is consumed but a small amount of electricity is consumed.
또한 소수력 발전을 하는 경우 상층부의 물이 수차로 떨어지는 경우가 대부분이어서 상층부의 부유물이 수차의 블레이드를 치게 되고, 이로 인하여 수차가 손상되거나 수차의 회전을 방해하게 되는 문제가 있게 된다.In addition, when the hydro-electric power is generated, the water in the upper layer falls down to the aberration, so that the floating matter in the upper layer hits the blade of the aberration, thereby causing the aberration to be damaged or the rotation of the aberration to be interrupted.
상기한 문제점을 해결하기 위해 소수력 발전용 수차가 개발되었으며, 종래기술에 따른 소수력 발전용 수차는, 제방에서 배수관을 통하여 낙하되는 물의 낙차 에너지로 발전기와 연결된 수차를 회전시켜 발전을 하도록 제방에 채워진 물을 낙하시키는 배수관에는 유입관을 통하여 물이 배출되게 하되 유입관의 입구는 배출을 조절하는 수문보다 낮은 위치에 설치하고, 배수관의 하부에 위치하여 물의 낙차 에너지로 회전을 하게 되는 수차는 블레이드가 고정되는 수차드럼의 블레이드 사이에 공간부가 형성되게 하며, 수차드럼의 내부에는 수차드럼이 회전할 때 공간부를 막아주는 받침판을 설치하되 받침판은 고정된 상태로 설치하며, 수차드럼의 회전력을 전달받아 발전을 하는 발전기를 구비한다.In order to solve the above-mentioned problem, a water turbine for small-hydro-power generation has been developed. The water turbine for small-scale hydroelectric power generation according to the prior art includes water discharged from a river through a drain pipe, The water inlet of the inflow pipe is installed at a position lower than the water gate for controlling the discharge and the aberration which is located at the lower part of the water pipe and is rotated by the energy of the water, And a space plate is formed between the blades of the aberration drum and the aberration drum is installed inside the aberration drum to block the space when the aberration drum rotates. .
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0013812호(2012년 02월 15일 공개, 발명의 명칭 : 소수력 발전용 수차)에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0013812 (published on February 15, 2012, entitled "Hydro turbine for small hydroelectric power generation").
종래기술에 따른 소수력 발전용 수차는, 블레이드의 배면이 평명 형상으로 이루어지기 때문에 유체가 충진되는 케이스 내부에 블레이드가 설치되는 경우에는 블레이드의 배면이 케이스 내부에 충진되는 유체와 간섭되면서 수차의 회전운동이 원활히 이루어질 수 없어 유속과 비례하여 수차의 회전 속도가 증가되지 않는 문제점이 있다.Since the rear surface of the blade is formed in a flat shape, when the blade is installed inside the case in which the fluid is filled, the rear surface of the blade interferes with the fluid filled in the case, The rotation speed of the aberration is not increased in proportion to the flow velocity.
또한, 종래기술에 다른 소수력 발전용 수차는, 블레이드의 배면이 평면 형상으로 이루어지기 때문에 블레이드가 유체의 경계면을 통과할 때에는 유체의 경계면과 블레이드의 배면이 충돌되면서 수차의 회전력 및 회전속도를 저감시켜 발전량을 감소시키는 문제점이 있다.In addition, since the rear surface of the blade is formed in a planar shape when the blade passes through the interface of the fluid, the turbine of the fluid and the back surface of the blade collide with each other to reduce the rotational force and rotational speed of the aberration There is a problem that the power generation amount is reduced.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.Therefore, there is a need for improvement.
본 발명은 수력 발전장치 또는 소수력 발전장치에 사용되고, 흐르는 물이 블레이드의 일측에 담수되어 물의 직선운동을 블레이드의 회전운동으로 변환시키며, 회전되는 블레이드와 유체 사이의 마찰을 감소시키고, 유체의 경계면을 통과하는 블레이드가 굴절되는 것을 방지할 수 있는 수차용 블레이드를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a hydropower generator or a small hydropower generator, in which flowing water is dewatered to one side of a blade to convert the linear motion of the water into rotational motion of the blade, reduce friction between the rotating blade and the fluid, And it is an object of the present invention to provide an aerator blade capable of preventing a passing blade from being refracted.
본 발명은, 블레이드의 일면에 구비되고 흐르는 물에 의해 가압되는 가압곡면부; 및 상기 가압곡면부의 배면에 구비되고 상기 블레이드에 충돌되는 유체를 일측 및 타측으로 슬라이딩시켜 간섭을 방지하는 돌출곡면부를 포함하고, 상기 돌출곡면부에는 유체가 슬라이딩되는 경사면을 구비하는 돌출리브가 형성되며, 상기 돌출리브가 유체의 경계면을 통과할 때에 유체 경계면에 의해 상기 돌출리브가 굴절되는 것을 방지하는 굴절방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a pressure application apparatus, comprising: a pressing surface portion provided on one surface of a blade and pressurized by flowing water; And a protruding curved surface portion provided on a back surface of the pressure curved surface portion and preventing interference by sliding the fluid impinging on the blade to one side and the other side, wherein the protruding curved surface portion is formed with a protruding rib having a slanted surface, And a refraction preventing portion for preventing the protruding rib from being refracted by the fluid interface when the protruding rib passes through the interface of the fluid.
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또한, 본 발명의 상기 굴절방지부는, 상기 돌출리브가 유체의 경계면을 통과할 때에 유체가 담수되도록 상기 돌출리브에 형성되는 굴절방지홈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the refraction preventing portion of the present invention includes a refraction preventing groove portion formed in the protruding rib so that the fluid is drained when the protruding rib passes through the interface of the fluid.
본 발명에 따른 수차용 블레이드는, 흐르는 물의 담수되어 회전력을 제공하는 가압곡면부가 구비되므로 흐르는 물의 직선운동을 수차의 회전운동으로 효과적으로 변환시킬 수 있어 공급되는 물의 유속 또는 유량에 비례하여 수차의 회전속도를 증가시키면서 발전량을 증가시킬 수 있는 이점이 있다.Since the water blading blade according to the present invention is provided with the pressurized curved surface portion that provides the rotational force by flowing the flowing water, it is possible to effectively convert the linear motion of the flowing water into the rotational motion of the aberration, The power generation amount can be increased.
또한, 본 발명에 따른 수차용 블레이드는, 가압곡면부의 배면에 돌출곡면부가 구비되므로 회전되는 블레이드의 배면에 유체가 충돌될 때에 돌출곡면부의 곡면 경사부를 따라 유체가 슬라이딩되면서 블레이드와 유체가 간섭되는 것을 방지하므로 발전장치를 이루는 케이스 내부에 수차가 설치되어도 유체와 블레이드 사이의 간섭에 의해 수차의 회전속도가 감소되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the aberration-imparting blade according to the present invention is provided with the protruding curved surface portion on the back surface of the pressing curved surface portion, when the fluid collides with the back surface of the rotating blade, the fluid slides along the curved surface inclined portion of the protruding curved surface portion, It is possible to prevent the rotation speed of the aberration from being reduced due to the interference between the fluid and the blade even if an aberration is provided inside the case constituting the power generation device.
또한, 본 발명에 따른 수차용 블레이드는, 가압곡면부의 배면에 돌출리브가 구비되므로 블레이드가 유체의 경계면을 통과할 때에 돌출리브가 유체를 양측으로 가르면서 경계면을 통과하므로 유체 경계면과 블레이드가 충돌되면서 발생되는 간섭을 억제할 수 있는 이점이 있다.Further, in the aerator blade according to the present invention, the protruding rib is provided on the back surface of the pressure curved surface portion, so that when the blade passes the interface of the fluid, the protruding rib passes the interface while grasping the fluid on both sides, There is an advantage that interference can be suppressed.
또한, 본 발명에 따른 수차용 블레이드는, 돌출리브의 단부에 경사면 및 굴절방지홈부가 형성되므로 돌출리브에 의해 양측으로 갈라지는 유체가 돌출리브의 경사면을 따라 슬라이딩되면서 블레이드의 양측 방향으로 이동되어 블레이드의 회전운동이 간섭되는 것을 방지하고, 수차의 회전속도가 설정치 이상으로 유지되어 발전량이 감소되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.In the airstream blade according to the present invention, since the inclined surface and the anti-refraction groove are formed at the ends of the protruding ribs, the fluid which is separated at both sides by the protruding rib slides along the inclined surfaces of the protruding ribs, There is an advantage that it is possible to prevent the rotational motion from being interfered with and to prevent the rotational speed of the aberration from being kept equal to or higher than the set value and the power generation amount to be reduced.
또한, 본 발명에 따른 수차용 블레이드는, 돌출리브의 단부에 내측 방향으로 오목하게 형성되는 굴절방지홈부가 구비되므로 돌출리브의 단부가 유체의 경계면에 충돌될 때에 유체가 굴절방지홈부에 유입된 후에 곡면의 경사부를 따라 외부로 배출되므로 돌출리브의 단부가 유체의 경계면과 충돌되면서 일측 또는 타측으로 이격되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.The blade for an airstream according to the present invention is provided with a refraction preventing groove formed concavely inwardly at the end of the protruding rib so that when the end of the protruding rib collides against the interface of the fluid, the fluid flows into the refraction preventing groove It is advantageous in that the end of the protruding rib is prevented from being separated from the one side or the other side while colliding with the interface of the fluid because it is discharged to the outside along the inclined portion of the curved surface.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드가 도시된 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드가 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드가 도시된 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드의 수차가 도시된 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드를 구비하는 소수력 발전장치가 도시된 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시에에 따른 수차용 블레이드를 구비하는 소수력 발전장치가 도시된 평단면도이다.1 is a perspective view showing an airstream blade according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing an aerator blade according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view illustrating an aerator blade according to an embodiment of the present invention.
4 is a side view of an aerator blade according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view showing the aberration of the aberration blades according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a side cross-sectional view illustrating a small hydrostatic power generating apparatus having an aerator blade according to an embodiment of the present invention.
Fig. 7 is a top cross-sectional view showing a small hydroelectric generating apparatus having an aerator blades according to an embodiment of the present invention. Fig.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수차용 블레이드의 일 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the aerator blade according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드가 도시된 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드가 도시된 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view showing an aerator blade according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing an aerator blade according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross- Sectional view showing the water-receiving blade according to the embodiment of the present invention.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드가 도시된 측면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드의 수차가 도시된 평면도이다.4 is a side view illustrating an aberration-compensating blade according to an embodiment of the present invention, and Fig. 5 is a plan view illustrating aberration of an aberration-compensating blade according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드(30)는, 블레이드(30)의 일면에 구비되고 흐르는 물에 의해 가압되는 가압곡면부(34)와, 가압곡면부(34)의 배면에 구비되고 블레이드(30)에 충돌되는 유체를 일측 및 타측으로 슬라이딩시켜 간섭을 방지하는 돌출곡면부(36)를 포함한다.1 to 5, an
따라서 흐르는 물이 블레이드(30)를 가압하여 회전될 때에는 물은 가압곡면부(34) 내부에 담수되면서 블레이드(30)를 회전시키게 되고, 구동축(16)을 중심으로 블레이드(30)가 회전되면 가압곡면부(34)로부터 슬라이딩되면서 블레이드(30) 외측으로 물이 이동하게 된다.Therefore, when the flowing water is rotated by pressing the
또한, 본 실시예의 블레이드(30)는, 구동축(16)에 설치되는 구동패널(30a)과, 구동패널(30a)과 연결되는 결합홈부(32)를 더 포함하므로 구동축(16)에 일체로 형성되는 구동패널(30a)에 다수 개의 블레이드(30)가 일정한 간격을 유지하며 설치될 수 있게 된다.The
이때, 블레이드(30)의 배면에 형성되는 돌출곡면부(36)는 블레이드(30)가 설치되는 케이스에 충진되는 유체, 즉 물 또는 공기로 이루어지는 유체를 가르며 통과하게 되므로 블레이드(30)의 회전운동이 유체와의 충돌에 의해 간섭되는 것을 방지할 수 있게 된다.At this time, the protruding
또한, 본 실시예는, 돌출곡면부(36)로부터 돌출되고 돌출곡면부(36)가 유체에 입수될 때에 돌출곡면부(36)가 유체와 충돌되는 면적을 감소시키면서 충격을 상쇄시키는 돌출리브(38)가 형성되므로 가압곡면부(34)에 물이 충돌되어 블레이드(30)가 회전될 때에 가압곡면부(34)의 배면에 구비되는 돌출곡면부(36) 및 돌출리브(38)에 의해 블레이드(30)와 케이스 내부에 충진되는 유체 사이의 충격을 감소시키며 블레이드(30)를 회전시킬 수 있게 된다.The present embodiment also includes a protruding
또한, 돌출리브(38)의 단부에는 단면적이 좁아지는 경사면(38a)이 형성되므로 돌출리브(38)의 경사면(38a) 및 돌출경사면(38a)에 의해 형성되는 경사부위를 따라 유체가 슬라이딩되며 블레이드(30)와 유체 사이의 마찰을 감소시키게 되므로 물의 유량 및 유속에 비례하여 블레이드(30)의 회전속도가 증가될 수 있게 된다.Since the
또한, 본 실시예는, 돌출리브(38)가 유체의 경계면을 통과할 때에 굴절되는 것을 방지하는 굴절방지부가 구비된다.In addition, the present embodiment is provided with a refraction preventive portion that prevents the projecting
돌출리브(38) 및 돌출곡면부(36)에 의해 블레이드(30)와 유체 사이의 마찰을 감소시킬 수 있지만, 돌출리브(38)의 단부가 유체의 경계를 통과할 때에는 돌출리브(38)의 단부가 유체의 경계면에 충돌되면서 굴절될 수 있는데, 본 실시예는, 돌출리브(38)의 단부에 굴절방지부가 구비되므로 돌출리브(38)가 유체의 경계면을 통과하는 경우에 굴절되지 않고 유체의 경계면을 통과하게 된다.It is possible to reduce the friction between the
따라서 물의 가압력에 의해 블레이드(30)가 회전되면 블레이드(30)의 배면에 형성되는 돌출리브(38)가 유체의 경계면을 통과할 때에 굴절방지부의 작용에 의해 돌출리브(38)가 유체의 경계면을 굴절 없이 통과하게 되고, 이후에, 유체가 경사면(38a) 및 돌출곡면부(36)를 따라 슬라이딩되면서 블레이드(30)가 유체가 충진된 케이스 내부를 통과하며 회전하게 된다.When the
굴절방지부는, 돌출리브(38)의 단부에 구비되고 내측 방향으로 오목하게 형성되는 굴절방지홈부(38b)를 포함하므로 돌출리브(38)에 충돌되는 유체가 굴절방지홈부(38b)에 유입된 후에 곡면으로 형성되는 굴절방지홈부(38b)를 따라 슬라이딩되고 외측 방향으로 배출되므로 돌출리브(38)의 단부를 일측 또는 타측으로 타격하지 않고 유체가 돌출리브(38) 외측으로 이동하게 된다.Since the refraction preventing portion includes the refraction preventing
상기한 바와 같이 돌출리브(38)의 단부에 내측 방향으로 오목한 굴절방지홈부(38b)가 형성되므로 단부가 뾰족하게 형성되는 리브와 비교하여 유체의 경계면을 통과할 때에 일측 또는 타측으로 돌출리브(38)가 굴절되며 유체의 경계면과 간섭되는 것을 방지할 수 있게 된다.Since the end of the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드를 구비하는 소수력 발전장치가 도시된 측단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시에에 따른 수차용 블레이드를 구비하는 소수력 발전장치가 도시된 평단면도이다.FIG. 6 is a side sectional view showing a small hydrostatic generator having an aerator blades according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a view of a small hydrostatic generator having a water blading blade according to an embodiment of the present invention Flat section.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드를 구비하는 소수력 발전장치는, 일측에 흐르는 물이 유입되는 유입관(14a)이 구비되는 상부케이스(14)와, 상부케이스(14) 내부에 회전 가능하게 설치되고 유입관(14a)을 통개 공급는 물에 의해 회전되는 블레이드(30)와, 블레이드(30)의 구동축(16)에 연결되고 회전운동을 전기에너지로 변환시키는 발전기(18)와, 상부케이스(14)와 이격되는 평면상에 배치되고 블레이드(30)를 회전시킨 물이 낙하된 후에 배출되도록 배출관(12a)이 구비되는 하부케이스(12)를 포함한다.6 and 7, a small hydrostatic generator having an aerator blades according to an embodiment of the present invention includes an
따라서 흐르는 물이 유입관(14a)을 통해 공급되면 상부케이스(14)의 일측으로 유입되어 블레이드(30)를 회전시키고, 블레이드(30)를 회전시킨 물은 소용돌이 모양으로 회전되면서 하부케이스(12)로 낙하되어 배출관(12a)을 통해 케이스 외부로 배출된다.When the water is supplied through the
상기한 바와 같이 본 실시예는, 회전되는 상부케이스(14) 내부에서 회전되는 물이 블레이드(30)를 회전시킨 후에 소용돌이를 이루면서 하측으로 낙하되어 하부케이스(12)내부에서 회전되며 하부케이스(12) 일측으로부터 유입관(14a)과 반대 방향으로 연장되는 배출관(12a)을 통해 하부케이스(12) 외측으로 배출된다.As described above, according to the present embodiment, the water, which is rotated in the rotating
본 실시예는, 상부케이스(14)로부터 낙하되는 물이 소용돌이를 이루며 회전되면서 배출관(12a)을 따라 하부케이스(12) 외부로 배출되므로 블레이드(30)를 회전시킨 물이 상부케이스(14)에 잔존하지 않게 된다.The water dropped from the
따라서 상부케이스(14) 내부에서 회전되는 물은 약 180도 정도 상부케이스(14) 내부에서 회전된 후에 하부케이스(12)로 낙하되면서 회전되므로 상부케이스(14) 내부에 잔존하는 물에 의해 와류가 형성되는 것을 방지할 수 있게 되어 블레이드(30)와 물이 간섭되지 않고 물의 유속 증가에 비례하여 블레이드(30)의 속도가 증가될 수 있게 된다.Therefore, the water that is rotated inside the
상부케이스(14)는 하부케이스(12)와 비교하여 지름이 크게 형성되고, 상부케이스(14)의 일부분은 하부케이스(12)의 일부분과 동일 수직면 상에 배치되고, 상부케이스(14)의 타부분은 하부케이스(12)와 단차지게 연결된다.The
상부케이스(14)는 하부케이스(12)와 비교하여 지름이 크게 형성되므로 직선운동으로 유입관(14a)을 따라 유입되는 물이 상부케이스(14)의 내벽을 이동되면서 선회운동을 이루며 블레이드(30)를 회전시키게 되고, 유입관(14a)에 인접하는 상부케이스(14)는 하부케이스(12)와 단차지게 연결되므로 단차부에 의해 상부케이스(14) 내부를 회전하는 물의 유로를 이루게 된다.Since the
상부케이스(14) 내부로 유입되는 물은 상부케이스(14)의 내벽과 단차부를 따라 회전되면서 블레이드(30)를 회전시키게 되고, 물의 유로를 따라 진행됨에 따라 단차부의 단격이 좁아지면서 상부케이스(14)와 하부케이스(12)의 일부분이 단차 없이 동일 수직면 상에 배치되므로 상부케이스(14) 및 단차부를 따라 회전되는 물은 점차 하측 방향으로 낙하되고, 상부케이스(14)와 하부케이스(12)가 동일 수직면 상에 배치되는 구간으로 진입되면서 모두 하부케이스(12)로 낙하되어 상부케이스(14)로 유입되는 물이 잔존하지 않고 하부케이스(12)로 낙하된다.The water flowing into the
따라서 상부케이스(14)에 잔존하는 물이 블레이드(30)와 간섭되면서 블레이드(30)의 회전운동을 방해하는 것을 방지할 수 있어 구동축(16)의 회전운동을 물의 유속과 비례하게 증가시킬 수 있게 되므로 소수력 발전장치의 발전효율을 향상시키는 효과가 나타나게 된다.Therefore, it is possible to prevent the water remaining in the
또한, 상부케이스(14)와 하부케이스(12)의 경계에서 회전되는 물이 회오리 모양으로 회전되면서 하측으로 이동되게 안애하는 복수 개의 가이드곡면패널(12b)이 설치되므로 블레이드(30)를 회전시킨 물이 회전되면서 하부케이스(12) 측으로 하강할 수 있게 된다.In addition, since a plurality of guide
또한, 상부케이스(14)의 상면에는 상부케이스(14)에 충진되는 공기가 배기되는 배기관(14c)이 설치되고, 배기관(14c)에는 배기밸브(14d)가 설치되므로 상부케이스(14) 내부에 충진되는 공기가 배기관(14c)을 통해 배출되게 함으로써, 상부케이스(14) 내부의 압력이 낮아지며 유입관(14a)을 통해 물의 유입이 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.An
유입관(14a)에는 공급되는 물이 상부케이스(14) 내부에 고르게 분산되어 공급되도록 복수 개의 가이드패널(14b)이 구비되므로 블레이드(30)에 인접하게 공급되는 물은 블레이드(30) 측으로 안내하고, 블레이드(30)로부터 먼 쪽으로 공급되는 물은 상부케이스(14) 내부 측으로 안내하여 상부케이스(14) 내부에 배치되는 블레이드(30)에도 동시에 가압력이 제공될 수 있도록 한다.Since the
유입관(14a) 중에 블레이드(30)와 인접하게 배치되는 가이드패널(14b)은 상대적으로 짧게 형성되고, 블레이드(30)로부터 먼 위치에 배치되는 가이드패널(14b)은 상대적으로 길게 형성되므로 유입관(14a)을 통해 공급되는 물의 일부분은 유입관(14a)에 인접하게 배치되는 블레이드(30)를 가압하게 되고, 나머지 부분의 물은 가이드패널(14b)을 따라 상부케이스(14) 내측으로 유입된 후에 후방에 배치되는 블레이드(30)를 가압하게 된다.The
상기한 바와 같이 유입관(14a)을 통해 공급되는 물이 분산되어 복수 개의 블레이드(30)에 동시에 가압력을 제공하면서 회전운동이 이루어지므로 구동축(16)에 발생되는 회전력이 상승되고, 물이 최초에 가압되는 어느 하나의 블레이드(30)에 가압력이 집중되어 블레이드(30)의 연결부위가 변형되거나 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.As described above, since the water supplied through the
또한, 본 실시예는, 유입관(14a)과 배출관(12a)을 통해 상부케이스(14) 및 하부케이스(12)를 통과하는 물의 유량을 조절하는 유량조절부(70)를 더 포함하므로 유입관(14a)을 통개 공급되는 물의 유량이 필요 이상으로 많을 때에는 유량조절부(70)를 조작하여 물의 공급량을 줄일 수 있다.The present embodiment further includes a flow control unit 70 for controlling the flow rate of water passing through the
또한, 물의 공급량에 비해 구동축(16)의 회전량이 적을 때에는 배출관(12a)을 통해 배수되는 물의 배수량을 감소시켜 회전되는 물이 상부케이스(14) 내부에서 회전되는 시간을 다소 증가시켜 구동축(16)의 회전량을 증가시킬 수 있게 된다.When the amount of rotation of the
유량조절부(70)는, 유입관(14a)에 회전 가능하게 설치되는 제1차단패널(72b)의 위치를 가변시키며 유입되는 물의 유량을 조절하는 제1밸브(72)와, 배출관(12a)에 회전 가능하게 설치되는 제2차단패널(74b)의 위치를 가변시키며 배출되는 물의 유량을 조절하는 제2밸브(74)를 포함한다.The flow rate regulator 70 includes a
따라서 작업자의 조작에 의해 제1밸브(72) 또는 제2밸브(74)를 조작하여 물의 공급량 및 배수량을 조절할 수 있게 된다.Therefore, the operator can operate the
제1밸브(72)는, 유입관(14a) 외측으로 연장되는 제1연장관(72a)에 제1밸브축(72c)이 회전 가능하게 설치되며 제1밸브축(72c)에 연결되어 유입관(14a)의 개도량을 조절하는 제1차단패널(72b)과, 제1밸브축(72c)에 연결되고 유입관(14a)의 측 방향으로 연장되는 제1레버(72d)와, 제1레버(72d)에 작동 가능하게 설치되고 제1레버(72d)를 구속하여 제1차단패널(72b)의 회전운동을 구속하는 제1구속레버(72e)를 포함한다.The
작업자가 유입관(14a)의 개도량을 조절할 때에는 제1구속레버(72e)와 제1레버(72d)를 동시에 잡아 제1연장관(72a)에 밀착되게 배치되는 제1구속레버(72e)를 제1연장관(72a)과 이격되게 배치시킨 후에 제1레버(72d)를 회전시키면 제1구동축(16) 및 제1차단패널(72b)이 회전되면서 유입관(14a)의 개도량을 조절할 수 있게 된다.When the worker adjusts the amount of opening of the
제2밸브(74)는, 배출관(12a) 외측으로 연장되는 제2연장관(74a)에 제2밸브축(74c)이 회전 가능하게 설치되며 제2밸브축(74c)에 연결되어 유입관(14a)의 개도량을 조절하는 제2차단패널(74b)과, 제2밸브축(74c)에 연결되고 배출관(12a)의 측 방향으로 연장되는 제2레버(74d)와, 제2레버(74d)에 작동 가능하게 설치되고 제2레버(74d)를 구속하여 제2차단패널(74b)의 회전운동을 구속하는 제2구속레버(74e)를 포함한다.The
작업자가 배출관(12a)의 개도량을 조절할 때에는 제2구속레버(74e)와 제2레버(74d)를 동시에 잡아 제2연장관(74a)에 밀착되게 배치되는 제2구속레버(74e)를 제2연장관(74a)과 이격되게 배치시킨 후에 제2레버(74d)를 회전시키면 제2구동축(16) 및 제2차단패널(74b)이 회전되면서 배출관(12a)의 개도량을 조절할 수 있게 된다.When the worker adjusts the opening amount of the
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 수차용 블레이드를 구비하는 소수력 발전장치의 작동을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the small hydropower generator including the aerator blades according to an embodiment of the present invention will now be described.
먼저, 물이 흐르는 하천이나 폭포와 같이 경사지형에 베이스플레이트(10)를 설치하여 하부케이스(12) 및 상부케이스(14)로 이루어지는 소수력 발전기를 설치하고, 흐르는 물이 유입관(14a)을 통해 상부케이스(14) 내부로 공급된다.First, a
이때, 복수 개의 가이드패널(14b)에 의해 물의 일부분은 블레이드(30)에 직접 접촉되고, 나머지는 가이드패널(14b)에 의해 상부케이스(14) 내측으로 이동된 후에 유로가 블레이드(30) 측으로 곡선을 이루며 선회되어 상부케이스(14) 내측에 배치되는 블레이드(30)와 접촉되면서 블레이드(30)를 회전시키게 된다.At this time, a part of the water is directly contacted to the
따라서 유입관(14a)을 통해 공급되는 물은 상부케이스(14) 내부에 고르게 분산되어 다수 개의 블레이드(30)에 고르게 접촉되면서 블레이드(30)를 회전시키게 되고, 블레이드(30)의 회전에 의해 구동축(16)이 회전되면서 발전기(18)로부터 전기에너지가 제공된다.The water supplied through the
물의 가압력은 블레이드(30)의 가압곡면부(34)에 전달되므로 블레이드(30)는 구동축(16)을 중심으로 회전하게 되고, 이때, 가압곡면부(34) 배면에 구비되는 돌출곡면부(36) 및 돌출리브(38)를 따라 유체가 슬라이딩되면서 블레이드(30)의 회전운동과 유체가 간섭되는 것을 최소화하게 된다.The pressing force of water is transmitted to the
물의 가압력에 의해 블레이드(30)가 회전되는 초기에는 돌출리브(38)가 상부케이스(14) 내부에 충진되는 유체의 경계면을 통과하게 되는데, 이때, 유체의 경계면을 통과하는 돌출리브(38)는 단부에 형성되는 굴절방지홈부(38b)에 유체가 유입된 후에 곡면을 따라 슬라이딩되며 외측으로 배출되어 유체의 경계면과 돌출리브(38)의 단부가 충돌되어 돌출리브(38)가 일측 또는 타측으로 굴절되는 것을 방지할 수 있게 된다.At the beginning of the rotation of the
상기한 바와 같이 블레이드(30)가 회전되면 구동축(16)이 회전되므로 발전기(18)로부터 전기에너지가 공급되고, 블레이드(30)를 회전시킨 물은 상부케이스(14)와 하부케이스(12) 사이에 형성되는 단차부를 따라 회전되면서 상부케이스(14) 내측으로 이동되며 하강하여 하부케이스(12) 내부에서 회전되고, 하부케이스(12)의 하부에 형성되는 배출관(12a)을 따라 배출된다.As described above, when the
유입관(14a)을 통해 공급되는 물의 유량이 필요 이상으로 많은 경우에는 작업자가 제1레버(72d) 및 제1구속레버(72e)를 동시에 잡고 제1밸브축(72c)을 중심으로 제1차단패널(72b)을 회전시키면서 개도량을 조절하여 유입관(14a)의 개방 정도를 조절할 수 있다.When the flow rate of the water supplied through the
또한, 유입관(14a)을 통해 공급되는 유량이 일정치 이하로 작을 때에는 작업자가 제2레버(74d) 및 제2구속레버(74e)를 동시에 잡고 제2밸브축(74c)을 중심으로 제2차단패널(74b)을 회전시키면서 개도량을 조절하여 배출관(12a)의 개방 정도를 조절할 수 있고, 배출관(12a)의 개방 정도를 조절하여 물이 상부케이스(14) 내부를 회전하는 시간을 증가시키면서 블레이드(30) 및 구동축(16)의 회전량을 증가시킬 수 있게 된다.When the flow rate supplied through the
이로써, 수력 발전장치 또는 소수력 발전장치에 사용되고, 흐르는 물이 블레이드의 일측에 담수되어 물의 직선운동을 블레이드의 회전운동으로 변환시키며, 회전되는 블레이드와 유체 사이의 마찰을 감소시키고, 유체의 경계면을 통과하는 블레이드가 굴절되는 것을 방지할 수 있는 수차용 블레이드 및 이를 구비하는 소수력 발전장치를 제공할 수 있게 된다.As a result, it is used in a hydropower generator or a small hydropower generator, and the flowing water is dewatered to one side of the blade to convert the linear motion of the water into rotational motion of the blade, reduce the friction between the rotating blade and the fluid, Which is capable of preventing the blade from being deflected, and a small-hydro-electric power generating device having the blade.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한, 수차용 블레이드 및 이를 구비하는 소수력 발전장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 수차용 블레이드 및 이를 구비하는 소수력 발전장치가 아닌 다른 제품에도 본 발명의 블레이드 및 이를 구비하는 발전장치가 사용될 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. . In addition, although the water blasting blade and the small hydro-power generation device having the water blasting blade have been taken as an example, the present invention is merely an example, and the blade of the present invention and the power generation device Can be used. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
10 : 베이스플레이트 12 : 하부케이스
12a ; 배출관 12b : 가이드곡면패널
14 : 상부케이스 14a : 유입관
14b : 가이드패널 14c : 배기관
14d : 배기밸브 16 : 구동축
18 : 발전기 30 : 블레이드
30a : 구동패널 32 : 결합홀부
32a : 체결홀부 34 : 가압곡면부
36 : 돌출곡면부 38 : 돌출리브
38a : 경사면 38b : 굴절방지홈부
70 : 유량조절부 72 : 제1밸브
72a : 제1연장관 72b : 제1차단패널
72c : 제1밸브축 72d : 제1레버
72e : 제1구속레버 74 : 제2밸브
74a : 제2연장관 74b : 제2차단패널
74c : 제2밸브축 74d : 제2레버
74e : 제2구속레버10: base plate 12: lower case
12a;
14:
14b:
14d: exhaust valve 16: drive shaft
18: generator 30: blade
30a: drive panel 32: engaging hole portion
32a: fastening hole portion 34: pressing curved surface portion
36: projecting curved surface portion 38: projecting rib
38a: an
70: Flow control unit 72: First valve
72a:
72c:
72e: first restraining lever 74: second valve
74a:
74c:
74e: second restraining lever
Claims (4)
상기 가압곡면부의 배면에 구비되고 상기 블레이드에 충돌되는 유체를 일측 및 타측으로 슬라이딩시켜 간섭을 방지하는 돌출곡면부;를 포함하고,
상기 돌출곡면부에는 유체가 슬라이딩되는 경사면을 구비하는 돌출리브가 형성되며,
상기 돌출리브가 유체의 경계면을 통과할 때에 유체 경계면에 의해 상기 돌출리브가 굴절되는 것을 방지하는 굴절방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수차용 블레이드.A pressing surface portion provided on one surface of the blade and pressed by flowing water; And
And a protruding curved surface portion provided on a back surface of the pressing curved surface portion to prevent interference with the fluid that is in contact with the blade by sliding the fluid to one side and the other side,
Wherein the protruding curved portion is formed with a protruding rib having an inclined surface on which the fluid slides,
Further comprising a refraction preventing portion that prevents refraction of the protruding rib by a fluid boundary surface when the protruding rib passes through the interface of the fluid.
상기 굴절방지부는, 상기 돌출리브가 유체의 경계면을 통과할 때에 유체가 담수되도록 상기 돌출리브에 형성되는 굴절방지홈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수차용 블레이드.The method of claim 3,
Wherein the refraction preventing portion includes a refraction preventing groove formed in the protruding rib so that the fluid is discharged when the protruding rib passes through the interface of the fluid.
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2016
- 2016-02-26 KR KR1020160023041A patent/KR101717467B1/en active IP Right Grant
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