KR101729519B1 - 유수를 이용한 동력발생장치 - Google Patents

유수를 이용한 동력발생장치 Download PDF

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경 곤 김
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이종숙
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Abstract

본 발명은 본 출원인의 특허 제10-1297386호(2013년 8월 9일, 등록)의 "유수를 이용한 동력발생장치"를 개선한 것이다.
본 발명에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는 반원통 형태의 케이스(10)에 샤프트(20)가 회전 가능하게 장착되고, 샤프트(20)에 다수개의 방사형 프레임(RF)과 다수개의 간격유지구(40)가 끼워져, 방사형 프레임(RF) 사이에 간격유지구(40)가 배치되고, 방사형 프레임(RF) 사이에 가변날개(50)가 배치되도록, 방사형 프레임(RF)의 고정날개(31)에 고정축(60)의 양단이 각각 끼워지고, 고정축(60)에 가변날개(50)의 축하우징(51)이 고정축(60)에 대해 상대회전할 수 있게 끼워지고, 방사형 프레임(RF)의 고정날개(31)에 양 단이 각각 장착된 스톱퍼 로드(70)에 가변날개(50)가 걸려, 오목하게 형성된 가변날개(50)의 오목한 배면(57)이 유수의 힘을 받는 동안, 스톱퍼 로드(70)가 가변날개(50)의 볼록한 앞면(56)을 지지함으로써, 스톱퍼 로드(70)에 의해 가변날개(50)가 펴진 상태를 유지하게 되고, 상기 가변날개(50)는 볼록한 앞면(56)에 가이드 터널수단(80)이 장착되며, 상기 가이드 터널수단(80)은 유수가 유입되는 유입구(81)가 배출구(82)보다 크게 형성되며, 유입구(81)에서 배출구(82)로 갈수록 내부 체적이 줄어들도록 테이퍼지게 형성되고, 디귿자 단면형상을 가지며, 양 측단의 플랜지부(83, 84)가 가변날개(50)의 앞면(56)에 부착되는 것을 특징으로 한다.

Description

유수를 이용한 동력발생장치{POWER GENERATING DEVICE USING WATER-FLOW}
본 발명은 본 출원인의 특허 제10-1297386호(2013년 8월 9일, 등록)의 "유수를 이용한 동력발생장치"를 개선한 것으로서, 보다 상세하게는 가변날개의 앞면에 가이드 터널수단이 장착되는 유수를 이용한 동력발생장치에 관한 것이다.
본 출원인의 특허 제10-1297386호(2013년 8월 9일, 등록)에 "유수를 이용한 동력발생장치"가 소개되어 있다.
상기 유수를 이용한 동력발생장치는 케이스에 샤프트가 회전 가능하게 장착되고, 샤프트에 다수개의 방사형 프레임과 다수개의 간격유지구가 끼워져, 방사형 프레임 사이에 간격유지구가 배치되고, 방사형 프레임 사이에 가변날개가 배치되도록, 방사형 프레임의 고정날개에 고정축의 양단이 각각 끼워지고, 고정축에 가변날개의 축하우징이 고정축에 대해 상대회전할 수 있게 끼워지고, 가변날개의 측면에 형성된 가이드 돌기가 고정날개의 안내구멍에 끼워지는 것을 특징으로 한다.
그러나, 상기 유수를 이용한 동력발생장치는 불규칙한 유수의 흐름에 의해 유수의 압력이 휠이 장착된 가변날개의 선단 부근을 먼저 가압할 경우, 가변날개가 펴지지않게 되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 가변날개의 앞면에 가이드 터널수단을 장착함으로써, 가이드 터널수단에 의해 가변날개가 케이스의 가이드 트랙을 통과하는 순간, 불규칙한 유수의 흐름에 상관없이, 유수가 가변 날개의 하단부인 고정축 하우징의 윗부분을 누르게 되어, 가변날개가 펴지는 것을 보장하게 되는 유수를 이용한 동력발생장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는 반원통 형태의 케이스에 샤프트가 회전 가능하게 장착되고, 샤프트에 다수개의 방사형 프레임과 다수개의 간격유지구가 끼워져, 방사형 프레임 사이에 간격유지구가 배치되고, 방사형 프레임 사이에 가변날개가 배치되도록, 방사형 프레임의 고정날개에 고정축의 양단이 각각 끼워지고, 고정축에 가변날개의 축하우징이 고정축에 대해 상대회전할 수 있게 끼워지고, 방사형 프레임의 고정날개에 양 단이 각각 장착된 스톱퍼 로드에 가변날개가 걸려, 오목하게 형성된 가변날개의 오목한 배면이 유수의 힘을 받는 동안, 스톱퍼 로드가 가변날개의 볼록한 앞면을 지지함으로써, 스톱퍼 로드에 의해 가변날개가 펴진 상태를 유지하게 되고,
상기 가변날개는 볼록한 앞면에 가이드 터널수단이 장착되며, 상기 가이드 터널수단은 유수가 유입되는 유입구가 배출구보다 크게 형성되며, 유입구에서 배출구로 갈수록 내부 체적이 줄어들도록 테이퍼지게 형성되고, 디귿자 단면형상을 가지며, 양 측단의 플랜지부가 가변날개의 앞면에 부착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유수를 이용한 동력발생장치의 다른 예는 반원통 형태의 케이스에 샤프트가 회전 가능하게 장착되고, 샤프트에 다수개의 방사형 프레임과 다수개의 간격유지구가 끼워져, 방사형 프레임 사이에 간격유지구가 배치되고, 방사형 프레임 사이에 가변날개가 배치되도록, 방사형 프레임의 고정날개에 고정축의 양단이 각각 끼워지고, 고정축에 가변날개의 축하우징이 고정축에 대해 상대회전할 수 있게 끼워지고, 가변날개의 측면에 형성된 가이드 돌기가 고정날개의 안내구멍에 끼워지는 유수를 이용한 동력발생장치에 있어서,
상기 가변날개는 볼록한 앞면에 가이드 터널수단이 장착되며, 상기 가이드 터널수단은 유수가 유입되는 유입구가 배출구 보다 크게 형성되며, 유입구에서 배출구로 갈수록 내부 체적이 줄어들도록 테이퍼지게 형성되고, 디귿자 단면형상을 가지며, 양 측단의 플랜지부가 가변날개의 앞면에 부착되는 것을 특징으로 한다.
이것에 의해, 본 발명에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는 가이드 터널수단에 의해 가변날개가 케이스의 가이드 트랙을 통과하는 순간, 불규칙한 유수의 흐름에 상관없이, 유수가 가변 날개의 하단부인 고정축 하우징의 윗부분을 누르게 되어, 가변날개가 펴지는 것을 보장할 수 있며, 스톱퍼 로드에 가변날개가 걸려, 오목하게 형성된 가변날개의 배면이 유수의 힘을 받는 동안, 스톱퍼 로드에 의해 가변날개가 펴진 상태를 유지하게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치를 도시한 사시도
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치를 도시한 측면도
도 3은 가변날개에 가이드 터널수단이 장착된 상태를 도시한 사시도
도 4는 가변날개에 장착된 가이드 터널수단의 작용을 설명하기 위한 단면도
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치를 도시한 사시도
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치를 도시한 측면도
도 7은 가변날개에 가이드 터널수단이 장착된 상태를 도시한 사시도
도 8은 가변날개에 가이드 터널수단이 장착된 상태를 도시한 도 7의 B-B선에 따른 단면도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는 반원통 형태의 케이스(10)에 샤프트(20)가 회전 가능하게 장착되고, 샤프트(20)에 다수개의 방사형 프레임(RF)과 다수개의 간격유지구(40)가 끼워져, 방사형 프레임(RF) 사이에 간격유지구(40)가 배치되고, 방사형 프레임(RF) 사이에 가변날개(50)가 배치되도록, 방사형 프레임(RF)의 고정날개(31)에 고정축(60)의 양단이 각각 끼워지고, 고정축(60)에 가변날개(50)의 축하우징(51)이 고정축(60)에 대해 상대회전할 수 있게 끼워지고, 방사형 프레임(RF)의 고정날개(31)에 양 단이 각각 장착된 스톱퍼 로드(70)에 가변날개(50)가 걸려, 오목하게 형성된 가변날개(50)의 오목한 배면(57)이 유수의 힘을 받는 동안, 스톱퍼 로드(70)가 가변날개(50)의 볼록한 앞면(56)을 지지함으로써, 스톱퍼 로드(70)에 의해 가변날개(50)가 펴진 상태를 유지하게 된다.
상기 스톱퍼 로드(70)는 디귿자형으로 형성되며, 양 단이 방사형 프레임(RF)의 고정날개(31)에 각각 결합된다.
이것에 의해, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는 물속에 잠긴 상태에서, 도 2에 도시된 것처럼, 화살표(91) 방향으로 물이 흐르게 되면, 반원통형의 케이스(10)가 없는 B구간에서 가변날개(50)가 펴지게 됨으로써, 흐르는 물이 펴진 가변날개(50)를 화살표(91) 방향으로 밀어, 방사형 프레임(RF)과 샤프트(20)가 회전하게 됨으로써, 샤프트(20)에 회전 동력이 발생하게 되는 것이다.
이때, 가변날개(50)는 고정축(60)을 중심으로 회전될 수 있으나, 방사형 프레임(RF)의 고정날개(31)에 양단이 각각 장착된 스톱퍼 로드(70)에 가변날개(50)가 걸려, 오목하게 형성된 가변날개(50)의 배면(57)이 화살표(91) 방향으로 수압을 받을 때, 스톱퍼 로드(70)가 가변날개(50)의 앞면(56)을 지지하게 되어, 가변날개(50)가 펴진 상태를 유지하게 된다.
또한, 상기 가변날개(50)는 볼록한 앞면(56)에 가이드 터널수단(80)이 장착되며, 상기 가이드 터널수단(80)은 유수가 유입되는 유입구(81 ; 도 4 참조)가 배출구(82)보다 크게 형성되며, 유입구(81)에서 배출구(82)로 갈수록 내부 체적이 줄어들도록 테이퍼지게 형성되고, 디귿자 단면형상을 가지며, 양 측단의 플랜지부(83, 84)가 가변날개(50)의 앞면(56)에 부착된다.
상기와 같이 가이드 터널수단(80)이 장착된 가변날개(50)는, 도 2에 도시된 것처럼, 자유단(54)이 케이스(10)에서 벗어나는 시점에서, 유수가 먼저 가이드 터널수단(80)의 유입구(81)로 유입된 후 배출구(82)를 통해 배출된다. 이때, 유입구(81)에서 배출구(82)로 갈수록 내부 체적이 줄어들도록 테이퍼지게 형성되어 있어, 가변날개(50)의 중심(O1 ; 도 4참조) 아래에 위치한 배출구(82) 쪽에서 압력이 형성되고, 유수가 유입구(81)로 유입되는 속도보다 배출구(82)에서 더 높은 속도로 배출됨으로써, 가이드 터널수단(80)의 배출구(82)를 분출되는 유수가 가변 날개(50)의 하단부인 고정축 하우징(51)의 윗부분을 누르게 됨으로써, 도 2에서와 같이 가변날개(50)의 자유단(54)이 케이스(10)를 통과하는 순간 가변날개(50)가 펴지도록 세워지게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는 가변날개(50)의 앞면(56)에 장착된 가이드 터널수단(80)에 의해 가변날개(50)가 케이스(10)를 통과하는 순간, 불규칙한 유수의 흐름에 상관없이, 유수가 가변 날개(50)의 하단부인 고정축 하우징(51)의 윗부분을 누르게 됨으로써, 가변날개(50)가 펴지는 것을 보장하게 되며, 방사형 프레임(RF)의 고정날개(31)에 양단이 각각 장착된 스톱퍼 로드(70)에 가변날개(50)가 걸려, 오목하게 형성된 가변날개(50)의 배면(57)이 유수의 힘을 받는 동안, 스톱퍼 로드(70)가 가변날개(50)의 앞면(56)을 지지함으로써, 스톱퍼 로드(80)에 의해 가변날개(50)의 펴진 상태가 유지된다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치의 스톱퍼 로드(70) 대신에, 가변날개(150)의 측면에 형성된 가이드 돌기(152)가 고정날개(131)의 안내구멍(132)에 끼워져, 가변날개(150)가 접혔다 펴지는 것이 가이드 돌기(152)가 안내구멍(132)에서 이동할 수 있는 범위에 의해 결정되는 것을 제외하고, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치와 동일하다.
즉, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는 반원통 형태의 케이스(110)에 샤프트(120)가 회전 가능하게 장착되고, 샤프트(120)에 다수개의 방사형 프레임(130)과 다수개의 간격유지구(140)가 끼워져, 방사형 프레임(130) 사이에 간격유지구(140)가 배치되고, 방사형 프레임(130) 사이에 가변날개(150)가 배치되도록, 방사형 프레임(130)의 고정날개(131)에 고정축(160)의 양단이 각각 끼워지고, 고정축(160)에 가변날개(150)의 축하우징(151)이 고정축(160)에 대해 상대회전할 수 있게 끼워지고, 가변날개(150)의 측면에 형성된 가이드 돌기(152)가 고정날개(131)의 안내구멍(132)에 끼워진다.
이것에 의해, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는 물속에 잠긴 상태에서, 도 5에 도시된 것처럼, 화살표(191) 방향으로 물이 흐르게 되면, 케이스(110)가 없는 B구간에서 가변날개(150)가 펴지게 됨으로써, 흐르는 물이 펴진 가변날개(150)를 화살표(191) 방향으로 밀어, 방사형 프레임(130)과 샤프트(120)가 회전하게 됨으로써, 샤프트(120)에 회전 동력이 발생하게 되는 것이다.
이때, 가변날개(150)는 고정축(160)을 중심으로 회전될 수 있으나, 가변날개(150)의 측면에 형성된 가이드 돌기(152)가 고정날개(131)의 안내구멍(132)에 끼워져 있어, 케이스(110)를 벗어난 가변날개(150)가 화살표(191) 방향으로 수압을 받을 때, 가이드 돌기(152)가 안내구멍(132)의 일단에 걸려 가변날개(150)의 각회전 범위를 제한함으로써, 가변날개(150)가 물의 압력을 받을 때 뒤로 넘어가는 것을 방지하고, 방사형 프레임(130)의 회전에 의해 가변날개(150)가 케이스(110)에서 벗어나게 되면 수압을 받을 수 있도록 자동으로 펴지게 된다.
또한, 상기 가변날개(150)는 볼록한 앞면(156)에 가이드 터널수단(180)이 장착되며, 상기 가이드 터널수단(180)은 유수가 유입되는 유입구(181 ; 도 8 참조)가 배출구(182) 보다 크게 형성되며, 유입구(181)에서 배출구(182)로 갈수록 내부 체적이 줄어들도록 테이퍼지게 형성되고, 디귿자 단면형상을 가지며, 양 측단의 플랜지부(183, 184)가 가변날개(150)의 앞면(156)에 부착된다.
상기와 같이 가이드 터널수단(180)이 장착된 가변날개(150)는, 도 6에 도시된 것처럼, 자유단이 케이스(10)의 반원통형의 케이스(110)를 벗어나는 시점에서, 유수가 가이드 터널수단(180)의 유입구(181)로 유입된 후 배출구(182)를 통해 배출된다. 이때, 유입구(181)에서 배출구(182)로 갈수록 내부 체적이 줄어들도록 테이퍼지게 형성되어 있어, 가변날개(150)의 중심(O1 ; 도 8참조) 아래에 위치한 배출구(182) 쪽에서 압력이 형성되고, 유수가 유입구(181)로 유입되는 속도보다 배출구(182)에서 더 높은 속도로 배출됨으로써, 가이드 터널수단(180)의 배출구(182)를 분출되는 유수가 가변 날개(150)의 하단부인 고정축 하우징(151)의 윗부분을 누르게 됨으로써, 도 6에서와 같이 가변날개(50)가 케이스(10)를 통과하는 순간 가변날개(150)가 펴지도록 세워지게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 유수를 이용한 동력발생장치는 가변날개(150)의 앞면(156)에 장착된 가이드 터널수단(180)에 의해 가변날개(150)가 케이스(110)를 통과하는 순간, 불규칙한 유수의 흐름에 상관없이, 유수가 가변 날개(150)의 하단부인 고정축 하우징(151)의 윗부분을 누르게 됨으로써, 가변날개(150)가 펴지는 것을 보장하게 된다.
10 : 케이스 20 : 샤프트
RF : 방사형 프레임 40 : 간격유지구
50 : 가변날개 70 : 스톱퍼 로드
80 : 가이드 터널수단

Claims (2)

  1. 반원통 형태의 케이스(10)에 샤프트(20)가 회전 가능하게 장착되고, 샤프트(20)에 다수개의 방사형 프레임(RF)과 다수개의 간격유지구(40)가 끼워져, 방사형 프레임(RF) 사이에 간격유지구(40)가 배치되고, 방사형 프레임(RF) 사이에 가변날개(50)가 배치되도록, 방사형 프레임(RF)의 고정날개(31)에 고정축(60)의 양단이 각각 끼워지고, 고정축(60)에 가변날개(50)의 축하우징(51)이 고정축(60)에 대해 상대회전할 수 있게 끼워지고, 방사형 프레임(RF)의 고정날개(31)에 양 단이 각각 장착된 스톱퍼 로드(70)에 가변날개(50)가 걸려, 오목하게 형성된 가변날개(50)의 오목한 배면(57)이 유수의 힘을 받는 동안, 스톱퍼 로드(70)가 가변날개(50)의 볼록한 앞면(56)을 지지함으로써, 스톱퍼 로드(70)에 의해 가변날개(50)가 펴진 상태를 유지하게 되고,
    상기 가변날개(50)는 볼록한 앞면(56)에 가이드 터널수단(80)이 장착되며, 상기 가이드 터널수단(80)은 유수가 유입되는 유입구(81)가 배출구(82)보다 크게 형성되며, 유입구(81)에서 배출구(82)로 갈수록 내부 체적이 줄어들도록 테이퍼지게 형성되고, 디귿자 단면형상을 가지며, 양 측단의 플랜지부(83, 84)가 가변날개(50)의 앞면(56)에 부착되는 것을 특징으로 하는 유수를 이용한 동력발생장치.
  2. 반원통 형태의 케이스(110)에 샤프트(120)가 회전 가능하게 장착되고, 샤프트(120)에 다수개의 방사형 프레임(130)과 다수개의 간격유지구(140)가 끼워져, 방사형 프레임(130) 사이에 간격유지구(140)가 배치되고, 방사형 프레임(130) 사이에 가변날개(150)가 배치되도록, 방사형 프레임(130)의 고정날개(131)에 고정축(160)의 양단이 각각 끼워지고, 고정축(160)에 가변날개(150)의 축하우징(151)이 고정축(160)에 대해 상대회전할 수 있게 끼워지고, 가변날개(150)의 측면에 형성된 가이드 돌기(152)가 고정날개(131)의 안내구멍(132)에 끼워지는 유수를 이용한 동력발생장치에 있어서,
    상기 가변날개(150)는 볼록한 앞면(156)에 가이드 터널수단(180)이 장착되며, 상기 가이드 터널수단(180)은 유수가 유입되는 유입구(181)가 배출구(182) 보다 크게 형성되며, 유입구(181)에서 배출구(182)로 갈수록 내부 체적이 줄어들도록 테이퍼지게 형성되고, 디귿자 단면형상을 가지며, 양 측단의 플랜지부(183, 184)가 가변날개(150)의 앞면(156)에 부착되는 것을 특징으로 하는 유수를 이용한 동력발생장치.
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KR101614770B1 (ko) 2015-08-04 2016-04-22 강석철 수차날개 및 이를 포함하는 궤도 수차

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