KR102226452B1 - 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치 - Google Patents

밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체의 누수 및 압력 누출을 최소화하기 위한 것으로, 본 발명의 터빈장치는 유체의 유입에 따라 상기 터빈축(513)과 함께 회전하는 터빈(510); 상기 터빈(510)을 밀폐하기 위해 상기 터빈(510)의 상단에 결합된 터빈커버(520); 상기 터빈(510) 내에서 서로 결합된 하부노즐판(350) 및 상부노즐판(370); 상기 하부노즐판(350) 및 상부노즐판(370) 사이에 결합되고, 상기 터빈(510) 내부로 유입되는 유체의 양을 조절하는 다수의 노즐(380); 상기 하부노즐판(350)의 상면 중앙에 결합되고, 상기 하부노즐판(350) 및 상부노즐판(370)을 관통하는 관통파이프(356); 상기 노즐(380)의 개폐를 위해 상기 관통파이프(356) 내부에서 회전하는 조절파이프(322)를 포함한다.

Description

밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치{A CENTRIPETAL TURBINE APPARATUS HAVING NOZZLES WITHIN SEALED TURBINE}
본 발명은 유체를 이용한 터빈장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물과 증기 등 공급 유체의 누수 및 압력누출을 억제하기 위해 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 갖는 터빈장치에 관한 것이다.
종래의 터빈은 유체의 충돌이나 반동력을 이용하여 동작하므로 압력이 높은 유체가 공급될 경우 압력 누출이 불가피한 경향이 있었다.
대한민국 공개특허 10-2010-0135907(공개일자 2010년 12월 27일)
일반적인 모든 터빈은 회전하는 터빈과 터빈을 수용하는 케이스 형태로 되어 외부에서 공급하는 유체의 압력은 케이스에 작용하는 것으로 케이스와 터빈 사이의 공간이 있다면 그 사이로 압력이 누출되는 것이 일반적인 구성이다.
증기터빈과 같은 경우도 회전체와 케이스 사이의 간격에서 압력이 누출될 뿐만 아니라 터빈의 자체 날개 틈새에서도 압력 누출이 되므로 이것이 손실의 일부가 될 수 있는 구성이다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로, 유체의 누수 및 압력 누출을 최소화하기 위한 터빈장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 증기 터빈의 경우는 물론이고, 저 낙차의 수력 발전 설비에서 터빈에 작용하는 압력 및 위치 에너지인 낙차 전체를 회전력으로 전환하기 위한 구조를 제공함으로써 터빈의 효율을 증대시킬 수 있는 터빈장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다. 특히, 유체의 에너지가 소멸할 때까지 유체가 터빈에 머무르도록 하여 유체가 가지고 있는 운동 에너지를 전부 회전력으로 변화시킬 수 있는 터빈장치의 구조를 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터빈장치는, 깔때기 형태의 터빈통(511)과, 상기 터빈통(511) 내부에 결합된 방사상의 터빈날개(512)와, 상기 터빈날개(512) 내측에 형성된 상부판(515) 및 하부판(516)과, 상기 상부판(515) 및 하부판(516) 사이의 내부통(517)과, 터빈축(513)이 삽입되는 축삽입틀(514)을 포함하고, 유체의 유입에 따라 상기 터빈축(513)과 함께 회전하는 터빈(510); 상기 터빈(510)을 밀폐하기 위해 상기 터빈(510)의 상단에 결합된 터빈커버(520); 상기 터빈(510) 내의 상기 상부판(515) 위의 공간에서 서로 결합된 하부노즐판(350) 및 상부노즐판(370); 상기 하부노즐판(350) 및 상부노즐판(370) 사이에 결합되고, 상기 터빈(510) 내부로 유입되는 유체의 양을 조절하는 다수의 노즐(380); 상기 하부노즐판(350)의 상면 중앙에 결합되고, 상기 상부노즐판(370)을 관통하는 관통파이프(356); 상기 노즐(380)의 개폐를 위해 상기 관통파이프(356) 내부에서 회전하는 조절파이프(322)를 포함한다.
본 발명에 따른 터빈장치는 상기 터빈(510)에 유체를 공급하기 위한 유체유입배관(211); 상기 터빈커버(520) 중앙의 원형 개구부를 관통하며, 상기 유체유입배관(211)의 하부개구부 및 상기 상부노즐판(370)의 상부개구부를 연결하는 연마결합통부(250); 상기 터빈커버(520) 및 상기 연마결합통부(250) 사이에서 유체가 누수되지 않도록 상기 연마결합통부(250)의 둘레에 결합된 수밀베어링(230); 상기 관통파이프(356)의 상단에 형성되고, 상기 유체유입배관(211)의 상부개구부와 결합되는 구조결합판(358)을 더 포함한다.
상기 노즐(380)은, 상기 하부노즐판(350) 및 상기 상부노즐판(370) 사이에서 개폐되는 미닫이판(385)과, 상기 하부노즐판(350) 및 상기 상부노즐판(370)을 관통하는 노즐회전축(388)과, 상기 노즐회전축(388)의 회전에 따라 상기 미닫이판(385)을 이동시키는 노즐팔(386)을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 터빈장치는 상기 하부노즐판(350)의 하부에서 상기 조절파이프(322)의 둘레에 결합되고, 상기 조절파이프(322)의 회전에 따라 상기 노즐(380)들을 구동하는 노즐동작부(320)를 더 포함하는데, 상기 노즐동작부(320)는 상기 조절파이프(322)와 함께 회전하도록 방사상으로 형성된 다수의 동작바(323)와, 상기 동작바(323) 각각의 끝단에 결합된 다수의 연결바(328)와, 상기 연결바(328)의 끝단에 결합되고, 상기 동작바(323) 및 상기 연결바(328)의 움직임에 따라 상기 노즐회전축(388)을 회전시키는 다수의 4각봉(326)을 포함한다.
본 발명에 따른 터빈장치는, 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 설치함으로써 유체 및 그 압력이 터빈 밖으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 유체의 운동 에너지를 가능한 한 많이 터빈에 가해지도록 함으로써 터빈장치의 효율을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 구심력 터빈장치를 나타낸 도면
도 2는 도 1의 터빈장치 일부분을 절개한 도면
도 3은 도 1의 터빈장치를 분해한 사시도
도 4는 본 발명의 노즐 및 노즐동작부를 상세히 나타낸 도면
도 5 및 도 6은 본 발명의 하부노즐판, 상부노즐판, 노즐을 상세히 나타낸 도면
첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 터빈장치는 폐쇄형 터빈(510)을 포함하는데, 이 터빈(510) 중심부의 터빈축(513)은 터빈(510)의 상부에 설치된 베어링장치(15)에 의해 지지되며 터빈(510)은 이 터빈축(513)을 중심으로 회전한다. 여기서, 폐쇄형 터빈(510)이란, 유량을 조절하는 노즐(380)을 완전히 감쌀 수 있도록 밀폐된 터빈을 의미한다.
이러한 터빈(510)의 회전에 의한 원심력으로 내부 압력 증가 등이 발생할 수 있고 이로 인해 압력 누출이 발생할 수 있다. 본 발명은 이러한 압력 누출을 방지하기 위한 수단으로써 폐쇄형 터빈을 제안하며 더불어 용량을 키우고 효율을 더욱 증대하기 위한 방안으로써 폐쇄형 터빈을 포함하는 터빈장치를 제안한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 터빈장치를 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 터빈장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 일부분을 절개한 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 터빈장치는 철구조물(11)의 상단에 결합된 발전기(17), 하부가 상부보다 좁아지는 깔때기 형상을 갖는 터빈(510), 터빈(510)과 함께 회전하는 터빈축(513), 터빈축(513)의 상부에 연결된 베어링장치(15), 발전기(17)의 회전축 하단과 터빈축(513)의 상단을 연결하는 축결합장치(16), 터빈(510)에 유체를 주입하는 유체유입배관(211), 터빈(510)의 하부에 연결된 방류수배관(29)을 포함한다.
유체유입배관(211)은 터빈(510)에 유체를 제공하기 위한 것으로, 그 끝부분은 터빈축(513)의 둘레에서 수직 직경이 점점 작아지는 형상을 갖고 납작한 형태의 모양을 갖는다. 이와 같이, 유체유입배관(211)의 말단부가 달팽이 껍질처럼 점점 좁아지는 형상을 갖기 때문에 유체의 속도가 가속될 수 있다.
터빈(510)은 그 상부에 터빈커버(520)가 덮여져서 밀폐가 되며, 터빈(510) 내부에 다수의 노즐(380)이 완전히 갇히게 되는 구조가 된다. 터빈(510)은 터빈축(513)과 함께 터빈축(513)을 중심으로 회전한다.
다수의 노즐(380)은 유체유입배관(211)으로부터 터빈(510)에 주입되는 유체의 량을 조절하기 위한 것으로, 유체의 누수 및 유체 압력의 누출을 방지하기 위해 밀폐된 터빈(510) 내에 설치된다. 또한, 각 노즐(380)은 그 상부에 위치한 유체유입배관(211)의 연장부분과 기계적으로 견고히 부착 및 고정된다.
터빈축(513)은 축삽입틀(514)을 관통하도록 설치되며, 유체유입배관(211)의 일부를 관통하여 베어링장치(15)에 회전 가능하도록 고정된다. 또한, 터빈축(513)은 축결합장치(16)를 통해 발전기(17)의 축과 결합된다.
유압실린더(616)가 노즐(380)의 열림 각을 조정함으로써 유체의 유동량이 조정되며, 이로써 터빈(510)의 회전속도를 조절할 수 있다. 그리고, 노즐(380)을 통해 터빈(510)을 지나온 유체는 방류접속관(28)을 이용하여 터빈(510)과 접속한 방류수배관(29)을 통해 외부로 방류되고, 방류 시 고속 회전의 원심력으로 인해 유체가 터빈(510)의 외측 상부로 역행하는 것을 방지하기 위해 다수의 저지판(59)이 설치된다.
도 3은 본 발명에 따른 터빈장치의 분해 사시도로써, 도 3에 도시된 바와 같이 유체유입배관부(210)는 유체유입배관(211)의 끝부분에 달팽이관 모양으로 그 직경이 작아지고 평평해지는 배관수평부(212)를 포함한다.
배관수평부(212)의 상부에 플렌지 결합구조의 결합홀(214)을 갖는 결합판(213)이 설치되고, 배관수평부(212)의 하부에 역시 플렌지 결합구조의 플렌지홀(219)을 갖는 결합플렌지(218)를 구비한다.
연마결합통부(250)는 터빈커버(520)의 중앙의 원형 개구부를 관통하며, 상기 유체유입배관(211)의 하부개구부 및 상기 상부노즐판(370)의 상부개구부를 연결한다. 유체는 연마결합통부(250)를 거쳐 상기 상부노즐판(370)의 상부개구부를 통과한다.
연마결합통부(250)의 상부는 결합플렌지(218)와 결합되고 연마결합통부(250)의 하부는 상부노즐판(370)의 결합플렌지(378)와 견고히 결합된다. 연마결합통부(250)는 유체유입배관부(210)와 터빈(510) 사이에서 유체가 누설되지 않도록 유체유입배관부(210)와 터빈(510) 사이에 결합된다.
상기 터빈커버(520) 및 상기 연마결합통부(250) 사이에서 유체가 누수되지 않도록 연마결합통(251) 둘레에 수밀베어링(230)이 결합된다. 연마결합통(251)의 외형은 연마가공하여 매끄럽고 단단하게 표면 처리된다. 수밀베어링(230)은 연마결합통(251)에 탈착 가능하다. 또한, 연마결합통(251)은 그 둘레에 플렌지 결합 부품으로써 반원형의 결합인장판(221)이 결합되며, 상부결합턱(252) 및 하부결합턱(253)을 포함한다. 한 쌍의 결합인장판(221)은 상부결합턱(252)의 둘레에 결합되고, 다른 한 쌍의 결합인장판(221)은 하부결합턱(253)의 둘레에 결합되며, 양쪽의 인장볼트홀(224)에 삽입되는 인장볼트(226)와 인장너트(227)에 의해 서로 결합된다. 또한 하부결합턱(253)에 결합된 결합인장판(221)은 결합플렌지(378)와 결합되는데, 플렌지홀(379) 및 결합볼트홀(225)에 삽입된 플렌지볼트(228)와 플렌지너트(229)를 이용하여 결합된다.
노즐고정판(310)은 축관통파이프(312)와 결합된 고정원판(311)을 포함하는데, 축관통파이프(312)와 결합된 고정원판(311)의 중앙부에 원형으로 돌출된 롤러레일(316)이 형성된다. 또한, 고정원판(311)의 외주에 일정한 높이의 결합턱(313)이 형성되면, 이 결합턱(313)의 내측면에 다수의 노즐축홈(315)이 형성되고 결합턱(313)의 상면에는 고정원판(311)을 관통하는 다수의 결합홀(319)이 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 노즐동작부(320)는 노즐(380)을 구동하기 위한 것으로, 노즐고정판(310)과 하부노즐판(350) 사이에 설치된다. 노즐동작부(320)는 하부노즐판(350)의 아래에서 조절파이프(322)의 둘레에 결합되고, 조절파이프(322)의 회전에 따라 노즐(380)들을 구동한다.
노즐동작부(320)는 원판형인 동작원판(321), 다수의 동작바(323), 다수의 연결바(328)를 포함한다. 조절파이프(322)는 동작원판(321)의 중앙부를 관통하며 동작원판(321)과 결합된다. 또한, 조절파이프(322)는 노즐(380)들의 개폐를 위해 관통파이프(356) 내부에서 회전한다.
동작바(323)는 동작원판(321)의 외주에 방사상으로 돌출된 형태를 가지며, 서로 일정 간격으로 이격된다. 연결바(328)는 동작바(323) 각각의 끝단에 연결되며, 각 연결바(328)는 한 쌍의 서브바를 포함한다. 이들 동작바(323) 및 연결바(328)들은 연결핀(324)에 의해 서로 결합되며 연결바(328)는 연결핀(324)을 중심으로 회전한다. 연결바(328)의 끝 부분에는 노즐(380)을 결합하기 위한 4각홀(325)이 형성된다. 연결바(328)의 끝단, 즉 4각홀(325)에는 4각봉(326)이 결합되는데, 이 4각봉(326)은 동작바(323) 및 연결바(328)의 움직임에 따라 노즐회전축(388)을 회전시킨다.
노즐동작부(320)의 하부의 롤러부(260)는 다수의 회전 롤러(261)를 포함하며, 회전 롤러(261)는 내측결합링(262)과 외측결합링(263)에 의해 지지되며 다수의 결합볼트(265)에 의해 노즐동작부(320)의 동작원판(321) 하부에 결합된다. 또한, 이 회전 롤러(261)에 축관통파이프(312)가 삽입된 상태로 회전 롤러(261)가 롤러레일(316) 위에 안착된다.
하부노즐판(350)과 상부노즐판(370)의 사이에 노즐(380)들이 설치되고, 4각홀(325)과 노즐(380)의 회전축에 정렬되도록 4각봉(326)이 노즐회전축(388)의 4각홀(389)을 관통한다. 각 노즐(380)은 하부노즐판(350)의 외주 및 상부노즐판(370)의 외주 사이에 위치하며, 고정핀(327)은 4각봉(326)에 삽입되어 4각봉(326)이 연결바(328)로부터 이탈하지 않도록 지지한다.
노즐고정판(310), 롤러부(260), 노즐동작부(320), 하부노즐판(350), 노즐(380), 상부노즐판(370)을 순서대로 결합한 후, 노즐고정판(310)의 결합홀(319), 하부노즐판(350)의 결합홀(354) 및 상부노즐판(370)의 결합홀(374)을 관통하도록 결합볼트(317)를 삽입하고 이 결합볼트(317)는 결합너트(318)로 조여진다.
터빈(510)은 회전 시 내부 압력을 얻기 위한 깔때기 형태의 터빈통(511) 내부에 결합된 방사상의 터빈날개(512)를 포함한다. 터빈날개(512)의 중심부에 상부판(515)과 하부판(516)이 설치되고, 축삽입틀(514)이 터빈날개(512)의 중앙에 견고히 결합되며 내부통(517)을 관통한다. 내부통(517)은 상부판(515)과 하부판(516) 사이에 형성된다. 터빈날개(512)와 맞닿는 구성요소들은 용접으로 결합되고, 터빈축(513)은 축삽입틀(514)에 삽입되어 고정된다.
터빈통(511)의 상부 일정 지점에 중심방향으로 일정 부분 절곡된 면 테두리 형태의 연결부(518)를 갖추고, 이 연결부(518)는 터빈커버(520)와 결합하기 위한 결합홀(519)을 포함한다. 터빈통(511)의 방류측 하단에 고속회전에 의한 원심력으로 물이 상부로의 비산을 방지하는 원형의 저지판(59)을 갖는다.
노즐고정판(310), 노즐동작부(320), 하부노즐판(350), 노즐(380), 상부노즐판(370) 및 연마결합통부(250)를 순차로 결합 완성한 것을 터빈통(511)의 내측 공간에 삽입하여 설치한 후 터빈통(511)에 터빈커버(520)를 결합한다.
터빈커버(520)는 중심에 원형의 홀을 갖는 원판형의 커버판(521)을 포함하며, 커버판(521)의 내측 부분은 수직으로 접힌 내부 절곡부(522)를 포함한다. 또한, 터빈커버(520)는 그 아랫면에 원심력 발생을 위해 방사상의 형태로 일정 간격으로 배열된 커버날개(523)를 포함한다. 터빈커버(520)의 내측에서 압력판고정볼트(526)를 이용하여 압력판(525)이 커버판(521)에 고정된다.
수밀베어링(230)은 터빈커버(520)와 연마결합통부(250) 사이에서 유체가 누설되지 않도록 압력판(525)과 접촉하고 마찰되는 부분으로, 베어링 몸체인 고정부(231)에 회전부(232)를 삽입한 후 결합부(233)를 고정부(231)에 맞대고 결합홀(235)을 통과하는 결합볼트(236)를 이용하여 결합부(233)를 고정부(231)와 결합한다. 이와 같이 형성된 수밀베어링(230)은 연마결합통(251)의 둘레에 결합되어 일정 위치에서 지지볼트(237)를 이용하여 연마결합통(251)에 고정된다.
연마결합통(251)의 상부결합턱(252)에 형성한 홈에 반원 형상의 인장판(221) 2개를 삽입돌출부(222)가 완전히 삽입되도록 결합하여 인장턱(223)에 형성한 인장볼트홀(224)에 인장볼트(226) 및 인장너트(227)를 조임으로 강한 인장력으로 결합하는 구성이다.
연마결합통(251)에 인장판(221)을 설치 하고 인장판(221)에 형성한 다수의 결합홀(225)과 유체유입배관(211)의 하단 결합플렌지(218)의 플렌지홀(219)을 관통하는 플렌지볼트(228)와 플렌지너트(229) 조임으로 결합하여 유체유입배관(211)의 하단부와 연마결합통(251)의 결합이 견고히 되는 구성이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 하부노즐판(350), 상부노즐판(370), 노즐(380)을 자세히 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하부노즐판(350) 및 상부노즐판(370)은 상기 터빈(510) 내의 상기 상부판(515)과 상기 터빈커버(520) 사이의 공간에서 서로 결합되고, 노즐(380)은 하부노즐판(350) 및 상부노즐판(370) 사이에 결합된다.
구조결합판(358)은 관통파이프(356)의 상단에 형성되고, 상기 유체유입배관(211)의 상부개구부와 결합된다. 구조결합판(358)은 그 둘레에 다수의 결합홀(359)을 포함하며, 설치 단계에서는 유체유입배관(211)의 상부결합판(213)과 같은 높이에 수평상태로 위치하게 된다. 상부결합판(213)에는 다수의 결합홀(214)이 형성되고, 상부결합판(213)의 상부에 원판 띠 형태의 배관노즐접속판(215)이 포개어 설치된다. 이 배관노즐접속판(215)은 결합홀(216)을 포함하며, 이 결합홀(216)은 구조결합판(358)의 결합홀(359)에 대응하는 위치에 형성된다. 그리고, 유체유입배관(211) 및 하부노즐판(350)이 결합 및 고정되도록 결합볼트(217)를 이용하여 배관노즐접속판(215), 상부결합판(213), 구조결합판(358)이 서로 결속된다.
도 3의 노즐제어부(610)는 조절파이프(322)의 상단에 결합되고, 조절파이프(322)를 회전시킨다. 노즐제어부(610)는 동작원판(611), 동작바(612), 연장슬리브(613)을 포함한다. 연장슬리브(613)는 원판 형태의 동작원판(611)의 외주에 결합되며 조절파이프(322)가 관통하도록 일정 높이에 위치한다. 동작원판(611)과 동작바(612)는 유압실린더(616)에 의해 회전하고 노즐동작부(320)에 동력을 전달한다.
동작원판(611)의 하단에 롤러부(260)가 부착되는데, 다수의 롤러(261)가 내측결합링(261) 및 외측결합링(263)에 지지되고 결합볼트(265)를 이용하여 동작원판(611)의 하부에 부착된다. 또한, 조절파이프(322)가 동작원판(611)에 삽입되며, 동작원판(611)은 구조결합판(358) 상의 롤러레일(357)위에 안착하되 부드럽게 회전할 수 있다. 연장슬리브(613)에 형성된 부착홀(614)에 부착볼트(615)를 조임으로써 노즐제어부(610)가 조절파이프(322)에 견고히 결합된다. 따라서, 동작원판(611)의 회전에 따라 조절파이프(322)가 회전하므로, 노즐동작부(320)에 동력이 전달될 수 있다.
유압실린더(616) 및 피스톤로드(617)의 적정한 위치에서 동작바(612)와 베어링 작용을 하는 회동접속부(618)가 접속되고, 유압실린더(616)의 몸통은 역시 약간의 회동 가능하도록 실린더고정볼트(619)를 이용하여 배관수평부(212)의 상부에 고정하는 구성이다.
도 5 및 도 6의 하부노즐판(350)은 그 중앙에서 노즐판바닥(351)을 관통하는 일정 높이의 관통파이프(356)와 결합된다. 하부노즐판(350)과 상부노즐판(370)이 결합된 경우, 관통파이프(356)는 상부노즐판(370) 중앙의 개구부를 관통하며 상부노즐판(370) 위로 돌출된다. 이 관통파이프(356)의 상단에 결합된 구조결합판(358)의 중심에 원형 궤도인 롤러레일(357)이 형성된다. 그리고, 구조결합판(358)의 외각에 다수개의 결합홀(359)이 형성된다.
노즐판바닥(351)의 상면 둘레의 일부영역에 방사상의 형태로 일정높이의 벽을 형성하는 노즐외벽(353)이 형성되고, 노즐외벽(353)을 수직으로 관통하는 결합홀(354) 및 노즐회전홀(355)이 형성된다. 노즐외벽(353)이 형성되지 않은 노즐판바닥(351)에는 노즐(380)을 설치하기 위한 노즐열림부홈(352)이 각각 설치되며, 이는 맞은편의 상부노즐판(370)과 대응하는 구성이므로 같은 구조적 형상을 이룬다.
상부노즐판(370)은 하부노즐판(350)과 대응하는 구성으로써 기능적 구성이 같다고 볼 수 있으며, 노즐커버(371)의 중앙부 일정 높이에 플렌지홀(379)을 갖춘 결합플렌지(378)를 갖춘다.
노즐커버(371)의 하면 둘레에 방사상의 형태로 일정높이의 벽을 형성하는 노즐외벽(373)이 형성되고, 노즐외벽(373)을 수직으로 관통하는 결합홀(374) 및 노즐회전홀(375)이 형성된다. 노즐외벽(373)이 형성되지 않은 노즐커버(371)에는 노즐(380)을 설치하기 위한 노즐열림부홈(372)이 각각 설치되며, 이는 맞은편의 하부노즐판(350)과 대응하는 구성이므로 같은 구조적 형상을 이룬다.
노즐(380)은 중심축으로 회전하는 미닫이 형태인 것이 특징으로써, 노즐회전축(388) 및 이와 연결된 노즐팔(386)을 포함한다. 노즐회전축(388)은 하부노즐판(350) 및 상부노즐판(370)을 관통하도록 형성된다. 노즐회전축(388) 내부에는 4각홀(389)이 형성되고, 이 4각홀(389) 내부로 4각봉(326)이 삽입된다. 4각홀(389)과 4각봉(326)은 함께 회전한다. 노즐팔(386)은 노즐회전축(388)의 회전에 따라 미닫이판(385)을 이동시킨다. 노즐팔(386)은 판결합홀(384)이 구비된 미닫이판(385)을 결합볼트(387)로 조여서 결합되고, 미닫이판(385)은 노즐케이스(381)에 삽입된다.
동작원판(321)과 함께 동작바(323) 및 연결바(328)가 일방향으로 회전하면 노즐방류구(382)가 개방되도록 미닫이판(385)이 이동한다. 반대로, 동작원판(321)과 함께 동작바(323) 및 연결바(328)가 다른 방향으로 회전하면, 노즐방류구(382)가 닫히도록 미닫이판(385)이 이동한다.
노즐케이스(381)는 각각 노즐바닥(351)의 노즐열림부홈(352)과 노즐커버(371)의 노즐열립부홈(372)에 결합하는 돌출결합부(383)를 포함하며, 돌출결합부(383)는 노즐열림부홈(352)과 노즐열립부홈(372)에 삽입되어 고정된다.
각각의 노즐팔(386)이 결합된 미닫이판(385)을 노즐케이스(381)에 삽입하면 노즐(380)이 완성되며, 노즐회전축(388)을 하부노즐판(350)의 노즐회전홀(355)과 상부노즐판(370)의 노즐회전홀(375)에 맞추어 끼우면 노즐(380)의 설치가 완성된다.
노즐동작부(320)는 노즐고정판(310)과 하부노즐판(350) 사이에 삽입 설치되어 노즐(380)을 구동한다. 노즐동작부(320)는 원판형인 동작원판(321)의 중앙부에 관통하는 조절파이프(322)와 결합되어, 조절파이프(322)와 함께 회전한다. 동작원판(321) 외주에 방사상으로 다수의 동작바(323) 및 연결바(328)가 형성되고, 조절파이프(322) 및 동작원판(321)의 회전에 따라 동작바(323)가 함께 회전한다.
이와 같은 구조의 터빈장치의 구동방법을 설명하면 다음과 같다.
유체유입배관(211)을 통해서 유체가 유입될 때 유체는 유체유입배관(211)의 말단부에서 유속이 빨라지게 된다. 그리고 이 유체는 연마결합통(251)을 통해서 상부노즐판(370) 및 하부노즐판(350) 사이의 공간에 주입되고, 노즐(380)에 다다르게 된다.
이때, 노즐(380)을 개방하면 유체는 터빈통(511)에 유입되고 터빈날개(512)에 압력을 가하게 된다. 따라서, 터빈통(511), 터빈커버(520), 터빈날개(512), 터빈축(513)은 함께 회전하게 된다. 그리고 이 회전력은 발전기(17)에 전달된다. 이처럼 터빈(510)이 회전하는 동안 터빈(510) 내부의 노즐고정판(310), 상부노즐판(370), 하부노즐판(350), 연마결합통부(250) 등은 회전하지 않고 고정되어 있다.
이후, 유체는 내부통(517) 및 터빈통(511) 사이를 통해서 터빈통(511)의 하부로 배출되는데, 터빈통(511)이 깔때기 형성처럼 하부가 점점 좁아진 형상이므로 이때 유체에는 구심력이 발생한다. 따라서, 본 발명의 터빈장치는 종래와 다르게 유체에 구심력을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
11 : 구조물 15 : 베어링장치 16 : 축결합장치
17 : 발전기 211 : 유체유입배관 212 : 배관수평부
221 : 인장판 230 : 수밀베어링 251 : 연마결합통
261 : 롤러 310 : 노즐고정판 311 : 고정원판
312 : 축관통파이프 316 : 롤러레일 320 : 노즐동작부
321 : 동작원판 322 : 조절파이프 323 : 동작바
350 : 하부노즐판 351 : 노즐판바닥 353 : 노즐외벽
355 : 노즐회전홀 356 : 관통파이브 357 : 롤러레일
370 : 상부노즐판 371 : 노즐커버 375 : 노즐회전홀
380 : 노즐 385 : 미닫이판 510 : 터빈
511 : 터빈통 512 : 터빈날개 513 : 터빈축
520 : 터빈커버 523 : 커버날개 610 : 노즐제어부
616 : 유압실린더

Claims (8)

  1. 유체유입배관에서 공급되는 유체에 의해 회전하는 터빈을 갖는 구심력터빈장치에 있어서,
    상기 유체유입배관에 고정되도록 결합된 연마결합통과,
    상기 연마결합통과 결합하여 설치되는 노즐과,
    하부의 방수구 쪽으로 갈수록 직경이 좁아지는 형태의 터빈통과,
    유체의 소용돌이 현상을 억제하고 구심력이 작용하도록 상기 터빈통의 내측에 방사상으로 고정 결합되는 터빈날개를 포함하되,
    상기 터빈은 상부판, 하부판, 내부통 및 축삽입틀을 포함하고,
    상기 터빈날개는 상기 상부판, 상기 하부판, 상기 내부통 및 상기 축삽입틀과 결합되어 유체의 통로를 형성하고, 상기 터빈과 함께 일체로 회전하며,
    상기 연마결합통은 커버판의 홀에 삽입한 후 결합 부품으로 노즐을 고정되게 설치하는 것과,
    상기 터빈은 노즐의 하방에서부터 삽입하여 터빈축이 베어링장치에 삽입되어 회동 지지되도록 설치하는 것과,
    상기 터빈이 회전하는 상태에서도 밀폐되도록 상기 터빈의 상부 연결부 결합 홀에 상기 커버판을 볼트 조임으로 고정하는 것과,
    상기 터빈의 내부 공간에 유체공급을 조절하는 노즐을 포함한 상태로 회전 하는것과,
    상기 노즐은 하부노즐판 및 상부노즐판 사이에서 개폐되는 미닫이판으로 구성되는 것과:
    상기 미닫이판은 노즐팔이 노즐회전축과 결합하여 회동 작용으로 동작하는 것과,
    상기 노즐회전축의 회전에 따라 상기 미닫이판을 이동시켜 노즐의 유량 조절 기능이 되는 것을 특징으로 하는 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버판과 상기 연마결합통 사이에서 유체가 누수 되지 않도록 상기 연마결합통의 둘레에 결합된 수밀베어링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 커버판을 관통하며, 상기 유체유입배관의 하부개구부와 결합되어 연장되는 상기 연마결합통은 상기 상부노즐판의 결합플랜지와 결합하는 구조인 것을 특징으로 하는 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부노즐판과 결합되는 관통파이프의 구조결합판과 상기 유체유입배관의 상부개구부의 결합판을 배관노즐접속판으로 볼트 결합하는 구조인 것을 특징으로 하는 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부노즐판의 하부에서 조절파이프의 둘레에 결합되고, 상기 조절파이프의 회전에 따라 상기 노즐들을 구동하는 노즐동작부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 노즐동작부는, 상기 조절파이프와 함께 회전하도록 방사상으로 형성된 다수의 동작바:
    상기 동작바 각각의 끝단에 결합된 다수의 연결바:
    상기 노즐동작부는 상기 연결바의 끝단에 결합되는 4각봉을 상기 노즐회전축에 형성된 4각홀에 삽입 결합하는 구성인 것을 특징으로 하는 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 조절파이프의 회전 동작을 위해 상기 조절파이프의 상단에 결합되는 동작바에 동력을 제공하는 노즐제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 밀폐된 터빈 내부에 노즐을 포함하는 구심력 터빈장치.
  8. 삭제
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