KR200230182Y1

KR200230182Y1 - Rotational force generating device using the rising force of air bubbles.

Info

Publication number: KR200230182Y1
Application number: KR2020010000207U
Authority: KR
Inventors: 신태수
Original assignee: 신태수
Priority date: 2001-01-04
Filing date: 2001-01-04
Publication date: 2001-07-19

Abstract

위치에너지나 화석에너지등 거의 모든 에너지는 한번 사용하고나면 다시 사용할수 없다.Almost all energy such as potential energy and fossil energy cannot be reused once used.

그러나 액체중에서 공기방울이 갖는 부력에 의한 상승력은 몇번을 사용하더라도 약해지지않고 오히려 더욱 강해진다 .However, the buoyancy lift force of air bubbles in a liquid does not become weak but becomes stronger even after several use.

본 발명에서는 이점을 이용하여 직육면체나 원기둥과 유사한 물탱크를 세워서 설치한후, 그 물탱크의 내부에 상하로 여러대의 물레방아를 공기방울의 상승진행방향에 횡으로 설치하고, 물을 채워 물탱크 바닥이나 측면의 공기유입구를 통해 공급되는 공기방울이 상승하면서 차례차례 물레방아를 회전시키도록 구성한 공기방울의 상승력을 누차 이용한 회전력발생장치이다.In the present invention, the water tank similar to a cuboid or a cylinder is built up and installed by using the advantages, and a plurality of watermills are installed in the water tank vertically in the upward direction of the air bubble and filled with water to fill the water tank. It is a rotational force generating device that utilizes the lifting force of air bubbles that are configured to rotate a watermill sequentially as the air bubbles supplied through the bottom or side air inlets rise.

Description

Rotational force generating device using the rising force of air bubbles. {Omitted}

일반적으로 회전력을 발생시키기 위해서는 원동기로서 수차, 외연기관,내연기관 등이 사용된다 .Generally, aberration, external combustion engine, internal combustion engine, etc. are used as a prime mover to generate rotational force.

수차나 내연기관,외연기관등의 경우 투입된 입력에너지를 한번 사용하면 재사용이 불가능 하다.In case of aberration, internal combustion engine, external combustion engine, it is impossible to reuse once input energy is input.

액체중의 공기방울( 또는 기포 )이 갖는 부력에 의한 상승력은 재사용이 가능하여 재사용하더라도 상승력이 약해지지않고, 오히려 더 강해지는 성질을 누차이용하여 보다 경제성있는 총합회전력발생장치의 고안 .The lifting force by buoyancy of air bubbles (or bubbles) in liquid is reusable, so that the lifting force is not weakened even if it is reused.

도 1 은 전체를 조립한 개념적 측면도1 is a conceptual side view of the whole assembled

31 ; 물레방아 32 ; 중공회전관 33 ; 회전캠31; Watermill 32; Hollow rotary tube 33; Rotating cam

34 ; 물레방아날개안내가이드 35 ; 원추형안내가이드34; Watermill Wing Guide 35; Conical Guide

압축공기 또는 압축가스 같은 기체를 물같은 액체가 담긴 용기의 바닥에서유출시키면 공기방울이 되어 부력으로 위로 상승하게 된다 .When a gas such as compressed air or compressed gas flows out of the bottom of a container containing a liquid such as water, it becomes a bubble and rises upward with buoyancy.

이런현상은 공기방울의 상승력으로 회전하는 고기어항속의 물레방아 ( 또는 수력터빈, 또는 수차 )의 경우에서 쉽게 볼수 있다 . 공기방울은 대게 수심에 해당하는 수압이상의 압력을 가진 압축공기를 공급할때 발생된다 . 압축공기를 공급하기 위해서는 압축공기를 발생시키기 위한 동력이 소요되게 된다 .This can easily be seen in the case of a watermill (or hydroturbine, or aberration) in a fishing port that rotates with the upward force of air bubbles. Bubbles are usually generated by supplying compressed air with a pressure above the water level corresponding to the depth. To supply compressed air, power is required to generate compressed air.

바닥근방에서 공급된 공기방울은 처음에는 체적이 작으나 수면 위쪽으로 상승하면서 그 체적( 부피 )이 점점 커지게 된다 .Bubbles supplied near the bottom are initially small in volume, but as they rise above the water surface, their volume (volume) gradually increases.

왜냐하면 수심이 깊은데서는 압력이 높고, 수심이 낮은 위로 올라오게되면 압력이 낮아지기 때문이다 . 이런현상은 ' 온도가 일정할때는 일정량의 기체의 체적은 그 압력에 반비례 한다 '는 보일의 법칙에 의해서도 잘 설명된다.This is because the pressure is high in deep water, and the pressure drops when it rises above the low water depth. This phenomenon is well illustrated by Boyle's law that, when temperature is constant, the volume of gas is inversely proportional to its pressure.

일예로 10 m 수심의 수압은 공기압 + 수압 = 1 ㎏/cm²+ 1 kg/cm²= 2〔㎏/cm²〕정도이다. 일예로 10 〔㎏/cm²〕의 압축공기 1 리터를 10 m 수심의 바닥에서 유출시키면 바닥의 수압은 2〔㎏/cm²〕이므로 5 배가 커진 5 리터가 되고 , 이 공기방울이 상승하여 수면에 이르렀을때에는 수압이 거의 대기압에 가까우므로 처음 체적의 약 10 배의 체적을 갖게 된다 . 고로 바닥에서의 체적의 약 2 배가 된다 .For example, the water pressure at 10 m depth is about air pressure + water pressure = 1 kg / cm ² + 1 kg / cm ² = 2 [kg / cm ² ]. For example, if 1 liter of compressed air of 10 [kg / cm ² ] flows out of the bottom of 10 m depth, the bottom water pressure is 2 [kg / cm ² ], which is 5 times larger than 5 liters. At this point, the water pressure is close to atmospheric, so you have about 10 times the volume of the initial volume. It is therefore about twice the volume at the bottom of the furnace.

일예로 도 1 처럼 아랫쪽 물레방아를 돌리고 올라오는 공기방울이 윗 물레방아의 아래의 저점부근으로 유입되도록 약간씩 오른쪽으로 이동시켜 설치한다.As an example, as shown in FIG. 1, the lower watermill is rotated and the air bubbles coming up are slightly moved to the right side so as to flow into the lower part of the bottom of the upper watermill.

도1의 물탱크는 수심이 10 m이고, 5 대의 물레방아를 설치하는것으로 가정한다 .It is assumed that the water tank of FIG. 1 has a depth of 10 m and five watermills are installed.

이때 30 마력에 8 ㎏ /cm²,3950리터/분의 출력을 가진 공기압축기로 맨 아래 물레방아의 원추형안내가이드( 35 ) 아래로 초당 40 리터의 압축공기를 내보내면 발생된 공기방울이 맨 아래 물레방아 (31 )를 돌리고 , 그 다음 , 그다음 위의 방아를 차례로 돌리고 대기속으로 나오게 된다 . 공기방울 1 리터가 갖는 상승력은 대기중에서 물체 1 ㎏ 이 갖는 9.8〔N 〕으로 본다 . 물레방아의 효율은 70 %로 보고, 회전수는 1초당 0.7 회전으로 보고, 지름은 2〔ｍ〕로 한다 .At this time, the air compressor with an output of 8 kg / cm ² , 3950 liters / min at 30 hp ejected 40 liters of compressed air per second under the conical guide of the bottom watermill (35). The lanyard (31) is turned, then the upper lanyard is rotated in turn and out into the atmosphere. The lifting force of 1 liter of air bubble is regarded as 9.8 [N] of 1 kg of object in air. The efficiency of the watermill is 70%, the number of revolutions is 0.7 revolutions per second, and the diameter is 2 [m].

회전기계의 일율계산식 = 모멘트 x 2 πx 초당회전수이다 . 그리고 회전모멘트는 반지름 x 힘의 크기 이다 . 맨 아래방아에 가해지는 공기방울의 힘의 세기는 (40 리터X 4 배 )x 9.8N = 약 1600〔N〕이고 ,회전모멘트는 1600 x 1 M = 1600 〔N·m〕가 되어 일율 P = 1600 x 6.28 x 0.7 x 0.7 = 약 4.9〔Kw〕이다.Uniformity equation for rotating machine = moment x 2 πx revolutions per second. And the moment of rotation is radius x force. The force of the air bubbles applied to the bottom of the bottom is (40 liters x 4 times) x 9.8 N = approximately 1600 [N], and the rotation moment is 1600 x 1 M = 1600 [Nm], so that the uniform P = 1600 x 6.28 x 0.7 x 0.7 = about 4.9 [Kw].

5 대가 2〔 m 〕간격으로 설치되므로 공기방울이 20 %씩 체적이 커져서 일율도 그만큼 커지는 것으로 보면 5.9 Kw , 6.8 Kw , 7.1Kw , 8.5 Kw 가 되어 합계 출력은 약 34〔Kw〕 가 된다 . 이 경우 출력의 크기는 공기압축기의 입력인 30마력( 약 23 Kw ) 을 넘는셈이 된다 . 고로 경제적이 되고, 이는 공기방울의 상승력을 누차 이용한 결과이다 . 위의 예에 있어서의 효율과 회전수는 실험결과가 아니므로 다양한 크기의 다수의 물레방아에 대한 많은 실험으로 확인할 필요가 있다 .Since 5 units are installed at intervals of 2 m, the air bubbles increase in volume by 20%, and the work rate increases as well, resulting in 5.9 Kw, 6.8 Kw, 7.1 Kw, and 8.5 Kw. In this case, the output is over 30 horsepower (about 23 Kw), the input of the air compressor. Therefore, it becomes economical, and this is the result of using the rising force of air bubbles gradually. Since the efficiency and rotation speed in the above example are not experimental results, it is necessary to confirm the results of many experiments on many watermills of various sizes.

입력을 더욱 감소시키려면 물레방아의 무게를 감소시키거나 공기방울발생을 위한 입력을 감소시켜야 하고, 또 하나는 물레방아의 효율을 증가시켜서 회전수를 증가시키면, 출력이 증가하게되므로 결과적으로 출력대비 입력의비율이 감소되는 결과가 된다 .To further reduce the input, the weight of the watermill should be reduced or the input for the generation of air bubbles should be reduced.Another increase in the number of revolutions by increasing the efficiency of the watermill will increase the output. This results in a reduced input ratio.

먼저 공기방울발생입력을 감소시키는것에 대해 일예를 들어 설명하면 ,강철파이프로 만든 이중T 자형태의 공기유입유출중공회전관(32 ,이하 중공회전관)의 위,아래수평부분의 양끝을 밀봉하고, 이것이 회전될때의 위 수평부분의 후면에는 공기유출구가 있고, 아래 수평부분의 전면에는 공기유입구가 있고, 수직부분의 하단이 막혀 있는 중공회전관 ( 32 ) 을 물탱크 하부의 바닥면을 관통하여 수직으로 설치 하고 물을 채운다. 수직부분의 하단은 전동기의 회전축에 연결되므로 이때 중공회전관 ( 32 ) 의 수직 부분은 결과적으로 회전축으로 기능하게 된다.First, to reduce the air bubble generation input is described as an example, sealing both ends of the upper and lower horizontal portions of the double T-shaped air inflow and outflow hollow rotary tube (32, hereinafter hollow rotary tube) made of steel pipe When it is rotated, there is an air outlet at the rear of the upper horizontal part, an air inlet at the front of the lower horizontal part, and a hollow rotary tube (32) with the bottom of the vertical part blocked through the bottom surface of the water tank. Install vertically and fill with water. Since the lower end of the vertical part is connected to the rotating shaft of the motor, the vertical part of the hollow rotary tube 32 will eventually function as the rotating shaft.

탱크 바닥면을 관통하여 설치된 중공회전관 ( 32 ) 의 회전축의 끝부분의 측면에는 회전캠이나 이와 유사한 기능을 하는 기구에 의하여 중공회전관( 32 )이 회전중이라도 회전축이 일정간격내에서 반복상하이동(즉 , 스트로크 )이 가능한 구조를 가져야 한다 . 왜냐하면 중공회전관( 32 )의 탱크내의 수평부분의 공기유출구에서 나온 공기를 수중으로 보내기 위해서 중공회전관( 32 ) 을 상하로 반복적으로 흔들어 주기 위함이다 .On the side of the end of the rotary shaft of the hollow rotary tube (32) installed through the tank bottom surface, the rotating shaft is repeatedly moved up and down within a certain interval even if the hollow rotary tube (32) is rotated by a rotating cam or similar mechanism. It must have a structure capable of (ie stroke). This is because the hollow rotary tube 32 is repeatedly shaken up and down to send the air from the air outlet of the horizontal portion in the tank of the hollow rotary tube 32 to the water.

중공회전관(32)의 위 수평부분의 단면은 앞부분을 유선형으로 하고 ,아래수평부분의 단면은 뒷부분을 유선형으로 하여 회전저항을 경감하는 구조로 되어있다.The cross section of the upper horizontal portion of the hollow rotary tube 32 has a structure in which the front portion is streamlined and the cross section of the lower horizontal portion has a rear portion in the streamlined shape to reduce rotational resistance.

그리고 수중에 있는 위 수평부분은 정지시에 공기유출구를통한 물의 역류방지발브가 설치되어 있다 . 이와같이 설치된 중공회전관( 32 ) 을 회전시키면 초기에는 위 수평부분의 전면은 강한 수압을 받게 될것이나 점점 회전수가 올라 일정 수준 이상이 되면 , 공동현상( 캐비테이숀 )이 발생되어져 회전반경내에는 아래수평부분의 공기유입구와 중공회전축을 차례로 지나면서 약간 가압되어 유입된 공기가 채워지게 된다 . 고로 위 수평부분은 결국 공기속에서 회전하는 셈이 된다 .And the upper horizontal part in the water is equipped with a backflow prevention valve of water through the air outlet when stopped. Rotating the hollow rotary tube (32) installed in this way, initially the front of the horizontal portion will be subjected to strong water pressure, but if the number of revolutions increases more than a certain level, a cavity phenomenon (cavitation) is generated, As it passes through the air inlet in the horizontal section and the hollow shaft, it is slightly pressurized to fill the inlet air. The horizontal part above the furnace thus rotates in the air.

이때 회전캠(33 )을 작동시켜 중공회전관( 32 ) 을 상당한 속도로 반복상하운동시켜주면 위 수평부분의 회전반경내에 채워진 공기가 위로 떠오르게 되므로 이게 곧공기방울의 발생인 셈이다 . 이렇게 하여 발생된 공기방울은 수압보다 압력이 낮으므로 일예로 10 m 수심으로 들어간 공기방울의 체적은 약 1/2 정도로 작아진다.그러므로 공기공급량을 증가시키려면 중공회전관( 32 )의 직경과 상하수평부분의 공기유입,유출구의 구멍의 크기를 크게하거나 상하수평부분의 설치개수를 증가시키거나 중공회전관( 32 )의 회전수를 높여 주던지 해야한다 .At this time, if the hollow rotating tube 32 is repeatedly moved up and down at a considerable speed by operating the rotary cam 33, the air filled in the radius of rotation of the upper horizontal portion rises up, which is the occurrence of air bubbles. Since the air bubbles generated in this way have a lower pressure than the water pressure, for example, the volume of air bubbles entering the 10 m depth is reduced to about 1/2. Therefore, in order to increase the air supply, the diameter of the hollow rotary tube 32 and the top and bottom are reduced. It is necessary to increase the size of the air inlet and outlet of the horizontal part, increase the number of installation of the horizontal part, and increase the number of revolutions of the hollow rotary tube (32).

이런방식으로 공기방울을 발생시키기위해 필요한 입력은 공기를 직접 압축하는 방식보다 입력이 적게 소요 된다 .The input required to generate bubbles in this way takes less input than the direct compression of air.

물레방아의 날개 ( v a n e ) 가 회전중에 축방향으로 눌려졌다 펴졌다를 반복하게되는 가동식으로 하면 회전부하 즉 ,회전손실이 감소되어진다 .If the wheel's vane (v a n e) is pushed and axially rotated during rotation, the rotational load, or rotational loss, is reduced.

물레방아의 좌측에 물레방아의 직경보다 1.1 ~ 1.8 배 정도 큰 직경의 각도조정이 가능한 구조의 반원형물레방아날개안내가이드 ( 34,이하 안내가이드 )가 물레방아의 좌측에 고정되게 설치되어 있으므로 물레방아의 좌측의 날개는 항상 안내가이드(34 )에 접촉되어져 있고, 우측의 날개는 반시계방향으로의 회전이 이뤄지면서 안내가이드( 34 )에 접촉되어지면서 회전축방향으로 일정각도 까지 점점 눌려진후에는 다시 펴지게 되면서 통과하게 된다 .On the left side of the watermill, a semicircular waterwheel wing guide (34, hereinafter) is used to fix the diameter of the waterwheel, which is 1.1 to 1.8 times larger than the diameter of the watermill. The wing on the left side is always in contact with the guide guide 34, and the wing on the right side is contacted with the guide guide 34 while being rotated in the counterclockwise direction and is pressed again to a certain angle in the direction of the rotation axis, and then straightens again. As you lose, you pass.

우측의 날개가 안내가이드( 34 ) 에 접촉되어지면 날개와 날개 사이에 채워져 회전하게되는 물의 양이 현저하게 감소되어지므로 회전부하가 감소되어 물레방아의 회전수가 증가하게되고 따라서 출력이 증가하게되므로 상대적으로 회전입력의출력에 대한 비율이 감소되어지게 된다 .When the wing on the right side is brought into contact with the guide guide 34, the amount of water that is filled and rotated between the wing and the wing is significantly reduced, so that the rotational load is reduced and the number of revolutions of the watermill increases and thus the output increases. This reduces the ratio of the output of the rotary input.

물레방아의 날개가 눌려지는 방향과 반대면에는 즉 , 안내가이드(34 )에 접촉되어지는 날개의 아래 바깥쪽에는 날개가 일정위치에 있도록 당겨서 지지하는 스프링이 설치되어 있다 . 이 스프링은 안내가이드(34 )를 통과한 날개를 물레방아의 회전축을 향해 거의 수직으로 세워지도록 기능한다 . 물론 스프링은 날개의 아래 안쪽에도 설치가 가능하고, 이때는 날개를 밀어올리는 방식이 된다 .On the opposite side to the direction in which the blade of the watermill is pressed, that is, the lower outer side of the wing which is in contact with the guide guide 34 is provided with a spring to support the pull so that the wing is in a certain position. The spring functions to make the wing passed through the guide guide 34 stand almost vertically toward the axis of rotation of the watermill. Of course, the spring can also be installed on the inner side of the bottom of the wing, in which case the wing is pushed up.

상기 설명에서 중공회전관 (32 )은 수직으로 설치된 경우를 예를 들었지만 , 물탱크의 아랫쪽 측면에도 설치할수 있다 .Although the hollow rotary tube 32 is vertically installed in the above description, it can also be installed on the lower side of the water tank.

출력을 이용하기위해서 각 물레방아 마다 별도의 발전기를 설치할수도 있고, 2대내지 3대의물레방아의 회전축에 기아를 설치하여 이들을 체인으로 연결하여 종합된 출력을 이용할수도 있다. 원추형안내가이드( 35 )는 도 1 에서 맨 아래 물레방아의 아래에만 설치되어 있으나 보다 소형화시켜 각 물레방아의 아래마다에도 둘수도 있다 . 여러대의 물레방아 대신에 상하로 여러대의 기아형방아를 설치하고,그위에 자전거의 체인과 닮은 굵은 체인에 수많은 버킷(bucket)이 있는 체인을 설치하여 공기방울의 상승력을 연속적으로 이용할수도 있으나 물레방아가 더 고효율적이다.In order to use the output, a separate generator can be installed for each watermill, or a gear can be installed on the rotating shafts of two or three watermills and connected to the chain to use the combined output. Conical guide guide (35) is installed only under the bottom of the watermill in Figure 1, but can be placed on the bottom of each watermill for further miniaturization. Instead of several watermills, you can install multiple hunger-type mills up and down, and install a chain with many buckets on a thick chain that resembles a chain of bicycles. Is more efficient.

회전손실을 경감시킨 물레방아와 종전 보다 낮은 에너지로 생성시킨 공기방울의 수중에서의 상승력을 누차 이용하므로서 에너지보존법칙의 위반없이도 각 물레방아의 총합출력이 입력보다 더 많게 생산할수 있게되므로서 인류생존의 필수조건인 에너지문제가 상당부분 해결이 기대된다.By using the rising force in the water of the watermill with reduced rotational loss and air bubbles generated with lower energy than before, the total output of each watermill can be produced more than the input without violating the law of conservation of energy. The energy problem, which is a prerequisite for this, is expected to be solved.

Claims

One or more conical guide guides 34 and several watermills are installed on the wall of the water tank from the bottom of the upward direction of the air bubbles supplied to the water through the bottom or side of the water tank, and the air force rises. Torque generator.