KR20030090245A - 나선형 수차 펌프 확대관 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나선형수차 펌프 확대관시스템에 관한 것으로서 상하부지 사이의 낙하거리대부분을 다중 나선홈형태로 하는 나선형수차의 작동에서 발생된 에너지를 전기에너지로 전환 하고 일부에너지를 다중 나선형펌프에 연결 물이송확대관에서 저유속으로 하여 상압 구속에너지를 작게하여 상부지에 양수 수차를 연속하여 작동 에너지를 증산 하는 나선형수차 펌프확대관시스템을 제공함을 목적이 있다..

이를 위하여 본체의 하단부측 둘레에 수개의 지지대를 설치 흡입공을 형성 하고, 상부지 본체의 내부에 원주전체면을 유입 유출구로 하는 고정 안내깃을 다중 나선형태로서 하방을 소정의 각도로 형성하여 설치된 고정 안내깃에 상부지 수압에 의해 입력되어 유출에서부는 개수로로 유출 낙하하는 내측에 나선형수차로 원주전체면을 단면이 마름모꼴 다중 나선형홈형태로 꼬인 부분을 유입구로 하여 설치하고, 그 하방을 커버로 커버시켜 유동 유출구로 등간격 배열 돌출형성 수차로 하여 수직설치 하고, 지지를 위하여 수차본체의 중심축으로 관통설치되는 수차축의 상하단 받침대의 중앙부에는 지지용 베어링으로 상하단을 지지시키며, 본체의 내부벽면과 수차본체의 외벽면 사이에 원주축 베어링을 설치 본체에 지지시키며, 회전측에서 연결대로 수차에 연결하고, 회전축의 상하단에는 발전기실을 구비 발전기를 각각 체결 장착 된 것으로서 작동 고정안내깃에서 수차에 개수로로 낙차하는 위치에너지와 운동에너지의 유속 비례로 역방향으로 회전 처음 낙차하는 방향점에서 점점 낮은 경사지점으로 낙하 하는 반작용에 의해 상승작용 하중이 없는 회전력이 지배하는 총 일 한 값을 전기에너지로 전환, 일부에너지를 본체의 일측 하부지의 바닥면에, 상기 수차부분의 동일 형태의 고정안내깃과 펌프로 상방을 각도로 하는 나선형펌프의 상방에 물이송확대관을 설치 상기 수차와 펌프에 설치된 풀리에 벨트로 연결 작동 저유속으로 상압 구속에너지를 작게 하여 상부지에 양수 수차를 연속하여 작동에너지의 증산 효과를 가져올수 있도록 함에 특징 있다.

Description

나선형 수차 펌프 확대관 시스템{Spiral turbine Pump diffuser system}

본 발명은 나선형수차 펌프확대관 시스템에 관한 것으로서, 상하부 사이의 낙차거리대부분이 다중 나선형홈형태로 하는 수차를 작동에서 발생 된 에너지를 전기에너로 전환, 일부에너지를 하부지의 펌프에 연결 작동 상방에 물이송확대관에서 저유속으로 상압 구속에너지를 작게 하여 상부지에 양수 수차를 연속하여 작동 전력을 증산 할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 『발전부분』상부저수지→취수구→도수로→상부조압수조→수차(발전기)→방수로→하부조압수조→방수구→하부저수지『양수부분』→하부저수지→방수구→하부지조압수조→펌프(전동기)→상부조압수조→도수로→취수구→상부저수지 등 펌프와 수차를 하나의 관수로로 구조로 하여 큰 손실수두가 발생되고. 양수에서 고속회전 펌프 작동으로 상압 상부지에 유출 커다란 구속에너지를 만들고 수차에서는 배관의 지배하에 정압강하의 총압이나 총낙차에 의해 수차에 순간적 충돌이나 반동에 의해 총낙차거리의 마지막에 1회성으로 전력을 생산 양수에서 전력 소비에 비해 작은 에너지를 생산 하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 상부지 낙하거리대부분의 커다란 공간상을 단면이 마름모꼴 다중 나선홈형태의 나선형수차로 하나의 방향으로 개수로로 낙차하는 위치에너지와 속도에너지에 의해 유체의 유속에 비례하는 속도로 역방향으로 회전 처음 낙차하는 동일방향점에서 점점 낮은 경사로 나선홈을 타고 낙하 하는 반작용에 의해 상승 작용 수차에 하중이 없는 회전력이 지배하는 일률을 전기에너지로 전환 하면서 일부에너지를 하부지 펌프에서 사용 하여 저유속으로 상압 구속에너지를 작게 하여 상부지에 양수 수차가 연속하여 작동 에너지를 증산 하고자 하는 시스템을 제공함에 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 작동 일예를 보인 전체 종단면도이고

도 2는 본 발명의 분해도이고

(A)는 본체의 고정부 상세도

(B)는 (A)에 내장되는 수차의 작동 상태 발췌한 종단면도

(C)는 고정안내깃 및 수차의 평면도

(D)는 수차 나선의 평면도.

도 3은 본 발명의 펌프를 확대한 분해도이고

(A)는 펌프이 상세도

(B)는 고정안내깃 및 펌프의 평면도

(C)는 펌프본체의 고정부 상세도

(D)는 나선형펌프 회전차 상세도

□도면의 중요 부분에 대한 부호 □

1 ; 시스템 본체 10, 상부지

10a : 하부지 20 ; 수차 지지대

30 ; 상부 고정 받침대, 30a ; 하부 고정 받침대

31, ; 수차 고정안내깃 31a ; 펌프 고정 안내깃,

40 ; 수차본체 40a40b,40c ; 나선수차 유입 유동 유출구

41 ; 수차 회전축 4la ; 수차 상부 지지용 베어링

41b ; 수차 하부 지지용 베어링 41c ; 공기 배출구

42a,42b,42c42d ; 수차 원주축 43a,43b,43c43d ; 회전축과 수차 연결대

44 ; 상부 발전기실 44a ; 하부 발전기실

45,45a ; 풀리 46 ; 상부 발전기

46a ; 하부 발전기 47 ; 수차 펌프 연결 벨트

50,50a,50b,50c ; 나선형펌프본체 및 유입 유동 유출구

51 ; 폄프회전축 51a ; 펌프축 지지용 베어링

51b ; 원주축 베어링 60 ; 물이송 확대관

60a,60b,60C ; 물이송 확대관 유입 유동 유출구

이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 상하부지(10)(10a)의 커다란 저수량의 수압 작용에서 낙하거리 전체를 나선형수차 펌프 물이송확대관시스템에 관한 것으로서 본체(1)의 하부지(10a)의 하단부측 둘레에 수개의 지지대(20)를 설치 흡입공을 형성하고, 상하 고정받침대(30)(30a)를 설치하고, 상부받침대(30)의 하방에 원주전체면을 다중 나선형홈형태의 유입 유동구로 하방을 소정의 각도로 하는 고정안내깃(31)을 설치 본체(1)에 지지시켜 안착 된 것으로서 상부지(10)의 커다란 저수량의 수압에 의해 고정안내깃(31)의 유출구에서 유출때 부터는 개수로 즉, 유체경계의 일부분이 대기압과 접하고 있는 유체의 유동으로 하여 낙하하는 수차(40)의 최상단부에 공기배출구(41c)로 하여 수차(40b)홈형태내의 공기를 배출 유체의 점성유동으로서 원활한 흐름으로 하여 구성하고,

상기 고정안내깃(31)의 내측에 상부지(10)의 낙하거리대부분을 단면이 마름모꼴 형태의 다중 나선형홈형태로 꼬인 부분을 유입구(40a)로 하여 설치하고, 그 하방을 나선형홈형태로 커버로 커버시켜 유동 유출구(40b)(40c)로 등간격 배열 돌출형성 나선형수차(40)로 수직 설치하고,

상기 나선형수차(40)의 지지를 위하여 수차(40)의 중심축으로 관통설치되는 수차축(41)의 상하단 받침대(30),(30a)의 중앙부에는 지지용 베어링(41a)(41b)에 지지시키며, 본체(1)의 내부벽면과 수차(40)의 외벽면 사이에 원주축 베어링(42a)∼(42d)을 각각 설치 본체(1)에 지지시키며, 회전축(41)과 수차(40)의 사이에 연결대(43a)∼(43d)로 연결 하여 각각 설치하고, 상기 회전축(41)의 상하단에 발전기실(44)(44a)을 구비 발전기(46)(46a)를 체결 장착하며 구성된다, 이와 같이 구성된 본 발명의 작동과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

작동 상부지(10)의 저수량의 수압에 의해 고정안내깃(31)에 입력되어 유출에서부터는 개수로 흐름으로 하는 위치에너지와 운동에너지가 수차 유입 운동구(40)(40a)(40b)에 낙차 유동하는 유속에 비례하는 속도로 역방향으로 회전 처음 낙차하는 동일방향점에서 점점 낮은 경사점으로 낙하 하는 반작용에 의해 상승 작용 수차작동때는 하중이 없는 결국 회전력이 지배 하게된다.

상기 회전축(41)은 축의 원주(내면에서 외면을 향해서)운동은 중심에서 최초의 운동을 시작하여 점차 외부를 향해서 방사상의 운동을 한다. 이러한 운동은 내부에서 외부로 향해서 원심성의 운동으로써 축의 중심선상에서는 아무런 운동이 일어나지 않지만 중심으로부터 멀어질수록 운동의 속도와 운동으로 인해 분해작용이 가속되어 중심에서 멀어지는 원심성운동은 초기 속도의 제곱해서 저항이 증가 하므로써 즉, 수차의 중심으로 부터 방사선상으로 거리가 늘어나면 그 힘은 제곱비례 급격히 초기 속도의 제곱해서 저항이 증가 하므로써 분산,감속,확산,붕괴,구조의 해체,파괴, 마찰의 유도 과정에서 중심이 멀어질수록 속도와 저항이 급속히 상승한다.

그러나 수차의 원주축(62a)∼(62d)은 원주→축(외면에서 내면을 향해서)으로의 운동인 구심성 운동은 외부로부터 중심을 향한 내부지향적 운동에 중심을 향할 수록 속도는 증가 자연스럽운 구조를 갖는다. 따라서 원주-축상의 운동은 수렴, 유인, 통합, 적분의 형태를 취하며 마찰이 작아지는 자연의 운동형태는 구심성운동이다.

단 중심회전축(41)과 원주축(62a)∼(62d)이 수직으로 조합된 동일축상에서 작용하는 원심력과 구심력간의 상호작용을 적절히 조절 (나선형홈의 크고 작기와경사를 조절) 효과적 작용을 하는 힘의 거리를 초당 일한 총 값의 일률을 전기에너지로 전환(46)(46a)하는 것이다

이와 같이 구성된 나선형 수차 시스템의 발전공학에 따라 전력 생산 내역을 상세히 설명하면 다음과 같다..

나선형수차의 수직거리 약 98m

나선형수차의 내경 약 6m

나선형홈의 유효낙차거리 약 320m

물 1초에 유입 유출이 연속이어져 100톤(9,8m/s)씩

물10톤(9.8/s)씩에 전력 1kwh을 생산으로 환산

상기 나선형홈의 유효낙착거리 약 320m내에서는(최초 작동때는 1초에 100톤씩 32초 경과때에서는 물 3.200톤이 유입 된다)

물 초당 100톤씩 유입 유출이 이어지는데 (32초분)물 3.200톤이 하나의 방향으로 일을 하게 된다.

따라서 1시간 = 60분 × 60초 ×3.200톤 = 물11.520.000톤에서 효율85%=전력 979.200kwh을 생산하게 된다.

상기 수차(40)에서 발생되는 일부에너지를 전력소비가 큰 흡입이 없는 하부지(10a)의 커다란 저수량의 수압이 원주전체면이 유입 유출구로 상방을 각도로 하는 고정안내깃(31a)을 하단 받침대(30a)에 지지시켜 안착하고,

상기 고정안내깃(30a)의 내측에 원주전체면을 나선형펌프 유입 유동 유출구(50)∼(5Oc)로 단면이 마름모꼴 다중 나선홈으로 상방으로 약 45도∼90도 정도의 각도로 하는 나선형펌프(50)로 하여 설치하고 지지를 위하여 펌프(50)의 중앙에 관통설치되는 회전축(51)의 하단 받침대(30a)의 중앙부에는 지지용 베어링(51a)으로 하단을 지지시키고, 상기 안내깃(31a)의 상단부에 원주축 베어링(51b)을 설치 상단을 지지시키고, 상기 회전축(51)과 원주축(51a)의 수직으로 조합된 동일축상 원심력과 구심력간의 상호작용으로 하는 상방에 물이송 상압확대관 유입 유동 유출구(60)(60a)(60b)(60c)로 하여 설치 구성된다.

단 하부지(10a)의 커다란 저수량의 수압에 의해 상기 원주전체면인 안내깃(31a)에 입력되어 원주전체면으로 하는 유출구와 원주전체면으로 하는 나선형펌프(50)의 유입구(50a)와 서로 마주하여 상기 펌프(50)의 원주전체면으로 입력되므로서 작동에서 일반 펌프에 비해 펌프(40)자체가 작아져 에너지 소비를 작게 하고 효율을 극대화하여 펌프유동구(50b)내에서는 물이 충만 대기압에 영향을 받지 아니하는 고밀도 진공 상태에서(수소원자에서 생기는 양전극이 상대방 원자에 생기는 음전극 사이에 가장 거리가 짭게된다, 양전하사이에의 인력은 쿨롱법칙에 따라 거리의 제곱에 반비례 하여 커져 두 전하사이 거리기 1/2로 가까가와지면 그 인력은 4배로 커진다. 물의 높은 유전상수에 의해 진공중에서의 인력은 1/80로 줄어든다)와 [파스칼의 원리(principle of pascal)의 작은 힘으로 큰 힘 작용] 하부지(10a)의 저수량의 수압으로 하는 에너지와 펌프(50) 및 수차(40)의 풀리(45)(45a)에 연결 설치된 벨트(47)를 통하여 작용 하는 에너지가 하나의 에너지로 집적되어 유체의 유동량을 끌어안고 회전 펌프(50)벽내면에서는 미끄럼 유동으로 하여 물이송관(60)으로 송출되고 상기 물이송확대관유동구(60b)에서는 저유속으로 하여 유심은 커지고 유속이 작아져 구속에너지를 작게 하여 상부지(10)에 유출 양수하여 수차(40)를 연속하여 작동 에너지를 증산 하게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 나선형 펌프시스템에 따라 전력 소비 내역을 상세히 설명하면 다음과 같다.

나선형 펌프의 상하부지 수심 각각 11m씩 도합 22m

나선형 펌프 상압거리(상하부지거리 재외) 98m

위 펌프 물이송상압확대관 총 거리 120m

물 1초에 유입 유출 연속적으로 이어지는 100톤(9.8/s)씩

효율 80%

위와 9,8/s ×물100톤/s씩 ×120m=117.600효율80%=전력147.000kwh과 소비된다 따라서 상기 전력 979.200kwh의 생산에서 상기 소비전력 147.000kw을 상쇄=전력832.200kwh.(상기 상하부의 수압으로 하는 도합 거리22m와 여러 특징 전체를 계산에서 재외)의 효과가 발생 증산 하게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 상부지 낙차거리대분을 다중 나선형홈 형태로 형성된 나선형수차가 작동 발생 된 에너지를 전기에너지로 전환 하고, 일부에너지를 하부지에 수차(40)와 동일 형태로 상방을 각도로 하는 나선형펌프에 연결 작동 상방에 물이송상압확대관을 통하여 저유속으로 상압 구속에너지를 작게 하여 상부지에 양수 수차를 연속 작동 전력을 증산 하는 시스템으로서, 상기 발전공학 계산의 효과를 가져와 인류의 상업발전에 크게 기여 할 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 본체(1)의 하단부측 둘레에 수개의 지지대(20)를 설치 흡입공을 형성 하고, 상부지 본체(1)의 내부에 원주전체면을 유입 유출구로 하는 고정안내깃(31)을 다중 나선형홈형태로 하방을 소정의 각도로 형성 상부지(10)의 저수량의 수압으로 하여 입력하여 고정안내깃(31)에서부터는 개수로로 하여 수차(40)에 낙차를 특징으로 하는 나선형수차 펌프확대관시스템 ,
2. 제1항에 있어서, 고정안내깃유출구(31)의 내측에 나선형수차(40)로 원주전체면을 단면이 마름모꼴 다중 나선형홈형태로 꼬인 상방을 유입구(40a)로 하여 설치하고, 하방을 커버로 커버시켜 유동 유출구(40b)(40c)로 등간격 배열 돌출형성된 수차(40)로 하여 수직 설치하고, 수차(40)의 최상단부에 공기배출구(41c)에서 수차(40b)홈내의 공기를 배출 유체의 원활한 개수로 흐름을 특징으로 하는 나선형수차펌프 확대관시스템,
3. 제1항에 있어서, 수차본체(40)의 지지를 위하여 수차중심축으로 관통설치되는 회전축(41)의 상하단 받침대(30),(30a)의 중앙부에는 지지용 베어링(41a)(41b)으로 지지시키며, 본체(1)의 내부벽면과 수차본체(40)의 외벽면 사이에 원주축 베어링(42a)∼(42d)을 설치 본체(1)의 내부벽면에 지지시키며, 회전축(41)과 수차(40)의 사이 연결대((42a)∼(42d)로 연결하고, 회전축(41)의 상하단에는 발전기실(44)(44a)을 구비 발전기(46)(46a)를 각각 체결 장착하며 작동 개수로로 하여 수차(40)에 낙차하는 속도로 역방향으로 회전 점점 낮은 경사지점으로 낙하 반작용에 의해 상승작용 회전력이 지배하는 총 값을 전기에너지(46)(46a)로 전환 할 수 있는 것을 특징으로 하는 나선형수차 펌프 확대관시스템 ,
4. 제1항에 있어서, 상기 수차(40)에서 발생 된 일부에너지를 사용 양수 수차(40)를 연속 작동 목적으로 본체(1)의 일측 하부지(10a)의 바닥면에, 원주전체면을 유입 유출구로 하는 고정안내깃(31a)을 다중 나선홈형태로 설치하고, 하단 받침대(30a)에 지지시켜 안착하고, 하부지(10a)의 커다란 저수량의 수압으로 하여 펌프에 입력을 특징으로 하는 나선형수차 펌프확대관시스템
5. 제1항에 있어서, 고정안내깃(31a)의 내측에 원주전체면의 단면이 마름모꼴의 다중 나선홈형태로 하는 나선형펌프유입 유동 유출구(50)(50a)∼(50c)로하여 수직설치 작동에서 펌프벽면에서는 미끄럼유동으로 송출 되게 구성함을 특징으로 하는 나선형수차 펌프확대관시스템 ,
6. 제1항에 있어서, 펌프 상방에 물이송상압확대관 유입 유동 유출구(60)(60a)(60b)(60c)를 설치하고, 펌프(50)와 수차(40)의 풀리(45)(45a)를 벨트(47)로 연결 상기 물이송확대관에서 저유속으로 상부지(10)에 양수 나선형수차(40)를 연속하여 작동 에너지의 증산 효과를 가져올수 있도록 구성함에특징이 있는 나선형수차 펌프확대관시스템 ,