KR200363205Y1 - 발전을 위한 수차 회전장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전기 발전에 필요한 수차 회전 장치에 관한 것으로, 물의 낙차를 이용하여 발전장치에 필요한 회전력을 얻는 수차 장치에 있어서, 상기 발전장치에 연결되어 회전 자유롭게 지지되는 회전축(12)과; 상기 회전축(12)에 연결대(14)를 매개로 동일 반경에 위치됨과 동시에 원주상에 일정 간격으로 배치된 다수의 물버킷(20)과; 상기 물버킷(20)에 낙수가 유입되도록 안내함과 동시에 유입된 낙수가 물버킷(20)의 일정한 회전구간을 지나가는 동안 물샘을 방지하는 유입덕트(30)를 포함하여, 상기 유입덕트(20)를 통해 낙하되는 물이 상기 물버킷(20)에 충돌한 상태로 일정 구간 물버킷(20)의 회전 궤적을 따라 돌면서 배출되도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

발전을 위한 수차 회전장치{Water turbin rotatory device for generating electricity}

본 고안은 전기 발전에 필요한 수차 회전 장치에 관한 것으로, 특히 낙차로 인해 수차에 유입되는 유입수가 효율적으로 이용되도록 한 수차 회전 장치에 관한 것이다.

전력을 얻는 한 방법으로서 수차를 이용한 수력 발전이 있다. 종래 수차를 이용하여 전기를 발전시키는 발전장치는 수로로부터 유출되는 물이 수차의 방사상으로 구성된 물버킷들에 차례로 담아져 수차가 회전하게 되고. 수차가 회전하면서 일정 회전각 이상부터는 각 물버킷에 담아진 물이 차례차례 빠지게 되며, 이와 같이 각 물버킷에 물이 담아지고 빠지는 것이 반복되면서 수차가 회전하게 되므로서 그 회전력을 이용하여 전기를 발생시킨다.

이때 수차의 물버킷으로 유입되는 낙수는 물버킷에 충분하게 전달되어야 한다. 즉, 수차가 회전되는 동안에도 물버킷에 담긴 물은 어느 정도의 회전각 동안은 유출됨이 없이 물버킷의 회전을 도와야 한다.

물을 담아서 배출시키는 동작 전까지 물버킷에 담가진 물이 외부로 새어나감이 없어야 효율적인 낙차를 이용하게 된다.

그런데 종래 수차의 경우 낙수는 물버킷에 위치에너지로 충돌한 후 물버킷을 타고 흘러내리게 되어 있어 이용 효율이 떨어지고, 이로 인해 회전축의 회전 출력이 저감될 수 밖에 없었다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 낙차로 인해 수차에 유입되는 유입수가 수차의 일정한 회전구간 동안 모두 이용될 수 있도록 하여 회전 출력을 향상시킨 발전을 위한 수차 회전 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구체적인 수단은,

물의 낙차를 이용하여 발전장치에 필요한 회전력을 얻는 수차 장치에 있어서,

발전장치에 연결되어 회전 자유롭게 지지되는 회전축과;

회전축에 연결대를 매개로 동일 반경에 위치됨과 동시에 원주상에 일정 간격으로 배치된 다수의 물버킷과;

물버킷에 낙수가 유입되도록 안내함과 동시에 유입된 낙수가 물버킷의 일정한 회전구간을 지나가는 동안 물샘을 방지하는 유입덕트를 포함하여,

유입덕트를 통해 낙하되는 물이 물버킷에 충돌한 상태로 일정 구간 물버킷의 회전 궤적을 따라 돌면서 배출되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 적용되는 유입덕트는,

일단에 유입구를 갖고 타단에 상기 물버킷의 회전 궤적을 수용하는 호형의 배출구를 갖고, 상기 배출구는 유속의 흐름을 물버킷의 회전 반경에 대한 접선방향으로 낙차 흐름을 유도하는 호형날개부로부터 형성된 된 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 고안의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 고안의 상세한 설명과 함께 본 고안의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 고안은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 고안에 따른 수차 회전장치의 구성도로서 측단면도.

도 2는 도 1의 분리 사시도.

도 3은 본 고안에 적용되는 유입덕트의 사시도.

도 4는 본 고안에 적용되는 물버킷의 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 회전축

14 : 연결대

20 : 물버킷

30 : 유입덕트

31 : 유입구

32 : 배출구

33 : 호형날개부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

물의 낙차를 이용하여 발전장치에 필요한 회전력을 얻는 수차의 회전 장치에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 수차(10)는 발전장치(미도시)에 연결되어 회전 자유롭게 지지되는 회전축(12)이 구비되어 있다. 상기 회전축(12)에는 연결대(14)를 매개로 동일 반경에 위치됨과 동시에 원주상에 일정 간격으로 배치된 다수의 물버킷(20)이 설치되어 있다.

이때 물버킷(20)은 일정량의 물을 담아둘 수 있는 용적실을 가지고 있다.

상기 물버킷(20)에 낙수물을 유입시키는 유입덕트(30)가 구비되어 있다. 상기 유입덕트(30)는 예를 들면, 댐의 수로에 설치되는 것으로 댐에 가두어진 물을 최종적으로 수차(10)에 공급시키는 역할을 한다.

특히 유입덕트(30)는 낙수물을 수차(10)로 유입되도록 안내함은 물론 수차(10)로 유입된 낙수가 물버킷(20)의 일정한 회전구간(회전각(θ))을 지나가는 동안 물샘을 방지하는 기능을 수행한다.

상기 유입덕트(30)는 일단에 유입구(31)를 갖고 타단에 상기 물버킷(20)의 회전 궤적에 위치하는 호형의 배출구(32)를 갖고, 상기 배출구(32)는 유속의 흐름을 물버킷(20)의 회전 반경에 대한 접선방향으로 낙차 흐름을 유도하는 호형날개부(33)로부터 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 수차(10)는 회전축(12)이 배출구(32)의 전방에 위치하고,배출구(32)가 수차(10)의 반원 원주상을 감싸는 구조로 유입덕트(30)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 실시예의 작용을 설명한다.

먼저, 댐에서 방출되는 물은 수로를 통해 최종적으로 유입덕트(30)를 통과하게 된다. 이때 유입덕트(30)의 배출구(32)에는 댐에 담수된 물의 높이와 배출구(32)의 높이차에 의한 속도에너지로 배출된다. 이 속도 에너지를 갖는 물은 일부가 호형날개부(33)를 거쳐 배출구(22)로 배출된다.

배출구(32)로 배출되는 물은 수차(10)의 원주방향에 대하여 접선방향으로 유입된다. 따라서 수차(10)의 물버킷(20)은 낙하물에 수직으로 충돌하므로 큰 힘을 받아 회전축(12)과 동일방향으로 회전하게 된다.

이때 배출구(32)는 일정 구간 수차(10)의 원주방향을 감싸고 있기 때문에 그 일정 구간을 통과 회전하는 물버킷(20)들에는 그대로 낙차되는 물의 에너지가 손실없이 실리기 때문에 출력 감소는 발생되지 않는다.

본 실시예에서 물버킷(20)을 바가지 형태로 구성하였으나 본 고안은 이러한 형태에 한정되는 것은 아니며 판형의 회전날개로 구성할 수도 있다.

한편, 본 고안은 도 4와 같이 물버킷(20)이 회전축(12)을 중심으로 회전시 받아두었던 물을 하방으로 버리기 시작하면서 부터 상방으로 올라갈 시 공기저항을 덜 받기 위하여 도 4와 같이 물버킷(20)의 바닥에 관통된 구멍(20a)을 형성하고, 이 구멍(20a)을 힌지(21)를 중심으로 개폐시키는 차폐판(22)을 구성하여도 좋다.

도 1은 차폐판(22)이 일정 회전각도 이상부터 열어지면서 회전하여 물버킷(20)의 회전 저항을 줄여주는 것을 보여주고 있다.

이상과 같이, 본 고안은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 고안은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 고안의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 고안의 발전을 위한 수차 회전 장치에 따르면, 낙차로 인해 수차에 유입되는 유입수가 수차의 일정한 회전구간 동안 모두 이용될 수 있으므로 회전 출력이 향상되는 이점을 갖는다.

Claims (3)

1. 물의 낙차를 이용하여 발전장치에 필요한 회전력을 얻는 수차 장치에 있어서,

   상기 발전장치에 연결되어 회전 자유롭게 지지되는 회전축(12)과;

   상기 회전축(12)에 연결대(14)를 매개로 동일 반경에 위치됨과 동시에 원주상에 일정 간격으로 배치된 다수의 물버킷(20)과;

   상기 물버킷(20)에 낙수가 유입되도록 안내함과 동시에 유입된 낙수가 물버킷(20)의 일정한 회전구간을 지나가는 동안 물샘을 방지하는 유입덕트(30)를 포함하여,

   상기 유입덕트(20)를 통해 낙하되는 물이 상기 물버킷(20)에 충돌한 상태로 일정 구간 물버킷(20)의 회전 궤적을 따라 돌면서 배출되도록 한 것을 특징으로 하는 발전을 위한 수차 회전 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 유입덕트(30)는 일단에 유입구(31)를 갖고 타단에 상기 물버킷(20)의 회전 궤적을 수용하는 호형의 배출구(32)를 갖고, 상기 배출구(32)는 유속의 흐름을 물버킷(20)의 회전 반경에 대한 접선방향으로 낙차 흐름을 유도하는 호형날개부(33)로부터 형성된 된 것을 특징으로 하는 발전을 위한 수차 회전장치.
3. 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 물버킷(20)의 바닥에 관통된 구멍(20a)을 형성하고, 이 구멍(20a)을 힌지(21)를 중심으로 개폐시키는 차폐판(22)을 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 발전을 위한 수차 회전장치.