KR20040062670A - 변형가능한 단면을 갖는 물 터빈을 포함하는 유관 - Google Patents

변형가능한 단면을 갖는 물 터빈을 포함하는 유관 Download PDF

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Abstract

일반적으로 수력발전소의 경우 물이 관을 통과하여 흐른 뒤, 수력발전소의 터빈에 충돌하고 거기에서 그 에너지를 상기 터빈에 전달하는 것으로 알려져 있다. 수력발전소의 유형에 따라 상기 관은 각각의 장소적 요인에 의해 낙하 높이와 수량에 따라 물이 흐르는 하향관(downpipe)일 수 있다. 여기서 본 발명의 목적은 물(유체)의 유속이 터빈 영역에서 조절될 수 있는 수단을 제공하는 데 있다.
본 발명은 유체가 관을 통하여 흐를 때 회전을 일으키는 터빈이 설치되어 있는 유관에 있어서 상기 터빈이 변형가능한 단면을 갖고 이에 의해 관 내부 유동 단면이 변형가능한 것을 특징으로 하는 유관을 제공한다.

Description

변형가능한 단면을 갖는 물 터빈을 포함하는 유관{FLOW PIPE COMPRISING A WATER TURBINE HAVING A VARIABLE CROSS-SECTION}
물은 에너지의 일부를 터빈으로 전달한 후 강으로 흘러나간다.
상기 수력발전소의 터빈은 보통 제너레이터(generator)에 연결되고, 상기 터빈의 운동에너지는 전기에너지로 전환되며, 그 후 전기에너지는 전력 공급망에 공급된다.
수력발전소에는 종종 하나의 터빈만 존재하는 경우 뿐만 아니라 다수의 터빈이 존재하는 경우도 있으며, 물은 단지 하나의 관을 통하여 뿐만 아니라 다수의 관을 통하여 다수의 터빈에 공급된다. 각각의 관에 도달하는 물의 양에 따라 개별 관에 대한 물의 양이 적절히 제어되고, 그 결과 수력발전소는 최적의 효율을 갖게된다.
상기 터빈은 하향관 자체 또는 유관 내의 하향관의 연장부에 각각 배치된다.
하향관에서 그리고 또한 유관 내의 터빈(수차: water wheel) 영역에서의 물에 대한 통로 단면은 상기의 경우 미리 정하여진 값으로 고정된다.
상기 터빈 영역에서의 물의 유속은 이 경우에 보통 유량, 즉 하향관 또는 유관에 도입된 물의 양에 의해 조절된다. 이때 세팅된 개별 제너레이터의 모멘트(moment)에 따라 시스템으로부터 원하는 전력을 얻을 수 있다.
일반적으로 수력발전소의 경우 물이 관을 통과하여 흐른 뒤, 수력발전소의 터빈에 충돌하고 거기에서 그 에너지를 상기 터빈에 전달하는 것으로 알려져 있다. 수력발전소의 유형에 따라 상기 관은 각각의 장소적 요인에 의해 낙하 높이와 수량에 따라 물이 흐르는 하향관(downpipe)일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 터빈을 포함하는 유관의 단면에 대한 개략도이다.
여기서 본 발명의 목적은 물(유체)의 유속이 터빈 영역에서 조절될 수 있는 수단을 제공하는 데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따른 특허청구범위 제 1항의 특징을 갖는 유관에 의해 달성된다. 더욱 바람직한 양태가 특허청구범위 제 2항에 기술되어 있고, 특허청구범위 제 3항은 본 발명에 따른 유관을 갖는 수력발전소를 설명한다.
본 발명에 따른 상기 터빈은 변형가능한 단면을 갖도록 구성되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 터빈(수차)(4)은 배수체(displacement body)(1)를 포함하고 있고, 상기 터빈의 베인(로터 블레이드)(5)이 상기 배수체의 외측에 설치되어 있다. 상기 베인(5)을 갖는 터빈(4)은 유관(3) 내에서 회전 가능하고 적절히 결합된 제너레이터(미도시)를 구동시킨다.
도면에 도시된 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이 배수체의 단면은 변형가능하다. 상기 목적을 위해 상기 배수체(1)는 바람통(bellows) 방식이고, 탄성의 표면을 갖는다. 상기 바람통의 경우 유관에서의 외부 압력보다 더 큰 적절한 압력이 내부에 가하여지면, 상기 바람통은 확장하며 점선(2)으로 기재된 형상을 띤다. 전체 터빈은 원형이고 이는 바람통에 대하여 적용되기 때문에 증가된 배수체의 단면 영역은 자동적으로 유관(3) 내의 물에 대한 감소된 단면 영역이 된다.
물에 대한 단면 유로영역이 유관에서 감소됨에 따라 자동적으로 유속은 증가하고 그 결과 전체 터빈은 전보다 더욱 빠르게 구동된다.
상기 배수체의 확장능력은 배수체의 탄성 표면에 의해 구현될 수 있고, 바람통을 확장하기 위해 유체가 유동체(flow body) 또는 바람통의 내부로 펌프에 의해 유입되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같은 배수체의 단면을 조절하는 수단에 의해 전체 터빈의 회전속도가 개별 제너레이터에 대해 바람직한 값으로 적용될 수 있으므로 터빈의 회전속도가 제너레이터 시스템에 최적으로 적용되고 그에 따라 가능한 최상의 효율을갖게 된다.
본 발명에 따른 발명은 매우 간단하면서도 동시에 매우 효과적이다.
상기 터빈의 제동과 설치장치의 배열은 명확성을 위해 도면에 도시되어 있지 않다.

Claims (3)

  1. 유체가 관을 통하여 흐를 때 회전을 일으키는 터빈이 설치되어 있는 유관에 있어서,
    상기 터빈이 변형가능한 단면을 갖고 이에 의해 관 내부 유동 단면이 변형가능한 것을 특징으로 하는 유관.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 터빈이 변형가능한 바람통을 갖고 이에 의해 터빈 영역에서 유로의 단면 영역이 조정 가능한 것을 특징으로 하는 유관.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 따른 유관 모양의 적어도 하나 이상의 하향관을 포함하는 다수의 하향관을 포함하는 수력발전소.
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