KR20110006349A - Hydraulic turbine generator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A hydraulic turbine generator is provided to prevent damage by inflow foreign material and fishes by blocking the water flow through a rotating part by using inner and outer sealing parts. CONSTITUTION: A hydraulic turbine generator comprises a fixing casing(100), a rotation casing(200), an outside sealing part(510), an inner sealing part(500), generators(400, 410), a guard net and an electric apparatus. The fixing casing has a guide vane(110) in the fixed direction and supports the entire body. The rotation casing revolves with a rotating vane(210) around a rotary shaft(300). The outside sealing part blocks up the particle inflow between the rotation casing and the fixing casing contact part.

Description

수차 발전기{Hydraulic Turbine Generator}Hydro Turbine Generator

본 발명은 낙차가 있거나 일정한 흐름이 있는 물의 에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 수차 발전기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하천, 폭포, 폐수처리장, 하수도, 정수장, 해양조류 등 다양한 입지 조건에서 이물질이나 어류가 혼합된 상태로 물이 유입되어도 수차가 손상되지 않고 발전을 하여 전력 필요 시설물의 동력원으로 사용케 하는 수차 발전기에 관한 것이다.The present invention relates to an aberration generator that can convert the energy of water with a drop or a certain flow into electrical energy, and more specifically, in a variety of location conditions such as rivers, waterfalls, wastewater treatment plants, sewers, water purification plants, marine algae, It is related to an aberration generator that generates power without damaging the aberration even when water is introduced in a state where fish is mixed so that it can be used as a power source of electric power facilities.

일반적으로 하천이나 폐수처리장, 하수도, 정수장, 해양조류 등의 물에는 이물질이나 어류가 혼합된 상태로 유입되므로 수차에서 원심력에 의해 회전부의 외면에 끼면서 회전에 방해가 되거나 회전날개 손상으로 인해서 다양한 수력 에너지를 적절히 활용하는데 어려움이 있었다. In general, water such as rivers, wastewater treatment plants, sewers, water purification plants, and marine algae is introduced in a mixed state with foreign matters or fish. There was a difficulty in using energy properly.

이를 해결하기 위하여 종래 기술에서는 이물질이나 어류가 원천적으로 들어오지 못하도록 입구에 미세한 그름 망이나 집수조를 설치하여 수질관리를 하였고, 이물질이 많이 유입되는 홍수기 등에는 사용하지 않도록 차단밸브를 동작하였다. 그러나 이물질의 완전차단이 어렵고 이에따라 수차발전기가 사용되는 장소에 한계가 있었다.In order to solve this problem, in the prior art, a fine grain net or a sump was installed at the inlet so that foreign substances or fish did not come in at the source, and water quality management was performed. However, it is difficult to completely block foreign matters, and accordingly, there is a limit in the place where the aberration generator is used.

수력 발전기나 소수력 발전기는 댐이나 낙차가 큰 하천에서 깨끗한 물을 취수하여야만 발전이 가능하므로, 다양한 수력에너지를 사용할 수 있으면서도 제작과 설치가 간단한 수력발전시스템의 기술개발 요구가 대두되고 있다.Hydroelectric generators and small hydroelectric generators can be generated only by taking clean water from dams or large rivers, and therefore, there is a demand for technological development of hydroelectric systems that can use various hydro energy but are simple to manufacture and install.

따라서, 본 발명의 목적은 앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 낙차가 있는 특정 장소나 이물질이 유입될 수 있는 조건에 국한되지 않고 하천, 폭포, 폐수처리장, 하수도, 정수장, 해양조류 등 다양한 입지 조건에서 이물질이나 어류가 혼합된 상태로 물이 유입되어도 수차가 손상되지 않는 구조의 수력발전기를 제공하는데 있다. 또한 본 발명은 고낙차 수차 외에도 기존에 설치된 하천의 보, 수로, 해양 조류 등에 간단히 설치하여 사용할 수 있는 구조의 수차발전기를 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and is not limited to a specific place having a drop or a condition in which foreign matter may flow, such as a river, a waterfall, a wastewater treatment plant, a sewerage system, a water treatment plant, an marine algae, and the like. It is to provide a hydro generator having a structure that does not damage aberration even if water is introduced while mixed with foreign substances or fish under various location conditions. In addition, the present invention is to provide a water turbine generator having a structure that can be easily installed and used in the existing rivers, waterways, marine algae in addition to the high drop aberration.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은, 원심력에 의하여 회전날개의 끝부분으로 이물질이 모여서 고정부와 마찰을 일으키거나 충격이 가해지는 것을 방지하기 위하여 이물질이 회전부 틈사이로 흐르지 않도록 차단하는 것을 특징으로 한다. 그러므로 본 발명은 낙차가 있거나 일정한 흐름이 있는 하천, 폭포, 폐수처리장, 하수도, 정수장, 해양 조류 등에서 이물질이나 어류가 혼합된 상태로 유입되어도 손상되지 않고 다양한 장소에서 물의 에너지를 이용하여 전기에너지로 변환할 수 있는 것을 특징으로 한다.Specific means of the present invention for achieving the above object, to prevent foreign matter from flowing through the gap between the rotary part in order to prevent the foreign matter is gathered to the end of the rotary blade by the centrifugal force to cause friction with the fixed portion or the impact is applied. It is characterized by. Therefore, the present invention is converted to electrical energy using water energy in various places without being damaged even when foreign substances or fish are mixed in a stream, waterfall, wastewater treatment plant, sewer, water purification plant, marine algae, etc., which have a drop or a constant flow. It can be characterized by.

본 발명에 따른 수력을 이용한 발전시스템은 이물질이 포함된 상태의 다양한 수력에너지를 이용 가능함에 따라서, 이물질 제거를 위하여 설치하던 수조나 거름망 등의 설치비용 절감이 가능하고 지금까지 활용이 어려웠던 다양한 분야의 수력에너지를 효과적으로 활용하여 전기에너지로 사용할 수 있는 장점이 있다.Hydroelectric power generation system according to the present invention can use a variety of hydraulic energy in the state containing foreign matters, it is possible to reduce the installation cost, such as the tank or strainer that was installed for removing foreign matters and in various fields that have been difficult to use so far By using hydro energy effectively, there is an advantage that can be used as electrical energy.

또한, 본 발명에 따른 수력을 이용한 발전시스템은 전기공급이 어려운 곳에서 하천수나 계곡의 수력에너지를 활용할 경우 자체적으로 에너지 문제를 해소시킬 수 있으며, 하전의 보나 정수장, 폐수처리장, 하수배관 등 이물질이 혼합되어 있으나 지속적으로 유수의 흐름이 있는 곳에 활용할 경우 연속적인 전기에너지 공급으로 재생에너지를 확보할 수 있는 효과가 있다.In addition, the power generation system using hydroelectric power according to the present invention can solve the energy problem by itself when using the hydro energy of river water or valley in a place where electricity supply is difficult, foreign matters such as bore of water, water purification plant, wastewater treatment plant, sewage pipe, etc. If it is mixed but continuously used in the flow of running water, there is an effect that can secure renewable energy by continuous electric energy supply.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적은 일반적인 수력의 유로는 물론 이물질이 유입될 수 있는 다양한 유로에 설치하여도 수차가 손상되지 않고 발전 가능한 수력 발전기에 있어서, 과도한 이물질이나 홍수시 대량의 이물질로부터 수차를 보호하는 보호망(30)과; 상부의 유수를 수차 입구로 유도하는 유도관로(40)와; 상기 유도관로(40)가 플랜지(60)로 결합되어 있으며 고정부 역할을 하고 안내날개(110)가 연결된 내부공간을 갖는 고정 케이싱(100)과; 상기 고정 케이싱(100)에 연결되어 있으며 유입된 물을 회전날개(210)에 효과적으로 에너지를 전달토록 하는 안내날개(110)와; 상기 고정 케이싱(100)의 안내날개(110) 후단에 설치되어 있고 안내날개(110)로부터 유입되는 물의 흐름에 의해 회전하는 회전날개(210)와; 회전날개(210)가 부착되어 있고 동시에 회전하는 회전 케이싱(200); 회전날개(210)의 회전축(300)에 연결되어 회전하여 전기를 생산하는 발전기(400, 410)와; 상기 발전기로부터 출력되는 발전전력을 적절히 변환하여 공급하도록 하는 것을 특징으로 하는 수력 발전시스템에 의해 달성된다.The object of the present invention as described above is that in a hydroelectric generator capable of generating aberration without damaging the aberration even when installed in various hydraulic flow paths as well as a general hydraulic flow path, the aberration from excessive foreign matter or a large amount of foreign matter during flooding A protective net 30 for protecting; An induction pipe 40 for guiding the upper flow water to the inlet of the aberration; A fixed casing (100) having the guide pipe (40) coupled to the flange (60) and acting as a fixing part and having an inner space to which the guide blades (110) are connected; A guide blade 110 connected to the fixed casing 100 and configured to effectively transmit energy to the rotating blade 210 of the introduced water; A rotary blade 210 installed at the rear end of the guide blade 110 of the fixed casing 100 and rotating by the flow of water flowing from the guide blade 110; Rotating blade 210 is attached and the rotating casing 200 to rotate at the same time; Generators 400 and 410 connected to the rotary shaft 300 of the rotary blade 210 to rotate to produce electricity; It is achieved by a hydroelectric power generation system, characterized in that to properly convert and supply the generated power output from the generator.

또한, 본 발명에 따르면, 흐르는 물이나 경사면의 유수를 활용하기 위하여 적절한 각도로 기울여 설치할 수 있으며, 폭포와 같이 수직으로 떨어지는 물의 힘의 활용하기 위하여 수직으로 설치할 수도 있다.In addition, according to the present invention, in order to utilize the flowing water or running water of the inclined surface can be inclined at an appropriate angle, can be installed vertically in order to utilize the power of the vertically falling water, such as a waterfall.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 일반적인 수력발전시스템의 개략적인 설치상태를 나타낸 것으로, 저수지(10)에서 깨끗한 상태의 물을 유도관로(40)를 통하여 공급받아 프로펠러 등의 회전날개(210)로 회전축(300)을 돌려서 발전기(410)로 전기를 생산하고 사용된 물은 배수관로(50)로 배수하도록 되어 있다.Figure 1 shows a schematic installation state of a conventional general hydroelectric power system, receiving the water in a clean state in the reservoir 10 through the induction pipe 40, the rotary shaft 300 to the rotary blades 210, such as a propeller. Turn to generate electricity to the generator 410 and the used water is to drain to the drainage pipe (50).

도 2내지 도 4는 본 발명의 수차 발전기 단면도를 나타낸 것으로, 이물질이나 어류의 유입으로부터 회전부의 손상을 방지하기 위하여 회전날개(210)의 끝부분과 안쪽이 회전케이싱(200)에 부착되고 회전날개(210)의 회전에 의해 내부로 연결된 회전축(300)이 외부의 발전기 회전자(400)를 돌리게 된다. 또한 이물질이 회전부 사이로 유입되지 않고 유로의 내부로 흘러가도록 유도하는 외부 밀봉부(510)와 내부 밀봉부(500)가 설치된다. 회전축(300)에는 회전마찰과 추력을 감소시키는 베어링(70)이 설치된다. 고정케이싱(100)은 전체 수차를 지지하는 역할을 하면서 안 내날개(110)가 설치되어 있고 발전기 고정자(410)와 회전축(300)을 지지하도록 되어있다. 2 to 4 are cross-sectional views of the aberration generator of the present invention, the tip and the inside of the rotary blade 210 is attached to the rotary casing 200 in order to prevent damage to the rotary part from the inflow of foreign matter or fish and the rotary blade The rotating shaft 300 connected to the inside by the rotation of the 210 rotates the external generator rotor 400. In addition, an outer seal 510 and an inner seal 500 are installed to guide foreign substances to flow into the flow path without being introduced between the rotary parts. The rotating shaft 300 is provided with a bearing 70 to reduce the rotational friction and thrust. The fixed casing 100 serves to support the entire aberration while the inner blade 110 is installed and is configured to support the generator stator 410 and the rotation shaft 300.

도 3은 본 발명 수차 회전날개의 평면도를 나타낸 것으로, 회전케이싱(200)에 회전날개(210)가 안쪽과 바깥쪽으로 부착되고 내부에는 회전축(300)과 발전기 회전자(400)에 연결되는 구조로 이루어진다.Figure 3 shows a plan view of the aberration rotary blade of the present invention, the rotary blade 210 is attached to the inner and outer rotary casing 200 in a structure connected to the rotating shaft 300 and the generator rotor 400 therein Is done.

도 5는 도 2에 도시된 수차 발전기를 하천, 폐수처리장 등의 경사로에 설치한 상태를 나타낸 것으로, 유체가 유입되는 입구에 대형 이물질 유입시 내부로 들어오지 않도록 외부로 유도하는 보호망(30)을 설치하고 유입된 물은 유도관로(40)을 통하여 안내날개를 거친 후 회전날개(210)를 돌려서 발전기(410)를 통하여 전기를 생산하게 된다.FIG. 5 is a view illustrating a state in which the aberration generator shown in FIG. 2 is installed on a slope of a river, a wastewater treatment plant, etc., and a protection net 30 is installed at the inlet through which fluid is introduced so as not to enter the inside when large foreign substances are introduced. Then, the introduced water passes through the guide blades through the induction pipe 40 and then rotates the rotary blades 210 to produce electricity through the generator 410.

도 1은 종래의 일반적인 수력발전시스템을 설명하기 위한 개략도1 is a schematic view for explaining a conventional general hydroelectric power system

도 2는 본 발명의 수차 발전기를 설명하기 위한 단면도2 is a cross-sectional view for explaining the aberration generator of the present invention.

도 3은 본 발명의 수차 회전날개 평면도3 is a plan view of the aberration rotor blade of the present invention

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도4 is a cross-sectional view for explaining another embodiment of the present invention.

도 5는 도 2에 도시된 수차 발전기의 하천 경사로 설치도Figure 5 is a river ramp installation of the water wheel generator shown in Figure 2

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 저수지10: reservoir

20 : 경사로 30 : 보호망20: ramp 30: protection net

40 : 유도관로 50 : 배수관로40: guide pipe 50: drain pipe

60 : 플랜지 70 : 베어링60: flange 70: bearing

100 : 고정케이싱 110 : 안내날개100: fixed casing 110: guide wing

200 : 회전케이싱 210 : 회전날개200: rotary casing 210: rotary wing

300 : 회전축300: rotation axis

400 : 발전기 회전자 410 : 발전기 고정자400: generator rotor 410: generator stator

500 : 내부 밀봉부 510 : 외부 밀봉부500: inner seal 510: outer seal

Claims (6)

일반적인 수력에너지와 이물질이 포함된 상태의 수력에너지를 모두 이용할 수 있는 수차 발전기에 있어서, 전체 몸체를 지지하면서 유입된 물을 일정한 방향으로 배분하고 안내날개(110)가 부착되는 고정 케이싱(100)과; 회전날개(210)가 부착되고 회전날개와 함께 회전축(300)을 중심으로 회전하는 회전 케이싱(200)과; 회전 케이싱(200)과 고정 케이싱(100) 접촉부와의 이물질 유입을 막아주는 외부 밀봉부(510)와 회전축(300)과 안내날개(110) 회전부로 이물질 유입을 방지하는 내부 밀봉부(500)와; 회전 케이싱(200)에 부착된 회전날개(210)의 회전축(300)과 연결되어 회전하면서 전기를 생산하는 발전기(400, 410)와; 과도한 이물질이나 홍수시 대량의 이물질로부터 수차를 보호하는 보호망(30)과; 생산된 전기를 적절하게 변환하여 이송하는 전기장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기.In the aberration generator that can use both the general hydraulic energy and the hydraulic energy in the state containing the foreign matter, the fixed casing (100) and distributes the introduced water in a predetermined direction while supporting the entire body and attached to the guide wing (110) ; Rotating blade 210 is attached and the rotating casing 200 for rotating around the rotating shaft 300 with the rotating blade; An outer seal 510 to prevent foreign matters from coming into contact with the rotary casing 200 and the fixed casing 100, and an inner seal 500 that prevents foreign substances from entering the rotary shaft 300 and the guide blade 110. ; A generator (400, 410) connected to the rotary shaft (300) of the rotary blade (210) attached to the rotary casing (200) to produce electricity while rotating; A protection net 30 which protects the aberration from a large amount of foreign matter or a large amount of foreign matter in a flood; An aberration generator, characterized in that it comprises an electrical device for properly converting and transferring the electricity produced. 제1항에 있어서, 상기 고정 케이싱(100)은 스테인레스 철판, 강화 플라스틱 등의 소재로 전체 몸체를 지지하고 물을 유입하여 일정한 방향으로 배분하는 안내날개(110)가 설치되며, 중심 회전축(300)이 연결되도록 지지 역할을 하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기.According to claim 1, The fixed casing 100 is provided with a guide blade 110 for supporting the entire body with a material such as stainless steel plate, reinforced plastic, and distributes in a predetermined direction by introducing water, the central rotating shaft 300 The aberration generator characterized in that it serves to support the connection. 상기 회전 케이싱(200)은 회전축(300) 바깥쪽과 회전 케이싱(200) 안쪽으로 회전날개(210)가 부착되어 있고 회전축(300)을 중심으로 전체가 회전하는 구조로 되어 있어 이물질이나 어류의 유입시에도 회전부의 틈사이에 끼거나 마찰되지 않고 회전날개(210)와 회전 케이싱(200)의 면을 타고 흐르도록 구성하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기.The rotary casing 200 has a rotary blade 210 attached to the outside of the rotating shaft 300 and the inside of the rotating casing 200 and has a structure in which the whole rotates around the rotating shaft 300 to introduce foreign substances or fish. The aberration generator, characterized in that configured to flow along the surface of the rotary blade 210 and the rotary casing 200 without being caught or friction between the gap of the rotary part. 제1항에 있어서, 상기 내부 밀봉부(500)는 회전축(300)과 안내날개(110)의 회전부에 이물질 유입을 방지하도록 설치되고, 외부 밀봉부(510)는 회전케이싱(200)과 고정케이싱(100)의 회전부에 이물질 유입을 방지하여 유로로 흐르도록 하는 구조로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 수차 발전기.According to claim 1, wherein the inner sealing portion 500 is installed to prevent the inflow of foreign matter in the rotating portion of the rotating shaft 300 and the guide blades 110, the outer sealing portion 510 is the rotary casing 200 and the fixed casing The aberration generator, characterized in that it is installed in a structure to prevent the inflow of foreign matter flows into the flow path of the 100. 제1항에 있어서, 상기 발전기(400, 410)는 물과의 접촉을 피하도록 고정 케이싱(100)의 외부에 설치되며, 회전날개(210)가 설치된 회전 케이싱(200)의 회전축(300)에 발전기 회전자(400)가 설치되고, 고정 케이싱(100)에 발전기 고정자(410)가 설치되어 회전 케이싱(200)과 회전날개(210)의 회전에 의해 전기가 발생되는 것을 특징으로 하는 수차 발전기.According to claim 1, The generator (400, 410) is installed on the outside of the fixed casing 100 to avoid contact with water, the rotary blades 210 is installed on the rotary shaft 300 of the rotating casing 200 is installed. Generator rotor 400 is installed, the generator stator 410 is installed on the fixed casing 100, the aberration generator, characterized in that electricity is generated by the rotation of the rotary casing 200 and the rotor blades 210. 제1항에 있어서, 상기 보호망(30)은 평상시 과도한 이물질이나 홍수시 대량의 이물질로부터 수차를 보호하기 위하여 유도관로(40) 입구에 설치한 것으로, 바 형식으로 경사지게 설치하여 과도한 이물질은 수차 외부로 흐르도록 유도하는 것을 특징으로 하는 수차 발전기.According to claim 1, wherein the protection net 30 is installed at the entrance of the induction pipe (40) to protect the aberration from the usual excessive foreign matters or a large amount of foreign matters during the flood, and installed inclined in the form of a bar, excessive foreign matters to the outside of the aberration The aberration generator characterized by inducing to flow.
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