KR20120090937A - 주변 펌프-터빈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블레이드(3)들 사이에 제공된 정합 리세스(4) 내에 끼워맞춤되는 둘 이상의 횡방향 블레이드(3)를 포함하고, 서로 계합되는 2개의 휠(2)을 포함하는 주변 펌프-터빈에 관한 것으로, 상기 휠은 유체의 유입 및 배출을 위한 개구(6)가 제공된 케이싱(5) 내에 수용된다. 유체가 오일일 경우, 휠(2)은 이의 계합을 허용하는 톱니(10)를 포함하고, 톱니는 블레이드(3)와 리세스(4) 사이에 배열되며, 유체가 물일 경우, 휠(2)은 케이싱(5)의 외측 부분에서 샤프트(9)에 고정되게 결합된 피니언(11)에 의해 계합된다.

Description

주변 펌프-터빈{PERIPHERAL PUMP-TURBINE}

본 명세서의 발명의 명칭에 기재된 본 발명은 그 외의 다른 장치, 기구 및 시장에서 현재 알려진 유사한 시스템에 비해 현저한 이점 및 신규한 특징을 갖는 주변 펌프-터빈에 관한 것이다.

더 구체적으로, 본 발명의 목적은 주변 펌프 및 터빈을 회전시키기 위해 맞물린 휠을 회전시키는 2개의 블레이드로 구성된 유체 전달 기구를 주안점으로 하며, 휠의 회전 방향에 따라, 기구는 동일한 기구 상의 양 유형의 장치를 통합하는, 터빈 펌프로서 작동된다. 본 발명의 범위는 터빈 및 유압식 펌프의 제조에 관한 기술적 범위 내에 있다.

현재, 종래 기술을 참조하여, 출원인과 연계된, 터빈 및 펌프의 다수의 시장 형태는 지지되고 구조를 형성하는 임의의 그 외의 다른 기술적 특징이 공개되지 않았다. 이에 대해, 기구는 포지티브 작동의 회전 유형의 주변 펌프와 같이 몸체 내에 2개의 메시형 기어를 갖는 것이 권고되며, 여기서, 기어는 구동 유체가 주변방향으로 제공되고, 휠들 중 하나의 휠에 대한 기어 휠을 사용하는 제안된 기구는 그 외의 다른 기구와 동시에 이동되는 차이가 있다. 형성되고 획정된 유체 입력 및 출력의 공동 치수에 의해 블레이드는 구동되며, 추가로 이에 따라 케이스에 대한 단순함이 상당해진다.

유체 펌프 또는 터빈의 도움으로 수행되는 유압식 장치의 작동은 잘 공지되었고,

-펌핑 작업에 따라 유압식 시스템에 대해 에너지가 추가됨으로써 유체의 압력이 증가되고, 유체는 더 낮은 압력 또는 높이의 영역으로부터 더 높은 압력 또는 높이의 영역으로 이동되며,

-역으로, 이 작업에서 유압식 장치를 통해 형성된 유체 터빈 통로에 의해 유체는 연속적으로 블레이드 또는 베인을 갖는 임펠러로 전달된다.

이는, 한 쌍의 휠 내에 휠 자체에 부착된 블레이드를 포함하는 것으로 기술되는 미국 특허 출원 공보 제U.S. 2002061256호에서와 같이 다양한 유압식 장치로 알려졌지만 이의 단점은 소형 수력 플랜트의 사용을 제한하도록 상대적으로 작은 유입 및 배출 흐름과 유압식 장치의 케이싱의 제조 및 설계의 복잡성에 있다.

종래 기술에 속한 또 다른 출원은 미국 특허 출원 공보 제U.S. 3574491호이며, 여기서 2개의 휠은 한 쌍의 블레이드 및 양 휠의 복수의 기어 날을 포함하여 상기 날은 운동을 전달하고 블레이드는 유체 유압식 펌프 모드를 구동시키며, 전술된 출원에서와 같이 장치를 둘러싸는 케이싱은 상대적으로 작은 체적에 대해 장치의 사용을 제한하는 상대적으로 작은 유체 입구 및 출구를 갖는다.

전술된 두 출원과 유사하게, 미국 출원 제U.S. 1382580호 및 스페인 출원 제ES362473호는 전술된 동일한 단점을 갖는다.

특허 출원공보 번호 제ES 2131706호는 유압식 구동 펌프 유형으로서 작동되는 일련의 블레이드를 포함할 수 있는, 맞물린 휠의 비율, 날의 치수와 연관된 상호연동 수단과 한 쌍의 휠을 기재하고 있지만 이 출원은 장치에 대한 하우징의 기하학적 형상 및 유체 입구 및 출구의 공동의 치수는 기재하지 못하며, 이에 따라 이를 제작하는데 상당한 곤란함이 있다.

따라서, 미국 출원 제US-349270호에는 소량의 유체를 이동시킬 수 있으며, 단일의 부분의 외측 쉘을 포함하는, 감소된 치수의 펌프 압력이 기재된다.

따라서, 주요하게 수력발전력으로부터 높은 유동 속도를 요하는 설비에 대해 이러한 유형의 터빈-펌프를 사용에 관한 몇몇의 단점이 있으며, 이는 배경기술에서 언급된 바와 같이 소량의 유체를 이동시키도록 설계된 소형 장치로 인함이다.

본 발명의 기계는 특정 액체를 펌프 또는 터빈으로 작용하여 종전에 설명한 문제를 만족스럽게 해결하도록 제안하고 있다 이는 조립 작업을 단순화하고 발명을 작동시키는 자체를 단순화하며 현재 사용 중인 입구와 출구 구멍을 더 크게 갖추었으며 더 많은 물을 움직일 수 있으며 시간을 절약하며 전체 기능을 개선 시킨다.

여기서 액체는 액상 또는 기체를 뜻하며 액상은 물, 기름 또는 유사한 액체에서부터 특정 산업에서 사용되는 가스까지로 이해한다.

본 발명은 주변 터빈 - 펌프 장치로서 두 개의 바퀴가 톱니바퀴로 이어져 바퀴 하나가 동시에 다른 바퀴를 움직이게 하며 두 바퀴는 옆면으로 2개 또는 그 이상의 패들을 포함하여 톱니바퀴의 회전에 포함하며 옆면의 속 사이에 배치하여 패들과 이를 맞게 한다.

트임의 치수는 다음의 수에 따라 계산된 길이에 맞게 할 수 있는 가능성을 가지고 있다:

양 바퀴 중심간의 거리의 수평 투영

반경 x 코사인 semi-angle을 곱하여 한 바퀴에 연결된 두 개의 연속된 패들이 형성하는 semi-angle

반경 x 코사인 semi-angle을 곱하여 다른 바퀴의 연결된 두 개의 연속된 패들이 형성하는 semi-angle

이런 식으로 상기 수치는 현재 알려진 기술 현황보다 높은 수치이며 따라서 더 많은 양의 액체를 끌어올릴 수 있으며 다른 터빈 펌프보다 개선된 기능을 심지어 알려진 기술에 비해 크기를 줄이기도 한다. 구체적으로 입구와 출구의 구멍은 가능한 최대 크기이기에 최대의 액체 양을 움직일 수 있어서 다양한 응용 분야에 활용될 수 있다. 예를 들면 높은 곳의 화재 소멸 시 등이 된다.

이런 기계들은 많은 양이 순회할 수 있고 입.출구의 크기 때문에 수력 발전소 같은 대량의 량을 요구하는 곳에서 주로 사용 된다.

두 개의 패들과 2개의 구멍, 두 개의 연속 패들이 형성하는 앵글은 90도이며 구멍의 길이는 두 개의 바퀴 중심간의 거리의 수평 투영이다.

커버는 두 개의 뚜껑으로 형성되어있어 패들이 있는 바퀴들의 윗면과 아랫면을 부분적으로 포함하고 입구와 출구의 구멍을 결정하며 앞면의 두 개의 뚜껑으로 두 개의 바퀴의 축이 나오며 이로 인해 동작이 가해 진다. 여기서 윗면, 아랫면, 옆면, 앞면, 앞, 뒤 등은 가장 일반적인 조치로 이런 기계에서 축들이 수평으로 놓여져 있는 상태에서 같은 레벨에 있을 때를 뜻한다.

상기 바퀴들은 커버 내에 배치되어 있으며 이 커버에 액체가 들어가고 나가는 구멍이 있다.

상기 커버는 지금까지의 기술과는 달리 옆 뚜껑 두 개로 조립되었을 때 액체의 유입구와 출구 구멍을 결정지어 기존의 한 개의 뚜껑에 별도로 드릴이나 다른 방법으로 구멍을 낼 필요가 없다.

옆면 뚜껑 두 개가 조립되면, 앞면 뚜껑 두 개를 얹어 커버가 형성되며 이 후 다른 기계식 조치가 필요 없다. 쉽게 조립이 가능하며 구성 부분으로 쉽게 형성 되며 액체 입구와 출구의 크기가 고도의 정확성을 갖추게 된다.

기존 기계들은 압력 펌프 또는 불어내는 장치로 작은 량의 액체를 움직일 수 있는 능력을 갖춰서 커버는 한 조각으로 형성되었지만 대용량으로 설계되었을 때는 한 개의 조각으로 형성 할 수 없다. 따라서 본 발명의 커버는 여러 조각으로 형성되어 이들이 유입구 출구 형태를 결정하며 기존 기술과는 명확히 차별화되어 대용량을 움직이는데 비용 절감을 가능케 한다.

추가로 바퀴와 함께 패들의 회전방향에 따라서 기계는 터빈 또는 펌프로 작동이 된다는 것으로 이해한다.

액체가 기름일 경우 톱니바퀴의 이는 바퀴에 포함되어 있을 수 있으며 패들과 구멍 사이에 포함되어 있어서 펌프 된 기름 내에 있게 된다. 그러나 액체가 물일 경우 톱니바퀴 이가 열에 의한 멈춤을 피하기 위해 이에 포함되어 앞면 외부에 위치하여 완벽하게 윤활 되어서 패들을 포함한 바퀴에 잘 부착되어 있게 된다.

끝으로 패들은 구멍의 내벽을 스칠 필요가 없으며 몇 micras의 빈공간을 두면 마모를 피할 수 있다. 액체 펌프는 정확하며 기계의 온도를 낮춰주는 역할로 작업 온도를 낮게 하여 기계 수명을 길게 한다.

주변 터빈 펌프는 현재까지 알려지지 않은 구조적.구성적 특징 면에서 획기적인 기계로서, 용도를 고려하여 독점적인 특혜를 획득하는데 뒷받침이 된다.

현재 진행 중인 설명을 보충하기 위하여 그리고 발명의 특징에 대한 이해를 넓히기 위하여, 발명의 대표적인 실행 예에 따라 현 설명의 일부로서 도면 세트를 제한적이 아닌 설명 차원에서 다음과 같이 표기한다:
도 1은 주변 터빈 펌프 발명을 도식적으로 나타낸 단면도이며 이는 커버의 앞면과 뒷면 없이 표기되어 내면을 잘 살펴 볼 수 있도록 되었고 패들은 두 개이며 톱니바퀴 이가 바퀴에 있다.
도 2 및 도 3은 두 개의 도식적 섹션을 보여 주며 주변 펌프 터빈의 단면도로서 발명에 따라, 2개와 3개의 패들과 외부 베벨기어 커버로 그 사이에 톱니바퀴 없이 되었다.
도 4는 주변 터빈 펌프 발명의 전개도.

상기 도를 고려한 후 그리고 도입된 숫자 순서에 따라서 발명의 선호 실행의 두 가지 예를 볼 수 있다. 이는 지적된 부품과 요소들을 포함하고 공통적인 부품과 요소는 같은 참고 번호로 표기했다.

도면에서 보듯이 주변 터빈 펌프(1)는 두 개의 바퀴로 구성되어 서로 톱니바퀴에 연결되어 한 바퀴가 다른 바퀴를 동시에 움직이게 하며 두 개 또는 그 이상의 패들(3)을 옆에 포함하며, 톱니바퀴 회전에 구멍(4)과 이가 맞으며 옆의 패들(3) 사이에 예정되어 있다.

이런 바퀴(2)들은 앞면(8), 앞.뒷면, 그리고 커버들의 교차 뚜껑(5) 두 개가 형성하는 구조 내에 있으며 나사로 굳게 연결되어 있다. 커버(5)들은 더 짧기 때문에 이 둘 사이에 남은 공간은 액체가 유입되고 퇴출 되는 곳이 된다.

주변 터빈 펌프 구조는 (1) 앞면 뚜껑(8) 두 개로 주로 형성되어 있기 때문에 그리고 그 사이로 커버 두 개(5)가 펌프의 몸체를 형성하기 때문에 액체를 이끄는 두 개의 반구에 바퀴들이 포함되어 있다. 두 개의 커버(5)는 서로 간의 사이에 유입구와 출구(6)를 두고 양쪽 바퀴의 축이 앞면 뚜껑(8)으로 나와 이로 인하여 동작을 가한다.

트임(6)의 치수는 다음의 수에 따라 계산된 길이에 맞게 할 수 있는 가능성을 가지고 있다:

양 바퀴(2) 중심간의 거리의 수평 투영

반경 x 코사인 semi-angle을 곱하여 한 바퀴에 연결된 두 개의 연속된 패들이 형성하는 semi-angle

반경 x 코사인 semi-angle을 곱하여 다른 바퀴의 연결된 두 개의 연속된 패들이 형성하는 semi-angle

주변 터빈 펌프장치의 예로 (1) 오일을 이끌 경우 도 1에서처럼 톱니바퀴의 이(10)는 바퀴(2)에 포함되어 있을 수 있으며 패들(3)과 구멍 사이(4)에 포함되어 있어서 펌프 된 기름 내에 있게 된다. 그리하여 커버(5) 내에 펌프 된 기름에 젖어 있게 된다.

펌프된 내용이 물일 경우의 대안 실시예에서 도 4에서와 같이 바퀴(2)들의 톱니바퀴는 두 개의 베벨기어(11)가 축(9)에 부착되어, 커버(5) 외부에 위치하며 도 2 및 도 3에서와 같이 바퀴(2)들은 이(10)가 없다.

도 2 및 도 3은 주변 펌프 터빈 (1)의 측면도를 나타내며, 발명에 따르면,이 경우 2개 또는 3개의 패들(3)이 있고 커버(5) 쪽의 외부 베벨기어(작은톱니바퀴)에 의해 서로 간에 톱니바퀴(연동장치)가 없다. 따라서, 도 2에 각 바퀴(2)에 패들(3) 두 개가 관찰되며 이는 커버처럼(5) 두 개의 패들(3)의 정확한 분리인 180°도 앵글을 차지한다.

도 3은 각 바퀴에 패들(3)3개를 포함한 실행이며 이는 각각 120°도 앵글로 나뉘어져 있고 이는 커버(5)가 차지하는 앵글이며, 패들(3)이 극 위치에서 커버(5)의 끝을 닫게 하는 것이다.

도 4에서는 주변 터빈 펌프의 전개도를 볼 수 있으며 앞면 뚜껑 (8)을 볼 수 있고 그 사이에 커버(5)가 위치해 있으며 그 내부에 바퀴(2) 패들(3)과 구멍(4)이 있다. 바퀴(2)의 축(9)은 앞면 뚜껑(8)을 구멍(7) 사이로 뚫고 지나가며 외부에는 베벨기어(11)를 톱니바퀴처럼 설치하여 뚜껑(12) 하나로 마무리되어 내부에 윤활유를 포함하여 톱니 바퀴 기능을 쉽게 해 주게 된다.

본 발명의 특징 및 실행 방법에 대해 충분히 설명한 다음, 해당 분야의 전문가는 이해를 할 수 있고 기능의 장점을 이해할 수 있기에 더 긴 설명이 필요 없으리라 판단한다. 본질에 속하는 범위 내에서 설명한 방법과 디테일한 다른 방법으로 실행에 옮길 수 있으며 근본 기본을 변경, 변화 또는 변질하지 않는 한 이 보호받을 수 있다는 점을 지적한다.

Claims (6)

1. 액체를 이끄는 장치로 형성되어 있으며, 바퀴 2개(2)가 포함되어 있고 서로 톱니바퀴식으로 연결되어 있으며 하나가 다른 하나를 동시에 움직이게 하며, 옆으로 2개 또는 그 이상의 패들(3)을 톱니바퀴식 회전에 포함시키며, 구멍(4)에 이가 맞고 패들 사이에 맞게 예정되어 있으며, 바퀴(2)들은 커버(5) 내부에 있으며 이들 사이에는 유입구 및 출구 구멍(6)이 형성 는 것을 특징으로 하는 주변 터빈 펌프 (1).
2. 제1항에 있어서, 아래와 같이 구멍(6)의 치수는 양 바퀴(2) 중심간의 거리의 수평 투영
   반경 x 코사인 semi-angle을 곱하여 한 바퀴에 연결된 두 개의 연속된 패들이 형성하는 semi-angle
   반경 x 코사인 semi-angle을 곱하여 다른 바퀴의 연결된 두 개의 연속된 패들이 형성하는 semi-angle이 있는 것을 특징으로 하는 주변 터빈 펌프 (1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 커버(5)들은 바퀴(2)의 윗면과 아랫면을 포함 한다는 특징, 이에 따라 유입구 출구의 구멍(6)을 결정하며, 옆으로는 앞 뚜껑 두개 (8)와 앞.뒤 뚜껑으로 바퀴(2)의 축(9)이 나오며 이로 인해 동작이 가해 지는 것을 특징으로 하는 주변 터빈 펌프 (1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 기름을 이끌기 위한 실행에서 바퀴(2)는 이의 톱니바퀴(연동장치)를 얻기 위해 이들을 (10) 포함하고 패들(3)과 구멍들(4) 사이에 포함시키는 것을 특징으로 하는 주변 터빈 펌프 (1).
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 물을 이끌기 위한 적합한 실행에서 바퀴(2)의 톱니바퀴는 축(9)에 부착된 베벨기어(11)로 인해 실행되며, 이 베벨기어는 커버(5)외부에 위치해 있고 알맞게 윤활되어 한 구획안에 갇혀있는 것을 특징으로 하는 주변 터빈 펌프 (1).
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 각 바퀴(2)의 패들(3) 간에 벌어진(분리) 각도에 따라 각 커버가 (5)바퀴(2)에 포함되는 접촉 각도가 결정되는 것을 특징으로 하는 주변 터빈 펌프 (1).

Images