KR20150114350A - The Cross-flow water Turbine with fixed inner guide - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to the structure of a water turbine for generating electricity by using the flow of water, more specifically, to a cross-flow water turbine for increasing efficiency by installing a guide which is fixed to the inside of a cylindrical cross-flow water turbine and not rotated wherein a plurality of blades are attached to the cylindrical cross-flow water turbine. The water turbine according to the present invention makes higher efficiency than an existing cross-flow water turbine.

Description

내부 고정 가이드가 구비된 크로스플로 수차 {The Cross-flow water Turbine with fixed inner guide }[0001] The present invention relates to a cross-flow water turbine with a fixed inner guide,

도1 은 크로스플로 수차의 측면도1 is a side view of a cross flow aberration

도2 는 조립된 크로스플로 수차의 평면도Figure 2 is a top view of the assembled cross-

도3 은 내부에 고정되는 가이드고정부의 입체 사시도FIG. 3 is a perspective view of a three-

도4 는 가이드고정부가 제거된 크로스플로 수차의 입체절개도Fig. 4 is a cross-sectional view of the cross-

도5 는 조립된 크로스플로 수차의 입체절개도Fig. 5 is a cross-sectional view of the assembled cross-

도6 은 기존의 크로스플로 수차의 측면도6 is a side view of a conventional crossflow aberration

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞Description of the Related Art

100 : 유입구 101 : 블레이드고정판100: inlet port 101: blade fixing plate

102 : 블레이드 103 : 가이드102: Blade 103: Guide

104 : 블레이드종단각104: blade end angle

200 : 가이드고정부 201 : 가이드고정판200: guide fixing portion 201: guide fixing plate

202 : 보강파이프 203 : 가이드202: reinforcement pipe 203: guide

204 : 가이드고정홈 205 : 가이드우측축204: guide fixing groove 205: guide right shaft

206 : 가이드좌측축 207 : 베어링1206: guide left shaft 207: bearing 1

208 : 베어링2208: Bearing 2

300 : 수차회전부 301 : 좌측베어링300: aberration rotating section 301: left bearing

302 : 우측베어링 303 : 수차축302: right bearing 303:

304 : 동력전달축 305 : 회전판304: Power transmission shaft 305:

306 : 회전지지축306:

400 : 기존크로스플로수차 401 :기존블레이드고정판400: Existing crossflow aberration 401: Existing blade fixing plate

402 : 기존블레이드 403 : 기존수차축402: existing blade 403: existing water shaft

본 발명은 낙차가 낮은 소용량 수력발전에 적합한 수차에 관한 것이다.The present invention relates to an aberration suitable for small-capacity hydropower generation with low dropout.

일반적으로 낙차가 낮거나 유량이 많지 않는 유수에서 전력을 생산하는 것은 투자비에 비하여 전력의 생산이 적고 효율성이 낮아 경제적인 활용이 곤란하였다. 화석에너지의 가격 증가와 기후 변화로 인한 신재생에너지원으로 적극적인 발굴이 필요함에 따라 기존에 전력의 생산이 비경제적인 소량의 유수에서 효율적인 전력의 생산 가능한 기술의 개발이 필요하다. 다양한 수력 이용 방식 중 본 발명은 기존에 활용이 곤란한 소수력 자원을 높은 효율로 이용하는 수차에 관한 것이다.Generally, it is difficult to economically utilize electric power because it produces less electric power than electric power, and has low efficiency. As the price of fossil energy and the need for active exploration as a new and renewable energy source due to climate change are needed, it is necessary to develop a technology capable of producing efficient electricity from a small amount of water, which is uneconomical. Among various hydraulic utilization modes, the present invention relates to aberrations that utilize small hydro resources that are difficult to use in the past with high efficiency.

본 발명은 낙차가 낮거나 유량이 많지 않는 소용량 수력발전에 적합한 수차에 관한 것으로 기존의 크로스플로 수차는 구조가 간단하고 기술적 복잡도가 낮아 제작이 용이하였으나 효율이 낮아 널리 활용되지 못하고 있다.The present invention relates to an aberration suitable for small-capacity hydroelectric power generation with low drift or low flow rate. The conventional crossflow aberration has a simple structure and a low technical complexity, which facilitates fabrication, but is not widely utilized because of its low efficiency.

본 발명은 이러한 문제점을 극복하고 높은 효율을 구현하는 크로스플로 수차 의 구조에 관한 것을 특징으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a structure of a crossflow turbine which overcomes such a problem and realizes high efficiency.

본 발명은 기존의 크로스플로 수차의 효율이 낮은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 제작이 용이하고, 운반과 설치 및 유지 보수가 편리하면서도 높은 효율성과 경제성을 얻는 수차를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the problem of low efficiency of existing cross flow aberration, and it is an object of the present invention to provide an aberration which is easy to manufacture, and is easy to carry and install and maintain while achieving high efficiency and economical efficiency.

기존의 크로스플로 수차의 낮은 효율을 개선하기 위하여 블레이드 각도를 크게 하고 수차의 내부공간에 흐름을 안내하는 가이드를 설치하여 높은 효율을 달성한다.In order to improve the low efficiency of the existing cross flow aberration, a high efficiency is achieved by providing a guide for increasing the angle of the blade and guiding the flow to the inner space of the aberration.

이하 본 발명의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the structure and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1 은 크로스플로 수차의 측면도로 좌측으로 유체가 유입되는 유입구(100), 수차의 원주면에 2개 이상 다수 개 설치되어 유체의 운동에너지를 받아 회전하는 블레이드(102)가 고정된 블레이드고정판(101), 수차의 내부공간에 재치된 가이드(203), 가이드를 고정하는 가이드고정판(201), 가이드고정판을 보강하는 보강파이프(202)로 구성되며 블레이드종단각(104)는 블레이드의 내측종단의 접선이 수차중심과 편향되는 각을 도시한다.Fig. 1 is a side view of a cross flow aberration. Fig. 1 shows an inlet 100 through which a fluid flows into the left side, a blade fixing plate (not shown) provided with a plurality of blades 102 on a circumferential surface of the aberration, 101, a guide 203 mounted on the inner space of the aberration, a guide fixing plate 201 for fixing the guide, and a reinforcing pipe 202 for reinforcing the guide fixing plate. The blade terminating angle 104 is defined by the inner end of the blade And the angle at which the tangent line is deflected to the center of the aberration.

유체의 유입을 안내하는 유입관(100), 유체의 운동에너지를 받아 회전하는 블레이드(102), 상기 블레이드(102)를 고정하는 블레이드고정판(101)으로 구성되는 수차의 내부에 재치되어 회전하지 않고 유동의 방향을 전환하는 가이드(203)로 구 성되는 것을 특징으로 하는 내부 고정 가이드가 구비된 크로스플로 수차로, 블레이드(102)에 있어서 블레이드의 내측 종단 접선이 수차 중심에 대하여 좌측으로 편향되는 블레이드종단각(104)를 지니는 블레이드(102)로 구성된다.(100) for guiding the inflow of the fluid, a blade (102) for receiving the kinetic energy of the fluid, and a blade fixing plate (101) for fixing the blade (102) And a guide (203) for switching the direction of the flow. The cross-flow aberration of the blade (102) is such that the inner end tangent of the blade is deflected to the left with respect to the aberration center And a blade 102 having a terminating angle 104.

기존의 크로스플로 수차와 달리 수차의 효율을 높이는 블레이드종단각(104)의 영향으로 좌측상단의 1차 블레이드 충돌 후 배출되는 유동이 수차의 중심부를 향하므로 하단에서의 블레이드와 2차 충돌시 회전력이 발생하지 않으므로 가이드(203)가 유동의 방향을 전환하여 블레이드와 2차 충돌하여야 2차로 회전력이 발생한다.Since the flow discharged after collision of the primary blade at the upper left side is directed toward the center of the aberration due to the effect of the blade vertical angle 104 which improves the efficiency of the aberration unlike the conventional cross flow aberration, The guide 203 changes its direction of flow and collides secondarily with the blade to generate a second rotational force.

도2 는 조립된 크로스플로 수차의 평면도로 유체가 유입되는 유입구(100)로 인입되는 유체의 운동에너지를 받아 회전하는 다수의 블레이드(102), 블레이드를 고정하는 블레이드고정판(101), 블레이드의 회전력을 수차축(303)에 전달하는 회전판(305)와 동력전달축(304),수차축의 반대편에 설치되어 회전 수차를 지지하는 회전지지축(306), 수차의 회전을 지지하는 우측베어링(302), 좌측베어링(301), 가이드고정부(200)를 고정하는 가이드좌측축(206)를 도시한다.FIG. 2 is a plan view of the assembled cross flow turbine. Referring to FIG. 2, a plurality of blades 102 rotates in response to kinetic energy of a fluid introduced into an inlet 100 through which fluids flow, a blade fixing plate 101 for fixing the blades, A rotation shaft 305 for supporting the rotation of the aberration and a power transmitting shaft 304 provided on the opposite side of the aquadail shaft for supporting the rotation aberration and a right bearing 302 A left bearing 301, and a guide left shaft 206 for fixing the guide fixing portion 200. [

도3 은 내부에 고정되는 가이드고정부(200)의 입체 사시도로 가이드고정부(200)은 수차 배부 공간에 재치되어 회전하지 않은 부재로 유체를 안내하는 가이드(203), 가이드의 양측에서 가이드를 고정하는 가이드고정홈(204)이 형성된 가이드고정판(201), 가이드부의 강성을 높이는 보강파이프(202), 가이드고정부(200)가 회전하지 않게 고정되는 가이드좌측축(206), 회전하는 수차축과 베어링1(207)으로 결합되는 가이드우측축(205)로 구성된다.3 is a three-dimensional perspective view of the guide fixing part 200 fixed to the inside. The guide fixing part 200 includes a guide 203 for guiding the fluid to an unrotated member placed in the aberration distribution space, A reinforcing pipe 202 for increasing the rigidity of the guide portion, a guide left shaft 206 fixed to prevent the guide fixing portion 200 from rotating, And a guide right shaft 205 coupled with the bearing 1 (207).

도4 는 가이드고정부가 제거된 크로스플로 수차의 입체절개도인 수차회전부(300)로 반원형으로 형성되고 원주면에 배치된 다수개의 블레이드(102), 블레이드 양측에 블레이드를 고정하는 블레이드고정판(101), 블레이드의 회전력을 수차축(303)에 전달하는 회전판(305)와 동력전달축(304), 수차를 회동가능하게 지지하는 회전지지축(306), 가이드고정부(200)와 회동가능하게 하는 베어링1(207)과 베어링2(208)으로 구성된다.Fig. 4 shows a plurality of blades 102 which are formed in a semicircular shape by the aberration rotation part 300, which is the steric incision of the crossflow aberration from which the guide fixing part is removed, a blade fixing plate 101 for fixing the blades to both sides of the blade, A rotation shaft 305 for transmitting the rotational force of the blade to the airstream axle 303 and a power transmission shaft 304, a rotation support shaft 306 for rotatably supporting the aberration, And a bearing 2 (208).

수차회전부(300)의 2개 이상 다수개의 블레이드(102)의 양단은 블레이드고정판(101)에 끼워져 고정되고 블레이드고정판(101)은 외측의 회전판(305)과 볼트(미도시)로 결합되고 좌측의 회전판(305)은 회전지지축(306)과 볼트(미도시)결합되며 우측의 회전판(305)는 동력전달축(304)에 볼트(미도시)결합되고 동력전달축(304)은 수차축(303)과 고정 결합된다.Both ends of two or more blades 102 of the aberration rotation unit 300 are fixed to the blade fixing plate 101 and fixed to the blade fixing plate 101. The blade fixing plate 101 is coupled to the outer rotating plate 305 by bolts (not shown) The rotation plate 305 is connected to the rotation support shaft 306 by bolts (not shown) and the right rotation plate 305 is connected to the power transmission shaft 304 by bolts (not shown) 303, respectively.

수차축(303)의 좌측홈에 베어링1(207)의 외경이 삽입되고 베어링1(207)의 내경에 가이드고정부(200)의 우측축인 가이드우측축(205)가 삽설되고, 회전지지축(306)의 내부에 베어링2(208)의 삽입되고 그 내경에 가이드고정부(200)의 좌측축인 가이드좌측축(206)가 삽설되고 가이드좌측축(206)의 좌측종단이 외부(미도시)에 고정되어 회전하는 수차회전부(300)에 대하여 가이드고정부(200)는 회전되지 않는다.The outer diameter of the bearing 1 207 is inserted into the left groove of the airstream shaft 303 and the guide right shaft 205 which is the right shaft of the guide fixing part 200 is inserted into the inner diameter of the bearing 1 207, A bearing 2 208 is inserted into the guide shaft 306 and a guide left shaft 206 which is a left shaft of the guide fixing part 200 is inserted into the inner diameter of the bearing 2 208. The left end of the guide left shaft 206 is connected to the outside The guide fixing part 200 is not rotated with respect to the aberration rotating part 300 which is fixed to the rotating part 300. [

도5 는 조립된 크로스플로 수차의 수차회전부(300)과 가이드고정부(200)이 결합된 입체절개도이다.5 is a three-dimensional incision view in which the aberration rotating part 300 of the assembled crossflow aberration and the guide fixing part 200 are combined.

도6 은 기존의 기존크로스플로수차(400)의 측면도로 좌측에서 유체가 유입되는 유입구(100), 유체의 운동에너지를 받아 회전하는 기존블레이드(402), 기존블레 이드를 고정하는 기존블레이드고정판(401), 수차의 중심축인 기존수차축(403)으로 구성된다.FIG. 6 is a side view of the conventional crossflow aberration 400, which shows an inlet 100 through which fluid flows in from the left side, an existing blade 402 that receives rotation kinetic energy of the fluid, a conventional blade fixing plate 401), and a conventional aberration axis (403) which is the central axis of the aberration.

본 발명의 내부 고정 가이드가 구비된 크로스플로 수차 작동 예는 다음과 같다.An example of the operation of the crossflow aberration provided with the internal fixing guide of the present invention is as follows.

좌측으로 유입구(100)로 수차의 원주면에 충돌하며 유입되는 유체는 상부의 블레이드(101)과 충돌하여 1차 회전력을 발생시키고 수차의 내부로 유입되고 유입된 유체는 고정되어 회전하지 않는 가이드(203)에 의하여 유동의 방향이 변경되어 좌측하단의 블레이드(101)과 충돌하여 2차 회전력을 발생시키고 아래 방향으로 배출된다.The fluid impinging on the circumferential surface of the aberration by the inlet 100 to the left side collides with the upper blade 101 to generate the primary rotational force and flows into the aberration, 203 to change the direction of the flow so as to collide with the blade 101 on the lower left side to generate a secondary rotational force and to be discharged downward.

도면 6에서와 같이 기존의 크로스플로 수차는 기존블레이드(402)의 종단이 수차중심부를 향하므로 블레이드종단각(104)이 0°이다. 상부에서 1차 충돌하고 배출되는 유동이 수차의 회전에 따라 우측으로 편향되어 우측하단의 블레이드와 2차 충돌하고 우측으로 배출된다.As shown in FIG. 6, the conventional cross-flow aberration has the blade end angle 104 of 0 degrees because the end of the conventional blade 402 faces the aberration center portion. The first collision and discharge flow at the top is deflected to the right according to the rotation of the aberration, and the second collision with the blade at the lower right is discharged to the right.

기존 크로스플로 수차보다 효율을 향상시키기 위하여 도 1에서와 같이 소정의 블레이드종단각(104)을 부여하며 일반적으로 유동의 유입속도와 수차의 회전속도에 따라 블레이드종단각(104)의 크기가 변경되나 수차의 회전속도가 유동의 유입속도의 1/3일 경우 30° 정도이다.In order to improve efficiency over the existing crossflow aberration, a predetermined blade termination angle 104 is provided as in FIG. 1 and the size of the blade termination angle 104 is generally changed according to the inflow speed of the flow and the rotation speed of the aberration When the rotation speed of the aberration is 1/3 of the inflow speed of the flow, it is about 30 degrees.

1차 충돌 후 배출되는 유동이 수차의 중심을 향하게 하여 유체의 운동에너지를 더 많이 수차의 회전력으로 변환하고 배출되는 유동이 고정된 가이드(203)에 의하여 좌측으로 방향이 전환되고 좌측하단의 블레이드(101)과 충돌하여 좌측하단으 로 배출되면서 2차 회전력을 발생시킨다.The flow discharged after the primary collision is directed to the center of the aberration, the kinetic energy of the fluid is further converted into the rotational force of the aberration, the discharge is changed to the left direction by the fixed guide 203, 101) and is discharged to the lower left side to generate a secondary rotational force.

..

Claims (2)

유체의 유입을 안내하는 유입관(100), 유체의 운동에너지를 받아 회전하는 블레이드(102), 상기 블레이드(102)를 고정하는 블레이드고정판(101)으로 구성되는 수차의 내부에 재치되어 회전하지 않고 유동의 방향을 전환하는 가이드(203)로 구성되는 것을 특징으로 하는 내부 고정 가이드가 구비된 크로스플로 수차.(100) for guiding the inflow of the fluid, a blade (102) for receiving the kinetic energy of the fluid, and a blade fixing plate (101) for fixing the blade (102) And a guide (203) for switching the direction of the flow. 청구항1의 블레이드(102)에 있어서 블레이드의 내측 종단 접선이 수차 중심에 대하여 좌측으로 편향되는 블레이드종단각(104)를 지니는 블레이드(102).The blade (102) of claim 1, wherein the inner terminating tangent of the blade has a blade terminating angle (104) that is biased to the left with respect to the aberration center.
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