KR20150121417A - an equipment of gathering kinetic energy by flowing fluid, and hydroelectric power generator or non-electrical pump in using it - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 터빈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체나 기체 등 유동체의 분산된 운동에너지를 회전에너지로 변환하고 변환된 회전에너지의 회전력을 모아서 증폭하기 위해 여러 개의 터빈 회전체를 통하여 쉽게 결합할 수 있도록 회전체의 블레이드를 외곽에 기어가 형성된 원통형 기어가 결합 된 터빈과 이를 이용하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to a turbine, and more particularly, to a turbine capable of easily converting dispersed kinetic energy of a fluid such as a liquid or a gas into rotational energy and collecting and amplifying the rotational energy of the converted rotational energy through a plurality of turbine rotors And a turbine having a cylindrical gear coupled to the outer periphery of the turbine.
일반적으로, 터빈은 블레이드를 통하여 유체가 흐르는 직선 운동에너지를 회전에너지로 변환하고 이 에너지를 활용하기 위한 기구인데 블레이드가 중심축에 고정된 상태로 되어 있고 회전하는 중심축을 통하여 회전에너지를 활용하는 방식으로 되어 있어 대부분 개별적으로 사용된다.Generally, a turbine is a mechanism for converting the linear kinetic energy of a fluid flowing through a blade into rotational energy and utilizing this energy. The blade is fixed to the central axis, and the rotational energy is utilized through the rotating central axis And most of them are used individually.
따라서, 유체의 이동 속도가 느려 단위 단면적당 작은 유체의 운동에너지를 활용하기 위해서는 블레이드가 커져야 한다. 그런데 강이나 하천과 같이 물이 얕고 넓게 분산되며 흐름이 완만한데 수위의 변화가 많은 경우 블레이드의 크기가 제한되어 회전력을 크게 하는 데는 한계가 있다. 따라서, 이와 같은 하천에 흐르는 유체의 유동 에너지를 활용하기 위해서는 작은 터빈을 통해 발생 되는 작은 단위의 회전력을 결합하여야하는데 중심축의 회전력을 이용하는 기존의 터빈은 결합하기가 어렵다.Therefore, since the moving speed of the fluid is slow, the blades must be large in order to utilize the kinetic energy of the small fluid per unit area. However, water such as a river or a stream is shallow and widely dispersed, and the flow is gentle. In the case of a large change in the water level, the size of the blade is limited, and there is a limitation in increasing the turning force. Therefore, in order to utilize the flow energy of the fluid flowing in the stream, it is necessary to combine a small unit of rotational force generated through a small turbine. It is difficult to combine a conventional turbine using the rotational force of the center shaft.
종래의 터빈으로 이러한 문제점을 보완하기 위해서는 작은 터빈의 회전 중심축에 기어를 달고 서로 연결하여 여러 개의 터빈을 결합하여 회전력을 키워야한다. 이를 위해서는 특허 공개번호 10-2005-0003976호와 같이 터빈의 회전 중심축에 기어를 달고 기어를 체인 등으로 서로 연결하여야한다. 그런데 도 1과 같이 터빈 사이의 연결 수단인 체인 등에 작용하는 인장력 등의 부하와 물속에서 사용하는 수중식 터빈의 경우는 유체의 흐름을 방해하는 저항이 발생 되어 에너지 결합 효율이 떨어지며 유지보수를 위해 많은 비용이 발생 된다.In order to overcome this problem with conventional turbines, gears should be mounted on the rotating center shaft of a small turbine, and a plurality of turbines should be connected to each other to increase the rotational force. For this purpose, it is necessary to attach gears to the rotational center shaft of the turbine and to connect the gears with chains or the like as in Patent Publication No. 10-2005-0003976. However, as shown in Fig. 1, in the case of underwater turbines used in a load such as tensile force acting on a chain, which is a connecting means between turbines, and in water, a resistance that interrupts the flow of the fluid is generated, Costs are incurred.
도 1은 종래기술에 따른 수중식 터빈을 결합한 경우를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view showing a case where an underwater turbine according to a related art is combined.
도 1에서 보는 바와 같이, 종래의 터빈은 회전 중심축에서 회전에너지를 사용하도록 되어있는 터빈을 단독으로 사용하거나 회전력이 부족할 경우 여러 개의 터빈을 결합하여 사용하여야 한다.As shown in FIG. 1, a conventional turbine is required to use a turbine which is supposed to use rotational energy in the center of rotation, or to combine several turbines when the rotational force is insufficient.
이를 위해, 상기 종래의 터빈 중심축에 있는 기어를 서로 체인 등으로 연결하여 분산된 회전력을 모아서 사용한다.To this end, the gears in the conventional center axis of the turbine are connected to each other by chains or the like, and the rotational torque is dispersed and used.
그러나, 종래기술에 의하면 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the related art has the following problems.
첫째, 체인 등을 통하여 회전에너지를 모으기 때문에 체인 등의 인장력에 의한 마찰력으로 모은 결합에너지에 손실이 발생 된다.First, since the rotational energy is collected through the chain or the like, a loss occurs in the binding energy collected by the frictional force due to the tensile force of the chain or the like.
둘째, 체인과 중심축 및 축 기어가 유체 흐름을 방해하여 터빈들의 회전력을 감소시킨다.Second, the chain and the center and shaft gears interfere with fluid flow, reducing the rotational forces of the turbines.
셋째, 터빈의 중심축을 통해 회전력을 결합하여야 하기 때문에 중심축이 일정 강도 이상이 되어야 한다. 따라서 중심축의 두께가 두꺼워져 유체의 직선 운동을 회전 운동으로 변환하는 블레이드의 유효면적이 줄어들어 유동에너지를 회전에너지로 변환할 수 있는 유효에너지가 감소한다.Third, since the rotational force must be coupled through the center axis of the turbine, the center axis must have a certain strength or more. Therefore, the thickness of the central axis becomes thick, so that the effective area of the blade for converting the linear motion of the fluid into the rotational motion is reduced, thereby reducing the effective energy for converting the flow energy into rotational energy.
넷째, 여러 개의 터빈의 회전력을 결합하기 위한 복잡한 구동형태로 인하여 환경변화에 적절히 대응하기가 용이하지 않고 잦은 고장의 원인이 되어 유지보수비용이 증가 되는 문제점이 있다.Fourth, due to the complicated driving mode for combining the rotational forces of the plurality of turbines, it is not easy to appropriately cope with the environmental change, and frequent failures are caused and maintenance costs are increased.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 터빈 블레이드 끝을 외곽에 기어가 있는 원통을 결합한 형상의 기어가 있는 터빈을 서로 반대 방향으로 회전하도록 블레이드를 제작한 도 2와 도 3의 2종류 터빈과 2종류 각각의 터빈을 [대표도]와 같이 서로 교차하여 원통기어끼리 직접 결합하도록 배치함으로써 개개의 터빈 회전에너지를 모을 수 있도록 조립하여 강이나 하천과 같이 넓게 분산된 유체의 유동 에너지를 모으는 에너지 수집 장치와 이를 이용한 수력발전기와 무동력 펌프를 제공하는 것을 과제로 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a turbine having gears having gears formed by coupling a cylinder having a gear to the outer periphery of the turbine blade, two types of turbines of FIGS. 2 and 3, Each type of turbine is arranged so as to be directly coupled to each other by intersecting each other like [representative figure] so as to collect the rotational energy of each turbine, thereby collecting the flow energy of widely dispersed fluid such as steel or river And a hydraulic power generator and a nonmotor pump using the same.
과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서 터빈은 터빈 각각의 외측 회전력을 간편하게 결합하여 회전력을 키울 수 있도록 하기 위한 터빈으로 이를 위해서 터빈의 블레이드 끝선이 외곽에 기어가 형성된 원통의 내면에 고정되고 중심은 각각의 터빈 전체를 지지하기 위한 중심축(고정)과 이 축을 베어링으로 블레이드가 결합한 형상의 터빈이다. 따라서 종래의 터빈은 중심축이 회전하나 본 발명은 중심축이 고정되고 블레이드와 결합 된 외부에 기어가 있는 원통이 블레이드와 함께 회전하는 터빈이다.In order to achieve the object, in the present invention, the turbine is a turbine for easily combining the outer rotational force of each of the turbines to increase the rotational force. To this end, the blade end line of the turbine is fixed to the inner surface of the cylinder, (Fixed) for supporting the entire turbine of the turbine, and a turbine in which the blade is combined with the shaft as a bearing. The conventional turbine thus rotates the central axis, but the present invention is a turbine in which the cylinder with the external gear coupled with the blade fixed with the central axis rotates with the blade.
상기와 같이 형성된 터빈을 이용하여 분산된 유체의 운동에너지에 의한 작은 터빈의 작은 회전에너지를 결합하기 위하여 블레이드의 방향이 서로 반대로 형성되어 동일 방향의 유체의 흐름에 대하여 서로 반대 방향으로 회전하도록 제작된 상기 터빈의 회전체의 외곽에 있는 원통기어가 서로 맞물리게 사방으로 연속적으로 중심축을 배치하여 설치함으로써 분산된 회전에너지를 수집(집중)하는 에너지 수집 장치이다.In order to combine the small rotational energy of the small turbine due to the kinetic energy of the dispersed fluid using the turbine formed as described above, the blades are formed in opposite directions to each other so as to rotate in opposite directions with respect to the flow of fluid in the same direction And the cylindrical gears located on the outer periphery of the rotating body of the turbine are arranged in such a manner that the central axes are disposed continuously in four directions so as to interlock with each other to collect (concentrate) the dispersed rotational energy.
상기와 같이 형성된 에너지 수집장치의 에너지 수집 원리는 [대표도]에서 일정 방향으로 동일 유속으로 흐르는 유체에 대하여는 각각의 터빈의 기어가 맞물려 모든 터빈이 거의 구속력이 없이 자유롭게 회전하나 특정의 터빈에 회전을 구속하는 부하가 연결되면 부하가 연결된 특정 터빈에 터빈의 회전을 억제하는 부하가 작용하며 이 부하가 직접 결합 된 터빈에 결합 된 이와 같은 2, 3 ... n의 터빈은 부하가 직접결합된 터빈으로부터 멀리 있을수록 부하 토크를 작게 분담되어 작용한다. 즉, 모든 터빈이 기어로 결합 되어 있고 동일 속력으로 회전하고 있는 상태에서 부하에 의해 특정 회전체를 구속하면 구속된 회전체는 회전속력이 주위 회전체보다 느리게 되어 주위 회전체가 구속된 느리게 회전하는 회전체에 회전력을 전달하게 된다. 따라서 구속된 터빈으로 회전력이 집중되는 에너지 수집장치가 되는 것이다. [대표도]에서는 수집된 에너지를 부하로 전달할 수 있도록 중앙의 터빈 회전체 기어에 베벨기어가 추가된 에너지 수집장치를 나타낸 일실시 예이며 부하 및 주변 여건에 따라 터빈은 좌우 및 상하로 연접한 터빈의 회전 방향이 반대로 회전하도록 고안된 더 많은 터빈을 결합하여 더 많은 에너지를 수집할 수도 있다.The principle of energy collection of the energy collecting device formed as above is such that, in [representative view], the fluid flowing at the same flow rate in a certain direction is engaged with the gears of the respective turbines so that all turbines rotate freely without any binding force, When a restraining load is connected, a load that suppresses the rotation of the turbine is applied to the specific turbine to which the load is connected, and such a turbine of 2, 3, ..., n coupled to the turbine directly coupled to the load, The smaller the load torque is, the more the load torque acts. That is, when all the turbines are coupled with gears and rotate at the same speed, when the specific rotating body is restrained by the load, the rotating speed of the restrained rotating body becomes slower than that of the surrounding rotating body, So that the rotational force is transmitted to the rotating body. Therefore, it becomes an energy collecting device in which rotational force is concentrated by the constrained turbine. In this embodiment, a bevel gear is added to the center turbine rotation gear so as to transfer the collected energy to the load. In accordance with the load and the surrounding conditions, the turbine includes a turbine connected to left and right, May combine more turbines designed to rotate in the opposite direction to collect more energy.
상기와 같은 에너지 수집장치는 상기 터빈의 블레이드를 크게 하고 많이 결합할수록 수집하는 에너지 량이 많아지나 사용되는 상황에 따라 적정한 크기의 터빈을 적정한 수량으로 제작하여 단독으로 사용할 수도 있고 매우 넓고 유속이 빠른 환경에 적용할 때는 수집된 에너지가 매우 커져 터빈이 매우 견고하여야하기 때문에 에너지 수집 효율이 낮아질 수 있어 에너지 수집 량을 적정량으로 제작된 상기 에너지 수집장치 단위로 모듈화하여 이 모듈을 기계적으로 서로 결합하여 사용하는 방식을 사용하는 것이 바람직하다.The energy collecting device as described above has a large amount of energy to be collected as the blades of the turbine are larger and more combined. However, according to the circumstances, it is possible to manufacture the turbines of an appropriate size and use them independently, The energy collection efficiency may be lowered because the collected energy is very large and the turbine must be very rigid. Therefore, the energy collection unit is modularized into the energy collection unit manufactured by a proper amount, and the module is mechanically coupled to each other Is preferably used.
상기와 같은 에너지 수집장치에 발전기를 결합하여 수집된 회전에너지로 발전기의 회전자를 동작시켜 전기를 생성하는 수력발전기와 펌프를 연결하여 외부에서 전기와 같은 인위적인 에너지 공급 없이 작동할 수 있는 무동력 펌프 등의 동력원으로 사용한다. 이때 적정 수준의 회전속도를 얻기 위하여 에너지 수집 장치와 발전기 및 펌프 등의 부하와의 사이에는 변속기를 결합하여 부하에 따라 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.A non-dynamic pump capable of operating without external energy supply such as electricity by connecting a pump to a hydraulic power generator for generating electricity by operating the rotor of the generator with the rotary energy obtained by coupling the generator to the energy collecting apparatus described above As shown in Fig. In order to obtain an appropriate level of rotation speed, it is preferable that a transmission is coupled between the energy collecting device and a load such as a generator and a pump so as to be adjusted according to the load.
본 발명에 따른 기어가 있는 터빈은 다음과 같은 효과를 제공한다.The turbine with gear according to the present invention provides the following effects.
첫째, 넓은 범위에 분포된 속도가 완만한 유체의 유동에 의한 운동에너지에서 변환한 개별 터빈의 작은 회전력을 쉽게 결합하여 회전력(토크)을 증가시킬 수 있는 터빈을 제공한다.First, it provides a turbine capable of increasing the torque (torque) by easily combining the small rotational force of the individual turbine converted from the kinetic energy due to the flow of the gentle fluid distributed over a wide range.
둘째, 단위 단면적당 작은 유체의 유동에너지를 회전에너지로 변환하여 쉽게 결합함으로써 강이나 하천과 같이 얕고 넓게 분포된 유체의 유동에너지를 회전에너지로 쉽게 수집하여 큰 에너지원으로 사용할 수 있다.Secondly, the flow energy of a small fluid per unit area can be easily converted into rotational energy, and it can be easily collected as rotational energy to be used as a large energy source.
셋째, 유속이 느리고 넓게 분산된 강이나 하천과 같은 곳의 물의 운동에너지를 에너지 수집장치로 큰 회전력을 생성하여 발전기의 동력원으로 사용하는 수력발전기로 사용할 수 있다.Third, the kinetic energy of water, such as a river or a stream, which is dispersed slowly and widely, can be used as a hydraulic power generator to generate a large rotational force as an energy source for a generator.
넷째, 에너지 수집장치에 의해 수집된 회전 에너지로 펌프를 작동시켜 외부에서 제공되는 에너지 없이 유체의 유동에 따른 운동에너지만을 사용하여 작동하는 무동력 펌프로 사용할 수 있다.Fourth, the pump can be operated by the rotational energy collected by the energy collecting device, so that the pump can be used as a non-powered pump that operates using only the kinetic energy according to the flow of the fluid without energy provided from the outside.
[대표도]는 본 발명의 일실시 예의 에너지 수집 장치의 사시도.
도 1은 종래기술에 따른 터빈을 사용한 회전에너지 수집을 나타낸 개략적인 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 기어가 있는 중심축 고정 터빈의 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 도 2와 반대방향으로 회전하는 기어가 있는 중심축 고정 터빈의 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 도 2와 도 3의 원통기어에 베벨기어가 추가된 기어가 있는 중심축 고정 터빈의 사시도.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일실시 예에 따른 도 2와 도 3의 기어가 있는 중심축 회전 터빈의 사시도.
도 6a는 본 발명의 일실시 예에 따른 도 3의 기어가 있는 중심축 고정 터빈만으로 배열하여 회전에너지를 결합하는 에너지 수집장치의 사시도.
도 6b는 본 발명의 일실시 예에 따른 기어가 있는 중심축 고정 터빈으로 구성된 에너지 수집장치의 특정 부위의 1개 터빈을 블레이드 외곽 원통기어에 베벨기어가 있는 중심축 고정 터빈으로 대체한 에너지 수집장치 일예의 사시도.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 에너지 수집장치의 블레이드 외곽 원통기어에 베벨기어가 있는 중심축 고정 터빈에 발전기를 결합한 수력발전기의 사시도.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 에너지 수집장치의 블레이드 외곽 원통기어에 베벨기어가 있는 중심축 고정 터빈에 펌프를 결합한 무동력 펌프의 사시도.[Representative] is a perspective view of an energy collecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
1 is a schematic perspective view showing a rotational energy collection using a turbine according to the prior art;
2 is a perspective view of a center axis fixed turbine with gears according to one embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a center axis fixed turbine with gears rotating in a direction opposite to that of FIG. 2 in accordance with one embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of a center shaft fixed turbine having gears with bevel gears added to the cylindrical gears of FIGS. 2 and 3 according to one embodiment of the present invention;
Figures 5a and 5b are perspective views of the gearshifting center axis rotary turbine of Figures 2 and 3, in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 6A is a perspective view of an energy collecting device that combines rotational energy by arranging only the center-axis fixed turbine of FIG. 3 according to an embodiment of the present invention; FIG.
6B shows an energy collecting device in which one turbine at a specific part of an energy collecting device constituted by a central shaft fixed turbine with gears according to an embodiment of the present invention is replaced with a center shaft fixed turbine having a bevel gear in a blade outer cylindrical gear FIG.
7 is a perspective view of a hydraulic power generator in which a generator is coupled to a center shaft fixed turbine having a bevel gear in a blade outer cylindrical gear of an energy collecting device according to an embodiment of the present invention;
8 is a perspective view of a non-powered pump in which a pump is coupled to a center shaft fixed turbine having a bevel gear in a blade outer cylindrical gear of an energy collecting device according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기어가 있는 터빈과 이를 이용한 에너지 수집 장치 및 이를 이용한 수력발전기 및 무동력 펌프를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a gear turbine according to a preferred embodiment of the present invention, an energy collecting apparatus using the turbine, and a hydraulic power generator and a non-power pump using the turbine will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래기술에 따른 수중용 터빈을 사용한 회전에너지 수집을 나타낸 개략적인 사시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating rotation energy collection using a water turbine according to the prior art; FIG.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 기어가 있는 터빈의 사시도 이다.2 is a perspective view of a turbine with gears according to an embodiment of the invention.
도 2에서 보는 바와 같이, 상기 기어가 있는 터빈은 터빈몸체, 중심축(21), 베어링(22), 블레이드(23) 그리고 원통기어(24)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 2, the gear turbine includes a turbine body, a central shaft 21, a
여기서, 상기 터빈몸체는 중심축을 고정하는 지지대(25)와 상기 지지대를 유지하는 터빈 결속 기구(26)로 이루어진다. 상기 지지대(25)는 유체의 흐름을 방해하지 않고 터빈을 충분이 지지할 수 있도록 중심축(21) 방향인 유체의 흐름 방향으로 얇으며 견고한 것이 바람직하다. 상기 터빈 결속 기구(26)는 제2의 터빈의 회전체 기어와 결합할 때 결합이 용이하게 고정시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 상기 중심축(21)은 지지대(25)와 견고하게 결합될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 상기 블레이드(23)는 외부 원통기어(24)와 동일하게 회전하도록 기계적으로 견고하게 결합되어야하고 상기 베어링(22)은 중심축(21)에 대하여 블레이드(23)가 잘 회전하도록 최대한 회전마찰이 적고 수중에서 녹 등이 발생되지 않는 재질로 제작된 것이 바람직하다.Here, the turbine body comprises a
도 3은 유체의 흐름 방향이 같을 때 본 발명의 일실시 예에 따른 도 2의 터빈과 회전 방향이 반대가 되도록 도 2의 블레이드(23)의 방향과 반대로 블레이드(33)를 형성한 기어가 있는 터빈의 사시도 이다.Figure 3 shows a gear having a
도 3에서 보는 바와 같이, 상기 기어가 있는 터빈은 도 2의 터빈과 같이 터빈몸체, 중심축(31), 베어링(32), 블레이드(33) 그리고 원통기어(34)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 3, the geared turbine comprises a turbine body, a
여기서, 상기 터빈은 도 2의 터빈과 반대방향으로 동일 속력으로 회전하도록 도 2의 블레이드(23)와 반대방향으로 블레이드(33)를 제작하고 다른 구성요소는 도 2의 터빈과 동일하다.Here, the turbine makes the
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 도 2 와 도 3의 기어가 있는 터빈의 원통기어 부분에 베벨기어가 추가로 형성된 기어가 있는 중심축 고정 터빈의 사시도 이다.FIG. 4 is a perspective view of a center shaft fixed turbine with gears having bevel gears further formed in the cylindrical gear portion of the turbine with gears of FIGS. 2 and 3 according to one embodiment of the present invention. FIG.
도 4에서 보는 바와 같이, 상기 베벨기어가 포함된 기어가 있는 터빈은 터빈몸체, 중심축(41), 베어링(42), 블레이드(43) 그리고 원통기어(44), 베벨기어(47)를 포함하여 이루어진다.4, the turbine including the bevel gear includes a turbine body, a
도 4에서 보는 바와 같이, 상기 베벨기어가 포함된 기어가 있는 터빈은 도 2나 도 3의 터빈과 같은 터빈몸체, 중심축(41), 베어링(42), 블레이드(43) 그리고 원통기어(44)와 베벨기어(47)를 포함하여 이루어진다.4, the turbine having the gear including the bevel gear may include a turbine body such as the turbine of FIGS. 2 and 3, a
여기서, 상기 터빈은 도 2나 도 3의 터빈의 구성요소에 베벨기어(47)가 추가된 형상으로 도 2와 도 3의 터빈이 결합되어 증폭된 회전 에너지를 사용하고자하는 부하로 직접 또는 변속기로 전달하기 위한 터빈으로 모든 구성요소가 다른 터빈보다 견고하게 제작되는 것이 바람직하다.Here, the turbine has a shape in which the
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일실시 예에 따른 도 2 와 도 3의 기어가 있는 터빈의 중심축에 기어를 추가한 중심축 회전 터빈의 사시도 이다.FIGS. 5A and 5B are perspective views of a central shaft rotary turbine in which gears are added to the central axis of the turbine with gears of FIGS. 2 and 3 according to one embodiment of the present invention.
도 5a와 도 5b에서 보는 바와 같이, 상기 기어가 있는 터빈은 터빈몸체, 중심축(51), 베어링(52), 블레이드(53) 그리고 원통기어(54), 중심축기어(57)를 포함하여 이루어지나 중심축기어(57)는 수면 밖에 있는 부하에 쉽게 에너지를 전달하기 위한 수단으로 베벨기어로 하여도 된다.5a and 5b, the turbine with gears includes a turbine body, a
여기서, 상기 터빈은 도 2와 도 3의 터빈의 구성요소의 중심축에 기어가 추가되고 블레이드와 중심축 사이에는 베어링이 없고 중심축(51)과 지지대(55) 사이에 베어링(52)을 삽입해 블레이드와 중심축이 함께 회전하도록 구성된 형상이며 도 2와 도 3의 터빈이 조합되어 증폭된 회전 에너지를 사용하고자하는 부하로 직접 또는 변속기로 전달하기 위한 터빈으로 모든 구성요소가 다른 터빈보다 견고하게 제작되는 것이 바람직하다.2 and 3, a bearing is not inserted between the blade and the center shaft, and a
도 6a와 도 6b는 본 발명의 일실시 예에 따른 상기의 기어가 있는 터빈을 이용한 에너지 수집 장치의 사시도 이다.6A and 6B are perspective views of an energy collecting apparatus using the geared turbine according to an embodiment of the present invention.
도 6a와 도 6b에서 보는 바와 같이, 상기 유체의 유동에너지 수집 장치(이하 수집장치)는 수집장치 몸체와 상기 도 2의 기어가 있는 터빈(이하 터빈(2))과 도 3의 기어가 있는 터빈(이하 터빈(3))과 도 4 또는 도 5a와 도 5b의 기어가 있는 터빈(이하 터빈(4) 또는 터빈(5)), 베어링(62), 부력장치(63)를 포함하여 이루어진다.6A and 6B, the flow energy collecting device (hereinafter, collecting device) of the fluid includes a collecting device body, a turbine (hereinafter referred to as a turbine 2) having the gear of FIG. 2 and a turbine (Hereafter referred to as turbine 3) and a turbine (hereinafter referred to as turbine 4 or turbine 5) having the gears of Figs. 4 or 5A and 5B, a
여기서, 상기 수집장치 몸체는 수집장치가 유체의 흐름에 흘러가지 않게 고정할 기둥(64)과 수집된 에너지를 사용할 수 있는 부하가 결합될 베이스(65)로 이루어진다. 상기 기둥(64)은 유체의 흐름을 방해하지 않고 상기 수집장치를 충분이 지지할 수 있도록 견고하게 설치되고 상기 수집장치의 베이스(65)가 상기 부력장치(63)에 의하여 유체의 수위 변화와 상관없이 에너지 수집을 위한 터빈이 수면으로부터 일정한 깊이로 위치하도록 수직 방향으로 자유롭게 움직일 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 수위의 변화가 많은 하천에서는 유체의 유동에너지를 최대한 많이 수집하기 위해서 상기 수집장치 또는 수집장치의 터빈 열을 수직 방향으로 여러 조합을 연속적으로 설치하여 수위가 높을 때의 유체의 운동에너지를 최대한 변환할 수 있도록 할 수도 있다.Here, the body of the collecting device comprises a
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 상기의 에너지 수집장치를 이용한 수력발전기의 사시도 이다.7 is a perspective view of a hydroelectric generator using the energy collecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 7에서 보는 바와 같이, 상기 수력발전기는 발전기 몸체와 상기 도 6b의 유체의 유동에너지 수집장치, 변속기(71)를 포함하여 이루어진 예이다.As shown in FIG. 7, the hydraulic power generator includes an electric generator body, a flow energy collecting device of the fluid of FIG. 6B, and a
여기서, 상기 발전기 몸체는 상기 에너지 수집장치에서 수집된 회전 에너지가 집중된 곳의 베이스에 발전기를 견고하게 부착할 수 있는 베이스(72)와 상기 에너지 수집장치에서 수집된 에너지를 발전기로 전달하고 상기 발전기의 규격에 적정한 회전속도로 에너지를 전달하게 할 수 있는 변속기(71)로 이루어진다. 상기 변속기(71)는 상기 에너지 수집장치에서 출력된 에너지가 발전기의 발전효율을 극대화 시킬 수 있는 변속비로 조절할 수 있는 것이 바람직하다.Here, the generator body includes a base 72 capable of firmly attaching the generator to the base at which the rotational energy collected from the energy collector is concentrated, and a
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 유체의 유동에너지 수집장치를 이용한 무동력 펌프의 사시도 이다.8 is a perspective view of a non-powered pump using the fluid flow energy collecting apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 8에서 보는 바와 같이, 상기 무동력 펌프는 펌프 몸체와 상기 도 6b의 유체의 유동에너지 수집장치, 변속기(81)를 포함하여 이루어진 예이다.As shown in FIG. 8, the non-powered pump is an example including a pump body, a fluid flow energy collecting device of FIG. 6B, and a
여기서, 상기 펌프 몸체는 상기 에너지 수집장치의 수집된 회전 에너지가 집중된 곳의 베이스에 펌프를 견고하게 부착할 수 있는 베이스(82)와 상기 에너지 수집장치에서 수집된 에너지를 펌프로 전달하고 상기 펌프의 규격에 적정한 회전속도로 에너지를 전달할 수 있는 변속기(81)로 이루어진다. 상기 변속기(81)는 상기 에너지 수집장치에서 출력된 에너지가 펌프의 효율을 최대화시킬 수 있는 변속비로 조절할 수 있는 것이 바람직하다.Here, the pump body includes a base 82 capable of firmly attaching the pump to the base of the collected energy of the energy collecting device, and a
얕고 넓게 완만이 흐르는 강이나 하천의 운동(유동)에너지를 이용해 전기를 발생하는 수력발전이나 펌프 등의 동력원으로 활용할 수 있다.It can be used as a power source for hydroelectric power generation or a pump that generates electricity by using motion (flow) energy of a shallow and wide gentle river or river.
21 : 중심축 22 : 베어링 23 : 블레이드 24 : 원통기어 25 : 회전체지지대 26 : 터빈 결속 기구
31 : 중심축 32 : 베어링 33 : 블레이드 34 : 원통기어 35 : 회전체지지대 36 : 터빈 결속 기구
41 : 중심축 42 : 베어링 43 : 블레이드 44 : 원통기어 45 : 회전체지지대 46 : 터빈 결속 기구 47 : 베벨기어
51 : 중심축 52 : 베어링 53 : 블레이드 54 : 원통기어 55 : 회전체지지대 56 : 터빈 결속 기구 57 : 중심축기어
62 : 베벨기어가 있는 터빈 63 : 부력장치 64 : 기둥 65 : 베이스
71 : 변속기 72 : 베이스 73 : 발전기
81 : 변속기 82 : 베이스 83 : 펌프 84 : 펌프흡입구 85 : 펌프토출구21: center shaft 22: bearing 23: blade 24: cylindrical gear 25: rotator support bracket 26: turbine coupling mechanism
31: center shaft 32: bearing 33: blade 34: cylindrical gear 35: rotating body support base 36: turbine coupling mechanism
41: center shaft 42: bearing 43: blade 44: cylindrical gear 45: rotating body support base 46: turbine coupling mechanism 47: bevel gear
51: center shaft 52: bearing 53: blade 54: cylindrical gear 55: rotating body support table 56: turbine coupling mechanism 57:
62: Turbine with bevel gear 63: Buoyancy device 64: Column 65: Base
71: Transmission 72: Base 73: Generator
81: Transmission 82: Base 83: Pump 84: Pump inlet 85: Pump outlet
Claims (6)
상기 터빈은 블레이드 형상의 임펠러와 외면에 기어가 형성된 원통을 포함하며, 상기 임펠러와 상기 원통은 기계적으로 결속되어 유속에 의한 상기 임펠러의 회전이 상기 원통을 회전시키며 상기 원통 외면에 있는 기어를 통해 (서로)회전에너지를 전달할 수 있도록 고안된 기어가 있는 터빈.
1. A turbine for converting a linear motion of a fluid having a fluid flow rate into rotational energy, such as a flow of water such as a river or a river, or a wind of a high-rise building or a highland,
Wherein the impeller and the cylinder are mechanically coupled so that rotation of the impeller by the flow velocity rotates the cylinder and through gears on the outer surface of the cylinder Turbines with gears designed to transmit rotational energy.
상기 기어가 있는 터빈은 동일방향 유체의 운동에너지에 대해 서로 반대 방향으로 회전하도록 상기 임펠러의 기울기가 서로 반대 방향으로 형성되어 있는 기어가 있는 터빈 2종류로 임펠러와 중심축이 베어링으로 결합 된 중심축 고정 터빈과 임펠러와 중심축이 기계적으로 결합 되고 중심축과 지지대가 베어링으로 결합 되어 있고 중심축에 기어가 형성된 기어가 있는 중심축 회전 터빈.
The method according to claim 1,
Wherein the turbine having the gears has two types of turbines having gears whose inclination of the impeller is opposite to each other so as to rotate in opposite directions with respect to the kinetic energy of the fluid in the same direction. The turbine includes an impeller and a central shaft A central shaft rotary turbine with a fixed turbine and impeller mechanically coupled to the center shaft and a gear with a center shaft and support coupled to the bearing and a gear on the center shaft.
상기 기어가 있는 터빈에서 임펠러의 끝에 결합된 상기 원통의 외면 기어에 도 4와 같이 베벨기어가 추가된 기어가 있는 터빈.
3. The method of claim 2,
And a gear having a bevel gear added to the outer surface gear of the cylinder coupled to an end of the impeller in the turbine having the gear as shown in FIG.
상기 기어가 있는 터빈에서 동일 방향의 유속에 대하여 서로 반대방향으로 회전하도록 임펠러가 형성된 2종류의 기어가 있는 터빈이 교차로 연속하여 기계적으로 결합하여 일방향의 유체의 운동에너지를 회전에너지로 변환하고 회전력을 증폭하여 부하에 작용하게 하는 도 6a 및 도 6b와 같은 유체의 유동에너지 수집장치.
3. The method of claim 2,
A turbine having two types of gears having impellers formed so as to rotate in opposite directions with respect to the flow in the same direction in the turbine having the gear is mechanically coupled continuously in an intersection so as to convert the kinetic energy of the fluid in one direction into rotational energy, 6A and 6B for amplifying and acting on the load.
상기 유체의 유동에너지 수집장치에 있어서 임의의 특정 위치의 1개의 기어가 있는 터빈과 회전방향이 동일한 제 3 항의 베벨기어가 추가된 기어가 있는 터빈 또는 제 2 항의 기어가 있는 중심축 회전 터빈으로 대체하여 증폭된 회전력을 부하에 전달하기 용이하도록 한 유체의 유동에너지 수집장치.
5. The method of claim 4,
A turbine with gears to which a bevel gear of the third clause of the same Clause 3 as the turbine with one gear in any specific position in the fluid flow energy collector of the fluid is added, or a central shaft rotary turbine with the gear of Clause 2 And to transmit the amplified rotational force to the load.
유체의 유동에너지를 회전에너지로 변환하여 에너지를 수집하는 상기 유체의 유동에너지 수집장치의 제 4 항의 특정의 터빈 또는 제 5 항의 베벨기어가 추가된 기어가 있는 터빈이나 기어가 있는 중심축 회전 터빈에 발전기를 결합한 발전기 및 펌프를 결합한 무동력 펌프.
The method according to claim 4 or 5,
The turbine of claim 4, wherein the flow energy collecting device of the fluid collects energy by converting the flow energy of the fluid into rotational energy, or a turbine with a gear having the bevel gear of claim 5 added thereto or a central shaft rotating turbine with gears A non-powered pump that combines a generator with a generator and a pump.
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