KR20170102797A - 조력 발전소 내 임펠러용 블레이드들을 역전시키기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블레이드들을 조절하기 위한 서보모터(servomotor)를 구비하고, 상기 사보모터는 로드(rod)를 통해 크로스 헤드(cross-head)에 맞물리며, 상기 크로스 헤드에는 상기 블레이드들에 맞물리는 핸들 및 레버(lever)가 고정되어 있고, 상기 레버의 사 점(dead point)을 극복하기 위한 보조 모터를 구비하는, 조력 발전소 내 임펠러(impeller)용 블레이드들을 역전시키기 위한 장치와 관련이 있으며, 이때 상기 보조 모터는 기어 휠들(gear wheels)을 통해 공동으로 상기 블레이드들의 모든 레버에 맞물리고, 그리고 상기 보조 모터는 임펠러 전방 부분에 위치하는 반면, 상기 크로스 헤드는 임펠러 후방 부분에 위치한다.

Description

조력 발전소 내 임펠러용 블레이드들을 역전시키기 위한 장치{DEVICE FOR REVERSING THE BLADES FOR AN IMPELLER WHEEL IN A TIDAL POWER PLANT}

본 발명은 조력 발전소 내 임펠러(impeller)용 블레이드들을 역전시키기 위한 장치에 관한 것이다.

조력 발전소의 경우, 물의 유동 방향이 조수의 리듬에 따라 항상 역전되기 때문에, 하나의 동일한 임펠러가 2개의 유동 방향에 대해 사용될 수 있는 경우가 바람직하다. 가급적 높은 효율을 달성하기 위해, 블레이드들의 유압 프로파일(hydraulic profile)은 물의 유동 방향과 관련하여 블레이드에 대해 상대적으로 최적화되어야 한다. 이는 블레이드들의 전면 및 후면이 상이한 프로파일을 갖는다는 것을 의미하고, 블레이드들이 적어도 180°만큼 회전할 수 있는 경우에만 2개의 유동 방향으로 높은 효율이 달성될 수 있으며, 그 결과 작동중에 블레이드들의 하나의 동일한 측면이 항상 물의 유동 방향과 반대로 향한다는 뜻을 포함한다. 유동 방향이 역전되면, 블레이드들도 역전된다.

블레이드들을 역전시키기 위한 장치들은 일반적인 선행 기술에 공지되어 있다. 이와 같은 장치들은 카플란형 임펠러(kaplan impeller) 또는 프로펠러형 임펠러(propeller impeller)에서 사용된다. 이와 같은 임펠러들의 경우, 임펠러 허브(impeller hub) 내에 위치한 조절 메커니즘을 통해 블레이드들에 맞물리는 유압식 서보모터(hydraulic servomotor)를 이용하여 상기 블레이드들이 조절될 수 있다. 이 경우, 상기 블레이드들은 실제로 임펠러의 회전 축에 대해 수직 방향으로 향하는 축을 중심으로 회전 가능하게 지지 되어 있다. 각각의 블레이드에는 허브 내부에 레버(lever)가 위치하며, 상기 레버에 상기 조절 메커니즘이 맞물린다. 상기 블레이드들이 역전되면, 다시 말해 180°보다 큰 각도만큼 회전되면, 소위 사점(dead point)이 극복된다. 이와 같은 방식으로, 예를 들어 GB750951은 레버의 사점이 보조 모터들에 의해 극복되는 조력 발전소용 임펠러를 보여준다. 이 경우, 보조 모터들은 각각 2개의 유압식 실린더로 이루어져 있고, 상기 유압식 실린더들은 각각 상응하는 레버에 대해 수직으로 맞물리며 이와 같은 방식으로 상기 레버를 사점을 통과하여 이동시킨다. GB846622에서는 각각 기어 휠 섹션(gear wheel section)을 통해 블레이드의 저널(journal)에 맞물리는 보조 모터들을 이용하여 사점이 극복된다. 언급된 간행물들에 기술된 2개의 해결책의 경우, 각각의 블레이드를 위해 자체 보조 모터가 필요한데, 그 이유는 이와 같은 방식으로만 각각 블레이드에 맞물리는 각각의 레버가 사점을 통과하여 이동할 수 있기 때문이다.

블레이드들의 개수에 상응하는 필요한 보조 모터들의 개수에 의해 높은 복잡성 및 그에 따른 높은 비용이 야기된다는 사실에서 기술된 선행 기술의 단점들이 드러난다. 추가로 이와 같은 어레인지먼트는 장애 발생도가 높다.

본 발명의 과제는 구성이 간단하면서 작동중에 안정적이고 견고한, 블레이드들을 역전시키기 위한 장치를 제공하는 것이다.

발명가들은 우수한 기술적 해결책에서 무엇보다 이를 위해 이용 가능한 공간이 제한되어 있다는 사실이 방해가 된다는 것을 인지하였다. 종래의 카플란형 임펠러 및 프로펠러형 임펠러의 임펠러 허브의 내부는 180°보다 작은 범위 내 블레이드들의 움직임을 위해 이용되는 조절 메커니즘으로 이미 매우 충분히 채워져 있기 때문에, 결과적으로 사점을 극복하고 그리고 이와 같은 방식으로 180°보다 큰 범위 내 블레이드들의 움직임을 구현하기 위해 필요한 보조 모터들 및 관련 메커니즘을 위한 공간은 거의 존재하지 않는다. 이와 같은 방식으로 예를 들어 인용된 GB846622의 도 1에서, 블레이드들(2)의 베어링들(4)과 허브 피크 사이의 허브 내부 공간 거의 전부가 실질적으로 바아(bar)(10), 크로스 헤드(cross-head)(8) 및 레버(6)에 맞물리는 핸들(7)로 이루어져 있는 조절 메커니즘에 의해 채워진다는 사실을 확인할 수 있다. 보조 모터들을 위해서는 단지 상기 핸들(7)과 허브 벽 사이의 매우 제한된 공간만이 남아 있다. GB750951도 매우 유사한 구성을 보여준다. 더 많은 공간을 얻기 위해 임펠러 허브를 확대하는 것은 불가능한데, 그 이유는 이와 같은 상황이 터빈(turbine)의 더 작은 효율을 야기할 수 있기 때문이다.

발명가들은 블레이드들의 베어링 점과 허브 피크 사이에 위치한 허브 내부 공간 내에, 상기 블레이드들의 모든 레버를 공동으로 사점을 통과하여 이동시킬 수 있는 개별적인 보조 모터를 위한 공간을 제조하는 방법을 고안해냈다.

발명가들은 제기된 과제가 청구항 제1 항의 특징부의 특징들을 갖는, 블레이드들을 역전시키기 위한 장치에 의해 해결될 수 있다는 사실을 인지했다.

본 발명에 따른 해결책은 다음에서 일 도면에 의해 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 카플란 터빈 임펠러 또는 프로펠러 터빈 임펠러용 블레이드들을 역전시키기 위한 장치의 상세도이다.

도 1의 도시 내용에는 본 발명에 따른 카플란 터빈 임펠러 또는 프로펠러 터빈 임펠러용 블레이드들을 역전시키기 위한 장치가 개략적인 형태로 도시되어 있다. 이 경우, 상기 블레이드들 중 하나의 블레이드가 도시되어 있고 도면 부호 1로 표시되어 있다. 도면 부호 2로는 이와 같은 블레이드(1)의 관련 레버가, 도면 부호 3으로는 관련 핸들이, 그리고 도면 부호 4로는 크로스 헤드가 표시되어 있다. 커버(7)를 구비한 챔버(6) 및 피스톤(5)은 로드(rod)(11)를 통해 상기 크로스 헤드(4)를 이동시킬 수 있는 유압식 서보모터를 형성한다. 이와 같은 움직임은 상기 핸들(3) 및 상기 레버(2)를 통해 상기 블레이드들(1)로 전달되고, 상기 블레이드들은 이와 같은 방식으로 회전할 수 있다. 계속해서 상기 블레이드들(1)의 저널에 각각 하나의 기어 휠(8)이 일체로 회전하도록 고정 연결되어 있다. 모든 레버(2)를 사점을 통과하여 이동시키기 위해, 보조 모터(10)가 상응하는 기어 휠(9)을 통해 이와 같은 기어 휠(8) 모두에 공동으로 맞물린다. 임펠러의 회전 축은 도면 부호 12로 표시되어 있다. 상기 임펠러는 상기 회전 축(12) 상에서 수직 방향으로 놓이고 상기 블레이드들의 회전 축에 걸쳐있는 평면(13)에 의해 2개의 부분으로 구분된다. 상기 임펠러의 전방 부분은 상기 평면(13)에서 도면 부호 14로 표시되어 있는 임펠러 허브의 피크까지 연장된다. 상기 임펠러의 후방 부분은 상기 평면(13)의 다른 측면 상에 위치한다.

상기 크로스 헤드(4) 및 그에 따라 상기 조절 메커니즘의 대부분이 상기 임펠러의 후방 부분에 위치한다는 사실에서 본 발명에 따른 어레인지먼트가 선행 기술로부터 구분된다는 것을 명백하게 알 수 있다. 그럼으로써, 적합한 기어 휠들을 통해 공동으로 상기 블레이드들(1)의 모든 레버(2)를 사점을 통과하여 이동시킬 수 있는 개별적인 보조 모터를 위해 상기 임펠러의 전방 부분에 충분한 공간이 비어 있게 된다. 이와 같은 어레인지먼트는 높은 견고성 및 간단한 구성을 특징으로 한다.

보조 모터로는 유압식 보조 모터가 고려될 수 있다. 그러나 전기 모터 또는 전기 작동식 펌프와 유압식 보조 모터의 조합(전기-유압식 작동 유닛)을 사용하는 것도 고려할 수 있다.

Claims (1)

1. 블레이드들(1)을 조절하기 위한 사보모터(servomotor)(5, 6, 7)를 구비하고, 상기 사보모터는 로드(rod)(11)를 통해 크로스 헤드(cross-head)(4)에 맞물리며, 상기 크로스 헤드에는 상기 블레이드들(1)에 맞물리는 핸들(3) 및 레버(lever)(4)가 고정되어 있고, 상기 레버(2)의 사 점(dead point)을 극복하기 위한 보조 모터(10)를 구비하는, 조력 발전소 내 임펠러(impeller)용 블레이드들을 역전시키기 위한 장치에 있어서,
   상기 보조 모터(10)는 기어 휠들(gear wheels)(8, 9)을 통해 공동으로 상기 블레이드들(1)의 모든 레버(2)에 맞물리고, 그리고 상기 보조 모터(10)는 임펠러 전방 부분에 위치하는 반면, 상기 크로스 헤드(4)는 임펠러 후방 부분에 위치하며, 이때 상기 임펠러는 임펠러 축에 대해 수직 방향으로 진행하고 상기 블레이드들(1)의 회전 축에 걸쳐있는 평면(13)에 의해 후방 부분 및 전방 부분으로 구분되고, 이때 상기 임펠러 전방 부분은 상기 평면(13)에서 임펠러 피크(14)까지 연장되는 반면, 상기 임펠러 후방 부분은 상기 피크(14)를 등지는 상기 평면(13)의 측면 상에 놓이는 것을 특징으로 하는,
   조력 발전소 내 임펠러용 블레이드들을 역전시키기 위한 장치.

Images