KR20180044958A - 댐 없는 수력 발전소 - Google Patents

Abstract

댐 없는 수력 발전소는 물의 중력 흐름의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 설비에 사용될 수 있다. 임펠러 휠(impeller wheel)이 내부에 배열되어 있는, 상기 수력 발전소의 하우징 부분은 환형 터널의 형태로 되어 있다. 상기 임펠러 휠을 지지하는 지지 환형 러너(runner)는 상기 터널 내 양 측면에서 상기 터널의 수직 스트럿(strut)에 복수의 열로 고정된다. 상기 터널의 환형 구조부는 결합 로드(tie rod)에 의해 중심 허브(hub)에 연결되고 용기(container)에 연결되는데, 상기 용기들 중 일부 용기는 일정량의 공기를 포함하고, 상기 용기들 중 다른 용기는 조절 가능한 공기량을 포함한다. 각 휠 섹터(wheel sector)에서, 상기 임펠러 휠은, 외측 휠 림(rim)과 내측 휠 림의 외부 측면들 상의 상기 수직 스트럿에 고정된 복수의 열의 롤러 지지체로서, 상기 롤러 지지체는 수평 회전 축과 수직 회전 축을 갖고, 상기 터널의 상기 지지 환형 러너과 상기 휠을 상호 작용시키는 스프링을 구비하는, 상기 복수의 열의 롤러 지지체; 및 또한 상기 외부 휠 림의 수직 스트럿 상의 각 휠 섹터에 고정된 톱니형 섹터로서, 상기 톱니형 섹터는 복수의 열로 배열되고, 상기 임펠러 휠이 회전 시, 회전 배속기(revolution multiplier) 및 전기 에너지 발생기에 운동학적으로 연결된 체인을 당기는데 사용되는, 상기 톱니형 섹터를 포함한다.

Description

댐 없는 수력 발전소

본 발명은 수력 발전학에 관한 것이며, 특히 중력 흐름의 운동에너지 (강, 바다와 해류를) 전기 에너지로 전환시키는 장치에 관한 것이다.

G.I.Ozerov는 발명한 알려진 "댐 없는 올 시즌 수력 발전소"에는 전개 가능한 블레이드를 갖는 블레이드형 휠은 수평으로 고착되어 있는데 실린더로 나눠진 수직의 동체 롤러와 원형 가이드 사이의 상호 작용을 통해서 회전 방식으로 지지체에 배치되고 외부 회전식 스텝 오프닝 블레이드와 연결되는데 이 회전 하우징의 회전축이 서로 같은 각도로 배열된다. 기본과 예비의 전력 발전기는 지지부에 부착되어 있는데 기계적 전달을 통해서 하우징과 기어 휠에 연결된다. 하우징의 내부는 외부 회전 블레이드의 연장 부인 격자와 고정 내부 격자를 갖추어 있으며 각 격자는 상에 놓여 있는 느슨하게 고정된 플랩으로 만들어져 있다. 외부 블레이드는 내부 블레이드가 비활성화 상태에 있는 동안 다 겹치고 활성화될 때 초기 상태로 시작될 수 있도록 설치되어 있다 [1993년 8월 23일 러시아 연방에서 공개된 특허 참조. 특허 번호는 1836586, 등급 F03B 13/10].

본 기술적 솔루션의 주요 단점이라면 다음과 같다. 만약 수력 발전소를 바닥 토지와 같은 연마제 입자가 활발하게 움직이는 물의 흐름의 바닥 부분에서 배치한다면 그것은 마찰 단위의 효과성에 부정적인 영향을 미치고 시기상조의 마모의 원인이 됩니다. 발전소 구조에 접촉 부분의 정확한 운동학의 상호작용이 (연결)이 필요한 구성단 위가 있다. 다단의 운동학적인 곱셈 체계는 본 수력 발전소의 유효 곁수를 낮춘다.

그 성질과 이룰 수 있는 효과에 가장 가깝고 프로토타이브인 바로 알려진 바로 댐없는 수력 발전소이다. 본 수력 발전소에는 블레이드형 휠과 하우징의 중심 수직 부분이 지지체 상에 장착되어 있는데 하우징의 수직 부분이 속이 빈 밀폐된 실린더형으로 만들어진다. 필요할 때는 이 실린더는 물이나 공기로 채워질 수도 있고 상기 하우징의 수평 부분은 상기 실린더에 굳게 연결됨으로 상기 블레이드형 휠 지지 롤러에 대한 환형지지 가이드를 지지하는 트러스의 형으로 제작되고, 상기 블레이드형 휠은 중공 실린더, 블레이드 휠에서 발전기로의 토크 전달을 위한 기구 학적 구성의 첫 단계의 스프로킷 지지대, 측면 장벽은 입력과 출력 디퓨저로 작동하는 역할을 한다 [2015년 2월 27일 러시아 연방에서 공개된 특허를 보세요. 특허 번호는 No. 2543362, 등급 F03B 7/10, F03B 13/10. F03B 17/06].

대용량 파워 장치로써의 대량적 사용을 방지하는 이 댐 없는 수력 발전소의 기본 설계 단점은 다음과 같다. 종래 기술에 제공된 방식에 따라 피구 동축을 구동하기 위한 체인 구동 장치의 위치는 블레이드 휠의 높이를 따라 균일한 전력 부하를 균일하게 분포하지 못해서 그것은 구조 부품의 왜곡과 찌그러짐의 원인이 될 수 있다.

이 댐없는 수력 발전소의 두 번째 본질적인 설계의 단점이라면 블레이드형 휠 지지부가 수평 회전축을 가지고 있는 롤러를 통해서 한 개의 고리형 가이드 상에 놓이게 된다는 것이다. 하우징의 외측 테두리를 향한 휠의 변위에 확신성 있는 저항력을 제공하지 않아서 가이드가 높은 압력을 당한다.

이 댐 없는 수력 발전소의 세 번째 본질적인 단점은 그 설계는 수직의 회전축과 실린더 표면과 롤러 사이에 균일하고 확신성 있는 단단한 밀착을 제공하지 않는다는 것이다.

이 댐없는 수력 발전소의 네 번째 극히 중요한 단점이라면 높은 단위 출력의 수력 발전소의 대규모 구조에서 큰 직경과 큰 높이의 실린더를 사용하는 것은 기술적 제조 측면에도 경제적으로 정당화되지 않고 전원 장치 동력 구조 요소로서 사용하는 것도 불합리적이다.

상기 발명의 목적이라면 블레이드형 휠 중량의 하중에 의해 야기된 환형지지 가이드의 압력을 낮춤으로써 블레이드형 휠과 장치의 하우징과의 상호 작용을 할 때 생기는 힘의 합리적인 분배를 이루는 것이며, 체인 전동에 의해 전달되는 힘으로 인한 블레이드형 휠 찌그러짐과 왜곡을 방지하고 또한 바퀴의 수평 이동을 방지하고 수력 발전소를 작동 장소로 운송할 때 용기를 합리적으로 사용하는 것과 물 흐름의 배치하는 것이고 생산된 전기와 관하여 구조물의 특정 물질 소비를 감소시키고 적절한 서바스와 수리를 용이하게 하는 것이며 설계상의 구조 변경을 도입함으로써 높은 단위 용량의 전력 발전기를 창조할 수 있다.

이 문제는 수직 회전축과 회전 블레이드를 가지고 있는 블레이드형 휠을 지지하는 환형지지 가이드를 포함하는 하우징을 가지고 있는 댐없는 수력 발전소에서 체인 전달의 수직 스프로킷 지지부, 블레이드형 휠을 통과하는 흐름을 편성하기 위한 디퓨저, 조절을 가능해 주는 공기량의 컨테이너와 앵커 기어를 포함하고 이 발명에 따라, 블레이드형 휠이 배치되는 수력 발전소의 하우징의 일부분은 환형 터널형으로 만들어져 있고 환형 터널안 양측의 수직 스트럿에 몇 개의 열로 환형지지가 고정되어 있는데 블레이드형 휠이 롤러 서포트를 통해 이 환형지지에 의지되고 환형 터널 구조는 자전거 휠 스포크와 비슷한 견인장치로 중앙 축통과 일정량의 공기를 포함한 컨테이너들과 연결되어 있으며 위에 언급한 일정량의 공기를 포함하는 어떤 컨테이너들이

수력 발전소에 0보다 약간 낮은 부력을 가능하게 하고 다른 것들은 조절 가능한 공기량을 포함해서 수력 발전소를 물의 흐름 내부에 위치시키는 것을 가능해 준다. 또한 바퀴 각 부문에서 블레이드형 휠은 몇 개의 열의 지지부 외측과 내측 휠 테의 바깥쪽에 수직 스트럿에 단단히 고정되어 있고 수평 및 수직 회전축을 가지고 있는데 휠이 터널의 환형지지 가이드와 협동하는 스프링이 보장된 롤러와 고정된 몇 개의 열로 배치된 기어 섹터 각각의 휠 섹터에 있는 외륜 테의 수직 스트러트 상에 배치되어 있고, 블레이드형 휠을 회전시킬 때 잠수를 가능한 회전 승수와 전력 발생기와 운동학적으로 연결된 체인의 당김이 이뤄진다.

제공된 기술적 솔루션은 원형과의 차이점은 뭐냐면, 블레이드형 휠이 배치되는 하우징의 부분의 구성과 블레이드형 휠과 하우징 사이의 상호 작용 유닛이 변경된 구조적 방식에 따라 그리고 구조상으로 다른 접척 유닛을 통해 만들어진다. 이 구조적으로 다른 접촉 유닛은 블레이드형 휠을 통과하는 물의 흐름 영역에 위치하는 덕분에 상호 힘 작용은 변화되고 블레이드형 휠 구조의 왜곡도 방지되면서 그것은 큰 기하학적 치수의 댐없는 수력 발전소를 창조하게 한다.

특히, 상기 수력 발전소의 하우징은 환형 터널의 형으로 만들어져 있고, 하우징의 수직 스트러트는 블레이드형 휠에 영향을 미치는 유동의 압력과 블레이드형 휠의 중량과 환형지지 가이드로부터 충격력을 받는다. 하우징의 견고성은 자전거 휠 스포크와 비슷한 견인장치에 의해 강화되며, 이것을 통해서 댐없는 수력 발전소를 조립할 때 터널 구조 내부 테의 원둘레를 수정 할 수 있다.

블레이드형 휠은 환형 형태로 만들어져 있고, 블레이드 형 휠을 통과하는 물의 유동 부분에서, 블레이드형 휠 각각의 섹터의 양쪽 테의 수직 스트러트 상에 몇 개의 열로 배치된 스프링이 포함되고 있는데, 터널의 내부 측에 배열된 환형지지 가이드와 상호 작용하는 수평과 수직 회전축을 가지고 있다.

그밖에, 블레이드형 휠은 물의 유동이 통과하는 부분에서, 스텝 체인의 적당한 수의 분기를 잡아당기게 될 수 있도록 각 섹터의 외측 테의 수직 스트러트에 몇 열의 뾰족뾰족한 섹터를 포함한다. 휠 테의 내부 표면이 막혀 있고, 스트러트에 블레이드형 휠을 위한 스톱이 제공됩니다. 블레이드형 휠에서 발전기로의 토크 전달의 운동학적 구성은 마지막 고속도의 스테이지의 회전에 대한 저항을 감소시키기 위한 회전 증폭기를 포함한다. 수력 발전소를 그 작동 장소에 운송해서 물의 흐름 안에서 유지할 수 있도록 장치에 영(0)보다 약간 낮은 부력을 보장하는 일정량의 공기의 컨테이너들이 제공되는데 그리고 기술적인 해결책으로서 유일한 대형 컨테이너를 갖는 종래 원형보다 가변적인 공기량의 컨테이너가 사용된다.

원형 기술과의 언급한 이런 차이점은 구조 재료의 견고성에 의해서만 제한된 큰 기하학의 치수와 높은 단위 용량의 댐없는 수력 발전소를 제작하는 것을 가능하게 해준다.

제안된 기술 솔루션에서 식별표식 전체 객체의 일부의 특징을 짓지 않고 자체 기능으로 전체 개체 자체가 될 수 있다. 따라서 이들은 다른 부분들 (특징들)과 개별적으로 분류되지 않고 발명 공식의 특수한 부분에 진술한 현존의 기술적 해결책과 다른 특징들의 전체 세트는 종래 기술의 특허 문헌과 기타 과학적, 기술적 기타 정보의 출처에서 발견되지 않았기 때문에 제안된 기술적 솔루션은 "발명가의 수준"의 표준에 해당한다.

제안된 기술 솔루션의 추가 본질은 다음을 설명하는 도면에 의해 해석된다 :
제1 도면은 - 댐없는 수력 발전소의 부품과 그의 기능적 유닛의 평면도;
제2 도면은 - 제1의 측면도이다.

제안된 댐없는 수력 발전소는 회전 블레이드를 (4) 가지고 있는 블레이드형 휠을(3) 배치하기 위한 터널의(2) 형으로 제안되는 환형 부와 하우징을(1) 포함한다. 터널 (2)의 수직 스트러트에(5) 환형지지가(6) 고정되어 있고 이 환형지지에 수평과 수직 회전축을 둘 모두를 갖는 스프링을 갖는 지지 롤러에 (7) 의해 블레이드형 휠은(3) 고정된다. 블레이드형 휠을(3) 통과하는 물의 유동 부분에서 블레이드형 휠의(3) 외측 테의 수직 스트럿에(8) 뾰족뾰족한 기어 섹터들이(9) 정착되어 있고 이 뾰족뾰족한 섹터들이 휠에서(3) 구동 스프로킷으로의(11) 토크 전달의 운동학적 구성의 제 1 단계의 견인 체인을 당기기 위한 것이며 샤프트에(12) 정착됩니다. 견인 체인의(10) 분과의 장력은 겨인 장치로(13) 조정됩니다.샤프트의(12) 상단부에는 뾰족뾰족한 섹터를 가지고 있는 프레임 (14)이 있다. 이 섹터들이 체인을(15) 통해 구동 스프로킷 (16)에 토크 전달을 위한 운동학적 구성의 제 2 스테이지의 큰 직경의 구동 스프로킷으로서 작용한다. 구동 스프로킷은 회전 승산기(17)의 축에 고정되어 있고 그것을 통해 회전 전송이 전력 발생기 (18)에 전달된다.

터널 (2) 형태로 제작된 댐 없는 수력 발전소 하우징(1)의 환형 부분의 견고성은 터널의(2) 빔 스트럿을 중앙 부싱 (20)으로 연결하는 자전거 바퀴 스포크와 비슷한 견인으로(19) 보강된다.

댐 없는 수력 발전소의 하우징(1)에 블레이들 휠 (3)을 통과하는 물의 흐름을 형성하는 디퓨저로서 작용하는 배리어 (21), 일정한 공기량의 밀폐 컨테이너 (22)와, 가변적인 공기량의 밀폐 컨테이너들이(23) 고정되어 있고 이들은 댐없는 수력 발전소를 물의 흐름안에 배치를 할 수 있게 해준다. 일정한 공기량의 밀폐 컨테이너의(22) 총체의 부력은 댐없는 수력 발전소의 총중량보다 약간 적다. 댐없는 수력 발전소를 물의 흐름 안에서 똑같은 위치에 유지하는 모든 종류의 설계 (표시되지 않음)의 탄력성이 강한 연결을 가지고 있는 앵커 장치에 의해 보장된다.

제공된 댐없는 수력 발전소의 작동은 다음과 같다.

무력 상태로 고정된 블레이드를(4) 가지고 있는 댐없는 수력 발전소는 가변적인 공기량의 컨테이너들이(23) 완전히 공기로 채워질 때 앵커 장치가 (앵커 기어가) 미리 배치된 작동 위치로 견인된다.

수력 발전소는 작동 장소에서 탄력성이 강한 연결부에 의해 앵커 장치와 연결되고 흐름을 향한 쪽으로 회전시키고 (도 1의 화살표(A)를 향한 쪽으로), 블레이드의 (4) 차단을 해제하고, 발전기는(18) 앵커 장치의 탄력성이 강한 연결부의 인장력을 조절하고 컨테이너(23)의 조정 가능한 물 공급에 의해 댐 없는 수력 발전소는 필요한 물 깊이까지 잠수된다.이 깊이에 수력 발전소를 이유지하는 것은 앵커 장치의 탄력성이 강한 연결부에 의해 이뤄지고 수력 발전소가 흐름의 압력과 컨테이너에서(23) 발생하는 지나친 들어 올림 힘에 의해 움직이는 것을 방지한다. 배리어를 통해서(21) (확산기) (화살표 A의 방향으로) 블레이드형(3) 안쪽으로 통과하는 물의 흐름은 블레이드형 휠 (3)의 활성 부분의 블레이드에(4) 압력을 가하고 블레이드형 휠(3)의 안쪽의 테의 수직 스트럿에 (26) 배열한 지지부 (25)에 대해 움직이는 단부에 의해 의지하고, 블레이형 휠 (3)의 섹터안에 버킷같은 공간을 이룬다 (섹터의 측면은 시트로 덮여 있고 블레이드(4)는 섹터의 바닥을 덮는다), 상기의 것 덕분에 기하학적 회전축 주위의 터널내(2)의 블레이드형 휠(3)의 물 흐름의 힘 작용을 확대시킨다. 그밖에, 물 흐름의 방향과 정반대의 방향으로 회전하는 블레이드형 휠(3)의 수동적인 부분에 위치하고 있는 블레이드들(4)은 그들의 축선(24)을 중심으로 하여 각자는 자기 섹터 안에서 버킷 바닥이 보이게 될 수 있는 방식으로 회전한다. 이런 결과로 블레이드형 휠(3)의 회전에 대한 저항이 약화된다.

블레이드형 휠(3)은 회전할 때, 블레이드형 휠(3)의 외측 테의 수직 스트러트 (8)에 고정된 뾰족뾰복한 기어 섹터들 (9)이 견인 체인(10)의 가지를 당겨서 샤프트(12)에 고정된 종동 스프로킷 (11) 회전은 전력 발전기로(18) 운동 학적으로 전달된다.

상기 발명의 기술적 장점

제안된 솔루션의 기술적 결과라면 댐없는 수력 발전소의 적용 분야의 확대와 기술 및 경제적 특성이 향상되는 것이다. 이런 것을 이루게 된 것은

접촉부 간의 힘 상호 작용의 향상, 제작, 조립과 조정의 기술적 효율성 증대떡분이다.댐없는 수력 발전소의 운영 장소에서 정비와 보수를 할 수 있는 것도 단점이다.

Claims (1)

1. 수직 회전축과 회전 블레이드를 가지고 있는 블레이드형 휠을 지지하는 환형지지 가이드를 포함하는 하우징을 가지고 있는 댐없는 수력 발전소에서 체인 전달의 수직 스프로킷 지지부, 블레이드형 휠을 통과하는 흐름을 편성하기 위한 디퓨저, 조절을 가능해 주는 공기량의 컨테이너 와 앵커 기어를 포함하는데 일련의 차이점이 있다. 이 발명에 따라, 블레이드형 휠이 배치되는 수력 발전소의 하우징의 일부분은 환형 터널형으로 만들어져 있고 환형 터널안 양측의 수직 스트로트에 몇 개의 열로 환형지지가 고정되어 있는데 블레이드형 휠이 롤러 서포트를 통해 이 환형지지에 의지되고 환형 터널 구조는 자전거 휠 스포크와 비슷한 견인장치로 중앙 축통과 일정략의 공기를 포함한 컨테이너들과 연결되어 있으며 위에 언급한 일정략의 공기를 포함하는 어떤 컨테이너들이
   수력 발전소에 0보다 약간 낮은 부력을 가능하게 하고 다른 것들은 조절 가능한 공기량을 포함해서 수력 발전소를 물의 흐름 내부에 위치시키는 것을 가능해 준다; 또한 바퀴 각 부문에서 블레이드형 휠은 몇 개의 열의 지지부 외측과 내측 휠 테의 바깥쪽에 수직 스트럿에 단단히 고정되어 있고 수평 및 수직 회전축을 가지고 있는데 휠이 터널의 환형지지 가이드와 협동하는 스프링이 보장된 롤러 와 고정된 몇 개의 열로 배치된 기어 섹터 각각의 휠 섹터에 있는 외륜 테의 수직 스트러트 상에 배치되어 있고, 블레이드형 휠을 회전시킬 때 잠수를 가능한 회전 승수와 전력 발생기와 운동학적으로 연결된 체인의 당김이 이뤄진다.

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