KR20180123124A

KR20180123124A - 수차 및 그것에 사용하는 2개의 수나사축의 연결 구조 및 2개의 축의 연결 구조

Info

Publication number: KR20180123124A
Application number: KR1020187030114A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 스즈키
Original assignee: 가부시키가이샤 베르시온
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2018-11-14
Also published as: CN108884806A; EP3434893A4; US10662917B2; KR102168770B1; US20190101094A1; EP3434893B1; EP3434893A1; WO2017164091A1; CN108884806B

Abstract

유닛관과, 로터와 일체를 이루는 회전축을 용도나 사용 조건에 맞춰 임의의 수만 간단히 덧붙일 수 있음과 아울러, 각 로터를 안정적으로 지지할 수 있도록 한 수차를 제공한다. 도수관(A) 내의 수류에 의해 도수관(A) 내에 설치한 로터(7)를 회전시켜 로터(7)의 회전을 동력으로서 이용하도록 한 수차에 있어서, 도수관(A)의 일부를 구성하는 복수의 유닛관(1)을 베어링(5)과 통수부(2b)를 갖는 단판(2)을 통해 순차 연결하고, 로터(7)와 일체를 이루는 복수의 회전축(6)을 그 단부끼리를 맞대어 연결 수단(10)으로 서로 일직선상으로 연결함과 아울러, 적어도 1개의 로터(7)가 서로 인접하는 1쌍의 단판(2, 2) 사이에 지지되도록 하여 각 단판(2)의 베어링(5)에 회전 가능하게 지지시켜 수차 유닛(B)을 형성한다.

Description

수차 및 그것에 사용하는 2개의 수나사축의 연결 구조 및 2개의 축의 연결 구조

본 발명은 도수관 내의 수류에 의해 도수관 내에 설치한 로터를 회전시키고, 이 로터의 회전을 동력으로서 이용하도록 한 수차 및 그것에 사용하는 2개의 수나사축의 연결 구조 및 2개의 축의 연결 구조에 관한 것이다.

종래의 이 종류의 수차에는 긴 도수관 중에 그 축선 방향으로 긴 로터축을 배치하고, 이 로터축에 복수의 로터를 종렬 배치하여 로터축의 회전에 의해 수중 발전기를 작동시키도록 한 것이 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

또한, 2개의 수나사축을 일직선상으로 연결하는 종래의 연결 구조로서는, 예를 들면 일직선상으로 배열된 2개의 수나사축의 대향 단면 중 어느 한쪽에 소경의 나사 구멍, 동일하게 다른 쪽에 소경의 나사축을 설치하여 그들을 서로 나사 결합시키도록 한 것(예를 들면, 특허문헌 2 참조), 2개의 수나사축의 단면끼리를 서로 맞대고, 그들의 맞대기 부분을 걸치도록 내면에 양쪽 수나사축의 수나사와 동일 피치의 암나사를 설치한 통형 커플러를 나사 결합시키도록 한 것(예를 들면, 특허문헌 3 참조), 2개의 수나사축의 단면끼리를 서로 맞대고, 그들의 맞대기 부분을 내면에 양쪽 수나사축의 수나사와 동일 피치의 암나사를 설치한 반으로 나눈 원통 나사에 의해 끼우고, 또한 이 원통 나사의 외주면에 설치한 수나사에 너트를 나사 결합시키도록 한 것(예를 들면, 특허문헌 4 참조) 등이 있다.

일본 특허공개 2000-9012호 공보 일본 실용신안공개 소13-3817호 공보 일본 특허공개 2014-15728호 공보 일본 특허공개 2001-220859호 공보

특허문헌 1에 기재되어 있는 발명에 있어서는 로터의 수를 늘리고 싶을 경우에는 도수관에 추가의 도수관을 연결함과 아울러, 추가한 도수관 내에 추가의 로터를 구비하는 추가축을 설치하는 것이 되지만, 이 추가축을 원래의 로터축에 연결하는 것은 용이하지 않다.

또한, 특허문헌 2~4에 기재되어 있는 것은 모두 2개의 수나사축의 축선 방향에 의한 힘에 대해서는 강고하게 결합되어 있지만, 양쪽 수나사축의 중심축 둘레로 토크가 작용했을 때에는 한쪽의 수나사축이 다른 쪽의 수나사축 또는 통형 커플러(특허문헌 3)나 원통 나사(특허문헌 4)에 대해서 이완 방향으로 회전하여 탈락할 우려가 있다.

따라서, 상술한 바와 같은 종래의 2개의 축의 연결 구조는, 예를 들면 중심축 둘레로 회전 토크가 작용하는 수력 발전 장치에 있어서의 도수관 내에 배치하는 복수의 로터의 회전축끼리 등을 연결하는 연결 구조로서는 바람직하지 않다.

본 발명은 종래의 기술이 갖는 상기와 같은 문제점을 감안하여 도수관의 일부를 구성하는 유닛관과, 로터와 일체를 이루는 회전축을 용도나 사용 조건에 맞춰 임의의 수만 덧붙임으로써 수차 유닛을 간단히 형성하고, 이것을 도수관의 임의의 장소에 간단히 설치할 수 있도록 하며, 또한 로터를 안정적으로 지지할 수 있도록 한 수차를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 본 발명은 종래의 기술이 갖는 상기와 같은 문제점을 감안하여 2개의 수나사축의 축선 방향의 외력뿐만 아니라 중심축 둘레의 회전력에 대해서도 강고하게 결합할 수 있고, 또한 구조가 간단하며, 용이하게 연결 작업을 행할 수 있도록 한 2개의 수나사축의 연결 구조 및 그것을 사용한 2개의 축의 연결 구조를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 의하면 상기 과제는 다음과 같이 해서 해결된다.

(1) 도수관 내의 수류에 의해 상기 도수관 내에 설치한 로터를 회전시키고, 이 로터의 회전을 동력으로서 이용하도록 한 수차에 있어서, 상기 도수관의 일부를 구성하는 유닛관의 양단에 베어링과 통수부를 갖는 단판을 고정 부착하고, 또한 상기 양쪽 베어링에 상기 유닛관 내에 배치한 로터와 일체를 이루는 회전축의 양단부를 회전 가능하게 지지시킨 것을 수차 유닛으로 하고, 이 수차 유닛을 상기 도수관의 일부에 직렬로 접속할 수 있도록 한다.

이러한 구성에 의하면 수차 유닛을 도수관의 일부로서 장착함으로써 도수관의 임의의 장소에 수차를 간단히 설치할 수 있을 뿐만 아니라 기설된 도수관의 일부를 절제하고, 그 대신에 수차 유닛을 절제 부분에 직렬로 배치해서 접속하는 것만으로 기설된 도수관의 임의의 장소에도 수차를 간단히 설치할 수 있고, 또한, 로터를 사이에 두는 1쌍의 단판에 의해 로터를 안정적으로 지지할 수 있음과 아울러, 로터를 사이에 두는 1쌍의 단판이 유닛관을 위한 보강재로서 작용하여 유닛관이 외력에 의해 변형되는 것을 저지할 수 있다.

(2) 상기 (1)항에 있어서, 도수관의 일부를 구성하는 복수의 유닛관을 베어링과 통수부를 갖는 단판을 통해 직렬로 연결하고, 또한 각각이 로터와 일체를 이루는 복수의 회전축을 연결 수단으로 직렬로 연결함과 아울러, 적어도 1개의 로터가 인접하는 1쌍의 베어링 사이에 위치하도록 하고, 상기 회전축을 각 베어링에 회전 가능하게 지지시킴으로써 유닛관과, 로터를 구비하는 회전축을 연속해서 접속 가능하게 한 수차 유닛을 형성한다.

이러한 구성에 의하면 유닛관과, 로터와 일체를 이루는 회전축을 용도나 사용 조건에 맞춰 임의의 수만 덧붙여 수차 유닛을 간단히 형성할 수 있음과 아울러, 각 로터를 안정적으로 지지할 수 있다.

(3) 상기 (2)항에 있어서, 각 유닛관의 양단에 외향 플랜지를 설치하고, 양쪽 외향 플랜지로 단판의 외주부를 협지(挾支)한다.

이러한 구성에 의하면 베어링에 회전축을 베어링시킨 상태로 단판의 외주부의 일표면을 유닛관의 외향 플랜지에 접촉시켜 임시 고정해 두거나, 그 후 단판보다 외측으로 돌출되는 상기 회전축의 유단(遊端)에 다른 추가의 회전축의 단부를 맞대어 연결 수단으로 일직선상으로 연결한 후, 그 추가의 회전축을 덮는 추가의 유닛관의 일단에 있어서의 외향 플랜지를 상기 단판의 외주부의 타표면에 접촉시켜 1쌍의 유닛관이 대향하는 외향 플랜지로 단판의 외주부를 협지하여 순차 간단히 결합할 수 있다.

(4) 상기 (1)항 내지 (3)항 중 어느 하나에 있어서, 단판의 일표면 또는 양표면에 유닛관의 단부의 내측 구멍에 감합할 수 있는 감합부를 형성한다.

이러한 구성에 의하면 단판의 감합부를 유닛관의 단부의 내측 구멍에 감합함으로써 단판을 유닛관의 단부에 간단히 위치 결정할 수 있음과 아울러, 임시 고정할 수 있다.

(5) 상기 (2)항 내지 (4)항 중 어느 하나에 있어서, 회전축의 연결 수단을 일직선상으로 배치한 2개의 회전축의 대향 단부에 외경과 나사 피치를 동일하게 한 수나사축을 각각 설치하고, 상기 양쪽 수나사축의 대향 단면에 중심축 둘레의 회전 방향으로 서로 접촉하는 접촉면을 가지며, 또한 서로 보형을 이루는 볼록부와 오목부를 대향시켜 형성하고, 상기 양쪽 수나사축의 외주면에 형성한 나사산이 서로 연속하고, 또한 상기 볼록부와 오목부가 서로 감합하도록 하여 상기 양쪽 수나사축의 대향 단면끼리를 맞댄 상태로 양쪽 수나사축의 맞대기 부분에 걸쳐지도록 암나사 통을 나사 결합시킨 것으로 한다.

이러한 구성에 의하면 암나사 통을 어느 한쪽의 수나사축에 나사 결합시켜 두고, 양쪽 수나사축의 대향 단면끼리를 볼록부와 오목부가 서로 감합하도록 하여 서로 맞댄 후 상기 암나사 통을 양쪽 수나사축의 맞대기 부분에 걸쳐지도록 나사 전진시킴으로써 2개의 회전축을 간단하며 또한 신속하게 결합할 수 있다.

또한, 양쪽 수나사축의 외주면에 형성한 나사산이 암나사 통에 나사 결합하고 있으므로 양쪽 수나사축은 축선 방향의 외력에 대하여 강고하게 결합될 뿐만 아니라 양쪽 수나사축의 대향 단면에 형성한 볼록부와 오목부가 서로 감합하고, 또한 그들의 접촉면이 중심축 둘레의 회전 방향으로 서로 접촉하므로 중심축 둘레의 회전력에 대해서도 강고하게 결합된다.

(6) 상기 (5)항에 있어서, 암나사 통을 어느 한쪽의 수나사축에 회전 고정하는 회전 고정 수단을 설치한다.

이러한 구성에 의하면 암나사 통은 회전 고정 수단에 의해 한쪽의 수나사축으로 회전 고정됨으로써 결과적으로 다른 쪽의 수나사축에 대해서도 회전 고정되어 암나사 통이 양쪽 수나사축으로부터 분리되거나 양쪽 수나사축의 결합이 풀리거나 하는 것을 방지할 수 있다.

(7) 상기 (6)항에 있어서, 회전 고정 수단을 암나사 통에 형성한 반경 방향을 향하는 암나사 구멍에 나사 결합하고, 또한 선단이 어느 한쪽의 수나사축의 외주면에 압접하거나 또는 어느 한쪽의 수나사축의 외주면에 형성한 결합 구멍에 감합하도록 한 고정 나사로 한다.

이러한 구성에 의하면 회전 고정 수단의 구조를 간소화할 수 있다.

(8) 상기 (5)항 내지 (7)항 중 어느 하나에 있어서, 2개의 수나사축의 대향 단부에 그들의 중심축과 직교하고, 또한 서로 감합하고 있는 볼록부와 오목부를 관통하는 핀 구멍을 형성고, 이 핀 구멍에 핀을 감합한다.

이러한 구성에 의하면 2개의 수나사축은 암나사 통에 의한 결합뿐만 아니라 핀에 의해서도 결합되어 이 2중의 결합 수단에 의해 강고하게 결합된다.

(9) 상기 (5)항 내지 (8)항 중 어느 하나에 있어서, 2개의 수나사축의 대향 단면 중 어느 한쪽의 중앙에 기단으로부터 선단까지의 돌출량을 볼록부의 기단으로부터 선단까지의 돌출량보다 크게 한 끝이 날카로운 형상의 돌출축을 설치하고, 또한 그것에 대향하는 단면의 중앙에 상기 돌출축이 감합할 수 있는 감합 구멍을 형성한다.

이러한 구성에 의하면 2개의 수나사축의 대향 단면을 맞댈 때에 끝이 날카로운 형상의 돌출축을 감합 구멍에 꽂아 넣음으로써 양쪽 수나사축의 중심 맞춤이 간단히 행해지고, 그 후 한쪽의 수나사축을 다른 쪽의 수나사축에 대해서 중심축 둘레로 회전시킴으로써 볼록부와 오목부를 간단히 감합시킬 수 있다.

(10) 2개의 수나사축의 연결 구조에 있어서, 외경과 나사 피치를 동일하게 하고 또한 일직선상으로 배치한 2개의 수나사축의 대향 단면에 중심축 둘레의 회전 방향으로 서로 접촉하는 접촉면을 가지며, 또한 서로 보형을 이루는 볼록부와 오목부를 대향시켜 형성하고, 상기 양쪽 수나사축의 외주면에 형성한 나사산이 서로 연속하고, 또한 상기 볼록부와 오목부가 서로 감합하도록 하여 상기 양쪽 수나사축의 대향 단면끼리를 맞대고, 또한 양쪽 수나사축에 그 맞대기 부분에 걸쳐지도록 암나사 통을 나사 결합한 것으로 한다.

이러한 구성에 의하면 양쪽 수나사축의 외주면에 형성한 나사산이 암나사 통에 나사 결합하고 있으므로 양쪽 수나사축은 축선 방향의 외력에 대하여 강고하게 결합될 뿐만 아니라 양쪽 수나사축의 대향 단면에 형성한 볼록부와 오목부가 서로 감합하고, 또한 그들의 접촉면이 중심축 둘레의 회전 방향으로 서로 접촉하므로 중심축 둘레의 회전력에 대해서도 강고하게 결합된다.

또한, 2개의 수나사축의 대향 단면에 볼록부나 오목부를 형성하고, 그들을 맞대어 양쪽 수나사축에 암나사 통을 맞대기 부분에 걸쳐지도록 나사 결합시키는 것만으로 좋으므로 구조가 간단하며, 용이하게 연결 작업을 행할 수 있다.

(11) 상기 (10)항에 있어서, 암나사 통을 어느 한쪽의 수나사축에 회전 고정하는 회전 고정 수단을 설치한다.

이러한 구성에 의하면 암나사 통은 회전 고정 수단에 의해 한쪽의 수나사축에 회전 고정됨으로써 결과적으로 다른 쪽의 수나사축에 대해서도 회전 고정되어 암나사 통이 양쪽 수나사축으로부터 분리되거나 양쪽 수나사축의 결합이 풀리거나 하는 것을 방지할 수 있다.

(12) 상기 (11)항에 있어서, 회전 고정 수단을 암나사 통에 형성한 반경 방향을 향하는 암나사 구멍에 나사 결합하고, 또한 선단이 어느 한쪽의 수나사축의 외주면에 압접하거나 또는 어느 한쪽의 수나사축의 외주면에 형성한 결합 구멍에 감합하도록 한 고정 나사로 한다.

(13) 상기 (10)항 내지 (12)항 중 어느 하나에 있어서, 2개의 수나사축의 대향 단부에 그들의 중심축과 직교하고, 또한 서로 감합하고 있는 볼록부와 오목부를 관통하는 핀 구멍을 형성하여 이 핀 구멍에 핀을 감합한다.

(14) 상기 (10)항 내지 (13)항 중 어느 하나에 있어서, 2개의 수나사축의 대향 단면 중 어느 한쪽의 중앙에 기단으로부터 선단까지의 돌출량을 볼록부의 기단으로부터 선단까지의 돌출량보다 크게 한 끝이 날카로운 형상의 돌출축을 설치하고, 또한 그것에 대향하는 단면의 중앙에 상기 돌출축이 감합할 수 있는 감합 구멍을 형성한다.

이러한 구성에 의하면 2개의 수나사축의 대향 단면을 맞댈 때에 끝이 날카로운 형상의 돌출축을 감합 구멍에 꽂아 넣음으로써 양쪽 수나사축의 중심 맞춤이 간단히 행해지고, 그 후 한쪽의 수나사축을 다른 쪽의 수나사축에 대하여 중심축 둘레로 회전시킴으로써 볼록부와 오목부를 간단히 감합시킬 수 있다.

(15) 2개의 축의 연결 구조에 있어서, 2개의 축의 단부에 외경과 나사 피치를 동일하게 한 수나사축을 각각 설치하고, 상기 양쪽 축을 서로 일직선상으로 배치해서 맞대고, 그 맞댄 2개의 수나사축을 상기 (10)항 내지 (14)항 중 어느 하나에 기재된 2개의 수나사축의 연결 구조로 연결한다.

이러한 구성에 의하면 2개의 축을 중심축 방향의 외력뿐만 아니라 중심축 둘레의 회전 방향의 외력에 대해서도 강고하게 결합할 수 있음과 아울러, 구조가 간단하며, 용이하게 연결 작업을 행할 수 있는 연결 구조를 제공할 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면 도수관의 일부를 구성하는 유닛관과, 로터와 일체를 이루는 회전축을 용도나 사용 조건에 맞춰 임의의 수만 덧붙여 수차 유닛을 간단히 형성할 수 있고, 그것을 도수관의 임의의 장소에 간단히 설치할 수 있음과 아울러, 로터를 안정적으로 지지할 수 있도록 한 수차를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 2개의 수나사축의 축선 방향의 외력뿐만 아니라 중심축 둘레의 회전력에 대해서도 강고하게 결합할 수 있고, 또한 구조가 간단하며, 용이하게 연결 작업을 행할 수 있도록 한 2개의 수나사축의 연결 구조 및 그것을 사용한 2개의 축의 연결 구조를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 수차의 일실시형태에 있어서의 일부의 중앙 종단 정면도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 있어서의 확대 종단 측면도이다.
도 3은 본 발명의 2개의 수나사축의 연결 구조 및 그것을 사용한 2개의 축의 연결 구조의 제 1 실시형태이며, 도 1에 나타내는 수차에 있어서의 회전축의 결합부의 일부를 파단하여 나타내는 확대 종단 정면도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 회전축의 결합부를 분리했을 때의 확대 종단 정면도이다.
도 5는 회전축 및 도수관의 연결 시의 상황을 나타내는 중앙 종단 정면도이다.
도 6은 본 발명의 2개의 수나사축의 연결 구조의 제 2 실시형태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 나타내는 회전축의 연결 도중의 상황을 나타내는 중앙 횡단 평면도이다.

이하, 본 발명의 수차의 일실시형태와, 거기에 사용하는 본 발명의 2개의 수나사축의 연결 구조, 및 그것을 사용한 2개의 축의 연결 구조의 제 1 실시형태를 도 1~도 5를 참조해서 설명한다.

이 수차는 도수관(A)의 일부를 구성하는 일직선상으로 연결한 좌우 방향을 향하는 원통형의 복수의 유닛관(1)을 구비하고 있다.

각 유닛관(1)은 양단에 외향 플랜지(1a)를 갖고 있다.

서로 인접하는 1쌍의 유닛관(1, 1)은 서로 대향하는 외향 플랜지(1a, 1a)를 원판상의 단판(2)의 외주부의 좌우의 표면에 접촉시키고, 양쪽 외향 플랜지(1a, 1a) 사이에 단판(2)을 끼운 상태로 그들을 관통하는 복수의 볼트(3)와, 거기에 나사 결합하는 너트(4)로 체결 부착함으로써 연결되어 있다.

각 단판(2)의 중심부에는 볼 베어링 또는 롤러 베어링으로 한 베어링(5)을 설치한 베어링부(2a)가 형성되고, 그 외주부에는 부채형 또는 그 밖의 형상으로 한 복수의 통수부(2b)가 형성되어 있다.

또한, 각 단판(2)의 좌우의 표면 또는 그 한쪽의 표면만(일련의 유닛관(1)의 가장 외측에 배치되는 단판(2)에 있어서)에는 유닛관(1)의 내측 구멍(1b)에 감합하는 짧은 치수의 감합부(2c)가 형성되어 있다.

각 단판(2)의 베어링(5)에는 좌우 방향을 향하는 회전축(6)이 피봇팅되어 있다.

회전축(6)은 구체적으로는 중간부에 로터(7)를 일체적으로 설치한 주축(8)과, 중간부에 로터(7)를 일체적으로 설치한 1개 또는 복수 개의 추가축(9)이며, 그 단부끼리를 맞대어 연결 수단(10)으로 서로 일직선상으로 연결되어 있다.

주축(8)은 로터(7)를 사이에 두는 좌우 2개소를 서로 인접하는 1쌍의 단판(2, 2)의 중심에 있어서의 베어링(5, 5)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 추가축(9)은 1개의 단판(2)의 중심에 있어서의 베어링(5)에 의해서만 지지되어 있지만, 그 추가축(9)에 설치된 로터(7)는 추가축(9)이 연결 수단(10)으로 주축(8) 또는 다른 추가축(9)에 연결되어 있음으로써 서로 인접하는 1쌍의 단판(2, 2)의 베어링(5, 5)으로 양쪽 지지되어 있다.

로터(7)는 주축(8) 또는 추가축(9)에 고착된 허브(7a)의 외주에 복수의 블레이드(7b)를 그 선단의 경사부(7c)를 상류측(도 1에 있어서의 좌방)을 향해서 고정하여 형성되어 있다.

연결 수단(10)은 도 3에 나타내는 바와 같이 일직선상으로 배치한 2개의 회전축(주축(8)과 추가축(9))(6, 6)의 대향 단부에 외경과 나사 피치를 동일하게 한 수나사축(11, 12)을 각각 설치하고, 양쪽 수나사축(11, 12)의 대향 단면에 중심축(L) 둘레의 회전 방향으로 서로 접촉하는 접촉면(13a, 14a)을 가지며, 또한 서로 보형을 이루는 볼록부(13)와 오목부(14)를 대향시켜 형성하고, 양쪽 수나사축(11, 12)의 외주면에 형성한 나사산(11a, 12a)이 서로 연속하고, 또한 볼록부(13)와 오목부(14)가 서로 감합하도록 하여 양쪽 수나사축(11, 12)의 대향 단면끼리를 맞댄 상태로 양쪽 수나사축(11, 12)의 맞대기 부분에 걸쳐지도록 암나사 통(15)을 나사 결합시킨 것으로서 있다.

암나사 통(15)의 내면에는 양쪽 수나사축(11, 12)의 나사산(11a, 12a)과 나사 결합하는 암나사가 파져서 설치되어 있는 것은 말할 필요도 없다.

이 예에서는 양쪽 수나사축(11, 12)의 대향 단면은 각각이 볼록부(13)와 오목부(14)를 갖는 동일형상으로서 있다.

암나사 통(15)의 일측부에는 반경 방향을 향하는 암나사 구멍(16)이 형성되어 있으며, 거기에 대응하는 한쪽의 수나사축(11)의 외주면에는 결합 구멍(17)이 형성되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이 암나사 구멍(16)과 결합 구멍(17)이 서로 정합한 상태로 암나사 구멍(16)에 나사 결합한 고정 나사(18)의 선단부를 상기 결합 구멍(17)에 감합시킴으로써 암나사 통(15)은 한쪽의 수나사축(11)에 회전 고정되어 있다.

또한, 수나사축(12)은 볼록부(13)와 오목부(14)가 서로 감합하고 있음으로써 수나사축(11)에 대하여 회전 고정되고, 또한 외주의 나사산(12a)이 암나사 통(15)에 나사 결합하고 있음으로써 결과적으로 암나사 통(15)은 다른 쪽의 수나사축(12)에도 회전 고정되어 있다.

이 암나사 구멍(16), 결합 구멍(17), 및 고정 나사(18)에 의해 암나사 통(15)을 어느 한쪽의 수나사축(11)에 회전 고정하는 회전 고정 수단(19)이 형성되고, 이 회전 고정 수단(19)에 의해 암나사 통(15)이 양쪽 수나사축(11, 12)으로부터 분리되거나 양쪽 수나사축(11, 12)의 결합이 풀리거나 하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 결합 구멍(17)을 생략하고, 고정 나사(18)의 선단을 수나사축(11)의 외주면에 압접시켜서 암나사 통(15)의 회전 고정을 도모하는 경우도 있다.

도 3 및 도 4에 파선으로 나타내는 바와 같이 2개의 수나사축(11, 12)의 대향 단부에는 그들의 중심축(L)과 직교하고, 또한 서로 감합하고 있는 볼록부(13)와 오목부(14)를 관통하는 핀 구멍(20)이 형성되고, 이 핀 구멍(20)에 핀(21)을 감합함으로써 2개의 수나사축(11, 12)은 암나사 통(15)에 의한 결합뿐만 아니라 핀(21)에 의해서도 서로 결합되어 이 2중의 결합 수단에 의해 2개의 회전축(6)은 강고하게 결합되어 있다.

즉, 양쪽 수나사축(11, 12)의 외주면에 형성한 나사산(11a, 12a)이 암나사 통(15)에 나사 결합하고 있으므로 양쪽 수나사축(11, 12)은 축선 방향의 외력에 대해서 강고하게 결합될 뿐만 아니라 양쪽 수나사축(11, 12)의 대향 단면에 형성한 볼록부(13)와 오목부(14)가 서로 감합하고, 또한 그들의 접촉면(13a, 14a)이 중심축(L) 둘레의 회전 방향으로 서로 접촉하므로 중심축(L) 둘레의 회전력에 대해서도 강고하게 결합된다.

또한, 2개의 수나사축(11, 12)의 대향 단면에 볼록부(13)나 오목부(14)를 형성하여 그들을 맞대고, 양쪽 수나사축(11, 12)에 암나사 통(15)을 맞대기 부분에 걸쳐지도록 나사 결합시키는 것만으로 좋으므로 구조가 간단하며, 용이하게 연결 작업을 행할 수 있다.

이 수차에 있어서는 복수의 유닛관(1)과, 복수의 단판(2)과, 로터(7)와 일체인 복수의 회전축(6)과, 회전축(6, 6)끼리를 연결하는 연결 수단(10)에 의해 수차 유닛(B)을 형성하고, 그것을 도수관(A)의 적소에 직렬로 하여 접속해 있지만, 도 1에 있어서의 우단의 1개의 유닛관(1)과, 그것을 사이에 두는 좌우 1쌍의 단판(2, 2)과, 로터(7)와 일체인 단일의 회전축(6), 즉 주축(8)만으로서 수차 유닛(B)을 형성하고, 그것을 도수관(A)의 적소에 직렬로 하여 접속하는 경우도 있다.

이 수차에 있어서, 물을 도수관(A) 내에 도 1의 좌방으로부터 우방을 향해 유통시키면 그때의 수류에 의해 각 로터(7)는 회전시켜지고, 그때의 회전력은 주축(8)을 통해 도시를 생략한 수력 이용 수단, 예를 들면 수력 발전 장치에 있어서의 터빈(도시 대략) 등에 전달되어 동력원으로서 이용된다.

이어서, 유닛관(1) 및 로터(7)와 일체인 회전축(6)을 덧붙일 때의 실시 요령에 대해서 설명한다.

도 1에 나타내는 우방의 제 1 유닛관(1)의 우단에 가장 우측의 제 1 단판(2)을 고정 부착하고, 그 단판(2)의 중앙의 베어링(5)에 주축(8)의 우단부를 감합해서 피봇팅시키고, 또한 주축(8)의 좌단부를 제 2 단판(2)의 중앙에 있어서의 베어링(5)에 감합하고, 주축(8)의 좌단부가 제 2 단판(2)의 좌방으로 돌출되도록 하여 제 2 단판(2)을 제 1 유닛관(1)의 좌단에 임시 고정한다.

이어서, 도 5에 나타내는 바와 같이 제 2 유닛관(1)의 좌단부에 제 3 단판(2)을 임시 고정하고, 그 중앙의 베어링(5)에 제 1 추가축(9)의 좌단에 임시 결합해 놓은 보조축(22)을 감합해서 피봇팅하고, 또한 제 1 추가축(9)의 우단이 제 2 유닛관(1)의 우단보다 우방으로 돌출되도록 하여 제 1 추가축(9)의 우단 근방을 제 2 유닛관(1)의 우단부 내에 배치한 지그(23)에 의해 제 2 유닛관(1)의 중심에 위치하도록 해서 지지해 둔다.

제 1 추가축(9)의 좌단에는 주축(8)의 좌단에 설치한 수나사축(11)과 동일하게 한 수나사축(11)이 설치되어 있으며, 보조축(22)의 우단에는 수나사축(11)의 단면과 보형을 이루는 단면, 즉 수나사축(12)의 우단면과 동일하게 한 단면이 형성되어 있으며, 그 단면을 제 1 추가축(9)의 좌단면에 압박하여 끼움으로써 보조축(22)은 제 1 추가축(9)의 좌단에 임시 결합되도록 되어 있다.

이어서, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이 서로 대향하는 주축(8)의 좌단에 설치한 수나사축(11)과, 제 1 추가축(9)의 우단에 설치한 수나사축(12) 중 어느 한쪽(도시된 예에서는 수나사축(11)측)에 암나사 통(15)을 나사 결합해 두고, 그 후 제 1 추가축(9), 제 2 유닛관(1), 제 3 단판(2), 보조축(22), 및 지그(23)를 일체로 하여 우방으로 이동하고, 제 1 추가축(9)의 우단에 설치한 수나사축(12)의 우단면을 볼록부(13)와 오목부(14)가 서로 감합하도록 하여 주축(8)의 좌단에 설치한 수나사축(11)의 좌단면에 맞대고, 볼록부(13)와 오목부(14)가 서로 완전히 감합한 상태로 핀 구멍(20)에 핀(21)을 감합하여 양쪽 수나사축(11, 12)을 핀(21)으로 연결한다.

그 후 암나사 통(15)을 좌방을 향해서 나사 전진시켜 암나사 통(15)이 암나사 구멍(16)과 결합 구멍(17)이 정합하는 위치까지 도달하면 암나사 통(15)의 나사 전진을 정지하고, 암나사 구멍(16)에 나사 결합한 고정 나사(18)의 선단부를 결합 구멍(17)에 감합시킴으로써 암나사 통(15)을 우방의 수나사축(11)에 회전 고정한다.

이 주축(8)과 제 1 추가축(9)의 연결 작업은 제 1 유닛관(1)과 제 2 유닛관(1) 사이에 형성된 간극을 이용해서 행할 수 있다.

주축(8)과 제 1 추가축(9)의 연결 작업이 종료된 후 지그(23)를 제 2 유닛관(1)으로부터 분리하고, 그 후 제 2 유닛관(1)과 거기에 임시 고정된 제 3 단판(2)을 제 1 추가축(9) 및 보조축(22)과 평행하게 우측 전진하고, 제 1 추가축(9)의 좌단부가 제 3 단판(2)의 베어링(5)을 관통하여 좌방으로 돌출된 후 보조축(22)을 제 1 추가축(9)으로부터 분리함과 아울러, 제 2 유닛관(1)의 우단의 외향 플랜지(1a)가 제 2 단판(2)의 좌단면에 접촉한 후, 그 외향 플랜지(1a)와 제 1 유닛관(1)의 좌단의 외향 플랜지(1a)를 그 사이에 제 2 단판(2)을 끼워 볼트(3) 및 너트(4)로 서로 결합한다.

그 후 제 3 이후의 유닛관(1)과, 제 2 이후의 추가축(9)을 상기와 마찬가지로 해서 순차 덧붙일 수 있다.

이 실시형태에 있어서는 수차 유닛(B)을 도수관(A)의 일부로서 장착함으로써 도수관(A)의 임의의 장소에 수차를 간단히 설치할 수 있을 뿐만 아니라 기설된 도수관(A)의 일부를 절제하고, 그 대신에 수차 유닛(B)을 절제 부분에 직렬로 배치해서 접속하는 것만으로 기설된 도수관(A)의 임의의 장소에도 수차를 간단히 설치할 수 있고, 또한 로터(7)를 사이에 두는 1쌍의 단판에 의해 로터(7)를 안정적으로 지지할 수 있음과 아울러, 로터(7)를 사이에 두는 1쌍의 단판(2)이 유닛관(1)을 위한 보강재로서 작용하여 유닛관(1)이 외력에 의해 변형하는 것을 저지할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 2개의 수나사축의 연결 구조의 제 2 실시형태를 나타낸다. 또한, 상기 제 1 실시형태에 있어서의 것과 동일 또는 유사한 부재에는 동일한 부호를 붙여서 도시하는 것에 그치고, 그들에 관한 상세한 설명은 생략한다.

이 연결 수단(30)에 있어서는 2개의 수나사축(11, 12)의 대향 단면 중 어느 한쪽, 이 예에서는 수나사축(11)의 단면의 중앙에 직경 방향을 향하는 직방형의 볼록부(31)와, 그 선단면의 중앙에 돌출된 끝이 날카로운 형상의 돌출축(32)을 설치하고, 또한 다른 쪽의 수나사축(12)의 단면에 상기 볼록부(31)와 보형을 이루는 오목부(33)와, 내경을 돌출축(32)의 외경과 동일하거나 또는 약간 크게 함으로써 돌출축(32)이 감합할 수 있도록 한 감합 구멍(34)을 형성하고 있다.

돌출축(32)의 기단으로부터 선단까지의 돌출량(T1)은 볼록부(31)의 기단으로부터 선단까지의 돌출량(T2)보다 크게 하고 있다.

따라서, 2개의 수나사축(11, 12)의 대향 단면을 맞댈 때에 끝이 날카로운 형상의 돌출축(32)을 감합 구멍(34)에 꽂아 넣음으로써 양쪽 수나사축(11, 12)의 중심 맞춤을 간단히 행할 수 있고, 그 후 한쪽의 수나사축(12)을 다른 쪽의 수나사축(11)에 대하여 중심축(L) 둘레로 회전시킴으로써 볼록부(31)와 오목부(33)를 간단히 감합시킬 수 있다.

양쪽 수나사축(11, 12)의 대향 단면을 서로 맞댄 후 도 3에 있어서의 암나사 통(15)과 마찬가지의 것을 양쪽 수나사축(11, 12)의 맞대기 부분에 걸쳐지도록 해서 나사 결합시키는 것은 제 1 실시형태와 마찬가지이므로 그 상세한 설명은 생략한다.

도 5에 나타내는 제 1 추가축(9)의 좌단에 설치한 수나사축(11)의 좌단면과, 보조축(22)의 우단면의 관계도 도 6 및 도 7에 나타내는 변형예와 마찬가지로 하면 보조축(22)을 제 2 추가축(9)의 좌단에 임시 결합했을 때의 보조축(22)이 제 1 추가축(9)의 좌단으로부터 탈락할 우려가 보다 작아진다.

본 발명은 상기 실시형태나 변형예에만 한정되는 것은 아니고, 특허 청구범위를 일탈하는 일 없이, 예를 들면 다음과 같은 변형된 실시형태에 의한 실시가 가능하다.

(1) 서로 인접하는 1쌍의 단판(2, 2) 사이에 2개 이상의 로터(7)를 배치한다.

(2) 연결 수단(10, 30)을 공지의 축 조인트 등의 다른 구조의 것으로 한다.

(3) 본래의 도수관에 바이패스로를 스위칭 밸브를 개재하여 설치하고, 이 바이패스로의 도수관에 수차 유닛(B)을 접속하여 스위칭 밸브를 스위칭함으로써 물을 도수관에만 유통시키거나, 바이패스로를 경유시켜서 유통시키거나 또는 그 양쪽에 유통시키거나 한다.

(4) 회전 고정 수단(19)을 고정 나사(18) 대신에 도 3 및 도 4에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이 나사축(11, 12) 중 어느 하나에 나사 결합하는 로크너트(35)로 하고, 도 3에 나타내는 바와 같이 양쪽 수나사축(11, 12)의 대향 단면끼리를 맞댄 상태로 양쪽 수나사축(11, 12)의 맞대기 부분에 걸쳐지도록 암나사 통(15)을 나사 결합시킨 후 로크너트(35)를 암나사 통(15)에 압접시키도록 한다.

또한, 고정 나사(18)와 로크너트(35)를 병용하면 암나사 통(15)을 보다 확실하게 회전 고정할 수 있다.

(산업상 이용가능성)

본 발명의 2개의 수나사축의 연결 구조 및 그것을 사용한 2개의 축의 연결 구조는 상기 사용예와 같은 수력 발전 장치에 있어서의 수차뿐만 아니라 2개의 수나사축끼리 또는 2개의 축끼리를 연결하는 모든 연결 구조에 적용할 수 있다.

1: 유닛관 1a: 외향 플랜지
1b: 내측 구멍 2: 단판
2a: 베어링부 2b: 통수부
2c: 감합부 3: 볼트
4: 너트 5: 베어링
6: 회전축 7: 로터
7a: 허브 7b: 블레이드
7c: 경사부 8: 주축
9: 추가축 10: 연결 수단
11, 12: 수나사축 11a, 12a: 나사산
13: 볼록부 13a: 접촉면
14: 오목부 14a: 접촉면
15: 암나사 통 16: 암나사 구멍
17: 결합 구멍 18: 고정 나사
19: 회전 고정 수단 20: 핀 구멍
21: 핀 22: 보조축
23: 지그 30: 연결 수단
31: 볼록부 32: 돌출축
33: 오목부 34: 감합 구멍
35: 로크너트 A: 도수관
B: 수차 유닛 L: 중심축
T1, T2: 돌출량

Claims

도수관 내의 수류에 의해 상기 도수관 내에 설치한 로터를 회전시키고, 이 로터의 회전을 동력으로서 이용하도록 한 수차에 있어서,
상기 도수관의 일부를 구성하는 유닛관의 양단에 베어링과 통수부를 갖는 단판을 고정 부착하고, 또한 상기 양쪽 베어링에 상기 유닛관 내에 배치한 로터와 일체를 이루는 회전축의 양단부를 회전 가능하게 지지시킨 것을 수차 유닛으로 하고, 이 수차 유닛을 상기 도수관의 일부에 직렬로 접속할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 수차.
제 1 항에 있어서,
도수관의 일부를 구성하는 복수의 유닛관을 베어링과 통수부를 갖는 단판을 통해 직렬로 연결하고, 또한 각각이 로터와 일체를 이루는 복수의 회전축을 연결 수단으로 직렬로 연결함과 아울러, 적어도 1개의 로터가 인접하는 1쌍의 베어링 사이에 위치하도록 하고, 상기 회전축을 각 베어링에 회전 가능하게 지지시킴으로써 유닛관과 로터를 구비하는 회전축을 연속해서 접속 가능한 수차 유닛을 형성한 것을 특징으로 하는 수차.
제 2 항에 있어서,
각 유닛관의 양단에 외향 플랜지를 설치하고, 양쪽 외향 플랜지로 단판의 외주부를 협지한 것을 특징으로 하는 수차.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
단판의 일표면 또는 양표면에 유닛관의 단부의 내측 구멍에 감합할 수 있는 감합부를 형성한 것을 특징으로 하는 수차.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
회전축의 연결 수단을 일직선상으로 배치한 2개의 회전축의 대향 단부에 외경과 나사 피치를 동일하게 한 수나사축을 각각 설치하고, 상기 양쪽 수나사축의 대향 단면에 중심축 둘레의 회전 방향으로 서로 접촉하는 접촉면을 가지며, 또한 서로 보형을 이루는 볼록부와 오목부를 대향시켜 형성하고, 상기 양쪽 수나사축의 외주면에 형성한 나사산이 서로 연속하고, 또한 상기 볼록부와 오목부가 서로 감합하도록 하여 상기 양쪽 수나사축의 대향 단면끼리를 맞댄 상태로 양쪽 수나사축의 맞대기 부분에 걸쳐지도록 암나사 통을 나사 결합시킨 것으로 한 것을 특징으로 하는 수차.
제 5 항에 있어서,
암나사 통을 어느 한쪽의 수나사축에 회전 고정하는 회전 고정 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 수차.
제 6 항에 있어서,
회전 고정 수단을 암나사 통에 형성한 반경 방향을 향하는 암나사 구멍에 나사 결합하고, 또한 선단이 어느 한쪽의 수나사축의 외주면에 압접하거나 또는 어느 한쪽의 수나사축의 외주면에 형성한 결합 구멍에 감합하도록 한 고정 나사로 한 것을 특징으로 하는 수차.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 수나사축의 대향 단부에 그들의 중심축과 직교하고, 또한 서로 감합하고 있는 볼록부와 오목부를 관통하는 핀 구멍을 형성하고, 이 핀 구멍에 핀을 감합한 것을 특징으로 하는 수차.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 수나사축의 대향 단면 중 어느 한쪽의 중앙에 기단으로부터 선단까지의 돌출량을 볼록부의 기단으로부터 선단까지의 돌출량보다 크게 한 끝이 날카로운 형상의 돌출축을 설치하고, 또한 그것에 대향하는 단면의 중앙에 상기 돌출축이 감합할 수 있는 감합 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 수차.
외경과 나사 피치를 동일하게 하고 또한 일직선상으로 배치한 2개의 수나사축의 대향 단면에 중심축 둘레의 회전 방향으로 서로 접촉하는 접촉면을 가지며, 또한 서로 보형을 이루는 볼록부와 오목부를 대향시켜 형성하고, 상기 양쪽 수나사축의 외주면에 형성한 나사산이 서로 연속하고, 또한 상기 볼록부와 오목부가 서로 감합하도록 하여 상기 양쪽 수나사축의 대향 단면끼리를 맞대고, 또한 양쪽 수나사축에 그 맞대기 부분에 걸쳐지도록 암나사 통을 나사 결합한 것을 특징으로 하는 2개의 수나사축의 연결 구조.
제 10 항에 있어서,
암나사 통을 어느 한쪽의 수나사축에 회전 고정하는 회전 고정 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 2개의 수나사축의 연결 구조.
제 11 항에 있어서,
회전 고정 수단을 암나사 통에 형성한 반경 방향을 향하는 암나사 구멍에 나사 결합하고, 또한 선단이 어느 한쪽의 수나사축의 외주면에 압접하거나 또는 어느 한쪽의 수나사축의 외주면에 형성한 결합 구멍에 감합하도록 한 고정 나사로 한 것을 특징으로 하는 2개의 수나사축의 연결 구조.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 수나사축의 대향 단부에 그들의 중심축과 직교하고, 또한 서로 감합하고 있는 볼록부와 오목부를 관통하는 핀 구멍을 형성하여 이 핀 구멍에 핀을 감합한 것을 특징으로 하는 2개의 수나사축의 연결 구조.
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
2개의 수나사축의 대향 단면 중 어느 한쪽의 중앙에 기단으로부터 선단까지의 돌출량을 볼록부의 기단으로부터 선단까지의 돌출량보다 크게 한 끝이 날카로운 형상의 돌출축을 설치하고, 또한 그것에 대향하는 단면의 중앙에 상기 돌출축이 감합할 수 있는 감합 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 2개의 수나사축의 연결 구조.
2개의 축의 단부에 외경과 나사 피치를 동일하게 한 수나사축을 각각 설치하고, 상기 양쪽 축을 서로 일직선상으로 배치해서 맞대고, 그 맞댄 2개의 수나사축을 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 2개의 수나사축의 연결 구조로 연결한 것을 특징으로 하는 2개의 축의 연결 구조.