KR20210048497A - Water turbine mounting structure of hydro power plant - Google Patents

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KR20210048497A
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도모미 고토
히로미쓰 곤도
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엔티엔 가부시키가이샤
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Abstract

수력 발전 장치(H)는, 섬유 강화 플라스틱재로 이루어지는 워터 터빈(1)과, 워터 터빈(1)의 회전을 받아 발전을 행하는 발전기(3)를 구비한다. 워터 터빈(1)의 관통공(50)에 수차축(20)이 삽통된다. 워터 터빈(1)에서의 관통공(50)의 외주부(10)의 양 측면에 한 쌍의 플랜지 부재(51, 52)가 배치된다. 볼트공(10a), (51a), (52a)에 삽통된 볼트(53)에 의해, 워터 터빈(1)과 플랜지 부재(51, 52)가 체결된다. 플랜지 부재(51, 52)가 수차축(20)에 장착된다. 워터 터빈(1)의 볼트공(10a)의 내주면과 볼트(53)의 외주면과의 사이에 마모 방지재(55)가 개재된다.The hydroelectric power generator H includes a water turbine 1 made of a fiber-reinforced plastic material, and a generator 3 that generates power by receiving the rotation of the water turbine 1. The water shaft 20 is inserted into the through hole 50 of the water turbine 1. A pair of flange members 51 and 52 are disposed on both sides of the outer peripheral portion 10 of the through hole 50 in the water turbine 1. The water turbine 1 and the flange members 51 and 52 are fastened by the bolt 53 inserted into the bolt holes 10a, 51a, and 52a. The flange members 51 and 52 are mounted on the aberration shaft 20. A wear preventing material 55 is interposed between the inner peripheral surface of the bolt hole 10a of the water turbine 1 and the outer peripheral surface of the bolt 53.

Description

수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조Water turbine mounting structure of hydro power plant

본 출원은, 2018년 8월 20일자 일본 특허출원 제2018―153955의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체를 참조에 의해 본원의 일부를 이루는 것으로서 인용한다. This application claims the priority of Japanese Patent Application Nos. 2018-153955 filed on August 20, 2018, and the whole is cited as constituting a part of this application by reference.

본 발명은, 섬유 강화 플라스틱재로 이루어지는 워터 터빈(水車翼; water turbine)을 구비하고, 수로(水路; water channel)에 설치되어 물의 힘으로 발전하는 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조에 관한 것이다. The present invention relates to a water turbine mounting structure of a hydroelectric power generation device that includes a water turbine made of a fiber-reinforced plastic material, is installed in a water channel, and generates power by the power of water.

수력 발전 장치는, 물의 에너지를 회전 에너지로 변환하는 워터 터빈과, 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기를 구비한다. 그 밖에, 필요에 따라, 워터 터빈의 회전을 증속하여 발전기에 전달하는 증속기, 발전기를 제어하는 제어 장치 등이 설치된다. A hydroelectric power generator includes a water turbine that converts water energy into rotational energy, and a generator that converts rotational energy into electrical energy. In addition, if necessary, a speed increaser for increasing the rotation of the water turbine and transmitting it to the generator, a control device for controlling the generator, and the like are provided.

소수력(小水力) 발전 장치의 워터 터빈을 섬유 강화 플라스틱재로 하고, 증속기의 입력축으로 되는 수차축(水車軸)에 장착하는 경우, 먼저, 한 쌍의 플랜지 부재로 워터 터빈의 중심부의 양 측면을 끼워넣고, 이들 한 쌍의 플랜지 부재와 워터 터빈의 중심부를 볼트로 체결하여 고정시킨다. 그리고, 이 워터 터빈과 한 쌍의 플랜지 부재로 이루어지는 어셈블리를, 플랜지 부재의 부분에서 수차축에 축 방향으로 이동 불가능하면서 또한 회전 불가능하게 장착한다. 워터 터빈이 물의 힘을 받아 회전하면, 그 회전 토크가 마찰력에 의해 플랜지 부재에 전달되어, 수차축이 회전한다. When the water turbine of the small hydro power generator is made of fiber-reinforced plastic and is mounted on the water axle used as the input shaft of the gearbox, first, both sides of the central portion of the water turbine with a pair of flange members Then, the pair of flange members and the central portion of the water turbine are bolted and fixed. Then, the assembly consisting of the water turbine and a pair of flange members is attached to the aberration shaft at a portion of the flange member so as to be non-movable and non-rotatable in the axial direction. When the water turbine rotates under the force of water, its rotational torque is transmitted to the flange member by the frictional force, and the water wheel shaft rotates.

특허문헌 1은 수직축형 수력 발전 장치에 관한 것이며, 수직 회전축과 3개의 블레이드(blade)를 볼트 및 너트를 사용하여 체결 고정시키는 것이 기재되어 있다. Patent Document 1 relates to a vertical shaft type hydroelectric power generation device, and it is described that a vertical rotation shaft and three blades are fastened and fixed using bolts and nuts.

일본 공개특허 제2017―8927호 공보Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-8927

수로에 설치되는 수력 발전 장치에서는, 워터 터빈이 물로부터 변동 하중(荷重; load)을 받는다. 예를 들면, 워터 터빈이, 회전 축심이 수류(水流) 방향과 평행한 프로펠러 수차(水車)이며, 그 워터 터빈의 상부가 수면보다 위로 나와 있는 경우, 워터 터빈의 블레이드는 물에 잠기고 있는 상태와 물로부터 나와 있는 상태를 반복한다. 이로써, 블레이드가 받는 하중이 크게 변화한다. 이와 같은 스러스트(thrust) 방향의 변동 하중을 워터 터빈이 받으면, 하중 변동에 의해, 워터 터빈의 중심부의 볼트공의 내주면(內周面)에, 한 쌍의 플랜지 부재와 워터 터빈을 체결하는 상기 볼트가 접촉하여, 볼트공의 내주면 표층부가 마모된다. 그 마모 부분으로부터, 워터 터빈의 내부에 물이 침투한다. In a hydroelectric power generator installed in a waterway, a water turbine receives a variable load from water. For example, if the water turbine has a propeller aberration whose rotation axis is parallel to the water flow direction, and the upper part of the water turbine protrudes above the water surface, the blades of the water turbine are submerged in water. Repeat out of the water. Thereby, the load that the blade receives is greatly changed. When the water turbine receives such a fluctuating load in the thrust direction, the bolt for fastening a pair of flange members and the water turbine to the inner circumferential surface of the bolt hole in the central portion of the water turbine due to the load fluctuation. Contact, the inner peripheral surface of the bolt hole is worn. From the wear part, water penetrates into the inside of the water turbine.

섬유 강화 플라스틱재의 수지재, 예를 들면, 비닐에스테르 수지는, 불포화 폴리에스테르수지와 비교하여, 내수성(耐水性)이 우수하여, 물과의 접촉에서도 강도가 쉽게 열화되지 않는다. 한편, 섬유 강화 플라스틱재의 섬유재는, 물과의 접촉에 의해 강도 열화(劣化)로 이어진다. 워터 터빈의 외피는 수지재이므로, 물과 접촉해도 강도 저하가 촉진되지 않지만, 마모 부분으로부터 섬유재가 물과 접촉함으로써, 워터 터빈의 강도 저하로 이어진다. A resin material of a fiber-reinforced plastic material, such as a vinyl ester resin, is superior in water resistance compared to an unsaturated polyester resin, and the strength does not easily deteriorate even in contact with water. On the other hand, the fiber material of the fiber-reinforced plastic material leads to deterioration in strength due to contact with water. Since the outer shell of the water turbine is a resin material, the strength decrease is not promoted even when it comes into contact with water. However, when the fiber material comes into contact with water from the abraded portion, the strength of the water turbine decreases.

본 발명의 목적은, 워터 터빈이 섬유 강화 플라스틱재인 경우, 하중 변동에 의해, 워터 터빈 중심부의 볼트공의 내주면 표층부에 볼트가 접촉하여 마모되고, 그 마모 부분으로부터 섬유 강화 플라스틱재의 내부에 물이 침투하는 것에 의한 워터 터빈의 강도 저하를 방지할 수 있는 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조를 제공하는 것이다. An object of the present invention is, when the water turbine is a fiber-reinforced plastic material, the bolt contacts the surface layer of the inner circumferential surface of the bolt hole in the center of the water turbine due to load fluctuations and wears, and water penetrates the inside of the fiber-reinforced plastic material from the wear portion It is to provide a water turbine mounting structure of a hydroelectric power generation device capable of preventing a decrease in the strength of the water turbine by doing so.

본 발명의 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조는, 섬유 강화 플라스틱재로 이루어지는 워터 터빈과, 이 워터 터빈의 회전을 받아 발전을 행하는 발전기를 구비한 수력 발전 장치에 있어서의, 상기 워터 터빈을 수차축에 대하여 일체로 회전하도록 장착하는 워터 터빈 장착 구조로서, The water turbine mounting structure of the hydroelectric power generation device of the present invention includes a water turbine made of a fiber-reinforced plastic material and a generator that generates power by receiving the rotation of the water turbine. As a water turbine mounting structure that is mounted so as to rotate integrally with respect to,

상기 워터 터빈은 중심부에 관통공을 가지고, 이 관통공에 상기 수차축이 삽통(揷通)되고, The water turbine has a through hole in the center, and the water axle is inserted through the through hole,

상기 워터 터빈에서의 상기 관통공의 외주부의 양 측면에 한 쌍의 플랜지 부재가 배치되고, 상기 워터 터빈 및 상기 한 쌍의 플랜지 부재에 형성된 볼트공에 걸쳐서 볼트가 삽통되고, 이 볼트에 의해 상기 워터 터빈과 상기 한 쌍의 플랜지 부재가 체결되고, A pair of flange members are disposed on both sides of the outer circumferential portion of the through hole in the water turbine, and a bolt is inserted through the bolt holes formed in the water turbine and the pair of flange members, and the water The turbine and the pair of flange members are fastened,

상기 한 쌍의 플랜지 부재가 상기 수차축에 장착되고, The pair of flange members are mounted on the aberration shaft,

상기 워터 터빈의 상기 볼트공의 내주면과 상기 볼트의 외주면(外周面)과의 사이에 마모 방지재가 개재되어 있다. A wear preventing material is interposed between the inner circumferential surface of the bolt hole of the water turbine and the outer circumferential surface of the bolt.

이 구성에 의하면, 워터 터빈의 볼트공의 내주면과 볼트의 외주면과의 사이에 마모 방지재를 개재(介在)시킨 것에 의해, 볼트가 볼트공의 내주면에 접촉하지 않게 된다. 그러므로, 워터 터빈이 물로부터 받는 스러스트 방향의 변동 하중이 발생해도, 볼트공의 내주면 표층부가 거의 마모되지 않아, 워터 터빈의 섬유 강화 플라스틱재의 내부로의 물의 침투가 억제된다. 이로써, 워터 터빈의 재료 열화에 의한 강도 저하를 방지할 수 있다. According to this configuration, the bolt does not contact the inner circumferential surface of the bolt hole by interposing an abrasion prevention material between the inner circumferential surface of the bolt hole of the water turbine and the outer circumferential surface of the bolt. Therefore, even when a fluctuating load in the thrust direction that the water turbine receives from water occurs, the surface layer portion of the inner circumferential surface of the bolt hole hardly wears, and water penetration into the inside of the fiber-reinforced plastic material of the water turbine is suppressed. Thereby, it is possible to prevent a decrease in strength due to material deterioration of the water turbine.

상기 마모 방지재는, 상기 워터 터빈의 상기 볼트공의 내주(內周)에 끼워맞추어지는 원통형이면 된다. 마모 방지재가 원통형이면, 마모 방지재 자체의 가공이 용이할뿐아니라, 볼트공의 가공도 용이해진다. 그러므로, 더 한층 저비용으로 워터 터빈의 강도 저하 방지를 실현할 수 있다. The abrasion preventing material may be a cylindrical shape fitted to the inner circumference of the bolt hole of the water turbine. When the abrasion-preventing material is cylindrical, not only the wear-preventing material itself is easy to process, but also the bolt hole is easily processed. Therefore, it is possible to realize the prevention of a decrease in the strength of the water turbine at a lower cost.

상기 마모 방지재는, 수지재 또는 금속으로 되어 있으면 바람직하다. 수지재 및 금속재는, 모두 가공이 용이하다. It is preferable that the abrasion prevention material is made of a resin material or a metal. Both a resin material and a metal material are easy to process.

상기 마모 방지재가 수지제로 되어 있는 경우, 수지재의 종류로서, 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르, 및 에폭시 수지 중 어느 하나의 열경화성 수지가 적합하다. When the abrasion prevention material is made of a resin, as the type of the resin material, any one of unsaturated polyester, vinyl ester, and epoxy resin is suitable for thermosetting resin.

상기 마모 방지재가 금속으로 되어 있는 경우, 상기 마모 방지재는 상기 볼트와 동일 종류의 금속으로 되어 있어도 되고, 또는, 상기 마모 방지재는 상기 볼트와 이종(異種) 금속으로 이루어지고, 상기 마모 방지재 및 상기 볼트 중 적어도 어느 한쪽이 내식(耐食) 처리되어 있어도 된다. 볼트 및 마모 방지재가 함께 금속재인 경우, 이들 2개의 금속재의 종류가 상이하게 되어 있으면, 수중에 있어서는 2개의 금속재 사이에서 전해부식이 일어나기 쉽다. 2개의 금속재를 동일 종류의 금속으로 함으로써, 상기 전해부식을 회피할 수 있다. 또한, 2개의 금속재가 이종 금속인 경우라도, 적어도 어느 한쪽을 내식 처리함으로써, 상기 전해부식을 회피할 수 있다. When the wear preventing material is made of metal, the wear preventing material may be made of the same type of metal as the bolt, or the wear preventing material is made of a different metal than the bolt, and the wear preventing material and the At least one of the bolts may be treated with corrosion resistance. When the bolt and the abrasion prevention material are both metal materials, if the types of these two metal materials are different, electrolytic corrosion is likely to occur between the two metal materials in water. The electrolytic corrosion can be avoided by making the two metal materials of the same type of metal. In addition, even when the two metal materials are different types of metal, the electrolytic corrosion can be avoided by treating at least one of them with corrosion resistance.

상기 워터 터빈의 상기 볼트공의 내주면에 상기 마모 방지재가 접착제에 의해 고정되어 있어도 된다. 특히, 마모 방지재가 금속재인 경우, 마모 방지재 쪽이 섬유 강화 플라스틱재로 이루어지는 워터 터빈보다 경도(硬度)가 높으므로, 볼트공에 대하여 마모 방지재가 움직임으로써, 볼트공의 내주면 표층부가 마모될 가능성이 있다. 볼트공의 내주면에 마모 방지재를 접착제에 의해 고정시킴으로써, 마모 방지재가 움직이지 않도록 하여, 볼트공의 내주면 표층부의 마모를 방지할 수 있다. The wear preventing material may be fixed to the inner circumferential surface of the bolt hole of the water turbine with an adhesive. In particular, when the abrasion prevention material is a metal material, the abrasion prevention material has a higher hardness than a water turbine made of fiber-reinforced plastic material, so the movement of the abrasion prevention material relative to the bolt hole may cause abrasion of the inner circumferential surface of the bolt hole. There is this. By fixing the abrasion prevention material to the inner circumferential surface of the bolt hole with an adhesive, the abrasion prevention material does not move, and abrasion of the surface layer portion of the inner circumferential surface of the bolt hole can be prevented.

상기 볼트의 나사부가, 상기 워터 터빈보다 축 방향의 외측에 위치하고 있어도 된다. 이로써, 볼트의 나사부와 마모 방지 부재와의 접촉이 없어져, 마모 방지 부재의 마모가 경감된다. The screw portion of the bolt may be located outside the water turbine in the axial direction. Thereby, contact between the threaded portion of the bolt and the wear preventing member disappears, and the wear of the wear preventing member is reduced.

상기 마모 방지재는, 상기 볼트의 외주면에 코팅에 의해 형성된 수지재라도 된다. 볼트와 마모 방지재가 별체인 경우, 볼트와 마모 방지재와의 접촉면, 및 마모 방지재와 볼트공의 내주면과의 접촉면의 2개의 슬라이딩 개소(箇所)를 구비한다. 이에 대하여, 볼트와 마모 방지재가 일체의 부품이면, 마모 방지재와 볼트공의 내주면과의 접촉면만이 슬라이딩 개소로 된다. 그러므로, 마모를 더욱 방지할 수 있다. 또한, 볼트의 외주면에 코팅에 의해 형성된 마모 방지재는, 볼트와 별개의 마모 방지재와 비교하여, 두께를 얇게 할 수 있다. 이로써, 볼트공의 내경(內徑)을 작게 할 수 있다. 또한, 마모 방지재를 볼트의 외주면에 코팅에 의해 형성함으로써, 볼트와 마모 방지재가 일체의 부품으로 되어, 부품수를 감소시킬 수 있다. 이로써, 조립 작업성이 향상된다. The abrasion prevention material may be a resin material formed by coating on the outer peripheral surface of the bolt. When the bolt and the wear-resistant material are separate, two sliding points are provided: a contact surface between the bolt and the wear protection material, and a contact surface between the wear protection material and the inner circumferential surface of the bolt hole. On the other hand, if the bolt and the wear preventing material are integral parts, only the contact surface between the wear preventing material and the inner circumferential surface of the bolt hole becomes a sliding location. Therefore, it is possible to further prevent wear. In addition, the wear preventing material formed by coating on the outer peripheral surface of the bolt can be made thinner in thickness compared to the wear preventing material separate from the bolt. Thereby, the inner diameter of the bolt hole can be made small. In addition, by forming the wear preventing material on the outer peripheral surface of the bolt by coating, the bolt and the wear preventing material become integral parts, and the number of parts can be reduced. Thereby, assembling workability is improved.

코팅에 사용되는 상기 수지재로서는, 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르, 및 에폭시 수지 중 어느 하나의 열경화성 수지가 바람직하다. As the resin material used for coating, any one of unsaturated polyester, vinyl ester, and epoxy resin is preferred.

본 발명의 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조는, 상기 워터 터빈이 복수의 날개를 구비하는 프로펠러 수차인 경우에 적절하다. 특히, 상기 프로펠러 수차인 워터 터빈이, 회전 축심이 수류 방향과 평행인 경우에 적절하다. 어느 경우에도, 워터 터빈이 큰 변동 하중을 받으므로, 본 발명의 워터 터빈 장착 구조를 채용하는 것에 의한 효과가 크다. The water turbine mounting structure of the hydroelectric power generation apparatus of the present invention is suitable when the water turbine is a propeller aberration having a plurality of blades. Particularly, the water turbine, which is the propeller aberration, is suitable when the rotation axis is parallel to the water flow direction. In either case, since the water turbine receives a large fluctuating load, the effect of employing the water turbine mounting structure of the present invention is large.

특허청구범위 및/또는 명세서 및/또는 도면에 개시된 2개 이상의 구성의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다. Any combination of two or more configurations disclosed in the claims and/or the specification and/or the drawings is included in the present invention.

특히, 청구의 범위의 각 청구항의 2개 이상의 어떠한 조합도, 본 발명에 포함된다. In particular, any combination of two or more of each claim in the claims is encompassed by the present invention.

본 발명은, 첨부한 도면을 참고로 한 이하의 바람직한 실시형태의 설명으로부터, 보다 명료하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 실시형태 및 도면은 단순한 도시 및 설명을 위한 것이며, 본 발명의 범위를 정하기 위해 이용되는 한 것은 아니다. 본 발명의 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해 정해진다. 첨부 도면에 있어서, 복수의 도면에서의 동일한 부호는, 동일 또는 상당하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 워터 터빈 장착 구조가 적용된 수력 발전 장치의 정면도이다.
도 2는 동 수력 발전 장치의 측면도이다.
도 3은 도 2의 주요부를 나타낸 측면도이며, 일부를 단면(斷面)에서 나타내고 있다.
도 4는 도 3의 IV부 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 워터 터빈 장착 구조를 나타낸 단면도(斷面圖)이다.
도 6은 코팅에 의해 외주면에 마모 방지재가 형성된 볼트를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에 관한 워터 터빈 장착 구조를 나타낸 단면도이다.
도 8은 동 워터 터빈 장착 구조에서의 워터 터빈의 허브와 마모 방지재의 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시형태에 관한 워터 터빈 장착 구조를 나타낸 단면도이다.
도 10a는 도 9의 XA부 확대도이다.
도 10b는 도 9의 XB부 확대도이다. The present invention will be able to be understood more clearly from the description of the following preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments and drawings are for mere illustration and description, and are not intended to be used to define the scope of the present invention. The scope of the invention is determined by the appended claims. In the accompanying drawings, the same reference numerals in a plurality of drawings indicate the same or corresponding parts.
1 is a front view of a hydroelectric power generation apparatus to which a water turbine mounting structure according to a first embodiment of the present invention is applied.
2 is a side view of the hydroelectric device.
Fig. 3 is a side view showing a main part of Fig. 2, and a part is shown in cross section.
4 is an enlarged view of part IV of FIG. 3.
5 is a cross-sectional view showing a water turbine mounting structure according to a second embodiment of the present invention.
6 is a view showing a bolt formed with a wear-resistant material on the outer circumferential surface by coating.
7 is a cross-sectional view showing a water turbine mounting structure according to a third embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a cross-sectional view of a hub of a water turbine and a wear-resistant material in the water turbine mounting structure.
9 is a cross-sectional view showing a water turbine mounting structure according to a fourth embodiment of the present invention.
10A is an enlarged view of a portion XA of FIG. 9.
10B is an enlarged view of a portion XB of FIG. 9.

[제1 실시형태][First Embodiment]

<수력 발전 장치><Hydraulic Power Plant>

도 1, 도 2는 제1 실시형태에 관한 워터 터빈 장착 구조가 적용된 수력 발전 장치(H)의 정면도 및 측면도이다. 이 수력 발전 장치(H)는, 수로에 설치되어 물의 힘으로 발전을 행하는 것이며, 워터 터빈(1), 증속기(2), 발전기(3), 및 지지 장치(4)를 구비한다. 수력 발전 장치(H)에는, 그 밖에, 발전기(3)를 제어하는 제어 장치(도시하지 않음) 등이 설치된다. 1 and 2 are front and side views of a hydroelectric power generator H to which a water turbine mounting structure according to the first embodiment is applied. This hydroelectric power generation device H is installed in a water channel to generate electricity by the power of water, and includes a water turbine 1, a gearbox 2, a power generator 3, and a support device 4. In addition to the hydroelectric power generation device H, a control device (not shown) for controlling the generator 3 is provided.

워터 터빈(1)은, 통형(筒形)의 허브(10)의 외주(外周)로부터 복수(예를 들면, 5개)의 블레이드(11)가 방사상으로 연장되는 프로펠러 수차이다. 워터 터빈(1)은, 그 회전 축심 O이 수로의 수류의 방향(A)과 평행하게 되도록 설치된다. 각 블레이드(11)의 선단부는, 상류측을 향해 경사져 있다. 허브(10)와 블레이드(11)는 일체로 형성되어 있다. 상류측으로 되는 허브(10)의 전면(前面)에는, 스피너(spinner)(12)가 장착되어 있다. 이들 허브(10), 블레이드(11), 및 스피너(12)는, 섬유 강화 플라스틱재로 만들어지고 있다. The water turbine 1 is a propeller aberration in which a plurality of (for example, five) blades 11 extend radially from the outer periphery of the tubular hub 10. The water turbine 1 is installed so that its rotational axis O is parallel to the direction A of the water flow in the water channel. The tip end of each blade 11 is inclined toward the upstream side. The hub 10 and the blade 11 are integrally formed. A spinner 12 is attached to the front surface of the hub 10 to be upstream. These hubs 10, blades 11, and spinners 12 are made of a fiber-reinforced plastic material.

증속기(2)는, 워터 터빈(1)의 회전을 증속하는 것이다. 증속기(2)의 입력축으로 되는 수차축(20)이 증속기(2)로부터 상류측으로 돌출되어 있다. 이 수차축(20)에 워터 터빈(1)이 일체로 회전하도록 고정된다. The speed increaser 2 speeds up the rotation of the water turbine 1. A water shaft 20 serving as an input shaft of the gearbox 2 protrudes upstream from the gearbox 2. The water turbine 1 is fixed to the water axle 20 so as to rotate integrally.

도 3에 나타낸 바와 같이, 증속기(2)의 증속 기구(21)는, 서로 맞물리는 한 쌍의 베벨 기어(22, 23)로 이루어진다. 입력측의 베벨 기어(22)는 수차축(20)에 장착되어 있다. 출력측의 베벨 기어(23)는 연직(沿直) 방향으로 연장되는 회전 전달축(24)에 장착되어 있다. 회전 전달축(24)은, 증속기(21)에 의해 증속된 회전력을 발전기(3)에 전달하는 축이다. 회전 전달축(24)는, 지주(支柱; column)(25)의 내부에 설치되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 지주(25)는, 상단(上端)이 지지 장치(4)에 고정되고, 하단(下端)에 증속기(2)가 지지되어 있다. As shown in Fig. 3, the speed increasing mechanism 21 of the speed reducer 2 is made of a pair of bevel gears 22 and 23 that mesh with each other. The bevel gear 22 on the input side is attached to the aberration shaft 20. The bevel gear 23 on the output side is attached to the rotation transmission shaft 24 extending in the vertical direction. The rotation transmission shaft 24 is a shaft that transmits the rotational force increased by the gearbox 21 to the generator 3. The rotation transmission shaft 24 is provided inside the column 25. As shown in FIG. 2, in the post 25, the upper end is fixed to the support device 4, and the gearbox 2 is supported at the lower end.

도 2에 있어서, 발전기(3)는 아래쪽으로 연장되는 발전기 축(30)을 구비한다. 이 발전기 축(30)이 회전 연결구(31)를 통해 상기 회전 전달축(24)과 연결되어 있다. 이로써, 워터 터빈(1)의 회전이 증속기(2)에 의해 증속하여 발전기(3)에 전달되어, 발전기(3)가 발전한다. 발전기(3)는, 예를 들면, 3상 교류 발전기이다. In Fig. 2, the generator 3 has a generator shaft 30 extending downward. The generator shaft 30 is connected to the rotation transmission shaft 24 through a rotation connector 31. Thereby, the rotation of the water turbine 1 is increased by the speed increaser 2 and transmitted to the generator 3, so that the generator 3 generates power. The generator 3 is, for example, a three-phase alternating current generator.

도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 지지 장치(4)는, 수로의 양측의 측벽(5)의 사이에 걸쳐져 설치된 2개의 빔(beam)(40)과, 이들 빔(40) 상에 탑재된 가대(mount frame)(41)와, 이 가대(41)에 설치된 2개의 발전기 스탠드(42)와, 이들 2개의 발전기 스탠드(42)의 상부를 연결하도록 설치된 베이스판(43)을 구비한다. 발전기(3)는, 가대(41)와 베이스판(43)과의 사이에 배치되고, 베이스판(43)에 고정된다. As shown in Figs. 1 and 2, the support device 4 includes two beams 40 installed across the sidewalls 5 on both sides of the waterway, and mounted on these beams 40. A mount frame 41, two generator stands 42 installed on the mount frame 41, and a base plate 43 installed to connect the upper portions of the two generator stands 42 are provided. The generator 3 is disposed between the mount 41 and the base plate 43 and is fixed to the base plate 43.

<워터 터빈 장착 구조><Water turbine mounting structure>

상기 수차축(20)에 대한 상기 워터 터빈(1)의 장착 구조에 대하여 설명한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 수차축(20)은, 증속기(2)로부터 상류측(도 3의 좌측)으로 돌출된 대경부(大徑部)(20a)와, 이 대경부(20a)의 선단으로부터 상류측으로 연장되는 소경부(小徑部)(20b)를 구비한다. 소경부(20b)의 기단(基端; base end)을 제외하고 외주면에 수나사(20c)가 형성되어 있다. The mounting structure of the water turbine 1 to the water axle 20 will be described. As shown in Fig. 3, the aberration shaft 20 includes a large-diameter portion 20a protruding upstream from the gearbox 2 (left side in Fig. 3), and the large-diameter portion 20a. A small diameter portion 20b extending from the tip to the upstream side is provided. Except for the base end of the small-diameter portion 20b, a male screw 20c is formed on the outer circumferential surface.

워터 터빈(1)은, 허브(10)의 상류측 및 하류측의 양 측면에, 한 쌍의 환형(環形)의 플랜지 부재(51, 52)가 볼트(53)에 의해 체결하여 고정되어 있다. 허브(10)는, 중앙부에 관통공(50)을 구비하는 통형이며, 관통공(50) 이외의 부분은 중실(中實)로 성형되어 있다. 허브(10)는, 청구항에서 말하는 「워터 터빈에서의 관통공의 외주부」에 상당한다. In the water turbine 1, a pair of annular flange members 51 and 52 are fastened and fixed to both side surfaces of the hub 10 on the upstream side and the downstream side by bolts 53. The hub 10 is a cylindrical shape having a through hole 50 at a central portion, and portions other than the through hole 50 are formed into a solid body. The hub 10 corresponds to "the outer periphery of a through hole in a water turbine" as described in the claims.

상류측의 플랜지 부재(51)는, 허브(10)의 관통공(50)보다 내경이 작아, 수차축(20)의 소경부(20b)에 끼워맞춤 가능하다. 하류측의 플랜지 부재(52)는, 내주면이 수차축(20)의 대경부(20a)에 끼워맞춤 가능하며, 또한, 외주면이 허브(10)의 관통공(50)에 끼워맞춤 가능한 통형부(54)를 구비한다. The upstream flange member 51 has an inner diameter smaller than that of the through hole 50 of the hub 10 and can be fitted into the small diameter portion 20b of the aberration shaft 20. The flange member 52 on the downstream side has an inner circumferential surface that can be fitted into the large-diameter portion 20a of the aberration shaft 20, and the outer circumferential surface is a cylindrical portion that can be fitted into the through hole 50 of the hub 10 ( 54).

도 4에 나타낸 바와 같이, 워터 터빈(1)의 허브(10) 및 한 쌍의 플랜지 부재(51, 52)에, 각각, 볼트공(10a), (51a), (52a)이 형성되어 있다. 상기 볼트(53)는, 이들의 볼트공(10a), (51a), (52a)에 걸쳐서 삽통된다. 이 실시형태의 경우, 하류측의 플랜지 부재(52)의 볼트공(52a)이 나사공으로 되어 있고, 상류측으로부터 볼트공(51a), (10a)에 삽입한 볼트(53)의 나사부(53a)를 나사공인 볼트공(52a)에 나사결합시킴으로써, 워터 터빈(1)과 한 쌍의 플랜지 부재(51, 52)가 체결된다. 하류측의 플랜지 부재(52)의 볼트공(52a)이 나사공은 아니고, 볼트공(52a)을 관통시킨 볼트(53)의 나사부(53a)에 너트(도시하지 않음)를 나사 장착함으로써, 워터 터빈(1)과 한 쌍의 플랜지 부재(51, 52)를 체결해도 된다. As shown in FIG. 4, bolt holes 10a, 51a, and 52a are formed in the hub 10 of the water turbine 1 and the pair of flange members 51 and 52, respectively. The bolt 53 is inserted through these bolt holes 10a, 51a, and 52a. In this embodiment, the bolt hole 52a of the flange member 52 on the downstream side is a screw hole, and the threaded portion 53a of the bolt 53 inserted into the bolt holes 51a and 10a from the upstream side The water turbine 1 and the pair of flange members 51 and 52 are fastened by screwing the bolt hole 52a, which is a screw hole. The bolt hole 52a of the flange member 52 on the downstream side is not a screw hole, but by screwing a nut (not shown) to the threaded portion 53a of the bolt 53 through the bolt hole 52a, water The turbine 1 and the pair of flange members 51 and 52 may be fastened.

워터 터빈(1)의 허브(10)의 볼트공(10a)은 플랜지 부재(51, 52)의 볼트공(51a), (52a)보다 내경이 크고, 허브(10)의 볼트공(10a)의 내주면과 볼트(53)의 외주면과의 사이에 마모 방지재(55)가 개재되어 있다. 이 실시형태의 마모 방지재(55)는, 볼트공(10a)의 내주에 끼워맞추어지는 원통형이다. 볼트(53)의 체결에 의한 허브(10)의 섬유 강화 플라스틱재의 크리프(creep) 변형을 고려하여, 마모 방지재(55)가 금속재의 경우, 축 방향 치수는 허브(10)의 축 방향 치수보다 약간 짧게 하고 있다. 마모 방지재(55)가 수지재의 경우, 축 방향 치수는, 허브(10)의 축 방향 치수와 같아도 된다. The bolt hole 10a of the hub 10 of the water turbine 1 has an inner diameter larger than that of the bolt holes 51a and 52a of the flange members 51 and 52, and the bolt hole 10a of the hub 10 A wear-preventing material 55 is interposed between the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the bolt 53. The wear-preventing material 55 of this embodiment is a cylindrical shape fitted to the inner periphery of the bolt hole 10a. Considering the creep deformation of the fiber-reinforced plastic material of the hub 10 due to the fastening of the bolt 53, when the abrasion prevention material 55 is a metal material, the axial dimension is less than the axial dimension of the hub 10. I'm doing it a little bit shorter. When the abrasion prevention material 55 is a resin material, the axial dimension may be the same as the axial dimension of the hub 10.

마모 방지재(55)의 재료는, 수지재 또는 금속재가 된다. 모두 가공이 용이하다. 마모 방지재(55)를 수지재로 하는 경우, 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르, 및 에폭시 수지 중 어느 하나의 열경화성 수지가 바람직하다. 마모 방지재(55)를 금속재로 하는 경우에는, 마모 방지재(55)는, 금속재인 볼트(53)와 동일 종류의 금속으로 하는 것이 바람직하다. 이종 금속의 경우에는, 어느 한쪽 또는 양쪽의 금속재를 표면 처리함으로써, 전해부식을 회피할 수 있다. The material of the abrasion prevention material 55 becomes a resin material or a metal material. All are easy to process. When the abrasion prevention material 55 is used as a resin material, any one of an unsaturated polyester, a vinyl ester, and an epoxy resin is preferably a thermosetting resin. When the abrasion-preventing material 55 is a metal material, it is preferable that the abrasion-preventing material 55 is made of the same kind of metal as the bolt 53 which is a metal material. In the case of dissimilar metals, electrolytic corrosion can be avoided by surface-treating either or both metal materials.

도 3에 나타낸 바와 같이, 워터 터빈(1)은, 한 쌍의 플랜지 부재(51, 52)와 조합한 어셈블리로서, 허브(10)의 관통공(50)에 수차축(20)을 삽통한 상태로, 수차축(20)에 장착된다. 구체적으로는, 상류측의 플랜지 부재(51)를 수차축(20)의 소경부(20b)의 기단에 끼워맞추고, 또한, 하류측의 플랜지 부재(52)의 통형부(54)를 수차축(20)의 대경부(20a)에 끼워맞춘다. 그리고, 상류측의 플랜지 부재(51)를 대경부(20a)와 소경부(20b)와의 단면(20d)에 맞닿게 하여, 소경부(20b)의 수나사(20c)에 나사장착한 너트(56)에 의해, 상류측의 플랜지 부재(51)를 수차축(20)에 대하여 축 방향으로 이동 불가능하게 장착한다. 또한, 수차축(20)의 대경부(20a) 및 하류측의 플랜지 부재(52)의 통형부(54)에 설치된 키홈에 키(57)를 걸어맞춤으로써, 하류측의 플랜지 부재(52)를 수차축(20)에 회전 불가능하게 장착한다. As shown in FIG. 3, the water turbine 1 is an assembly combined with a pair of flange members 51 and 52, in a state in which the water shaft 20 is inserted into the through hole 50 of the hub 10 Furnace, it is mounted on the aberration shaft 20. Specifically, the flange member 51 on the upstream side is fitted to the base end of the small diameter portion 20b of the aberration shaft 20, and the cylindrical portion 54 of the flange member 52 on the downstream side is connected to the aberration shaft ( It fits into the large diameter part 20a of 20). And, by bringing the flange member 51 on the upstream side into contact with the end face 20d of the large-diameter portion 20a and the small-diameter portion 20b, a nut 56 screwed onto the male screw 20c of the small-diameter portion 20b. Thus, the flange member 51 on the upstream side is attached to the aberration shaft 20 so as not to be movable in the axial direction. Further, by engaging the key 57 into the keyway provided in the large diameter portion 20a of the aberration shaft 20 and the cylindrical portion 54 of the flange member 52 on the downstream side, the flange member 52 on the downstream side is It is mounted to the aberration shaft 20 so as not to be rotatable.

<워터 터빈 장착 구조의 작용><Action of the water turbine mounting structure>

이와 같이, 워터 터빈(1)의 허브(10)의 볼트공(10a)의 내주면과 볼트(53)의 외주면과의 사이에 마모 방지재(55)를 개재시킨 것에 의해, 볼트(53)가 볼트공(10a)의 내주면에 접촉하지 않게 된다. 그러므로, 워터 터빈(1)이 물로부터 받는 스러스트 방향의 변동 하중이 발생해도, 볼트공(10a)의 내주면 표층부의 마모를 방지할 수 있다. 그 결과, 워터 터빈(1)의 재료인 섬유 강화 플라스틱재의 내부로의 물의 침투가 억제되어, 워터 터빈(1)의 재료 열화에 의한 강도 저하를 방지할 수 있다. In this way, by interposing the abrasion prevention material 55 between the inner circumferential surface of the bolt hole 10a of the hub 10 of the water turbine 1 and the outer circumferential surface of the bolt 53, the bolt 53 It does not come into contact with the inner circumferential surface of the ball 10a. Therefore, even if a fluctuating load in the thrust direction that the water turbine 1 receives from water occurs, it is possible to prevent abrasion of the inner circumferential surface layer portion of the bolt hole 10a. As a result, penetration of water into the inside of the fiber-reinforced plastic material, which is a material of the water turbine 1, is suppressed, and a decrease in strength due to material deterioration of the water turbine 1 can be prevented.

또한, 마모 방지재(55)가 원통형이므로, 마모 방지재(55) 자체의 가공이 용이할뿐아니라, 볼트공(10a)의 가공도 용이하다. 그러므로, 저비용으로 워터 터빈(1)의 강도 저하 방지를 실현할 수 있다. In addition, since the abrasion-preventing material 55 is cylindrical, it is not only easy to process the abrasion-preventing material 55 itself, but it is also easy to process the bolt hole 10a. Therefore, it is possible to realize the prevention of a decrease in strength of the water turbine 1 at low cost.

특히, 마모 방지재(55)가 금속재인 경우, 마모 방지재(55) 쪽이 워터 터빈(1)의 섬유 강화 플라스틱재보다 경도가 높으므로, 볼트공(10a)에 대하여 마모 방지재(55)가 움직임으로써, 볼트공(10a)의 내주면 표층부가 마모될 가능성이 있다. 이것을 방지하기 위해, 마모 방지재(55)가 움직이지 않도록, 볼트공(10a)의 내주면에 마모 방지재(55)를 접착제에 의해 고정시켜도 된다. In particular, when the abrasion prevention material 55 is a metal material, the abrasion prevention material 55 has a higher hardness than the fiber-reinforced plastic material of the water turbine 1, so the abrasion prevention material 55 with respect to the bolt hole 10a By the movement of the bolt hole (10a) there is a possibility that the inner peripheral surface of the surface layer is worn. In order to prevent this, the wear preventing material 55 may be fixed to the inner circumferential surface of the bolt hole 10a with an adhesive so that the wear preventing material 55 does not move.

또한, 수중에서는, 상이한 2종의 금속 간에서 전해부식이 일어나기 쉽다. 그래서, 마모 방지재(55)가 금속재인 경우, 볼트(53)와의 전해부식을 회피하기 위해, 마모 방지재(55)를 볼트(53)와 같은 금속재(예를 들면, SUS304)로 하는 것이 바람직하다. In addition, in water, electrolytic corrosion is likely to occur between two different metals. Therefore, when the abrasion prevention material 55 is a metal material, in order to avoid electrolytic corrosion with the bolt 53, it is preferable to make the abrasion prevention material 55 a metal material such as the bolt 53 (for example, SUS304). Do.

이 실시형태와 같이, 마모 방지재(55)의 축 방향 치수를 허브(10)의 축 방향 치수보다 약간 짧게 하여 두면, 워터 터빈(1)이 변동 하중을 받아 한 쌍의 플랜지 부재(51, 52)로부터 워터 터빈(1)의 중심부에 대하여 압축력이 작용한 경우, 그 압축력을 마모 방지재(55)가 받아 허브(10)에 큰 압축력 걸리지 않도록 할 수 있다. 이로써, 허브(10)가 크리프 변형되는 것이 방지된다. 허브(10)의 크리프 변형을 방지함으로써, 볼트(53)의 느슨함을 방지하여, 허브(10)와 플랜지 부재(51, 52)의 체결력의 저하를 회피할 수 있다. As in this embodiment, if the axial dimension of the wear-preventing material 55 is slightly shorter than the axial dimension of the hub 10, the water turbine 1 receives a fluctuating load and a pair of flange members 51 and 52 When a compressive force acts on the central portion of the water turbine 1 from ), the wear preventing material 55 receives the compressive force so that a large compressive force is not applied to the hub 10. Thereby, the hub 10 is prevented from creep deformation. By preventing the creep deformation of the hub 10, loosening of the bolt 53 is prevented, and a decrease in the fastening force between the hub 10 and the flange members 51 and 52 can be avoided.

또한, 허브(10)와 플랜지 부재(51, 52)의 체결력이 확보되어 있으므로, 워터 터빈(1)에 교번(交番) 하중이 작용해도, 허브(10)와 플랜지 부재(51, 52)와의 사이에 간극이 생기거나, 그 간극이 폐쇄되거나 하지 않아, 허브(10)에서의 플랜지 부재(51, 52)와의 접촉면에 프레팅(fretting) 마모가 일어나지 않는다. 그러므로, 허브(10)의 단면(端面)으로부터 섬유 강화 플라스틱재의 내부로 물이 침투하는 것이 억제되어, 섬유 강화 플라스틱재의 재료 열화에 의한 워터 터빈(1)의 강도 저하를 방지할 수 있다. In addition, since the fastening force between the hub 10 and the flange members 51 and 52 is secured, even if an alternating load is applied to the water turbine 1, the distance between the hub 10 and the flange members 51 and 52 There is no gap in the gap, or the gap is not closed, so that fretting wear does not occur on the contact surface of the hub 10 with the flange members 51 and 52. Therefore, the penetration of water into the fiber-reinforced plastic material from the end surface of the hub 10 is suppressed, and a decrease in strength of the water turbine 1 due to material deterioration of the fiber-reinforced plastic material can be prevented.

[제2 실시형태][Second Embodiment]

도 5는 워터 터빈 장착 구조의 제2 실시형태를 나타낸다. 이 워터 터빈 장착 구조는, 하류측의 플랜지 부재(52)의 축 방향 내측면에 볼트공(52a)의 외주에 펼쳐지는 단면이 원형인 오목부(58)가 형성되고, 이 오목부(58)에 마모 방지재(55)의 상류측단이 끼워넣어져 있다. 볼트(53)의 나사부(53a)는, 나사공인 볼트공(52a)에 나사결합되어 있다. 나사부(53a)의 기단 위치 P는, 오목부(58) 또는 볼트공(52a)의 축 방향 범위 내에 있다. 즉, 볼트(53)의 나사부(53a)는, 워터 터빈(1)보다 축 방향의 외측에 위치하고 있다. 이로써, 상기 실시형태(도 4 참조)와 같이, 볼트(53)의 나사부(53)의 일부가 마모 방지 부재(55)와 접촉하지 않아, 마모 방지 부재(55)의 마모가 경감된다. 5 shows a second embodiment of the water turbine mounting structure. In this water turbine mounting structure, a concave portion 58 having a circular cross section extending to the outer periphery of the bolt hole 52a is formed on the axial inner surface of the flange member 52 on the downstream side, and the concave portion 58 The upstream side end of the wear-preventing material 55 is inserted in the. The threaded portion 53a of the bolt 53 is screwed into a bolt hole 52a which is a screw hole. The base end position P of the threaded part 53a is in the axial range of the recessed part 58 or the bolt hole 52a. That is, the screw portion 53a of the bolt 53 is located outside the water turbine 1 in the axial direction. As a result, as in the above-described embodiment (refer to FIG. 4), a part of the threaded portion 53 of the bolt 53 does not contact the abrasion prevention member 55, and abrasion of the abrasion prevention member 55 is reduced.

<마모 방지 부재의 다른 예><Another example of a wear prevention member>

도 6은, 볼트(53)의 외주면에 마모 방지재(55)가 코팅에 의해 형성된 마모 방지재 일체 볼트(59)를 나타낸다. 코팅에 사용되는 수지재로서는, 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르, 및 에폭시 수지 중 어느 하나의 열경화성 수지가 적합하다. 6 shows a bolt 59 incorporating a wear preventing material 55 formed by coating a wear preventing material 55 on the outer circumferential surface of the bolt 53. As the resin material used for coating, any one of unsaturated polyester, vinyl ester, and epoxy resin thermosetting resin is suitable.

볼트(53)와 마모 방지재(55)가 별체인 경우(도 4 참조), 볼트(53)와 마모 방지재(55)와의 접촉면, 및 마모 방지재(55)와 볼트공(10a)의 내주면과의 접촉면의 2개의 슬라이딩 개소를 가진다. 이에 대하여, 도 6의 마모 방지재 일체 볼트(59)와 같이, 볼트(53)와 마모 방지재(55)가 일체의 부품이면, 마모 방지재(55)와 볼트공(10a)의 내주면과의 접촉면만이 슬라이딩 개소로 된다. 그러므로, 마모를 더욱 효과적으로 방지할 수 있다. When the bolt 53 and the wear preventing material 55 are separate (see Fig. 4), the contact surface between the bolt 53 and the wear preventing material 55, and the inner circumferential surface of the wear preventing material 55 and the bolt hole 10a It has two sliding points on the contact surface with. On the other hand, if the bolt 53 and the abrasion prevention material 55 are integral parts, as in the abrasion prevention material integrated bolt 59 of FIG. 6, the abrasion prevention material 55 and the inner circumferential surface of the bolt hole 10a are Only the contact surface becomes a sliding point. Therefore, it is possible to prevent abrasion more effectively.

또한, 볼트(53)의 외주면에 코팅에 의해 형성된 마모 방지재(55)는, 볼트(53)와 별개의 마모 방지재(55)와 비교하여, 두께를 얇게 할 수 있다. 이로써, 볼트공(10a)의 내경을 작게 할 수 있다. In addition, the abrasion prevention material 55 formed by coating on the outer peripheral surface of the bolt 53 can be made thinner compared to the abrasion prevention material 55 separate from the bolt 53. Thereby, the inner diameter of the bolt hole 10a can be made small.

또한, 마모 방지재(55)를 볼트(53)의 외주면에 코팅에 의해 형성함으로써, 볼트(53)와 마모 방지재(55)가 일체의 부품으로 되어, 부품수를 감소시킬 수 있다. 이로써, 조립 작업성이 향상된다. In addition, by forming the wear-preventing material 55 on the outer circumferential surface of the bolt 53 by coating, the bolt 53 and the wear-preventing material 55 become integral parts, and the number of parts can be reduced. Thereby, assembling workability is improved.

[제3 실시형태][Third Embodiment]

도 7에 나타낸 제3 실시형태는, 상기 실시형태와 마찬가지로, 허브(10)와 플랜지 부재(51, 52)를 고정시키는 볼트(53)가, 각각의 볼트공(10a), (51a), (52a)에 걸쳐서 삽통된다. 그리고, 허브(10)의 볼트공(10a)의 내주면과 볼트(53)의 외주면과의 사이에 마모 방지재(55)가 개재되어 있다. In the third embodiment shown in Fig. 7, similarly to the above embodiment, the bolt 53 for fixing the hub 10 and the flange members 51, 52 is provided with each of the bolt holes 10a, 51a, and ( 52a). Then, a wear preventing material 55 is interposed between the inner peripheral surface of the bolt hole 10a of the hub 10 and the outer peripheral surface of the bolt 53.

도 8에 나타낸 바와 같이, 마모 방지재(55)가 금속재의 경우, 길이는 허브(10)의 축 방향 폭보다 약간 짧게 하고 있다. 상세하게는, 다음과 같이 마모 방지재(55)의 길이가 정해져 있다. 즉, 마모 방지재(55)의 길이를 l, 허브(10)의 축 방향 폭을 L로 한 경우, As shown in FIG. 8, in the case where the abrasion prevention material 55 is a metal material, the length is slightly shorter than the width in the axial direction of the hub 10. Specifically, the length of the abrasion prevention material 55 is determined as follows. That is, when the length of the wear-resistant material 55 is l and the axial width of the hub 10 is L,

l= L―dl … (식 1)l= L―dl… (Equation 1)

의 관계가 성립된다. 여기서, dl은, 허브(10)의 탄성 변형 상한의 변위량이다. 그리고, 도 8에서는 dl의 치수를 과장하여 표시하고 있지만, 실제의 dl의 치수는 육안 관찰이 곤란한 정도로 미소(微小)하다. The relationship is established. Here, dl is the displacement amount of the upper limit of elastic deformation of the hub 10. In Fig. 8, the dimension of dl is exaggerated and displayed, but the actual dimension of dl is minute enough to make it difficult to observe with the naked eye.

이와 같이, 마모 방지재(55)의 길이 l이 식 1을 만족시키는 길이로 되어 있으면, 볼트(53)를 체결한 상태에서, 허브(10)가 탄성 변형의 상한까지 변형된다. 그러므로, 볼트(53)의 체결이 강고해져, 볼트(53)가 더 한층 쉽게 느슨해지지 않는다. In this way, if the length l of the wear-preventing material 55 is a length that satisfies Expression 1, the hub 10 is deformed to the upper limit of the elastic deformation in the state in which the bolts 53 are fastened. Therefore, the fastening of the bolt 53 becomes firm, and the bolt 53 does not loosen more easily.

마모 방지재(55)를 접착제에 의해 고정시키는 경우, 도 8과 같이, 볼트공(10a)의 중앙부에 마모 방지재(55)가 위치하도록 고정하면 된다. 이 경우, 볼트(53)의 체결에 의한 허브(10)의 탄성 변형이 축 방향의 양쪽에서 균등하게 행해지므로, 바람직하다. In the case of fixing the wear-resistant material 55 by an adhesive, as shown in FIG. 8, the wear-resistant material 55 may be fixed to be positioned at the center of the bolt hole 10a. In this case, the elastic deformation of the hub 10 due to the fastening of the bolt 53 is uniformly performed on both sides of the axial direction, and thus it is preferable.

[제4 실시형태][Fourth Embodiment]

도 9에 나타낸 제4 실시형태는, 워터 터빈(1)의 허브(10)에 체결되는 한 쌍의 플랜지 부재(51, 52)가, 축 방향 폭이 서로 같으며, 또한, 허브(10)와의 접촉 면적이 서로 같은 것으로 되어 있다. 또한, 도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이, 각각의 플랜지 부재(51, 52)에서의 허브(10)와의 접촉면의 에지에, 단면이 원호형의 모따기부(chamfered portion)(61, 62)가 형성되어 있다. 모따기부(61, 62)는, 다른 단면 형상이라도 된다. 예를 들면, 2차 곡선 등의 곡선 형상이라도 된다. 경우에 따라서는, 직선형으로 절결(切缺)한 형상이라도 된다. In the fourth embodiment shown in FIG. 9, a pair of flange members 51 and 52 fastened to the hub 10 of the water turbine 1 have the same width in the axial direction. The contact areas are made to be the same. In addition, as shown in Figs. 10A and 10B, at the edge of the contact surface of the flange members 51 and 52 with the hub 10, chamfered portions 61 and 62 having an arc-shaped cross section are formed. Is formed. The chamfered portions 61 and 62 may have other cross-sectional shapes. For example, it may be a curved shape such as a quadratic curve. In some cases, the shape may be cut in a straight line.

이와 같이, 한 쌍의 플랜지 부재(51, 52)의 축 방향 폭이 서로 같으며, 또한, 허브(10)와의 접촉 면적이 서로 같은 것이면, 허브(10)가 양측의 플랜지 부재(51, 52)로부터 받는 압축력의 크기를 대략 같은 것으로 할 수 있으므로, 허브(10)와 각각의 플랜지 부재(51, 52)와의 사이에 균등한 마찰력이 작용하여, 밸런스가 양호하다. 또한, 플랜지 부재(51, 52)에서의 허브(10)와의 접촉면의 에지에 모따기부(61, 62)가 설치되어 있으면, 에지 로드가 경감되어, 프레팅 마모의 발생을 방지할 수 있다. In this way, if the axial widths of the pair of flange members 51 and 52 are the same and the contact areas with the hub 10 are the same, the hub 10 is the flange members 51 and 52 on both sides. Since the magnitude of the compressive force received from it can be made approximately the same, an equal frictional force acts between the hub 10 and each of the flange members 51 and 52, and the balance is good. In addition, if the chamfered portions 61 and 62 are provided at the edges of the contact surfaces of the flange members 51 and 52 with the hub 10, the edge rods are reduced and occurrence of fretting wear can be prevented.

각각의 상기 실시형태는, 워터 터빈(1)이 프로펠러 수차이며, 또한, 그 회전 축심 O이 수류 방향과 평행인 수력 발전 장치(H)에 적용된 워터 터빈 장착 구조를 나타내지만, 본 발명은, 워터 터빈(1)의 회전 축심 O이 수류 방향과 평행이 아닐 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 워터 터빈(1)이 프로펠러 수차가 아닌 수력 발전 장치에도 적용할 수 있다. In each of the above embodiments, the water turbine 1 is a propeller aberration, and the rotation axis O is a water turbine mounting structure applied to the hydroelectric power generation device H in which the water flow direction is parallel. This is applicable even when the rotation axis O of the turbine 1 is not parallel to the water flow direction. In addition, the water turbine 1 can be applied to a hydroelectric power generation device other than a propeller aberration.

이상, 실시예에 기초하여 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명하였으나, 여기서 개시한 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니다. 본 발명의 범위는 상기한 설명에서가 아니라 특허 청구의 범위에 의해 기재되고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. As described above, embodiments for carrying out the present invention have been described based on examples, but the embodiments disclosed herein are illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is described not by the above description but by the claims, and it is intended that the meanings equivalent to the claims and all changes within the scope are included.

1: 워터 터빈
3: 발전기
10: 허브(관통공의 외주부)
10a, 51a, 52a: 볼트공
11: 블레이드
20: 수차축
50: 관통공
51, 52: 플랜지 부재
53: 볼트
53a: 나사부
55: 마모 방지재
O: 회전 축심
H: 수력 발전 장치1: water turbine
3: generator
10: hub (outer periphery of through hole)
10a, 51a, 52a: bolt hole
11: blade
20: water axle
50: through hole
51, 52: flange member
53: bolt
53a: threaded portion
55: anti-wear material
O: rotation axis center
H: hydro power plant

Claims (12)

섬유 강화 플라스틱재로 이루어지는 워터 터빈(水車翼; water turbine)과, 상기 워터 터빈의 회전을 받아 발전을 행하는 발전기를 구비한 수력 발전 장치에 있어서의, 상기 워터 터빈을 수차축(水車軸)에 대하여 일체로 회전하도록 장착하는 워터 터빈 장착 구조로서,
상기 워터 터빈은 중심부에 관통공을 가지고, 상기 관통공에 상기 수차축이 삽통(揷通)되고,
상기 워터 터빈에서의 상기 관통공의 외주부의 양 측면에 한 쌍의 플랜지 부재가 배치되고, 상기 워터 터빈 및 상기 한 쌍의 플랜지 부재에 형성된 볼트공에 걸쳐서 볼트가 삽통되고, 상기 볼트에 의해 상기 워터 터빈과 상기 한 쌍의 플랜지 부재가 체결되고,
상기 한 쌍의 플랜지 부재가 상기 수차축에 장착되고,
상기 워터 터빈의 상기 볼트공의 내주면(內周面)과 상기 볼트의 외주면(外周面) 사이에 마모 방지재가 개재(介在)되는,
수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. In a hydroelectric power generation apparatus comprising a water turbine made of a fiber-reinforced plastic material and a generator that generates power by receiving the rotation of the water turbine, the water turbine is connected to a water axle shaft. As a water turbine mounting structure that is mounted to rotate integrally,
The water turbine has a through hole in the center, and the water axle is inserted through the through hole,
A pair of flange members are disposed on both sides of the outer circumferential portion of the through hole in the water turbine, and a bolt is inserted through the bolt holes formed in the water turbine and the pair of flange members, and the water The turbine and the pair of flange members are fastened,
The pair of flange members are mounted on the aberration shaft,
A wear preventing material is interposed between the inner circumferential surface of the bolt hole of the water turbine and the outer circumferential surface of the bolt,
Water turbine mounting structure of hydro power plant. 제1항에 있어서,
상기 마모 방지재는, 상기 워터 터빈의 상기 볼트공의 내주(內周)에 끼워맞추어지는 원통형인, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method of claim 1,
The abrasion prevention material is a cylindrical shape fitted with an inner circumference of the bolt hole of the water turbine, a water turbine mounting structure for a hydroelectric power generation device. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마모 방지재는, 수지재 또는 금속재로 이루어지는, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method according to claim 1 or 2,
The abrasion prevention material is made of a resin material or a metal material, the water turbine mounting structure of the hydroelectric power generation device. 제3항에 있어서,
상기 마모 방지재는, 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르, 및 에폭시 수지 중 어느 하나의 열경화성 수지로 이루어지는, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method of claim 3,
The abrasion prevention material is made of any one of unsaturated polyester, vinyl ester, and epoxy resin thermosetting resin, a water turbine mounting structure of a hydropower device. 제3항에 있어서,
상기 마모 방지재는 상기 볼트와 동일 종류의 금속으로 이루어지는, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method of claim 3,
The wear preventing material is made of the same kind of metal as the bolt, the water turbine mounting structure of the hydroelectric power generation device. 제3항에 있어서,
상기 마모 방지재는 상기 볼트와 이종(異種) 금속으로 이루어지고, 상기 마모 방지재 및 상기 볼트 중 적어도 어느 한쪽이 내식(耐食) 처리되어 있는, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method of claim 3,
The abrasion prevention material is made of the bolt and a dissimilar metal, and at least one of the abrasion prevention material and the bolt is corrosion-resistant. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 워터 터빈의 상기 볼트공의 내주면에 상기 마모 방지재가 접착제에 의해 고정된, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method according to any one of claims 1 to 6,
The water turbine mounting structure of the hydroelectric power generation device, wherein the wear-resistant material is fixed to the inner circumferential surface of the bolt hole of the water turbine by an adhesive. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 볼트의 나사부가, 상기 워터 터빈보다 축 방향의 외측에 위치하고 있는, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method according to any one of claims 1 to 7,
The water turbine mounting structure of the hydroelectric power generation device, wherein the screw portion of the bolt is located outside the water turbine in the axial direction. 제1항에 있어서,
상기 마모 방지재는, 상기 볼트의 외주면에 코팅에 의해 형성된 수지재인, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method of claim 1,
The abrasion prevention material is a resin material formed by coating on the outer peripheral surface of the bolt, the water turbine mounting structure of the hydroelectric power generation device. 제9항에 있어서,
상기 수지재는, 불포화 폴리에스테르, 비닐에스테르, 및 에폭시 수지 중 어느 하나의 열경화성 수지인, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method of claim 9,
The resin material is a thermosetting resin of any one of unsaturated polyester, vinyl ester, and epoxy resin, a water turbine mounting structure of a hydropower device. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 워터 터빈은, 복수의 날개를 구비하는 프로펠러 수차(水車)인, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method according to any one of claims 1 to 10,
The water turbine mounting structure of a hydroelectric power generation device, wherein the water turbine is a propeller aberration having a plurality of blades. 제11항에 있어서,
상기 프로펠러 수차인 워터 터빈은, 회전 축심이 수류(水流) 방향과 평행인, 수력 발전 장치의 워터 터빈 장착 구조. The method of claim 11,
The water turbine, which is the propeller aberration, has a rotating shaft center parallel to a water flow direction.
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