WO2010041809A1 - 유수압 발전모터 - Google Patents

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WO2010041809A1
WO2010041809A1 PCT/KR2009/003304 KR2009003304W WO2010041809A1 WO 2010041809 A1 WO2010041809 A1 WO 2010041809A1 KR 2009003304 W KR2009003304 W KR 2009003304W WO 2010041809 A1 WO2010041809 A1 WO 2010041809A1
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impeller
shaft
housing
cover
impeller shaft
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PCT/KR2009/003304
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English (en)
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Inventor
황명옥
임병두
Original Assignee
Hwang Myung Ok
Lim Byung Doo
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H02K7/1823—Rotary generators structurally associated with turbines or similar engines
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    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic power generating motor, and more particularly, a rotation generating means including an impeller is installed in a fluid flow tube for living and industrial purposes, and the generator is driven by a rotational force obtained by rotating the impeller with a fluid flow force. It is about hydraulic power generating motor.
  • electric power is produced by hydroelectric power generation, thermal power generation, nuclear power generation, and the like.
  • the power generation methods have a problem of polluting the environment, such as ozone layer destruction, water pollution by air pollution.
  • the power generation method using the solar, wind, tidal and river runoff has the advantage of producing electricity using natural energy in a natural state without polluting the environment.
  • the power generation using the natural energy can save fossil fuel and underground resources mainly used to produce electrical energy.
  • the power generation method using natural energy has the following limitations.
  • a photovoltaic device mainly installed in a building and a house is bulky and requires a high cost due to installation.
  • the photovoltaic device has a disadvantage in that rapid charging and power generation are difficult when a bad weather is maintained. Due to these disadvantages, there is a problem in that a stable power supply is difficult.
  • a power generation method using natural energy such as solar heat, wind power, tidal power, and river flow, has a problem that is affected by weather.
  • the “hydroelectric power generation device” using the flow energy generated in the process of supplying the water stored in the building water tank, water purification plant, reservoir to drinking water, agricultural water, industrial water is known in Korea Patent Registration No. 10-0780316 have.
  • the hydroelectric generator is a device that generates power by using flow energy generated in a fluid flow tube when feeding water from a dam, a river, a reservoir, or the like to a water tower or a water tank such as a school, a building, or a factory.
  • the flow energy rotates the vanes and the rotor of the hydroelectric generator, and the generated rotational force is converted into rotational energy by the rotational shaft to drive the generator.
  • the vanes installed in the hydroelectric generator may include noise caused by hinge wear, wear of the vanes sliding on the inner circumference of the casing, noise hitting the support jaw of the rotor when the vanes are unfolded, water leakage through the gap between the edges of the vanes, and the like. There is a problem that occurs.
  • the production of the casing is formed inside the casing so that the vanes can be folded and unfolded, there is a problem that productivity is reduced.
  • the device is complicated because it is manufactured by a method of further attaching the inlet and the outlet to both sides of the casing.
  • an object of the present invention is to convert the linear flow energy of various fluids flowing in the fluid flow tube into rotational movement to be used as a drive source of the generator have.
  • Another object of the present invention since it can be produced in a variety of sizes can be installed in a plurality of fluid flow pipes in one section, it is possible to easily produce the required power.
  • Still another object of the present invention is to be able to install in a fluid flow tube without being limited to the characteristics of the fluid such as tap water, oil, waste water.
  • Still another object of the present invention is to improve durability and reduce noise by improving the impeller structure.
  • the hollow tube is installed in a portion of the fluid flow tube is supplied with the fluid and the coupling flange is formed to be coupled to the fluid flow tube at both ends, and the impeller is provided in a portion of the hollow tube
  • Rotational force generating means comprising an impeller housing accommodating and an impeller formed on an outer circumferential surface of the impeller shaft to rotate by fluid flow inside the impeller housing
  • the housing cover is assembled on both sides A periphery having a cover hole for forming a semicircular concave groove along a circumferential surface thereof;
  • Two housing covers which are assembled at both sides of the circumferential part to seal the cover hole formed in the circumferential part, and formed with a shaft hole through which an impeller shaft passes;
  • a first bearing cover having a closed shape for covering the shaft hole of one housing cover and concealing
  • the impeller may include an impeller shaft inserted into the shaft holes of the two housing covers and connected to one side of the generator; It extends in a tangential direction to be perpendicular to the reference line (L1) on the outer circumferential surface of the impeller shaft so as to rotate in a counterclockwise direction around each reference line (L1) that divides the impeller shaft at regular intervals, A plurality of wing plates whose edges are formed in an arc shape so as to smoothly rotate the interference; It characterized in that it comprises a reinforcement plate is formed on the vertical center line (L2) between the wing plate and the wing plate to radially connect the plurality of wing plates, and formed with a gap with the outer peripheral surface of the impeller shaft.
  • the hydraulic power generating motor described above is installed in a fluid flow pipe to which water is supplied, such as a reservoir, a water purification plant, a water supply tank, and drives a generator, so that no driving power is required. Therefore, there is an effect that no additional power is consumed in driving the hydraulic power generation motor.
  • the wing plate is integrally formed on the impeller shaft without being hinged as in the related art, there is an effect of easy manufacturing and maintenance.
  • the impeller housing is manufactured to be integrated in the middle of the hollow tube through the casting manufacturing method, there is an effect that the product can be standardized and mass produced.
  • FIG. 1 is a view showing a hydraulic power generation motor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating A-A of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating A-A of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view showing a fastening flange shown in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the impeller shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the impeller shown in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a side view illustrating the impeller of FIG. 4.
  • FIG. 5 is a side view illustrating the impeller of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a view showing that a generator is installed in the hydraulic power generating motor of FIG.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the present invention.
  • the hydraulic power generating motor has a hollow tube 4 through which fluid flows, as shown in FIGS. 1 and 2.
  • an impeller housing 8 formed in a circular shape and having cover holes 6 on both sides is formed in the middle.
  • the hollow tube 4 the fastening flange 12 for connecting to the other fluid flow tube 10 is formed at both ends.
  • the fastening flange 12 is fastened to the flange 14 of the fluid flow tube 10 by fastening means 16 such as bolts and nuts.
  • the hollow tube 4 is made of a casting so that the upper portion of the outer surface of the hollow portion is curved, and the lower portion is flat.
  • the hollow portion of the hollow tube 4 is preferably formed to be narrower than the inner diameter of the fluid flow tube so that the flow velocity of the fluid in the hollow tube 4 is faster.
  • a reinforcement additional portion 18 is formed to improve durability.
  • a circular circumferential portion 20 is formed so that the cover hole 6 is formed.
  • the impeller housing 8 described above is formed to have an outer diameter width thickness of the hollow tube 4.
  • a chamber 22 is formed inside the impeller housing 8 so as to have a fluid flowing therein.
  • a sealing ring 33 is interposed on the circumferential part 20 surface so that fluid does not leak through the housing cover 28 to be assembled.
  • the cover hole 6 of the circumferential portion 20 is used in assembling the impeller 38 described later, and is covered with the housing cover 28.
  • a shaft hole 26 is formed in the housing cover 28 so that the impeller shaft 24 can be inserted therein.
  • the shaft hole 26 is provided with a seal ring 32 so as to maintain the airtightness of the circumference of the impeller shaft 24 to be inserted.
  • the seal ring 32 prevents fluid in the chamber 22 from leaking out through the impeller shaft 24.
  • the shaft hole 26 is covered by a bearing cover fastened to the housing cover 28 with bolts 30.
  • the bearing cover may include a bearing 36 supporting the impeller shaft 24 in addition to covering the shaft hole 26 and having a first bearing cover 34a and a shaft hole H having a closed shape. It consists of two bearing covers 34b.
  • the first bearing cover 34a is assembled to the housing cover 28 to cover one side of the impeller shaft 24, and the second bearing cover 34b is exposed to connect the generator 40. And inserted into the housing cover 28.
  • the housing cover 28 is assembled with bolts 30 to the periphery 20 of the impeller housing 8, and the first and second bearing covers 34a and 34b are bolted to the housing cover 28. ) Is assembled.
  • the impeller housing 8 is provided with an impeller 38 which is rotated by the flow of fluid in the impeller shaft 24 provided in the shaft hole 26.
  • the impeller 38 is formed with the impeller shaft 24.
  • the impeller shaft 24 is formed to have a predetermined length so as to be connected to the generator 40.
  • the impeller shaft 24 is inserted into the shaft hole 26 of the housing cover 28 and installed to be supported by the bearing 36.
  • the impeller shaft 24 is provided with a plurality of wing plates 42 along the outer circumferential surface of the impeller shaft 24.
  • the wing plate 42 is formed on the outer circumferential surface of the impeller shaft 24 so as to be perpendicular to the axis center.
  • the wing plate 42 is the reference line (L1) on the outer peripheral surface of the impeller shaft 24 so that it rotates counterclockwise around each reference line (L1) that divides the impeller shaft 24 at regular intervals. Extend tangentially at right angles to
  • vane plate 42 is formed in the shape of an arc in an edge so that rotational interference with the fluid and the impeller housing 8 is smooth.
  • a reinforcement plate 44 is formed between the wing plates 42.
  • the reinforcement plate 44 is formed on a vertical center line L2 between the wing plate 42 and the wing plate 42 so as to radially connect the plurality of wing plates 42, and the outer peripheral surface of the impeller shaft 24. It is formed with a gap.
  • the wing plate 42 is fixed to the impeller shaft 24 at an angle, and is converted to rotational force as it is when the fluid pressure is received. Therefore, the wing plate 42 can transmit the rotational force to the impeller shaft 24 without losing the flow energy.
  • reinforcing plate 44 to reduce the strong impact applied to the wing plate 42 by the flow pressure, so that the flow rate is transmitted as it is.
  • This reinforcement board 44 is formed in the impeller shaft 24 with the clearance 46. The gap 46 reduces the impact due to the flow pressure applied to the wing plate 42.
  • a generator 40 is installed in the hydraulic power generating motor according to the present invention.
  • a gear box 48 is installed at one side of the impeller shaft 24 to connect the generator 40 to the hydraulic power generator motor.
  • the gearbox 48 is provided with a chain sprocket 50 for transmitting rotational force to the generator 40.
  • the hydraulic power generating motor side chain sprocket 50 is connected to the chain sprocket 50 and the chain 52 mounted on the drive shaft 54 of the generator 40.
  • the chain 52 connecting the chain sprockets 50 transmits the rotational force of the hydraulic power generating motor to the generator 40.
  • the generator 40 receives power of rotation through the chain 52 to generate power.
  • the chain 52 and the chain sprocket 50 connecting the hydraulic power generating motor and the generator 40 may be used by changing the belt and the pulley.
  • the impeller (2) is formed in the chamber 22 of the impeller housing 8 which is made of a casting and is integrally formed with the hollow tube 4. Insert 38).
  • the housing cover 28 is assembled to cover the cover hole 6 of the impeller housing 8. At this time, the assembly of the housing cover 28 is first inserted into the impeller shaft 24 using the shaft hole 26. Subsequently, the housing cover 28 inserted into the impeller shaft 24 is inserted into the cover hole 6 so that the cover hole 6 is covered by the housing cover 28. Tighten with 30.
  • the chamber 22 of the impeller 38 and the impeller housing 8 is sealed by the housing cover 28.
  • the bearing 36 is assembled to the impeller shaft 24 so that the rotation of the impeller shaft 24 is supported.
  • the bearing cover 34b with the shaft hole H is inserted into the impeller shaft 24, and then the housing cover. (28) with a bolt (30).
  • the hydraulic power generation motor when the hydraulic power generation motor is assembled, it is connected to the existing fluid flow tube 10 or the newly constructed fluid flow tube 10 by using the fastening flange 12 of the hollow tube 4.
  • the fluid that flows to the opening of the fluid flow tube 10 passes through the narrow outer diameter of the hollow tube 4 that is narrower than the outer diameter of the conventional fluid flow tube 10, so that the flow velocity is increased.
  • the fluid passing through the hollow tube 4 at a high flow rate passes through the chamber 22 of the impeller housing 8 on the fluid flow path.
  • the fluid rotates the impeller 38 in the flow advancing direction. That is, the flowing fluid reaches the chamber 22 of the impeller housing 8 to apply a flow pressure to the wing plate 42 blocking the flow path, thereby pushing the wing plate 42 to rotate.
  • the drive shaft 54 to which the rotational force of the hydraulic power generating motor is transmitted drives the generator 40.
  • the generator 40 which has received the rotational force of the hydraulic power generating motor, generates electricity to produce electric power.
  • the electricity generated in the generator 40 is charged by a charger, not shown, or supplied to each electric device.
  • the hydraulic power generating motor may be installed at least one according to the fluid flow tube conditions of a section in which the fluid is constantly flowing, and may continuously generate an appropriate amount of power.

Abstract

본 발명은 유체의 유동력에 의해 임펠러를 회전시켜 얻은 회전력으로 발전기를 구동시키는 유수압 발전모터에 관한 것으로서, 양단에 유체유동관과 결합되도록 체결플랜지가 형성된 중공관과, 내부에 임펠러를 수용하는 임펠러 하우징과, 임펠러 샤프트의 외주면에 형성된 임펠러로 이루어진 회전력발생수단과; 상기 회전력발생수단의 임펠러 샤프트와 연결되어 전기를 발생시키는 발전기;를 포함하는 유수압 발전모터에 있어서, 상기 임펠러 하우징은, 중공관의 중앙 부분에서 돌출 형성되고 그 내부에 원주면을 따라 반원형의 오목홈이 형성된 둘레부와; 둘레부의 측면 양쪽에 조립되며 중앙에 임펠러 샤프트가 관통하는 축공이 형성된 2개의 하우징 커버와; 한쪽 하우징 커버의 축공을 커버하는 제1 베어링커버와; 다른쪽 하우징 커버의 축공을 커버하고 중앙에 관통홀이 형성된 제2 베어링커버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

유수압 발전모터
본 발명은 유수압 발전모터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 생활용, 산업용 등의 유체유동관에 임펠러를 구비한 회전발생수단을 설치하고, 유체의 유동력으로 임펠러를 회전시켜 얻은 회전력으로 발전기를 구동시키는 유수압 발전모터에 관한 것이다.
일반적으로 전력생산은, 수력발전, 화력발전, 원자력발전 등에 의해 이루어지고 있다. 그러나, 상기 발전 방법들은, 대기오염에 의한 오존층 파괴, 수질 오염 등 환경을 오염시키는 문제점이 있다.
이에 따라 세계 각국은, 청정에너지 및 대체에너지 개발을 위하여 태양열, 풍력, 조력을 이용한 발전방법을 연구하고 있고, 이외에도 하천의 유수를 이용하여 발전시키는 방법을 개발하고 있다.
상기한 태양열, 풍력, 조력 및 하천의 유수를 이용한 발전방법은, 환경을 오염시키지 않고 천연상태의 자연에너지를 이용하여 전기를 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기한 자연에너지를 이용한 발전은, 전기에너지를 생산하는데 주로 이용되는 화석연료 및 지하자원을 절약할 수 있다.
그러나, 자연에너지를 이용한 발전방법은 아래와 같은 한계가 있다.
먼저, 빌딩 및 주택에 주로 설치되고 있는 태양광 발전장치는, 부피가 크고, 설치에 따른 고비용이 소요된다. 또한, 태양광 발전장치는 날씨가 좋지 않은 날이 지속되는 경우에 급속충전 및 발전이 어렵다는 단점이 있다. 이러한 단점 때문에 안정된 전력 공급이 어려운 문제점이 있다.
즉, 태양열, 풍력, 조력 및 하천의 유수 등의 자연에너지를 이용하는 발전방법은, 날씨의 영향을 많이 받는 문제점이 있다.
한편, 건물 물탱크, 정수장, 저수지에 저장된 물을 식수, 농업용수, 공업용수로 공급하는 과정에서 발생하는 유동에너지를 동력원으로 이용하는 "수력 발전장치"가 국내 특허등록 제10-0780316호에 공지되어 있다.
상기한 수력 발전장치는, 댐, 하천, 저수지 등의 취수장에서 학교, 빌딩, 공장 등의 취수탑 또는 물탱크까지 공급할 때, 유체유동관내에서 발생하는 유동에너지를 이용하여 발전하는 장치이다.
상기한 유동에너지는, 수력 발전장치의 베인 및 회전자를 회전시키고, 이때 발생된 회전력은 회전축에 의하여 회전에너지로 전환된 후 발전기를 구동시키게 된다.
그러나, 상기 수력 발전장치에 설치되는 베인은, 힌지 마모로 인한 소음, 케이싱 내주면을 미끄러지는 베인의 마모, 베인이 펼쳐질 때 회전자의 지지턱에 부딪치는 소음, 베인의 가장자리 틈새를 통한 누수 등이 발생되는 문제점이 있다.
또한, 회전자의 제작이 어렵고 지지턱을 형성한 힌지구조의 부착으로 조립공수가 증대되는 문제점이 있다.
또한, 베인이 접히고 펼쳐질 수 있도록 케이싱 내부에 형성되는 케이싱의 제작이 복잡하여 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 케이싱의 양측에 인입구 및 배출구를 더 부착시키는 방법으로 제조되기 때문에 장치가 복잡하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 유체유동관내를 유동하는 다양한 유체의 선형 유동 에너지를 회전운동으로 전환시켜 발전기의 구동원으로 이용할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 다양한 크기로 제작할 수 있어서 한 구간의 유체유동관에 여러대를 설치할 수 있으므로, 필요한 전력을 용이하게 생산할 수 있는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상수도, 유류, 오폐수 등 유체의 특성에 제한받지 않고 유체유동관에 설치할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 임펠러 구조의 개선을 통해 내구성을 향상시키고 소음을 저감시키는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 유체가 공급되는 유체유동관의 일부구간에 설치되며 양단에 유체유동관과 결합되도록 체결플랜지가 형성된 중공관과, 상기 중공관의 일부에 구비되며 그 내부에 임펠러를 수용하는 임펠러 하우징과, 상기 임펠러 하우징의 내부에서 유체의 유동에 의해 회전하도록 임펠러 샤프트의 외주면에 형성된 임펠러로 이루어진 회전력발생수단과; 상기 회전력발생수단의 임펠러 샤프트와 연결되어 전기를 발생시키는 발전기;를 포함하는 유수압 발전모터에 있어서, 상기 임펠러 하우징은, 상기 중공관의 중앙 부분에서 돌출 형성되고, 측면 양쪽에 하우징 커버가 조립되기 위한 커버구멍이 구비되며, 그 내부에 원주면을 따라 반원형의 오목홈이 형성된 둘레부와; 상기 둘레부에 형성된 커버구멍을 밀폐하도록 상기 둘레부의 측면 양쪽에 조립되며, 중앙에 임펠러 샤프트가 관통하는 축공이 형성된 2개의 하우징 커버와; 한쪽 하우징 커버의 축공을 커버하고 임펠러 샤프트의 일단을 지지하는 베어링을 은폐하기 위한 막힌 형태의 제1 베어링커버와;다른쪽 하우징 커버의 축공을 커버하고, 중앙에 임펠러 샤프트가 관통되기 위한 관통홀이 형성된 제2 베어링커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 임펠러는, 상기 2개의 하우징 커버의 축공에 삽입되고 발전기와 일측이 연결되는 임펠러 샤프트와; 상기 임펠러 샤프트를 일정 간격으로 등분하는 각각의 기준선(L1)을 중심으로 반시계 방향으로 회전되도록 임펠러 샤프트의 외주면에서 상기 기준선(L1)과 직각을 이루도록 접선방향으로 연장 형성되고, 유체 및 임펠러 하우징과의 회전간섭이 부드럽게 이루어지도록 가장자리가 원호 형태로 형성된 다수의 날개판과; 상기 다수의 날개판들을 방사상으로 연결하도록 상기 날개판과 날개판 사이의 수직 중심선(L2)상에 형성되며, 임펠러 샤프트의 외주면과 틈새를 두고 형성되는 보강판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상시 유체가 흐르는 유체유동관에 설치 장소의 제한을 받지 않고 장착할 수 있으므로, 다양한 유체의 유동력을 이용하여 발전할 수 있는 효과가 있다.
또한, 유체유동관에 일반형 및 콤팩트형으로 제작된 유수압 발전모터를 다수 설치할 수 있으므로, 필요한 적정량의 전력을 생산할 수 있는 효과가 있다.
상기한 유수압 발전모터는, 저수지, 정수장, 급수 탱크 등 물이 공급되는 유체유동관에 설치되어 발전기를 구동시키기 때문에 구동 전원이 필요하지 않다. 따라서, 유수압 발전모터를 구동하는데 있어 추가 전력이 소비되지 않는 효과가 있다.
또한, 기 시공되어 있거나, 신규로 시공되는 유체유동관에 모듈화하여 장착할 수 있어 설치가 편리한 효과가 있다.
또한, 날개판이 임펠러 샤프트에 고정 설치되기 때문에 소음이 적은 효과가 있다.
또한, 날개판이 종래처럼 힌지로 연결되지 않고 임펠러 샤프트에 일체형으로 형성되어 있으므로, 제조 및 정비가 용이한 효과가 있다.
또한, 주물 제작방법을 통해 임펠러 하우징이 중공관의 중간에 일체가 되도록 제작되기 때문에, 제품을 규격화하여 대량생산할 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 유수압 발전모터를 도시한 도면.
도 2는, 도 1의 A-A를 도시한 도면.
도 3은, 도 1에 나타낸 체결플랜지를 도시한 도면.
도 4는, 도 2에 나타낸 임펠러를 확대 도시한 도면.
도 5는, 도 4의 임펠러를 도시한 측면도.
도 6은, 도 1의 유수압 발전모터에 발전기가 설치됨을 도시한 도면.
도 7은, 본 발명의 분해사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 유수압 발전모터는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 유체가 유동하는 중공관(4)을 구비하고 있다. 상기 중공관(4)에는, 원형으로 형성되고 양측에 커버구멍(6)이 있는 임펠러 하우징(8)이 중간에 형성되어 있다.
또한, 상기 중공관(4)에는, 다른 유체유동관(10)에 연결되기 위한 체결플랜지(12)가 양측단에 형성되어 있다. 상기한 체결플랜지(12)는, 유체유동관(10)의 플랜지(14)에 볼트 및 너트 등의 체결수단(16)에 의해 체결된다.
그리고, 상기 중공관(4)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 중공부의 외면 상부는 곡면이고, 하부는 평면이 되도록 주물로 제작된다. 이러한 중공관(4)의 중공부는, 중공관(4)에서 유체의 유속이 빨라지도록, 유체유동관의 내경보다 좁게 형성되는 것이 바람직하다. 상기한 곡면과 평면이 만나는 중공관(4)에는, 내구성이 향상되도록 보강덧살부(18)가 형성되어 있다.
그리고, 커버구멍(6)을 양측에 형성한 상기 임펠러 하우징(8)에는, 커버구멍(6)이 형성되도록 원형의 둘레부(20)가 형성되어 있다. 상기한 임펠러 하우징(8)은, 중공관(4)의 외경 폭 두께로 형성된다.
또한, 상기 임펠러 하우징(8)의 내부에는, 유체가 유동하도록 일정크기의 내경으로 형성되는 쳄버(22)가 형성되어 있다.
그리고, 상기 둘레부(20) 면에는, 조립되는 하우징 커버(28) 사이를 통해 유체가 누출되지 않도록 시일링(33)이 개재되어 있다.
상기 둘레부(20)의 커버구멍(6)은, 후술하는 임펠러(38) 조립시 이용되고, 하우징 커버(28)로 커버된다.
이러한 하우징 커버(28)에는, 임펠러 샤프트(24)가 삽입될 수 있도록 축공(26)이 형성되어 있다. 상기 축공(26)에는, 삽입되는 임펠러 샤프트(24)의 둘레에 대한 기밀을 유지할 수 있도록 시일링(32)이 개재되어 있다. 상기 시일링(32)은, 쳄버(22)내의 유체가 임펠러 샤프트(24)를 통해 외부로 누출되지 않도록 한다.
상기한 축공(26)은, 하우징 커버(28)에 볼트(30)로 체결되는 베어링 커버에 의하여 커버된다. 상기한 베어링 커버는, 축공(26)을 커버하는 외에 임펠러 샤프트(24)를 지지하는 베어링(36)이 내장되도록 하며, 막힌 형태의 제1 베어링 커버(34a) 및 샤프트 홀(H)이 형성된 제2 베어링 커버(34b)로 이루어진다.
상기 제1 베어링 커버(34a)는, 임펠러 샤프트(24)의 일측을 은폐하도록 하우징 커버(28)에 조립되고, 제2 베어링 커버(34b)는, 발전기(40)를 연결할 수 있도록 노출되는 임펠러 샤프트(24)에 삽입된 후 하우징 커버(28)에 조립된다.
이러한 하우징 커버(28)는, 임펠러 하우징(8)의 둘레부(20)에 볼트(30)로 조립되고, 제1, 2베어링 커버(34a)(34b)는 하우징 커버(28)에 볼트(30)로 조립된다.
그리고, 상기 임펠러 하우징(8)에는, 축공(26)에 설치되는 임펠러 샤프트(24)에 유체의 유동으로 회전되도록 하는 임펠러(38)가 설치되어 있다.
상기한 임펠러(38)는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 임펠러 샤프트(24)가 형성되어 있다. 상기한 임펠러 샤프트(24)는, 발전기(40)와 연결되도록 일정 길이로 형성되어 있다. 그리고 상기 임펠러 샤프트(24)는, 하우징 커버(28)의 축공(26)에 삽입되고 베어링(36)에 의하여 지지되도록 설치된다.
또한, 상기 임펠러 샤프트(24)에는, 임펠러 샤프트(24)의 외주면을 따라 다수의 날개판(42)이 형성되어 있다. 상기한 날개판(42)은, 임펠러 샤프트(24)의 외주면 상에 축중심에 대하여 직각이 되도록 형성되어 있다.
특히, 상기한 날개판(42)은, 임펠러 샤프트(24)를 일정 간격으로 등분하는 각각의 기준선(L1)을 중심으로 반시계방향으로 회전되도록, 임펠러 샤프트(24)의 외주면에서 상기 기준선(L1)과 직각을 이루도록 접선방향으로 연장된다.
그리고, 상기 날개판(42)은, 유체 및 임펠러 하우징(8)과의 회전간섭이 부드럽도록 가장자리가 원호 형태로 형성된다.
또한, 상기 날개판(42)들 사이에는 보강판(44)이 형성되어 있다. 상기 보강판(44)은, 다수의 날개판(42)들을 방사상으로 연결하도록 날개판(42)과 날개판(42) 사이의 수직 중심선(L2)상에 형성되며, 임펠러 샤프트(24)의 외주면과 틈새를 두고 형성된다.
상기한 날개판(42)은, 임펠러 샤프트(24)에 일정 각도로 고정되어 있어 유체의 유동압력을 받으면 그대로 회전력으로 전환시킨다. 따라서 날개판(42)은, 유동에너지를 손실시키지 않고 임펠러 샤프트(24)에 회전력을 전달할 수 있게 된다.
또한, 상기 보강판(44)은, 유동압력에 의하여 날개판(42)에 가해지는 강한 충격은 줄이고, 유속은 그대로 전달되도록 한다. 이러한 보강판(44)은, 틈새(46)를 두고 임펠러 샤프트(24)에 형성된다. 상기 틈새(46)는, 날개판(42)에 가해지는 유동압력에 의한 충격을 감소시킨다.
이러한 본 발명에 의한 유수압 발전모터에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 발전기(40)가 설치된다. 상기한 발전기(40)를 유수압 발전모터에 연결하기 위하여 임펠러 샤프트(24)의 일측에는 기어박스(48)가 설치된다. 그리고 상기 기어박스(48)에는, 회전력이 발전기(40)에 전달되도록 하기 위한 체인 스프로켓(50)이 구비된다.
상기한 유수압 발전모터 측 체인 스프로켓(50)은, 발전기(40)의 구동샤프트(54)에 장착된 체인 스프로켓(50)과 체인(52)으로 연결된다. 상기 체인 스프로켓(50)들을 연결하는 체인(52)은, 유수압 발전모터의 회전력을 발전기(40)에 전달한다. 발전기(40)는 상기한 체인(52)을 통해서 회전력을 전달받아 발전을 하게 된다.
상기 유수압 발전모터 및 발전기(40)를 연결하는 체인(52) 및 체인 스프로켓(50)은, 벨트 및 풀리로 변경하여 사용할 수도 있다.
이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 조립 과정 및 작용을 도 7을 참고로 하여 설명한다.
먼저, 유수압 발전모터의 조립과정을 개략적으로 설명하면, 주물로 제조되어 중공관(4)과 일체로 형성되는 임펠러 하우징(8)의 쳄버(22)에, 커버구멍(6)을 통해 임펠러(38)를 삽입한다.
그리고, 상기 임펠러(38)가 설치되면, 임펠러 하우징(8)의 커버구멍(6)을 덮도록 하우징 커버(28)를 조립한다. 이때 하우징 커버(28)의 조립은, 축공(26)을 이용해서 임펠러 샤프트(24)에 먼저 삽입시킨다. 이어서, 상기한 커버구멍(6)을 하우징 커버(28)가 덮도록 임펠러 샤프트(24)에 삽입되어 있는 하우징 커버(28)를 커버구멍(6)에 삽입한 후, 둘레부(20)에 볼트(30)로 체결한다.
이에 따라, 상기 임펠러(38) 및 임펠러 하우징(8)의 쳄버(22)는, 하우징 커버(28)에 의하여 밀폐된다.
상기한 하우징 커버(28)가 둘레부(20)에 장착되면, 임펠러 샤프트(24)의 회전이 지지되도록 임펠러 샤프트(24)에 베어링(36)을 조립시킨다. 발전기(40)가 연결되지 않고 하우징 커버(28)의 일측 축공(26)을 통해 노출되어 있는 임펠러 샤프트(24)는, 하우징 커버(28)에 볼트(30)로 체결되는 베어링 커버(34a)에 의하여 커버된다.
그리고 발전기(40)가 연결되는 반대측 임펠러 샤프트(24)에, 베어링(36)을 조립하고 나서, 샤프트홀(H)이 있는 베어링 커버(34b)를 임펠러 샤프트(24)에 삽입시킨 후, 하우징 커버(28)에 볼트(30)로 장착한다.
상기한 바와 같이, 유수압 발전모터가 조립되면, 기존에 시공된 유체유동관(10)이나 신규로 시공되는 유체유동관(10)에 중공관(4)의 체결플랜지(12)를 이용하여 연결한다.
상기한 체결플랜지(12)에 의하여 유수압 발전모터가 유체유동관(10)에 설치되면, 일측에 노출된 임펠러 샤프트(24)에 발전기(40)를 연결하기 위하여 기어박스(48) 및 체인 스프로켓(50)을 장착한다.
그리고, 상기 임펠러 샤프트(24)에 설치된 체인 스프로켓(50) 및 발전기(40)의 구동샤프트(54)에 설치된 체인 스프로켓(50)들을 체인(52)으로 연결한다.
상기한 유수압 발전모터에 발전기(40)의 연결이 완료되면, 유체의 유동을 차단시켰던 유체유동관(10)을 개구시킨다.
상기한 유체유동관(10)의 개구로 유동하게 된 유체는, 종래 유체유동관(10)의 외경보다 좁은 중공관(4)의 좁은 외경을 지나게 됨으로써 유속이 빨라지게 된다. 상기한 중공관(4)을 빠른 유속으로 지나는 유체는, 유체 유동 경로 상에 있는 임펠러 하우징(8)의 쳄버(22)를 통과한다. 이때 유체는, 유동 진행방향에 있는 임펠러(38)를 회전시킨다. 즉, 유동하는 유체는 임펠러 하우징(8)의 쳄버(22)에 이르러 유동 경로를 막고 있는 날개판(42)에 유동압력을 가하여 날개판(42)을 밀어 회전시키게 된다.
상기 유체의 유동압력을 받은 날개판(42)의 회전은, 임펠러 샤프트(24)를 회전시키게 된다. 이에 따라, 임펠러 샤프트(24)는, 날개판(42)에 의하여 고속으로 회전하게 된다. 이 회전력은, 체인 스프로켓(50), 체인(52), 구동샤프트(54)의 체인 스프로켓(50)을 거쳐 구동샤프트(54)에 전달된다.
상기 유수압 발전모터의 회전력이 전달된 구동샤프트(54)는, 발전기(40)를 구동시킨다.
상기한 바와 같이, 유수압 발전모터의 회전력을 전달받은 발전기(40)는, 발전을 하여 전력을 생산하게 된다. 발전기(40)에서 발전된 전기는 도시생략한 충전기에 의하여 충전되거나 각각의 전기장치에 공급된다.
그리고, 유수압 발전모터는, 유체가 상시 흐르는 한 구간의 유체유동관 여건에 따라 하나 이상 설치하여, 지속적으로 적정량의 전력을 생산할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 유체가 상시 흐르는 유체유동관에 유수압 발전모터를 설치하여 발전기를 구동시킴으로써, 이때 생산된 전기를 생활용 및 산업용으로 사용할 수 있도록 한 것으로, 발전 산업 및 대체에너지 산업분야에 널리 이용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 유체가 공급되는 유체유동관(10)의 일부구간에 설치되며 양단에 유체유동관(10)과 결합되도록 체결플랜지(12)가 형성된 중공관(4)과, 상기 중공관(4)의 일부에 구비되며 그 내부에 임펠러를 수용하는 임펠러 하우징(8)과, 상기 임펠러 하우징(8)의 내부에서 유체의 유동에 의해 회전하도록 임펠러 샤프트(24)의 외주면에 형성된 임펠러(38)로 이루어진 회전력발생수단과; 상기 회전력발생수단의 임펠러 샤프트(24)와 연결되어 전기를 발생시키는 발전기;를 포함하는 유수압 발전모터에 있어서,
    상기 임펠러 하우징(8)은,
    상기 중공관(4)의 중앙 부분에서 돌출 형성되고, 측면 양쪽에 하우징 커버(28)가 조립되기 위한 커버구멍(6)이 구비되며, 그 내부에 원주면을 따라 반원형의 오목홈이 형성된 둘레부(20)와;
    상기 둘레부(20)에 형성된 커버구멍(6)을 밀폐하도록 상기 둘레부(20)의 측면 양쪽에 조립되며, 중앙에 임펠러 샤프트(24)가 관통하는 축공(26)이 형성된 2개의 하우징 커버(28)와;
    한쪽 하우징 커버(28)의 축공(26)을 커버하고 임펠러 샤프트(24)의 일단을 지지하는 베어링(36)을 은폐하기 위한 막힌 형태의 제1 베어링커버(34a)와;
    다른쪽 하우징 커버(28)의 축공(26)을 커버하고, 중앙에 임펠러 샤프트(24)가 관통되기 위한 관통홀이 형성된 제2 베어링커버(34b);를 포함하는 것을 특징으로 하는 유수압 발전모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임펠러(38)는,
    상기 2개의 하우징 커버(28)의 축공(26)에 삽입되고 발전기(40)와 일측이 연결되는 임펠러 샤프트(24)와;
    상기 임펠러 샤프트(24)를 일정 간격으로 등분하는 각각의 기준선(L1)을 중심으로 반시계 방향으로 회전되도록 임펠러 샤프트(24)의 외주면에서 상기 기준선(L1)과 직각을 이루도록 접선방향으로 연장 형성되고, 유체 및 임펠러 하우징(8)과의 회전간섭이 부드럽게 이루어지도록 가장자리가 원호 형태로 형성된 다수의 날개판(42)과;
    상기 다수의 날개판(42)들을 방사상으로 연결하도록 상기 날개판과 날개판 사이의 수직 중심선(L2)상에 형성되며, 임펠러 샤프트(42)의 외주면과 틈새(46)를 두고 형성되는 보강판(44);을 포함하는 것을 특징으로 하는 유수압 발전모터.
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