KR20150024879A - electricity generating turbine integrated blade and casing and method for generating power using it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 석탄이나 기름을 태워서 발생시키는 고압 고속의 수증기를 이용한 발전과, 댐이나 수문에 저장된 담수(潭水)나 해수(海水), 또는, 계곡물(溪谷水)의 낙차를 이용한 발전과, 조류(潮流) 및 바람의 운동에너지를 이용한 발전에 모두 쓰일 수 있는 새로운 형태의 발전용 터빈 및 이를 이용한 발전방법에 대한 것으로, 본 장치에는 유도장치 및 원통과, 원통 내면에 고정 설치되는 1개 이상의 고정날개와, 동력전달용 기어 및 샤프트를 포함하는 동력전달 장치 또는 원통 외면 일부에 설치되는 발전시설과, 원통과 원통 내부를 유동하는 유체의 자중을 지지하는 지지 장치와, 원통의 진동을 제어하는 진동제어장치와, 원통의 변위를 제어하는 변위제어장치와, 누수방지장치가 포함되며, 유체의 밀도와 유속 및 유동방향의 변화 여부에 따라, 원통 내부에 설치하는 날개 개수와 높이 및 이동각도 등을 조정하여 제작하는 방법으로 발전효율을 높이며, 유체의 주기적인 유동방향 반전(反轉)에도 동일한 회전력 구현이 가능한, 날개와 원통이 일체화되어 회전하는 발전용 터빈 및 이를 이용한 발전방법을 개시한다.The present invention relates to power generation using high-pressure, high-speed water vapor generated by burning coal or oil, power generation using fresh water stored in a dam or a water gate, seawater, or valley water, The present invention relates to a new type of power generating turbine which can be used both for generation of electricity using the tidal current and wind kinetic energy, and a power generating method using the same. The apparatus includes an induction device and a cylinder, A power transmission device including a fixed blade, a power transmission gear and a shaft, or a power generation facility provided on a part of the outer surface of the cylinder, a support device for supporting the weight of the fluid flowing in the cylinder and the inside of the cylinder, A displacement control device for controlling the displacement of the cylinder, and a water leakage prevention device. Depending on the density of the fluid and the change of the flow velocity and direction of the fluid, It is possible to increase the power generation efficiency by adjusting the number of wings to be installed, the height and the moving angle, and to generate the same rotational force even when the fluid is periodically reversed. Turbine and a power generation method using the same.
Description
본 발명이 적용되는 분야는, 화석연료를 태워 발생시키는 고압 고속의 수증기를 이용한 발전과, 수력이나 조력 또는 조류, 계곡물, 바람 등의 유체를 이용한 발전분야에 대한 것이다.Field of the Invention The present invention relates to power generation using high-pressure and high-speed steam generated by burning fossil fuel, and power generation using hydroelectric power, tidal power, algae, valley water and wind.
기존의 화력이나 수력, 조력 또는 조류, 계곡물, 바람 등을 이용한 발전방법에 있어서 회전력을 발생시키는 수차 혹은 블레이드는, 회전축을 중심으로 회전하는 프로펠러 형태나, 또는, 회전축과 연결된 동심원상에 회전날개가 설치된 블레이드 형태가 대부분이다. 그러나 이러한 형태의 회전날개는, 유체와 접촉되는 면적이 제한된 상태에서 1회 접촉으로 유체와의 에너지 전환이 완료되며, 회전축과 날개의 연결부위가 날개의 회전중심 부에 위치하여, 연결부위에서 발생하는 난류현상에 의해 심한 진동과 유체교란이 발생하며, 수차 혹은 블레이드와 유체 상호 간에 접촉하는 각도가 큰 원인으로 발생하는 진동 및 변위를 억제하기 위해, 지지하는 골조를 필요 이상으로 키우는 현상을 유발하였으며, 수력이나 조력 또는 조류일 경우에는, 회전력을 일으키는 블레이드의 반대방향에 위치한 블레이드가 유체유속방향에 역방향으로 작동되는 현상으로 인하여 발전효율이 높지 않으며, 발전을 위한 필요 회전력을 얻기 위하여 날개크기를 지나치게 키우는 등의 단점들을 내포하고 있어 효율 높은 발전을 구현하지 못하고 있다. The aberration or the blade generating the rotational force in the conventional power generation method using the thermal power, the hydraulic power, the tidal force, the algae, the valley water, the wind or the like may be in the form of a propeller rotating around a rotary shaft, Most of the blade type is installed. However, in this type of rotating blades, the energy transfer to the fluid is completed in a state where the contact area with the fluid is limited, and the connection between the rotating shaft and the blades is located at the rotation center of the blades. The turbulence caused severe vibration and fluid disturbance, and caused the supporting frame to be raised more than necessary in order to suppress vibration and displacement caused by aberration or contact angles between the blade and fluid, In the case of hydraulic, tidal or algae, the generation efficiency is not high due to the phenomenon that the blade located in the opposite direction of the blade generating the rotational force is operated in the reverse direction to the direction of the fluid flow, and the blade size is excessively increased And it does not realize efficient development. And there.
(특허문헌 1) KR1405494 10 “조력발전 터빈”은 회전중심 부가 막힌 일반적인 블레이드의 회전중심 부를 개방형 구조로 만들고, 각각의 블레이드를 내부 케이싱에 장착시키는 방법을 사용하여 저 낙차 조건에 적용할 수 있도록 하였으며, (Patent Document 1) KR1405494 10 " tidal power generation turbine " makes it possible to apply the low-drop condition using a method of making the rotation center of a general blade clogging the rotation center open structure and mounting each blade to the inner casing ,
(특허문헌 2) KR20100100876 10 “동력발생장치 조립체, 추진 또는 펌프장치 및 발전장치 설비”는 회전축을 따라 블레이드를 나선형으로 크기가 줄어드는 단일 구조 형태로 제작하였으며,(Patent Document 2) KR20100100876 10 "Power Generator Assembly, Propulsion or Pump Device and Power Generator Apparatus" is a single structure in which the blade is spirally reduced in size along the rotational axis,
(특허문헌 3) KR1035831 10 “임펠러식 회전날개를 구비하는 조류 발전기”는 조류가 작용하는 임펠러 형태의 회전날개의 반대방향 날개 전면에 파도모양의 유도 케이싱을 설치하여 더욱 큰 회전력을 얻게 하였으며,(Patent document 3) KR1035831 10 "tidal generator with impeller-type rotary blades", a wave-shaped induction casing was installed on the front surface of the impeller-type rotary blades opposite to the vanes,
(특허문헌 4) KR1261863 10 “발전장치 및 발전장치 조립체”는 고정된 덕트 전면과 후면에 블레이드를 설치하고 덕트 내면으로 유입되는 유체를 선회 유동시킬 나선형 핀과 유입구 등을 포함한 선회 흐름 수단을 설치하였으며, (Patent Document 4) KR1261863 10 "Generating device and power generator assembly" has a blade installed on the front and rear sides of a fixed duct, and a swirling flow means including a spiral pin and an inlet for swirling the fluid flowing into the duct inner surface is installed ,
(특허문헌 5) KR1488220 10 “풍력, 수력 및 조력발전 터빈의 효율 개선장치”는 수직축 형태의 블레이드의 효율을 높이기 위해 역풍 방향의 블레이드 전면에 회전축을 중심으로 이동 가능한 가이드 부재를 설치하여 효율을 높였으며,(Patent Document 5) KR1488220 10 " Efficiency Improvement Device for Wind Turbine, Hydro Power & Tidal Power Turbine ", in order to increase the efficiency of the vertical blade type blade, a guide member capable of moving around the rotation axis around the blade In addition,
(특허문헌 6) KR20130126883 10 “발전용 터빈”은 자유 낙하하는 유체를 대상으로 회전축 상에 원뿔 형 본체 및 본체 상부에서 하부방향으로 외주 면을 따라 굴곡 되게 설치되는 복수 개의 날개를 장착한 터빈에 대한 것이다. (Patent Document 6) KR 20130126883 10 " Power generation turbine " refers to a turbine having a conical body on a rotating shaft and a plurality of blades installed to be bent along the outer circumferential surface in a downward direction from an upper portion of the body, will be.
상기 기술 중 “조력발전 터빈”은 블레이드의 회전중심 부를 개방형 구조로 만들고 각각의 날개를 내부 케이싱에 장착시키는 방법을 사용하였으나, 날개가 설치되는 내부 케이싱 및 발전을 위한 기타 장치가 유체 속에 잠기는 구조로 되어 있어 유체 유입을 완벽하게 차단하는 기술이 필요하며, 동력발생장치 조립체, 추진 또는 펌프장치 및 발전장치 설비는 회전축을 따라 블레이드를 나선형으로 크기가 줄어드는 단일 구조형태로 제작하는 방법이나, 근본적으로 샤프트가 회전중심에 위치하고 블레이드 설치길이가 증가할수록 샤프트의 크기가 커지는 등의 약점이 있다.The "tidal power generation turbine" described above uses a method of making the rotation center portion of the blade open and attaching each of the blades to the inner casing. However, the inner casing in which the blades are installed and other devices for power generation are immersed in the fluid A power generating device assembly, a propulsion or pump device, and a power generation device are required to have a structure in which a blade is spirally reduced in size along a rotating shaft, Is located at the center of rotation and the shaft size increases as the blade installation length increases.
또한, (특허문헌 7) KR1035096 10 “다단 프로펠러를 이용한 풍력발전장치 및 그 방법”은 하우징 안에 다 단으로 형성된 프로펠러에 의한 풍력 발전에 대한 것이며, Patent Document 7: KR1035096 10 " Wind power generator using multistage propeller and method thereof " refers to wind power generation by propellers formed in multiple stages in a housing,
(특허문헌 8) KR0936503 10 “부스터 블레이드를 갖는 세그먼트 트위스팅 풍력발전시스템”은 샤프트를 중심으로 블레이드가 꼬이는 형태로 설치하여 발전효율을 높였으며, (Patent Document 8) KR0936503 10 "Segment Twisted Wind Power Generation System with Booster Blade", the blades are twisted around the shaft to increase power generation efficiency,
(특허문헌 9) KR1057828 10 “V자형 연속 임펠러 발전장치”는 수력발전에 쓰이는 임펠러의 수면으로 향하는 부위를 ‘V’자형으로 만들어 물과의 저항을 감소시켰으며,(Patent Document 9) KR1057828 10 "V-shaped continuous impeller power generation device" reduces the resistance to water by making the portion of the impeller used for hydroelectric power generation to the water surface to have a "V" shape,
(특허문헌 10) KR1213372 10 “조류 발전용 수차구조물”은 회전방향이 다른 다수의 블레이드를 이용한 조류발전 방법이며,(Patent Document 10) KR121337210 " awnings for a tidal power generation " is an algae generating method using a plurality of blades having different rotational directions,
(특허문헌 11) KR20120026490 10 “발전 장치”는 해류발전에 대한 것이다.(Patent Document 11) KR20120026490 10 " Generator " refers to the ocean current generation.
그러나 상기한 기술 모두에 사용되는 회전체는 회전축을 중심으로 회전하는 방식이므로, 근본적으로 유체의 에너지 회수율이 떨어지며, 하우징 내에 설치된 회전체의 회전에 의해 발생하는 원심력으로 인하여 유체와 회전체 간의 불필요한 마찰이 증가하는 결과를 야기한다. However, since the rotating body used in all of the above techniques rotates around the rotating shaft, the energy recovery rate of the fluid is basically low, and unnecessary friction between the fluid and the rotating body due to the centrifugal force generated by rotation of the rotating body installed in the housing Resulting in an increasing effect.
또한, (특허문헌 12) KR1164430 10 “자가발전 소변기 물 내림 장치”는 급수배관 내에 물의 유동방향으로 설치되는 샤프트에 설치되는 복수의 블레이드의 회전에 의한 발전방법이며,Further, KR1164430 10 "Self-powered urinal water dropping device" is a method of generating electricity by rotation of a plurality of blades mounted on a shaft provided in a water flow direction in a water supply pipe,
(특허문헌 13) KR1078311 10 “배관을 흐르는 유체를 이용한 동력발생장치 및 이를 이용한 발전장치”는 배관 내부에 서로 반대로 회전하는 원판에 공기의 흐름에 의해 회전을 일으키는 복수의 핀이 장착되어 가동하는 발전방법이며, (Patent document 13) KR1078311 10 " Power generation apparatus using fluid flowing through piping " and " power generation apparatus using the same " refer to a power generation apparatus in which a plurality of fins, which cause rotation by the flow of air, / RTI >
(특허문헌 14) KR1189764 10 “배관용 수력발전장치”는 배관 내부의 샤프트에 고정 설치된 스크루 터빈에 일정한 간격으로 설치된 블레이드를 이용하여 발전하는 방식이며,(Patent Document 14) KR1189764 10 " Hydraulic power generation device for piping " is a method of generating power by using a blade installed at a constant interval in a screw turbine fixed to a shaft inside a pipe,
(특허문헌 15) KR1097771 10 “소형 수력발전기”와 (특허문헌 16) KR1465584 10“관로 일체형 수력발전기 및 이를 이용하는 배수관 발전시스템”은 유체가 유동하는 내부 하우징 내면에 회전력을 일으키는 다수의 블레이드를 설치하여 내부 하우징이 회전토록 하며, 내부 하우징과 외부 하우징에 발전장치를 설치하여 발전하는 발전방법에 대한 것이다.(Patent Document 15) KR1097771 10 " Small Hydraulic Generator " and KR1465584 10 " Channel Integrated Hydraulic Generator and Drainage Pipeline Power Generation System Using the Same " have a plurality of blades for generating rotational force on the inner surface of the inner housing The present invention relates to a power generating method in which an inner housing rotates and a power generating device is installed in an inner housing and an outer housing.
그러나 상기 기술 중 “자가발전 소변기 물 내림 장치와 배관용 수력발전장치”는 배관 내에 설치된 회전체의 회전에 의해 발생하는 원심력으로 인하여 유체와 회전체 간의 불필요한 마찰을 증가시키며, “소형 수력발전기와 관로 일체형 수력발전기 및 이를 이용하는 배수관 발전시스템”은 블레이드 설치방법을 명확하게 제시하지 않은 상태로 다수의 블레이드를 회전체 내면에 설치하는 것으로만 기술되어 있어, 블레이드와 유체 간에 발생하는 거동을 명확히 이해할 수 없으며, 또한, 블레이드 설치방법에 있어서 본 발명과 차별된다.However, the above-mentioned " self-generated urine drainage device and piping hydraulic power generation device " increases unnecessary friction between the fluid and the rotating body due to the centrifugal force generated by rotation of the rotating body installed in the piping, An integrated hydraulic power generator and a drainpipe power generation system using the same "is described only by installing a plurality of blades on the inner surface of the rotating body without clearly showing the method of installing the blades, so that the behavior occurring between the blade and the fluid can not be clearly understood , And also different from the present invention in the blade installation method.
본 발명은, 상기한 종래의 기술 및 장치들이 내포하고 있는 기능의 한계와 구조적인 한계를 극복하고, 유체에서 회수되는 에너지 회수비율을 개선하기 위하여 고안된 것으로, 날개와 케이싱이 일체화된 발전용 터빈 및 이를 이용한 발전방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is designed to overcome the limitations and structural limitations of the conventional technologies and devices and to improve the energy recovery ratio recovered from the fluid. The present invention relates to a power generation turbine integrated with a wing and a casing, And to provide a power generation method using the same.
본 발명 장치는, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 유체를 원통 내부로 유도하는 과정에서 유속을 증가시키고 원통 밖으로 배출되는 유체를 분산시키는 유도장치와, 유체의 유동(流動)방향으로 입구와 출구가 개구부로 이루어지며, 길이 방향 축을 중심으로 회전하는 원통과, 원통 내면에 설치되어, 임의 설치위치에서도 원통 내면과 고정부위가 90도 각도를 이루며 장착된 상태에서 동일한 이동각도를 유지하며 고정 설치되는 1개 이상의 고정날개와, 동력전달용 기어 및 샤프트를 포함하는 동력전달 장치와, 원통과 유체 자중을 지지하며 원통의 회전을 유지하는 지지 장치와, 원통의 진동을 제어하는 진동제어장치와, 유체 유동방향으로 발생하는 원통 변위를 제어하는 변위제어장치와, 누수방지장치를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an induction device for increasing the flow velocity and dispersing a fluid discharged out of a cylinder in the process of introducing fluid into a cylinder, A cylinder which is made of an opening and which rotates around a longitudinal axis and a cylinder 1 which is provided on the inner surface of the cylinder and which is fixedly installed while maintaining the same moving angle in a state in which the cylinder inner surface and the fixed portion form an angle of 90 degrees, A power transmission device including at least one fixed blade, a power transmission gear and a shaft, a support device for supporting the cylinder and the fluid weight and for maintaining the rotation of the cylinder, a vibration control device for controlling the vibration of the cylinder, A displacement control device for controlling the cylindrical displacement occurring in the direction of the pipe, and a water leakage prevention device.
또한, 상기 유도장치는, 유체가 유입하는 원통 전면에서는 단면적이 연속으로 줄어드는 원뿔 형태로 원통과 접하고, 유체가 유출하는 원통 후면에서는 단면적이 연속으로 커지는 원뿔 형태로 원통과 접하는 방법으로 설치될 수 있다.In addition, the induction device may be installed in such a manner that the induction device is in contact with the cylinder in a conical shape in which the cross-sectional area is continuously reduced at the entire front surface of the fluid into which the fluid flows, and in a conical shape in which the cross- .
또한, 상기 원통은, 외면(外面)에, 회전력을 전달하는 기어 및 샤프트가 조합된 최소 1세트 이상의 동력전달장치 및 지지구조물을 설치할 수 있다.In addition, at least one set of the power transmission device and the support structure in which the shaft and the gear for transmitting the rotational force are combined may be provided on the outer surface of the cylinder.
또한, 상기 원통은, 외면(外面) 일부에 회전자 장치를 설치하고, 별도 고정 케이싱에 발전기 고정자 장치 등을 설치하는 방법으로 최소 1개소 이상 발전장치를 설치할 수 있으며, 이 경우에는, 상기한 동력발생장치를 생략할 수 있으며, 발전장치와 관련된 지지구조물을 설치할 수 있다.In addition, at least one power generating device may be installed in at least one of the cylinders by installing a rotor device in a part of the outer surface and installing a generator stator device or the like in a separate fixed casing. In this case, The generating device can be omitted, and a supporting structure related to the power generating device can be installed.
또한, 상기 원통은, 유체와 고정날개의 상호작용으로 발생하는 원통의 이동을 억제하는 변위제어용 철판을 최소 1개소 이상 외면(外面)에 설치할 수 있다.In addition, the cylinder can be provided with at least one displacement control steel plate on the outer surface for suppressing the movement of the cylinder caused by the interaction between the fluid and the fixed vane.
또한, 상기 원통은, 유체와 고정날개의 상호작용으로 발생하는 원통의 진동을 억제하는 진동제어장치를 최소 1개소 이상 외면(外面)에 설치할 수 있다.In addition, the above-mentioned cylinder can be provided on at least one or more vibration control devices for restricting the vibration of the cylinder caused by the interaction of the fluid and the fixed vane on the outer surface.
또한, 상기 원통은, 유체가 자유 낙하할 경우, 유입 부에 설치되는 유도장치의 끝단 구경(內徑)을 원통 구경보다 작게 하는 방법으로 유도장치 끝단을 회전 원통 내부로 삽입하고, 유출 부에 설치되는 유도장치의 입구 구경을 원통 외 측 구경보다 크게 하여 원통 끝단이 유도장치 내부로 삽입되는 형태로 설치되는 누수방지장치를 설치할 수 있다.When the fluid falls freely, the cylindrical end is inserted into the rotary cylinder in such a manner that the diameter of the end of the induction device installed in the inflow portion is made smaller than the diameter of the cylinder, The diameter of the inlet of the induction device may be larger than the diameter of the outside of the cylinder, and the end of the cylinder may be inserted into the induction device.
또한, 상기 원통은, 고정된 구조물이나 선박의 내부에 설치되어 유체와 원통 외면(外面)과의 접촉을 최소화할 수 있다.In addition, the cylinder may be provided in a fixed structure or inside the vessel, so that the contact between the fluid and the cylindrical outer surface can be minimized.
또한, 상기 원통은, 수평설치일 경우, 양쪽 끝 부분에 누수방지장치를 설치할 수 있다.In the case of the horizontal installation, the cylinder may be provided with a waterproofing device at both ends thereof.
또한, 상기 원통은, 원통 및 유체 자중을 지지하고 원통이 원활히 회전되기 위하여, 지지용 베어링, 또는, 최소 3개 이상의 지지용 롤러로 구성되어 작동하는 지지 장치를 최소 1개소 이상 외면(外面)에 설치할 수 있으며, 이를 지지하는 고정골조가 설치될 수 있다.In addition, the above-mentioned cylinder has a supporting device for supporting a cylinder and a fluid self-weight and constituted by a supporting bearing or at least three supporting rollers for smoothly rotating the cylinder, And can be provided with a fixed frame to support it.
또한, 상기 유체는, 댐이나 수문에서 방류되는 담수나 해수, 조류, 계곡물, 바람, 화석연료를 태워 발생시키는 수증기가 될 수 있다.In addition, the fluid may be water vapor that burns fresh water or seawater, birds, valleys, wind, and fossil fuels discharged from dams or gates.
또한, 상기 고정날개는, 원통 내면을 따라 동일한 나선 형태를 이루며, 최소 1개 이상, 고정 설치될 수 있다.In addition, the fixed blade has the same spiral shape along the inner surface of the cylinder, and at least one fixed blade can be fixedly installed.
또한, 상기 변위제어장치는, 변위제어용 베어링, 또는, 유속방향과 마주보는 방향으로 변위제어용 철판 면(面)과 접촉된 상태로 작동하는 변위제어용 롤러가 3개 이상 조합된 형태로 구성될 수 있고, 최소 1개소 이상 설치될 수 있으며, 후방과 하부에 지지용 고정골조가 설치될 수 있다.The displacement control device may be constituted by a displacement control bearing or a combination of three or more displacement control rollers operating in a state of being in contact with an iron plate surface for displacement control in the direction opposite to the flow velocity direction , At least one place may be provided, and a support frame for support may be installed at the rear and lower part.
또한, 상기 진동제어장치는, 진동제어용 베어링, 또는, 원통의 길이방향 단면의 외면 원주를 따라 고정 설치되는 삼각형 형태의 철판과 철판의 중심모서리를 따라 회전하는 최소 2개 이상의 진동제어용 롤러가 조합된 형태로 구성될 수 있고, 최소 1개소 이상 설치될 수 있으며, 지지용 고정골조가 설치될 수 있다. The vibration control device may further include a vibration control bearing or a combination of at least two vibration control rollers rotating along the central corners of the steel plate and a triangular steel plate fixedly installed along the outer peripheral circumference of the cylindrical cross- At least one or more of them can be installed, and a supporting frame for supporting can be installed.
본 발명은, 원통 내부로 유입되는 유체의 밀도와 유속에 따라 고정날개의 설치 개수와 높이, 이동각도, 설치길이를 조정하는 방법으로 발전효율을 높이며,The present invention improves the power generation efficiency by adjusting the number and height of the fixed blades, the moving angle, and the installation length according to the density and the flow rate of the fluid flowing into the cylinder,
또한, 본 발명은, 일 방향 발전인 경우, 원통 내부로 유입되는 유체의 밀도와 유속에 따라 고정날개의 고정단(固定端) 중심선과 자유단(自由端) 중심선이 이루는 휨 각도(bending angle)를 조정하는 방법으로 발전효율을 높이며, According to the present invention, in the case of one-direction power generation, the bending angle formed between the center line of the fixed end of the stationary vane and the free end centerline of the stationary vane according to the density and the flow rate of the fluid flowing into the cylinder, To improve power generation efficiency,
또한, 본 발명은, 흐름 방향이 주기적으로 반전(反轉)하는 조류(潮流)발전일 경우, 고정날개의 고정단(固定端) 중심과 자유단(自由端) 중심을 연결한 중심선이 원통의 길이방향 단면중심으로 향하게 하는 방법으로 양방향 발전효율을 동일하게 구현할 수 있으며,Further, in the case of a tidal power generation in which the flow direction is periodically reversed, the center line connecting the center of the fixed end of the fixed blade and the center of the free end of the fixed blade has a center line Directional power generation efficiency can be realized in the same manner by directing the longitudinal direction cross-
또한, 본 발명은, 조류(潮流)발전일 경우, 조류의 흐름 방향과 직각으로 관련 장치가 설치된 선박을 고정하여 상시발전이 가능함으로써, 유지운영비를 최소화할 수 있다. Further, in the case of tidal current generation, the present invention can minimize the maintenance operation cost by fixing the vessel equipped with the related apparatus at a right angle to the flow direction of the tidal current, thereby enabling constant power generation.
도 1은 본 발명과 관련하는 유도장치와 원통, 원통 내부에 고정날개를 장착하는 방법과, 유체의 유동방향에 따른 유도장치 설치방법 및 발전용 터빈 설치방법을 개략적으로 나타내어 설명하기 위한 설명도 이며,
도 2는 본 발명과 관련하는 원통 내부에서 유체와 고정날개의 상호작용과 이에 따른 유체의 거동을 설명하기 위한 개략적인 설명도 이며,
도 3은 본 발명과 관련하는 원통 변위제어용 철판과 진동제어용 철판, 원통에 장착되는 동력전달용 기어의 설치방법과 기능 및 원통 외면 일부에 설치할 수 있는 발전장치 설치방법을 나타내기 위한 개략적인 설명도 이며,
도 4는 본 발명과 관련하는 원통 진동제어장치 및 변위제어장치의 설치방법을, 유체가 조류일 경우, 개략적으로 나타내기 위한 설명도 이며,
도 5는 본 발명과 관련하는 원통 지지 장치 및 그의 설치방법을 나타내기 위한 개략적인 설명도 이며,
도 6은 본 발명과 관련된 적용범위 중 하나인 조류발전에 있어서, 선박을 특수하게 제작함으로써, 선박 내에 본 발명 장치를 동시에 다수 설치하여 시간당 총발전량을 늘리는 방법을 설명하기 위한 설명도 이다.BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view schematically showing an induction device, a method for mounting a fixed blade in a cylinder, a cylinder, a method for installing an induction device according to a flow direction of a fluid, and a turbine installation method for power generation according to the present invention; ,
2 is a schematic explanatory view for explaining the interaction between fluid and fixed vanes and the behavior of fluids therein in a cylinder according to the present invention,
3 is a schematic explanatory view showing an installation method and function of a steel plate for displacement control of a cylinder, a steel plate for vibration control, a gear for power transmission mounted on a cylinder, and a method of installing a generator in a part of the outer surface of a cylinder, Lt;
Fig. 4 is an explanatory view schematically showing a cylindrical vibration control device and a method of installing the displacement control device according to the present invention when the fluid is an algae,
FIG. 5 is a schematic explanatory view showing a cylindrical supporting apparatus and a method of installing the same according to the present invention,
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a method for increasing the total generation amount per hour by installing a plurality of the present invention devices simultaneously in a vessel by specially manufacturing a ship in algae power generation, which is one of the application areas related to the present invention.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 첨부한 도면에 의해, 상세히 설명하면 다음과 같다.The above and other objects, features and advantages of the present invention will be more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 핵심장치인 유도장치와 원통, 원통 내부에 고정날개를 장착하는 방법과, 유체의 유동방향에 따른 유도장치 설치방법 및 발전용 터빈을 설치하는 방법을 개략적으로 나타내어 설명하기 위한 것으로, 본 발명 장치인 발전용 터빈은 유도장치(109)와 원통(100), 고정날개(101) 및 원통 변위제어장치, 원통 진동제어장치, 동력전달장치, 원통 지지 장치, 누수방지장치 등으로 이루어진다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view illustrating a guide device, a cylinder, a method for mounting a fixed blade in a cylinder, a method for installing an induction device according to a flow direction of a fluid, and a method for installing a power generation turbine, The turbine for power generation according to the present invention is a turbine for power generation which includes an
상기 원통(100)은, 유체가 해수나 육지 수일 경우, 비틀림(torsion)에 강하면서 부식에 강한 스테인리스 스틸로 된 재질의 원형파이프를 사용할 수 있으며, 유체의 밀도 및 유속과 고정날개 설치방법에 따라, 구경과 길이가 조정된다. When the fluid is seawater or land water, the
또한, 상기 원통(100)은, 풍력발전인 경우, 강성이 크며 가벼운 공업용 플라스틱 관이 사용될 수 있으며, 고정날개(101) 및 동력전달용 기어 및 원통에 고정되는 변위제어용 철판 등은 원통과 동일한 재질로 변경되어 제작될 수 있다. In the case of wind power generation, the
또한, 상기 고정날개(101)는, 유체의 종류 및 유속에 따라, 원통과 동일한 재질의 자재를 사용할 수 있으며, 최소 1개 이상의 날개가 원통 내면에 고정 장착되며, 예시한 그림은, 고정날개가 1개 설치된 형상을 예시한 계략도이다.The
또한, 상기 고정날개(101)는, 유체와의 마찰을 줄이기 위해 자유단(自由端) 면(面)이 날카로운 형태를 갖도록 제작될 수 있으며, 또한, 유체와의 마찰을 높이기 위해 날개 시작 단면과 끝 단면이 날카로운 형태를 갖도록 제작될 수 있다. The fixed
또한, 상기 고정날개(101)는, 원통의 회전축을 중심으로 동일한 단면형상과 이동각도를 유지하며 연속되는 형태로 원통 내면에 장착될 수 있다.In addition, the
또한, 상기 고정날개(101)는, 유체의 밀도와 유속에 따라, 원통 내에 설치되는 날개 수와 날개높이, 변위각도, 설치길이를 조정하는 방법으로 발전용 터빈의 효율을 높일 수 있다. In addition, the
또한, 상기 고정날개(101)는, 조류(潮流)처럼 유체의 유속방향이 규칙적으로 반전(反轉)되는 경우, 날개의 자유 단과 고정 단의 중심축이 원통 내면과 90도 각도를 이루며 장착되는 방법으로, 발전효율의 변동성을 최소화할 수 있다.In addition, when the flow direction of the fluid is regularly reversed, such as a tidal flow, the
또한, 상기 원통(100)은, 유체 유입 부에 원통을 향해 일정하게 원형 단면이 줄어드는 원뿔형태의 유도장치(109)를 설치하여 유체의 유속을 증가시킬 수 있으며, 유체 유출 부에는 유입 부와 반대형태로 유도장치를 설치하여 유출되는 유체의 확산작용이 용이하게 일어나도록 할 수 있다.In addition, the
또한, 상기 원통(100)은, 유도장치(109)를 포함하여, 벽체(112)를 경계로 외부와 격리된 구조물 내부(113)에 설치될 수 있으며, 이의 효과로, 원통 외면(外面)은 유체와 직접접촉을 최소화할 수 있다.The
또한, 상기 유도장치(109)는, 전면에 상하 방향으로 작동되는 개폐장치를 설치할 수 있으며, 이를 이용하여 발전용 터빈의 각 장치를 용이하게 개보수할 수 있다.
Further, the
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 본 발명의 실시 예들은, 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention will be described by those skilled in the art to which the present invention is applicable.
따라서 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있고, 발전을 위해 이용하는 유체를, 댐에 저장된 물이나 계곡물, 조류(潮流), 조력(潮力), 바람, 고압 고속의 수증기 등으로 변경할 수 있으므로, 본 발명의 특허 청구범위는 아래에서 설명하는 실시 예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.
Therefore, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the fluid used for power generation can be used for various purposes such as water, valley water, tidal current, tidal force, wind, The scope of claims of the present invention is not limited by the embodiments described below.
도 2는, 본 발명과 관련하는 원통 내부에서 유체와 고정날개의 상호작용과 이에 따른 유체의 거동을 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 것으로, 원통을 통과하는 유체에 일어나는 에너지 변화는, 유체의 위치에너지와 마찰에 의한 손실에너지를 무시할 경우, 2 is a schematic view for explaining the interaction between the fluid and the fixed blade in the cylinder according to the present invention and the behavior of the fluid. The energy change occurring in the fluid passing through the cylinder is determined by the position energy of the fluid If the loss energy due to friction is ignored,
0.5×(M유)×(V1)²= 0.5×(M유)×(V2)²+ 0.5×(M터)×(R터)²×(W터)²+ (FE터)0.5 × (M) × (V 1) ² = 0.5 × (M) × (V 2) + 0.5 × (Meter) × (Rter)
과 같은 관계식으로 표현될 수 있다.Can be expressed as a relational expression.
상기 식이 나타내는 또 다른 의미는, 유체가 원통을 빠져나갈 때의 유출속도(V2)를 최대한 낮추는 것이, 발전용 터빈과 유체의 자중을 고정 값으로 산정할 경우, 발전용 터빈의 효율을 높일 수 있는 방법임을 나타내며, 유체의 유출속도(V2)를 줄이는 방법은, 원통 구경과 길이 및 원통 내에 설치되는 고정날개 설치방법 및 작동원리에 의해 결정됨을 의미한다.Another meaning of the above expression is that the efficiency of the power generation turbine can be increased when the flow velocity V2 of the fluid at the time of exiting the cylinder is minimized to estimate the self weight of the power generation turbine and the fluid at a fixed value Means that the method of reducing the flow velocity V2 of the fluid is determined by the cylindrical bore and the length and the fixed wing installation method and operation principle installed in the cylinder.
상기 개념을 바탕으로, 원통 내에 장착되는 고정날개의 설치방법 및 이를 이용한 발전방법을 간략하게 기술한다.Based on the above concept, a method of installing a fixed blade mounted in a cylinder and a power generation method using the same will be briefly described.
예시한 도면은, 양방향 발전의 경우로, 3개의 고정날개가 원통 내면 입구로부터 동일한 거리를 이동되어 설치되며, 각 날개의 자유단 방향은 항시 원통의 길이방향 단면 중심을 향하게 설치되고, 각 날개는 120도 각도를 유지하며 동일한 변위를 갖고 이동되며, 날개의 끝 지점은, 시작위치에서 반 시계 방향으로, 120도 회전된 형태로 연속적으로 연결 설치됨을 나타낸다.In the case of bi-directional power generation, three fixed blades are installed at the same distance from the inner surface of the cylinder, and the free ends of the blades are always oriented in the longitudinal center of the cylinder, With the same displacement being maintained at an angle of 120 degrees, and the end points of the wings are continuously connected in a counter-clockwise direction at a starting position and rotated 120 degrees.
또한, 원뿔 형태의 유도장치(109)를 거쳐 원통 내부로 유동하는 유체는, 유도장치(109) 입구와 출구의 단면적 비율에 반비례하여 유속이 증가한다. Further, the fluid flowing into the cylinder through the cone-shaped
또한, 원통이 회전하기 전 상태에서, 원통 내부로 유입되는 유체는, 원통 내벽 및 고정날개와 마찰을 일으키고, 고정날개 형상에 의해, 원통 내면에 설치된 고정날개와 고정날개 간의 중심지역에서 최대 유속을 갖고 유동한다. 그리고 고정날개의 설치형상에 따라, 유체와 고정날개와의 접촉 면(204, 205)은, 단면을 기준으로, 고정날개 우측에 각각 위치하며, 유체가 원통 내부를 유동함에 따라 고정날개와의 접촉 면적이 넓어진다. 이때, 각 고정날개 단면의 우측 공간으로 유동하는 유체 중 고정날개와 접촉한 유체는, 유속이 저하되고, 반 시계 방향으로 유동방향이 변하며, 고정날개와 접촉하지 않고서 연속적으로 보충되는 유체와 혼합된다. In addition, in the state before the cylinder is rotated, the fluid flowing into the cylinder causes friction with the cylinder inner wall and the fixed blade, and the maximum flow velocity in the central region between the fixed blade and the fixed blade, And flows. According to the installation shape of the fixed blade, the contact surfaces 204, 205 between the fluid and the fixed blade are respectively located on the right side of the fixed blade with respect to the cross section, and the contact with the fixed blade The area becomes wider. At this time, the fluid flowing into the right space of each stationary blade section, which is in contact with the stationary blade, is mixed with the fluid that continuously flows without contact with the stationary blade, the flow velocity decreases and the flow direction changes counterclockwise .
또한, 상기 작용과 고정날개의 위치변화로 인하여, 고정날개와 고정날개 사이에서 유동하는 유체의 최대 유속을 갖는 지점의 위치가 반 시계 방향으로 연속적으로 이동되는 거동을 나타낸다. Further, the above-mentioned action and the position of the point having the maximum flow velocity of the fluid flowing between the stationary vane and the stationary vane are continuously moved counterclockwise due to the position change of the stationary vane.
또한, 원통 단면 중심부로 유동하는 유체는, 고정날개와 접촉하는 면적이 상대적으로 작으므로, 큰 유속변화 없이 유동하지만, 다른 구역에 있는 상대적으로 낮은 유속의 유체와의 마찰로 인하여, 낮은 유속의 유체를 자신의 유속방향으로 잡아당기는 것과 같은 거동과 다른 구역의 유체 영향으로 반 시계방향으로 회전하는 거동을 나타내므로, 원통이 정지한 상태에서, 원통 내를 유동하는 전체 유체의 유동은, 고정날개 사이에 위치한 3개의 소 권역에서 최대유속 지점이 반 시계 방향으로 연속적으로 이동하면서 반 시계방향으로 회전하고, 원통 중심부는 반 시계방향으로 회전하는 거동을 나타낸다.Further, the fluid flowing to the center of the cylindrical section has a relatively small area in contact with the fixed blade, so that it flows without a large change in the flow velocity, but due to the friction with the fluid at a relatively low flow rate in another zone, The flow of the entire fluid flowing in the cylinder in the state in which the cylinder is stopped can be prevented from flowing between the fixed vanes The center of the cylinder rotates in a counterclockwise direction while the maximum flow velocity point rotates in a counterclockwise direction while continuously moving in a counterclockwise direction.
또한, 상기한 유체의 유동은, 원통 또는 케이싱 내에서 중심축에 연결되어 작동하는 회전체와 유체 간의 상호작용으로 발생하는 유체의 거동방식과 전혀 다르며, 상기한 유체거동은 원통의 회전 중에 고정날개가 저속의 유체를 밀어내기 위해 사용되는 에너지 소모량을 줄이는 효과로 나타난다. The fluid flow is completely different from that of the fluid generated by the interaction between the fluid and the rotating body, which is connected to the central axis in the cylinder or casing, Is used to reduce the amount of energy consumed to push out low velocity fluids.
또한, 각 고정날개 단면의 좌측 공간에서 유동하는 유체는, 타 고정날개의 우측에서 유동하는 유체이므로, 상기한 거동을 동일하게 수행한다.Further, since the fluid flowing in the left space of each stationary blade section is the fluid flowing on the right side of the other stationary blade, the above-described behavior is performed in the same manner.
또한, 상기한 여러 거동은 고정날개 전체에서 동시에 발생하며, 유체의 연속적인 유동에 의해 전체 고정날개의 접촉 면에 전달되는 에너지는, 고정날개의 설치된 형상에 의해, 회전력(toque) 형태로 나타나며, 전달되는 에너지의 합이 발전용 터빈을 회전시킬 수 있는 한계 값을 넘어서는 시점에 발전용 터빈은 회전을 시작한다.
In addition, the above-mentioned various behaviors occur simultaneously in the entire fixed blade, and the energy transmitted to the contact surface of the entire fixed blade by the continuous flow of the fluid appears in the form of a torque due to the installed shape of the fixed blade, The turbine starts rotating when the sum of the delivered energy exceeds the limit for rotating the power generating turbine.
또한, 회전하기 시작한 원통 내의 유체와 고정날개와의 상호거동은, 상기한 작용들이 동일하게 일어나지만, 유체가 에너지를 전달하는 고정날개 접촉 면이 시계방향으로 회전함에 따라, 임의 위치에 있는 유체와 고정날개와의 접촉지점이 연속적으로 바뀌고, 이로 인하여 고정날개와 접촉하는 시간이 짧아지며, 고정날개에 전달되는 에너지가 정지 상태와 비교하여 높아지는 효과가 발생하며, 원통의 시계방향 회전속도는 연속적으로 증가한다.In addition, the mutual behavior of the fluid in the cylinder and the fixed blade, which starts to rotate, is the same as that described above, but as the fixed wing contact surface through which the fluid transmits energy rotates in the clockwise direction, The contact point with the fixed blade continuously changes, thereby shortening the contact time with the fixed blade, and the energy transmitted to the fixed blade is increased compared with the stationary state, and the clockwise rotation speed of the cylinder is continuously .
또한, 원통 내부의 유체 속도에 따라, 원통의 회전 중에 발생하는 유체의 시계방향 회전을 위해 소모되는 에너지의 크기가 달라지며, 유체에 의해 고정날개에 전달되는 전체 에너지에서 원통의 회전 중에 발생하는 유체의 시계방향 회전을 위한 에너지를 제외한 잔여 에너지에 의해 최대 회전속도가 결정된다. 따라서 회전력을 증가시키기 위해서는, 유체 에너지를 감소시키는 원인 중 하나인 마찰을 제외하고, 유체 유속이 빠를수록 좋고, 고정날개 설치 개수가 많을수록 좋으며, 고정날개 높이가 클수록 좋다.
Further, depending on the fluid velocity inside the cylinder, the amount of energy consumed for the clockwise rotation of the fluid generated during the rotation of the cylinder is changed, and the fluid generated during the rotation of the cylinder from the total energy transmitted to the fixed wing by the fluid The maximum rotational speed is determined by the residual energy excluding the energy for the clockwise rotation of the rotor. Therefore, in order to increase the rotational force, the faster the fluid flow rate is, the better the number of the fixed wing installation is, and the higher the fixed wing height, the better.
또한, 상기 과정 중에, 유체와 고정날개와의 접촉에 의한, 원통의 진동 및 변위현상이 발생하며, 진동 및 변위 크기는 유체 밀도와 유속을 포함하여, 고정날개의 설치 개수와 설치높이 및 이동각도, 설치길이에 영향을 받는다.
During the above process, vibration and displacement of the cylinder due to contact between the fluid and the stationary vanes occur. The vibration and displacement magnitudes include the fluid density and the flow velocity, and the number of the fixed vanes, the installation height, , And the length of the installation.
또한, 예시한 도면은, 3개의 고정날개 시작위치와 끝 위치가 120도 회전 이동된 형태로, 원통 입구에서 보았을 때, 투영된 날개 면이 1차 폐합되는 형태이며, 이러한 설치방법은, 원통 내(內)를 유동하는 유체의 보유에너지를 폐합되는 투영면적을 통해 연속적으로 전이할 수 있고, 고정날개 설치길이와 비례하여 전체적으로 균일한 회전력을 얻을 수 있음을 나타낸다.Further, in the illustrated example, the projected wing surfaces are first closed when viewed from the inlet of the cylinder, with the three fixed blade starting positions and the end positions being rotated by 120 degrees. In this mounting method, It is possible to continuously transfer the holding energy of the fluid flowing in the inner space through the projected area to be closed and obtain a uniform uniform rotational force in proportion to the fixed wing installation length.
또한, 고정날개를 투영 면적이 2차로 폐합되는 위치까지 설치할 경우, 유체 에너지를 좀 더 많이 회수할 수 있으나, 회전력이 불균일함에 따른 원통의 비틀림 현상이 발생하고, 이와 관련되어 증가하는 원통과 날개 및 추가되는 관련 장치들의 자중(自重) 증가를 야기하므로 주의해야 한다.
In addition, when the fixed blade is installed up to the position where the projected area is secondarily closed, the fluid energy can be recovered more, but the twisting phenomenon of the cylinder due to the unevenness of the rotational force is generated, Care must be taken because it causes an increase in the weight of the associated devices to be added.
상기 내용을, 전체 고정날개 투영 면적이 1차로 폐합되는 지점까지 고정날개를 설치하는 것을 기준으로 하고, 고정날개를 중심으로 정리하면,If the above description is based on the provision of the fixed wing up to the point where the entire fixed wing projected area is closed at the first time,
고정날개 이동각도가 클수록, 고정날개 설치개수가 줄어들며,The larger the moving angle of the fixed wing, the smaller the number of fixed wing installations,
고정날개 높이가 커질수록, 유체 에너지의 회수율을 높일 수 있으나 무게가 증가하며,As the height of the fixed blade increases, the recovery rate of fluid energy can be increased, but the weight increases,
투영 면적이 1차 폐합되는 거리가 길수록, 날개가 설치된 전 구간에서 동일한 크기의 회전력을 얻을 수 있고, 유체 유속을 균일하게 감소시킬 수 있는 것과 함께, 원통의 진동을 감소시킬 수 있으나, 자중이 무거워지는 상관관계가 성립한다.
The longer the distance that the projected area is first closed, the more uniform the rotational force can be obtained in all sections where the wing is installed, the fluid velocity can be uniformly reduced and the vibration of the cylinder can be reduced. A low correlation is established.
도 3은 본 발명과 관련하는 원통 변위제어용 철판(102)과 진동제어용 철판(103), 원통에 장착되는 동력전달용 기어(104)의 설치방법과 기능 및 원통 외면 일부에 설치할 수 있는 발전장치 설치방법을 설명하기 위해 예시한 도면으로서, 원통 변위제어용 철판(102)은, 원통의 바깥 단면 치수가 범용 생산되는 변위제어용 베어링의 최대치수를 넘어설 경우에 사용되며, 유체와 고정 날개와의 접촉에 의해 발생하는 원통의 유체 유동방향으로의 변위를 억제하기 위하여 원통 외면에 최소 1개소 이상 고정 설치되며,Fig. 3 shows a method of installing and operating a cylindrical displacement
또한, 상기 원통 변위제어용 철판(102)은, 유체가 조류일 경우, 원통 길이방향 중심지점에서 동일하게 떨어진 거리를 두고 철판 2개가 1조인 상태로 최소 1조 이상 고정 설치되며,When the fluid is an algae, the
또한, 상기 원통 진동제어용 철판(103)은, 원통의 바깥 단면 치수가 범용 생산되는 진동제어용 베어링의 최대치수를 넘어설 경우에 사용되며, 유체와 고정날개와의 접촉각도에 의해 발생하는 진동을 억제하기 위하여 원통 외면에 최소 1개소 이상 고정 설치되며,The
또한, 상기 동력전달용 기어(104)는, 고정날개가 1차 폐합되는 지점까지의 고정날개가 설치된 원통 길이와 원통 입구에서 고정날개 시작점까지 떨어진 거리를 합한 거리로 이루어진 원통 외면에 최소 1개소 이상 고정 설치되며,The
또한, 상기 동력전달용 기어(104)와 연결되는 샤프트의 설치각도에 따라, 동력전달 과정 중에, 베벨기어나 헬리컬기어 등이 추가로 사용될 수 있으며,Depending on the installation angle of the shaft connected to the
또한, 상기 발전장치는, 동력전달용 기어(104)를 원통 외면에 설치하지 않고, 원통 외면 일부에 발전기 회전자 장치를 설치하고 별도의 고정 케이싱(105) 내부에 발전기 고정자 장치 등을 설치하는 방법으로 최소 1개소 이상 설치하여 발전할 수 있으며,In addition, the above-described electric power generation apparatus is not limited to a method of installing a generator rotor device on a part of the outer surface of a cylinder and installing a generator stator device or the like inside a separate fixed
또한, 상기 발전장치는, 지지 골조가 추가로 설치될 수 있음을 나타낸다.
Further, the power generation apparatus indicates that a supporting frame can be additionally installed.
도 4는 본 발명과 관련하는 원통 변위제어장치와 진동제어장치의 설치방법을, 유체가 조류일 경우를 예로 하여, 개략적으로 설명하기 위해 예시한 도면으로, 조류방향 변화에 따른 원통의 변위방향이 바뀌는 것에 대한 대응으로, 변위제어용 철판(102)을 최소 2개소 이상 설치할 수 있는 것과, 대응하는 철판에 설치하는 변위제어용 롤러(106)의 설치 방향이 반대임을 설명하며,Fig. 4 is a view schematically illustrating an example in which the fluid is an algae, in which the displacement direction of the cylinder due to the change in the direction of the algae is It is explained that at least two displacement
상기 변위제어장치는, 원통의 바깥치수가 일반적으로 생산되는 변위제어용 베어링의 최대 허용 치수보다 클 경우, 변위제어용 철판과 함께, 변위제어용 롤러(106)를 한 개소당 3개 이상 설치하여 사용할 수 있으며, When the outside dimension of the cylinder is larger than the maximum permissible dimension of the displacement control bearing which is generally produced, the displacement control device can be used by installing three or more
상기 진동제어장치는, 원통의 바깥치수가 일반적으로 생산되는 진동제어용 베어링의 최대 허용 치수보다 클 경우, 진동제어용 철판(103)과 함께, 진동제어용 롤러(107)를 한 개소당 2개 이상 설치하여 사용할 수 있으며,When the outside dimension of the cylinder is larger than the maximum allowable dimension of the vibration control bearing which is generally produced, at least two
또한, 상기 원통 변위제어장치 및 진동제어장치는, 지지용 구조물을 별도로 설치할 수 있음을 나타낸다.
Further, the cylindrical displacement control device and the vibration control device indicate that the support structure can be separately installed.
도 5는 본 발명과 관련하는 원통 지지 장치 및 그의 설치방법을 나타내기 위해 개략적으로 예시한 도면으로서, 원통의 바깥치수가 일반적으로 생산되는 지지용 베어링의 최대 허용 치수보다 클 경우, 원통 길이에 따라, 1개소에 지지용 롤러(108)를 최소 3개 이상 설치하며, 지지용 롤러의 회전축 방향을 원통의 회전축 방향과 평행하게 설치하는 방법으로, 최소 1개소 이상으로 설치되며, 관련 지지 구조물이 설치될 수 있음을 설명한다.
5 is a schematic illustration of a cylindrical support apparatus and a method of installing the same according to the present invention. When the outer dimension of the cylinder is larger than the maximum allowable dimension of the support bearing which is generally produced, At least three
도 6은 본 발명과 관련된 적용범위 중 하나인 조류발전에 있어서, 선박을 특수하게 제작함으로써, 선박 내에 본 발명 장치를 동시에 다수 설치하여 시간당 총발전량을 늘리는 방법을 설명하기 위해 예시한 도면으로서, 조류(潮流) 속도가 최소 2m/sec 이상인 조건에서, 본 발명 장치를 장착한 선박(110)을 조류 흐름 방향과 직각방향으로, 선박에 설치된 스퍼드(111)을 이용하여, 해상에 고정하고, 발전하는 방법을 나타내며,FIG. 6 is a diagram illustrating a method of increasing the total generation amount per hour by installing a plurality of the present invention devices simultaneously in a ship by specially preparing a ship in the algae power generation, which is one of the application areas related to the present invention. The
상기 선박(110)은, 원통 전면과 후면에 유도장치(109)가 설치되며, 선박 내부는 최소 2층 규모이며, 유도장치(109)와 원통(100)을 포함한 발전용 터빈은 선박 1층에 설치되며, 별도 발전시설은 선박의 1층, 또는, 2층에 설치됨을 나타내며,The
또한, 상기 선박(110)은, 각각의 발전기에서 발생하는 전기를 임시 저장하는 시설 및 송전에 필요한 시설과 운전시설 등이 설치될 수 있으며,In addition, the
또한, 상기 선박(110)은, 원통의 배출부위에 설치되는 유도장치(109)와, 유체 흐름 방향으로, 상기 원통 후방에 위치한 별도의 원통의 유입부위에 설치되는 유도장치(109) 사이에, 개방된 공간을 두는 방법으로, 원통을 통과하여 배출되는 저속 유체에 의한 유속변화 없이, 자연 상태의 유속을 갖는 해수를 유도장치(109)를 거쳐 후방에 있는 원통 내부로 유입될 수 있도록 제작될 수 있음을 나타낸다.The
100: 원통 또는 케이싱(casing)
101: 고정날개
102: 원통 변위제어용 철판
103: 원통 진동제어용 삼각 철판
104: 원통에 장착되는 동력전달용 기어
105: 원통 외면 일부에 발전기 회전자를 설치할 경우, 발전기 고정자 등을 설치하는 케이싱(casing)
106: 원통 변위제어용 롤러(roller)
107: 원통 진동제어용 롤러(roller)
108: 원통 지지용 롤러(roller)
109: 유체를 발전용 터빈 내로 유도하거나 유출을 유도하는 유도장치
110: 발전설비를 장착한 선박
111: 선박 고정용 스퍼드(spud)
112: 발전 터빈 및 관련 장치가 설치되는 구조물의 벽체
113: 발전 터빈 및 관련 장치가 설치되는 구조물 내부 공간
201: 원통 입구
202: 원통 입구에서 원통 내부로 일정거리 진입한 위치
203: 원통 입구에서 원통 내부로 일정거리를 진입한 후, 추가 이동한 위치
204: 상기 위치(202)에서 원통을 길이방향 단면으로 절단하였을 때, 원통 입구에서 바라본 고정날개의 변위모형
205: 상기 위치(203)에서 원통을 길이방향 단면으로 절단하였을 때, 원통 입구에서 바라본 고정날개의 변위모형
M유: 유체의 질량(㎏)
V1: 유체가 원통으로 유입되는 속도(m/sec)
V2: 유체가 원통에서 유출되는 속도(m/sec)
M터: 원통을 포함한 발전용 터빈의 질량(㎏)
R터: 발전용 터빈의 질량중심에서의 회전반경(m)
W터: 발전용 터빈의 질량중심에서의 회전각속도(㎭/sec)
FE터: 유체에 의한 원통과 고정날개의 진동 및 변위를 일으키는 에너지(㎏m²/sec²)100: Cylinder or casing
101: Fixed blade
102: Cylindrical displacement control steel plate
103: triangular plate for cylindrical vibration control
104: Power transmission gear mounted on the cylinder
105: When the generator rotor is installed on a part of the outer surface of the cylinder, a casing for installing a generator stator,
106: roller for cylindrical displacement control
107: roller for cylindrical vibration control
108: roller for cylinder support
109: an induction device for guiding fluid into a power generation turbine or inducing a discharge
110: Ships equipped with power generation facilities
111: Spud for ship fixing
112: Wall of the structure in which the power generation turbine and the related device are installed
113: Internal space of the structure where the power generation turbine and related devices are installed
201: Entrance to the cylinder
202: Position of the cylinder entering the cylinder at a certain distance from the cylinder inlet
203: After entering a certain distance from the inlet of the cylinder to the inside of the cylinder,
204: When the cylinder is cut in the longitudinal direction in the
205: When the cylinder is cut in the longitudinal direction in the
M oil: mass of fluid (kg)
V1: Velocity at which fluid flows into the cylinder (m / sec)
V2: velocity at which fluid flows out of the cylinder (m / sec)
Meter: Mass of power generation turbine including cylinder (kg)
Rotor: Turn radius at the center of mass of power generating turbine (m)
Watt: Rotational angular velocity (㎭ / sec) at the center of mass of power generating turbine
FEET: Energy causing vibration and displacement of cylinder and fixed blade due to fluid (kgm² / sec²)
Claims (17)
원통;
원통 내부에 장착되는 고정날개;
원통의 회전력을 발전기에 전달하는 동력전달장치;
원통의 변위를 제어하는 변위제어장치;
원통의 진동을 제어하는 진동제어장치;
원통과 유체의 자중을 지지하며 원통의 회전을 유지시키는 지지 장치;
유도장치와 원통의 접속지점에 설치되는 누수방지장치를 포함하는 발전용 터빈.An induction device for inducing the inflow and outflow of fluid;
cylinder;
A fixed blade mounted inside the cylinder;
A power transmission device for transmitting the rotational force of the cylinder to the generator;
A displacement control device for controlling the displacement of the cylinder;
A vibration control device for controlling the vibration of the cylinder;
A support device for supporting the weight of the cylinder and the fluid and maintaining the rotation of the cylinder;
A power generating turbine comprising an induction device and a leakage prevention device installed at a connection point of the cylinder.
일 방향 발전인 경우, 원통 내부로 유입되는 유체의 밀도와 유속에 따라, 고정날개의 고정단(固定端) 중심에서 자유단(自由端) 중심까지의 휨 각도(bending angle)를 조정하는 방법으로 발전효율을 높이는 공정;
원통 내면에 설치되는 고정날개의 자유단 방향을 원통 단면 중심으로 향하게 설치하고, 각 고정날개는 동일한 변위를 갖게 함으로써, 조류방향의 반전(反轉)과 상관없이, 상시(常時) 발전할 수 있게 하는 방법으로 발전효율을 높이는 공정;
조류발전일 경우, 본 발명 장치를 다수 설치하여, 동시에 많은 양의 전기를 생산할 수 있도록 사용선박을 특수하게 제작하는 공정을 포함하는 발전용 터빈을 이용한 발전방법.A process of increasing power generation efficiency by adjusting the number and height of the cylindrical bore, the number of the fixed blades, the moving angle, and the installation length according to the density and the flow rate of the fluid flowing into the cylinder;
In the case of power generation in one direction, a method of adjusting the bending angle from the center of the fixed end of the stationary vane to the center of the free end according to the density and the flow velocity of the fluid flowing into the cylinder A step of increasing power generation efficiency;
The free end direction of the fixed blade provided on the inner surface of the cylinder is set to face the center of the cylindrical cross section and each of the fixed blades has the same displacement so that the permanent wing can generate power at all times irrespective of the reversal of the direction of the tide To increase the power generation efficiency;
A method for power generation using a power generating turbine, comprising the steps of: installing a plurality of the inventive apparatuses in the case of algae power generation, and specially producing a used vessel so as to produce a large amount of electricity at the same time.
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| KR20150023880A KR20150024879A (en) | 2015-02-17 | 2015-02-17 | electricity generating turbine integrated blade and casing and method for generating power using it |
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|---|---|---|---|---|
| KR101662493B1 (en) * | 2015-09-15 | 2016-10-05 | 주식회사 이도 | Water current generation system |
| CN109209737A (en) * | 2018-11-20 | 2019-01-15 | 安徽能测能控科技有限公司 | A kind of pipe generator |
-
2015
- 2015-02-17 KR KR20150023880A patent/KR20150024879A/en not_active Ceased
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