KR101514639B1 - 수압 기계, 수압 에너지를 전기 에너지로 변환시키거나 전기 에너지를 수압 에너지로 변환시키기 위한 변환 설비 및 수압 기계의 조정가능한 간극을 갖는 누설 방지 장치의 작동 간극을 조정하는 방법 - Google Patents

수압 기계, 수압 에너지를 전기 에너지로 변환시키거나 전기 에너지를 수압 에너지로 변환시키기 위한 변환 설비 및 수압 기계의 조정가능한 간극을 갖는 누설 방지 장치의 작동 간극을 조정하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 수압 기계는 고정된 축 주위로 고정 구조(9)에 대하여 회전 이동하도록 장착되는 휠(2)을 갖는다. 상기 휠은 물의 강제 유동이 통과하도록 만들어진다. 물의 누설을 제한하기 위한 적어도 하나의 누설 제한 장치(100)가 상기 휠(2)과 상기 고정 구조(9) 사이에 배치된다. 상기 누설 제한 장치는 상기 휠과 상기 고정 구조 사이에 작동 간극(J)을 형성한다. 상기 누설 제한 장치는, 상기 휠이 회전하는 동안 상기 휠의 상기 회전축에 대하여 반경 방향(F1)으로 변형 및/또는 이동 가능한 적어도 하나의 변형 및/또는 이동 가능 부재(103, 203)를 갖는다.

Description

수압 기계, 수압 에너지를 전기 에너지로 변환시키거나 전기 에너지를 수압 에너지로 변환시키기 위한 변환 설비 및 수압 기계의 조정가능한 간극을 갖는 누설 방지 장치의 작동 간극을 조정하는 방법 {HYDRAULIC MACHINE, ENERGY CONVERSION PLANT COMPRISING SUCH A MACHINE AND METHOD OF ADJUSTING SUCH A MACHINE}
본 발명은, 고정된 축을 중심으로 고정 구조(stationary structure)에 대하여 회전 이동하도록 장착되는 휠(wheel)을 갖는 수압 기계에 관한 것으로, 상기 휠은 물의 강제 유동(forced flow)이 통과하도록 만들어진다. 수압 기계가 터빈일 경우, 이런 강제 유동은 상기 휠을 회전 구동되도록 만든다. 수압 기계가 펌프일 경우, 이런 회전에 의해 유동이 발생한다.
수압 기계가 터빈, 펌프, 또는 펌프 터빈(pump turbine)인 것과는 무관하게, 일반적으로 수압 기계에는 물의 누설을 제한하도록 설계되는 장치로서 흔히 "래버린스(labyrinth)"로 알려진 장치가 제공된다. 물의 누설은 휠의 인근으로 유입되는 일정 양의 물이 상기 휠 주위로 누설되는 경향이 있다는 사실에 기인한다. 이런 누설은 수압 기계가 속하는 장비의 효율 감소를 발생시키는데, 래버린스는 이를 제한하는 것을 목표로 하며 수압 기계의 고정 구조와 휠 사이에 상대적으로 좁은 작동 간극(operating clearance)을 형성함으로써 누설되는 유동 경로가 상대적으로 좁아져서 누설 유량을 제한한다.
일반적으로 래버린스는, 가능한 작은 간극을 제공하는 하나 이상의 스테이지(stage)를 가지며 휠의 회전축과 중심이 같은(concentric) 실린더 형상으로 설계된다. 휠이 회전하는 동안 래버린스의 정상보다 빠른 마모를 피하기 위하여, 작동 간극은 과도 속도(transient speed)에서 휠의 반경 방향 이동을 고려하고 원심력의 효과에 의한 휠의 팽창을 고려하여 충분히 커야만 한다. 이런 상황에 있어서, 현재의 래버린스의 작동 간극은 최악의 작동 조건(예컨대 과도 속도) 및 휠의 반경 방향 이동을 고려함으로써 결정되어야만 한다. 이는 작동 간극이 상대적으로 크게 형성되도록 만들고, 따라서 특히 수압 기계가 프랜시스(Francis)식 터빈인 경우에 휠 주변에서 무시할 수 없는 누설이 발생하게 한다.
이와 유사한 문제가 펌프 및 펌프 터빈에도 발생한다.
더욱 상세히 말하자면, 본 발명의 목적은 누설 유량을 줄이기 위하여 누설 제한 장치의 작동 간극이 최적화될 수 있는 수압 기계를 제안함으로써 전술한 단점을 개선하는 것이다.
이를 위하여, 본 발명은 고정된 축을 중심으로 고정 구조에 대하여 회전 이동하도록 장착되는 휠을 갖는 수압 기계로서, 상기 휠은 물의 강제 유동이 통과하도록 만들어지고, 물의 누설을 제한하기 위한 적어도 하나의 누설 제한 장치가 상기 휠과 상기 고정 구조 사이에 배치되고, 상기 누설 제한 장치는 상기 휠과 상기 고정 구조 사이에 작동 간극을 형성하는 수압 기계를 제공한다. 수압 기계는 누설 제한 장치가 휠이 회전하는 동안 회전축에 대하여 반경 방향으로 변형 및/또는 이동 가능한 적어도 하나의 변형 및/또는 이동 가능 부재를 갖는 것을 특징으로 한다. 수압 기계는, 변형 및/또는 이동 가능 부재가 작동 간극의 제1값에 대응되는 제1배치 상태(configuration)와 작동 간극의 제2값에 대응되는 제2배치 상태 사이에서 반경 방향으로의 변형성 및/또는 이동성이 있고, 수압 기계가 상기 수압 기계의 작동 속도에 따라 변형 및/또는 이동 가능 부재의 제1배치 상태에서 제2배치 상태로의 변환을 제어하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 변형 및/또는 이동 가능 부재에 의해, 수압 기계가 사용되고 있는 동안에도(즉, 수압 기계의 휠이 회전하고 있는 동안에도) 흔히 "래버린스"로 알려진 누설 제한 장치의 작동 간극을 조정하는 것이 가능하다. 이는 수압 기계의 여러 가지 가능한 작동 속도에 대응하는 다양한 작동 간극의 필요를 고려하여 대응하는 것을 가능하게 한다. 특히, 휠이 반경 방향으로 크게 이동하거나 원심력에 의해 팽창하는 경우와 같은 수압 기계의 사용 기간 동안에는 최대 작동 간극을 채택하는 것을 가능하게 한다. 이는 특히 시동 기간 및 과도한 속도가 발생하는 기간에 적용된다. 이와는 반대로, 수압 기계가 발전 기간에 있는 동안에는(예컨대, 터빈이 안정된 상태로 발전기와 연결된 경우), 휠의 회전도 안정되어 있기만 한다면 최소 작동 간극이 적용될 수 있다. 이런 최소 작동 간극은 휠 주변에서 물의 누설을 감소시키고 수압 기계의 효율을 향상시키는 것을 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 누설 제한 장치의 상기 부재의 이동 가능한 특성에 의해, 휠이 회전축에 대하여 가로질러 이동하는 동안 충격을 받게 된 후에 상기 부재를 이동시키는 것도 가능해진다.
본 발명의 바람직하지만 필수적이지 않은 측면에 있어서, 상기 수압 기계는 다음과 같은 일 이상의 특징을 기술적으로 실현 가능하게 조합하여 포함할 수 있다.
- 상기 누설 제한 장치는, 제어 유체가 가하는 압력의 영향에 의해 상기 제1배치 상태와 상기 작동 간극에 대한 제2값에 대응되는 상기 제2배치 상태 사이에서 변형 가능한 변형 가능 부재를 갖는다. 바람직하게 상기 변형 가능 부재는 반경 방향으로 수축함으로써 상기 제1배치 상태에서 상기 제2배치 상태로 진행하도록 변형될 수 있다. 상기 변형 가능 부재는 상기 휠의 주위 전체를 둘러싼다.
- 상기 누설 제한 장치는, 상기 작동 간극에 대한 제1값에 대응되는 제1배치 상태와 상기 작동 간극에 대한 제2값에 대응되는 제2배치 상태 사이에서 상기 휠의 상기 회전축에 대하여 상기 반경 방향으로 이동하도록 장착되는 복수의 이동 가능 부재를 갖는다.
- 상기 부재의 반경 방향 안쪽 표면이 상기 휠의 반경 방향 바깥쪽 표면을 향하도록 상기 부재가 상기 고정 구조에 장착되고, 상기 작동 간극은 상기 반경 방향 안쪽 표면과 상기 반경 방향 바깥쪽 표면 사이에 형성된다.
- 상기 수압 기계는 상기 제1, 2배치 상태 각각에 있어서 상기 휠의 상기 회전축에 대하여 상기 부재의 중심을 맞추기 위한 수단을 갖는다.
- 상기 부재는 상기 고정 구조의 일부와 같이 작용하여 가변 부피를 갖는 챔버를 형성하고, 상기 챔버는 상기 부재가 취하는 상기 배치 상태에 따라 변화되고, 상기 챔버에는 압축된 제어 유체가 공급된다. 이 경우, 가변 부피를 갖는 챔버로 압축된 제어 유체를 공급하는 것을 제어하기 위한 수단을 제공하는 것도 가능하다.
- 변형 실시 예에 있어서, 상기 수압 기계는 상기 이동 가능 부재가 취하는 제1배치 상태와 제2배치 상태 사이에서 상기 이동 가능 부재의 이동을 제어하기 위한 액추에이터를 갖는다.
- 또 다른 변형 실시 예에 있어서, 상기 수압 기계는 상기 이동 가능 부재를 상기 제1, 2배치 상태 중 어느 한 배치 상태로 돌아가도록 강제하기 위하여 상기 이동 가능 부재에 탄성 복원력을 가하는 적어도 하나의 수단을 갖는다.
- 상기 수압 기계는, 상기 휠의 회전축 주위로의 회전에 있어서 상기 부재를 고정되게 유지하기 위한 수단을 갖는다.
- 상기 제어 유체는 상기 강제 유동을 형성하기 위하여 상기 휠로 물을 공급하기 위한 공급 덕트에서 분기된 물이 된다. 변형 실시 예에 있어서, 상기 제어 유체는 기체(특히, 공기) 또는 오일이 될 수 있다.
본 발명은 또한 수압 에너지를 전기 에너지로 변환시키기거나 전기 에너지를 수압 에너지로 변환시키기 위한 설비를 제공하며, 상기 설비는 앞서 언급한 수압 기계를 포함한다. 이런 설비는 현 기술 수준보다 더 낳은 효율을 갖게 된다.
마지막으로, 본 발명은 또한 누설 제한 장치의 작동 간극을 최적화하기 위하여 앞서 설명한 수압 기계와 같이 실시될 수 있는 조정 방법을 제공한다. 이런 방법에 따르면, 상기 휠이 상기 회전축 주위로 회전할 때, 적어도 순간 속도를 포함하는 상기 휠의 일정 회전 기간 동안에는 상기 작동 간극으로 제1값을 채택하고, 적어도 하나의 일정한 속도를 포함하는 상기 휠의 다른 회전 기간 동안에는 상기 작동 간극으로 제2값을 채택함으로써, 상기 조정이 이루어진다.
바람직하게는, 상기 누설 제한 장치로 전달되는 제어 유체의 압력 및/또는 양을 제어함으로써, 상기 작동 간극에 대한 상기 값 중 어느 하나가 채택된다.
본 발명의 원리에 따르는 설비 및 수압 기계의 6개 실시 예에 대한 다음의 설명으로부터, 본 발명이 더욱 잘 이해될 수 있을 것이며 본 발명의 다른 장점들이 더욱 명확하게 드러날 것이다. 아래의 설명은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예시적인 방식으로 주어진 것이다.
- 도 1은 본 발명의 고양정 에너지 변환 설비의 원리를 나타내는 단면도로서, 제1작동 배치 상태에 있는 본 발명의 프랜시스식 터빈을 포함한다.
- 도 2는 도 1의 II 부분을 확대한 도면이다.
- 도 3은 터빈이 제2작동 배치 상태에 있을 때 도 2에 상응하는 도면이다.
- 도 4는 도 1의 IV 부분을 확대한 도면이다.
- 도 5는 수압 기계가 제2작동 배치 상태에 있을 때 도 4에 상응하는 도면이다.
- 도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따르는 저양정 설비 및 프랜시스식 터빈에 대하여 도 1의 오른쪽 절반부에 상응하는 도면이다.
- 도 7은 도 6의 VII 부분을 확대한 도면이다.
- 도 8은 수압 기계가 제2작동 배치 상태에 있을 때 도 7에 상응하는 도면이다.
- 도 9는 도 6의 IX 부분을 확대한 도면이다.
- 도 10은 수압 기계가 제2작동 배치 상태에 있을 때 도 9에 상응하는 도면이다.
- 도 11은 본 발명의 제3실시 예에 따르는 프랜시스식 터빈의 원리를 보여주는 축 방향 부분 단면도이다.
- 도 12는 도 11의 XII-XII 선에 대한 부분 단면도이다.
- 도 13은 본 발명의 제4실시 예에 따르는 터빈에 대하여 도 11에 상응하는 단면도이다.
- 도 14는 본 발명의 제5실시 예에 따르는 터빈에 대하여 도 11에 상응하는 단면도이다.
- 도 15는 본 발명의 제6실시 예에 따르는 터빈에 대하여 도 11에 상응하는 단면도이다.
도 1 내지 5에 도시된 설비(I)는 프랜시스식 터빈(1)을 포함하며, 물은 케이싱(3; casing)에서 프랜시스식 터빈(1)의 휠 또는 "러너(runner)"(2)로 공급되며, 강제 유동 덕트(4; forced-flow duct)는 케이싱(3) 쪽으로 개방된다. 수직한 휠(2)의 회전축은 고정되어 있으며 참조부호 X2로 나타내었다. 이런 터빈(1)은 샤프트(11; shaft)에 의해 발전기(5; alternator)와 연결된다. 케이싱(3)과 휠(2) 사이에는, 덕트(4)에서 들어와서 횔(2)을 통해 배출 도관(8; discharge conduit) 쪽으로 지나가는 유동(E)을 안내하는 기능을 갖는 미 도시된 두 개의 연속적인 스테이 베인 블레이드(stay vane blade)와 위켓 게이트(wicket gate)가 배치된다.
휠(2)에는 천장(22; ceiling)과 벨트(23; belt) 사이에서 연장하는 블레이드(21)가 제공된다. 이런 블레이드는, 다른 블레이드 그리고 천장(22) 및 벨트(23)와 함께 작용하여 블레이드 사이 공간(IA; inter-blade space)을 형성한다. 유동(E)은 휠(2)을 통과하여 흐르는 동안 블레이드 사이 공간(IA)을 통과한다.
휠(2)은 샤프트(11)에 제공되는 나사 구멍(12)으로 체결되는 나사(24)에 의해 샤프트(11)의 바닥부에 고정된다.
케이싱(3), 덕트(4), 및 도관(8)은 고정 구조(9; stationary structure)의 일부이다. 고정 구조(9)는 도면상에서 단지 단편적으로 도시되었으며 터빈(1)의 회전부, 특히 샤프트(11)와 휠(2)을 지지한다.
유동(E)이 블레이드(21)의 리딩 에지(21a; leading edge) 인근에 도달하면, 유동(E)은 블레이드 사이 공간(IA)으로 들어갈 수 있다. 유동(E)은 또한 환상 슬롯(f1; annular slot)을 통해 천장(22)과 고정 구조(9)의 일부(91) 사이에 형성되는 환상 공간부(V1; annular volume)로 침투할 수 있다. 유동(E)은 또한 환상 슬롯(f2)을 통해 벨트(23)와 고정 구조(9)의 또 다른 일부(92) 사이에 형성되는 환상 공간부(V2)로 침투할 수 있다.
이렇게 공간부(V1, V2)로 들어가는 원하지 않는 유동은 도 2 내지 5에서 화살표(E1, E2)로 표시되었다. 커다란 누설과 터빈(1) 효율의 상당한 감소를 야기하는 원하지 않는 유동(E1, E2)을 예방하기 위하여, 누설 제한 장치(100, 200; leak limiter device)가 휠(2)과 고정 구조의 일부(91, 92) 사이에 배치된다.
누설 제한 장치(100)는 공간부(V1)에서 공간부(V'1)로의 누설을 제한하는 것을 목표로 한다. 여기서 공간부(V'1)는 천장(22) 위에 위치하며, 반경 방향으로는 공간부(V1)와 축(X2) 사이에 위치한다. 누설 제한 장치(200)는 공간부(V2)에서 도관(8)의 내부 공간부(V'2)로의 누설을 제한하는 것을 목표로 한다. 이와 같이 원하지 않는 유동(E1, E2)은 휠(2)의 입구 영역에서 리딩 에지(21a) 인근으로 흐르고, 각각 슬롯(f1, f2) 및 공간부(V1, V2)를 통과하여 공간부(V'1, V'2) 쪽으로 흐른다.
누설 제한 장치(100)는 두 개의 셸 반편(101A, 101B; half-shell)으로 구성되는 하우징(101; housing)을 갖는다. 두 개의 셸 반편(101A, 101B)을 관통하며 고정 구조의 일부(91)에 제공되는 나사 구멍(91A)으로 체결되는 나사(102)에 의해 이런 하우징(101)은 고정 구조의 일부(91)에 고정되어 있도록 유지된다. 셸 반편(101A, 101B)은 원형 형상이며 그 중심은 축(X2)에 있다. 충분한 수의 나사(102)가 제공되어 하우징(101)이 고정부(91)에 효과적으로 고정되는 것을 가능하게 할 수 있다.
링(103; ring)은 하우징(101) 안에 장착되고, 하우징과 같이 작용하여 두 개의 실(seal)(104A, 104B)에 의해 외부로부터 격리되며 가변 부피를 갖는 챔버(C1; chamber)를 형성한다. 실(104A, 104B)은 링(103)의 상면과 하면에 각각 제공되는 홈(103A, 103B)에 장착된다.
축(X2)을 기준으로 한 회전에 있어서 하우징(101)에 대하여 링(103)을 고정되게 유지할 수 있는 방식으로 스터드(105)는 하우징(101)과 링(103)에 각각 제공되는 리세스(101F, 103F; recess) 안에 결합된다.
셸 반편(101A)은 다른 셸 반편(101B) 쪽으로 향하는 벽(101C)을 갖는다. 이와 유사하게, 셸 반편(101B)은 다른 셸 반편(101A), 더욱 상세하게는 다른 셸 반편(101A)의 벽(101C) 쪽으로 향하는 벽(101D)을 갖는다. 이들 벽(101C, 101D) 사이에 개방부(O1; opening)가 형성되고, 링(103)에는 이들 벽(101C, 101D) 사이에 배치되는 돌출부(103C; nose)가 제공된다.
링(103)은 탄성적으로 변형 가능한 물질로 만들어지며, 예컨대 강(steel) 또는 복합 재료(composite material)로 만들어질 수 있다. 반경 방향으로 바깥쪽 표면(103D)에 가해지는 힘의 영향에 의해, 이런 링은 도 2 및 3에서 화살표(F1)로 표시된 방향으로 축(X2)을 향하여 수축될 수 있다. 축(X2)을 향하는 링(103)의 이런 수축은 압축된 물을 챔버(C1)로 주입함으로써 제어된다.
이런 물은 강제 유동 덕트(4)로부터 유입되는데, 물은 탭-오프(300; tap-off)에 의해 강제 유동 덕트(4)에서 분기된다. 탭-오프(300)는 파이프(301)의 입구를 구성하여 이차 유동(Es; secondary flow)을 필터(302), 그 이후엔 펌프(303) 쪽으로 전달하는 것을 가능하게 한다. 펌프(303)는 이차 유동(Es)의 압력을 증가시키는 것을 가능하게 한다. 이런 펌프는 어큐뮬레이터 탱크(308; accumulator tank)로 압력을 공급하며, 어큐뮬레이터 탱크(308)는 파이프(309)에 의해 토러스(torus) 형상의 덕트(304)로 연결되며, 토러스 형상의 덕트(304)는 하우징(101) 쪽으로 개방되는 탭-오프(305)에 의해 챔버(C1)와 연결된다. 이런 탭-오프(305)는 나사(102)를 수용하는 영역에 대하여 일정 각도 어긋난 평면상에서 축(X2) 주위로 분포된다.
또한, 휠(2)의 천장(22)에는 원형 핀(221)이 제공되는데, 원형 핀(221)은 천장과 일체로 형성되고 천장의 상면에 대하여 위쪽으로 연장한다. 변형 실시 예에 있어서는, 이런 핀(221)이 제거될 수 있다.
터빈(1)이 조립된 상태로 있게 되면, 이런 핀(221)은 반경 반향 바깥쪽 표면(221A)을 갖는데 이런 표면(221A)은 누설 제한 장치(100)를 향하도록 배치된다. 더욱 정확하게 말하자면, 이런 표면(221A)은 링(103)의 반경 방향 안쪽 표면(103E)의 일부를 향하도록 배치된다. 링(103)의 반경 방향 안쪽 표면(103E)은 사실은 개방부(O1) 사이로 접근가능한 돌출부(103C)의 표면이다.
터빈(1)이 작동되는 동안, 핀(221)은 휠(2)과 함께 축(X2) 주위로 회전한다. 반면에 누설 제한 장치(100)는 고정되어 있는데 이는 누설 제한 장치(100)가 고정 구조의 일부(91)에 장착되기 때문이다. 따라서 작동 간극(J; operating clearance)은 핀(221)과 누설 제한 장치(100)의 대향부(facing portion) ― 즉, 셸 반편(101B)과 링(103) ― 사이에 형성될 것이다.
이런 작동 간극(J) 때문에, 공간부(V1)로 침투하는 유동(E1)은 도 2의 화살표(E1)로 나타낸 것처럼 공간부(V'1) 쪽으로 전파될 수 있다.
도 2의 배치 상태에 있어서, 챔버(C1)에는 덕트(304)로부터 압축된 물이 공급되지 않으며, 챔버(C1)에 있는 물의 압력(P1)은 낮거나 실제로 0이다. 그 결과, 링(103)의 탄성 때문에 링(103)은 표면(103E)이 벽(101C, 101D)에서 돌출되지 않는 상대적으로 힘을 받지않는 구조를 취하게 된다. 따라서 두 표면(103E, 221A) 사이의 간극(J1)은 핀(221)과 누설 제한 장치(100) 사이의 충돌을 피하거나 접촉력을 제한할 정도로 충분히 크게 된다. 이는 설사 휠(2)이 축(X2)에 정렬이 안 되어 있거나 휠(2)이 원심력의 영향에 의해 팽창하는 경우에 있어서도 동일하게 적용된다.
일단 터빈(1)이 안정화된 작동 속도에 도달하게 되면, 휠(2)이 축(X2)에 대하여 정렬이 안 되는 위험이 최소화된다. 그리고 돌출부(103C)를 하우징(101)에서 핀(221) 쪽으로 돌출되게 만들면서, 작동 간극(J)은 J1 보다 작은 값인 J2로 줄어들 수 있다. 이는 챔버(C1)에 있는 물의 압력을 P2로 증가시킴으로써 얻어진다. 압력 값 P2는 덕트(304) 및 탭-오프(305)를 통해 어큐뮬레이터 탱크(308)와 연통되어 지는 챔버(C1)로부터 발생한다. 이런 압력(P2)은 도 3에서 화살표(F2)로 표시된 것처럼 링(103)의 표면(103D)에 분포된 힘을 가하고, 이런 힘은 링(103)이 축(X2)을 향하여 반경 방향으로 축소되게 만든다. 그 결과 표면(103E)은 핀(221)의 표면(221A) 쪽으로 이동하며 유동(E1)이 통과할 수 있는 관통 단면을 축소한다. 따라서 공간부(V1)에서 공간부(V'1)로의 물의 누설이 제한된다.
펌프(303)와 덕트(304) 사이에서 덕트(301)에 장착되는 솔레노이드 밸브(306; solenoid valve)는 어큐뮬레이터 탱크(308)와 챔버(C1)를 상호 연통시키는 제어를 가능하게 한다. 이런 솔레노이드 밸브는 전자 제어 유닛(307)에 의해 제어된다. 변형 실시 예에 있어서, 가압된 물을 챔버(C1)로 공급하는 것을 제어하기 위하여 솔레노이드 밸브가 덕트(304)와 챔버(C1) 사이에 있는 탭-오프(305)에 설치될 수도 있다.
추가적으로, 미 도시된 솔레노이드 밸브가 챔버(C1)를 미 도시된 배출 라인(emptying line)과 연통시키는 것을 가능하게 할 수 있다. 미 도시된 배출 라인은 배출 도관(8)이나 미 도시된 배수 우물(drainage well)로 빠져나간다.
터빈(1)이 갑작스러운 과도 속도(transient speed)를 겪게 되는 경우 (특히, 지나친 속도의 경우), 솔레노이드 밸브(306)를 닫고 다른 솔레노이드 밸브를 열어서 챔버(C1)를 신속하게 비우는 것이 가능하다. 그 결과 링(103)은 탄성적으로 도 2의 구조로 복귀하여 링(103)과 핀(221) 사이의 돌발적인 접촉이 발생하는 위험을 제한할 수 있다.
도 2 및 3의 단면에 있어서, 하우징(101)은 4개의 오목한 코너(101G, 101H, 101I, 101J)을 형성하며, 4개의 오목한 코너(101G, 101H, 101I, 101J)는 도 2 및 3에서 볼 수 있듯이 링(103) 단면의 4개의 돌출된 코너(103G, 103H, 103I, 103J) 각각과 실질적으로 상보적(complementary)이다.
이런 코너(101G, 101H, 103G, 103H)는 도 2의 배치 상태에서 상호 작용하는 형상에 의해 축(X2)에 대하여 링(103)의 중심을 맞추도록 작동하는 센터링(centering) 수단을 구성한다. 이와 동일한 방식으로, 코너(101I, 101J, 103I, 103J)는 도 3의 배치 상태에서 상호 작용하는 형상에 의해 링(103)의 중심을 맞추도록 작동하는 센터링 수단을 구성한다.
덕트(304)로부터의 챔버(C1)의 공급 압력 및 솔레노이드 밸브(306)의 개방 시간에 영향을 미치게 함으로써, 링(103)이 도 2 및 3에 각각 도시된 배치 상태 사이에 있는 중간적인 배치 상태를 취하게 하는 것도 가능하다. 이런 구조는 터빈(1)의 특정 작동 속도에 적합할 수 있다.
누설 제한 장치(100)의 구성 요소와 유사한 누설 제한 장치(200)의 구성 요소는 누설 제한 장치(100)의 구성 요소의 참조 부호에 100을 더한 유사한 참조 부호를 갖는다. 누설 제한 장치(200)는 두 개의 셸 반편(201A, 201B)으로 구성되는 하우징(201)을 갖는다. 두 개의 셸 반편(201A, 201B)은 고정 구조의 일부(92)에 장착되며 나사(202)에 의해 함께 조립된다. 탄성적으로 변형 가능한 링(203)은 하우징(201) 안에 배치되며, 챔버(C2)에 팽배한 압력을 받게 된다. 챔버(C2)는 하우징(201)과 링(203)에 의해 형성되며 가변 부피를 갖는다.
두 개의 O링 실(204A, 204B; O-ring seal)은 링(203)의 상측과 하측에 각각 제공되는 홈(203A, 203B) 각각에 배치된다.
스터드(205)는 축(X2)에 대한 회전에서 링(203)을 하우징(201)에 대하여 연동시키기 위하여 제공된다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 4 및 5의 평면상에서 하우징(201)에 의해 형성된 오목한 코너와 링(203)에 의해 형성된 돌출된 코너는 이들 도면에 각각 도시된 두 배치 상태에서 축(X2)에 대하여 링(203)의 중심을 맞추는 것을 가능하게 한다.
링(203)의 반경 방향 안쪽 표면(203E)은 3개의 부분(203E1, 203E2, 203E3)을 포함한다는 점에서, 링(203)의 반경 방향 안쪽 표면(203E)은 단차지게 형성된다. 이런 3개의 부분(203E1, 203E2, 203E3) 각각은 원형 베이스(base)를 갖는 원통형 표면에 의해 형성되며, 부분(203E2)의 직경은 부분(203E1)의 직경보다 크고 부분(203E3)의 직경보다 작다
이와 대응되게, 벨트(23)의 하류 에지(231; downstream edge)의 반경 방향 안쪽 표면(231A)은 직경이 증가하는 3개의 부분(231A1, 231A2, 231A3)으로 구성된다.
도 4에서 화살표(E2)로 나타낸 것처럼, 이들 표면(203E, 231A)은 그 사이에 누설된 유량이 흐를 수 있는 구불구불한 통로를 형성한다. 앞서 설명한 바와 같이, 벨트(23)에서 터빈(1)의 작동 간극(J')은 이들 표면(203E, 231A) 사이의 최소 거리로서 정의된다.
작동 간극(J')이 최대가 되어야만 하는 구조에 있어서 ― 특히, 누설 제한 장치(100)와 관련하여 앞서 언급한 바와 같은 과도 속도가 발생하는 경우 ―, 챔버(C2)에 있는 물의 압력이 낮거나 0인 값(P1)으로 유지되는 한 작동 간극(J')은 도 4의 배치 상태에 대응되는 최대 값(J'1)으로 유지된다.
탭-오프(505)에 의해 챔버(C2)와 연결되는 덕트(504)를 포함하며 챔버(C1)로 압축된 물을 공급하는 수단과 전적으로 유사한 미 도시된 수단이 챔버(C2)로 압축된 물을 공급한다. 덕트(504)는 펌프(303) 또는 압축된 물을 공급하는 다른 공급원과 연결될 수 있다. 이런 덕트(504)를 통해 공급되는 물은 예컨대 앞선 솔레노이드 밸브(306)와 유사한 솔레노이드 밸브에 의해 제어된다. 또는 이들 챔버(C1, C2) 안의 압력을 동시에 변화시키도록 결정되었다면, 동일한 솔레노이드 밸브(306)가 이를 제어할 수 있다.
터빈(1)이 고정 속도(steady speed)로 사용되고 있는 동안에, 작동 간극(J')은 도 5에 도시된 값(J'2)으로 줄어들 수 있다. 이를 위해서, 챔버(C2) 안에 있는 물의 압력은 P1보다 큰 값(P2)이 된다. 이에 따른 효과는 링(203)의 표면(203E)을 하류 에지의 표면(231A)에 근접하도록 만드는 것이다. 그에 의해 공간부(V2)에서 공간부(V'2)로의 유동(E2)에 대한 관통 단면적을 제한한다. 도 5에서 화살표(F2)는 축(X2)을 향하는 링(203)의 반경 방향 압축력을 나타낸다. 이런 힘은 챔버(C2) 안에 있는 물의 압력(P2) 때문에 발생하며 링(203)의 반경 방향 바깥쪽 표면(203D)에 가해진다.
도 1 내지 5에 도시된 터빈은 누설 제한 장치(100, 200)의 위치가 최적화되어 있는 고양정 터빈(high-head turbine)이다.
그러나 본 발명은 제2실시 예로서 도 6 내지 10에 도시된 바와 같은 저양정 터빈(low-head turbine)에도 적용될 수 있다. 여기서 제1실시 예와 유사한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 갖는다.
이런 실시 예에서, 누설 제한 장치(100)는 본 설비(I)의 고정 구조(9)에 속하는 플레이트(91; plate)에 장착되어 휠(2)의 천장(22)의 반경 방향 바깥쪽 에지(222)와 함께 작동 간극을 만든다. 누설 제한 장치(100)는 나사(102)에 의해 고정 구조의 일부(91)에 고정되도록 유지되는 플레이트(101)를 갖는다. 또한 탄성적으로 변형 가능한 링(103)을 수용하는 목적을 위해 에지(222)의 인근에서 리세스(recess)가 플레이트(91)에 제공된다. 링(103)의 상부 에지와 하부 에지에는 각각 실(104A, 104B)이 제공되며, 이를 위하여 제공되는 홈(103A, 103B) 안에 실(104A, 104B)이 결합된다.
실(106)은 플레이트(101)와 고정 구조의 일부(91) 사이에서 조립에 대한 실링(sealing)을 제공한다.
복수의 스터드는 휠의 회전축(X2)에 대한 회전에서 링(103)을 고정 구조의 일부(91)에 대하여 연동시키는 것을 가능하게 한다. 도 7 및 8에서는 복수의 스터드 중 오직 하나만이 참조 부호 105로서 나타나 있다.
링(103)은 에지(222)의 반경 방향 바깥쪽 표면(222A)을 향하도록 배치되는 반경 방향 바깥쪽 표면(103E)을 가지고, 작동 간극(J)를 형성하여 휠(2)이 고정 구조(9)에 대하여 이동하는 것을 가능하게 한다. 원하지 않는 유동(E1)은 이들 표면(103E, 222A)이 형성하는 환상 공간(annular space) 안에서 공간부(V1)에서 공간부(V'1) 쪽으로 흐른다. 공간부(V1)에서는 강제 유동(E)이 천장(22) 인근과 휠(2)의 입구에서 흐르게 된다. 공간부(V'1)는 휠(2) 위에서 천장(22)과 고정 구조의 일부(91) 사이에 제공된다.
가변 부피를 갖는 챔버(C1)는 고정 구조의 일부(91)와 링(103)의 반경 방향 바깥쪽 표면(103D) 사이에 형성된다. 이런 챔버는 적어도 하나의 탭-오프(355)를 통해 제1실시 예에 대해 언급된 공급 수단과 유사한 공급 수단과 연결된다. 이런 공급 수단은 본 설비의 케이싱(3)의 피드 덕트(feed duct)에 제공되는 탭-오프로부터 공급되는 파이프(301)를 포함한다. 이런 파이프(301)는 연속적으로 필터(302), 펌프(303), 및 어큐뮬레이터 탱크(308)로 공급되어 진다. 어큐뮬레이터 탱크(308)는 파이프(309)에 의해 환상 덕트(304; annular duct)와 연결되고, 환상 덕트(304)로부터 일 이상의 탭-오프(305)가 연장된다. 전자 제어 유닛(307)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브(306)는 어큐뮬레이터 탱크(308)에서 덕트(304)로 향하는 물의 이차 유동(Es)을 제어한다. 따라서 챔버(C1) 안에 존재하는 물의 압력을 제어하는 것이 가능해진다.
과도 속도로 작동되는 경우, 챔버(C1) 안에 있는 물의 압력(P1)은 낮거나 실제로 0인 값을 갖는다. 그 결과, 링(103)의 탄성 효과에 의해 링(103)은 도 7에 도시된 배치 상태를 취한다. 이런 상태에서 작동 간극(J)은 상대적으로 큰 제1값(J1)을 갖는다.
고정 속도로 작동되는 경우, 추가의 수량이 챔버(C1) 안으로 유입되며, 그에 의해 챔버 안의 압력을 P1보다 큰 값 P2가 되도록 만든다. 이에 따른 효과는 링(103)을 반경 방향으로, 즉 축(X2)과 표면(222A) 쪽으로 변형시키는 것이다. 그러면 링은 도 8의 배치 상태를 취하게 되며, 여기서 작동 간극(J)은 도 7의 간극 값보다 작은 값(J2)을 갖는다. 이는 공간부(V'1) 쪽으로 향하는 원하지 않는 유동(E2)의 관통 단면적을 제한하는 것을 가능하게 한다.
원하지 않는 유동(E2)은 공간부(V2)에서 공간부(V'2)로 흐르게 된다. 공간부(V2)에서는 휠(2)의 입구에 있는 강제 유동이 벨트(23) 인근에서 흐르게 된다. 공간부(V'2)는 벨트(23)와 고정된 실린더(93) 사이에 있는 벨트(23) 주위에 제공된다.
누설 제한 장치(200)는 이런 유동(E2)을 제한하기 위하여 벨트(23)의 상류 에지(232; upstream edge) 인근에 배치된다. 누설 제한 장치(200)는 두 개의 부분(201A, 201B)으로 구성되는 하우징(201)을 갖는다. 이런 두 개의 부분(201A, 201B)은 본 장비(I)의 고정 구조(9)에 속하는 플레이트(92)에 고정된다. 변형 가능한 링(203)은 하우징(201) 안에 장착되며, 링의 상부 에지에서 홈(203A)에 장착되는 O링 실(204A)을 갖는다. 추가적으로, O링 실(204B)이 바디(201; body)의 하부(201B)에서 홈(201K) 안으로 장착된다.
가변 부피를 갖는 챔버(C2)에는 탭-오프(505)를 통해 압축된 물이 공급될 수 있다. 따라서 P1 또는 P2와 같이 챔버(C2)에 팽배한 각각의 압력 값에 따라 링(203)은 도 9 및 10에 각각 도시된 어느 배치 상태를 취하게 된다.
챔버(C2)는 덕트(304)와 유사한 환상 덕트(504)와 연결된다.
이와 같이, 링(203)의 반경 방향 안쪽 표면(203E)과 에지(232)의 반경 방향 바깥쪽 표면(232A) 사이의 작동 간극(J')은 도 9 및 10에 각각 도시된 값인 J'1, J'2 중 어느 하나의 값을 가질 수 있다. 작동 간극(J')이 최소인 도 10의 배치 상태는 본 설비(I)의 작동 속도가 안정된 경우에 선택된다. 반면에 과도 속도의 경우와 속도가 변화되는 기간인 경우, 특히 시동(start-up) 기간이나 지나친 속도를 갖는 기간에는 도 9의 배치 상태가 선호된다. 따라서 본 설비가 안정된 속도로 작동되는 동안에는 원하지 않는 유동(E2)이 최소화된다.
도 11에 단편적으로 도시된 본 발명의 제3실시 예에서, 제1실시 예의 구성 요소와 유사한 구성요소는 동일한 참조 부호를 갖는다.
물의 누설 제한 장치(100)에 있어서, 복수의 세그먼트(103; segment)가 프랜시스식 터빈의 천장(22)의 바깥쪽 주변 에지(222) 주위로 분포된다. 각각의 세그먼트(103)에는 실(104A, 104B)이 배치되는 상부 홈(103A) 및 하부 홈(103B)이 제공된다.
세그먼트(103)는 휠(2)의 회전축(X2)에 대하여 반경 방향으로 서로 중첩된다. 더욱 상세히 말하자면, 각각의 링(103)은 래빗(103N; rabbet)을 형성하는 부분(103M)을 갖고, 래빗(103N)에는 인접한 세그먼트의 대응되는 부분(103P)이 맞물릴 수 있다. 따라서 두 개의 인접한 세그먼트(103)의 이런 부분(103M, 103P)이 서로 중첩된다.
이러한 중첩은 세그먼트(103)의 부분(103M)의 반경 방향 바깥쪽 표면(103Q)과 또 다른 세그먼트(103)의 인접한 부분(103S)의 마주하는 표면(103R) 사이에 측면 갭(EL)을 제공함으로써 얻어진다. 이와 동일한 방식으로, 세그먼트(103)의 부분(103P)에 의해 형성되는 반경 방향 표면(103T)과 또 다른 세그먼트(103)의 마주하는 부분(103X)에 의해 형성되는 반경 방향 표면(103V) 사이에 측면 갭(E'L)이 제공된다.
세그먼트(103)는 하우징(101) 안에 배치된다. 실(104A, 104B)은 하우징(101)에 대해 기대어 있도록 유지되며, 하우징(101)은 후방 파티션(101L; rear partition)을 갖는다. 후방 파티션(101L)은 축(X2)에 대한 반경 방향으로 세그먼트(103)의 바깥쪽 반경 방향 표면(103D)과 함께 작용하여 가변 부피를 갖는 챔버(C1)를 형성한다.
앞서 설명한 바와 같이, 도 11 및 12에서 화살표(F1)로 나타낸 반경 방향으로 세그먼트(103)의 이동을 제어하기 위하여, 일 이상의 탭-오프(305)를 통해 챔버(C1)로 주입되는 일정 양의 수압을 제어하는 것이 가능하다. 이는 다양한 세그먼트(103)의 반경 방향 안쪽 표면(103E)과 에지(22)의 반경 방향 바깥쪽 표면(222A) 사이의 반경 방향 간극(J)의 값을 제어하는 것을 가능하게 한다.
세그먼트(103)가 축(X2) 쪽으로 이동하는 동안 측면 갭(EL, E'L)은 세그먼트(103)를 다 같이 더욱 인접하게 이동시키는 것을 가능하게 한다.
실(107)은 축(X2)과 평행하게 배치되며, 챔버(C1)와 세그먼트(103)의 표면(103T, 103V) 사이에 존재하는 틈새 사이의 실링을 제공한다.
제1실시 예에서처럼, 하우징(101)에는 축(X2)을 향하는 세그먼트(103)의 이동을 제한하는 벽(101C, 101D)이 제공된다.
도 13에 도시된 본 발명의 제4실시 예에서, 도 11 및 12의 실시 예와 같이 누설 제한 장치(100)에는 복수의 세그먼트(103)가 사용된다. 이런 세그먼트는 부분적으로 서로 중첩되며, 실(104A)(또는 이에 상당하는 실)과 실(107)이 제공된다.
이 실시 예가 앞선 실시 예와 다른 점은, 세그먼트(103)의 반경 방향 위치가 이런 세그먼트의 반경 방향 바깥쪽에 위치하는 챔버 안의 압력에 영향을 미쳐서 제어되는 것이 아니라, 유압적으로나(hydraulically) 공압적으로(pneumatically) 제어될 수 있는 복동식 액추에이터(400; double-acting actuator)를 이용함으로써 세그먼트(103)의 반경 방향 위치가 제어된다는 것이다.
변형 실시 예에 있어서, 이용되는 액추에이터는 단동식 액추에이터(single-acting actuator)가 될 수 있다. 이 경우에 있어서 세그먼트(103)와 에지(222) 사이의 유동 압력은, 작동 간극(J)이 증가하는 이격된 배치 상태가 되도록 세그먼트(103)를 밀어내는데 이용된다.
도 14에 도시된 실시 예에서, 누설 제한 장치(100)에는 다양한 세그먼트(103)가 사용된다. 이런 세그먼트(103)는 도 11 내지 13의 실시 예와 같이 서로 중첩된다. 이 실시 예에서, 스프링(500)은 세그먼트(103) 주위에 분포되고, 축(X2) 쪽으로 향하는 스프링 힘(F5)을 세그먼트(103)에 가하는 것을 가능하게 한다. 그에 의해, 세그먼트(103)의 반경 방향 안쪽 표면(103E)과 터빈 휠 천장의 에지(222)의 반경 방향 바깥쪽 표면(222A) 사이의 작동 간극(J)에 소정의 값을 부여하는 것을 가능하게 한다.
휠(2)의 불균형이 발생하는 경우, 이런 휠(2)은 어느 한 세그먼트(103)를 칠 수 있다. 그러면 이런 세그먼트(103)는 세그먼트(103)가 받고 있는 힘(F5)과 반대쪽으로 밀려날 수 있으며, 어떤 심각한 손상도 터빈의 천장에 발생하지 않게 된다. 이렇게 충격을 감소시키는 경향은 도 1 내지 13의 실시 예의 수압 기계에도 존재한다. 왜냐하면 충격이 발생할 경우 링(103, 203)과 세그먼트(103)가 반경 방향 바깥쪽으로 이동시키는 것을 챔버(C1)가 가능하도록 만들기 때문이다. 이런 챔버는 어큐뮬레이터 탱크(308) ―그리고 이에 상당하는 저장소(reservoir) ― 와 연결되고, 이로써 충격의 영향에 의해 링 또는 세그먼트가 반경 방향 바깥쪽으로 이동하는 경우 제어 유체(control liquid)의 일부를 빼내는 것을 가능하도록 만든다.
도 15에 도시된 변형 실시 예에 있어서, 누설 제한 장치에서 다수의 스프링(500)이 세그먼트(103) 주위에 배치되는 단일 스프링(600)으로 대체될 수 있다. 단일 스프링(600)은 또한 휠(2)의 회전축(X2) 쪽으로 향하는 스프링 힘(F5)을 가하고 다양한 세그먼트(103)에 걸쳐서 분포된다.
도 14 및 15의 실시 예에서, 각각의 세그먼트(103)는 축(X2)을 향하는 반경 방향(F1)으로 미끄러질 수 있고, 힘(F5)은 작동 간극(J)이 최소가 되는 배치 상태로 세그먼트를 강제하는 경향을 갖게 된다.
본 발명은 프랜시스식 터빈에서 실시되는 것으로 설명되었다. 그러나 본 발명은 다른 유형의 터빈, 펌프, 및 펌프 터빈에도 적용될 수 있다.
앞서서 설명되고 언급된 실시 예들의 기술적 특징은 본 발명의 범위 내에서 서로 결합될 수 있을 것이다.
제3, 4, 5, 및 6실시 예에서 고려되었던 세그먼트(103)의 위치를 제어하는 다양한 방식은 상호간에 결합될 수 있다. 특히, 도 11 내지 13의 실시 예에서 스프링이 제공될 수도 있다.
제1, 2, 및 3실시 예에서, 덕트(4)로부터 유입되는 물 이외에도 다른 유체가 링(103, 203)의 위치를 제어하는데 이용될 수 있다. 특히, 압축된 오일 또는 공기를 이용하는 것이 가능하다.

Claims (15)

  1. 고정된 위치의 회전축(X2)을 중심으로 고정 구조(9)에 대하여 회전 이동하도록 장착되는 휠(2)을 갖는 수압 기계(1)로서,
    상기 휠은 물의 강제 유동(E)이 통과하도록 만들어지고,
    물의 누설(E1, E2)을 제한하기 위한 적어도 하나의 누설 제한 장치(100, 200)가 상기 휠과 상기 고정 구조 사이에 배치되고,
    상기 휠이 회전하는 동안, 상기 누설 제한 장치는 상기 휠과 상기 고정 구조 사이에 작동 간극(J, J')을 형성하며, 회전축(X2)에 대하여 반경 방향(F1)으로 적어도 하나의 변형 및/또는 이동 가능 부재(103, 203)를 갖는 수압 기계에 있어서,
    상기 변형 및/또는 이동 가능 부재(103, 203)는, 상기 작동 간극의 제1값(J1, J'1)에 대응되는 제1배치 상태와 상기 작동 간극의 제2값(J2, J'2)에 대응되는 제2배치 상태 사이에서 상기 반경 방향(F1)으로의 변형성 및/또는 이동성이 있고,
    상기 수압 기계는, 상기 수압 기계의 작동 속도에 따라 상기 변형 및/또는 이동 가능 부재의 상기 제1배치 상태에서 상기 제2배치 상태로의 변환을 제어하는 수단(306, 307; 400)을 포함하며,
    상기 휠(2)의 상기 회전축(X2)을 중심으로 회전 중에, 상기 변형 및/또는 이동 가능 부재(103, 203)를 하우징(101)에 대해 고정 유지하기 위해, 상기 하우징(101) 및 상기 변형 및/또는 이동 가능 부재(103, 203)에 각각 제공되는 리세스(101F, 103F) 내에 스터드(105, 205)가 결합되는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 누설 제한 장치는, 제어 유체가 가하는 압력(P1, P2)의 영향에 의해 상기 제1배치 상태와 상기 제2배치 상태 사이에서 변형 및/또는 이동 가능 부재(103, 203)를 갖는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 변형 및/또는 이동 가능 부재(103, 203)는 반경 방향으로 수축함으로써 상기 제1배치 상태에서 상기 제2배치 상태로 진행하도록 변형될 수 있는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 누설 제한 장치는, 상기 작동 간극(J)에 대한 제1값에 대응되는 제1배치 상태와 상기 작동 간극에 대한 제2값에 대응되는 제2배치 상태 사이에서 상기 휠의 상기 회전축에 대하여 상기 반경 방향(F1)으로 이동하도록 장착되는 복수의 변형 및/또는 이동 가능 부재(103, 203)를 갖는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변형 및/또는 이동 가능 부재의 반경 방향 안쪽 표면(103E, 203E)이 상기 휠의 반경 방향 바깥쪽 표면(221A, 222A, 231A, 232A)을 향하도록, 상기 변형 및/또는 이동 가능 부재가 상기 고정 구조(9)에 장착되고,
    상기 작동 간극(J, J')은 상기 반경 방향 안쪽 표면과 상기 반경 방향 바깥쪽 표면 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수압 기계는 상기 제1 및 제2배치 상태 각각에 있어서 상기 휠의 상기 회전축(X2)에 대하여 상기 변형 및/또는 이동 가능 부재(103)를 센터링하기 위한 수단(101G-101J, 103G-103J)을 갖는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  7. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변형 및/또는 이동 가능 부재(103, 203)는 상기 고정 구조의 일부(91, 101)와 작용하여 가변 부피를 갖는 챔버(C1, C2)를 형성하고,
    상기 챔버(C1, C2)는 상기 변형 및/또는 이동 가능 부재가 취하는 상기 배치 상태에 따라 변화되고,
    상기 챔버에는 압축된 제어 유체가 공급되는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수압 기계는 가변 부피를 갖는 상기 챔버(C1, C2)로 압축된 제어 유체를 공급하는 것을 제어하기 위한 수단(306, 307, 308)을 갖는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 수압 기계는 상기 제1배치 상태와 제2배치 상태 사이에서 상기 변형 및/또는 이동 가능 부재의 이동을 제어하기 위한 액추에이터(400)를 갖는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 수압 기계는, 상기 변형 및/또는 이동 가능 부재(103)를 상기 제1 및 제2배치 상태 중 어느 한 배치 상태로 돌아가도록 강제하기 위하여 상기 변형 및/또는 이동 가능 부재(103)에 탄성 복원력(F5)을 가하는 적어도 하나의 수단(500, 600)을 갖는 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  11. 삭제
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제어 유체는, 상기 강제 유동(E)을 형성하기 위하여 상기 휠(2)로 물을 공급하기 위한 공급 덕트(4)에서 분출된 물인 것을 특징으로 하는 수압 기계.
  13. 수압 에너지를 전기 에너지로 변환시키거나 전기 에너지를 수압 에너지로 변환시키기 위한 설비(I)로서,
    상기 설비는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따르는 수압 기계(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수압 에너지를 전기 에너지로 변환시키거나 전기 에너지를 수압 에너지로 변환시키기 위한 설비.
  14. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따르는 수압 기계(1)의 조정 가능한 간극을 갖는 누설 방지 장치(100, 200)의 작동 간극(J, J')을 조정하는 방법에 있어서,
    상기 휠(2)이 상기 회전축(X2) 주위로 회전할 때,
    적어도 과도 속도(transient speed)를 포함하는 상기 휠의 일정 회전 기간 동안에는 상기 작동 간극으로 제1값(J1, J'1)을 채택하고,
    적어도 하나의 안정화된 속도(stabilized speed)를 포함하는 상기 휠의 다른 회전 기간 동안에는 상기 작동 간극으로 제2값(J2, J'2)을 채택함으로써, 상기 조정이 이루어지는 것을 특징으로 하는 수압 기계의 조정 가능한 간극을 갖는 누설 방지 장치의 작동 간극을 조정하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 누설 제한 장치(100, 200)로 전달되는 제어 유체(Es)의 압력 및/또는 양을 제어함으로써, 상기 작동 간극에 대한 상기 값(J1, J'1, J2, J'2) 중 어느 하나가 채택되는 것을 특징으로 하는 수압 기계의 조정 가능한 간극을 갖는 누설 방지 장치의 작동 간극을 조정하는 방법.
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