KR101545994B1 - 연속가압용 다축 수력 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속가압용 다축 수력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물이 고압력으로 제공되는 장소에서 물의 유속을 터빈장치의 내부로 유도하여 연속가압을 통해 회전하는 터빈으로 전력을 생산하며, 유입되는 물이 다수 개의 터빈축에 설치한 터빈을 유속이 방해되지 않는 속도수두를 만들어 친환경 에너지의 활용과 낙차가 크거나 수량이 적은 장소에 설치하고, 필요에 따라 크기와 다 축의 개수를 조절할 수 있도록 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 일정한 간격에 형성하며 블레이드가 터빈축으로 회전 가능하게 결합하는 터빈 설치공간을 한쪽과 양쪽 중 어느 하나에 설치한 드럼 하우징의 양쪽으로 커버 하우징을 설치하고, 상기 터빈 설치공간에 설치하는 드럼에 일정한 간격으로 형성한 강성 보강홈에서 고정축으로 블레이드를 결합하는 터빈으로 이루어지는 수력 발전장치에 있어서,
상기 터빈 설치공간에서 터빈의 외측으로 블레이드가 펼쳐저 상기 블레이드의 선단과 터빈 설치공간의 외측 선단과의 간격을 두어 속도수두를 갖도록 회전하는 제1, 2, 3 블레이드 회전공간과;
상기 커버 하우징에 결합하는 입수관과 연결된 물 공급구와 제1 블레이드 회전공간을 연결하여 물을 공급하는 제1 공급구와;
상기 제1 블레이드 회전공간의 선단에서 제2 블레이드 회전공간을 연결하여 물을 공급하는 제2 공급구와;
상기 제2 블레이드 회전공간의 선단에서 제3 블레이드 회전공간을 연결하여 물을 공급하는 제3 공급구와;
상기 제3 블레이드 회전공간의 선단에서 배출구를 연결하여 상기 배출구의 선단에 연결한 출수관으로 물이 배출되어 고낙차 저수량용으로 설치하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

연속가압용 다축 수력 발전장치{Hydropower unit for multi-axis continuous pressure}

본 발명은 연속가압용 다축 수력 발전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물이 고압력으로 제공되는 장소에서 물의 유속을 터빈장치의 내부로 유도하여 연속가압을 통해 회전하는 터빈으로 전력을 생산하며, 유입되는 물이 다수 개의 터빈축에 설치한 터빈을 유속이 방해되지 않는 속도수두를 만들어 친환경 에너지의 활용과 낙차가 크거나 수량이 적은 장소에 설치하고, 필요에 따라 크기와 다 축의 개수를 조절할 수 있도록 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력의 생산 방법은, 화력 발전, 원자력 발전, 수력 발전, 태양열 발전, 풍력 발전, 조력 발전 등이 있다. 즉, 화력 발전 및 원자력 발전은 열에 의해 발생된 증기로 발전기 내의 터빈(turbine)을 회전시켜 전기를 발생하는 것이고, 수력 발전은 댐에 저수된 물의 낙차에 의해 터빈을 회전시켜 전기를 발생하는 것이다.

그러나, 화력 발전은 석탄 또는 석유 등의 화석연료를 에너지원(energy source)로 사용하는 것으로 발전소의 건설비가 상대적으로 저렴하나 화석연료 등의 매장량이 한계가 있어 점차 고갈되며 환경을 오염시키는 문제점이 있다.

또한, 원자력 발전은 우라늄 등의 방사능 물질을 핵분열시킬 때 발생되는 막대한 양의 열을 에너지원으로 사용하는 것으로 발전 용량이 크나, 방사능에 의한 환경 오염이 심각한 문제점이 있다.

따라서, 오래전부터 환경 오염을 방지하면서도 발전할 수 있는 수력발전 및 그 이용에 대한 실질적인 장치의 개발을 위한 연구와 노력이 이루어져 왔다.

그러나 종래의 수력발전장치는 고낙차의 지형을 이용하므로 지리적 환경을 이용하거나, 높은 댐의 낙차를 얻기 위하여 막대한 토목 구조를 필요로 하였다.

이러한 고낙차의 구조적 장벽으로 인하여 발전소의 상류와 하류는 생태적으로 연결이 차단되는 현상을 피할 수 없으며, 종래의 수력발전은 대체로 경사면이 있는 산간 지역에 위치하여 수급자가 몰려있는 도심지와는 먼 거리여서 전기의 수송 시설 비용이 많이 소요된다.

이에 저낙차 및 완만한 유속에서 사용할 수 있도록 개시된 대한민국공개특허 제10-2010-0104694호(2010.09.20. 공개)은 지면에 설치되는 지지부재 사이에 저낙차 및 물의 유속에 따라 회전하는 회전체를 설치하여 발전을 하는 형태로써, 효율이 좋은 발전이 예상되나, 설치장소가 지면에 한정되어 실용성이 부족한 단점이 있

다.

한편, 저낙차 및 완만한 유속에서 사용할 수 있는 부유식 수력발전장치는 여러 종류가 시도되고 있으나 다음과 같은 문제로 실제 사용에는 제한적이다.

대한민국 등록실용신안 제20-0329785호(2003.10.01. 등록)는 부유하는 구조물에 다수의 수차를 설치하여 수차의 절반 이하를 물에 잠수시켜 발전을 하는 형태로써, 부유시설에 비하여 수차의 효율이 상대적으로 낮을 수밖에 없는 구조로 비효율적이다.

대한민국 등록실용신안 제20-0415733호(2006.05.01. 등록)는 부유체를 양편에 띄우고 그 사이에 수차를 설치하는 구조의 발전방식으로 시설비용을 상대적으로 줄이고 효율 좋은 발전이 예상되나, 구조적인 안정성이나 실현성의 측면에서 부유체의 고정 및 수차와의 구조적 결합 기술이 상세히 제시되지 못하여 불안정한 요소가 많다.

대한민국 등록실용신안 제20-0415748호(2006.05.01. 등록)는 부유하는 바지선 형태의 구조물에 수차를 설치하여 수면 밑 부분의 수차가 동력을 발생하여 발전하는 형태의 기술로써 부유 바지선의 시설은 안정되어 보이나, 바지선의 고정 및 저유량의 장소에 부적합한 면이 있다.

이와 같이 현재까지의 부유형태의 구조물에 수차를 설치하는 형태의 수력발전장치는 부유체의 시설비용과 부유체에 의한 동력손실 등 실용성과 효율 면에서 부족한 점이 많다고 볼 수 있다.

근래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 많은 수력 및 조력발전 시설이 등장하고 있다. 발전에너지의 원가절약을 위하여 인공 저수지를 마련하여 낙차를 이용한 수력발전설비가 많이 생긴 것은 이러한 이유라 할 수 있다.

특히, 완만한 경사지형의 하천은 서서히 흐르며, 현재로서는 이를 이용한 발전에 많은 어려움이 있으며, 현재 그러한 발전시설은 효율이 떨어지게 되는 문제점으로 인하여 거의 없는 실정이다.

이에 따라, 낙차가 그리 크기 않은 지형의 완만한 흐름의 물줄기 및 폭을 이용하여 다양한 환경 변화에도 적절하게 사용할 수 있는 저낙차를 이용한 수력발전장치에 관한 연구개발이 요구되고 있다.

한편, 다양한 위치와 장소에 물 또는 유체를 이송하기 위해서는 수도관과 하수관 및 우수관과 같은 다양한 관로를 이용하게 되며, 상기 관로에서는 다양한 유속이 발생하게 되나, 이러한 유속을 이용하여 효율적인 발전이 이루어지지 못하는 결점과, 유속이 느린 경우 또는 다양한 위치에서 효율적인 발전이 이루어지지 못하는 결점이 있었다.

특히, 단축터빈의 경우 터빈출력에 유성기어 증속기를 사용하여 증속하는 경우 터빈의 회전력으로 증속기의 링 기어를 돌려야 하므로 r(반지름)에 비례하여 돌리는 힘이 더 요구되는 문제가 있고, 링 기어를 통해 유성기어와 태양기어를 이용하여 증속되는 과정에서서 증속비에 반비례하게 토크가 감소하는 문제가 있으므로 종래와 같이 하나의 터빈을 설치하거나 증속하는 것에 많은 어려움이 발생하는 것이었다.

아울러, 블레이드에 물의 압력이 직접 가해지게 되는 힘으로 터빈이 회전되도록 하므로 블레이드에 강한 힘이 전달되어 피로의 누적으로 인한 손상과 파손이 쉽게 이루어져 연속적이며, 오랜 시간의 발전에 장애를 주는 결점이 발생하였다.

문헌 1. 대한민국공개특허 제10-2010-0104694호(2010.09.20. 공개) 문헌 2. 대한민국 등록실용신안 제20-0329785호(2003.10.01. 등록) 문헌 3. 대한민국 등록실용신안 제20-0415733호(2006.05.01. 등록) 문헌 4. 대한민국 등록실용신안 제20-0415748호(2006.05.01. 등록)

따라서 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 물의 낙차가 비교적 큰 고 낙차로 고압력 이거나 수량이 적은 저수량의 환경중 적어도 어느 하나를 만족시키는 상황에 수력 터빈을 설치하여 물을 연속해서 공급하는 것에 의한 터빈을 회전시키도록 함으로써 친환경 에너지를 활용한 수력 발전장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 해결과제는, 하나의 드럼 하우징에 한 개 또는 복수의 터빈을 설치하고 다음 터빈 하우징에 파이프로 연결하여 입구측에서 공급되는 물이 연속해서 터빈을 회전시킨 후 출수되도록 함으로써 효율이 저하되지 않는 고효율을 제공하며 드럼 하우징을 연속해서 연결하여 발전 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 터빈의 블레이드 입수 단면을 좁게하여 베르누이 정리에 의한 속도수두로 회전속도를 얻는 방식이 아닌 터빈에 공급되는 관의 단면을 좁게하지 않고 터빈의 블레이드 수 및 터빈의 반경, 질량을 조절하여 동일 유속 및 유량에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 터빈의 블레이드 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 블레이드 선단과 발전 안내부 사이에 일정 간격에 의한 속도수두를 만들어 다수의 블레이드에 동일 압력을 발생시켜 회전축에 블레이드 수에 상응하는 회전력을 발생시켜 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 입수된 물이 다수 개의 터빈 설치공간에 형성된 블레이드 회전공간을 유속 및 수압의 감소 없이 공급되며, 많은 블레이드에 물의 유속 및 수압이 작용하여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 유체는 물론 기체의 직선운동 에너지를 회전에너지로 변환하여 전기에너지를 얻는 과정에서 효율을 극대화시키기 위한 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 유체는 물론 기체의 직선운동 에너지를 회전에너지로 변환하는 과정에서 유체와 기체의 유속 및 압력이 터빈 내에서 블레이드를 밀어 회전축에 회전력을 제공하고, 유출된 에너지를 재활용하여 효율을 극대화하기 위한 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 종래의 유체와 기체가 가지는 에너지를 활용함에 있어 한대의 터빈에서 에너지를 통한 회전력 및 회전속도를 얻어 전기에너지로 변환하기 위해 증속을 하지만, 사용할 경우 회전속도를 증속하는 만큼 회전 토오크는 반비례하여 감소하는 문제점을 해결하기 위한 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 관로를 통과하는 유체와 기체가 가지는 에너지를 계산하여 터빈 수를 정하고 각 터빈의 블레이드 수를 결정하여, 유체와 기체가 가지는 에너지를 각 터빈에 분산 각 터빈에 회전력을 분담시켜 증속기의 중심 회전축에 r(반지름) 만큼 떨어진 곳에서 회전하는 힘이 작용하므로 r(반지름)을 조정하여 회전 토크를 증대시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 각 터빈에 에너지를 분산, 회전력을 분담하므로 각 터빈의 크기를 현저하게 적게(축소) 할 수 있어 고속회전이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 각 터빈에 에너지를 분산, 회전력을 분담하므로 각 터빈의 각 블레이드에 작용하는 하중을 적게하는 것으로 블레이드의 강도를 줄여 설계 할 수 있으므로 블레이드 및 블레이드 회전부분 베어링의 스트레스를 줄여 사용 시간을 늘리는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 터빈 하우징에 입수되는 유량이 많아지면 다축 터빈을 단 열로 할 경우 블레이드 회전부분(유량이 흐르는 부분)이 직 사각형 이긴 하나 블레이드 높이가 커져 터빈 반경을 키울 수밖에 없어 회전속도가 감소하고 효율이 저하 하므로 다축 터빈을 병렬로 배치하여 터빈 반경을 줄여 회전속도를 증가 시켜 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 회전하는 터빈의 양쪽 측면이 만나는 부분에서 수밀이 유지되도록 하고, 상기 수밀이 유지되는 외측에 베어링을 설치하여 터빈축이 자유롭게 회전되도록 하며, 양쪽 선단에서 간편하게 베어링 및 내부 부품을 교환할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 일정한 간격에 형성하며 블레이드가 터빈축으로 회전 가능하게 결합하는 터빈 설치공간을 한쪽과 양쪽 중 어느 하나에 설치한 드럼 하우징의 양쪽으로 커버 하우징을 설치하고, 상기 터빈 설치공간에 설치하는 드럼에 일정한 간격으로 형성한 강성 보강홈에서 고정축으로 블레이드를 결합하는 터빈으로 이루어지는 수력 발전장치에 있어서,
상기 터빈 설치공간에서 터빈의 외측으로 블레이드가 펼쳐저 상기 블레이드의 선단과 터빈 설치공간의 외측 선단과의 간격을 두어 속도수두를 갖도록 회전하는 제1, 2, 3 블레이드 회전공간과;
상기 커버 하우징에 결합하는 입수관과 연결된 물 공급구와 제1 블레이드 회전공간을 연결하여 물을 공급하는 제1 공급구와;
상기 제1 블레이드 회전공간의 선단에서 제2 블레이드 회전공간을 연결하여 물을 공급하는 제2 공급구와;
상기 제2 블레이드 회전공간의 선단에서 제3 블레이드 회전공간을 연결하여 물을 공급하는 제3 공급구와;
상기 제3 블레이드 회전공간의 선단에서 배출구를 연결하여 상기 배출구의 선단에 연결한 출수관으로 물이 배출되어 고낙차 저수량용으로 설치하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

삭제

삭제

삭제

삭제

삭제

본 발명은 물의 낙차가 비교적 크거나 압력이 높은 상태, 수량이 비교적 작은 저수량의 환경 중 적어도 어느 하나를 만족시키는 상황에 수력 터빈을 설치하여 고압의 적은 수량을 공급하는 것에 의한 터빈을 회전시키는 것을 통하여 발전할 수 있으므로 친환경 에너지를 활용한 수력 발전장치를 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 하나의 드럼 하우징에 다수 개의 터빈을 설치하여 입구측에서 공급되는 물이 다수 개의 터빈을 연속해서 회전시킨 후 출수되도록 함으로써 여러 개의 터빈을 회전시킴에 따른 효율이 저하되지 않는 고효율을 제공하며 드럼 하우징을 연속해서 연결하여 고효율의 발전이 가능하도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 물의 유속과 터빈 및 블레이드의 이동 방향이 일치되어 연속된 회전을 통해 블레이드에 강한 힘이 전달되더라도 전달받는 압력이 여러 개의 블레이드에 고르게 분포되는 분포하중을 통하여 압력의 분산효과를 통한 블레이드의 피로누적을 줄이는 효과와, 블레이드를 통한 터빈이 높은 효율을 얻으며 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 터빈의 블레이드 입수 단면을 좁게하여 베르누이 정리에 의한 속도수두로 회전속도는 얻는 방식이 아닌, 터빈에 공급되는 관의 단면을 좁게하지 않고 터빈의 블레이드 수 및 터빈의 반경과 질량을 조절하여 동일 유속 및 유량에서 각속도를 높이는 것으로 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 블레이드 선단과 발전 안내부 사이에 일정 간격에 의한 속도수두를 만들어 다수의 블레이드에 동일 압력을 발생시켜 터빈축에 블레이드 수에 상응하는 합력을 제공하는 회전력을 발생시켜 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 입수된 물이 다수 개의 터빈 설치공간에 형성된 블레이드 회전공간에서 터빈의 드럼 크기를 조절하는 것으로 유속 및 수압의 감소 없이 공급되며, 많은 블레이드에 물의 유속 및 수압이 작용하여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 유체는 물론 기체의 직선운동 에너지를 회전에너지로 변환하여 전기에너지를 얻는 과정에서 유속 및 압력에 맞도록 터빈의 개수와 블레이드의 수 및 크기를 통하여 효율을 극대화하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 유체는 물론 기체의 직선운동 에너지를 회전에너지로 변환하는 과정에서 유체와 기체의 유속 및 압력이 터빈 내에서 블레이드를 밀어 회전축에 회전력을 제공하고, 유출된 에너지를 재활용함에 있어서 소형화시키는 효과와 이로 인하여 발생하는 효율을 극대화하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 종래기술의 유체와 기체가 가지는 에너지를 활용함에 있어 한대의 터빈에서 에너지를 통한 회전력 및 회전속도를 얻어 전기에너지로 변환하기 위해 증속을 하지만, 사용할 경우 회전속도를 증속하는 만큼 회전 토오크는 반비례하여 감소하는 문제점을 해결하여 다축을 통한 다수의 터빈을 설치하고 이들 터빈에서 발생하는 회전력 및 회전속도를 활용하여 효율을 극대화하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 관로를 통과하는 유체와 기체가 가지는 에너지를 계산하여 터빈 수를 정하고 각 터빈의 블레이드 수를 결정하여, 유체와 기체가 가지는 에너지를 각 터빈에 분산 각 터빈에 회전력을 분담시켜 증속기의 중심 회전축에 r(반지름) 만큼 떨어진 곳에서 회전하는 힘이 작용하므로 r(반지름)을 조정하여 회전 토크를 증대시켜 다축과 소형의 발전시설을 가능하게 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 각 터빈에 에너지를 분산, 회전력을 분담하므로 각 터빈의 크기를 현저하게 적게 할 수 있어 소형화가 가능하며, 고속회전이 가능하므로 소형화 함에도 고효율의 발전이 가능하도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 각 터빈에 에너지를 분산, 회전력을 분담하므로 각 터빈에 설치한 다수 개의 블레이드에 작용하는 하중을 적게하여 블레이드의 강도를 줄여 설계할 수 있으므로 블레이드 및 블레이드 회전부분 베어링의 스트레스를 줄여 사용 시간을 늘리는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 터빈 하우징에 입수되는 유량이 많아지면 다축 터빈을 단 열로 할 경우 블레이드 회전부분(유량이 흐르는 부분)이 직사각형 이긴 하나 블레이드 높이가 커져 터빈 반경을 키울 수밖에 없어 회전속도가 감소하고 효율이 저하하는 단점을 해소하기 위하여 다축 터빈을 병렬로 배치하여 터빈 반경을 줄여 소형화시키는 동시에 회전속도를 증가시켜 효율을 높이는 효과를 제공하는 것이다.

본 발명은 회전하는 터빈의 양쪽 측면 드럼 하우징과 커버 하우징이 만나는 부분에서 측면 수밀부와 중간 수밀부를 통하여 수밀이 유지되도록 하고, 상기 수밀이 유지되는 외측에 베어링을 설치하여 터빈축이 자유롭게 회전되도록 하며, 양쪽 선단에서 캡을 분리하는 경우 간편하게 베어링 및 내부 부품을 교환할 수 있도록 하는 효과를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태 정면도
도 2 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 저면 단면도
도 3 은 본 발명의 설치상태를 나타낸 측면 단면도
도 4 는 본 발명의 터빈을 제거한 드럼 하우징의 정면도
도 5 는 본 발명의 터빈을 제거한 드럼 하우징의 측면 단면도
도 6 은 본 발명의 터빈을 설치한 요부확대 정면도
도 7 은 본 발명의 터빈을 설치한 요부확대 측면 단면도
도 8 은 본 발명의 드럼에 대한 주요 부분의 확대 단면도
도 9 는 본 발명의 드럼에 블레이드가 결합한 상태를 나타낸 확대 단면도
도 10 은 본 발명의 블레이드가 펼쳐진 상태의 요부확대 정면도
도 11 은 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 측면 단면도
도 12 는 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 사시도
도 13 은 본 발명의 터빈축 방향으로 누수를 방지하기 의한 수밀부에 대한 설치상태 단면도
도 14 는 본 발명의 측면 수밀부에 대한 주요 부분의 결합상태 단면도
도 15 는 본 발명의 배출구에 대한 다른 실시예를 나타낸 단면도

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 설치상태 정면도이고, 도 2는 본 발명의 설치상태를 나타낸 저면 단면도, 도 3은 본 발명의 설치상태를 나타낸 측면 단면도를 나타낸 것이다.

중앙의 입수관(30)에서 가로방향으로 물이 공급되도록 커버 하우징(50)에 연결하며, 상기 커버 하우징(50)은 중앙의 드럼 하우징(40) 양쪽으로 체결볼트(51)와 체결너트(52)를 통하여 일체형이 되도록 결합하는 것이다.

상기 드럼 하우징(40)에는 입수관(30)에서 공급된 물을 공급하는 물 공급구(31)로부터 한쪽 방향으로 일정한 간격과 각도를 갖도록 터빈 설치공간(41, 42, 43)을 차례로 형성하고, 상기 터빈 설치공간(41, 42, 43)에는 터빈(10)을 각각 설치하는 것이다.

상기 터빈 설치공간(41, 42, 43)은 드럼 하우징(40)의 한쪽에만 설치하는 것이 가능하지만 양쪽에 모두 설치하는 것으로 도시하였으며, 공급되는 물의 압력이 큰 경우 드럼 하우징(40)을 직렬로 더 설치하여 터빈(10)의 설치개수를 증가시키는 것이 가능하며, 터빈(10)의 개수와 드럼(10a)의 지름 및 블레이드(20)의 개수는 물의 압력과 유속에 따라 다양하게 적용하는 것이 가능하지만, 토오크가 감소하지 않고 고효율을 제공할 수 있는 최적의 상태로 설치하는 것이 바람직하다.

상기 물 공급구(31)와 터빈 설치공간(41)은 제1 공급구(32)로 연결하고, 상기 터빈 설치공간(41)과 일측의 터빈 설치공간(42)을 제2 공급구(34)로 연결하며, 상기 터빈 설치공간(42)과 일측의 터빈 설치공간(43)을 제3 공급구(36)로 연결한 후 상기 터빈 설치공간(43)과 하측으로 연결되는 출수관(39)을 배출구(38)로 연결하여 공급된 물의 흐름이 연속해서 이루어지도록 설치하는 것이다.

상기 터빈(10)은 드럼 하우징(40)의 한쪽에만 기본적으로 설치하는 것이 가능하지만 전면과 후면에 각각 하나의 터빈축(11)을 통하여 동시에 회전하도록 설치하며, 상기 터빈축(11)에는 도시하지 않았지만, 기어장치 또는 변속(감속)장치를 더 연결하여 회전동력을 변환하여 사용할 수 있도록 설치하는 것이다.

상기 터빈(10)을 이루는 드럼(10a)에는 일정한 간격에 블레이드(20)를 연결하는 것이며, 터빈(10)은 일정각도를 갖도록 3∼8개의 범위로 설치하고, 드럼 하우징(40)을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용할 수 있다.

상기 터빈 설치공간(41, 42, 43)에 설치하는 드럼(10a)의 크기는 물이 물 공급구(31)를 통하여 공급되는 순서에 따라서 지름이 조금씩 작아지도록 형성하고, 블레이드(20)가 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)에 위치하는 개수와 크기 또는 개수와 크기 중 어느 하나가 작아져 터빈 설치공간(41, 42, 43)에서 균일한 토크(속도)가 발생하도록 설치하는 것이다.

상기 물 공급구(31)에 공급된 물은 양쪽으로 분할되어 제1 공급구(32)를 통하여 드럼 하우징(40)의 양쪽에 설치한 터빈 설치공간(41, 42, 43)과 제2, 3 공급구(34, 36)의 연결을 통하여 차례로 통과하도록 공급되는 것이다.

도 4는 본 발명의 터빈을 제거한 드럼 하우징의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 터빈을 제거한 드럼 하우징의 측면 단면도, 도 6은 본 발명의 터빈을 설치한 요부확대 정면도, 도 7은 본 발명의 터빈을 설치한 요부확대 측면 단면도, 도 8은 본 발명의 드럼에 대한 주요 부분의 확대 단면도, 도 9는 본 발명의 드럼에 블레이드가 결합한 상태를 나타낸 확대 단면도, 도 10은 본 발명의 블레이드가 펼쳐진 상태의 요부확대 정면도, 도 11은 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 측면 단면도, 도 12는 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 사시도를 나타낸 것이다.

드럼 하우징(40)은 중앙에 형성된 물 공급구(31)를 기준으로 120ㅀ간격으로 3곳에 터빈 설치공간(41, 42, 43)을 형성하여 터빈축(11)이 관통하는 터빈(10)을 각각 설치하되; 터빈 설치공간(41, 42, 43)이 양쪽에 대칭되게 각각 설치하는 것이다.

상기 터빈 설치공간(41, 42, 43)에는 물이 공급되는 위치로부터 배출되는 부분에 이르는 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)이 같은 간격을 갖도록 형성되어 물에 의해 펼쳐진 후 수압으로 회전력을 발생시키도록 설치하되;

상기 터빈 설치공간(41, 42, 43)은 최초에 물이 공급되는 터빈 설치공간(41)이 제일 크고, 터빈 설치공간(42)이 그 다음, 터빈 설치공간(43)이 가장 작게 형성되어 3곳에서 같은 회전력이 제공되도록 설치하는 것이다.

상기 터빈 설치공간(41, 42, 43)의 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)을 제외한 나머지 원주방향에는 물이 배출되는 지점에서부터 드럼(10a)의 외경과 간격이 점점 좁아지면서 블레이드(20)가 접혀진 상태로 회전하는 접힘 가이드(41a, 42a, 43a)가 각각 설치되는 것이다.

상기 터빈 설치공간(41)에는 물 공급구(31)와 제1 공급구(32)가 접힘 가이드(41a)의 선단에서 제1 블레이드 회전공간(33)에 이르도록 호상으로 연결되어 물이 공급되며, 상기 터빈 설치공간(41)의 제1 블레이드 회전공간(33)에는 터빈 설치공간(42)의 접힘 가이드(42a) 선단에서 제2 블레이드 회전공간(35)에 이르도록 제2 공급구(34)가 호상으로 연결되어 물이 공급되고, 상기 터빈 설치공간(42)의 제2 블레이드 회전공간(35)에는 터빈 설치공간(43)의 접힘 가이드(43a) 선단에서 제3 블레이드 회전공간(37)에 이르도록 제3 공급구(36)가 호상으로 연결되어 물이 공급되고, 상기 터빈 설치공간(43)의 제3 블레이드 회전공간(37) 선단에서 출수관(39)에 이르도록 배출구(38)가 호상으로 설치되어 입수관(30)으로 공급된 물의 유속과 압력이 거의 저하되지 않고 그대로 배출되도록 설치하는 것이다.

터빈(10)은 드럼(10a)이 원형으로 형성되어 중앙에 터빈축(11)이 설치되며, 일정한 간격에서 블레이드(20)가 접히면서 걸리지 않고 일정한 각도로 접히도록 하는 블레이드 홈(12)을 형성하고, 상기 블레이드 홈(12)의 일측에는 코너부분이 라운드 지게 형성되는 "┛"형태의 강성 보강홈(13)을 형성하는 것이다,

상기 터빈(10)에 형성한 강성 보강홈(13)에는 고정축(21)이 관통된 후 블레이드(20)가 회전 가능하게 결합하되;

상기 고정축(21)이 관통하는 블레이드(20)의 양쪽 선단에는 블레이드 베어링(22)이 설치되고, 상기 고정축(21)의 양쪽 선단이 블레이드(20)의 양쪽에서 돌출되어 안내 가이드(60)에 회전 가능하게 결합하되;

상기 고정축(21)이 결합하는 안내 가이드(60)에는 가이드 베어링(23)을 통하여 회전 가능하도록 결합하며, 상기 블레이드 베어링(22)과 가이드 베어링(23)의 사이에는 간격 유지링(25)이 설치되어 베어링의 회전 작용이 자유롭게 이루어지도록 하는 것이다.

상기 드럼(10a)의 양쪽으로 설치하는 안내 가이드(60)는 터빈 고정볼트(24)를 사용하여 일체형이 되도록 고정하여 터빈(10)을 일체형으로 성형하는 것이다.

상기 터빈(10)은 접힘 가이드(41a, 42a, 43a)에서 블레이드(20)가 접혀져 회전 이동하도록 회전 방향에서 서서히 좁게 형성되고, 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)은 넓게 형성되어 유입되는 물에 의해 블레이드(20)가 펼쳐지며 회전이 이루어지도록 설치하는 것이다.

상기 블레이드(20)는 보강부(23)에서 수직으로 돌출되다가 선단에서 상측으로 유선형이 되도록 연결되고, 상기 보강부(23)에서 라운드형태로 연결된 후 블레이드 홈(12)과 일치하도록 수직으로 돌출되다가 상기 블레이드 홈(12)의 선단에서 하측으로 경사지게 형성되어 "

"와 같이 형성되며, 외측 선단은 접힌 상태에서 블레이드 홈(12)의 외측으로 일부가 돌출되어 유속에 의해 회전하여 펼쳐지거나 접힙 가이드(41a, 42a, 43a)에 걸려 접혀지도록 설치하는 것이다.

상기 블레이드(20)의 폭과 높이 및 크기는 위치의 유속과 압력에 따라 다양하게 설치할 수 있는 것은 물론이다.

상기 블레이드(20)가 펼쳐지는 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)은 블레이드(20) 선단에서 드럼 하우징(40)의 사이에 일정한 간격을 두는 공극을 통하여 속도수두를 만들어 다수의 블레이드(20)에 동일 압력을 발생시키도록 설치하는 것이다.

도 12는 본 발명의 터빈과 블레이드에 대한 결합상태 사시도이고, 도 13은 본 발명의 터빈축 방향으로 누수를 방지하기 의한 수밀부에 대한 설치상태 단면도, 도 14는 본 발명의 측면 수밀부에 대한 주요 부분의 결합상태 단면도를 나타낸 것이다.

양쪽으로 안내 가이드(60)가 결합하여 회전하는 드럼(10a)은 외경을 따라서 일정한 간격에 설치한 블레이드(20)의 회전을 통하여 발전하되;

터빈(10)에 공급되는 물이 안내 가이드(60)의 외측으로 누수되지 않고 그대로 외부로 배출되도록 하는 측면 수밀부(70)와 중간 수밀부(80)를 형성하는 것이다.

상기 측면 수밀부(70)는 터빈축(11)의 양쪽에서 안내 가이드(60)의 내경에 결합하는 측면관(71)이 설치되고, 상기 측면관(71)에는 회전씰(72)이 결합되어 일정한 간격으로 수밀 스프링(73)이 설치되며, 상기 일정한 간격으로 설치한 수밀 스프링(73) 중 어느 한 곳에는 연결핀(74)이 설치되어 설치위치를 고수하도록 한 후 상기 회전씰(72)의 외측에는 측면 수밀부재(76)를 설치한다.

상기 측면관(71)과 회전씰(72)의 사이와 상기 측면 수밀부재(76)와 커버 하우징(50)의 사이에는 측면 패킹(75)을 설치하여 측면에서의 누수를 차단하도록 하며, 상기 안내 가이드(60)의 외측에서 누수를 차단하여 수밀을 유지한 후 베어링(77)을 설치하여 터빈축(11)의 회전이 이루어지도록 하고, 상기 베어링(77)의 외경에는 베어링 패킹(78)을 더 설치한 후 커버 하우징(50)에 캡(79)을 고정시켜 마감하는 것이다.

상기 회전씰(72)과 측면 수밀부재(76)가 만나는 부분에는 경면처리를 통하여 터빈(10)과 함께 회전하는 회전씰(72)이 손상되지 않고 부드럽게 회전이 이루어지도록 설치하는 것이다.

상기 중간 수밀부(80)는 터빈축(11)의 외경으로 중간관(82)을 설치한 후 중간관(82)과 커버 하우징(50)의 사이에 중간 수밀부재(81)를 설치하고, 상기 중간관(82)과 중간 수밀부재(81)의 사이에 중간패킹(83)을 설치하여 수밀을 유지하는 것이다.

도 15는 본 발명의 배출구에 대한 다른 실시예를 나타낸 단면도에 관한 것으로, 배출구(38)의 선단에 출수관(39)을 연결하여 배관에서 물이 공급되도록 설치하거나, 양쪽의 제3 블레이드 회전공간(37)을 통과한 물이 배출되는 배출구(38a)가 하나만 형성되어 외부에 그대로 배출되도록 설치하는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 고낙차 저수량용 다축 수력 발전장치는, 하천의 주변 또는 물을 입수관(30)에 공급할 수 있는 위치에 설치한 상태에서 도시하지 않은 외부의 관을 이용하여 입수관(30)에 고낙차 저수량으로 공급되는 용도로 사용하는 것이 바람직하다.

입수관(30)으로 공급되는 물은 물 공급구(31)에서 양쪽으로 분할되어 제1 공급구(32)를 통하여 제1 블레이드 회전공간(33)으로 공급된다.

상기 제1 브레이드 회전공간(33)으로 물이 공급되면 접힘 가이드(41a)를 지나는 위치에 설치한 블레이드(20)에 유속과 압력을 제공하므로 상기 블레이드(20)가 블레이드 홈(12)에 접혀진 상태에서 세워지게 된다.

블레이드(20)는 고정축(21)을 통하여 블레이드 홈(12)의 내부에 설치된 상태에서 블레이드 베어링(22)을 통하여 회전 가능하도록 설치되어 있으므로 유속에 따라 회전하며 제1 블레이드 회전공간(33)의 내부에서 세워진 상태를 제공하고, 물의 유속과 압력으로 블레이드(20)를 이동시키는 동력원이 발생하여 터빈(10)을 연속해서 회전시키는 회전동력원을 제공하는 것이다.

상기 제1 블레이드 회전공간(33)을 지난 물은 제2 공급구(34)를 통하여 제2 블레이드 회전공간(35)으로 공급된다.

상기 제2 블레이드 회전공간(35)으로 물이 공급되면 블레이드(20)에 유속과 압력을 제공하여 터빈(10)을 회전시키게 되고, 제2 블레이드 회전공간(35)을 지난 물은 제3 공급구(36)를 통하여 제3 블레이드 회전공간(37)으로 공급된다.

상기 제3 블레이드 회전공간(37)으로 물이 공급되면 블레이드(20)에 유속과 압력을 제공하여 터빈(10)을 회전시키게 되고, 제3 블레이드 회전공간(37)을 지난 물은 배출구(38)를 통하여 출수관(39)에서 외부로 배출되는 것이다.

상기 블레이드(20)가 블레이드 홈(12)에서 세워지게 되면 보강부(23)와 강성 보강홈(12)이 "┛"형으로 코너부분이 라운드지게 일치된 상태를 제공하므로 보강부(23)는 강성 보강홈(12)의 후방과 내경 방향 등 2방향에서 일치된 상태를 제공하여 블레이드(20)에 유속으로 인하여 제공되는 하중이 작용하는 경우에도 안정되게 회전력을 제공할 수 있는 강성보강 효과를 제공하는 것이다.

즉, 블레이드(20)의 폭과 높이는 다양하게 적용하는 것이 가능하며, 터빈(10)의 외경에서 고정축(21)에 설치한 상태에서 블레이드 베어링(22)을 통하여 회전 가능하도록 설치하고, 블레이드(20)의 폭을 넓게 하는 경우에는 보강부(23)의 넓은 폭과 강성 보강홈(13)의 넓은 폭에서 균일하게 분포되는 하중이 작용하게 되므로 블레이드(20)와 터빈(10)에 무리를 주지않고 발전할 수 있는 것이다.

더욱 상세하게는, 물 공급구(31)를 통하여 터빈 설치공간(41, 42, 43)의 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)에 제1, 2, 3 공급구(32, 34, 36)에서 공급되는 물을 통하여 블레이드(20)에 가해지는 유속 및 압력이 균일하게 작용함으로써 터빈(10)의 각속도를 높여 회전에너지를 극대화하여 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 블레이드(20)와 터빈(10)은 재질에 따른 효율이 다양하게 나타나는 현상이 발생하지만, 비교적 가볍고 강한 금속재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 블레이드(20)는 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)의 호상 형태를 지나면서 유속으로 접혀진 상태에서 펼쳐지며 터빈(10)이 회전하는 동력원을 제공하게 되고, 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)을 지나게 되면 접힘 가이드(41a, 42a, 43a)에 이르게 되면서 블레이드(20)의 회전방향에서 한 부분이 걸려 자연적으로 접혀져 통과하며 동력이 소모되지 않도록 터빈(10)과 함께 회전하는 것이다.

특히, 물의 유속과 블레이드(20)의 이동 방향이 일치되어 터빈(10)을 회전시키므로 높은 효율을 얻어 고효율의 발전이 이루어지도록 하며,

터빈(10)에 설치하는 블레이드(20)의 수 및 반경을 조절하여 동일 유속에서 각속도를 높여 고효율의 발전이 이루어지도록 하고,

블레이드(20) 선단과 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37) 사이에서 일정 간격에 의한 속도수두를 만들어 내부에서 펼쳐진 상태로 수압을 받는 블레이드(20)에 동일 압력을 발생시키게 되고 상기 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 회전하면서 터빈축(11)에 펼쳐진 블레이드(20) 수에 상응하는 회전력을 발생시켜 고효율의 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 속도수두에 대하여 더욱 상세하게 설명하면, 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)은 터빈(10)의 외경과 일정 간격을 갖고 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 이동하며 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)과 블레이드(20)의 끝단 간에 일정 간격을 유지하게 되므로 속도수두를 만들어 터빈(10)에 회전력을 주고 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)의 내부 공간에서 각 블레이드(20)에 동일 유량과 압력을 제공하므로 하나의 블레이드(20)에 가해지는 유량과 유속을 통하여 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)의 내부에 다수 개(6개)의 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 회전하는 경우에는 종래에 비하여 6배의 강한 회전력을 제공하여 고효율의 발전을 제공하는 것이다.

상기 물 공급구(31)에서 제1 공급구(32)로 공급되는 물은 터빈 설치공간(41)의 제1 블레이드 회전공간(33)에 자연스럽게 공급되도록 호상으로 이루어지며, 상기 제1 블레이드 회전공간(33)을 통과한 물은 제2 공급구(34)를 통하여 자연스럽게 공급되도록 호상으로 이루어져 제2 블레이드 회전공간(35)에 공급되고, 상기 제2 블레이드 회전공간(35)을 통과한 물은 제3 공급구(36)를 통하여 자연스럽게 공급되도록 호상으로 이루어져 제3 블레이드 회전공간(37)에 공급된 후 상기 제3 블레이드 회전공간(37)을 통과한 물은 배출구(38)를 통하여 자연스럽게 공급되도록 호상으로 이루어져 출수관(39)으로부터 외부로 배출되는 것이다.

상기와 같이 물이 자연스럽게 공급되도록 함으로써 유량에 따는 유속와 압력이 줄어드는 것을 방지하며, 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)에서 최대한 많은 블레이드(20)에 유속과 압력이 작용되도록 함으로써 효율을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 상기 터빈 설치공간(41, 42, 43)에 설치하는 드럼(10a)의 크기는 물이 물 공급구(31)를 통하여 공급되는 순서에 따라서 지름이 조금씩 작아지도록 설치하며, 블레이드(20)가 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33)에 위치하는 개수와 크기 또는 개수와 크기 중 어느 하나가 작아져 터빈 설치공간(41, 42, 43)에서 균일한 토크(속도)가 발생하도록 설치함으로써 물의 유속과 압력이 감소하는 것을 방지하며 각기 다른 위치에 설치한 터빈(10)이 균일한 토크와 속도를 제공하며, 감쇠현상을 방지하여 합력을 효과적으로 발전에 이용하는 것이다.

한편, 본 발명은 관로를 통하여 공급되는 유체, 기체의 직선운동 에너지를 회전에너지로 변환하여 전기에너지를 얻는 과정에서 효율을 극대화하는 것이며, 유체, 기체의 직선운동 에너지를 회전에너지로 변환하는 과정에서 유체, 기체의 유속 및 압력이 터빈(10) 내에서 블레이드(20)를 밀어 터빈축(11)에 회전력을 주고 유출된 남은 에너지를 다음 터빈(10)에 차례로 제공되어 재활용하는 효과를 통한 효율을 극대화시키는 것이다.

본 발명은 관로를 통하여 공급되는 유체, 기체가 가지는 에너지를 활용함에 있어 터빈(10)에서 에너지를 얻어 회전력 및 회전속도로 전기 에너지로 변환하기 위해 증속을 하는 경우 회전속도를 증속하는 만큼 회전 토오크는 반비례하여 감소하는 문제점이 있으므로 관로에 공급되는 유체, 기체가 가진 에너지를 계산하여 드럼 하우징(40)에 설치하는 터빈(10)의 수를 정하고, 각 터빈(10)의 블레이드(20) 수와 크기를 결정하여 유체, 기체가 가지는 에너지를 각 터빈(10)에 분산시켜 회전력을 분담하도록 함으로써 터빈축(11)에서 드럼(10a)의 반지름(r) 만큼 떨어진 곳에서 돌리는 힘이 작용되므로 반지름(r)을 조정하여 토오크를 증대시킬 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 각 터빈(10)에 에너지를 분산, 회전력을 분담함으로 각 터빈(10)의 크기를 현저하게 줄여 소형화가 가능하도록 하며, 터빈(10)의 고속회전이 가능하도록 함으로써 증속에 따른 토오크의 감소를 최소화시켜 효율을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명의 입수관(30)과 출수관(39)은 관로의 한 부분을 절단하여 연결하는 것이 가능하며, 출수관(39)은 관로에 그대로 연결되어 발전 후 그대로 공급되도록 하거나, 필요한 방향으로 배출하는 것이 가능하다.

본 발명의 고정축(21)은 블레이드(20)의 선단 부분에서 양쪽에 설치한 블레이드 베어링(22)에 의해 회전되도록 하고, 상기 고정축(21)의 양쪽 선단이 안내 가이드(60)에 연결된 부분에서 가이드 베어링(23)을 통하여 회전되도록 하므로 블레이드 베어링(22)과 가이드 베어링(23)의 2곳에서 회전하므로 블레이드(20)를 통하여 받는 하중을 분산시키는 작용을 하며, 받는 하중으로 인하여 회전하면서 블레이드(20)를 세우고 다시 접힘 가이드(41a, 42a, 43a)를 지나면서 접히는 회전 작용을 제공할 때 편마모가 발생하는 것을 줄여주는 동시에 블레이드 베어링(22)과 가이드 베어링(23)의 사이에 설치한 간격 유지링(25)으로 베어링의 회전 안내작용이 부드럽게 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명의 측면 수밀부(70)는 물이 공되어 블레이드(20)를 통하여 터빈축(11)을 기준으로 터빈(10)이 회전할 때 터빈(10)과 드럼 하우징(40) 및 커버 하부징(50)의 간격(틈새)에서 물이 터빈축(11) 방향으로 스며들게 되지만 회전씰(72)이 수밀 스프링(73)을 통하여 일정한 간격에서 탄성력을 제공받아 측면 수밀부재(76)와의 사이에서 누수가 발생하는 것을 방지하는 것이며, 상기 회전씰(72)에는 일정한 간격 중 어느 한 곳에서 연결핀(74)이 설치되어 설치위치를 안정되게 유지하며 강한 탄성력으로 수밀을 유지할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 회전씰(72)과 측면 수밀부재(76)가 만나는 부분의 회전씰(72)에는 경면처리를 통하여 터빈(10)과 함께 회전하는 경면씰(72)이 손상되지 않고 부드럽게 회전이 이루어지도록 하는 것이며, 베어링(77)을 터빈(10)의 측면에서 수밀을 유지하는 측면 수밀부(70)의 외측에 설치함으로써 베어링(77)에 물이 스며드는 것을 방지하여 장시간 동안 베어링(77)의 손상 없이 회전을 제공하게 되고, 상기 베어링(77)의 외측으로 캡(79)을 설치하여 베어링(77)의 교환은 물론 내부의 다양한 부품을 손쉽게 교환할 수 있도록 하는 것이다.

또한, 상기 터빈(10)의 사이에 있는 중간 수밀부재(81)는 중간관(82)의 외경에 중간 수밀부재(81)를 설치하고 중간패킹(83)을 통하여 터빈(10)과 드럼 하우징(40)의 사이에서 발생하는 수밀을 안정되게 유지할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 배출구(38)를 통하여 출수관(39)으로 공급된 물이 배출되도록 함으로써 연속해서 관로를 통과되도록 하거나, 양쪽의 제3 블레이드 회전공간(37)이 하나의 배출구(38a)에 연결되도록 함으로써 공급되는 물이 그대로 외부에 배출되므로 물의 배출이 신속하게 이루어져 앞 부분에서의 물의 흐름에 대한 영향을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 입수관(30)에 연결되는 관로는 물을 필요로 하는 생산시설과 건축물, 아파트 등의 어느 한 곳이나 일정한 간격으로 설치하여 발전이 이루어지도록 하는 것이다.

상기 터빈축(11)의 한쪽 선단에는 기어(유성기어 포함)를 설치하여 얻어진 발전 동력을 원하는 장소로 공급할 수 있도록 하거나, 발전장치를 연결하여 전기를 발전한 후 원하는 곳으로 공급하는 것이 가능하다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 제안된 상세한 내용은 기재된 내용에 한정되는 것이 아니라, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다양하게 실시할 수 있음은 당연하며, 이러한 정도의 실시는 모두 특허법이 정하는 유사기술 범위를 벗어날 수 없을 것이다.

본 발명은 고낙하의 저수량용으로 다축 발전에 용이하도록 설치함으로써 공급되는 물을 통하여 연속해서 발전하는 다축 터빈을 제공하고 블레이드를 통한 속도수두를 만들어 효율을 최대한 향상시키도록 설치함으로써 친환경 에너지를 활용한 전력을 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 매우 유용한 발명을 제공하는 것이다.

10 : 터빈 10a : 드럼
11 : 터빈축 12 : 블레이드 홈
13 : 강성 보강홈 20 : 블레이드
21 : 고정축 22 : 블레이드 베어링
23 : 가이드 베어링 24 : 터빈 고정볼트
25 : 간격 유지링 30 : 입수관
31 : 물 공급구 32 : 제1 공급구
33 : 제1 블레이드 회전공간 34 : 제2 공급구
35 : 제2 블레이드 회전공간 36 : 제3 공급구
37 : 제3 블레이드 회전공간 38 : 배출구
39 : 출수관 40 : 드럼 하우징
41, 42, 43 : 터빈 설치공간 41a, 42a. 43a : 접힘 가이드
50 : 커버 하우징 51 : 체결볼트
52 : 체결너트 60 : 안내 가이드
61 : 가이드축 70 : 측면 수밀부
71 : 측면관 72 : 회전씰
73 : 수밀 스프링 74 : 연결핀
75 : 측면패킹 76 : 측면 수밀부재
77 : 베어링 78 : 베어링 패킹
80 : 중간 수밀부재 81 : 중간 수밀부재
82 : 중간관 83 : 중간패킹

Claims (12)

1. 일정한 간격에 형성하며 블레이드(20)가 터빈축(11)으로 회전 가능하게 결합하는 터빈 설치공간(41, 42, 43)을 한쪽과 양쪽 중 어느 하나에 설치한 드럼 하우징(40)의 양쪽으로 커버 하우징(50)을 설치하고, 상기 터빈 설치공간(41, 42, 43)에 설치하는 드럼(10a)에 일정한 간격으로 형성한 강성 보강홈(13)에서 고정축(21)으로 블레이드(20)를 결합하는 터빈(10)으로 이루어지는 수력 발전장치에 있어서,
   상기 터빈 설치공간(41, 42, 43)에서 터빈(10)의 외측으로 블레이드(20)가 펼쳐저 상기 블레이드(20)의 선단과 터빈 설치공간(41, 42, 43)의 외측 선단과의 간격을 두어 속도수두를 갖도록 회전하는 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)과;
   상기 커버 하우징(50)에 결합하는 입수관(30)과 연결된 물 공급구(31)와 제1 블레이드 회전공간(33)을 연결하여 물을 공급하는 제1 공급구(32)와;
   상기 제1 블레이드 회전공간(33)의 선단에서 제2 블레이드 회전공간(35)을 연결하여 물을 공급하는 제2 공급구(34)와;
   상기 제2 블레이드 회전공간(35)의 선단에서 제3 블레이드 회전공간(37)을 연결하여 물을 공급하는 제3 공급구(36)와;
   상기 제3 블레이드 회전공간(37)의 선단에서 배출구(38)를 연결하여 상기 배출구(38)의 선단에 연결한 출수관(39)으로 물이 배출되어 고낙차 저수량용으로 설치하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 공급구(32)는 물 공급구(31)로부터 제1 블레이드 회전공간(33)에 호상으로 연결되어 물의 흐름이 블레이드(20)를 회전하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 공급구(34)는 제1 블레이드 회전공간(33)과 제2 블레이드 회전공간(35)에 호상으로 연결되어 물의 흐름이 블레이드(20)를 회전하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제3 공급구(36)는 제2 블레이드 회전공간(35)과 제3 블레이드 회전공간(37)에 호상으로 연결되어 물의 흐름이 블레이드(20)를 회전하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 배출구(38)는 제3 블레이드 회전공간(37)과 드럼 하우징(40) 하측에 설치하는 출수관(39)에 호상으로 연결되어 물의 흐름이 원활하게 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)은 터빈(10)의 외경과 일정 간격을 갖고 블레이드(20)가 펼쳐진 상태로 이동하며 블레이드(20)의 끝단과 일정 간격으로 설치하여 속도수두를 만들어 터빈(10)에 회전력을 주고 내부 공간에서 각 블레이드(20)에 동일 유량과 압력을 발생시키도록 설치하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
   
7. 제 1항에 있어서,
   상기 터빈(10)은 양쪽으로 드럼(10a)의 양쪽으로 안내 가이드(60)를 결합하고, 블레이드(20)를 관통하는 고정축(21)을 상기 안내 가이드(60))에 결합하되;
   상기 블레이드(20)의 양쪽에서 고정축(21)에 블레이드 베어링(22)을 설치하고, 상기 고정축(21)이 결합된 안내 가이드(60)에 가이드 베어링(23)을 설치하며, 상기 블레이드 베어링(22)과 가이드 베어링(23) 사이에 간격 유지링(25)을 설치하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 드럼(10a)은 터빈 설치공간(41, 42, 43)에 설치되며 물이 물 공급구(31)를 통하여 공급되는 순서에 따라서 지름이 조금씩 작아지도록 형성하고, 블레이드(20)가 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33)에 위치하는 개수와 크기 또는 개수와 크기 중 어느 하나가 작아져 터빈 설치공간(41, 42, 43)에서 균일한 토크가 발생하도록 설치하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 드럼 하우징(40)은 물 공급구(31)가 연결되는 제1, 2, 3 공급구(32, 34, 36)와 제1, 2, 3 블레이드 회전공간(33, 35, 37)이 양쪽에 설치되어 입수관(30)으로 공급된 물이 양분되어 공급되도록 하고, 상기 제3 블레이드 회전공간(37)에서 배출구(38)를 통하여 하나의 출수관(39)으로 연결되도록 하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
   
10. 제 1항에 있어서,
    상기 드럼 하우징(40)은 제3 공급구(36)에 설치한 제3 블레이드 회전공간(37)에서 배출되는 물이 그대로 외부로 배출되도록 하나의 배출구(38a)를 설치하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 블레이드(20)의 양쪽에 돌출되는 안내 가이드(60)와 커버 하우징(50)에 측면 수밀부(70)를 더 설치하되;
    상기 측면 수밀부(70)는 터빈축(11)의 외경으로 설치한 측면관(71)에 결합하는 회전씰(72)이 일정한 간격에 형성한 다수 개의 수밀 스프링(73)으로 지지되며, 상기 회전씰(72)의 일측으로 측면 수밀부재(76)를 설치하고, 상기 측면 수밀부재(76)의 일측에서 측면관(71)의 외경에 베어링(77)을 설치한 후 캡(79)으로 마감하여 터빈(10)의 측면에서 수밀이 유지되도록 설치하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.
    
12. 제 1항에 있어서,
    상기 블레이드(20)의 양쪽에 돌출되는 안내 가이드(60)와 드럼 하우징(40)에 중간 수밀부(80)를 더 설치하되;
    상기 중간 수밀부(80)는 터빈축(11)의 외경으로 설치한 중간관(82)의 외경에 중간패킹(83)을 설치하고, 상기 중간관(82)의 외경과 안내 가이드(60)의 내경에 중간 수밀부재(81)를 설치하는 것을 특징으로 하는 연속가압용 다축 수력 발전장치.

Images