KR102189354B1 - Cross Flow Turbine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 횡류 수차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수차로 유입되는 물의 유량이 변하더라도 수차의 러너 유닛으로 공급되는 물의 유속 변화를 최소화하여 효율저하를 방지할 수 있는 횡류 수차에 관한 것이다. The present invention relates to a cross-flow aberration, and more particularly, to a cross-flow aberration capable of preventing a decrease in efficiency by minimizing a change in the flow velocity of water supplied to a runner unit of the aberration even when the flow rate of water introduced into the aberration changes.
기계적 에너지를 전기적 에너지로 발전시키는 발전기는 그 동력원에 따라 화력, 원자력, 수력, 풍력 및 태양광 발전 등으로 분류될 수 있다. Generators that generate electrical energy from mechanical energy can be classified into thermal power, nuclear power, hydropower, wind power, and solar power according to their power source.
이 중에서 수력 발전은 오래 전부터 사용되어 왔는데, 최근 들어 환경 문제가 대두되면서 신재생 에너지 중의 하나로 다시 관심이 커지고 있다. Among them, hydroelectric power has been used for a long time. Recently, as environmental issues have emerged, interest is growing again as one of the renewable energies.
수력 발전은 주로 물의 낙차를 이용하여 발전기의 회전축을 회전시키며 발전을 하는데, 상기 발전기의 회전축에 회전력을 제공하는 장치를 수차라고 하며, 이러한 수차는 크게 반동형과 충동형의 2가지로 분류할 수 있다. Hydroelectric power generation mainly uses a drop of water to rotate the rotational shaft of the generator, and the device that provides rotational force to the rotational shaft of the generator is called aberration, and these aberrations can be largely classified into two types of reaction type and impulse type. have.
반동형 수차는 수차 전후 물의 압력 차이를 이용하여 수차의 러너를 회전시켜 에너지를 얻는 타입의 수차로써, 수위차는 작지만 유량이 큰 조건에 적합하며, 프란시스, 프로펠러 및 튜브 수차 등이 있다.The recoil type aberration is a type of aberration that obtains energy by rotating the runner of the aberration by using the pressure difference between the water before and after the aberration, and is suitable for conditions with a small water level difference but a large flow rate, and includes Francis, propeller, and tube aberration.
충동형 수차는 물의 유속에 따른 운동에너지를 이용하는 것으로 증가된 유속을 갖는 물을 수차의 러너에 충돌시켜 에너지를 얻는 타입의 수차이며, 유량은 적지만 수위차가 큰 조건에 적합하며 펠톤, 타고 및 크로스 플로우 수차(cross flow turbine) 등이 있다. Impulsive aberration is a type of aberration that obtains energy by colliding water with an increased flow rate against the runner of a water wheel by using kinetic energy according to the flow rate of water. It is suitable for conditions with a small flow rate but a large water level difference. And cross flow turbines.
여기서 크로스 플로우 수차(cross flow turbine), 즉 횡류 수차는 물의 속도 수두를 이용하여 발전기를 구동하는 수차로 물의 유속에 의한 운동에너지를 이용하여 러너의 회전력을 얻는 수차를 말한다. Here, cross flow turbine, that is, cross-flow aberration, refers to an aberration that drives a generator using the water velocity head and uses the kinetic energy of the water flow rate to obtain the rotational force of the runner.
횡류 수차는 물이 원통형의 러너의 축과 직각으로 유입되어 러너에 관류 후 아래쪽으로 떨어지면서 러너를 회전시키며 운동 에너지를 얻는다. In the cross-flow aberration, water flows in at a right angle to the axis of the cylindrical runner, flows through the runner, and falls downward to rotate the runner to obtain kinetic energy.
일반적으로 횡류 수차는 중저낙차로 사용 유량이 적고, 부분 부하시에도 효율 저하가 적어 타 수차에 비하여 경제성이 뛰어나고, 구조가 단순하여 유지 보수가 용이한 장점이 있어, 많이 사용되고 있다. In general, cross-flow aberrations are used a lot because they have low flow rates due to low and medium free fall, and have an advantage in economical efficiency compared to other aberrations because they have less efficiency degradation even under partial load, and their structure is simple and maintenance is easy.
이러한, 횡류 수차의 한 예로써, 한국등록특허공보 제10-1325675호(이하, ‘종래기술’이라 한다.)에 나타난 횡류형 수류수차가 있다. As an example of such a cross-flow aberration, there is a cross-flow type water flow aberration shown in Korean Patent Publication No. 10-1325675 (hereinafter referred to as “conventional technology”).
종래기술에는 도 1에 도시된 바와 같이 케이싱(10)의 유입구(11)를 통하여 유입된 물이 안내깃(14)의 안내에 따라 회전판(20)에 유입되도록 구성된 횡류형 수류수차가 나타나 있다. 종래기술의 수차는 케이싱(10)의 배출구(13) 측 끝단부에 흐름 안정화장치(40)가 연장 형성되어 있어, 물의 흐름을 일측으로 안정화시켜 회전판(20)의 회전력을 증가시키고, 횡류형 수류수차의 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. In the prior art, as shown in FIG. 1, there is shown a cross-flow type water flow aberration configured such that water introduced through the
종래기술의 횡류형 수류수차는 유입되는 물의 양이 일정할 경우에 상대적으로 단순한 구성으로 높은 효율을 구현할 수 있지만, 우리나라의 경우, 대체로 여름에만 강수량이 많고, 봄, 가을 겨울에는 강수량이 적어서 횡류 수차에 지속적으로 일정한 유량의 물을 공급하는 것이 불가능하고, 이로 인하여, 특히, 저유량에서는 유속이 저하되어 안내깃(14) 또는 가이드 베인의 저압측에서 박리가 발생하고 이로 인한 물의 흐름이 나빠져서 수차의 효율이 현저히 감소하게 되는 문제점이 있다.The cross-flow type water aberration of the prior art can achieve high efficiency with a relatively simple configuration when the amount of water inflow is constant, but in Korea, there is usually a lot of precipitation only in summer, and there is little precipitation in spring and autumn and winter. It is impossible to continuously supply water with a constant flow rate to the water, and for this reason, especially at a low flow rate, the flow rate is lowered and peeling occurs at the low pressure side of the
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 수차로 유입되는 물의 양이 변하더라도 수차의 가이드 베인을 통과하는 물의 유속 변화를 최소화하여 수차의 효율 저하를 방지할 수 있는 횡류 수차를 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a cross-flow aberration that can prevent a decrease in the efficiency of the aberration by minimizing the change in the flow velocity of water passing through the guide vane of the aberration, even if the amount of water flowing into the aberration changes. It aims to do.
상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 횡류 수차는 유입구(101)와 배출구(102)가 구비된 케이싱 유닛(100); 상기 케이싱 유닛(100)의 배출구(102) 측에 횡류형으로 설치되고 상기 케이싱 유닛(100)의 유입구(101)를 통하여 유입된 물에 의해 회전하는 러너 유닛(200); 상기 케이싱 유닛(100)의 유입구(101) 측에 설치되어 상기 러너 유닛(200)으로 물을 안내하거나 차단할 수 있도록 구성된 가이드 유닛(300);을 포함하고, 상기 가이드 유닛(300)은 횡방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 형성되어 있고, 상기 러너 유닛(200)으로 물을 공급하는 가이드 베인(310) 및 상기 가이드 베인(310)의 일측에 직렬로 결합되어 있으며 상기 러너 유닛(200)으로의 물 공급을 차단하는 차단판(320)을 포함하고 있을 수 있다. Cross-flow aberration according to the present invention for solving the above object includes a
또한, 상기 가이드 베인(310)의 폭(w1)과 상기 차단판(320)의 폭(w2)은 각각 상기 러너 유닛(200)에 형성된 회전판(210)의 폭(wr)과 동일하거나 더 크게 형성되어 있는 것이 바람직하다. In addition, the width (w1) of the
또한, 상기 가이드 유닛(300)에는 연결 부재(330)가 추가로 구비되어 있고, 상기 연결 부재(330)는 상기 가이드 유닛(300)을 구동시키는 슬라이딩 구동부(400)와 연결되어 있을 수 있다.In addition, a
또한, 상기 가이드 베인(310)과 상기 차단판(320)의 측면 단부에는 각각 슬라이딩을 원활하게 하기 위한 제1, 2 측판(312, 322)이 추가로 형성되어 있을 수 있다.In addition, first and
또한, 상기 케이싱 유닛(100)은, 상기 가이드 유닛(300)의 슬라이딩 이동이 가능하도록 횡방향으로 확장된 형상을 갖는 가이드 유닛 설치부(130)가 형성되어 있을 수 있다.In addition, the
또한, 상기 가이드 유닛 설치부(130)에는 상기 가이드 베인(310) 및 상기 차단판(320)이 슬라이딩 이동할 수 있도록 구성되어 있고, 유입된 물을 상기 러너 유닛(200) 방향으로 안내하는 제1, 2 측면 안내부재(133, 135)가 구비되어 있을 수 있다. In addition, the guide
이 때, 상기 제1 측면 안내부재(133)에는 상기 가이드 베인(310)이 슬라이딩 이동하는 제1 슬릿(134)이 형성되어 있고, 상기 제2 측면 안내부재(135)에는 상기 차단판(320)이 슬라이딩 이동하는 제2 슬릿(136)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.In this case, a
본 발명에 따른 횡류 수차는 가이드 유닛(300)이 슬라이딩 가능하도록 구성하여 가이드 베인(310)의 폭을 조절할 수 있으므로, 수차로 유입되는 물의 양이 변화가 큰 경우에도 물의 유속 변화를 최소화하여 수차의 효율 저하를 방지하고 고효율 상태를 유지할 수 있는 장점이 있다. The cross-flow aberration according to the present invention is configured such that the
본 발명의 횡류 수차는 가이드 유닛(300)이 슬라이딩 가능하도록 구성되어 있어 수차로 유입되는 물의 양이 변화에 따라 연속적으로 가이드 베인(310)의 폭을 조절할 수 있으므로, 유입 유량의 변화에 보다 능동적으로 대처하며 수차의 효율 저하를 방지하고 고효율 상태를 유지할 수 있는 장점이 있다. The cross-flow aberration of the present invention is configured such that the
도 1. 종래의 횡류형 수류수차의 흐름을 나타낸 정면도
도 2. 본 발명에 따른 횡류 수차의 단면도
도 3. 본 발명에 따른 횡류 수차의 가이드 유닛.
도 4. 설정된 유량이 공급될 때의 본 발명에 따른 횡류 수차의 평면도.
도 5. 저 유량이 공급될 때의 본 발명에 따른 횡류 수차의 평면도.
도 6. 수차 구동을 차단할 때의 본 발명에 따른 횡류 수차의 평면도.
도 7. 수차 구동을 차단할 때의 본 발명에 따른 횡류 수차의 단면도.1. Front view showing the flow of a conventional cross-flow type water aberration
Figure 2. A cross-sectional view of the transverse aberration according to the present invention
Figure 3. Guide unit of the cross-flow aberration according to the present invention.
Fig. 4. A plan view of a cross-flow aberration according to the present invention when a set flow rate is supplied.
Fig. 5. A plan view of a cross flow aberration according to the present invention when a low flow rate is supplied.
Fig. 6. A plan view of the transverse aberration according to the present invention when blocking the aberration drive.
Fig. 7. A cross-sectional view of a cross-flow aberration according to the present invention when blocking the aberration drive.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, bonded)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in the middle. "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
본 발명의 횡류 수차(1)는 도 2에 도시된 바와 같이, 케이싱 유닛(100); 러너 유닛(200); 가이드 유닛(300); 상기 가이드 유닛(300)을 구동시키는 슬라이딩 구동부(5400) 및 상기 러너 유닛(200)의 회전력으로 전기를 발전하는 발전장치(500)를 포함하고 있다. Cross-flow aberration 1 of the present invention, as shown in Figure 2, the
케이싱 유닛(100)은 유입구(101), 배출구(102), 상기 러너 유닛(200)이 설치되는 러너 유닛 설치부(120) 및 상기 가이드 유닛(300)이 설치되는 가이드 유닛 설치부(130)를 포함하고 있다. The
상기 러너 유닛 설치부(120)는 상기 러너 유닛(200)이 설치되며, 러너 유닛(200)을 통과한 물이 배출되는 상기 배출구(102)를 포함하고 있다. The runner
상기 가이드 유닛 설치부(130)는 상기 가이드 유닛(200)이 설치되며, 상기 가이드 유닛(200)으로 물이 유입되는 상기 유입구(101)를 포함하고 있다. The guide
이와 같은 구성을 통하여 상기 유입구(101)를 통과한 물은 상기 가이드 유닛(300)에 의하여 안내되어 상기 러너 유닛(200)을 회전시키면서 배출구(102)를 통하여 배출되도록 구성되어 있다. Through this configuration, the water that has passed through the
이 때, 상기 유입구(101)는 케이싱(100)의 내부에서 물의 유속을 증가시키기 위하여 확장된 단면적을 갖도록 구성하는 것도 가능할 것이다.In this case, the
상기 러너 유닛(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 케이싱 유닛(100)의 배출구(102) 측에 구비된 러너 유닛 설치부(120)에 유입되는 물의 방향과 수직으로 회전할 수 있도록, 횡류형으로 설치된다. The
상기 러너 유닛(200)은 도 2, 4에 도시된 바와 같이 회전판(210), 상기 회전판(210)의 외주면에 형성된 다수의 블레이드(220) 및 상기 회전판(210)에 형성된 회전축(230)을 포함하고 있다.The
상기 회전축(230)은 유입되는 물의 방향과 수직으로 형성되어 있으며, 상기 회전축(230)은 상기 발전장치(500)를 구동할 수 있도록 연결되어 있다. The
통상적으로 횡류 수차는 유입구(101)로 가이드 유닛(300)으로 안내하여 일정한 유속을 가진 물이 러너 유닛(200)에 충격을 가하면서 공급되면서 러너 유닛(200)을 회전시키도록 구성되어 있으며, 유입되는 물이 양이 일정할 때 설정된 유속의 물이 가진 운동에너지가 러너 유닛(200)으로 유입되어 설정된 고효율 수차를 구현할 수 있다.In general, the cross-flow aberration is configured to rotate the
하지만, 유입되는 물의 양이 변할 때에는 특히 물의 양이 설정된 유량보다 적을 때에는 유속이 느려지고 이로 인하여 가이드 베인(310)의 저압측에서 박리가 발생하고 이로 인한 수차의 효율이 감소할 수 있다. 또한, 횡류 수차의 가이드 베인(310)의 형상은 설정된 유속에 적합하도록 설계되어 있으므로, 가이드 베인(310)의 각도 변화를 통하여 수차의 효율 저하를 방지하는 것도 한계가 있다.However, when the amount of water to be introduced is changed, the flow rate is slowed down, especially when the amount of water is less than the set flow rate, and thus, peeling occurs on the low pressure side of the
이처럼 종래의 횡류 수차에서는 유입구(101)로 유입되는 물의 유량 변화에 따른 수차의 효율 저하에 적극적으로 대응하지 못하여 왔다. As described above, in the conventional cross-flow aberration, it has not been able to actively respond to a decrease in the efficiency of the aberration due to a change in the flow rate of water flowing into the
본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있는 가이드 유닛(300)을 발명하였다. In the present invention, a
본 발명의 가이드 유닛(300)은 도 3에 도시된 바와 가이드 베인(310) 및 상기 가이드 베인(310)과 직렬로 연결되어 있는 차단판(320)을 포함하고 있고, 상기 회전축(230)과 평행한 방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 구성되어 있다. The
상기 가이드 베인(310)은 통상적인 횡류 수차에서와 마찬가지로 유입구(103)를 통하여 유입되는 물을 상기 러너 유닛(200)으로 안내하여 공급하는 구성요소이고, 차단판(320)은 러너 유닛(200)으로 물 공급을 차단하는 구성요소이다. The
이 때, 가이드 베인(310)으로부터 안내되는 물이 회전판(210)의 블레이드(220)전체에 효과적으로 공급될 수 있도록 하고, 차단판(320)도 필요한 경우 유입되는 물의 흐름을 완전히 차단할 수 있도록, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 가이드 베인(310)의 폭(w1)과 차단판(320)의 폭(w2)은 각각 상기 러너 유닛(200)에 구비된 회전판(210)의 폭(wr)과 동일하거나 더 크게 형성되어 있는 것이 바람직하다.At this time, so that the water guided from the
상기 가이드 베인(310)과 차단판(320)은 도 2, 4에 도시된 바와 같이 상기 러너 유닛(200)의 회전축(230) 또는 유입구(101)의 단면과 수직 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 슬라이딩 구동부(400)에 연결되어 있다. The
상기 슬라이딩 구동부(400)는 유압 구동부 또는 모터에 의한 볼 스크류 형식의 모터 구동부로 형성할 수도 있으나, 이에 한정되지 않고, 상기 가이드 베인(310)과 차단판(320)을 횡방향으로 슬라이딩 이동 시킬 수 있는 구동부이면 충분할 것이다. The sliding
상기 가이드 유닛(300)에는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 슬라이딩 구동부(400)와 연결되는 연결 부재(330)가 추가로 형성되어 있을 수 있고, 상기 연결부재(330)는 가이드 베인(310) 및/또는 차단판(320)과 결합될 수 있고, 그 형상은 구동부에 따라 적합한 형상 및 구조를 갖도록 구성할 수 있을 것이다. The
가이드 베인(310)과 차단판(320)의 측면 단부에는 각각 도 3에 도시된 바와 같이 제1, 2 측판(312, 322)이 추가로 형성할 수 있다.First and
상기 제1, 2 측판(312, 322)의 전부 또는 적어도 일부는 각각 상기 가이드 유닛 설치부(130)의 내에서 슬라이딩 블록과 같은 기능을 하도록 구성되어 있을 수도 있고, 누수를 방지하면서 슬라이딩 이동 가능하도록 구성되어 있을 수도 있다. All or at least some of the first and
이처럼, 본 발명의 가이드 유닛(300)은 횡방향으로 슬라이딩 이동할 수 있도록 구성되어 있으므로, 본 발명의 상기 가이드 유닛 설치부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이 횡방향으로 확장된 구성을 포함하고 있다. As such, since the
가이드 유닛(300)에 상기 상기 제1, 2 측판(312, 322)가 형성되어 있는 경우, 상기 가이드 유닛 설치부(130)에는 상기 제1, 2 측판(312, 322)의 슬라이딩 이동이 원활하게 되도록 상기 제1, 2 측판(312, 322)의 전부 또는 적어도 일부와 슬라이딩 가능하게 결합되는 제1, 2 슬라이딩 가이드(131, 132)가 추가로 형성되어 있을 수 있다.When the first and
또한, 횡방향으로 확장된 형상의 상기 가이드 유닛 설치부(130)에는 도 4에 도시된 바와 같이 유입구(101)에서 유입된 물을 상기 러너 유닛(200) 방향으로 안내하는 제1, 2 측면 안내부재(133, 135)가 추가로 구비할 수 있다.In addition, the guide
이 때, 상기 제1, 2 측면 안내부재(133, 135) 사이의 폭(wd)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 회전판(210)의 폭(wr)과 동일한 폭을 갖도록 설치할 수 있다. In this case, the width wd between the first and second
한편, 도 4에서는 상기 제1, 2 측면 안내부재(133, 135) 사이의 폭(wd)이 길이 방향으로 동일하게 형성되어 있으나, 점차 좁아지는 형상으로 구성하여 유속을 증가시키고, 상기 가이드 베인(310)의 러너 유닛(200) 측 단부가 설치된 부분에서 상기 회전판(210)의 폭(wr)과 동일한 폭을 갖도록 설치하는 것도 가능할 것이다. Meanwhile, in FIG. 4, the width wd between the first and second
이 때, 상기 제1 측면 안내부재(133)에는 상기 가이드 베인(310)이 슬라이딩 이동하는 제1 슬릿(134)을 형성하고, 상기 제2 측면 안내부재(135)에는 상기 차단판(320)이 슬라이딩 이동하는 제2 슬릿(136)이 형성하는 것이 바람직할 것이다. 이러한 구성을 통하여, 가이드 베인(310)과 차단판(320)은 각각 상기 제1, 2 측면 안내부재(133, 135)를 관통하여 원활하게 슬라이딩 이동할 수 있다.In this case, a
또한, 각각 가이드 베인(310)과 차단판(320)이 각각 상기 제1, 2 슬릿(134, 136)에 결합되었을 때 빈틈이 없도록 하여 제1, 2 측면 안내부재(133, 135)에서 누수가 발생하는 것을 방지하는 것도 가능할 것이다. In addition, when the
이처럼 제1, 2 측면 안내부재 (133, 135)가 형성되어 있는 경우, 상기 제1, 2 슬릿(134, 136)에서 누수를 방지하면서 가이드 유닛(300)의 슬라이딩 이동을 안내할 수 있으므로, 상기 가이드 유닛(300)에서 제1, 2 측판(312, 322)을 제거할 수도 있을 것이다. 하지만, 필요에 따라 가이드 유닛(300)을 보다 원활하게 슬라이딩 이동시키기 위하여 상기 제1, 2 측판(312, 322)을 함께 설치할 수도 있고, 별도의 슬라이딩 안내부재(미도시)를 추가로 설치할 수도 있을 것이다. When the first and second
이러한 구성을 가진 본 발명의 횡류 수차의 작동 방법을 살펴보면 아래와 같다. Looking at the operating method of the cross-flow aberration of the present invention having such a configuration is as follows.
먼저, 횡류 수차의 유입구(101)로 설정된 유량이 유입되는 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이 가이드 베인(310) 전체가 유입구(101)에서 유입되는 물을 안내하도록 상기 가이드 유닛(300)을 슬라이딩 이동시킨시킨다. First, when the flow rate set to the
이 경우는 통상적인 횡류 수차와 동일하게 수차를 구동하는 것이며, 수차의 효율도 설계된 고효율을 구현할 수 있다.In this case, the aberration is driven in the same way as the conventional cross-flow aberration, and the designed efficiency of the aberration can be implemented.
다음으로, 횡류 수차의 유입구(101)로 설정된 유량보다 적은 유량이 유입되는 경우에는 도 5에 도시된 바와 같이 가이드 베인(310)의 일부와 차단판(320)의 일부가 유입구(101)에서 유입되는 물을 안내하도록 가이드 유닛(300)을 슬라이딩 이동시킨다.Next, when a flow rate less than the flow rate set through the
이처럼, 상기 가이드 베인(310)의 일부와 차단판(320)의 일부가 유입구(101)로부터 유입되는 물을 안내하게 되면, 차단판(320)이 위치하는 부분으로는 유입되었던 물은 가이드 베인(310)이 위치하는 부분으로 안내되어 러너 유닛(200)으로 공급되게 된다.In this way, when a part of the
예를 들어, 유입구(101)를 통하여 공급되는 물의 유량이 설정된 유량의 1/2인 경우에, 가이드 베인(310)과 차단판(320)이 유입구(101) 폭의 1/2씩 되도록 위치시킬 수 있다. 이 경우, 차단판(320)으로 유입되었던 물은 도 5에 도시된 바와 같이 가이드 베인(310) 방향으로 안내되므로, 유입구(101)를 통하여 유입된 1/2 유량의 물 전체는, 1/2 폭을 가진 가이드 베인(310) 측을 통하여 증가된 유속으로 러너 유닛(200)으로 공급된다. 즉, 이 때의 물의 유속은 유입구(101)를 통하여 설정된 유량이 유입되어 가이드 베인(310) 전체를 통하여 안내되는 물의 유속과 동일하게 그 속도가 증가될 수 있다. For example, when the flow rate of water supplied through the
이처럼, 유입구(101)를 통하여 유입되는 물의 유량이 변경될 때 유입된 물을 안내하는 가이드 베인(310)의 폭을 조절함으로써, 가이드 베인(310)을 통과하는 물의 유속 저하를 방지할 수 있고, 이로 인한 박리 현상 등이 발생하는 것을 방지하여, 수차의 효율 저하를 방지하고, 고효율을 유지할 수 있게 된다. In this way, by adjusting the width of the
본 발명의 가이드 베인(310)은 연속적으로 슬라이딩 이동 시킬 수 있도록 구성되어 있어 유입구(101)로 임의의 유량이 유입되더라도, 이론적으로 해당 유량에 대한 최적의 가이드 베인(310)의 폭을 결정할 수 있으므로, 유속 저하 없이 러너 유닛(200)을 구동시킬 수 있고, 수차의 고효율을 유지할 수 있다.Since the
다음으로, 횡류 수차의 구동을 중단하고자 할 때에는, 도 6에 도시된 바와 같이 차단판(320) 전체가 유입구(101)에서 유입되는 물을 차단할 수 있도록 상기 가이드 유닛(300)을 슬라이딩 이동시킨다.Next, when stopping the driving of the cross-flow aberration, the
즉, 유입구(101)에서 유입되는 물이 차단판(320)에서 차단되고, 상기 차단판(320)은 도 7에 도시된 바와 같이, 러너 유닛(200)으로 공급되는 유로(10)를 완전히 차단하게 구성되어 있으므로 러너 유닛(200)은 물 공급이 차단되어 정지하게 된다. That is, water flowing from the
이처럼, 본 발명의 횡류 수차는 본 발명에 나타난 가이드 유닛(300)을 슬라이딩 이동시키면서, 유입구(101)로 유입되는 물의 유량이 변하더라도 유속의 손실을 최소화할 수 있고, 이를 통하여 수차의 효율 저하를 방지하고 고효율을 유지할 수 있으며, 필요한 경우 수차의 구동을 완전히 정지시킬 수도 있는 장점이 있다. As such, the cross-flow aberration of the present invention can minimize the loss of the flow velocity even if the flow rate of water flowing into the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
1: 횡류 수차 10: 유로 100: 케이싱 유닛
101: 유입구 102: 배출구 120: 러너 유닛 설치부
130: 가이드 유닛 설치부 131: 제1 슬라이딩 가이드
132: 제2 슬라이딩 가이드 133: 제1 측면 안내부재
134: 제1 슬릿 135: 제2 측면 안내부재
136: 제2 슬릿 200: 러너 유닛 210: 회전판
220: 블레이드 230: 회전축 300: 가이드 유닛
310: 가이드 베인 312: 제1 측판 320: 차단판
322: 제2 측판 330: 연결 부재 400: 슬라이딩 구동부
500: 발전장치 w1: 가이드 베인의 폭
w2: 차단판의 폭 wd: 제1, 2 측면 안내부재 사이의 폭
wr: 회전판의 폭.1: cross flow aberration 10: flow path 100: casing unit
101: inlet 102: outlet 120: runner unit installation portion
130: guide unit installation part 131: first sliding guide
132: second sliding guide 133: first side guide member
134: first slit 135: second side guide member
136: second slit 200: runner unit 210: rotating plate
220: blade 230: rotation shaft 300: guide unit
310: guide vane 312: first side plate 320: blocking plate
322: second side plate 330: connecting member 400: sliding drive unit
500: generator w1: width of guide vane
w2: width of the blocking plate wd: width between the first and second side guide members
wr: width of the turntable.
Claims (7)
상기 케이싱 유닛(100)의 배출구(102) 측에 횡류형으로 설치되고 상기 케이싱 유닛(100)의 유입구(101)를 통하여 유입된 물에 의해 회전하는 러너 유닛(200);
상기 케이싱 유닛(100)의 유입구(101) 측에 설치되어 상기 러너 유닛(200)으로 물을 안내하거나 차단할 수 있도록 구성된 가이드 유닛(300);을 포함하고,
상기 가이드 유닛(300)은 횡방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 형성되어 있고, 상기 러너 유닛(200)으로 물을 공급하는 가이드 베인(310) 및 상기 가이드 베인(310)의 일측에 직렬로 결합되어 있으며 상기 러너 유닛(200)으로의 물 공급을 차단하는 차단판(320)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 횡류 수차.
A casing unit 100 provided with an inlet 101 and an outlet 102;
A runner unit 200 installed in a cross-flow type at the outlet 102 side of the casing unit 100 and rotated by water introduced through the inlet 101 of the casing unit 100;
Includes; a guide unit 300 installed at the inlet 101 side of the casing unit 100 and configured to guide or block water to the runner unit 200,
The guide unit 300 is formed to be slidable in a transverse direction, and is coupled in series to a guide vane 310 supplying water to the runner unit 200 and one side of the guide vane 310, and the Cross-flow aberration, characterized in that it comprises a blocking plate (320) for blocking water supply to the runner unit (200).
상기 가이드 베인(310)의 폭(w1)과 상기 차단판(320)의 폭(w2)은 각각 상기 러너 유닛(200)에 형성된 회전판(210)의 폭(wr)과 동일하거나 더 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 횡류 수차
The method of claim 1,
The width w1 of the guide vane 310 and the width w2 of the blocking plate 320 are respectively equal to or greater than the width wr of the rotating plate 210 formed on the runner unit 200. Cross-flow aberration, characterized in that
상기 가이드 유닛(300)에는 연결 부재(330)가 추가로 구비되어 있고,
상기 연결 부재(330)는 상기 가이드 유닛(300)을 구동시키는 슬라이딩 구동부(400)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 횡류 수차.
The method of claim 1,
The guide unit 300 is additionally provided with a connection member 330,
The connecting member 330 is a cross-flow aberration, characterized in that connected to the sliding driving unit 400 for driving the guide unit (300).
상기 가이드 베인(310)과 상기 차단판(320)의 측면 단부에는 각각 슬라이딩을 원활하게 하기 위한 제1, 2 측판(312, 322)이 추가로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 횡류 수차
The method of claim 1,
Cross-flow aberration, characterized in that first and second side plates 312 and 322 are additionally formed at side ends of the guide vane 310 and the blocking plate 320, respectively, for smooth sliding
상기 케이싱 유닛(100)은, 상기 가이드 유닛(300)의 슬라이딩 이동이 가능하도록 횡방향으로 확장된 형상을 갖는 가이드 유닛 설치부(130)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 횡류 수차.
The method of claim 1,
The casing unit 100 is a cross-flow aberration, characterized in that the guide unit installation portion 130 having a shape extending in the transverse direction to enable the sliding movement of the guide unit 300 is formed.
상기 가이드 유닛 설치부(120)에는 상기 가이드 베인(310) 및 상기 차단판(320)이 슬라이딩 이동할 수 있도록 구성되어 있고, 유입된 물을 상기 러너 유닛(200) 방향으로 안내하는 제1, 2 측면 안내부재(133, 135)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 횡류 수차.
The method of claim 5,
The guide unit installation part 120 is configured to slide the guide vane 310 and the blocking plate 320, and first and second side surfaces for guiding the introduced water toward the runner unit 200 Cross-flow aberration, characterized in that provided with guide members (133, 135).
상기 제1 측면 안내부재(133)에는 상기 가이드 베인(310)이 슬라이딩 이동하는 제1 슬릿(134)이 형성되어 있고,
상기 제2 측면 안내부재(135)에는 상기 차단판(320)이 슬라이딩 이동하는 제2 슬릿(136)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 횡류 수차.The method of claim 6,
A first slit 134 through which the guide vane 310 slides is formed on the first side guide member 133,
A cross flow aberration, characterized in that a second slit 136 through which the blocking plate 320 slides is formed on the second side guide member 135.
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|---|---|---|---|
| KR1020200148968A KR102189354B1 (en) | 2020-11-09 | 2020-11-09 | Cross Flow Turbine |
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|---|---|
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|---|---|
| KR (1) | KR102189354B1 (en) |
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| KR101325675B1 (en) | 2012-02-02 | 2013-11-08 | 한국에너지기술연구원 | Cross Flow Turbine Having Flow Stabilizing Device |
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2020
- 2020-11-09 KR KR1020200148968A patent/KR102189354B1/en active IP Right Grant
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