KR920008188B1 - 수력기관 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수력기관

제1도는 본 발명 기관의 수직 단면도.

제2도는 제1도와 같은 기관의 다른 상태를 도시한 수직 단면도.

제3도는 제1도 및 2도에 도시된 기관의 평면도.

제4도는 제3도의 선 B-B를 따라 취해진 기관의 측단면도.

제5도는 본 발명 수력기관의 제1실시예와 다른 밸브장치를 지니는 다른 실시에의 부분적인 수직 단면도.

제6도는 제5도 기관의 부분적인 평면도.

제7도는 밸브부재가 다른 위치에 있는 제6도와 일치하는 부분적인 평면도.

제8도는 본 발명 수력기관의 제3실시예의 수직 단면도.

제9도는 제8도의 선 C-C를 따라 취해진 제8도와 일치하는 기관의 측단면도.

제10도는 제8도 수력기관의 평면도.

본 발명은 챔버(chamber)안에서 수직 왕복운동할 수 있는 부표를 지니는 형태의 수력기관(water engine)에 관한 것이다. 이와같은 기관의 한예는 계류중인 영국 특허출원 제8204115호에 실려있다.

본 발명은 챔버안에서 수직 왕복할 수 있는 부구(浮球), 이 부구를 상승시키기 위하여 수두로부터 챔버로의 물공급을 조절할 수 있는 장치 및 부구를 하강시키도록 챔버로부터 물 배출을 허용하는 장치등을 지니며, 적어도 2개의 전술된 바와같은 부구 및 챔버가 있고, 물은 우선 수두로부터 한 챔버에 공급된 다음 다른 챔버에 공급되어서 부구를 차례로 상승시키며, 부구는 보(beam)를 요동시키기 위하여 선회할 수 있게 설치된 보를 구동시키도록 장치되어 있으며, 상기 요동 운동으로부터 동력을 끌어내는 장치가 제공된 형태의 수력기관을 제공한다.

2개의 부구를 비임의 양단부에 연결되는 것이 바람직하다. 밸브장치는 다른 챔버로 물을 안내할때 각각의 챔버로 공급되는 물을 순서적으로 차단하도록 작동한다.

편의상, 밸브장치는 일반적으로 챔버들 아래쪽에 위치한다.

밸브장치는, 물을 한 챔버로 향하게 하는 한편 다른 챔버의 물을 유출시키는 한 위치와, 물을 다른 챔버로 향하게 하는 한편 한 챔버로부터 물을 유출시키는 다른 위치 사이에서 작동가능하게 장착된 밸브부재로 구성된다. 그 밸브부재는 기관에 단일의 물 유입구와 유출구를 제공하는 단일 수로에 설치될 수 있다. 선택적으로, 밸브장치는, 각 챔버에 대해서 각기 챔버로 물을 유입시키는 유입구 밸브부재, 물을 유출시키는 유출구 밸브부재 및 물이 한 챔버로부터 유출하면서 다른 챔버로 안내되도록 밸브부재들을 동기화시키는 장치로 구성될 수 있다.

부구들은 보에서 직접 선회운동 할 수 있다. 이 경우에는, 부구들을 그들 각각의 챔버내에서의 아아치형 이동경로에 맞도록 성형하는 것이 바람직하다. 그러한 형상은 부구의 하단부로부터 상방으로 테이퍼진 형상일 수 있다.

동력장치는 적어도 한개의 유압식 램(ram)으로 구성되는 것이 바람직한바, 예컨대 각각의 유압식 램은 보의 양쪽끝에 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

먼저 제1도에서 제4도까지에 대해서 언급하면, 제1기관(1)은 부구(12,13)가 물의 작용으로 상승 및 하강하도록 장치된 한쌍의 물 챔버(10,11)로 구성되어 있다.

제3도에서 알 수 있는 바와 같이, 기관(1)은 자연적인 수로에 설치되어 제4도에서 볼 수 있듯이 벽(15)으로 분리된 높고 낮은 수면의 수두차(水頭差)를 발생시키고 그 수두차로부터 에너지를 끌어낸다. 둑(23)에 의해 조절되는 우회통로(22)는 물을 기관 (1)으로부터 우회시키며, 쓰레기와 같은 불필요한 것이 기관(1)로 들어가는 것을 막도록 운반한다.

부구들(12,13)은 일반적으로 안내 부재(14)에 의해 연직 운동하도록 안내되며 기둥(17)의 상단부에 부착되어 있다. 각각의 기둥(17)은 관형 보(25)속에서 활주할 수 있도록 설치된 봉(18)에 선회할 수 있도록 장치된다. 보(25)는 프레임(27)상의 수평축 (26)을 중심으로 선회운동하도록 장치되어 있다.

경사축(trunion)(26)과 지주(29)들은 보(25)에 함께 고정되어 강한 보 프레임을 형성하며, 이 보 구조물이 축(26)을 중심으로 요동 운동함으로써 보 구조물 및 프레임(27)에 대해 유압식 램(30)들의 각각의 단부가 선회구동된다. 램(30)은 보 구조물에 피스톤이 부착되어 있고 실린더가 프레임(27)에 부착된 것으로 도시되어 있지만, 이러한 구조는 변경될 수 있다.

유압식 램(30)들은 유압회로속에서 연결되어 부구들(12,13)로부터 야기된 보(25)의 요동운동으로부터 유용한 일을 끌어낼 수 있다. 이런 유압회로는 예를 들면, 영구 출원 제8204115호에 설명되어 있다.

챔버들(10,11)안으로 들어오는 물의 유입 및 그 챔버들로부터의 유출은 일반적으로 챔버들 사이에 위치한 밸브(25)에 의해 조절된다. 이 밸브는 수평축(38)을 중심으로 회전할 수 있도록 설치된 유입구 밸브부재(36)와 유출구 밸브부재(37)로 구성된다. 유입구 밸브부재(36)는 물을 챔버들에 교대로 유입시키는 한편, 유출구 밸브부재( 37)는 각 챔버로부터 차례로 물을 유출시킨다. 밸브부재들(36,37)의 운동은 밸브부재 (36)가 물을 한 챔버로 향하게 하는 한편 밸브부재(37)는 다른 챔버부터 물을 유출시키도록 동기화되어 있다.

기관(1)의 제1도에 도시된 위치에서, 밸브부재(36)는 물을 챔버(10)로 유입시켜서 부구(12)를 상승시켜는 한편, 밸브부재(37)는 챔버로부터 물을 유출시키도록 하여 부구(13)를 중력에 의해 하강하게 한다. 제2도의 위치에서, 부구들(12,13)은 각기 완전히 상향 및 하향 이동되어 있으며, 밸브부재들(36,37)은 위치가 반전되어 있으므로 부구(12)는 하강하고 부구(13)는 상승한다. 다시 밸브부재들은 위치가 반전되며 기관은 이러한 방법으로 작동사이클을 계속한다.

밸브부재(36,37)은 어떤 적당한 기계적, 유압 또는 전기 장치들에 의해 작동될 수 있다. 밸브부재들은 유압 램들을 지니는 기관 자체로부터 발생된 동력의 일부에 의해 구동되는 것이 바람직하다.

제5도 내지 제7도는 기관(1)과 어느정도 유사한 다른 수력기관(40)을 도시하고 있는바, 관련 특징부는 같은 도면 번호로 도시되어 있다. 기관(40)은 기관(1)과 다른 밸브장치를 사용하는 점에서 다르다. 이 경우에, 대체로 수직인 축을 중심으로 회전가능하도록 밸브부재(43)상하의 베어링에 저널된 샤프트(48)상에 장착되어 있는 단하나의 밸브부재(43)가 있다. 제6도와 7도로부터 알 수 있듯이, 밸브부재(43)는 한 챔버로 물을 유입시키는 한편 다른 챔버로부터 유출되도록 한다. 그러므로, 각각의 챔버는 유입구와 유출구로 작용하는 단일 입구를 지니고 있다. 제6도에 도시되어 있는 밸브의 제1위치에서, 밸브부재(43)는 물을 챔버(10')로 향하게하여 부구(12')를 상승시킨다. 동시에, 밸브부재(43)는 챔버(11')로 흘러들어오는 물을 실질적으로 차단하고 그 챔버로부터 하류로 물을 유출시킨다. 그러므로, 부구(13')는 중력의 영향을 받는다. 제5도에 도시된 바와 같이 부구(12')가 최고점에 도달하고 부구(13')가 최저점에 도달함에 따라, 밸브부재(43)는 물이 챔버(11')내로 흘러들어가고 챔버(10')로부터 흘러나오도록 제7도에 도시된 바와 같이 제2위치로 전환된다. 그러므로, 부구(13')는 상승하고 부구(1 2')는 하강한다. 이러한 방법으로 엔진이 사이클을 계속한다.

밸브부재(43)는 또한 제6도에 점선으로 도시된 바와 같은 ＂중립＂ 위치를 갖는다. 이 중립 위치에서, 밸브부재는, 예컨대 조수가 밀려오는 각각의 만조 말기에서 물이넘치는 동안 엔진을 통한 물의 직접적 흐름을 허용하여 엔진의 작동을 불가능하게 한다.

밸브부재(43)는 나비형이고 또한 전술된 특허 출원에 기재된 바와 같은 통상의 장치에 의해 작동될 수 있다.

밸브부재(43)는 요동 위치를 사이에서 전후방으로 회전가능하거나 단일 방향으로 회전될 수 있다

기둥(17')은, 제1도 내지 제4도에 도시된 실시예 또는 후술된 제8도 내지 제10도의 실시예와 같이 선회하게 장착되어 유압식 램을 구동하는 보에 연결되어 있다.

제8도 내지 제10도에 도시된 수력 기관(50)은 어떤 점에서는 제1도 내지 제4도의 엔진과 유사한바, 각각의 챔버(53,54)내에서 상승 및 하강하도록 장치된 2개의 부구(51,52)를 갖는다. 부구들은 대체로 정방형 단면이며 그에 부착된 기둥(57)을 가지며, 그 기둥은 보(55)에 대해서 지점(58)에서 선회되며, 보(55)는 보(25)의 경우와 마찬가지로 챔버들 사이의 지점(60)에 선회가능하게 장착되어 있다. 부구와 보사이의 이러한 직접적 연결은, 주지하겠지만, 챔버내에서 부구들이 아아치형 경로를 따라 이동하게 한다. 이를 보상하기 위하여, 부구들은 측부를 따라 하단부로부터 상방으로 테이퍼져 있다.

유압 램(62)는 보의 이동으로부터 동력을 끌어내며 고압 유체를 기계실(63)(수위보다 휠씬 위)로, 공급하며, 그 기계실로부터 어떤 형태로든 공급되는 에너지가 필요하다. 램(62)은 한 단부에서 선회점(58)에 연결되고 챔버 벽에 고착된 브래킷(64)에 대해서 지점(59)에서 선회된다. 제10도로부터 알 수 있는 바와 같이, 램 봉의 단부들은 기둥(57)의 분기된 단부내에 위치하며, 그 기둥의 단부 자체는 보(55)의 분기된 단부내에 위치한다.

부구가 최고 지점에 있을때(제8도의 부구(52)에 의해 도시된 바와 같이) 램이 부구의 이동을 방해하지 않도록 램(62)을 수용하는 삽입구(65)가 부구에 형성되어 있다.

각 챔버의 안팎으로의 물의 유량은 폐쇄 위치(제9도의 좌측 밸브)와 개방위치(제9도의 우측밸브)사이에서 이동하도록 중점을 중심으로 회전가능하게 장착된 한세트의 2개의 나비형 밸브(67)에 의해 조절된다. 밸브(67)들은 적당한 기계식, 전기식, 또는 유압식 장치등으로 작동될 수 있으며, 그러한 것은 미합중국 특허출원 제8204115호에 알려져 있다. 각 쌍의 밸브들(67)은 각기 유입식 램(70,71)에 의해 작동되며, 상기 램(70,71)은 각기 종형 크랭크(bell crank,73,74)에 연결되어 있고, 크랭크(73,74)는 각 쌍의 밸브의 축에 고정되어 있다. 램들은 기계실로부터 가압된 유체로 작동되며, 유압 밸브들이(도시되지 않음)180°로 위상을 달리하여 동기화되어 작동하도록, 보의 운동으로 작동되는 유압식 밸브에 의해 조절된다. 밸브들은 기계적으로 상호 연결될 수 있으며, 예를 들면, 한 세트의 각각의 밸브는 공통 샤프트에 의해 타세트의 동축 밸브에 연결될 수 있다. 각 세트의 2개의 밸브들은 기어, 체인 및 스프로킷 또는 크랭크와 레버에 의해 연결될 수 있다. 실시예에서, 각 세트의 밸브들은 밸브들(67)의 축에 고정된 크랭크(76)의 단부에서 선회되는 봉(75)에 의해 연결될 수 있다. 봉(75)와 크랭크(76)는 제10도에는 도시되지 않았다.

기관(50)의 작동은 기관(1)과 유사하다. 상기 실시예에서 특정되는 것과 같은 요동 보에 의한 동력장치는 여러 잇점이 있다. 장치의 단순하고 튼튼하며 출력이 단일 챔버기관들에 비해서 매우 일정하다. 오직 2개의 유압식 램들은 미합중국 특허출원 제8204115호의 2개의 단일기관에 필요한 8개의 램을 대체하여 따라서 더욱 간단하고 값싼 장치를 제공한다. 본 실시예들은 강이나 해안에 모두 사용될 수 있으며 장치들은 물이 어느 방향으로 흐르든지 관계없이 작동될 수 있다.

다른 장점은 물이 휴지기간이 없이 거의 향상 기관으로 유입, 유출되기 때문에 기관으로 유입, 유출되는 물의 흐름이 규칙적이며 따라서 많은 양의 물의 유속을 증가 또는 감소시키는 바람직하지 못한 결과를 감소시킨다.

Claims (7)

1. 최사한 두개의 챔버, 각각의 챔버내에 있는 부구, 부구가 각각의 챔버내에서 수직으로 왕복 운동하도록 장착시키는 수단, 부구가 각각의 챔버내에서 상승하도록 각각의 챔버에 대하여 수두차로부터 물을 공급하는 수단, 부구가 각각의 챔버내에서 하강할 수 있도록 각각의 챔버로부터 물을 배출시키는 수단 및, 챔버내의 부구가 차례로 하나씩 교대되어 상승 및 하강하도록 각각의 챔버에 대한 유입구 및 유출구에 물을 공급 배출하는 수단을 제어하는 수단등을 포함하고, 또한 요동 보(rocking beam), 요동 보를 거의 수평인 축에 대하여 요동 운동하도록 장착시키는 수단, 최소한 두개의 부구를 요동 보에 대하여 상기 축의 각각의 측면에 연결시킴으로써, 개별적인 챔버내에서 부구가 교대로 상승 및 하강하는 것이 상기의 요동 보를 요동하게 하는 수단 및, 요동 보의 운동으로부터 동력을 유도하도록 제공된 수단등을 포함하고, 상기의 제어 수단은, 다른 챔버로부터 물을 배출할 수 있게 하는 동안에 한 챔버로는 물이 유입되게 하는 위치와, 한 챔버로부터 물을 배출될 수 있게 하는 동안에 다른 챔버로는 물이 유입되게 하는 다른 위치 사이에서 운동하도록 장착된 단일의 밸브부재를 포함하는 수력기관.
2. 제1항에 있어서, 밸브부재는, 기관에 대하여 단일의 물 유입구 및 단일의 물 유출구를 제공하는 단일의 수로에서 장착된 수력기관.
3. 제1항에 있어서, 밸브부재는 일반적으로 챔버의 아래쪽에 위치한 수력기관.
4. 최소한 두개의 챔버, 각각의 챔버내에 있는 부구, 각각의 챔버내에서 수직의 길이방향 축을 따라 상하로 왕복운동하도록 각각의 부구를 장착시키는 수단, 각각의 챔버내에 있는 부구가 상승하도록 각각의 챔버에 대하여 수두차로부터 물을 공급하는 수단, 각각의 챔버내에서 부구가 하강 할 수 있도록 각각의 챔버로부터 물을 배출시키는 수단, 챔버내에 있는 부구가 차례로 서로에 대하여 교대되어 상승 및 하강하도록 각각의 챔버에 대한 유입구 및 유출구에 물을 공급하고 배출하는 수단을 제어하는 수단, 요동 보(rocking beam), 거의 수평인 축에 대하여 상기의 요동 보가 요동 운동하도록 장착시키는 수단, 최소한 두개의 부구를 요동 보에 대하여 상기 축의 각각의 측면에 연결시키므로서 각각의 챔버내에서 부구가 교대로 상승 및 하강하는 것이 상기의 요동 보를 요동하게 하는 수단, 및 기관의 행정중에 부구에 의해 요동 보에 가해진 가변의 힘을 보정하는 요동 보의 요동 운동으로부터 동력을 유도하는 수단등을 포함하고, 각각의 챔버내에 서의 수직 왕복 운동을 위해 각각의 부구를 장착시키는 수단은, 부구의 상단에서 요동 보에 부구를 직접적으로 선회 연결(pivotal connection)시키는 것 및, 부구의 하단에서 부구와 챔버 사이에 함께 작용하는 안내 수단을 포함하고, 상기의 직접적인 선회 연결은 요동 보의 고정된 지점과 부구 상단에 있는 고정 지점 또는 부구 상단에 고정된 부재상의 고정 지점 사이에서 이루어지며, 부구가 상하로 왕복할때, 상기 수직의 직접적인 선회 연결의 지점이 아아치형(crcuate)경로에서 움직이며, 각각의 부국 및 이것의 개별적인 챔버는 상기 부구가 왕복 운동함에 따라 부구가 경사지는 것을 허용하도록 형상이 갖추어진 수력기관.
5. 제4항에 있어서, 챔버의 벽면은 상기의 길이방향 축과 평행하며, 부구는 하단부로부터 상단부를 항햐여 테이퍼(taper)지게 형상이 이루어진 수력기관.
6. 제1항에 있어서, 동력을 유도하는 수단은 최소한 하나의 유압 램을 포함하는 수력기관.
7. 제6항에 있어서, 요동 보의 각각의 단부에 연결된 개별적인 유압 램이 있는 수력기관.

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