CN101509463B - 门框式水(风)轮机 - Google Patents

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Abstract

门框式水(风)轮机设计新颖，轮机的叶片设计得像门一样，分很多组安装在工作臂上，可关闭和开启。从而使水(风)轮机的叶片能在顺水旋转的半圈，门叶处于关闭状态，对水(风)的利用率最大；而在逆水旋转的半圈门叶开启。水(风)可以顺利通过，阻力最小。成功地解决了轮轴两边门叶同时受力不能旋转的矛盾。还提高了工作效率。对功率的设计可大可小，实用性强。可用于捕捉河流，海流的水力资源。也可用于捕捉风能资源。无论水(风)的方向如何改变，都能被机器捕捉利用。该机结构简单，重量轻。适用范围广。在能源需求量大的今天，门框式水(风)轮机前景广阔。

Description

门框式水(风)轮机
所属技术领域：本发明设计是利用水(风)流动时的冲击力做功的能量转换装置。
背景技术：传统的水轮机工作臂与叶片是固定的，属于轴对称图形设计。要想利用水能资源，必须把半边叶片置于水流中，另一半叶片置于水流以外。还要修建水坝，水库。受地理条件限制较多。所以对水力资源利用率不高。
发明内容：
河流、海流、风力它们都蕴藏着巨大的能量。但是人们对它们的利用率却不高。为此，设计发明门框式水(风)轮机。它能最大程度地利用这些能量。为人们提供充足的源动力。
实施方式：
门框式水(风)轮机的零部件：(请参看图1和图2)
1轮轴、2工作臂(2.1门页，2.2工作臂框架，2.3门框轴，2.4活页，2.5门槛，2.6门锁)、3承重轮、4传动轮、5轴承、6调控装置。
门框式水(风)轮机结构：(请参看图3)四个工作臂与轮轴固定，工作臂之间互成90度角排列。
工作臂划分成多个门框单元，联合组成。每个门框单元由门框轴，门槛，活页，门锁组成。联结门叶，门槛的活页都装在门轴上，可绕轴旋转。门锁安装在工作臂上，用来控制门槛的开与关。工作时门槛被门锁锁定，不能旋转。它的作用是限制门叶只能做180度角旋转。同时配合门叶一起承受水(风)的冲击力。另一个作用是在停机时，通过传动杆，滑块拨动门锁，打开门槛，使门槛可绕门框轴旋转360度角。门叶也可旋转360度角。
轮轴的一端安装传动轮。动力通过传动轮带动负荷做功。传动轮可设计成皮带轮，也可设计为齿轮形式。
轮轴的末端通过轴承与基座联结。基座可以是地面平台，也可以是浮体平台。视该机使用场合而定。如果该机用于捕捉河流，海流的能量，基座可以设在浮体平台的底部。如果该机用于捕捉风能，则基座设计在地面。
承重轮安装在工作臂的中间或者三分之二处。它的作用是分担工作臂的重量，将重量传递到工作平台，同时轮子还可以在平台的轨道上灵活的滚动。使机器运转平稳。
工作原理：无论是哪个方向来的水(风)流冲击到轮机。由于四个工作臂呈十字架形式，所以总有两个工作臂平面正对水(风)流来的方向，受到水(风)的冲击力。另两个工作臂与水(风)流动方向同向。不阻挡水(风)流通过。(请参看工作原理图5)假定轮机的工作臂2处在0度角位置。工作臂4处在180度角位置。两个工作臂门叶的平面与水(风)流方向一致，不阻挡水(风)流通过。
工作臂1处在90度角位置，工作臂3在270度角位置上。它两个工作臂上的门叶平面正对着水(风)流动的方向。与水(风)流方向垂直。由于轮轴两边的工作臂门叶安装位置不同，左边工作臂的门叶安装在门框的前面，受门槛的限制，在水(风)的冲击下，处于关闭状态。工作臂上的所有门叶的平面与水(风)流方向垂直，阻挡水(风)流的通过；轮轴右面的门叶安装在工作臂的背面。门叶可绕门框轴作180度角旋转，不受门槛的限制，门叶是打开的，工作臂上所有门叶平面与水(风)流同一方向，水(风)流可以顺利通过。轮轴上左右两工作臂，只有工作臂1受到冲击力。从而失去平衡，轮子开始绕轴转动。当工作臂1转到180度角的时候，门叶平面变成和水(风)流动方向一致，不再受门槛的制约。在水(风)力量的作用下，自动将门叶打开，水(风)流可以顺利通过。从180度到360度角这段逆水旋转行程中，门叶都是开放的，不对水(风)流产生阻力，这一点是该机的关键。当工作臂1转到0度角的位置时，门叶在水(风)力作用下重新开始关闭，阻挡水(风)流通过。直到90度角时完成一个循环周期。从0度角到180度角这段行程中，门叶都是关闭的，接受水(风)的冲击力，是作功行程。
由于四个工作臂互成90度角排列，交替工作，轮机在水(风)力的作用下，就会不停地转动，我们通过传动轮，将动力传到配套的变速装置上，再带动各种负荷，为人们做工。
停车装置：(请参看图4)传动杆安装在工作臂上，传动杆上设计有滑槽，在滑槽的导引下可作直线运动。传动杆的另一端是带斜面的，与滑块联结。滑块上面也有滑槽，一端也是带有斜面的，也可做直线运动，滑块的斜面与门锁的销钉联结。需要停机时，可对传动杆施力，让传动杆作直线运动，靠斜面运动去推动滑块移动，滑块又通过斜面推动门锁上的销钉从门槛上的插孔中拔出。从而使工作臂1和工作臂2门锁上的插销全部退出，释放对门槛的限制。使门槛可绕门框轴作360度角旋转。门叶不再受门槛限制。原来门叶只能做180度角旋转，现在也能转动360度角。与水(风)流方向一致，水(风)流可以顺利通过。这样一来，四个工作臂上的门叶都是被打开的，机器就停止了转动。
开机时，通过传动杆释放对门锁上销钉的控制，销钉靠弹簧的力自动弹起。在外力的帮助下，使轮机旋转一周，门槛就会碰触销钉，销钉就像一把碰锁一样，重新把门槛与框架锁定。门叶又受门槛的限制，只作180度角旋转。门叶平面又开始阻挡水(风)流的通过，轮机就会在水(风)力的推动下旋转起来。
门框式水(风)轮机可以把四个工作臂的门叶面积设计的足够大，水轮机门叶可用薄铁皮材质做，风轮门叶还可用布材料做。最大限度减轻重量，使收集捕捉水(风)能量工效最高。因为工作臂是由多组门框构成，所以可向大功率发展而且不修水库，不修拦水坝。适合于流速不高的河流，海流之中。也可用于陆地上捕获风能。也可设计成浮体底部安装水轮机，捕捉海流能，浮体上部安装风轮机，捕捉海风能。河水中可设计成中小型机，把流淌的河水利用起来。在当前能源需求量大的今天。门框式水(风)轮机的前景是无限广阔的。
由于门框式水(风)轮机的门叶可在工作臂上旋转，使得轮轴两边的门叶虽然同处水(风)力的冲击下，半边门叶关闭，另半边门叶敞开，轮机可以旋转做功。成功的解决了过去水(风)轮机同处在相同的环境中，难以克服的轮轴两边门叶同时受力，动力和阻力相互抵消不能旋转的难题。使得人们充分利用水(风)能做功有了便捷的道路。
门框式水(风)轮机对工作环境要求相对较低。因此灵活性大，如果机群集中可架设电缆线与电网联结。如果分散，可设想电解水制氢，再把氢集中起来做机器燃料。
附图说明书
图1为门框式水(风)轮机立体示意图
1轮轴，2工作臂(2.1门页，2.2工作臂框架，2.3门框轴，2.4活页，2.5门槛)，3承重轮，4传动轮，5轴承。
图2为门框式水(风)轮机正面示意图
1轮轴，2工作臂(2.1门页，2.2工作臂框架，2.3门框轴，2.4活页，2.5门槛，2.6门锁)，3承重轮，4传动轮，5轴承，6调控装置。
图3为门框式水(风)轮机俯视局部示意图
1轮轴，2工作臂，2.1门页，2.3门框轴，2.5门槛，2.6门锁，4传动轮。
图4为门框式水(风)轮机门框单元结构示意图
2.1门页，2.2工作臂框架，2.3门框轴，2.4活页，2.5门槛，6.1传动杆，6.2滑块，6.3弹簧，6.4门锁销钉
图5为门框式水(风)轮机工作原理图
轮轴2①第一工作臂，2②第二工作臂，2③第三工作臂，2④第四工作臂，2.1门叶，2.3门框轴，2.5门槛，4传动轮。

Claims (3)

1.一种门框式水/风轮机，包括轮轴、工作臂、传动轮、轴承，其特征在于，四个工作臂与轮轴固定，相邻工作臂之间成90度角排列，每个工作臂由多个门框单元组成，每个门框单元由门框轴、门叶、门槛、活页、门锁和传动杆组成，门叶、门槛都通过活页与门框轴联结，并可绕门框轴旋转，门锁安装在工作臂框架上，用来控制门槛的开与关，工作时门锁将门槛与工作臂框架锁定，不让门槛旋转，门槛用来限制门叶只能绕门框轴旋转180度角；传动杆安装在工作臂上，传动杆上设计有滑槽，在滑槽的导引下可作直线运动，传动杆有斜面的一端与滑块接触，滑块上也设有滑槽，也可做直线运动，滑块有斜面的一端与门锁的销钉联结；停机时，对传动杆施力，让传动杆作直线运动，靠斜面运动推动滑块移动，滑块又通过斜面推动门锁上的销钉从门槛上的插孔中拔出，从而使工作臂门锁上的插销全部退出，释放对门槛的限制，使门槛可绕门框轴作360度角旋转，门叶不再受门槛限制；开机时，通过传动杆释放对门锁销钉的控制，销钉靠弹簧的力自动弹起，在外力的帮助下，使所述门框式水/风轮机旋转一周，门槛就会碰触门锁销钉，销钉重新把门槛与门框架锁定，门叶又受门槛的限制。
2.根据权利要求1所述的门框式水/风轮机，其特征在于，所述的门叶选用铁皮、布类或塑料板这些轻薄材料制作。
3.根据权利要求1或2所述的门框式水/风轮机，其特征在于，当所述的门框式水/风轮机的规格较大时，工作臂上安装承重轮分担重量，使所述的门框式水/风轮机运行平稳。
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