CN1036423A - 江河海浪自然流力动能输出方法及其合叶式水轮机 - Google Patents

Abstract

一种江河、海浪自然流力动能输出方法及其合叶 式水轮机。可以在江河水流湍急区段建成不影响自 然航运，不用截流筑坝就能发电的大、中、小型电站； 可以在大陆架的浅海处或岛屿边的浅海处建成利用 海浪发电的大、中、小型电站。

Description

本发明的江河、海浪自然流力动能输出方法及其合叶式水轮机是属于水力能源开发领域的。尤其是水电领域。

目前，人们利用水力能源发电的方法仅限于利用人工流水落差，而人工流水落差式发电的实现，需要首先在江河峡口截流筑坝，在一些航运江河上同时还要修建船闸。因为该传统的老方法建设周期长，施工难度大、投资成本高、收回投资慢，所以只依靠这种老方法是不能加快能源建设步伐的。同时因为传统的老方法要求地理位置严格，致使绝大多数江河自然流水长年累月地白白流逝，无法利用。

对于海浪的利用，人类迄今尚未广泛足迹。在我国漫长的海岸线上，在众多的岛屿边上，汹涌的海浪不时地拍打岸边的崖石，这些自然流力的能源因为没有一种合适的方法和设备而不能被利用。

本发明就是针对上述两种状况而提出来的一种简单、经济的利用自然流力动能发电的方法和设备。其目的是为了尽快开发水力能源，加速现代化建设。

本发明的江河、海浪自然流力动能输出方法及其合叶式水轮机，包括：一、江河、海浪自然流力动能输出方法的构成和实现。二、合叶式水轮机以及机组的构成和实现。三、合叶式水轮机组联结密封箱的构成和实现。

一、江河、海浪自然流力动能输出方法的构成和实现。

1、江河自然流力动能输出方法是这样构成的：

在水流湍急的河道的两岸建设接受动能输出的电站①，两岸电站的A堤墙形成狭长的整流道，用以集中水流，使流水的深度、宽度达到设计的范围。在其河床底部间隔浇注若干流线型钢筋混凝土桩②，桩上安有合叶式水轮机组联结密封箱;把安装好的合叶式水轮机组③横轴潜水安装在钢筋混凝土桩②上的水轮机组联结密封箱上;合叶式水轮机组③与有级变速器④连接在一起;有级变速器④与发电机⑤连接在一起。

江河自然流力动能输出方法是依据积能原理实现的。一个合叶式水轮机输出江河自然流力的动能是不大的，若干个合叶式水轮机组装在一起，若干组这样的水轮机组相结在一起，使满江河的自然流力的动能积于一轴，其动能输出的总量是可观的。通过有级变速器来调节转速用以适应江河四季水位流速变化。

2、海浪自然流力动能输出方法是这样构成的：

选择相对直线岩石海岸，在海水3米深处，平行于海岸线的直线上间隔建设若干接受动能输出的电站①;在电站①之间间隔浇注若干流线型钢筋混凝土桩②，钢筋混凝土桩上安有水轮机组联结密封箱;把安装好的合叶式水轮机组③平行于海岸潜入海水约0.5米深处安装在钢筋混凝土桩上的水轮机组联结密封箱上;合叶式水轮机组③与有级变速器④连接，④再与发电机⑤连接。

海浪自然流力动能输出方法的实现除依据积能原理外，还依据合叶式水轮机本身的特殊性能实现的。合叶式水轮机无论是在顺流或逆流的境况下均可定向转动。因此，退浪不仅不影响水轮机的转向，而且，还可以作为它的辅助动力。通过有级变速器来调节转速用以适应浪的大小变化。

二、合叶式水轮机以及机组的构成和实现。

本发明的合叶式水轮机以及机组是这样构成的：

水轮机由两个边轮①，一个中心轮②，若干个合叶式叶片③罩网④组合而成。水轮机组由若干个合叶式水轮机穿轴相结而成。合叶式水轮机以及机组由钢铁制成。

本发明的合叶式水轮机以及机组是这样实现的：

水轮机的边轮①为片状轮，轮辋、轮辐、轮毂厚度相同。边轮①的轮辋的直径等于中心轮②的轮辋的直径;边轮①的轮毂直径等于中心轮②的轮崞さ闹本?边轮①的轮辐数以及轮辐间距等于中心轮②的轮辐数及其间距;边轮①的轮辐同时起阻挡合叶式叶片的作用。边轮①的轮毂上的两个螺钉孔和穿轴孔与中心轮②的轮轴皮的螺钉孔和穿轴孔重合。

中心轮②轮轴皮的长度等于合叶式叶片③展开长度与2倍的边轮厚度之差。中心轮②的轮辐以等分圆周设制。中心轮②的轴皮上设制固定轮与轴的沉头螺钉孔A、B。中心轮②的轴皮两端分别设制固定两边轮①与中心轮②的螺钉孔C、D。

合叶式叶片③为两片等面积长方形或正方形钢片叠合而成。其相对叠合边的一边卷筒间隔相掺，中心轮②的轮辐将两钢片穿轴相结，使其在180°内自由开合。合叶式叶片③的两个面（正面和背面）分别贴置与叶片等面积的凹凸型橡胶皮和平面橡胶皮。正面用以加大水流与叶片的摩擦、且防止长期开合叶片与边轮①的轮辐碰撞磨损。合叶式叶片③分别安装在中心轮②的轮辐上，合叶式叶片数与其轮辐数相等。若干合叶式叶片均以中心对称图形设置。每个合叶在闭合状态下均夹住前一个合叶，这样合叶被水流冲开后不致发生合叶并叶一边倒的现象。

水轮机安装时用钢条将三者（边轮、中心轮、边轮）分别从轮辋与相对轮辐间焊接，焊接后在轮外圈罩以铁丝罩网④，用以防止流水中杂物夹入水轮机。

若干个合叶式水轮机穿入长轴⑤用沉头螺钉固定后，构成一个合叶式水轮机组。水轮机组的长轴两端分别安装梯形滑动轴承吊钩销和花键连接的主动齿轮柱各一个。

在江河、海浪中，水轮机组一旦入水立即转动，水流冲开水轮机的上部或下部合叶，冲闭下部或上部合叶，使每只水轮机的上下产生极限不平衡状态（上部或下部阻力极限大、下部或上部阻力极限小）。

三、合叶式水轮机组联结密封箱（以下简称密封箱）的构成和实现：

合叶式水轮机组在流水中的联结是依靠密封箱去实现的。

密封箱是这样构成的：

在一个长方体钢铸箱①的两宽边上分别开一个带销槽的梯形缺口EF，在密封箱的一侧安装一个滑动轴承支持的惰轮②，密封箱底邦部设一个弹簧顶珠密封咀G。

密封箱是这样实现的：

分别将两组水轮机组的一端安装的梯形滑动轴承吊钩销③嵌入梯形缺口E、F;其顶端安装的花键连接的主动齿轮柱④啮合于惰轮②。安装好后加盖密封。从G咀抽出水，加进若干溶量的机油，用以润滑。

本发明的江河、海浪自然流力动能输出方法及其合叶式水轮机构成简单，容易实现，便于维修，造价低廉。本发明不破坏自然平衡和生态平衡。有较高的经济效益。由于本发明能大规模地开发水力资源，大度地降低投资成本，大数量地节约其他能源因此，易于推广应用。

附图1为江河自然流力动能输出方法所涉及的江河电站平面示意图。其①为电站;②为流线型钢筋混凝土桩;③为合叶式水轮机组;④为有级变速器;⑤为发电机;A为堤墙;箭头所指表示江河水的流向。

附图2为江河自然流力动能输出方法所涉及的江河电站的截面示意图。在航运江河上船只仍可自然通行。

附图3为海浪自然流力动能输出方法所涉及的海浪电站平面示意图。其①为电站;②为流线型钢筋混凝土桩;③为合叶式水轮机组;④为有级变速器;⑤为发电机;⑥为海岸;箭头所指表示浪向。

附图4为合叶式水轮机的主视图（上图）和俯视图（下图），其①为边轮;②为中心轮;③为合叶式叶片;④为罩网;⑤为长轴截面图;⑥为轮辋;⑦为轮辐;⑧为轮毂;⑨为中心轮轴皮;A、B为固定轮与轴的沉头螺钉孔;C、D为固定中心轮与边轮的螺钉孔。

附图5为合叶式叶片的主视图和俯视图。其①为叶片;②为合叶轴;③为橡胶皮。

附图6为合叶式水轮机（不带罩网）的轴测图。

附图7为合叶式水轮机组联结密封箱的轴测图。其①为钢铸箱;②为惰轮;③为梯形滑动轴承吊钩销;④为主动齿轮柱;⑤为固定密封箱的钢铸卡座;EF为梯形缺口;G为弹簧顶珠密封咀。

Claims (6)

1、一种江河、海浪自然流力动能输出方法其特征在于：

①一座不必截流筑坝、应用A堤墙所形成的狭长整流道的接受动能输出的江河电站，可建在江河的两岸。

②一座接受动能输出的海浪电站，可建在大陆海岸的浅海处，岛屿海岸的浅海处，或大陆架上。

③输出自然流力动能的合叶式水轮机组以潜入水中的钢筋混凝土桩为载体。横轴竖轮设置，轴与水流流向成角90度。

2、根据权利要求1.所述的江河、海浪自然流力动能输出方法其特征在于：

①接受动能输出的江河电站或任何一种接受动能输出的机械，均可设置在江河两岸的任意一岸。或设置在江河中的陆地上、浅滩上。

②海浪电站可建在大陆海岸边或岛屿海岸边上。

③合叶式水轮机组，安装在任何一种有落差形成的流水道中，均可起到输出动能的效果。因此本发明的合叶式水轮机不排除在人工落差流水中的应用。

3、一种江河海浪自然流力动能输出方法所涉及的合叶式水轮机组的特征在于：

若干只由边轮①;中心轮②;合叶式叶片③;罩网④构成的合叶式水轮机。通过长轴穿轴联结，轴与轮连体转动。

4、根据权利要求3.所述的合叶式水轮机组其特征在于：

合叶式叶片③由两片穿轴连接的钢片组成。其中每片可在90度内自由开合。合叶式叶片③以中心对称图形设置在中心轮②的轮辐上。合叶式叶片③的双面均贴以凸凹型和平面型橡胶皮。

5、根据权利要求4.所述的合叶式水轮机组其特征在于：

长轴的两端安有：梯形滑动轴承吊钩销③和主动齿轮柱④（附图7）

6、一种合叶式水轮机组所涉及的密封箱，其特征在于：

由钢铸箱①;惰轮②;梯形滑动轴承吊钩销③弹簧顶珠密封咀G构成的密封箱，通过主动齿轮柱④压在惰轮②上实现啮合。

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