CN1154441A - 环形管式水轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了环形管式水轮机的构造，其工作原理：进入封闭环形管道的水给半球形叶片一个推力，这个力始终垂直于转柄，而其它水轮机不具有这个特征，因而此水轮机对水能的利用率很高。能直接安装在江河的急流中，不用修堤坝，同样发电。

Description

环形管式水轮机
本发明是一种外型呈环管形样式的水轮机。
国内外的水轮机种类很多，大概有反击式、混流式、轴流式、贯流式、斜流式、抽水蓄能水泵式、切击式等。它们对水的利用率都不高，有的水轮机的结构相当复杂。
本发明的目的是设计一种对水的利用率比上述水轮机对水的利用率更高的水轮机。
为了达到此目的，本发明采用了一系列措施：半球形叶片在环形封闭管道内旋转，使半球形叶片受到水的冲力处处与转柄垂直，而其它形式的水轮机的叶片受到水的冲力只有某些位置是垂直的。
本水轮机的优点：结构简单，对水的利用率高，适用范围广泛，可以代替蒸汽轮机；可以利用地下阴河的水发电，只要把水轮机的进水口接在阴河的高处，水轮机的出口管子插入阴河的低处；可以利用喷泉，只要把水轮机的进口接在喷口即可；水轮机的进口管子是竖直的，如果水轮机的进口管与水轮机的环形管在同一个水平面上，再把水轮机淹没在水流比较急的地方，升降杆通过底座的升降孔固定，同时水轮机的进口和出口成漏斗形，可以发电，(不用修堤坝)此时环形管的半径变大(指半球形叶片旋转轴的半径)同时环管口变粗，要求发电机重新改装，要增加感应线圈的组数，在江边的大型工厂可以建一个这样的发电厂：可以把葛洲坝电站现在没有用完的水用管子把水送到岸边，再接在水轮机的进口，这样可以把长江的水全部用于发电。
下面结合附图，对本发明的实施例作进一步的说明：工作原理、外型、内部结构、具体零部件等说明。此水轮机主要有密封环形管道、转轴、转柄、半球形叶片、转环、出口等组成。
工作原理、制造、使用要求：如说明书附图2页图2所示，是水轮机环形管道的水平面的横截面图，①水从进口(1)进入，对叶片的推力始终垂直转柄(8)，其它水轮机水的推力只有某几个位置与转柄垂直；②水轮机带动发电机后从出口管出来的水(汽)流速越慢，对水(汽)的能量的利用率越高。③根据落差的高低选择转柄半径的大小，若落差很高，而环形管道转柄的旋转半径太小，就造成动力臂(转柄)太短，使管内的压强太大，材料承受不了。如果转柄的半径太大，转轴、转柄、转轮、叶片的质量太大，维持它们旋转时所耗的能量太多。④根据流体力学：在封闭管道中，进口大，出口大，其中间细管道水的流速快。
外型说明：如说明书附图第1页，水从进口(1)进入环形管道(12)内，推动环形管道内的半球形叶片(6)转动，在其管道内至少有两个叶片，半球形叶片连接着转环(5)、转柄(8)、转轴(3)，连接两半球形叶片的两个转柄之间为180°，转轴(3)，带动发电机(2)转动，水从出口(11)流出。转环(5)在环形管(12)内的环形缝隙(7)内转动，主要挡住环形管(12)内的水流出。在转柄(8)、转环(5)的上、下两面是两个圆形的密封盖(4)与环形缝隙(7)的上下两个边缘焊接，转环(5)与密封盖(4)的缝隙越小越好，接触面非常光滑。
内部结构说明：2页图2所示，水从入口(1)进入环形管(7)，推动半球形叶片(2)转动，半球形叶片(2)连接着转环(4)、转柄(8)，带动转轴(6)转动；半球形叶片(2)在旋转过程中正好与环形管道的内壁相切，水从环形管(7)的底面出口(5)流出，有一个横板(15)与转柄平行，一端焊接在半球形叶片的底部，另一端焊接在转环(4)的边缘，利于打开阀门板(9)，阀门板(9)的作用是挡住从进口(1)直接通过出口(5)的水(汽)，阀门板(9)由弹性好的钢丝和能承受强大压力的尼龙布做成(防止半球形叶片与其正碰)，阀门板的转轴(11)固定在进口(1)的一边。阀门板(9)前面的横截面三角形(10)是一些疏散的尼龙布，主要挡住叶片通过时漏水(汽)，其前面的空间(14)越大越好，环形管的外壳(13)，由两块组成，用螺丝通过螺孔(12)密封。图3是上图所介绍的半球形叶片的立体图，图中方号一致。
叶片做成半球形，根据线体力学，球形在水(汽)中运动受到的阻力小，同时易于打开阀门板；环形管选用圆口，由体积公式计算，同量的材料制容器，圆口管容积大。
在环形管水轮机转轴和底座之间有一个固定底轴承，首先介绍固定底轴承的基本结构：上下环轴承，如说明书附图3页的图4是上下环轴承的基本结构图，是立体图，上环(1)、上环槽(2)、滚珠(3)、滚珠夹(4)、下环槽(5)、下环(6)、滚珠(3)与上、下环槽底相切，滚珠(3)虽被滚珠夹固定，能随着上下环的运动而滚动。
图5是固定底轴承的竖直剖面图(在环形管水轮机转轴和底座之间)，转轴(1)(内环)、外环(2)、滚珠(3)把所有滚珠固定在一起的滚珠夹，构成一般性轴承，滚珠(3)只能与内外环相切。转轴(1)的下底面、滚珠(4)下环槽(5)构成上下环轴承，滚珠夹把所有滚珠链在一起，滚珠(4)只能与转轴(1)的下底面，下环槽的底面相切，滚珠虽受滚珠夹的限制，但都能随环的运动而滚动，一般性轴承的外环(2)与上下环轴承的下环(5)铸造在一起。螺丝孔(6)起固定作用。如果在转轴的上面有一个相同结构的固定底轴承，那么此轴承可以适用于各种位置的(竖直的、倾斜的)旋转。
图6空心旋转轴承，上环(3)与转轴(5)铸造在一起，上环(3)、滚珠(1)把所有的滚珠链在一起的滚珠夹、下环(4)一起构成上下环轴承、滚珠(1)与上环底(3)，下环底(4)相切，下环的边缘有螺孔(2)，下环(4)与一般性轴承的外环(7)铸造在一起，与转轴(5)分离，转轴(5)(内环)、滚珠(6)、用滚珠夹把滚珠链在一起，外环(7)一起构成一般性轴承，滚珠(6)与转轴(5)、外环(7)相切，每个滚珠都用滚珠夹固定，都能随转环的转动而滚动。

Claims (6)

1、一种外形呈环形管式的水轮机，它包括进口、叶片、转轴、转柄、出口，其特征：叶片在闭环形管道旋转过程中，水(汽)对叶片的推力处处与转柄垂直。
2、据权利要求1所述的环形管式的水轮机，其特征：环形管是由两块环形槽相合构成，其外缘用螺丝密封，其内侧有一个环形缝。
3、据权利要求1所述的环形管式的水轮机，其特征：叶片、转环、转柄焊接在一起，转柄与转轴连接，这样的半球形叶片有两个，在半球形叶片的底部有一块板和转环一样厚，并且与转柄平行焊接在转环边缘，水(汽)推着叶片在环形管内旋转过程中与环形管内壁相切，转环随转柄在环形缝中旋转要挡住从此缝中漏出的水(汽)。
4、据权利要求1所述的环形管式的水轮机，其特征：阀门在入口和出口之间，阀门板正好关在阀门口上，阀门板的转轴固定在入口的一侧，能挡住从入口直接通过出口的水(汽)；阀门板是弹性材料和软质材料(尼龙布)做成(防止叶片在旋转过程中与阀门板正碰)，能够承受入口的水(汽)对阀门板的压力；阀门板前面入口空间很大，阀门板前面的松软材料能够挡住叶片在推开阀板的过程中从进口直接漏到出口的水(汽)。
5、一种上下环轴承，其特征：滚珠在上下环的环形槽中，滚珠与上、下槽底相切，滚珠夹把滚珠链在一起。
6、一种固定底轴承，它包括一般性轴承：内环、滚珠、滚珠夹把所有滚珠链在一起成环形，滚珠能随内外环的转动而滚动，其特征：一般性轴承的内环作为上下环轴承的上环，滚珠夹把所有的滚珠链成环形，放入上下环之间的上下环槽之中，与环形槽底相切，下环一起构成上下环轴承，上下环轴承的下环与一般性轴承的外环铸造在一起，滚珠能随上下环的转动而滚动。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100365274C (zh) * 2003-07-25 2008-01-30 易竹洋 喷射反推式水汽轮机
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US10959759B2 (en) 2011-04-01 2021-03-30 Depuy Synthesis Products, Inc. Posterior vertebral plating system

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