CN2069931U

CN2069931U - 链式水力发动机

Info

Publication number: CN2069931U
Application number: CN89221877U
Authority: CN
Inventors: 刘兴和
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-12-31
Filing date: 1989-12-31
Publication date: 1991-01-23

Abstract

本实用新型是一种以流水为动力的发动机，由桨叶、桨轴、桨毂、链轮、滑轨、支架组成将水力转换为机械能，其特征是在两根平行的链索上垂直装有数十根桨轴、桨叶。桨叶、桨轴和桨毂呈三角形。桨叶在链索上作直线循环运动。桨叶与水流的交角为20°～ 45°之间。本实用新型无需在江河构筑大坝，横向放置在水中或河流中，也能安装在湖底或海底。利用水流，以解决现有水轮机不能利用水力资源而提供发电。本实用新型结构简单，造价低。

Description

本实用新型是属于一种液力发动装置，更具体地说是涉及利用水流推动链索上的桨叶旋转进行的发动机。

现广泛使用的水轮机的桨叶的运转平面为圆形，只有将水集中在圆形的涵道内通过，才能推动水轮机运转，这就限制了这种水轮机的适用范围。对于不宜构筑水坝的江河中的水流，便无法利用。美国专利4352990，1982年10月5日公开了一种“用水作动力的发电机”，是使水流入水渠内，在水渠上架设浮桥，水流入浮桥内，冲击桨叶进行旋转，由桨叶的旋转带动发电机。这种装置运动机构庞大，结构复杂，对水流的利用率很低，机械效率甚微，以致不能推广使用。美国专利4112686，1978年9月12日公开了一种“利用流水的动力的方法和装置”，是将水流注进储水器内并在那里排出，利用水的重量转换成机械能，这种装置同样由于机械效率太低，耗资太大而不能推广使用。

本实用新型的目的是提供一种不需要在江河上筑大坝，能适应任何地形，能直接置于水中，以水流推动桨叶运动的链式水力发动机。这种发动机结构简单、造价低、机械效率高，使多台发动机在同一区域工作而互不干扰，使之不造成环境污染和不破坏生态平衡。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型由桨叶、桨轴、桨毂、链轮、滑轨、支架组成的将水力转换为机械能的链式水力发动机，其特征是：

a、在两根平行的链索上垂直装有数十根桨轴、桨叶，桨轴的两端有滚轮，桨轴按一定距离间隔；

b、运动至任何位置均能受到水力推进的桨叶斜置于链索上；

c、桨叶中央部位有一孔，所述的孔套在一根桨轴上，桨叶的一端固定在桨轴上；

d、桨毂一端连接在桨轴上，桨毂另一端连接在桨叶孔的后端。

本实用新型的桨叶与桨轴于链轮、链索上同步运转，桨叶与水流的交角在20°～45°之间。

本实用新型的桨叶链索和桨轴在滚轮滑轨上作直线循环运转。

本实用新型根据某处河流的宽度、水深和水的流速，安装相应的长度（即河流的宽度）和高度（即水的深度）的链式发动机，横截水流，使这段水流全部利用。利用水力推动桨叶作直线运动，再由桨叶通过链索驱动链轮作旋转运动，从而驱动发电机发电。

本实用新型还可以没入海底利用水流来发电，同样可以利用风力和波力及潮汐发电。

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型叶轮的传动结构示意图。

图3是本实用新型桨轴及其轴套结构示意图。

图中标号：

1、桨叶，2、桨轴，3、桨毂，4、链索，5、链轮，6、轮槽，7、滚轮，8、滑轨，9、桨叶孔，10、大轴，11、轴承，12、支架，13、伸缩口，14、14A、14B、轴套，15A、15B、伞形齿轮，16、发电机轴。

以下通过实施例，结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例：

（参见图1）具有一定强度的桨叶1、桨轴2、桨毂3连接为一体。桨叶1与桨轴2、桨毂3呈三角形。

桨轴2与桨毂3、桨叶1也可以分别铸造再对接，桨毂3与桨轴2的交角为90°；桨毂3与桨叶1的交角随桨叶1与桨轴2的大小而定。当桨叶1与桨轴2交角为45°时，桨毂3与桨叶1交角亦为45°；当桨叶1与桨轴2交角为60°时，桨毂3与桨叶1交角为30°，余类推。每根桨轴2的两端都有一直径与滚轮7中心轴直径相同的孔，使滚轮7的中心能插入其孔内，每个滚轮7都是两个小轮子和一根小轴构成，小轴的两端呈方柱形，并有一小孔，小轮子的中心亦有一方孔，使小轮子上的方孔能套在轴的方柱上。小轮子套在方柱上后，用一根插销插入其孔内，使其轮子紧固在小轴上。滚轮7滚动时，连轴一起在桨轴2的孔内滚动。

由于大轴10既要承受径向的力（支承重量和传递扭力）又要承受轴向的力（即水对桨叶、链索、链轮的冲击力），大轴10的末端应装有轴向受力的轴承，大轴两端都装有径向受力的轴承。

桨叶1与桨轴2的交错角可根据需要可在70°～45°之间（即桨叶与水流的交角20°～45°之间）。桨轴2接近两端处，各套两个可转动的轴套14A、14B，并将桨轴2插入另外固定在两根链索4上的轴套14内，使桨轴2能在轴套14内转动自如。两根链索4每根首尾相接，分别紧套在两个链轮5上。每根桨轴2运动至链轮5圆周中心时均卡入链轮5上的轮槽6内。每根桨轴2的两端各装一个可滚动的滚轮7（参见图3）。桨轴运动时，两端的滚轮7可在截面为方框形的滑轨8内滚动（参见图2），使桨轴2不至于轴向移动和上下波动。每片桨叶1的前端开有一定长度的桨叶孔9。每根桨轴2均从后面一个桨叶的桨叶孔9中穿过。如此若干个桨叶1首尾相接。连接在链轮5上的大轴10由轴承11与支架12相连。这样就构成了一种能将桨叶的直线运动转换为链轮的旋运动的装置。

以下结合附图将本发明的工作情况作详细说明。

当水冲击桨叶时，整体便受到横向的力，链索4便受到侧向的张力，由于水与桨叶1相交一定的角度（一般为20°～45°）。这时，作用在桨叶1上的力即被桨叶分解为两个分力，一个分力推动桨叶1沿着与水流方向相垂直的方向作直线运动，由于所有的桨叶1均与每根链索4相连并首尾相接，桨叶的直线运动就通过链索驱动了链轮作旋运动；另一个分力把桨叶1推向水流方向。由于每根桨轴2的两端均有滚轮7卡在滑轨8内的，这个与水流相平行的力就抵消在滑轨8上。使桨轴不至于轴向移动和上下波动。桨叶1就沿着滑轨8作直线运动。当桨叶1运动至链轮5圆周中心时，由直线运动改为旋转运动。由于桨叶1与水流相交的角度始终不变，所以桨叶1无论处于什么位置，水总是把桨叶1向前推进，循环旋转，周而复始。由于桨轴2与桨叶1相互垂直并运转同步，每个桨叶孔9都是套在前一根桨轴2上，桨叶1桨轴2桨毂3又呈三角形，桨叶1不至于下俯和翻倒。当桨叶1运动至链轮5中心时，链索4在链轮5上是呈弧形，而桨叶1却不能弯曲，它仍是一个直线，桨叶孔9须在前一根桨轴2上滑动一段距离。（以桨叶的间距为0.4米、链轮的直径为1米为例，桨叶孔9须在前一根桨轴2上滑动10毫米）链轮5上的大轴10由轴承11与支架12连接。大轴10通过两对伞形齿轮15A、15B改变旋转方向后与发电机轴16相接。根据需要，发电机可以安装在发动机的上方，也可以用万向接头将发电机安装在岸上。

由于每个桨叶孔9都是套在前一根桨轴2上的，桨毂3在桨叶孔9与桨轴2之间相接，这就相当于一根十分坚固的链条，分担了链索4在驱动链轮5时所承受的拉力。在大功率链式水力发动机中，可在桨轴2的两端都装上一根或几根桨毂3，桨毂前端与桨叶孔9一样套在前一根桨轴2上，使之能传递巨大的拉力。链索4和链轮5也不限于两组，可以安多组。

随着运转时间的延长，链索4会被拉长，桨叶孔9会被磨损，整个循环系统会被拉伸一定的长度。被拉伸的长度可以通过伸缩口13来张紧。伸缩口13可以做成齿状，将大轴10上的轴承壳（未画出）上的限位齿限位。因为整个循环系统的重量是通过桨轴2上的滚轮7支承在滑轨上的，所以，链索4张紧的力很小。对于桨轴2与桨轴2之间每一段所拉伸的距离是很有限的，每个桨轴2在卡入链轮槽6时，轴套14的滚动能使桨轴与链轮5严格啮合。

以下将本实用新型在各种流场中的工作情况作进一部描述。

本实用新型在急流、缓流、瀑布这几种流速相差较大的流场中。所采用的桨叶1与桨轴2的交错角也不同。（桨轴与桨叶的交角不为桨叶与水流的交角，以下简称桨、轴交角）当然，相同桨、轴交角可以用于几种不同的流场。一般地，当流速在2米／秒以上时，桨、轴交角在55°～45°之间；当流速在3米／秒以上时，桨、轴交角应在65°～55°之间，当流速很大时，如高速瀑布，桨、轴交角就更大。流速、桨轴交角的大小与发动机的转速密切相关。链式发动机满负荷运转的转速计算式为n＝ Vegβη／C；机械效率计算式为η＝（N有／ VS）×100％；本实用新型与配套的发电机功率计算式为：N＝0.735（1000 VS／75）×η（其中，η为机械效率，n为转速、转／秒； V为水流平均速度、米／秒； Vegβ为单位时间内，水流推动桨叶在无摩擦的情况下应推进的距离；S为水流截面积、平方米；C为链轮周长、转／秒；N为功率、千瓦）。

当水流流速很大时，桨轴交角就更大，桨叶与水流的交角就更小，桨叶就要长一些，整体就宽一些。桨叶的长度应略超过从前一个桨轴到后一个桨轴这条直线。使水流经桨叶时必须改变方向才能通过，这样，水就对桨叶做了功。为了提高本实用新型的机械效率，减小水对各部件的阻力，支架、滑轨的截面铸成流线型。链轮平面上应铸有风扇形小桨叶，小桨叶与水流的交角和大桨叶相同。链轮中心（即大轴、轴承、轴承壳）迎流水方向应安装锥形防水分流罩盖。

本实用新型由于整个装置放入水中，两根大轴上的四个轴承壳内，需要装上油封和水封，轴承壳内装有一定数量的润滑油，并加一定的压力。大轴旋时，由于摩擦产生的高温产生一定的压力，这种压力和水向轴承内的压力大致相等，使水不能渗入轴壳内。桨叶、桨轴、滑轨、机架、链轮、大轴等这些非摩擦部件的表面涂有防锈漆，使其永不生锈。滑轨内壁靠滑轮的一侧和滑轮槽由于经常摩擦，和其他机件一样不会生锈。钢索的表面应涂上惰性油和弹性涂料。虽然钢索与链轮接触的一面的涂料易被磨掉，但磨掉的部分正是经常磨擦的部分，故而不会生锈。

本实用新型结构简单、造价低、设计周期短，全部图纸还不足叁拾张。工艺和材料要求低。桨叶为铸钢，也可以使用高强度塑料；链轮、滚轮、轴套为铸钢；支架和滑轨为铸铁；大轴为中碳钢；链索为普通链索。

安装链式水力发动机时只要将其拉入水中固定，即可得到动力。

Claims

1、一种由桨叶、桨轴、桨毂、链轮、滑轨、支架组成的将水力转换为机械能的链式水力发动机，其特征是：

a、在两根平行的链索上垂直装有数十根桨轴、桨叶，桨轴的两端有滚轮、桨轴按一定距离间隔；

b、运动至任何位置均能受到水力推进的桨叶斜置于链索上；

2、根据权利要求1所述的发动机，其特征是：桨叶与桨轴于链轮、链索上同步运转，桨叶与水流的交角在20°～45°之间。

3、根据权利要求1所述的发动机，其特征是：桨叶链索和桨轴在滚轮滑轨上作直线循环运转。