專利名稱：輕便水輪發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開(kāi)發(fā)和利用再生流體能量產(chǎn)生動(dòng)力和/或發(fā)電的新方法。
背景技術(shù)：
人們已經(jīng)嘗試過(guò)多種發(fā)電的方法。這些方法可以概括地分為消耗性能源的應(yīng)用和可再生能源的應(yīng)用。
目前，消耗性能源包括煤、石油和核能。眾所周知，這些能源不僅在開(kāi)采時(shí)會(huì)有污染，而且在使用時(shí)也會(huì)有污染。而且，這些能源并非在全世界的所有地方都可隨意獲得，那些擁有這些能源的地區(qū)可能會(huì)對(duì)其它的地區(qū)進(jìn)行“敲詐”。更重要的是，使用核能的負(fù)面影響甚至可能是長(zhǎng)期的。
盡管這些消耗性能源具有這些負(fù)面影響，但是由于它們是傳統(tǒng)能源，所以現(xiàn)在仍在開(kāi)采。因此，這些能源正在受到威脅。
長(zhǎng)遠(yuǎn)的解決方法是從事和開(kāi)發(fā)例如太陽(yáng)能、風(fēng)能和水能等已知的可再生能源。
那些利用可再生能源運(yùn)行的最公知的方法依賴于非常嚴(yán)格的參數(shù)，這是因?yàn)樗鼈兺耆蕾囉谶@些可再生能源的出現(xiàn)，而這些能源是季節(jié)性的和不可預(yù)測(cè)的。這些能源并不是在需要的時(shí)候都能找到。例如，當(dāng)水能用作發(fā)電能源時(shí)，發(fā)電機(jī)就必須建在例如河流或水壩等流水邊。這在經(jīng)濟(jì)上并非都是切實(shí)可行的，而且可能會(huì)需要很長(zhǎng)時(shí)期的投資回收。
在另一個(gè)例子中，當(dāng)需要更多的發(fā)電量時(shí)，例如太陽(yáng)能這種可再生能源在冬季是有限的。
解決這種問(wèn)題的一種方法是將在卸荷期間多余的能量轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存到電池中備用。但是，這些電池不僅貴，而且具有比較短的使用壽命，且還有毒。最重要的是，由于比較短的使用壽命，這些有毒物質(zhì)的連續(xù)處理會(huì)污染環(huán)境。
因此，有必要減輕和改善所有如上突出的這些問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，包括一充滿驅(qū)動(dòng)流體的塔架，一具有驅(qū)動(dòng)部分和以流體填充的返回部分的半密封彎曲管狀外殼，所述驅(qū)動(dòng)部分和返回部分具有不同的管狀內(nèi)徑，一可使所述流體進(jìn)入所述半密封彎曲管狀外殼的入口裝置，多個(gè)用以利用所述進(jìn)入半密封彎曲管狀外殼內(nèi)的流體的動(dòng)能的葉片，一連接所述多個(gè)葉片的連接組件，一驅(qū)動(dòng)腔，一位于所述驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)用以和所述葉片的一部分嚙合的鏈輪，任一連接在所述鏈輪上的輸出發(fā)電機(jī)，其中所述半密封管狀外殼的驅(qū)動(dòng)部分的直徑比返回部分的直徑大。
優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)部分還包括一預(yù)壓室和一壓力室。
再優(yōu)選地，入口裝置可使所述流體在驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)入半密封管狀外殼。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，葉片鉸接從而可處于伸長(zhǎng)位置和閉合位置。
優(yōu)選地，葉片在驅(qū)動(dòng)部分處于伸長(zhǎng)位置。
再優(yōu)選地，葉片在返回位置處于閉合位置。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，半密封彎曲管狀外殼在下降點(diǎn)處還具有一楔塊。
優(yōu)選地，葉片和所述楔塊相互作用，以從伸長(zhǎng)位置旋轉(zhuǎn)到閉合位置。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，半密封管狀外殼還包括用以保持葉片位置的導(dǎo)流壁。
優(yōu)選地，導(dǎo)流壁使葉片在返回部分處于閉合位置。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，塔架設(shè)置在驅(qū)動(dòng)部分之上，用以影響驅(qū)動(dòng)部分上的壓頭。
優(yōu)選地，輕便水輪發(fā)電機(jī)還包括一下儲(chǔ)存罐。
優(yōu)選地，返回部分還包括一下降點(diǎn)。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，半密封管狀外殼只在下降點(diǎn)之后和下儲(chǔ)存罐之前對(duì)環(huán)境壓力敞開(kāi)。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，葉片與鏈輪旋轉(zhuǎn)地相互作用。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，下儲(chǔ)存罐還包括一溢流罐。
優(yōu)選地，溢流罐還包括一泵，其用以將溢出的水泵回塔架中。
優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)腔還包括一可使葉片從閉合位置旋轉(zhuǎn)到伸長(zhǎng)位置的鄰接件。
優(yōu)選地，鄰接件正好設(shè)置在鏈輪的上止點(diǎn)之后。
優(yōu)選地，葉片設(shè)置得便于使驅(qū)動(dòng)部分密封。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，入口裝置是一系列導(dǎo)管。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種適用于前述任一權(quán)利要求中的葉片，包括一頂面，一底面，防止水通過(guò)葉片漏出的密封裝置，用以使所述葉片連接到隨后葉片上的連接桿，其中所述葉片的頂面還包括用以增加葉片頂面的有效表面積的柱塊。
優(yōu)選地，葉片由防水材料制成。


圖1示出了輕便水輪發(fā)電機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例，圖2示出了葉片和連接組件的透視圖，圖3示出了和葉片嚙合時(shí)的連接的側(cè)視圖，圖4示出了鏈輪的透視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方式，其具體實(shí)施例在附圖中舉例說(shuō)明。雖然本發(fā)明將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，其并非旨在將本發(fā)明限制到這些優(yōu)選實(shí)施例中。相反，本發(fā)明旨在覆蓋那些包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的所有變化、改進(jìn)和等效替換。而且，在下面的本發(fā)明的詳細(xì)描述中，給出了許多特定的細(xì)節(jié)，用以詳細(xì)地理解本發(fā)明。但是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下顯然也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。在其它例子中，詳細(xì)描述了一些十分公知的方法、步驟、部件和特征，以便使本發(fā)明的一些方面不至于產(chǎn)生不必要的模糊。
一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的輕便水輪發(fā)電機(jī)100和附圖1中描述的一樣。該輕便水輪發(fā)電機(jī)100包括一充滿驅(qū)動(dòng)流體110的塔架10。驅(qū)動(dòng)流體110通過(guò)入口裝置60進(jìn)入半密封的管狀外殼80，該入口裝置60在一優(yōu)選實(shí)施例中是一系列導(dǎo)管61。該半密封管狀外殼80由一驅(qū)動(dòng)部分81、一返回部分82和一輸出腔83限定構(gòu)成。半密封管狀外殼80預(yù)先以流體70填充。當(dāng)來(lái)自于塔架10的驅(qū)動(dòng)流體110借助于勢(shì)能流過(guò)系列導(dǎo)管61時(shí)，該勢(shì)能就轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，因此使得驅(qū)動(dòng)流體110在半密封管狀外殼80的驅(qū)動(dòng)部分81處撞擊在流體70上。驅(qū)動(dòng)流體110撞擊在半密封管狀外殼80內(nèi)的初始流體70上的驅(qū)動(dòng)部分81的區(qū)域就是通常所說(shuō)的壓力室21。正是壓力室21接受了輕便水輪發(fā)電機(jī)100所獲得的主要輸入能量。應(yīng)當(dāng)理解，雖然優(yōu)選的是，為產(chǎn)生高壓頭，塔架10內(nèi)的驅(qū)動(dòng)流體110的液位應(yīng)盡可能的高，但是應(yīng)當(dāng)理解，驅(qū)動(dòng)流體110液位和輸出腔83的高度之間的高度差將決定發(fā)生的回流量。塔架10內(nèi)的驅(qū)動(dòng)流體110的液位優(yōu)選為稍微高于輸出腔83，以將發(fā)生在輕便水輪發(fā)電機(jī)100的半密封管狀外殼80內(nèi)的回流減到最小，并形成高壓頭，以在流體70上形成更大的沖擊力。
應(yīng)當(dāng)理解，驅(qū)動(dòng)流體110和流體70是相同的流體，且為了更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明已將其限定為此。而且，由于本發(fā)明旨在用于家庭應(yīng)用和工業(yè)應(yīng)用，因此該流體優(yōu)選為通用的且容易獲得的流體，優(yōu)選為水。
一系列葉片30連接在管狀外殼80的周邊內(nèi)，且是通過(guò)壓力室21引入輕便水輪發(fā)電機(jī)100內(nèi)的沖擊力的主要運(yùn)輸工具。葉片30借助于連接組件連接，該連接組件在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中如圖1所示是連接桿34。應(yīng)當(dāng)理解，葉片30在驅(qū)動(dòng)部分80內(nèi)處于伸長(zhǎng)位置36，在返回部分82內(nèi)處于閉合位置37。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)流體110進(jìn)入壓力室21時(shí)，該流體110由于塔架10在壓力室21之上的高度而具有的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，且驅(qū)動(dòng)流體110可撞擊到半密封管狀外殼80的填充流體70上。該初始?jí)毫Υ偈箟毫κ?1內(nèi)的葉片30向下移動(dòng)，并轉(zhuǎn)向返回部分82。當(dāng)管狀外殼80預(yù)先填充時(shí)，驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)的流體70也將向下移動(dòng)。而且，由于葉片30通過(guò)連接組件連接，所以隨后的葉片也將會(huì)沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，如圖1中所示。為確保來(lái)自于驅(qū)動(dòng)流體110的動(dòng)能得到最大的利用，葉片30借助于葉片30上的限位裝置38在整個(gè)驅(qū)動(dòng)部分81上都保持在伸長(zhǎng)位置36。該限位裝置38將防止葉片30轉(zhuǎn)到閉合位置37。而且，為了將阻力減到最小，葉片30必須在返回部分82上處于閉合位置37。這通過(guò)在下降點(diǎn)23處設(shè)置一.楔塊13的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。該楔塊13使葉片30傾斜，這樣葉片30便會(huì)轉(zhuǎn)到閉合位置37。隨后經(jīng)過(guò)楔塊13的葉片30也將轉(zhuǎn)到閉合位置37。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該楔塊13是從半密封管狀外殼80的內(nèi)壁凸出的一個(gè)凸起件?？梢灶A(yù)見(jiàn)，楔塊13可以是多個(gè)楔塊13的形式，且其可以設(shè)置在半密封管狀外殼80的導(dǎo)流壁14上。還應(yīng)當(dāng)理解，楔塊13可以位于下降點(diǎn)23之后的位置上，但不是直接在下降點(diǎn)23處。
管狀外殼80在下降點(diǎn)23處暴露在環(huán)境壓力中。為了保持管狀外殼80處于填充狀態(tài)下，輕便水輪發(fā)電機(jī)100還配備有一下儲(chǔ)存罐40。下儲(chǔ)存罐40的高度設(shè)置為低于下降點(diǎn)23的高度，以在驅(qū)動(dòng)部分81上保持大氣壓力的區(qū)域，進(jìn)而在驅(qū)動(dòng)部分形成更大的不平衡或更大的驅(qū)動(dòng)力，而在返回部分82形成比較小的阻力。下儲(chǔ)存罐40還配備有帶抽空泵42的溢流罐41，這樣便可保持塔架10內(nèi)的驅(qū)動(dòng)流體110的液位。下儲(chǔ)存罐內(nèi)的流體70的液位被稱為觀察液面，且應(yīng)當(dāng)理解，該觀察液面保持在溢流罐41的液位高度。
應(yīng)當(dāng)理解，管狀外殼80的內(nèi)徑在驅(qū)動(dòng)部分81的直徑大于返回部分82的直徑。這將會(huì)在管狀外殼80內(nèi)產(chǎn)生不平衡，這樣在驅(qū)動(dòng)部分81處的向下力就會(huì)大于返回部分82的向上阻力，因此就會(huì)引起填充流體70以及葉片30的網(wǎng)狀逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
一旦葉片30在經(jīng)過(guò)楔塊13之后旋轉(zhuǎn)到閉合位置37，葉片30便會(huì)移到返回部分82。為保持葉片30處于閉合位置37，管狀外殼80具有導(dǎo)流壁14，該導(dǎo)流壁以管狀外殼80的壁保持最小的內(nèi)徑，進(jìn)而保持葉片30的閉合位置37。在返回部分82的閉合位置37處，向上的阻力被減到最小。輸出腔83優(yōu)選地位于管狀外殼80的頂部，如圖1所示。輸出腔83容納鏈輪50。輸出腔83還包括一鄰接件12，其用以使葉片30從閉合位置37旋轉(zhuǎn)到伸長(zhǎng)位置36，使得葉片便與鏈輪50相合，進(jìn)而旋轉(zhuǎn)葉片。導(dǎo)流壁14從返回部分82伸出，伸到輸出腔83，恰好在鄰接件12前終止，這樣，葉片30的閉合位置37便能一直得到保持，直到那一點(diǎn)為止，進(jìn)而將向上的阻力減到最小。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)葉片30在鄰接件12處旋轉(zhuǎn)到伸長(zhǎng)位置36時(shí)，葉片30的位置可以提供密封，這樣就不會(huì)發(fā)生會(huì)損害壓力室21的驅(qū)動(dòng)力的回流。鄰接件12正好設(shè)置在鏈輪50的上止點(diǎn)后，這樣由伸長(zhǎng)位置36中的葉片30作用在鏈輪50上的向下力會(huì)更有效。
圖2示出了葉片30和連接組件的透視圖。連接組件在該優(yōu)選實(shí)施例中示為連接桿34。葉片30由頂面31和底面32組成。頂面31包括柱塊39，這樣便增加了頂面31的表面積。這樣就可確保通過(guò)施加在葉片30的頂面31上的壓力獲得更多的力。葉片30的周邊還包括密封裝置33，其用以確保在處于伸長(zhǎng)位置36時(shí)和半密封管狀外殼80的內(nèi)徑的緊密配合。葉片30在頂面31上鉸鏈地連接到連接桿34上，如圖2所示。為連接隨后的葉片30，連接桿34的另一端配備有一用以連接到隨后葉片30的底面32上的嚙合裝置35。嚙合裝置35還包括一用以防止隨后的葉片自由旋轉(zhuǎn)的限位裝置38。
圖3示出了連接在隨后的葉片30上的嚙合裝置35。限位裝置38圖示為阻止葉片30過(guò)度旋轉(zhuǎn)。
如圖4所示的鏈輪包括一軸承蓋51和軸套52。該軸套可連接到任何用于發(fā)電的輸出發(fā)電機(jī)上。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，包括一充滿驅(qū)動(dòng)流體的塔架；一具有驅(qū)動(dòng)部分和以流體填充的返回部分的半密封彎曲管狀外殼，所述驅(qū)動(dòng)部分和返回部分具有不同的管狀內(nèi)徑；一可使所述流體進(jìn)入所述半密封彎曲管狀外殼的入口裝置；多個(gè)利用所述進(jìn)入半密封彎曲管狀外殼內(nèi)的流體的動(dòng)能的葉片；一連接所述多個(gè)葉片的連接組件；一驅(qū)動(dòng)腔；一位于所述驅(qū)動(dòng)腔內(nèi)用以和所述葉片的一部分嚙合的鏈輪；一連接在所述鏈輪上的發(fā)電機(jī)；其中所述半密封管狀外殼的驅(qū)動(dòng)部分的直徑比返回部分的直徑大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述驅(qū)動(dòng)部分還包括一預(yù)壓室和一壓力室。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述入口裝置可使所述流體在驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)入半密封管狀外殼。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述葉片鉸接從而可處于伸長(zhǎng)位置和閉合位置。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述葉片在驅(qū)動(dòng)部分處于伸長(zhǎng)位置。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述葉片在返回部分處于閉合位置。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述半密封彎曲管狀外殼在下降點(diǎn)處還具有一楔塊。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述葉片和所述楔塊相互作用，以從伸長(zhǎng)位置旋轉(zhuǎn)到閉合位置。
9.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述半密封管狀外殼還包括用以保持葉片位置的導(dǎo)流壁。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中導(dǎo)流壁使葉片在返回部分處于閉合位置。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述塔架設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)部分之上，用以影響驅(qū)動(dòng)部分上的壓頭。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述輕便水輪發(fā)電機(jī)還包括一下儲(chǔ)存罐。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述返回部分還包括一下降點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述半密封管狀外殼在下降點(diǎn)之后和下儲(chǔ)存罐之前對(duì)環(huán)境壓力敞開(kāi)。
15.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述葉片與鏈輪旋轉(zhuǎn)地相互作用。
16.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述下儲(chǔ)存罐還包括一溢流罐。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或16任一的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述溢流罐還包括一泵，其用以將溢出的水泵回塔架中。
18.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述驅(qū)動(dòng)腔還包括一可使葉片從閉合位置旋轉(zhuǎn)到伸長(zhǎng)位置的鄰接件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述鄰接件正好設(shè)置在鏈輪的上止點(diǎn)之后。
20.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述葉片設(shè)置為使得驅(qū)動(dòng)部分密封。
21.根據(jù)前述任一權(quán)利要求的用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)，其中所述入口裝置是一導(dǎo)管系統(tǒng)。
22.一種適用于前述任一權(quán)利要求中的葉片，包括一頂面；一底面；防止水通過(guò)葉片漏出的密封裝置；用以使所述葉片連接到隨后葉片上的連接桿；其中所述葉片的頂面還包括用以增加葉片頂面的有效表面積的柱塊。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的葉片，其中所述葉片由防水材料制成。
全文摘要
一種用于發(fā)電的輕便水輪發(fā)電機(jī)(100)，包括一充滿驅(qū)動(dòng)流體(110)的塔架(10)，一具有驅(qū)動(dòng)部分(81)和以流體(70)填充的返回部分(82)的半密封彎曲管狀外殼(80)，所述驅(qū)動(dòng)部分(81)的直徑比返回部分(82)的直徑大，一可使所述流體進(jìn)入所述半密封彎曲管狀外殼(80)的入口裝置(60)，多個(gè)用以利用所述進(jìn)入半密封彎曲管狀外殼內(nèi)的流體的動(dòng)能的葉片(30)，一連接所述多個(gè)葉片的連接組件(34)，一驅(qū)動(dòng)腔(83)，一位于所述驅(qū)動(dòng)腔(83)內(nèi)用以和所述葉片的一部分嚙合的鏈輪(50)，和一連接在所述鏈輪上的輸出發(fā)電機(jī)。一種適用于水輪發(fā)電機(jī)的葉片(30)，包括一頂面(31)，一底面(32)，防止水通過(guò)葉片漏出的密封裝置(33)，用以使所述葉片連接到隨后葉片上的連接桿(34)，其中所述葉片的頂面還包括用以增加葉片頂面的有效表面積的柱塊(39)。
文檔編號(hào)F03B17/06GK1826463SQ200480015250
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2004年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者梅展鵬 申請(qǐng)人:梅展鵬