專利名稱：槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出的“槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組”設(shè)備設(shè)施可利用河流自身擁有的水能直接進(jìn)行提水作業(yè)，屬于水利工程設(shè)備設(shè)施產(chǎn)品全新種類開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。
今年的《政府工作報(bào)告》已將農(nóng)村、山區(qū)、城鎮(zhèn)飲水解困工程列為國(guó)家未來長(zhǎng)期大力實(shí)施的重點(diǎn)工程；日前新修訂實(shí)施的國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》提出的眾多新增嚴(yán)格指標(biāo)對(duì)于許多城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活飲用水清潔水源的供應(yīng)也增加了更多供給需要。
此外，廣泛建設(shè)人工濕地進(jìn)行水質(zhì)的生物凈化和改善生態(tài)環(huán)境、減洪防旱灌溉的農(nóng)田水利建設(shè)、廣泛大量提、調(diào)、蓄水發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)……等均需要高效、長(zhǎng)效、低耗、低投入的提水、調(diào)水、蓄水工程建設(shè)。
臨近或靠近河流而無水可用，飲水、用水、灌溉時(shí)常發(fā)生困難是我國(guó)多數(shù)山區(qū)和許多城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的現(xiàn)實(shí)寫照，世界許多國(guó)家和地區(qū)也同樣存在著上述尷尬處境。但是真正有效解決該問題其實(shí)并不容易，因?yàn)槿绻捎秒娏μ崴?，需要的超高提水高程所產(chǎn)生的電費(fèi)累計(jì)消耗額度巨大，電力提水還需供電設(shè)備、線路設(shè)施的緊密配合，這在農(nóng)村山區(qū)建設(shè)其投資和維護(hù)的支出將十分巨大；此外，在可大量提水蓄水的季節(jié)也正直年度用電高峰季節(jié)，電網(wǎng)還難有電力的大量有效供給。如果是超高揚(yáng)程提水還極易使水泵產(chǎn)生氣蝕破壞，設(shè)備運(yùn)行損耗很大，長(zhǎng)期檢修與更換形成的累計(jì)費(fèi)用也將十分可觀；而如果采用建設(shè)“重力(勢(shì)能)轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組、機(jī)群”(中國(guó)發(fā)明專利號(hào)02129279.5)進(jìn)行提水作業(yè)則需要建設(shè)較高的河道水壩，使其形成一定的水流落差才能實(shí)現(xiàn)通過水體自身勢(shì)能的轉(zhuǎn)換進(jìn)行提水作業(yè)的原理要求，但在許多河流，尤其是在大中型河流上建設(shè)該提水方式需要的較高水壩，對(duì)于該河流的行洪能力和其它影響會(huì)很大，建壩的投資巨大，因此單純?yōu)榱松倭刻崴▔我搽y于達(dá)到經(jīng)濟(jì)性要求；其最好是在已有水壩的基礎(chǔ)上順便附加建設(shè)該形式的提水設(shè)施，或是在實(shí)現(xiàn)以建庫(kù)蓄水為主要目標(biāo)的建壩前提下，順便一同實(shí)現(xiàn)其勢(shì)能提水功能所需的水壩建設(shè)，因此其可適合一部分條件狀況下的水利建設(shè)需求；可填補(bǔ)上述技術(shù)功能空缺的是“水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組、機(jī)群”(中國(guó)發(fā)明專利號(hào)200510063101.4)，其可方便廉價(jià)地適合在大中型(包括中小型)河流上建設(shè)進(jìn)行無壩形式的河流自身水能轉(zhuǎn)換直接提水作業(yè)，但是其需要所建河段要具備較強(qiáng)的水流速度才能實(shí)現(xiàn)，而擁有較強(qiáng)流速的河段并非廣泛普遍存在，因此其對(duì)于更多存在的水流在多數(shù)時(shí)間內(nèi)處于低速緩慢流動(dòng)形態(tài)的中小型河流河段還難于采用，因此其也只適合另一部分狀況條件下的水利建設(shè)需求；由此可見，雖然上述兩種創(chuàng)新產(chǎn)品功效的市場(chǎng)需求領(lǐng)域同樣十分巨大，但其還難于實(shí)現(xiàn)“在更為普遍存在、方便在中小河流上建設(shè)、更加適用于在中低水流速度條件下實(shí)現(xiàn)水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水目標(biāo)的更為廣泛與全面的理想要求。
本發(fā)明的目的就是提供可滿足上述更為廣泛與全面要求的再一種全新種類的水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水設(shè)備設(shè)施——槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組，(“堰”字典中的名詞解釋是高度較低的擋水建筑物，槳輪堰即是由槳輪機(jī)座排列構(gòu)成的堰。)其同樣可直接利用河流水流自身擁有的水能進(jìn)行出力轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)直接提調(diào)水作業(yè)，并可方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)不同提水高度、對(duì)不同提水水量需求的工程設(shè)計(jì)和其運(yùn)行能力的自動(dòng)或方便調(diào)控。
本發(fā)明提出的“槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組”是由“槳輪型水能機(jī)(1)”與“槳輪機(jī)座(2)”的相互緊密配合實(shí)現(xiàn)的水能最大轉(zhuǎn)換出力，通過同軸聯(lián)動(dòng)的傳動(dòng)方式(或通過齒輪、或鏈條的方式)進(jìn)行傳動(dòng)，直接帶動(dòng)“鏈條提水機(jī)(3)”實(shí)現(xiàn)水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水目標(biāo)，通過一機(jī)上設(shè)置多個(gè)提水機(jī)的設(shè)置方式，或通過多機(jī)的并列設(shè)置方式可實(shí)現(xiàn)其機(jī)組形式；對(duì)上述槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組主要功能部件的具體描述是(1)槳輪型水能機(jī)——槳輪型水能機(jī)是由①槳輪板、②槳輪輥、槳輪軸等主要功能部件構(gòu)成(見示意

圖1)，對(duì)其具體的描述是①多個(gè)或眾多個(gè)槳輪板各個(gè)相同規(guī)格的槳輪板均間距排列在槳輪輥上，槳輪板一般為平板形狀，也可采用C、L等更加有利于集中水力、同時(shí)有利于其自身強(qiáng)度加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)槳輪型水能機(jī)上設(shè)置的槳輪板的數(shù)量、規(guī)格、排列密度、設(shè)計(jì)強(qiáng)度、選擇材料、設(shè)計(jì)直徑等可依該提水機(jī)站建設(shè)地點(diǎn)所擁有的水流強(qiáng)度、槳輪堰設(shè)計(jì)利用的回水距離、設(shè)計(jì)的提水高度、提水能力等的實(shí)際要求確定。
槳輪板一般采用鋼材或玻璃鋼或其結(jié)合為主體材料，也可采用其它材料，為了加強(qiáng)各個(gè)槳輪板的抗壓強(qiáng)度，在其兩板之間的間隔空間內(nèi)一般分布設(shè)置加強(qiáng)板(或桿)。
②槳輪輥槳輪輥為圓柱型輥體，在輥表面上均勻分布槳輪板，槳輪輥一般采用鋼材或玻璃鋼或其結(jié)合為主體材料，也可采用其它材料，為了加強(qiáng)槳輪板面的強(qiáng)度，在其板、軸之間的間隔空間內(nèi)分布設(shè)置加強(qiáng)板(或桿)。
槳輪輥的設(shè)計(jì)直徑和長(zhǎng)度可依建設(shè)地點(diǎn)擁有的水流強(qiáng)度、可利用水能流程(堰高度形成的水庫(kù)回水)、河流寬度、提水高度、提水能力等的實(shí)際要求確定；③槳輪軸在槳輪輥的中心設(shè)置槳輪型水能機(jī)的動(dòng)力輸出軸(槳輪軸)，在槳輪軸上的一處或兩處(或多處)設(shè)置鏈條提水機(jī)的動(dòng)力鏈輪形成一體化的同軸傳動(dòng)形式(見示意圖3；也可在相同位置設(shè)置傳動(dòng)齒輪或傳動(dòng)鏈輪，形成上述其它多種形式的傳動(dòng)，由于是非首選，不一一表述)。槳輪軸的設(shè)計(jì)直徑和長(zhǎng)度可依建設(shè)地點(diǎn)擁有的水流強(qiáng)度、可利用水能流程、河流寬度、提水高度、提水能力等的實(shí)際要求確定；槳輪型水能機(jī)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度與規(guī)格可依不同的實(shí)際需要進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，也可形成標(biāo)準(zhǔn)化的系列規(guī)格，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)。
(2)槳輪機(jī)座——其主要作用是集中水力，并與槳輪型水能機(jī)形成配合，使其實(shí)現(xiàn)最大出力，并可通過溢水頂板、沖壓口閘門自動(dòng)或人工調(diào)節(jié)控制水流，其主要功能部分包括①?zèng)_壓槳輪口；②沖壓口閘門；③槳輪機(jī)擋水堰體；④溢流頂板；⑤槳輪軸座。
可見一個(gè)有效的槳輪機(jī)座是橫向位于河流水道之上，可形成由一個(gè)或由多個(gè)槳輪機(jī)座(包括其它輔助擋水建筑物)排列并列聯(lián)合構(gòu)成的較低擋水建筑物(簡(jiǎn)稱槳輪堰；其形態(tài)如同在河道上設(shè)置了橡膠壩)，在其上游可形成一定距離的堰壩回水水面，通過槳輪堰實(shí)現(xiàn)的水能分段集中可使該段水能加強(qiáng)；在同一個(gè)槳輪堰上還可由2-多個(gè)單獨(dú)作用的槳輪型水能機(jī)共同構(gòu)成；在一個(gè)河段長(zhǎng)度內(nèi)可分階段分布設(shè)置多個(gè)槳輪堰，將該河段的全部水能轉(zhuǎn)換用于提水利用(見示意圖5)。
對(duì)槳輪機(jī)座組成件功能結(jié)構(gòu)更具體的描述是①?zèng)_壓槳輪口在槳輪機(jī)座下部設(shè)置的與槳輪板設(shè)計(jì)高度相同或略高些(或略低些)的沖壓槳輪口，其可將槳輪機(jī)座堰形成的水力集中切向作用在槳輪型水能機(jī)的最大力矩處形成最大出力，因此沖壓槳輪口的前下部結(jié)構(gòu)還可設(shè)計(jì)為與槳輪板緊密配合的圓弧結(jié)構(gòu)。
②沖壓口閘門其可調(diào)控沖壓槳輪口的水流強(qiáng)度和其開閉控制。在一個(gè)槳輪堰上可分別單獨(dú)設(shè)置多個(gè)沖壓口閘門，并可實(shí)現(xiàn)分別單獨(dú)調(diào)控各個(gè)沖壓口閘門狀態(tài)，通過沖壓口閘門的開啟與封閉及其開閉大小的控制可隨時(shí)方便地調(diào)控該沖壓口閘門控制段內(nèi)沖壓口的水流和強(qiáng)度，形成不同的水流出力能力。
③槳輪機(jī)擋水堰體槳輪機(jī)擋水堰體與槳輪型水能機(jī)設(shè)計(jì)高度相當(dāng)，通過其作用可將水能集中作用于沖壓槳輪口，并可阻擋水流對(duì)槳輪機(jī)的無序沖擊，為了加強(qiáng)其強(qiáng)度設(shè)置堰加強(qiáng)體，在堰加強(qiáng)體上可方便設(shè)置沖壓口閘門。
④溢流頂板在槳輪機(jī)的頂部設(shè)置有與槳輪機(jī)直徑相同或略寬些的溢流頂板，其功能是將沖壓槳輪口無法消化的多余河流水量可直接越過溢流頂板瀉于下游，使其不會(huì)對(duì)槳輪機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響(見示意圖2)。
⑤槳輪軸座一般情況下槳輪型水能機(jī)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度很長(zhǎng)，因此在槳輪機(jī)座上間接分布設(shè)置可穩(wěn)定固定槳輪軸的槳輪軸座(見示意圖2)。
機(jī)站其它基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置還可同時(shí)建設(shè)分流、通航水道、瀉洪控制閘門等設(shè)施，其不屬于創(chuàng)新范圍，不進(jìn)行表述)(3)鏈條提水機(jī)——鏈條提水機(jī)是將從槳輪型水能機(jī)上獲得的動(dòng)力，直接傳動(dòng)帶動(dòng)提水箱鏈條及其串聯(lián)的提水箱在從河水水面之下、到提水機(jī)卸水平臺(tái)上之間進(jìn)行上下循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)提水目的的機(jī)械部分，其主要是由①串聯(lián)的提水箱、②提水箱鏈條(或用鋼絲繩)、③傳動(dòng)輪、④提水機(jī)機(jī)架、卸水平臺(tái)和引水輸水管道設(shè)施等主要功能部件構(gòu)成(見示意圖4)，對(duì)提水機(jī)結(jié)構(gòu)部件及其功能的具體描述是①提水箱提水箱的側(cè)剖面形狀如同G形，可使通過水面下入水水滿后的提水箱在鏈輪升起過程出現(xiàn)的傾斜情況下順利提出水面并保持水滿。其可采用圓、方等形式與不同的容積規(guī)格設(shè)計(jì)，可采用金屬、防水布、玻璃鋼等材料制造。
②提水箱鏈條或采用鋼絲繩或鋼絲繩上附帶有間隔固定結(jié)(固定結(jié)即在鋼絲繩上附加固定設(shè)置的凸出物體)的鋼絲繩代替鏈條。在一個(gè)提水機(jī)提水箱上一般左右設(shè)置兩個(gè)提水鏈條共同帶動(dòng)一組串聯(lián)的提水箱，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度、節(jié)距、長(zhǎng)度等可依該提水機(jī)的提水能力、傳動(dòng)輪直徑和提水高度實(shí)際需要確定。
③傳動(dòng)輪其包括取水輪和卸水輪，取水輪的下部設(shè)置在水面下，卸水輪的上部設(shè)置在卸水平臺(tái)上，其兩者之間的距離是該提水機(jī)設(shè)計(jì)的最大揚(yáng)程。
④提水機(jī)機(jī)架、卸水平臺(tái)和引水輸水管道設(shè)施等功能部件提水機(jī)機(jī)架還可依山坡建設(shè)，使提水水箱直接上山，這可大大減少提水機(jī)建設(shè)與施工的成本?？稍谛毙蜋C(jī)架上設(shè)置必要的導(dǎo)軌。提水機(jī)機(jī)架還包括提水機(jī)安裝基礎(chǔ)與安裝機(jī)架、機(jī)座等；⑤卸水平臺(tái)和引水輸水管道設(shè)施的功能包括其可承接提水箱反轉(zhuǎn)后卸出的水流，并且將其壓力輸水到用水處或長(zhǎng)遠(yuǎn)輸水。
(4)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)槳輪型水能機(jī)與鏈條提水機(jī)之間一般采用同軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)方式，也可采用多種形式傳動(dòng)方式的傳動(dòng)齒輪，或傳動(dòng)鏈條實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，但是采用齒輪的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，采用傳動(dòng)鏈條形成的傳動(dòng)力較小，因此其更多是采用同軸聯(lián)動(dòng)的傳動(dòng)方式(見示意圖3)。
本發(fā)明對(duì)于槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組設(shè)備設(shè)施基本運(yùn)行方法的描述是可在一切具有一定水流速度或更加適合在緩慢水流速度的河段內(nèi)設(shè)置槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組，并使其排列形成槳輪堰，通過槳輪機(jī)座上設(shè)置的沖壓槳輪口的作用將槳輪堰高所集中加強(qiáng)的水能直接切向作用于槳輪型水能機(jī)各個(gè)槳輪板的最大力矩處形成最大水能轉(zhuǎn)換出力，使槳輪型水能機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過同軸傳動(dòng)或其它傳動(dòng)方式直接傳動(dòng)力于鏈條提水機(jī)上，使其帶動(dòng)提水箱鏈條及其串聯(lián)的提水箱實(shí)現(xiàn)上下循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，由水箱通過水面下取水到水箱通過卸水平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)橫向傾斜卸水過程完成提水作業(yè)；可通過沖壓口閘門對(duì)其實(shí)現(xiàn)出力或流量的控制；當(dāng)河流水流量無法通過沖壓槳輪口完全瀉出時(shí)，可通過其上部設(shè)置的溢流頂板瀉于下游。
在運(yùn)行使用過程中對(duì)于水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組出力能力和提水能力、運(yùn)行穩(wěn)定性與季節(jié)水量的適應(yīng)性調(diào)節(jié)方法有①其可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，無須人工干預(yù)因?yàn)闃喰退軝C(jī)與水流的配合出力方式是非剛性的，況且槳輪堰的高度所能夠形成的水流速度和強(qiáng)度是有一個(gè)度的(有一個(gè)范圍值)，因此槳輪型水能機(jī)在遇到更大輸出阻力下所能提供的輸出力能力值也有一個(gè)范圍，水能機(jī)出力能力加大就會(huì)導(dǎo)致水能機(jī)運(yùn)行速度加快，導(dǎo)致提水機(jī)運(yùn)行速度的加快，導(dǎo)致提水能力的提高，單位時(shí)間內(nèi)提水能力的提高又需要有更大的輸出動(dòng)力配合，因此其間形成的相互抵消制約結(jié)果是在一個(gè)允許的寬泛出力范圍內(nèi)，在一個(gè)鏈條提水機(jī)設(shè)備運(yùn)行能力允許的寬泛速度范圍值內(nèi)，可達(dá)到水能機(jī)與提水機(jī)的動(dòng)態(tài)平衡實(shí)現(xiàn)自控；②在一個(gè)槳輪型水能機(jī)上設(shè)置2-多個(gè)鏈條提水機(jī)的情況下可采用脫離與連接配合傳動(dòng)的鏈條提水機(jī)數(shù)量的方式實(shí)現(xiàn)提水能力的大幅度增加與減小。
③通過開啟與關(guān)閉沖壓口閘門進(jìn)行水流與出力能力的調(diào)節(jié)，多關(guān)閉可減少作用于槳輪型水能機(jī)上的過流水力，反之則增加出力能力。
本發(fā)明提出的槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組具有強(qiáng)大的設(shè)備過流能力，并通過形成排列形式自然構(gòu)成運(yùn)行需要的堰，可將其設(shè)計(jì)安裝流程所處坡段內(nèi)形成的水能高效轉(zhuǎn)換形成提水出力利用；其機(jī)組的多設(shè)計(jì)形態(tài)和調(diào)控方法可適合多種不同的復(fù)雜情況需求，從而可實(shí)現(xiàn)出力效率高、運(yùn)行成本低，建設(shè)適用條件更廣泛、建設(shè)方式靈活多樣，對(duì)自然河流與水流無實(shí)質(zhì)性影響與改變等諸多優(yōu)勢(shì)功效集合”的設(shè)計(jì)目的。
下面結(jié)合示意圖說明槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)及其設(shè)施的主要功能結(jié)構(gòu)。
圖1為槳輪型水能機(jī)的橫向剖面的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為槳輪機(jī)座與槳輪型水能機(jī)配合作用(槳輪堰)的橫向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為槳輪型水能機(jī)與鏈條提水機(jī)通過同軸聯(lián)動(dòng)傳動(dòng)配合的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為鏈條提水機(jī)與卸水平臺(tái)和輸水結(jié)構(gòu)配合的示意圖。
圖5為在一個(gè)水流流程段內(nèi)設(shè)置若干個(gè)槳輪型水能機(jī)組的宏觀側(cè)視示意圖。
圖6為在一個(gè)河段內(nèi)設(shè)置的槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)組的宏觀俯視示意圖。
圖1中1.槳輪軸 2.槳輪輥 3.槳輪板加強(qiáng)板 4.槳輪板。
圖2中5.通過溢流頂板的水流 6.槳輪機(jī)擋水堰體及其加強(qiáng)體 7.沖壓口閘門 8.沖壓槳輪口及水流 9.槳輪堰基礎(chǔ) 10.槳輪型水能機(jī) 11.槳輪軸座12.溢流頂板。
圖3中13.鏈箱提水機(jī)的運(yùn)行方向 14.卸空下降的提水箱 15.溢流頂板 16.槳輪機(jī)擋水堰體 17.堰集中的水能 18.入水水滿提升的提水箱 19.取水傳動(dòng)鏈輪20.鏈箱提水機(jī)鏈條。
圖4中21.提水箱傾斜卸水 22.提水機(jī)上部回轉(zhuǎn)的卸水傳動(dòng)輪 23.卸水輸水平臺(tái) 24.壓力輸水管 25.提水箱鏈條 26.卸空下行的提水箱 27.提水箱在兩個(gè)回轉(zhuǎn)卸水傳動(dòng)輪中橫行卸水于卸水平臺(tái) 28.滿水上升的提水箱。
圖3的上部與圖4的下部刪除部分對(duì)接即可形成一個(gè)完整的提水機(jī)。
圖5中29.鏈箱提水機(jī) 30.槳輪堰 31.槳輪堰形成的水庫(kù)回水 32.河流地理坡度 33.來水水流。
圖6中34.河道河岸 35.槳輪堰水能機(jī) 36.提水機(jī)提水箱 37.槳輪機(jī)擋水堰加強(qiáng)體 38.水流方向。
權(quán)利要求
1.一種槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組”設(shè)備設(shè)施，其特征在于其是由“槳輪型水能機(jī)”與“槳輪機(jī)座”的相互緊密配合實(shí)現(xiàn)的水能最大轉(zhuǎn)換出力，通過同軸聯(lián)動(dòng)的傳動(dòng)方式(或通過齒輪、或鏈條的方式)進(jìn)行傳動(dòng)，直接帶動(dòng)“鏈箱提水機(jī)”實(shí)現(xiàn)水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水目標(biāo)，通過一機(jī)上設(shè)置多個(gè)提水機(jī)的設(shè)置方式，或通過多機(jī)的并列設(shè)置方式可實(shí)現(xiàn)其機(jī)組形式；對(duì)其主要功能部件具體的描述是(1)槳輪型水能機(jī)——槳輪型水能機(jī)是由①槳輪板、②槳輪輥、槳輪軸等主要功能部件構(gòu)成①多個(gè)或眾多個(gè)槳輪板各個(gè)相同規(guī)格的槳輪板均間距排列在槳輪輥上，槳輪板一般為平板形狀，也可采用C、L等結(jié)構(gòu)，在槳輪板兩板之間的間隔空間內(nèi)一般分布設(shè)置加強(qiáng)板(或桿)。槳輪板的設(shè)置數(shù)量、規(guī)格、排列密度、設(shè)計(jì)強(qiáng)度、選擇材料、設(shè)計(jì)直徑等可依水流強(qiáng)度、設(shè)計(jì)的回水距離、提水高度、提水能力等的實(shí)際要求確定。②槳輪輥槳輪輥為圓柱型輥體，在輥表面上均勻分布有上述形式的槳輪板，槳輪輥一般采用鋼材或玻璃鋼或其結(jié)合為主體材料，也可采用其它材料，為了加強(qiáng)槳輪板面的強(qiáng)度，在其板、軸之間的間隔空間內(nèi)分布設(shè)置加強(qiáng)板(或桿)。③槳輪軸在槳輪輥的中心設(shè)置槳輪型水能機(jī)的動(dòng)力輸出軸(槳輪軸)，在槳輪軸上的一處或兩處(或多處)設(shè)置鏈箱提水機(jī)的動(dòng)力鏈輪形成一體化的同軸傳動(dòng)形式；(2)槳輪機(jī)座——其作用是集中水力，并與槳輪型水能機(jī)形成配合，使其實(shí)現(xiàn)最大出力，并可通過溢水頂板、沖壓口閘門自動(dòng)或人工調(diào)節(jié)控制水流，其主要功能部分包括①?zèng)_壓槳輪口；②沖壓口閘門；③槳輪機(jī)擋水堰體；④溢流頂板；⑤槳輪軸座。槳輪機(jī)座可形成一個(gè)由一個(gè)或多個(gè)槳輪機(jī)座并聯(lián)并列聯(lián)合構(gòu)成的槳輪堰，在同一個(gè)槳輪堰上還可由2-多個(gè)單獨(dú)作用運(yùn)行的槳輪型水能機(jī)共同構(gòu)成；在一個(gè)河段內(nèi)可分階段分布設(shè)置多個(gè)槳輪堰，對(duì)槳輪機(jī)座組成件功能結(jié)構(gòu)更具體的描述是沖壓槳輪口在槳輪機(jī)座下部設(shè)置與槳輪板設(shè)計(jì)高度相同或略高些(或略低些)的沖壓槳輪口，其可將槳輪機(jī)座堰形成的水力集中切向作用在槳輪型水能機(jī)的最大力矩處形成最大出力，其前下部結(jié)構(gòu)還可設(shè)計(jì)為與槳輪板緊密配合的圓弧結(jié)構(gòu)。沖壓口閘門其可調(diào)控沖壓槳輪口的水流強(qiáng)度和其開閉控制。在一個(gè)槳輪堰上可分別單獨(dú)設(shè)置多個(gè)沖壓口閘門，并可實(shí)現(xiàn)分別單獨(dú)調(diào)控各個(gè)沖壓口閘門狀態(tài)，通過沖壓口閘門的開啟與封閉及其開閉大小的控制可隨時(shí)方便地調(diào)控該沖壓口閘門控制段內(nèi)沖壓口的水流和強(qiáng)度，形成不同的水流出力能力。槳輪機(jī)擋水堰體槳輪機(jī)擋水堰體與槳輪型水能機(jī)設(shè)計(jì)高度相當(dāng)，通過其作用可將水能集中作用于沖壓槳輪口，并可阻擋水流對(duì)槳輪機(jī)的無序沖擊，為了加強(qiáng)其強(qiáng)度設(shè)置堰加強(qiáng)體，在堰加強(qiáng)體上可方便設(shè)置沖壓口閘門。溢流頂板在槳輪機(jī)的頂部設(shè)置有與槳輪機(jī)直徑相同或略寬些的溢流頂板，其功能是將沖壓槳輪口無法消化的多余河流水量可直接越過溢流頂板瀉于下游，使其不會(huì)對(duì)槳輪機(jī)的運(yùn)行產(chǎn)生影響。槳輪軸座在槳輪機(jī)座上間接分布設(shè)置可穩(wěn)定固定槳輪軸的槳輪軸座。(3)鏈箱提水機(jī)——鏈箱提水機(jī)是將從槳輪型水能機(jī)上獲得的動(dòng)力，直接傳動(dòng)帶動(dòng)提水箱鏈條及其串聯(lián)的提水箱在從河水水面之下、到提水機(jī)卸水平臺(tái)上之間進(jìn)行上下循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)提水目的的機(jī)械部分，其主要是由①串聯(lián)的提水箱、②提水箱鏈條(或用鋼絲繩)、③傳動(dòng)輪、④提水機(jī)機(jī)架、卸水平臺(tái)和引水輸水管道設(shè)施等主要功能部件構(gòu)成，對(duì)提水機(jī)結(jié)構(gòu)部件及其功能的具體描述是①提水箱提水箱的側(cè)剖面形狀如同G形，可使通過水面下入水水滿后的提水箱在鏈輪升起過程出現(xiàn)的傾斜情況下順利提出水面并保持水滿。其可采用圓、方等形式與不同的容積規(guī)格設(shè)計(jì)，可采用金屬、防水布、玻璃鋼等材料制造。②提水箱鏈條或采用鋼絲繩或鋼絲繩上附帶有間隔固定結(jié)(固定結(jié)即在鋼絲繩上附加固定設(shè)置的凸出物體)的鋼絲繩代替鏈條。在一個(gè)提水機(jī)提水箱上一般左右設(shè)置兩個(gè)提水鏈條共同帶動(dòng)一組串聯(lián)的提水箱，其設(shè)計(jì)強(qiáng)度、節(jié)距、長(zhǎng)度等可依該提水機(jī)的提水能力、傳動(dòng)輪直徑和提水高度實(shí)際需要確定。③傳動(dòng)輪其包括取水輪和卸水輪，取水輪的下部設(shè)置在水面下，卸水輪的上部設(shè)置在卸水平臺(tái)上，其兩者之間的距離是該提水機(jī)設(shè)計(jì)的最大揚(yáng)程。④提水機(jī)機(jī)架、卸水平臺(tái)和引水輸水管道設(shè)施等功能部件提水機(jī)機(jī)架還可依山坡建設(shè)，使提水水箱直接上山，這可大大減少提水機(jī)建設(shè)與施工的成本?？稍谛毙蜋C(jī)架上設(shè)置必要的導(dǎo)軌。提水機(jī)機(jī)架還包括提水機(jī)安裝基礎(chǔ)與安裝機(jī)架、機(jī)座等；⑤卸水平臺(tái)和引水輸水管道設(shè)施的功能包括其可承接提水箱反轉(zhuǎn)后卸出的水流，并且將其壓力輸水到用水處或長(zhǎng)遠(yuǎn)輸水。(4)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)槳輪型水能機(jī)與鏈箱提水機(jī)之間一般采用同軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)方式，也可采用多種形式傳動(dòng)方式的傳動(dòng)齒輪，或傳動(dòng)鏈條實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。
2.一種槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組設(shè)備設(shè)施的基本運(yùn)行方法，其特征在于可在一切具有一定水流速度或更加適合在緩慢水流速度的河段內(nèi)設(shè)置槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組，并使其排列形成槳輪堰，通過槳輪機(jī)座上設(shè)置的沖壓槳輪口的作用將槳輪堰高所集中加強(qiáng)的水能直接切向作用于槳輪型水能機(jī)各個(gè)槳輪板的最大力矩處形成最大水能轉(zhuǎn)換出力，使槳輪型水能機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過同軸傳動(dòng)或其它傳動(dòng)方式直接傳動(dòng)力于鏈箱提水機(jī)上，使其帶動(dòng)提水箱鏈條及其串聯(lián)的提水箱實(shí)現(xiàn)上下循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，由水箱通過水面下取水到水箱通過卸水平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)橫向傾斜卸水過程完成提水作業(yè)；可通過沖壓口閘門對(duì)其實(shí)現(xiàn)出力或流量的控制；當(dāng)河流水流量無法通過沖壓槳輪口完全瀉出時(shí)，可通過其上部設(shè)置的溢流頂板瀉于下游。在運(yùn)行過程中對(duì)其出力能力、提水能力、穩(wěn)定性與季節(jié)水量的適應(yīng)性調(diào)節(jié)方法有①其可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，無須人工干預(yù)；②在一個(gè)槳輪型水能機(jī)上設(shè)置2-多個(gè)鏈箱提水機(jī)的情況下，可采用脫離與連接配合傳動(dòng)的鏈箱提水機(jī)數(shù)量的方式實(shí)現(xiàn)提水能力的大幅度增加與減小。③通過開啟與關(guān)閉沖壓口閘門進(jìn)行水流與出力能力的調(diào)節(jié)，多關(guān)閉可減少作用于槳輪型水能機(jī)上的過流水力，反之則增加出力能力。
全文摘要
一種“槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水機(jī)、機(jī)組”，其是由槳輪機(jī)座排列構(gòu)成需要的堰(堰低高度的擋水建筑物)，其是由“槳輪型水能機(jī)”與“槳輪機(jī)座”的相互緊密配合實(shí)現(xiàn)水能的最大轉(zhuǎn)換出力，通過同軸聯(lián)動(dòng)的傳動(dòng)方式進(jìn)行傳動(dòng)，直接帶動(dòng)“鏈箱提水機(jī)”在水面下到卸水平臺(tái)上之間的循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)水能轉(zhuǎn)換自動(dòng)提水的目標(biāo)，其可自動(dòng)運(yùn)行并有多種調(diào)控方式；其更加適合在中小型河流上建設(shè)、更適用于在中低水流速度條件下實(shí)現(xiàn)利用河流自身擁有的水能直接完成提水作業(yè)的理想目標(biāo)；從而由“重力轉(zhuǎn)換”、“水能轉(zhuǎn)換”和“槳輪堰型水能轉(zhuǎn)換”三大系列創(chuàng)新技術(shù)全景式地展現(xiàn)了用河流自身水能進(jìn)行自動(dòng)提水作業(yè)方式的廣泛適應(yīng)性和巨大發(fā)展?jié)摿Α?br> 文檔編號(hào)F03B13/22GK1664355SQ20051006459
公開日2005年9月7日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者陳曉通 申請(qǐng)人:陳曉通