專利名稱：簡易獲能法的制作方法
這是一項(xiàng)開發(fā)江河的“自然落差能”和更充分地利用風(fēng)能的基本方法。
據(jù)知，目前世界上利用江河水力的唯一方法，是以提高水的落差來獲得強(qiáng)大能量，對于江河流水的“自然落差能”尚在忽視之中。
然而，滔滔江河的自然落差具有億萬噸能量，也是個(gè)能源寶庫。它雖然像難馴的野馬，能量的大小還受季節(jié)雨量的支配，但卻是隨處可得，不受地理和河面寬、深等條件的制約。一條數(shù)千里長河從高原到出海，每噸水都可以為人們“效勞”若干萬次。一年之中，至少有一半時(shí)間(恰在工農(nóng)業(yè)特別繁忙季節(jié))有供人們用不完的能量;其持續(xù)性要比利用風(fēng)力強(qiáng)得多。況且，在江河的中下游并無間歇期，只有能量大小之別。因此，為了截獲這些為數(shù)眾多的“自然落差能”，本發(fā)明擬以點(diǎn)多面廣的方略，提供如下比較簡單易行的方法1、在滔滔江河中，采用大面積的“擋板式水輪機(jī)翼”橫截水流，造成輪機(jī)的每片輪翼成為“瞬間閘門”，使豎出水面的中心軸產(chǎn)生強(qiáng)大的力;
2、在江河中，橫江或順流，豎立或懸浮上述形式的水輪機(jī)群，然后以水平軸通過傳動(dòng)裝置使各豎直軸“并聯(lián)”，把各豎直軸的力集中于水平軸上，傳至河岸，或傳至錨定的船上。
上述具有“擋板式輪翼”的水輪機(jī)簡稱DS型輪機(jī)。在一公里的適當(dāng)河段上林立此機(jī)，可設(shè)置數(shù)十根水平軸。每一水平軸可產(chǎn)生數(shù)十噸乃至數(shù)百噸的力。人們可以將之變速，確定所能負(fù)載的噸數(shù)，便可用于發(fā)電或直接用來揚(yáng)水、加工等。而實(shí)現(xiàn)如此目的的條件，除需灌澆一些混凝土固定軸、架設(shè)作為固定和承托傳動(dòng)裝置的天橋、以及采用懸浮方式時(shí)所需的“連環(huán)船”或大浮箱外，主要關(guān)鍵在于“擋板式輪翼”的構(gòu)造和工作方法。
擋板式輪翼正名為“自動(dòng)啟閉型豎直軸風(fēng)、水輪機(jī)翼，”簡稱“啟閉型輪翼”。其特點(diǎn)是，在約6-18平方米(甚至更大)以扁形材料制成的翼架上排列眾多的活頁板群。這些活頁板群處于不同方位時(shí)，能自動(dòng)打開成為“空翼”，或自動(dòng)關(guān)閉成為“滿翼”。當(dāng)成為滿翼時(shí)，便以其寬闊的立面迎受力的驅(qū)動(dòng)，使中心軸產(chǎn)生強(qiáng)大的力。同時(shí)，因?yàn)橹行妮S是豎直的，在水下可盡水的有效深度(在空間可盡能及的高度)，加裝多層輪翼，則中心軸的力又以倍數(shù)增大。具體方法見例圖一。
例圖一是水中立軸的輪機(jī)剖面。輪翼的面積假定為9平方米，空翼和滿翼對稱著。傳動(dòng)方式為離合式。其中1、活頁板;2、翼架;3、翼間牽拉點(diǎn);4、輪體;5、混凝土固定軸;6、橡膠隔離滾子;7、傳動(dòng)柱;8、一字離合輪;9、設(shè)有倒滑裝置的平齒輪;10、錐齒輪;11、最低有能水位;12、豐水位;13、最高水位;14、腰梁;15、斜拉線。
-圖中的活頁板仿照單開的門窗樣式安裝在以扁形材料制成的翼架上，這是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基本條件?；铐摪宓牟馁|(zhì)采用不銹鋼片、膠木板、玻璃纖維板或厚度為2.5厘米以內(nèi)的防腐杉木板等。本圖中板的形式是采用厚度為1～1.5mm不銹鋼片制，總重約110公斤。翼架的材質(zhì)為4×40mm經(jīng)抗銹蝕處理過的扁鋼焊制而成，重約110公斤。輪翼的挑力不足時(shí)才加斜拉。
-河水在不規(guī)則的河床上不規(guī)則地奔流，水中各輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，在單位時(shí)間內(nèi)不一定能夠同步。為了使它們只能協(xié)同工作，不互相牽制，故在平齒輪9處設(shè)倒滑裝置。
-DS型輪機(jī)使用到一定期限內(nèi)須要起吊檢修，腰梁的高度除設(shè)在豐水期常規(guī)水位之上外，還考慮不妨礙輪機(jī)的起吊。
-輪體與翼架之間采用螺栓連結(jié)，不用電焊。輪體的形狀根據(jù)混凝土固定軸的直徑分為管筒形和鳥籠形。如果固定軸直徑在300mm以內(nèi)者，輪體可以是管筒形，筒頂密封，使設(shè)在固定軸頂端的軸承區(qū)為無水區(qū);混凝土固定軸大于300mm者，輪體改為鳥籠形，稱籠狀輪體。翼架即連結(jié)在籠條上。其承重軸承采用滑輪環(huán)軌式，即在固定軸平頂上設(shè)同心環(huán)形軌道，在籠狀輪體上設(shè)與環(huán)軌配套的帶滾珠軸承的滾動(dòng)滑輪，如例圖二中所示。
例圖二各部1、固定軸;2、預(yù)埋螺栓;3、膠墊;4、環(huán)軌底板;5、同心環(huán)形軌;6、金屬滑輪;7、籠條;8、幫條;9、籠輪箍;10、元鐵同心離合軸套;11、傳動(dòng)柱;12、一字離合輪;13、橡膠滾子。
如果混凝土固定軸的直徑大至1公尺左右，傳動(dòng)方式可改為內(nèi)齒輪式，即將籠輪平頂中部擴(kuò)寬配以內(nèi)齒輪組。在內(nèi)齒輪中部約300×300mm空間從混凝土上豎出天橋立架，使從動(dòng)輪的豎直軸附裝在角鋼立架體上，可以省去腰梁，也省去天橋橋基。只是處于轉(zhuǎn)動(dòng)中的輪機(jī)起吊時(shí)不如離合式簡便。
DS型輪機(jī)在流水中的工作情況見例圖三。
例圖三是一輪六翼平面圖。其中箭頭方向表示驅(qū)動(dòng)力的方向。
1、活頁板;2、翼架;3、翼間牽拉線(φ5-φ8高強(qiáng)不銹鋼線);4，松緊器;5、扁鐵拉撐。
如圖所示，活頁板受力的作用即順勢關(guān)閉成為滿翼，飽受驅(qū)動(dòng);當(dāng)回旋至反力方向處，又順勢打開成為空翼，消除了百分之九十以上的回旋阻力-以扁形材料制成的翼架阻力，約為滿翼的百分之4-8。于是周而復(fù)始，無論驅(qū)動(dòng)力從何方而來，中心軸總向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。須要作反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，將活頁板安裝在翼架的另一面便是。
DS型輪機(jī)在江河中的排列方法以兩排為一組，同一天橋。輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向正、反相間，排與排之間則正、反相對。如此安排，即得甲排和乙排均以自己的雙空翼相對對方的雙滿翼，形成一道水下攔河或攔海浪的“瞬間閘門”。
以上是DS型輪機(jī)在流水中立軸的基本方法。在某些情況下(例如河水很深)不宜于水中立軸者，則采用浮懸法，即用浮箱將輪機(jī)懸于水面之下。方法是-1、將啟閉型輪翼直接安裝于豎直的中心軸上，一軸2至3輪，每輪四翼，上下層翼位互對空角。例如擬利用水面下3m深度為例，可按例圖一的3×3m翼面折為上下兩翼，作兩層安裝。
2、以兩部不同旋轉(zhuǎn)方向的輪機(jī)安置在日字形的框架中?？蚣艿牡琢荷想x翼架約一公尺框架的上梁下離翼架也約一公尺。框架材料用50和40角鋼制成斷面為0.5×0.5m和0.2×0.2m的梁和柱。重約5-6噸。
3、框架兩側(cè)底梁與上梁之間(高約5m)各連結(jié)著一個(gè)長方形木質(zhì)浮箱(木材為3-5厘米厚的防腐杉木板)。浮箱的兩端由內(nèi)向外切成一個(gè)斜邊尖角，通過計(jì)算浮箱和框架、輪機(jī)及其附件的重量與排水量的關(guān)系，確定箱體的長度和寬度。造成全空的浮箱能把輪翼全部浮出水面，以利安裝和檢修;箱內(nèi)注入定量的水使箱體大部下沉，比箱體矮一公尺的輪翼則全部沒入水中，于是不管水位高低，恒定地利用水面至以下三公尺深度的流力。
4、浮箱、框架、輪機(jī)及包括兩端配有離合器的水平軸等附件合稱為一個(gè)單元。將兩個(gè)以上單元的浮箱并列、框架梁端對接、水平軸吻合并配以裝機(jī)船，在航道以外橫列眾多的“一字長蛇陣”，可稱之為“百舳壩”。但須要講究的是，錨定點(diǎn)和錨纜要牢固;各單元與錨定點(diǎn)的距離及錨纜的長度須一致。須要某單元浮起時(shí)，將連結(jié)夾板松開，將箱內(nèi)的水抽出即可。
以上是用“自動(dòng)啟閉型豎直軸風(fēng)水輪機(jī)翼”利用自然落差的一些方法。下面談?wù)動(dòng)糜诶蔑L(fēng)力方面。
啟閉型輪翼用于風(fēng)力，稱為DF型輪機(jī)。它比螺旋槳式水平軸風(fēng)輪機(jī)的受力面大得多;不須任何特別裝置，就能在高架上迎受任何方向的來風(fēng)，只向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
DF型風(fēng)輪機(jī)的輪翼增設(shè)翼臂，將翼臂安裝在與中心軸靜配合的光面板輪上，一輪5-6翼。從伸高的中心軸頂端出斜拉，以克服長翼臂的挑力不足。中心軸安插在高3m以上的方形鋼架中。承重軸承設(shè)于鋼架平頂上。傳動(dòng)裝置設(shè)在中心軸下端。如以多部風(fēng)機(jī)“并聯(lián)”者，也設(shè)倒滑裝置后達(dá)水平軸，以克服陣風(fēng)造成的不同步。
以上是本獲能法的基本方法。據(jù)此方法，專業(yè)設(shè)計(jì)者可根據(jù)實(shí)際，因地制宜地決定其規(guī)模和方式。例如在河流急彎處的深水一側(cè)靠河堤順流立軸，還可以調(diào)動(dòng)水勢集中于滿翼上。此外，如采用風(fēng)力和水力同場或同一水平軸，則持續(xù)性更好。
權(quán)利要求
1.利用具有“擋板式輪翼”的水輪機(jī)(簡稱DS型輪機(jī))在流水或海浪中獲取自然落差的水力資源。
2.利用具有“擋板式輪翼”的風(fēng)輪機(jī)(簡稱DF型輪機(jī))充分地利用風(fēng)力資源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的“擋板式輪翼”正名為“自動(dòng)啟閉型豎直軸風(fēng)、水輪機(jī)翼”。其特征是，在阻力甚微的翼架上安裝眾多的活頁板。這些活頁板在輪翼處于不同方位時(shí)能自動(dòng)打開或自動(dòng)關(guān)閉;在其關(guān)閉時(shí)，便以其寬闊的立面迎受任何方向力的驅(qū)動(dòng)，使中心軸產(chǎn)生強(qiáng)大的力。
全文摘要
江河流水的自然落差也是個(gè)能源寶庫，須設(shè)法利用。本發(fā)明提供的方法是采用“自動(dòng)啟閉型豎直軸風(fēng)、水輪機(jī)翼”橫截水流，使豎出水面的中心軸產(chǎn)生強(qiáng)大的力，并以水平軸通過傳動(dòng)裝置使眾多的豎直軸“并聯(lián)”，把各豎直軸的力集中于水平軸上傳至河岸或船上以獲取強(qiáng)大的動(dòng)能。本“啟閉型輪翼”也適用于利用風(fēng)力方面，它受驅(qū)動(dòng)面比較大，不須增設(shè)任何裝置便能迎受任何方向的風(fēng)而中心軸只向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
文檔編號F03B13/08GK1059956SQ9010300
公開日1992年4月1日 申請日期1990年9月18日 優(yōu)先權(quán)日1990年9月18日
發(fā)明者張耀明 申請人:張耀明