活葉式水流動力裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種活葉式水流動力裝置，包括：圓筒，兩端密封且依其軸向作水平設(shè)置，圓筒上開設(shè)有沿其軸向的進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口與出水口位于經(jīng)過圓筒的軸線的水平面下方的同一側(cè)，置于水流中時，進(jìn)水口位于迎著水流的一方，出水口位于背向水流的另一方，出水口靠近水平面的一側(cè)的圓筒側(cè)壁具有向內(nèi)凸出的擋條；圓筒上半部開設(shè)有氣孔接上氣管通出水面；輪軸，穿設(shè)在圓筒內(nèi)，輪軸的軸線與圓筒的軸線重合；多個輪葉，沿輪軸的軸向鉸接在所述輪軸上，多個所述輪葉呈輻射狀設(shè)置，在水流動力作用下輪葉帶動輪軸單向轉(zhuǎn)動。本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本較低，可以在世界各地推廣及應(yīng)用在河流和洋流中。
【專利說明】活葉式水流動力裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動力裝置，特別涉及一種活葉式水流動力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自從工業(yè)革命以后，世界逐漸進(jìn)入機械動力取代人力的時代，能源由原來的物理能源占主導(dǎo)地位轉(zhuǎn)而由化學(xué)能源占主導(dǎo)地位。以煤、石油以及其他有機物作為燃料，燃燒以產(chǎn)生能量。在燃料燃燒的過程中，釋放出有害物質(zhì)，有害物質(zhì)混入到空氣中，造成環(huán)境的污染。另外，為了獲取更多的燃料，以產(chǎn)生更多的能量，人們過度的開采，因此，加重了環(huán)境的污染，以及產(chǎn)生溫室效應(yīng)，而危及人類未來發(fā)展。有識之士轉(zhuǎn)而提倡使用再生能源，如風(fēng)力、水力及潮汐能等，以其減少化學(xué)能源的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、能利用水流動力不斷向外輸出動力的活葉式水流動力裝置。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:一種活葉式水流動力裝置，包括:
[0005]圓筒，兩端密封且依其軸向作水平設(shè)置，所述圓筒上開設(shè)有沿其軸向的進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口與出水口位于經(jīng)過圓筒的軸線的水平面下方的同一側(cè)；置于水流中時，進(jìn)水口位于迎著水流的一方，出水口位于背向水流的另一方；所述出水口靠近所述水平面的一側(cè)的所述圓筒的側(cè)壁具有向內(nèi)凸出的擋條；所述圓筒上于所述水平面上方一側(cè)開設(shè)有氣孔，所述氣孔接上氣管一直通出水面；
[0006]輪軸，穿設(shè)在所述圓筒內(nèi)，所述輪軸的軸線與所述圓筒的軸線重合；
[0007]多個輪葉，沿所述輪軸的軸向鉸接在所述輪軸上，多個所述輪葉呈輻射狀設(shè)置，所述輪葉的軸向外邊緣盡量靠近所述圓筒的內(nèi)壁，在水流動力作用下所述輪葉帶動所述輪軸單向轉(zhuǎn)動，所述水平面的上下兩側(cè)分別形成兩個相互獨立且隔絕的空間；以及
[0008]用于獨立控制每個所述輪葉固定或脫離其輻射狀位置的輪葉活動機械控制組件。
[0009]作為優(yōu)選，本發(fā)明的活葉式水流動力裝置還包括設(shè)置在所述圓筒兩端的圓形的端板，所述端板上開設(shè)軸孔，所述輪軸的兩端穿過所述端板并與所述端板固定連接在一起，所述輪葉的端邊緣與所述端板緊貼，所述端板在每個位于輻射狀位置于所述輪葉在水流動力作用下轉(zhuǎn)動的反向轉(zhuǎn)動方向位置設(shè)有一可收放的小柱狀的所述輪葉活動機械控制組件，以獨立控制每個所述輪葉固定或脫離其輻射狀位置。
[0010]作為優(yōu)選，所述圓筒兩端的端蓋內(nèi)壁沿所述水平面位置設(shè)置第一防漏條，所述第一防漏條與所述端板朝向所述端蓋的外壁緊貼；所述進(jìn)水口靠近所述水平面一側(cè)邊緣位置的所述圓筒內(nèi)壁上設(shè)置橫截面為弧形的第二防漏條，所述第二防漏條與經(jīng)過其處的所述輪葉的軸向外邊緣緊貼；所述擋條阻擋所述輪葉一側(cè)設(shè)置第三防漏條，所述第三防漏條與經(jīng)過其處的所述輪葉受阻擋部分緊貼。[0011]作為優(yōu)選，所述端板為一中空密封圓盤形盒，其內(nèi)還設(shè)有用于內(nèi)供電力控制所述輪葉活動的由齒輪帶動的懸垂發(fā)電機；所述懸垂發(fā)電機組包括一懸垂桿、一發(fā)電齒輪組及一內(nèi)供動力發(fā)電機；所述懸垂桿設(shè)有用于使所述輪軸穿過的圓孔，所述懸垂桿與所述輪軸以軸承接合；所述懸垂桿上端固定一與所述輪軸平行的齒輪輪軸，所述發(fā)電齒輪組包含端板接合齒輪及發(fā)電機接合齒輪，所述端板接合齒輪及發(fā)電機接合齒輪結(jié)合在一起并均通過軸承裝配在所述齒輪輪軸上，所述端板接合齒輪的直徑小于所述端板外緣至所述輪軸外緣的距離，所述發(fā)電機接合齒輪的直徑小于所述端板接合齒輪的直徑，所述端板接合齒輪的輪齒相對的所述端板內(nèi)壁具有內(nèi)向輪齒，所述端板接合齒輪與所述端板內(nèi)壁的所述內(nèi)向輪齒相嚙合；所述內(nèi)供動力發(fā)電機固定于所述懸垂桿下端，所述發(fā)電機接合齒輪通過動力傳動帶與所述內(nèi)供動力發(fā)電機的機械動力輸入部分連接；所述懸垂桿下端還置有一用于使所述懸垂桿保持懸垂位置的加權(quán)重物。
[0012]作為優(yōu)選，所述圓筒以不容易變形的堅固物料制造。
[0013]作為優(yōu)選，所述擋條凸出于所述圓筒側(cè)壁的長度為以能阻擋出水口側(cè)最接近擋條的一片輪葉使其在水流動力作用下亦不能繼續(xù)隨所述輪軸同步轉(zhuǎn)動，并且在輪軸的帶動下所述輪葉提升至可通過所述擋條為準(zhǔn)。
[0014]作為優(yōu)選，所述輪葉通過鉸鏈鉸接在所述輪軸上。除鉸鏈鉸接方式外，還可以在所述輪葉兩端靠近所述輪軸處設(shè)置凸出的榫頭，所述榫頭插進(jìn)所述端板上相對應(yīng)位置所設(shè)置的榫眼內(nèi)，以求同樣達(dá)到所述輪葉能夠活動的目的。
[0015]作為優(yōu)選，每個所述輪葉上均設(shè)置用于使輪葉回位保持在輻射狀設(shè)置的回位機械操控組件。
[0016]作為優(yōu)選，所述回位機械操控組件設(shè)置在所述端板上，或者所述回位機械操控組件為設(shè)置在每個所述輪葉上的彈性組件。
[0017]作為優(yōu)選，所述輪葉均布于所述輪軸的外圓周。作為優(yōu)選，所述輪葉采用輕質(zhì)材料制成，或所述輪葉為中空結(jié)構(gòu)。
[0018]作為優(yōu)選，所述進(jìn)水口和出水口均為長條形，并從靠近所述圓筒的一端開設(shè)至靠近所述圓筒的另一端。
[0019]作為優(yōu)選，所述進(jìn)水口的兩條側(cè)邊均偏離所述水平面。
[0020]作為優(yōu)選，所述擋條可以在機械控制下橫向前后運動或傾斜一定角度，以便控制其對于所述出水口側(cè)最接近所述擋條的一片所述輪葉的阻擋。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的有益效果在于:
[0022]1、本發(fā)明的活葉式水流動力裝置利用輪葉的活葉式設(shè)計，使圓筒可以上下分別形成兩個相互獨立且隔絕的空間，圓筒上半部分形成充氣區(qū)域，使輪葉回轉(zhuǎn)時不因與水流方向逆向而出現(xiàn)阻水作用，圓筒下半部分形成充水區(qū)域，使輪葉受水流動力帶動而不斷轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動輪軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的輪軸可以不斷的向外輸出動力。
[0023]2、本發(fā)明的活葉式水流動力裝置可以整個藏于水中，因此對自然環(huán)境及生態(tài)環(huán)境造成的損害甚輕微，而且亦對船只通航航道不會有太大影響，同時該裝置置于河流及洋流中時，受環(huán)境局限較小，可以建造較大體積以求得到較大功率。
[0024]3、本發(fā)明的活葉式水流動力裝置由于利用的是水流動力能源，而水流動力能源是物理能源之一，具有一直存在、力量龐大、用之不盡以及不會污染環(huán)境的優(yōu)點。[0025]4、本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本較低，可以在全世界推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖(去掉了圓筒的一個底壁)；
[0027]圖2為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的輪軸與輪葉的連接結(jié)構(gòu)示意圖(僅示出了兩個輪葉);
[0028]圖3為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的輪軸與輪葉的另一種連接結(jié)構(gòu)示意圖(僅示出了一個輪葉);
[0029]圖4為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的輪葉、輪軸和端板的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的端板的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的輪葉活動機械控制組件在端板上的設(shè)置結(jié)構(gòu)示意圖(僅示出了一個輪葉);
[0032]圖7為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了第一防漏條、第二防漏條和第二防漏條；
[0033]圖8為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的端蓋內(nèi)壁上設(shè)置第一防漏條的示意圖； [0034]圖9為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的端蓋內(nèi)壁上設(shè)置第一防漏條的示意圖(為圖8旋轉(zhuǎn)90度)；
[0035]圖10為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的進(jìn)水口邊緣位置設(shè)置第二防漏條與擋條位置設(shè)置第三防漏條的截面示意圖；
[0036]圖11為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的徑向截面示意圖；
[0037]圖12為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的徑向截面示意圖，圖中示出了輪葉的工作狀態(tài)；
[0038]圖13為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的徑向截面示意圖，圖中示出了輪葉的另一種工作狀態(tài)；
[0039]圖14為本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的端板內(nèi)齒輪帶動懸垂發(fā)電機示意圖。
[0040]附圖標(biāo)記說明
[0041]1-圓筒2-輪軸
[0042]3-輪葉4-進(jìn)水口
[0043]5-出水口6-水平面
[0044]7-充水區(qū)域8-充氣區(qū)域
[0045]9-榫頭10-擋條
[0046]11-鉸鏈12-端板
[0047]13-小柱14-第一防漏條
[0048]15-第二防漏條16-第三防漏條
[0049]17-端蓋18-軸孔
[0050]19-榫眼20-懸垂桿
[0051]21-齒輪輪軸22-端板接合齒輪[0052]23-發(fā)電機接合齒輪24-內(nèi)供動力發(fā)電機
[0053]25-內(nèi)向輪齒
【具體實施方式】
[0054]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
[0055]本發(fā)明提出了一種活葉式水流動力裝置，該活葉式水流動力裝置設(shè)置于水中，其下一側(cè)為充水區(qū)域，上一側(cè)為充氣區(qū)域，所述充水區(qū)域和充氣區(qū)域為兩個相互獨立且隔絕的空間。圓筒上半形成空氣間，使輪葉回轉(zhuǎn)時不因與水流方向逆向而出現(xiàn)阻水作用，圓筒上半部分接上氣管通出水面，使充氣區(qū)域內(nèi)保持一定的氣壓，避免充氣區(qū)域內(nèi)形成真空的問題，圓筒下半形成水流間，使輪葉受水流動力帶動而不斷轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動輪軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的輪軸可以不斷的向外輸出動力。
[0056]如圖1、圖2和圖11所示，本發(fā)明的活葉式水流動力裝置具體包括:圓筒1、輪軸2、多個輪葉3和輪葉活動機械控制組件。輪軸2穿設(shè)在圓筒I內(nèi)，輪軸2的軸線與圓筒I的軸線重合。輪葉3沿輪軸2的 軸向鉸接在輪軸2上，多個輪葉3呈輻射狀設(shè)置，輪葉3的外邊緣盡量靠近圓筒I的內(nèi)壁面，以使得輪葉3具有承受水流動力作用的最大面積。而輪葉3只可在其輻射狀位置的反轉(zhuǎn)動方向(即圖1中的順時針方向)的一定角度范圍內(nèi)活動。所述輪葉活動機械控制組件用于獨立控制每個輪葉3固定或脫離其輻射狀位置。
[0057]如圖4至圖7所示，作為本實施例的一種優(yōu)選方案，本發(fā)明的活葉式水流動力裝置還包括兩個第一防漏條14、第二防漏條15、第三防漏條16以及兩個端板12，兩個端板12均為圓形，并分別設(shè)置于輪葉3的兩端(即輪葉3的徑向邊緣處)，端板12的軸線與圓筒I的軸線重合，端板12上開設(shè)軸孔18，輪軸2的兩端分別穿過端板12的軸孔18以使端板12與輪軸2固定連接在一起，端板12緊貼輪葉3的徑向端邊緣。如圖7至圖9所示，圓筒I兩端的端蓋17內(nèi)壁沿水平面6位置設(shè)置第一防漏條14，在進(jìn)水口 4靠水平面6—側(cè)邊緣位置的圓筒I內(nèi)壁設(shè)置橫截面為弧形的第二防漏條15，第二防漏條15沿圓筒I的長度方向設(shè)置，并且第二防漏條15的寬度應(yīng)為兩相鄰輪葉3輻射狀位置所對應(yīng)在圓筒I內(nèi)壁上的距離。如圖7和圖10所示，在擋條10阻擋輪葉3—側(cè)設(shè)置第三防漏條16。設(shè)置第一防漏條14、第二防漏條15和第三防漏條16的目的在于防止水漏進(jìn)充氣區(qū)域8內(nèi)。
[0058]如圖8和圖9所示，圓筒I的兩端密封，即圓筒I具有兩個端蓋17，兩個端蓋17即可以是與圓筒I的側(cè)壁一體成型的，也可以是附加設(shè)置的。在使用狀態(tài)下，圓筒I需依其軸向作水平放置。圓筒I上半部分即靠近所述水平面上方一側(cè)開設(shè)有氣孔(圖中未示出)，氣孔接上氣管(圖中未示出)通出水面，使充氣區(qū)域8內(nèi)保持著一定的氣壓。所述氣孔根據(jù)實際需要可以開設(shè)為一個或多個，而且所述氣孔的形狀不限，既可以為圓形，也可以為長條形，當(dāng)為長條形時可以沿著圓筒I的長度方向開設(shè)。圓筒I上沿其軸向開設(shè)有進(jìn)水口 4和出水口 5，進(jìn)水口 4和出水口 5位于經(jīng)過圓筒的軸線的水平面6 (該水平面6不是真實存在的，圖1和圖11中的標(biāo)號6所指的位置實際上是輪葉3，只不過該輪葉3恰好處于該水平面6上)的同一側(cè)，而且進(jìn)水口 4位于圓筒I的迎著水流一端,而出水口 5位于圓筒I背向水流的另一端。當(dāng)圓筒I置于水中時，由于水流的作用，水平面6也可順著迎合水流方向而調(diào)節(jié)一合適傾斜角度。進(jìn)水口 4和出水口 5在圓筒I上的設(shè)置位置只要能實現(xiàn)水能進(jìn)入圓筒I內(nèi)并靠水流動力推動輪葉3旋轉(zhuǎn)，在輪葉3旋轉(zhuǎn)的過程中并能從出水口 5中排出，也就是水要源源不斷的從進(jìn)水口 4進(jìn)入圓筒I，并從出水口 5不斷的排出圓筒I。
[0059]另外，為了使輪葉3由充水區(qū)域7進(jìn)入到充氣區(qū)域8時，不至于將水帶入到充氣區(qū)域8內(nèi)，以保證活葉式水流動力裝置永遠(yuǎn)旋轉(zhuǎn)下去，如圖11所示，出水口 5靠近水平面6的一側(cè)具有向內(nèi)凸出于圓筒I的側(cè)壁的擋條10。當(dāng)輪葉3轉(zhuǎn)動到擋條10的位置時，輪葉3的下端與擋條10的上部重疊，擋條10能在一定時間內(nèi)限制輪葉3與輪軸2同步轉(zhuǎn)動，并能使水不至于帶入到充氣區(qū)域8內(nèi)，擋條10凸出于圓筒I的側(cè)壁的長度不能太長或太短，如果太長，則使輪葉3不能越過，影響后續(xù)轉(zhuǎn)動，但如果太短，起不到阻擋輪葉3用以隔水的目的。因此擋條10的長度一般設(shè)計為以能阻擋出水口 5側(cè)最接近擋條10的一片輪葉3使其在水流動力作用下亦不能繼續(xù)隨輪軸2同步轉(zhuǎn)動，并且到跟隨其后的另一輪葉3到達(dá)擋條10位置時，在輪軸2的帶動下輪葉3被提升至可通過擋條10為準(zhǔn)。另外，也可以將擋條10設(shè)置為在機械控制下可橫向運動或者左右(圖11)傾斜一定角度，以使輪葉3可以通過擋條10。
[0060]為了將輪軸2的轉(zhuǎn)動動力不斷向外輸出，輪軸2的兩端應(yīng)伸出圓筒I的兩端蓋外，以便與外部設(shè)備連接。另外圓筒I的兩端蓋也能同時起到支撐輪軸2的作用?？梢栽趦啥松w上開設(shè)軸孔，輪軸2通過軸承裝配在兩端蓋的軸孔內(nèi)(由于上述結(jié)構(gòu)為常規(guī)技術(shù)，因此圖中未示出)。
[0061]如圖2和圖11所示，輪葉3沿輪軸2的軸向鉸接在輪軸2上，輪葉3與輪軸2采用鉸接的連接方式是為了使輪葉能繞鉸鏈11軸線轉(zhuǎn)動一定的角度，繞鉸鏈11軸線轉(zhuǎn)動的角度范圍，應(yīng)為輪葉3輻射狀位置依反轉(zhuǎn)動方向至其隨后的一片輪葉輻射狀位置之間的角度。端板12在每個位于輻射狀位置于輪葉3在水流動力作用下轉(zhuǎn)動的反向轉(zhuǎn)動方向位置設(shè)有一可收放的輪葉活動機械控制組件，本實施例的輪葉活動機械控制組件為多個小柱13,一個小柱13對應(yīng)一個輪葉3，以控制每個輪葉3固定或脫離其輻射狀位置，每個輪葉活動機械控制組件的伸縮動作是獨立的。當(dāng)輪葉3處于充氣區(qū)域8內(nèi)并回位至輻射狀位置時，與其對應(yīng)的小柱13處于伸出狀態(tài)，以阻擋該輪葉3反轉(zhuǎn)，而將其固定在其應(yīng)處的輻射狀位置。而當(dāng)輪葉3處于充水區(qū)域7內(nèi)時，與其對應(yīng)的小柱13亦處于伸出狀態(tài)，以阻擋該輪葉3反轉(zhuǎn)，而將其固定在其應(yīng)處的輻射狀位置。只有在輪葉3轉(zhuǎn)動至處于擋條10的位置以及前一片輪葉3已越過擋條10的阻擋時，該輪葉3所對應(yīng)的小柱13處于收縮狀態(tài)，以使該輪葉3脫離其輻射狀位置。在本實施例中，所述活動機械控制組件設(shè)置在了端板12上。當(dāng)然，所述輪葉活動機械控制組件也可以不設(shè)置在端板12上，而以其他形式設(shè)置在輪葉3上，只要能實現(xiàn)對輪葉3的控制即可。另外端板12的外壁盡量貼近圓筒I的端蓋內(nèi)壁。輪葉3除了因輪軸2轉(zhuǎn)動而到了貼近擋條10的時候外，其余時間輪葉3在輪葉活動機械控制組件小柱13伸出下而固定在輻射狀位置上，當(dāng)輪葉3因輪軸2轉(zhuǎn)動而到了貼近擋條10以及前一片輪葉3已越過擋條10的阻擋時，輪葉活動機械控制組件小柱13收回而釋放輪葉3的活動自由，輪葉3可以繞著鉸鏈11軸線活動。其他輪葉3所相應(yīng)的輪葉活動機械控制組件設(shè)置形式與該片輪葉3所相應(yīng)的輪葉活動機械控制組件的設(shè)置形式完全相同。否則，位于充水區(qū)域7內(nèi)的輪葉3在水的水流動力作用下不會保持住一定的狀態(tài)，也不會帶動輪軸2旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，本實施例中的輪葉3與輪軸2采用鉸鏈(即合頁)11連接。而且，一般圓筒I的長度較長，輪葉3的長度需與圓筒I的長度相匹配，因此一個輪葉3通常需采用多個鉸鏈11與輪軸2連接，圖2中示出了三個輪葉3。多個輪葉3呈輻射狀設(shè)置的目的是為了充水區(qū)域7和充氣區(qū)域8內(nèi)總有輪葉3存在，也就是總有水作用到輪葉3上，以便帶動輪軸2不停的旋轉(zhuǎn)。在呈輻射狀設(shè)置的前提下，輪葉3最好均布于輪軸2的外圓周。
[0062]如圖1和圖11所示，輪葉3的片數(shù)根據(jù)圓筒I的尺寸、輪軸2的轉(zhuǎn)動速度要求等參數(shù)而確定，本實施例中的輪葉3示出了 12片。如圖2所示，優(yōu)選輪葉3的形狀為長條形，為使得輪葉3具有承受水流動力作用的最大面積，輪葉3與輪軸2的軸向外邊緣應(yīng)盡量靠近圓筒I的內(nèi)壁。而如圖4所示，輪葉3另外兩個相對的邊應(yīng)與兩端端板12內(nèi)壁相緊貼。
[0063]作為本實施例的一種優(yōu)選方案，為了保證進(jìn)水量和出水量，以有效推動輪葉3旋轉(zhuǎn)，進(jìn)水口 4和出水口 5均為長條形，并從靠近圓筒I的一端開設(shè)至靠近圓筒I的另一端。而且為了保證進(jìn)水效果，使剛進(jìn)入充水區(qū)域7內(nèi)的輪葉3能夠由進(jìn)水口 4進(jìn)入的水推動著繼續(xù)向充水區(qū)域7內(nèi)轉(zhuǎn)動，并且盡量減少由進(jìn)水口 4進(jìn)入的水不致大部分越過水平面6，以免圓筒I內(nèi)充滿水部分的重心相距輪軸2的距離縮短，優(yōu)選進(jìn)水口 4的兩條側(cè)邊均偏離水平面6，或者說進(jìn)水口 4的兩條側(cè)邊均不位于水平面6上。
[0064]本活葉式水流動力裝置本身微小滲漏而進(jìn)入充氣區(qū)域8的水或者由輪葉3從充水區(qū)域7帶入充氣區(qū)域8的水，會因為輪葉3順著輪軸2的轉(zhuǎn)動而把水帶回充水區(qū)域7。
[0065]為了使輪葉3能夠繞輪軸2活動，可以用另外一種方式代替輪葉3通過鉸鏈鉸接在輪軸2上，如圖3所示，這種方法是在輪葉3兩端靠近輪軸2處設(shè)置凸出的榫頭9，榫頭9插進(jìn)端板12上相對應(yīng)位置所設(shè)置的榫眼19內(nèi)，榫頭9起到轉(zhuǎn)軸的作用。
[0066]如圖12所示，當(dāng)輪葉3運行至擋條10的位置時，由于受擋條10的阻擋而脫離原來的輻射位置，為了使輪葉3在越過擋條10后能恢復(fù)到原來的位置(即圖13中虛線位置)，每個輪葉3上均設(shè)置用于使輪葉3回位保持在輻射狀設(shè)置的回位機械操控組件(圖中未示出)，回位機械操控組件優(yōu)選彈簧，彈簧具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、回彈效果好的優(yōu)點。結(jié)合圖11或圖12，以抵在擋條10上的一片輪葉3為例，所述彈簧可以設(shè)置在該輪葉3的左側(cè)面或右側(cè)面上，當(dāng)設(shè)置在左側(cè)面時應(yīng)該為壓簧，而設(shè)置在右側(cè)面時則為拉簧。其他輪葉3上的回位機械操控組件設(shè)置形式與該片輪葉3上回位機械操控組件的設(shè)置形式完全相同。
[0067]如果輪葉3的尺寸較大，采用彈簧將不足以控制使輪葉3回位，此時輪葉3的回位也可以采用其他的方式，如回位機械操控組件可設(shè)置在端板12上采用電動馬達(dá)驅(qū)動方式等。由于本發(fā)明的活葉式水流動力裝置設(shè)置在水中，不容易將外部的電能引入到本發(fā)明的裝置內(nèi)，因此，當(dāng)采用電動馬達(dá)驅(qū)動方式時，端板12必須內(nèi)置發(fā)電系統(tǒng)，也就是端板12為中空結(jié)構(gòu)，該發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置在端板12內(nèi)部。該發(fā)電系統(tǒng)將利用自身的動能，如圖14所示，端板12內(nèi)設(shè)有由齒輪帶動的懸垂發(fā)電機組，所述懸垂發(fā)電機組用于電力控制輪葉3的活動，繼續(xù)結(jié)合圖14,所述懸垂發(fā)電機組包括一懸垂桿20、一發(fā)電齒輪組及一內(nèi)供動力發(fā)電機24 ；懸垂桿20設(shè)有用于使輪軸2穿過的圓孔(圖中未示出)，輪軸2通過軸承裝配在懸垂桿20的圓孔內(nèi)；懸垂桿20的上端固定一與輪軸2平行的齒輪輪軸21，所述發(fā)電齒輪組包含端板接合齒輪22及發(fā)電機接合齒輪23，端板接合齒輪22及發(fā)電機接合齒輪23結(jié)合在一起并均通過軸承裝配在齒輪輪軸21上，端板接合齒輪22的直徑小于端板12外緣至輪軸2外緣的距離，發(fā)電機接合齒輪23的直徑小于端板接合齒輪22的直徑，端板接合齒輪22的輪齒相對的端板12的內(nèi)壁具有內(nèi)向輪齒25，端板接合齒輪22與端板12的內(nèi)壁上的內(nèi)向輪齒25相嚙合；內(nèi)供動力發(fā)電機24固定于懸垂桿20的下端，發(fā)電機接合齒輪23通過動力傳動帶(圖中未不出)與內(nèi)供動力發(fā)電機24的機械動力輸入部分(圖中未出)連接，以為內(nèi)供動力發(fā)電機24提供動力；懸垂桿20的下端還置有一加權(quán)重物(圖中未示出)，所述加權(quán)重物的設(shè)置以調(diào)節(jié)懸垂桿20的重量分布，使懸垂桿20在端板12轉(zhuǎn)動時可以盡量保持懸垂位置。
[0068]在輪葉3的帶動下，輪軸2將不斷的轉(zhuǎn)動，以產(chǎn)生動能，輪軸2所產(chǎn)生的動能大部分向外輸出用于發(fā)電，小部分用于自身使用即用于內(nèi)供動力發(fā)電機24發(fā)電，如圖14所示，端板12在輪軸2的帶動下不斷地轉(zhuǎn)動，由于端板接合齒輪22與端板12的內(nèi)壁上的內(nèi)向輪齒25相嚙合，因此端板12的轉(zhuǎn)動將帶動端板結(jié)合齒輪22不斷地轉(zhuǎn)動，由于發(fā)電機結(jié)合齒輪23與端板結(jié)合齒輪22結(jié)合在一起，因此端板結(jié)合齒輪22將帶動發(fā)電機結(jié)合齒輪23隨轉(zhuǎn)，發(fā)電機接合齒輪23將通過所述動力傳動帶(圖中未示出)，把動力源源不斷地傳送到內(nèi)供動力發(fā)電機24使其發(fā)電。內(nèi)供動力發(fā)電機24發(fā)電后用于控制輪葉3回位，也可用于小柱13在端板12內(nèi)的伸出與回縮。
[0069]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的工作原理和工作過程簡要介紹如下:
[0070]使用時，將本發(fā)明的活葉式水流動力裝置置于河流或洋流中，即如圖1、圖11至圖13的方式放置，如圖12所示，下面以其中三片輪葉3為例進(jìn)行說明，現(xiàn)將該三片輪葉分別定義為輪葉3a、輪葉3b和輪葉3c，當(dāng)輪葉3a依逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，扇形空間A進(jìn)入進(jìn)水口 4的位置，活葉式水流動力裝置迎著水流一方的水會因水流動力作用流入并充滿整個扇形空間A。
[0071]繼續(xù)結(jié)合圖12，與此同時，所有輪葉3繼續(xù)依逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，輪葉3b受擋條10阻礙，而輪葉3c則按正常方式旋轉(zhuǎn)，此時輪葉3b輻射狀位置所相應(yīng)的輪葉活動機械控制組件小柱13收回退回入端板12內(nèi)，釋放輪葉3b的活動自由，使其偏離其輻射狀位置，讓輪葉3b可以繞著鉸鏈11的軸線活動，輪葉3b因扇形空間B內(nèi)的水壓關(guān)系，依然貼緊擋條10，輪葉3b和輪葉3c之間的扇形空間B不斷收窄，使扇形空間B內(nèi)的水會受到擠壓，而從出水口 5排出圓筒I夕卜。
[0072]如圖13所示，當(dāng)輪葉3c旋轉(zhuǎn)至擋條10的位置時，會受到擋條10的阻礙，與此同時，由于其他輪葉3仍然在帶動輪軸2旋轉(zhuǎn)，當(dāng)輪葉3b被輪軸2帶動一定角度后，輪葉3b的邊緣到輪軸2軸線的距離小于等于輪軸2軸線到擋條10的距離時，輪葉3b脫離擋條10的阻礙并越過擋條10而回復(fù)繞著鉸鏈11的軸線自由活動，利用彈簧或馬達(dá)驅(qū)動方式等的回位機械操控組件使輪葉3b回復(fù)到原來的輻射狀位置，并由輪葉活動機械控制小柱13再伸出，把輪葉3b重新固定在輻射狀位置。因為水流動力作用，水流不斷這樣穿過活葉式水流動力裝置，不斷帶動輪葉3進(jìn)而帶動輪軸2旋轉(zhuǎn),川流不息。
[0073]通過上述描述可知，本發(fā)明的活葉式水流動力裝置可以一直保持充水區(qū)域7(圖12和圖13中的下半邊)注滿水，而充氣區(qū)域8 (圖12和圖13中的上半邊)一直只有空氣，使輪軸2—直旋轉(zhuǎn)。
[0074]本發(fā)明的活葉式水流動力裝置的能量損耗主要在三部分:1)轉(zhuǎn)軸2的機械摩擦力，輪葉3脫離輻射狀位置移動時兩側(cè)與端板12內(nèi)壁之間的摩擦力，第一防漏條14與端板12外壁緊密接觸所產(chǎn)生的摩擦力，第二防漏條15與輪葉3軸向外邊緣緊密接觸所產(chǎn)生的摩擦力以及輪葉3與擋條10上第三防漏條16接觸所產(chǎn)生的摩擦力；2)充氣區(qū)域8內(nèi)的積水利用輪葉3帶回充水區(qū)域7所耗損的能量；3)輪葉3受擋條10的阻礙后回復(fù)原來輻射狀位置所需的能量。因此，輪葉3采用輕質(zhì)材料制造，或?qū)⑤喨~3設(shè)計為中空的，以減輕輪葉3的重量,可相應(yīng)減輕能量的損耗。
[0075]以上三部分能量損耗接近固定，按理，在河流或洋流的巨大能量作用力下，水流穿過活葉式水流動力裝置帶動輪葉旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的能量，遠(yuǎn)超過能量損耗，抵消能量損耗后，還有大量剩余能力，以帶動發(fā)電機組發(fā)電。
[0076]下面是對本發(fā)明的活葉式水流動力裝置所產(chǎn)生的能量通過初步估算進(jìn)行說明:
[0077]假設(shè)圓筒I的內(nèi)徑或輪葉3的徑向長度為R，假設(shè)圓筒I的長度為L，輪葉3的面積為RL。假設(shè)水流橫向流過r的時間為t，則水流速度v=r/t。水密度P =1000Kg/m3。
[0078]初步估算功率P=(l/2)mv2/t=(l/2) P rRLv2/t= (1/2) P RLv3。
[0079]假設(shè)R為I米，圓筒I的長L=IOOO米，水流速度V為I米/秒，功率P= (1/2) X 1000 X I X 1000 X I3=0.5百萬瓦。同樣的裝置，若置于水流速度v為3米/秒水流，功率 P= (1/2) X 1000X IX 1000X33=13.5 百萬瓦。
[0080]發(fā)電容量比較:
[0081]三峽大壩水電站，共安裝32臺70萬千瓦水輪發(fā)電機組，另外還有兩臺5萬千瓦的電源機組，總裝機容量為2250萬千瓦，即22500百萬瓦。長江中游長一千公里，平均流速為I米/秒，可設(shè)置數(shù)萬個圓筒半徑I米及長1000米的活葉式水流動力裝置在河流中，發(fā)電量可超過三峽大壩水電站的發(fā)電量。長江上游的水流速度達(dá)3米/秒，同一裝置的發(fā)電量更提升十?dāng)?shù)倍。事實上，長江流域年均水資源總量9960億立方米，全流域水能理論蘊藏量約
2.8億千瓦，可開發(fā)量約2.6億千瓦，約為三峽大壩水電站發(fā)電量的11倍，若能夠發(fā)揮一半功效已有5倍三峽大壩水電站的發(fā)電量。
[0082]另外，洋流能源更為巨大，中國沿海洋流的理論平均功率為1.4億千瓦。美國墨西哥灣流總流量便達(dá)到7400?9300萬立方米/秒，比陸地上所有河流的總量則要超出80倍。若與我國的河流相比，它大約相當(dāng)于長江流量的2600倍，或黃河的57000倍。美國伍茲霍爾海洋研究所的研究人員指出，墨西哥灣流受到風(fēng)力、地球自轉(zhuǎn)和朝向北極前進(jìn)的熱量所驅(qū)使，所帶來的能量等同于美國發(fā)電能力的2000倍。
[0083]世界上河流洋流能量資源豐富，若考慮全世界河流洋流適當(dāng)設(shè)置本發(fā)明的活葉式水流動力裝置，所產(chǎn)生的發(fā)電量，足可以取代現(xiàn)有所有火力發(fā)電及核能發(fā)電設(shè)施，大大減少因火力發(fā)電排出的廢氣所帶給人類的危害，并同時能大大減少核電泄露輻射所存在的危險。
[0084]以上實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種活葉式水流動力裝置，其特征在于，包括: 圓筒，兩端密封且依其軸向作水平設(shè)置，所述圓筒上開設(shè)有沿其軸向的進(jìn)水口和出水口，所述進(jìn)水口與出水口位于經(jīng)過圓筒的軸線的水平面下方的同一側(cè)；置于水流中時，所述進(jìn)水口位于迎著水流的一方，所述出水口位于背向水流的另一方；所述出水口靠近所述水平面的一側(cè)的所述圓筒的側(cè)壁具有向內(nèi)凸出的擋條；所述圓筒上于所述水平面上方一側(cè)開設(shè)有氣孔，所述氣孔接上氣管一直通出水面； 輪軸，穿設(shè)在所述圓筒內(nèi)，所述輪軸的軸線與所述圓筒的軸線重合； 多個輪葉，沿所述輪軸的軸向鉸接在所述輪軸上，多個所述輪葉呈輻射狀設(shè)置，所述輪葉的軸向外邊緣盡量靠近所述圓筒的內(nèi)壁，在水流動力作用下所述輪葉帶動所述輪軸單向轉(zhuǎn)動，所述水平面的上下兩側(cè)分別形成兩個相互獨立且隔絕的空間；以及 用于獨立控制每個所述輪葉固定或脫離其輻射狀位置的輪葉活動機械控制組件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在所述圓筒兩端的圓形的端板，所述端板上開設(shè)軸孔，所述輪軸的兩端穿過所述端板并與所述端板固定連接在一起，所述輪葉的端邊緣與所述端板緊貼，所述端板在每個位于輻射狀位置于所述輪葉在水流動力作用下轉(zhuǎn)動的反轉(zhuǎn)動方向位置設(shè)有一可收放的小柱狀的所述輪葉活動機械控制組件，以獨立控制每個所述輪葉固定或脫離其輻射狀位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述端板為一中空密封圓盤形盒，其內(nèi)還設(shè)有用于內(nèi)供電力控制所述輪葉活動的由齒輪帶動的懸垂發(fā)電機組；所述懸垂發(fā)電機組包括一懸垂桿、一發(fā)電齒輪組及一內(nèi)供動力發(fā)電機；所述懸垂桿設(shè)有用于使所述輪軸穿過的圓孔，所述懸垂桿與所述輪軸以軸承接合；所述懸垂桿上端固定一與所述輪軸平行的齒輪輪軸，所述發(fā)電齒輪組包含端板接合齒輪及發(fā)電機接合齒輪，所述端板接合齒輪及發(fā)電機接合齒輪結(jié)合在一起并均通過軸承裝配在所述齒輪輪軸上，所述端板接合齒輪的直徑小于所述端板外緣至所述輪軸外緣的距離，所述發(fā)電機接合齒輪的直徑小于所述端板接合齒輪的直徑，所述端板接合齒輪的輪齒相對的所述端板內(nèi)壁具有內(nèi)向輪齒，所述端板接合齒輪與所述端板內(nèi)壁的所述內(nèi)向輪齒相嚙合；所述內(nèi)供動力發(fā)電機固定于所述懸垂桿下端，所述發(fā)電機接合齒輪通過動力傳動帶與所述內(nèi)供動力發(fā)電機的機械動力輸入部分連接；所述懸垂桿下端還置有一用于使所述懸垂桿保持懸垂位置的加權(quán)重物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述圓筒兩端的端蓋內(nèi)壁沿所述水平面位置設(shè)置第一防漏條，所述第一防漏條與所述端板朝向所述端蓋的外壁緊貼；所述進(jìn)水口靠近所述水平面一側(cè)邊緣位置的所述圓筒內(nèi)壁上設(shè)置橫截面為弧形的第二防漏條，所述第二防漏條與經(jīng)過其處的所述輪葉的軸向外邊緣緊貼；所述擋條阻擋所述輪葉一側(cè)設(shè)置第三防漏條，所述第三防漏條與經(jīng)過其處的所述輪葉受阻擋部分緊貼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述擋條凸出于所述圓筒側(cè)壁的長度以能阻擋出水口側(cè)最接近擋條的一片輪葉使其在水流動力作用下亦不能繼續(xù)隨所述輪軸同步轉(zhuǎn)動，并且在所述輪軸的帶動下所述輪葉提升至可通過所述擋條為準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述輪葉通過鉸鏈鉸接在所述輪軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述輪葉兩端靠近所述輪軸處設(shè)置凸出的榫頭，所述榫頭插進(jìn)所述端板上相對應(yīng)位置所設(shè)置的榫眼內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，每個所述輪葉上均設(shè)置用于使輪葉回位保持在輻射狀設(shè)置的回位機械操控組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述回位機械操控組件設(shè)置在所述端板上，或者所述回位機械操控組件為設(shè)置在每個所述輪葉上的彈性組件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述輪葉均布于所述輪軸的外圓周。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述輪葉采用輕質(zhì)材料制成，或所述輪葉為中空結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述進(jìn)水口和出水口均為長條形，并從靠近所述圓筒的一端開設(shè)至靠近所述圓筒的另一端。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述進(jìn)水口的兩條側(cè)邊均偏離所述水平面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活葉式水流動力裝置，其特征在于，所述擋條在機械控制下可作橫向前后運動或傾斜一定角度，以便控制其對于所述出水口側(cè)最接近所述擋條的一片所述輪葉的阻擋。
【文檔編號】F03B3/18GK103994012SQ201310054772
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】曹鴻輝 申請人:曹鴻輝