簡易獲能法的製作方法
2023-05-29 09:14:11 1
專利名稱:簡易獲能法的製作方法
這是一項開發江河的「自然落差能」和更充分地利用風能的基本方法。
據知,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大能量,對於江河流水的「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,也是個能源寶庫。它雖然像難馴的野馬,能量的大小還受季節雨量的支配,但卻是隨處可得,不受地理和河面寬、深等條件的制約。一條數千裡長河從高原到出海,每噸水都可以為人們「效勞」若干萬次。一年之中,至少有一半時間(恰在工農業特別繁忙季節)有供人們用不完的能量;其持續性要比利用風力強得多。況且,在江河的中下遊並無間歇期,只有能量大小之別。因此,為了截獲這些為數眾多的「自然落差能」,本發明擬以點多面廣的方略,提供如下比較簡單易行的方法1、在滔滔江河中,採用大面積的「擋板式水輪機翼」橫截水流,造成輪機的每片輪翼成為「瞬間閘門」,使豎出水面的中心軸產生強大的力;
2、在江河中,橫江或順流,豎立或懸浮上述形式的水輪機群,然後以水平軸通過傳動裝置使各豎直軸「並聯」,把各豎直軸的力集中於水平軸上,傳至河岸,或傳至錨定的船上。
上述具有「擋板式輪翼」的水輪機簡稱DS型輪機。在一公裡的適當河段上林立此機,可設置數十根水平軸。每一水平軸可產生數十噸乃至數百噸的力。人們可以將之變速,確定所能負載的噸數,便可用於發電或直接用來揚水、加工等。而實現如此目的的條件,除需灌澆一些混凝土固定軸、架設作為固定和承託傳動裝置的天橋、以及採用懸浮方式時所需的「連環船」或大浮箱外,主要關鍵在於「擋板式輪翼」的構造和工作方法。
擋板式輪翼正名為「自動啟閉型豎直軸風、水輪機翼,」簡稱「啟閉型輪翼」。其特點是,在約6-18平方米(甚至更大)以扁形材料製成的翼架上排列眾多的活頁板群。這些活頁板群處於不同方位時,能自動打開成為「空翼」,或自動關閉成為「滿翼」。當成為滿翼時,便以其寬闊的立面迎受力的驅動,使中心軸產生強大的力。同時,因為中心軸是豎直的,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增大。具體方法見例圖一。
例圖一是水中立軸的輪機剖面。輪翼的面積假定為9平方米,空翼和滿翼對稱著。傳動方式為離合式。其中1、活頁板;2、翼架;3、翼間牽拉點;4、輪體;5、混凝土固定軸;6、橡膠隔離滾子;7、傳動柱;8、一字離合輪;9、設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製成的翼架上,這是實現本發明的基本條件。活頁板的材質採用不鏽鋼片、膠木板、玻璃纖維板或厚度為2.5釐米以內的防腐杉木板等。本圖中板的形式是採用厚度為1~1.5mm不鏽鋼片制,總重約110公斤。翼架的材質為4×40mm經抗鏽蝕處理過的扁鋼焊制而成,重約110公斤。輪翼的挑力不足時才加斜拉。
-河水在不規則的河床上不規則地奔流,水中各輪機的轉速,在單位時間內不一定能夠同步。為了使它們只能協同工作,不互相牽制,故在平齒輪9處設倒滑裝置。
-DS型輪機使用到一定期限內須要起吊檢修,腰梁的高度除設在豐水期常規水位之上外,還考慮不妨礙輪機的起吊。
-輪體與翼架之間採用螺栓連結,不用電焊。輪體的形狀根據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以內者,輪體可以是管筒形,筒頂密封,使設在固定軸頂端的軸承區為無水區;混凝土固定軸大於300mm者,輪體改為鳥籠形,稱籠狀輪體。翼架即連結在籠條上。其承重軸承採用滑輪環軌式,即在固定軸平頂上設同心環形軌道,在籠狀輪體上設與環軌配套的帶滾珠軸承的滾動滑輪,如例圖二中所示。
例圖二各部1、固定軸;2、預埋螺栓;3、膠墊;4、環軌底板;5、同心環形軌;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,傳動方式可改為內齒輪式,即將籠輪平頂中部擴寬配以內齒輪組。在內齒輪中部約300×300mm空間從混凝土上豎出天橋立架,使從動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。只是處於轉動中的輪機起吊時不如離合式簡便。
DS型輪機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動力的方向。
1、活頁板;2、翼架;3、翼間牽拉線(φ5-φ8高強不鏽鋼線);4,鬆緊器;5、扁鐵拉撐。
如圖所示,活頁板受力的作用即順勢關閉成為滿翼,飽受驅動;當迴旋至反力方向處,又順勢打開成為空翼,消除了百分之九十以上的迴旋阻力-以扁形材料製成的翼架阻力,約為滿翼的百分之4-8。於是周而復始,無論驅動力從何方而來,中心軸總向一個方向旋轉。須要作反向旋轉時,將活頁板安裝在翼架的另一面便是。
DS型輪機在江河中的排列方法以兩排為一組,同一天橋。輪機的旋轉方向正、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)不宜於水中立軸者,則採用浮懸法,即用浮箱將輪機懸於水面之下。方法是-1、將啟閉型輪翼直接安裝於豎直的中心軸上,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、以兩部不同旋轉方向的輪機安置在日字形的框架中。框架的底梁上離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角鋼製成斷面為0.5×0.5m和0.2×0.2m的梁和柱。重約5-6噸。
3、框架兩側底梁與上梁之間(高約5m)各連結著一個長方形木質浮箱(木材為3-5釐米厚的防腐杉木板)。浮箱的兩端由內向外切成一個斜邊尖角,通過計算浮箱和框架、輪機及其附件的重量與排水量的關係,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,於是不管水位高低,恆定地利用水面至以下三公尺深度的流力。
4、浮箱、框架、輪機及包括兩端配有離合器的水平軸等附件合稱為一個單元。將兩個以上單元的浮箱並列、框架梁端對接、水平軸吻合併配以裝機船,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,錨定點和錨纜要牢固;各單元與錨定點的距離及錨纜的長度須一致。須要某單元浮起時,將連結夾板鬆開,將箱內的水抽出即可。
以上是用「自動啟閉型豎直軸風水輪機翼」利用自然落差的一些方法。下面談談用於利用風力方面。
啟閉型輪翼用於風力,稱為DF型輪機。它比螺旋槳式水平軸風輪機的受力面大得多;不須任何特別裝置,就能在高架上迎受任何方向的來風,只向一個方向旋轉。
DF型風輪機的輪翼增設翼臂,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。承重軸承設於鋼架平頂上。傳動裝置設在中心軸下端。如以多部風機「並聯」者,也設倒滑裝置後達水平軸,以克服陣風造成的不同步。
以上是本獲能法的基本方法。據此方法,專業設計者可根據實際,因地制宜地決定其規模和方式。例如在河流急彎處的深水一側靠河堤順流立軸,還可以調動水勢集中於滿翼上。此外,如採用風力和水力同場或同一水平軸,則持續性更好。
權利要求
1.利用具有「擋板式輪翼」的水輪機(簡稱DS型輪機)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」的風輪機(簡稱DF型輪機)充分地利用風力資源。
3.根據權利要求1、2所述的「擋板式輪翼」正名為「自動啟閉型豎直軸風、水輪機翼」。其特徵是,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於不同方位時能自動打開或自動關閉;在其關閉時,便以其寬闊的立面迎受任何方向力的驅動,使中心軸產生強大的力。
全文摘要
江河流水的自然落差也是個能源寶庫,須設法利用。本發明提供的方法是採用「自動啟閉型豎直軸風、水輪機翼」橫截水流,使豎出水面的中心軸產生強大的力,並以水平軸通過傳動裝置使眾多的豎直軸「並聯」,把各豎直軸的力集中於水平軸上傳至河岸或船上以獲取強大的動能。本「啟閉型輪翼」也適用於利用風力方面,它受驅動面比較大,不須增設任何裝置便能迎受任何方向的風而中心軸只向一個方向旋轉。
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 優先權日1990年9月18日
發明者張耀明 申請人:張耀明