专利名称：简易获能法的制作方法
这是一项开发江河的“自然落差能”和更充分地利用风能的基本方法。
据知，目前世界上利用江河水力的唯一方法，是以提高水的落差来获得强大能量，对于江河流水的“自然落差能”尚在忽视之中。
然而，滔滔江河的自然落差具有亿万吨能量，也是个能源宝库。它虽然像难驯的野马，能量的大小还受季节雨量的支配，但却是随处可得，不受地理和河面宽、深等条件的制约。一条数千里长河从高原到出海，每吨水都可以为人们“效劳”若干万次。一年之中，至少有一半时间(恰在工农业特别繁忙季节)有供人们用不完的能量;其持续性要比利用风力强得多。况且，在江河的中下游并无间歇期，只有能量大小之别。因此，为了截获这些为数众多的“自然落差能”，本发明拟以点多面广的方略，提供如下比较简单易行的方法1、在滔滔江河中，采用大面积的“挡板式水轮机翼”横截水流，造成轮机的每片轮翼成为“瞬间闸门”，使竖出水面的中心轴产生强大的力;
2、在江河中，横江或顺流，竖立或悬浮上述形式的水轮机群，然后以水平轴通过传动装置使各竖直轴“并联”，把各竖直轴的力集中于水平轴上，传至河岸，或传至锚定的船上。
上述具有“挡板式轮翼”的水轮机简称DS型轮机。在一公里的适当河段上林立此机，可设置数十根水平轴。每一水平轴可产生数十吨乃至数百吨的力。人们可以将之变速，确定所能负载的吨数，便可用于发电或直接用来扬水、加工等。而实现如此目的的条件，除需灌浇一些混凝土固定轴、架设作为固定和承托传动装置的天桥、以及采用悬浮方式时所需的“连环船”或大浮箱外，主要关键在于“挡板式轮翼”的构造和工作方法。
挡板式轮翼正名为“自动启闭型竖直轴风、水轮机翼，”简称“启闭型轮翼”。其特点是，在约6-18平方米(甚至更大)以扁形材料制成的翼架上排列众多的活页板群。这些活页板群处于不同方位时，能自动打开成为“空翼”，或自动关闭成为“满翼”。当成为满翼时，便以其宽阔的立面迎受力的驱动，使中心轴产生强大的力。同时，因为中心轴是竖直的，在水下可尽水的有效深度(在空间可尽能及的高度)，加装多层轮翼，则中心轴的力又以倍数增大。具体方法见例图一。
例图一是水中立轴的轮机剖面。轮翼的面积假定为9平方米，空翼和满翼对称着。传动方式为离合式。其中1、活页板;2、翼架;3、翼间牵拉点;4、轮体;5、混凝土固定轴;6、橡胶隔离滚子;7、传动柱;8、一字离合轮;9、设有倒滑装置的平齿轮;10、锥齿轮;11、最低有能水位;12、丰水位;13、最高水位;14、腰梁;15、斜拉线。
-图中的活页板仿照单开的门窗样式安装在以扁形材料制成的翼架上，这是实现本发明的基本条件。活页板的材质采用不锈钢片、胶木板、玻璃纤维板或厚度为2.5厘米以内的防腐杉木板等。本图中板的形式是采用厚度为1～1.5mm不锈钢片制，总重约110公斤。翼架的材质为4×40mm经抗锈蚀处理过的扁钢焊制而成，重约110公斤。轮翼的挑力不足时才加斜拉。
-河水在不规则的河床上不规则地奔流，水中各轮机的转速，在单位时间内不一定能够同步。为了使它们只能协同工作，不互相牵制，故在平齿轮9处设倒滑装置。
-DS型轮机使用到一定期限内须要起吊检修，腰梁的高度除设在丰水期常规水位之上外，还考虑不妨碍轮机的起吊。
-轮体与翼架之间采用螺栓连结，不用电焊。轮体的形状根据混凝土固定轴的直径分为管筒形和鸟笼形。如果固定轴直径在300mm以内者，轮体可以是管筒形，筒顶密封，使设在固定轴顶端的轴承区为无水区;混凝土固定轴大于300mm者，轮体改为鸟笼形，称笼状轮体。翼架即连结在笼条上。其承重轴承采用滑轮环轨式，即在固定轴平顶上设同心环形轨道，在笼状轮体上设与环轨配套的带滚珠轴承的滚动滑轮，如例图二中所示。
例图二各部1、固定轴;2、预埋螺栓;3、胶垫;4、环轨底板;5、同心环形轨;6、金属滑轮;7、笼条;8、帮条;9、笼轮箍;10、元铁同心离合轴套;11、传动柱;12、一字离合轮;13、橡胶滚子。
如果混凝土固定轴的直径大至1公尺左右，传动方式可改为内齿轮式，即将笼轮平顶中部扩宽配以内齿轮组。在内齿轮中部约300×300mm空间从混凝土上竖出天桥立架，使从动轮的竖直轴附装在角钢立架体上，可以省去腰梁，也省去天桥桥基。只是处于转动中的轮机起吊时不如离合式简便。
DS型轮机在流水中的工作情况见例图三。
例图三是一轮六翼平面图。其中箭头方向表示驱动力的方向。
1、活页板;2、翼架;3、翼间牵拉线(φ5-φ8高强不锈钢线);4，松紧器;5、扁铁拉撑。
如图所示，活页板受力的作用即顺势关闭成为满翼，饱受驱动;当回旋至反力方向处，又顺势打开成为空翼，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，约为满翼的百分之4-8。于是周而复始，无论驱动力从何方而来，中心轴总向一个方向旋转。须要作反向旋转时，将活页板安装在翼架的另一面便是。
DS型轮机在江河中的排列方法以两排为一组，同一天桥。轮机的旋转方向正、反相间，排与排之间则正、反相对。如此安排，即得甲排和乙排均以自己的双空翼相对对方的双满翼，形成一道水下拦河或拦海浪的“瞬间闸门”。
以上是DS型轮机在流水中立轴的基本方法。在某些情况下(例如河水很深)不宜于水中立轴者，则采用浮悬法，即用浮箱将轮机悬于水面之下。方法是-1、将启闭型轮翼直接安装于竖直的中心轴上，一轴2至3轮，每轮四翼，上下层翼位互对空角。例如拟利用水面下3m深度为例，可按例图一的3×3m翼面折为上下两翼，作两层安装。
2、以两部不同旋转方向的轮机安置在日字形的框架中。框架的底梁上离翼架约一公尺框架的上梁下离翼架也约一公尺。框架材料用50和40角钢制成断面为0.5×0.5m和0.2×0.2m的梁和柱。重约5-6吨。
3、框架两侧底梁与上梁之间(高约5m)各连结着一个长方形木质浮箱(木材为3-5厘米厚的防腐杉木板)。浮箱的两端由内向外切成一个斜边尖角，通过计算浮箱和框架、轮机及其附件的重量与排水量的关系，确定箱体的长度和宽度。造成全空的浮箱能把轮翼全部浮出水面，以利安装和检修;箱内注入定量的水使箱体大部下沉，比箱体矮一公尺的轮翼则全部没入水中，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、轮机及包括两端配有离合器的水平轴等附件合称为一个单元。将两个以上单元的浮箱并列、框架梁端对接、水平轴吻合并配以装机船，在航道以外横列众多的“一字长蛇阵”，可称之为“百舳坝”。但须要讲究的是，锚定点和锚缆要牢固;各单元与锚定点的距离及锚缆的长度须一致。须要某单元浮起时，将连结夹板松开，将箱内的水抽出即可。
以上是用“自动启闭型竖直轴风水轮机翼”利用自然落差的一些方法。下面谈谈用于利用风力方面。
启闭型轮翼用于风力，称为DF型轮机。它比螺旋桨式水平轴风轮机的受力面大得多;不须任何特别装置，就能在高架上迎受任何方向的来风，只向一个方向旋转。
DF型风轮机的轮翼增设翼臂，将翼臂安装在与中心轴静配合的光面板轮上，一轮5-6翼。从伸高的中心轴顶端出斜拉，以克服长翼臂的挑力不足。中心轴安插在高3m以上的方形钢架中。承重轴承设于钢架平顶上。传动装置设在中心轴下端。如以多部风机“并联”者，也设倒滑装置后达水平轴，以克服阵风造成的不同步。
以上是本获能法的基本方法。据此方法，专业设计者可根据实际，因地制宜地决定其规模和方式。例如在河流急弯处的深水一侧靠河堤顺流立轴，还可以调动水势集中于满翼上。此外，如采用风力和水力同场或同一水平轴，则持续性更好。
权利要求
1.利用具有“挡板式轮翼”的水轮机(简称DS型轮机)在流水或海浪中获取自然落差的水力资源。
2.利用具有“挡板式轮翼”的风轮机(简称DF型轮机)充分地利用风力资源。
3.根据权利要求1、2所述的“挡板式轮翼”正名为“自动启闭型竖直轴风、水轮机翼”。其特征是，在阻力甚微的翼架上安装众多的活页板。这些活页板在轮翼处于不同方位时能自动打开或自动关闭;在其关闭时，便以其宽阔的立面迎受任何方向力的驱动，使中心轴产生强大的力。
全文摘要
江河流水的自然落差也是个能源宝库，须设法利用。本发明提供的方法是采用“自动启闭型竖直轴风、水轮机翼”横截水流，使竖出水面的中心轴产生强大的力，并以水平轴通过传动装置使众多的竖直轴“并联”，把各竖直轴的力集中于水平轴上传至河岸或船上以获取强大的动能。本“启闭型轮翼”也适用于利用风力方面，它受驱动面比较大，不须增设任何装置便能迎受任何方向的风而中心轴只向一个方向旋转。
文档编号F03B13/08GK1059956SQ9010300
公开日1992年4月1日 申请日期1990年9月18日 优先权日1990年9月18日
发明者张耀明 申请人:张耀明