专利名称：无坝水、风共用辊筒式发电装置的制作方法
技术领域：
本发明是提供一种无坝水、风共用辊筒式发电装置。在用电不集中、用 电量不大、无法架设输电线路或架设输电线路较远的偏僻地区，在单一用电性较强或临时 用电的情况下，可以根据当地地理条件，将该发电装置长期或临时安装在有高低落差并不 停流动的山间河道内、大中型输水渠道中、丘陵山坡的洪水排水沟里、高山瀑布下、急流的 小溪中、大江大河的入海口底下、大洋深处的海流之中、有海浪的浅滩和礁石上、潜入深海 海流层的潜水艇上和急流中的水下桥墩上，利用自然水流冲击该发电装置发电，且不需要 构筑拦河坝，不需要开挖贯流槽，不需要清除水面漂浮物，不会堵塞机轮；也可以安装在各 种大小船只或漂流的木筏上，利用船只或木筏在水面上运动时产生的被动水流冲击该发电 装置发电；还可以安装在火车、公共汽车、大小卡车和电动车上，利用车辆行驶时产生的被 动气流进行风力发电；另外还可以安装在多雨地区的楼房、平房下面，利用屋顶积雨进行水 力发电；甚至还可以安装在飞机、滑翔机或飞艇上，利用飞翔时产生的被动气流进行风力发 电。该无坝水、风共用辊筒式发电装置可以充分利用海、陆、空中的的风力和水力资源进行 发电，能给人类的日常生活、生产、生存应急用电提供方便。
背景技术：
目前，公知的发电形式有水力发电、风力发电、燃煤热能发电、太阳能发 电及核能发电等。 历史上，劳动人民很早就创造了各种类型的水车(即水轮机)，用于提水灌溉农田 和水力发电。目前已有的水轮机类型主要是流动定浆式(旋浆式)水轮机、混轮式立轴转 轮水轮机、明槽贯流式水轮机、双击式卧轴转轮水轮机和斜击式水轮机以及最新式的轮叶 式海流发电装置。以上这些水轮机只有轮叶式海流发电装置是利用深海海流发电，不需要 构筑拦河水坝，但是也只能在海洋中利用海流和漂浮筒发电；其它的大都需要构筑拦河水 坝或者开挖贯流槽。拦河筑坝的弊端是必须考虑河道上游的纵深区域面积，须在坝上修建 通向水轮机的输水槽或输水隧道，并在输水隧道的进水口外设立多道拦污结构，还须经常 清除拦河坝上游水面的各种漂浮物、冰块等，以防对输水隧道以及水轮机中的叶轮和蜗壳 造成堵塞。不但要耗费巨资筑坝，还要考虑筑坝蓄水后水平面的上升可能给两岸居民带来 的生命财产安全问题，库区居民搬迁重建问题，河流上、下游船只的正常通行问题，以及以 后可能发生的地质结构变化与生态环境恶化等问题。因此，拦河筑坝工程十分复杂。开挖 贯流槽的方式投资相对较少，但也有其弊端，那就是对河道两岸的地理环境要求十分严格， 而很多地方的河道并不适合开挖贯流槽。 对于风力发电，其发电机的采风形式主要有单叶、双叶、多叶、扩散式、聚集式、涡 轮式、空气偏导式、车翼式、阳光塔式、文杜里式、约束漩涡式、动力导流式和旋风塔式等。这 些风力发电机的弊端在于其安装地点局限于平原多风地区、草原多风地区和沿海海岸线 附近，必须建造几米到几十米高的风力发电支撑架和塔架，而且只能在有风的时候才能发 电。最近申报的丘陵山区风洞气流风力发电装置虽然可以安装在丘陵和山区，但只能利用 风洞气流进行发电。 相对于上述水力发电机和风力发电机或装置，这种无坝水、风共用辊筒式发电装 置具有诸多优点一是不须筑坝、修建输水隧道、设立拦污结构和清造专门的风力发电支撑架；二是适用地区广，发电时间长；三是工程简单、耗资少；四是因 地制宜，保护生态环境。另外，该无坝水、风共用辊筒式发电装置还具有其独特的优点一是 可以水力、风力共用发电。二是可以安装在有高低落差并不停流动的山间河道内、大中型输 水渠道中、丘陵山坡的洪水排水沟里、高山瀑布下、急流的小溪中、大江大河的入海口底下、 大洋深处的海流中、有海浪的浅滩和礁石上、潜入深海海流层的潜水艇上和急流中的水下 桥墩上，利用自然水流进行发电；安装在各种船只或漂流筏上，利用船只或木筏在水面上运 动时产生的被动水流进行发电；安装在火车、公共汽车、大小卡车和电动车上，利用车辆行 驶时产生的被动气流进行风力发电；安装在多雨地区的楼房、平房下面，利用屋顶积雨进行 水力发电；甚至还可以安装在飞机、滑翔机或飞艇上，利用飞翔时产生的被动气流进行风力 发电。三是既可以长期安装，也可以临时安装发电，以供应急之用。至今还没有发现这种不 用建筑拦河水坝、不用开挖贯流槽、不用建几米到几十米高的支撑架和塔架的、可以多样利 用水力、风力资源的无坝水、风共用辊筒式发电装置发电的例子。
发明内容
本发明的目的，是提供一种无坝水、风共用辊筒式发电装置。这种发电
装置的最大特征是采用卧轴式飞轮式辊筒转轮轮叶方式及水、风共用的轮机结构，并在辊
筒A侧安装有逐步向上倾斜的和辊筒底座形成平面夹角的平行于辊筒圆柱体外圆最高点
且可以改变倾斜角度的斜坡式水、风共用的流动导流控制槽，利用河水发电时不需要筑坝，
利用风力发电时不需要建造高大的支撑架和塔架，又能利用天空和雨水发电。 其主要技术是在现有的可潜水式卧轴式发电机的受力传动轴A端通过联轴器
(法兰盘)和一个水、风共用的卧轴式飞轮辊筒式轮机机轴的A端固定在同一直线上，而辊
筒式水、风共用的转轮机通过其固定在中心传动轴A、 B两端的轴承水平固定在辊筒A、 B两
端的辊筒防护式挡板支撑架最高点的垂直中心位置上。再把辊筒防护挡板支撑架的下边用
螺栓固定在位于辊筒下面的长方形轮机底座板上面的左右两侧，其辊筒是A、B两端直径相
等的中空式长圆柱体，而且是在大筒内套入小筒，在大筒与小筒之间有一定的间距，可填充
配重物，在辊筒启动转动后起飞轮惯性稳定匀速转动的作用，在辊筒的圆柱体外圆上顺着
长圆柱体等距离间隔用螺栓固定有水、风共用的凹形辊筒转轮轮叶。用套管和活销将水、风
共用的流动导流控制槽的A端和辊筒下面长方形轮机底座的A端相连接，使该流动导流控
制槽的B端向上倾斜，与辊筒底座形成可改变角度的平面夹角且平行于辊筒外圆最高点，
从而形成斜坡式的水、风共用的流动导流控制槽。水、风通过该流动导流控制槽流向并冲击
辊筒轮叶转动，从而使辊筒中心的传动轴A端通过联轴器(法兰盘)传动发电机转子轴A
端转动并发电。 根据气筒充气原理，当进气口横截面积不变、压力不变的情况下，縮小出气口横截 面积，就会使出气口压力增大，流出的气流速度增加，气流的冲击力增加。出气口横截面积 越小，气体流出的速度就越大，冲击力就越大。玩具水枪和充气气筒类似，在水枪管进水口 横截面积不变、压力不变的情况下，縮小水枪出水口横截面积，就会使出水口的压力增大， 流出的水流速度增加，水流的冲击力增加。出水口横截面积越小，水流出的速度就越大，冲 击力就越大。 现根据以上原理，当水、风共用的流动导流控制槽与辊筒底板夹角为零时，水流或 气流通过该流动导流控制槽从正面A面冲击安装有凹形轮叶的水、风共用辊筒，此时辊筒 转动所受的阻力最大，转速最低；当水、风共用流动导流控制槽的B端提高至超过水平辊筒
4中心位置以上时，水流或气流的速度就会增加，对辊筒凹形轮叶的冲击力增大；当水、风共 用的流动导流控制槽B端提高至水平辊筒圆柱体外圆最高点时，水流或气流对辊筒凹形轮 叶的冲击力最大。同时，由于辊筒上凹形轮叶的凹面A面朝向进水进气方向，阻力比较大， 而凹形轮叶的B面是凸面，呈圆弧形，阻力比较小，所以在水流和气流相对阻力比较大的凹 面A面就会向比较小的凸面B面圆弧形的方向转动，因辊筒轮叶的A面凹面的阻力总是大 于B面凸形圆弧面的阻力，从而使辊筒不停地转动。辊筒的转动又通过辊筒中心的传动轴 和联轴器(法兰盘)传动发电机转子轴转动发电。 因此这种无坝水、风共用辊筒式发电装置能在不修建拦河水坝的情况下直接潜入 流动着的河水中，使河水从水、风共用的流动导流控制槽的低端A端向高端B端倾斜流动， 增大水流的速度和对转轮机轮叶的冲击力，同时由于该发电装置正面A面的水流压力和冲 击力大于背面B面的水流压力和冲击力，因此该发电装置可以不停地转动发电。同理，该无 坝水、风共用辊筒式发电装置也可以安装在各类火车、公共汽车、大小卡车上，或安装在飞 机、飞艇、滑翔机上，行驶或飞行时产生的被动气流通过斜坡式水、风共用的流动导流控制 槽后的速度和冲击力进一步增大，从而提高发电效率。 通过直接将该无坝水、风共用辊筒式发电装置安装在流动着的河水中发电，可以 不用修建拦河水坝，并且可以直接安装在船只、木筏、火车、飞机、飞艇、滑翔机和楼房上，利 用水流、风力和天空雨水发电，从而保维持生态平衡，节约大量的石油、煤炭资源，减少有害 气体的排放，降低温室效应，起到节能、环保的作用。
图l是本发明无坝水、风共用辊筒式发电装置总装示意图。图2是水、 风共用流动导流控制槽侧视示意图。图3是水、风共用流动导流控制槽俯视示意图。图4是 水、风流动导流控制槽立体示意图。图5是辊筒式轮机底座板侧视示意图。图6是辊筒式 轮机底座板俯视示意图。图7是辊筒式轮机底座板立体示意图。图8是凸轮俯视示意图。 图9是凸轮侧视示意图。图10是凸轮立体示意图。图11是水、风共用流动导流控制槽活 销杆示意图。图12是凸轮传动轴和摇柄示意图。图13是凸轮和传动轴组装示意图。图 14是辊筒式轮机A、B两端防护板式轮机支撑架平视示意图。图15是轮机支撑架侧视示意 图。图16是轮机支撑架立体示意图。图17是辊筒平视示意图。图18是辊筒侧视剖视示 意图。图19是辊筒立体剖视示意图。图20是辊筒式轮机轮叶侧视示意图。图21是轮叶 立体示意图。图22是轮叶俯视示意图。图23是法兰盘(联轴器)和传动轴组装立体示意 图。图24是法兰盘和传动轴侧视示意图。图25是水、风共用辊筒式轮机轮叶组装侧视示 意图。图26是轮机轮叶组装立体示意图。图27是发电机示意图。图28是发电机防护盖 板活销杆示意图。图29是发电机底座板侧视示意图。图30是发电机底座板立体示意图。 图31是发电机底座板俯视示意图。图32是发电机防护盖板侧视示意图。图33是发电机 防护盖板立体示意图。图34是发电机盖板俯视示意图。图35是本发明在河流中实施例示 意图。图36是本发明在山洪洪水中实施例示意图。图37是本发明在输水渠道中实施例示 意图。图38是本发明在瀑布中实施例示意图。图39是本发明在海洋海流层中实施例示意 图。图40是本发明在船只上实施例示意图。图41是本发明在漂流筏上实施例示意图。图 42是本发明在水面下大桥桥墩上实施例示意图。图43是本发明在汽车、电动车及火车上实 施例示意图。图44是本发明利用海浪发电实施例示意图。图45是本发明在潜水艇上实施 例示意图。图46是本发明利用楼房、平房房顶积雨水实施例示意图。
图1中1是水、风共用流动导流控制槽。2是辊筒式轮机底座板。3是水、风共用 流动导流控制槽A端套管。4是套环活销杆。5是辊筒式轮机A、B两端防护板式轮机支撑 架。6是辊筒。7是辊筒式轮机轮叶。8是辊筒式轮机传动轴。9是辊筒式轮机A端联轴器 (法兰盘)。10是发电机传动轴A端联轴器(法兰盘)。11是辊筒式轮机A、B两端防护板 式支撑架与辊筒式轮机底座板固定螺栓。12是水、风共用流动导流控制槽改变倾斜夹角度 控制用凸轮。13是凸轮转动传动轴。14是传动轴转动摇柄。15是水、风流动流向示意图。 16是发电机。17是发电机与发电机底座板固定用螺栓。18是发电机防护盖板。19是发电 机底座板。20是发电机防护盖板与发电机底座板固定用螺栓。21是发电机防护盖板与底 座板A端套管。22是活销杆。 图2中1是水、风共用流动导流控制槽。3是控制槽A端套管。
图3中1是控制槽。3是控制槽A端套管。
图4中1是控制槽。3是控制槽A端套管。 图5中2是辊筒式轮机底座板。3是轮机底座板A端套管。ll是轮机底座板固 定螺栓。 图6中2是辊筒式轮机底座板。3是轮机底座板A端套管。ll是轮机底座板固 定螺栓。 图7中2是辊筒式轮机底座板。3是轮机底座板A端套管。ll是轮机底座板固 定螺栓。 图8中12是凸轮。12-1是键槽。 图9中12是凸轮。12-1是键槽。 图10中12是凸轮。12-1是键槽。
图11中4是活销杆。4-1是活销杆剖视图。 图12中13是凸轮传动杆。13-1是传动杆剖视图。14是传动杆摇柄。14_1是摇 柄剖视图。 图13中12是凸轮。12-1是键槽。13是凸轮传动杆。14是传动杆摇柄。 图14中5是辊筒式轮机A、B两端防护板式轮机支撑架。5_1是支撑架固定螺栓
孔。5-2是轮机传动轴轴承位。5-3是凸轮传动杆轴承位。5-4是支撑架剖视图。 图15中5是支撑架。5-1是支撑架固定螺栓孔。5-2是轮机传动轴轴承位。5-3
是凸轮传动杆轴承位。 图16中5是轮机支撑架。5-1是支撑架固定螺栓孔。5-2是轮机传动轴轴承位。 5-3是凸轮传动轴轴承位。5-4是支撑架剖视图。 图17中6是辊筒式轮机的大辊筒。6-1是大辊筒内套装的小辊筒。6-2是辊筒 固定螺栓。 图18中6是大辊筒。6-1是大辊筒内套装的小辊筒。6-3是大辊筒与小辊筒之 间填充的配重物。 图19中6是大辊筒。6-1是小辊筒。6-3是配重物。
图20中7是辊筒式轮机轮叶。7-1是轮叶固定螺栓孔。
图21中7是轮叶。7-1是轮叶螺栓孔。
图22中7是轮叶。7-1是轮叶螺栓孔。
2是河流。3是桥墩。
2是被动气流。3是陆地上行驶的火车(汽车或
图44中 图45中 图46中
:l是本发明发电装置'
:l是本发明发电装置' :l是本发明发电装置'
2是海浪。
2是海水。3是海面。4是潜水艇。 2是楼房或平房。3是积雨水。4是落水管。
具体实施例方式本发明是把潜水卧轴式发电机的传动轴和安装了凹形轮叶的具有
飞轮惯性的辊筒式轮机机轴用法兰盘(联轴器)固定在同一直线上，再把水、风流动导流控
制槽的A端的套管和辊筒式轮机底座板A端的套管用活销杆连接，并使该流动导流控制槽 的B端向上倾斜，使该流动导流控制槽与辊筒式轮机底座板形成平面夹角且和辊筒轮机圆 柱体外圆最高点相平行，而水、风通过从流动导流控制槽的低端(A端)冲向高端(B端)进 而冲击固定在辊筒上的轮机轮叶，从而使轮叶带动辊筒转动，并通过辊筒传动轴传动与其 固定在同一直线上的发电机传动轴来传动发电机发电。
权利要求
一种无坝水、风共用辊筒式发电装置，其特征是在可潜水卧轴式发电机的受力传动轴A端通过联轴器(法兰盘)和一个安装了水、风共用凹形轮叶的具有飞轮惯性的辊筒式轮机机轴的A端固定在同一直线上，再把水、风共用流动导流控制槽A端的套管和轮机底座板A端的套管用活销杆连接，并使水、风共用流动导流控制槽B端向上倾斜并和辊筒底座形成平面夹角且和辊筒外圆最高点相平行，而水、风通过从流动导流控制槽低端(A端)冲向高端(B端)进而冲击辊筒式轮机转动并传动发电机发电。
2. 根据权利要求1所述的发电装置，其特征是辊筒是A、 B两端直径相等的中空式长 圆柱体，而且在大筒内套入小筒，在大筒、小筒之间有一定的间隙，可填充配重物，在辊筒转 动时能起飞轮惯性转动。
3. 根据权利要求l所述的发电装置，其特征是通过摇柄控制安装在水、风共用流动导 流控制槽下面的、位于传动轴A、 B两端的两个凸轮转动，从而改变该流动导流控制槽的倾 斜度，进而改变水、风通过该流动导流控制槽后对水、风共用的凹形轮叶的冲击力，进一步 改变辊筒式轮机的运转速度。
全文摘要
一种不需要筑拦水坝，不需要清除水面漂浮物，不用建几十米高的支撑架和塔架的水、风共用辊筒式发电装置。该发明是把潜水卧轴式发电机的传动轴和安装了凹形轮叶的具有飞轮惯性的辊筒轮机机轴用法兰盘固定在同一直线上，再把水、风共用流动导流控制槽A端的套管和轮机底座板A端的套管用活销杆连接，并使水、风共用流动导流控制槽B端向上倾斜且和轮机外圆最高点相平行，而水、风通过从导流控制槽低端(A端)冲向高端(B端)进而冲击辊筒式轮机转动并传动发电机发电。该发电装置可以安装在河流、洪水、瀑布、小溪、海流、海浪中，还可以安装在船只、木筏、潜水艇、桥墩、火车、汽车、电动车、楼房、飞机、和滑翔机上，利用水、风发电。
文档编号F03D9/00GK101776034SQ20091000148
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者郭良田 申请人:郭良田