专利名称：活页水轮机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到水轮机技术领域，尤其是一种活页水轮机。
背景技术：
水轮机是将水流的能量转换为旋转机械能的动力机械，是开发利用水能资源的主机。现有的水轮机分为冲击式和反击式两类，它们工作要求的水头最低是2米以上，所以水 能的开发利用形式都是要兴建各种各样的水电站。在水电站中，首先要修筑水库，通过水管 把水引向水轮机，推动水轮机转轮旋转，带动发电机发电。简单来说，现有的水轮机都要有 大坝和引水道，这样做可以提高水头和流速，让水流全部通过水轮机做功，使该河段水能的 利用率和水轮机的效率都很高。但工程量大、耗资大，生态平衡受到破坏，而且只适用于水 头较高的中上游河段，对于平原河段就不适宜了。纵观所有江河，中下游的水头虽然很低，但流量很大，同样具有很大的能量。如果 能够产生一种可以直接在自然的水流里工作的水轮机，那么低水头河流的水能将会得到广 泛利用，生态平衡也不会受到破坏。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的问题和缺点，提供可以直接在自然的 水流里工作的水轮机，水轮机的活动叶片可以自动折合和伸直，故称活页水轮机。为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案一种活页水轮机，它的主体 结构一叶轮，该叶轮包括有一定数量的固定叶片和在轴水平线上方自动叠合、轴水平线 下方自动伸直的活动叶片，以及与活动叶片和固定叶片数量相同的活页转轴和活页拦杆， 主轴套圆筒和两个簿轮。主轴套圆筒两端的主轴孔分别与簿轮的主轴孔相连接，所述固定 叶片和活动叶片之间连接活页转轴，而且均勻等距排列地安装在主轴套圆筒的外圆周围 (两个簿轮之间)，活页转轴固定在固定叶片或两端固定在两个簿轮上；簿轮中心开设一个 用来安装主轴的主轴孔，外圆周边开设与活动叶片数量相同的活页拦杆孔，每个活页拦杆 孔内安装活页拦杆。一种活页水轮机，它的主体结构——叶轮，该叶轮包括有一定数量的固定叶片和 在轴水平线上方自动叠合、轴水平线下方自动伸直的活动叶片，以及与活动叶片和固定叶 片数量相同的支柱、活页转轴和活页拦杆，外圆环和内圆环；外圆环与内圆环之间连接有与 所述活动叶片数量相同均勻等距排列的支柱，在所述每根支柱上开设有活页拦杆孔和活页 转轴固定孔，活页转轴孔内安装活页转轴，活页拦杆孔内安装活页拦杆。活页水轮机的活动叶片能够绕固定轴并限定在90°角范围内转动。活动叶片的重 心如果在主轴水平线上方，会自动叠合在一起，如果重心在主轴水平线下方，会自动伸直固 定在活页拦杆的位置(如图4所示)。当活动叶片在叠合在一起时，叠合越紧凑越好，所以活动叶片做成圆弧状或弧状 斗形为佳，但圆弧半径和圆弧长度都要适当，太长可能会导致水轮机不能正常工作，太短可能会对效率和功率造成较大的影响。因此，圆弧状活动叶片的圆弧半径取活页转轴组成圆 的半径(即主轴套圆筒外圆半径与固定叶片长度之和)或稍长，圆弧长度取圆周的四分之 一或稍长为宜，这样做可以让活动叶片在叠合时紧凑些，达到减少无用功，提高机械效率的 目的。活页水轮机是利用主轴水平线上下活动叶片在水流中受到水流压力的合力矩不 平衡这一原理工作的。当活页水轮机静止时，轴水平上方的活动叶片在重力的作用下自动 向同一方向转动叠合，轴水平下方的叶片在重力的作用下自动下垂伸直固定在活页拦杆上 (如图5所示)；如果浸在水流里，活页水轮机各个方向都会受到水流的压力作用，为简便起 见，现只分析水流方向的压力，假设河水从右向左流动(如图5所示)。在水流里，活页水轮 机相当于浸在水流里可以绕固定轴转动的一块木板AOB (如图6所示)，0是转动轴，OA板 块是表示叶轮在主轴水平线下方部分，F1表示水流对OA板块的压力；OB板块是表示叶轮在 主轴水平线上方部分，F2表示水流对OB板块的压力。如果OA和OB的长度以及面积大小都 相等，那么木板所受的合力矩处于平衡状态，木板就不会转动；现在OA的长度比OB长，面积 也比OB大，所以OB板块和OA板块受到水流压力的合力矩处于不平衡状态。即OA端受到 水流压力的力矩比OB端大，OA端就会沿水流方向绕0点转动。活页水轮机浸在水流里的 情况与上述原理一样，而且活动叶片不断变换位置，所以活页水轮机浸在水流里就会不停 地转动起来。如果活动叶片的有效面积达数平方米，则所产生的力矩将会很大，即使水流的 速度比较慢，也会产生较大的功率。本实用新型与现有技术相比，具有如下优点 1、本实用新型活页水轮机可以浸在水底里工作，不影响船只航行，不受水灾影 响；2、活页水轮机可以直接安装在江河底部，不需修筑大坝和引水道等庞大工程，其 成本集中在活页水轮机和发电配套设施及安装工程等费用，可以降低成本，节约了人力物 力，不会费时；3、生态平衡不会受到破坏，符合环保要求；4、可以根据需要在江河底部纵横排列安装多台活页水轮机；5、活页水轮机可以直接在自然的水流里工作，为具有水头低、流量大的江河中的 水能开发利用提供了一种可能的渠道。
图1为关键部件活动叶片和固定叶片结构图；图2为主轴套圆筒结构图；图3为薄轮结构图；图4为本实用新型活页水轮机的剖面示意图；图5为本实用新型活页水轮机的工作原理示意图；图6为本实用新型活页水轮机的受力分析示意图；图7为圆环支架结构图；附图标记说明1-活动叶片，2-固定叶片，3-活页转轴，4-主轴套圆筒，5-主轴 孔，6-薄轮，7-活页拦杆，8-活页拦杆孔，9-活页转轴孔，10-支柱，11-外圆环，12-内圆环，F-水流压力的方向，F1-主轴水平线下方受到水流压力的方向，F2-主轴水平线上方受到水 流压力的方向。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的内容做进一步 详细说明。实施例请参阅图1、图2、图3所示，一种活页水轮机，包括有主体结构叶轮，该叶轮包括 有一定数量的固定叶片2和在轴水平线上方自动叠合、轴水平线下方自动伸直的活动叶片 1，主轴套圆筒4和两个簿轮6，与活动叶片1和固定叶片2数量相同的活页转轴3和活页拦 杆7 ；主轴套圆筒4两端的主轴孔5与簿轮6的主轴孔5相连接，固定叶片2和活动叶片1 均勻等距排列的安装在主轴套圆筒4的外圆周围、两个簿轮6之间，活页转轴3固定在固定 叶片2或两端固定在两个簿轮6上；簿轮6中心开设一个用来安装转轴的主轴孔5，外圆周 边开设与活动叶片数量相同的活页拦杆孔8，每个活页拦杆孔8内安装有活页拦杆7。本实施例还提供了另一种活页水轮机结构，请参阅图7所示，一种活页水轮机，包 括有主体结构叶轮，该叶轮包括有一定数量的固定叶片2和在轴水平线上方自动叠合、轴 水平线下方自动伸直的活动叶片1，外圆环11和内圆环12，外圆环11与内圆环12之间连 接有与活动叶片1和固定叶片2数量相同均勻等距排列的支柱10，在每根支柱10上开设有 活页拦杆孔8和活页转轴固定孔9，还包括有与活动叶片1数量相同的活页转轴3和活页拦 杆7 ；活页转轴3与活页转轴固定孔9相连接，活页拦杆7与活页拦杆孔8相连接。因为圆弧状活动叶片的圆弧半径取固定轴组成圆半径(即主轴套圆筒外圆半径 与固定叶片长度之和)或稍长，圆弧长度取圆周的四分之一或稍长为宜，所以制作时先确 定主轴套圆筒外圆半径和固定叶片的大小，然后根据主轴套圆筒外圆半径和固定叶片的大 小确定活动叶片的大小，最后确定簿轮的大小。例如，主轴套圆筒圆半径取0.2米，长取3 米，固定叶片长0. 6米，宽取3米，则活动叶片的圆弧半径可0. 85米，圆弧弧长取1. 3米，宽 取3米，簿轮半径可取2米，固定叶片和活动叶片的数量取12片。确定这些数据之后按图 1、图2、图3所示做好各个部件，然后按图4结构要求合并成一个整体，就是一台活页水轮机 的主体叶轮。再安装主轴、轴承、支架等，浸入水流里就可以转动。如果增加传动变速装置 和发电机，把这些设备安放在密封箱内，就可以成为水力发电机组了。上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制 本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均应包含于本案的 专利范围中。
权利要求一种活页水轮机，其特征在于，包括有主体结构叶轮，该叶轮包括有一定数量的固定叶片(2)和在主轴水平线上方自动叠合、主轴水平线下方自动伸直的活动叶片(1)，以及与活动叶片(1)和固定叶片(2)数量相同的活页转轴(3)和活页拦杆(7)，主轴套圆筒(4)和两个簿轮(6)；主轴套圆筒(4)两端的主轴孔(5)分别与簿轮(6)的主轴孔(5)相连接，所述固定叶片(2)和活动叶片(1)之间连接活页转轴(3)，而且均匀等距排列地安装在主轴套圆筒(4)的外圆周围及两个簿轮(6)之间，活页转轴(3)固定在固定叶片(2)或两端固定在两个簿轮(6)上；簿轮(6)中心开设一个用来安装主轴的主轴孔(5)，外圆周边开设与活动叶片数相同的活页拦杆孔(8)，每个活页拦杆孔(8)内安装有活页拦杆(7)。
2.一种活页水轮机，其特征在于，包括有主体结构叶轮，该叶轮包括有一定数量的固 定叶片(2)和在轴水平线上方自动叠合、轴水平线下方自动伸直的活动叶片(1)，以及与活 动叶片(1)和固定叶片(2)数量相同的支柱(10)、活页转轴(3)和活页拦杆(7)，外圆环 (11)和内圆环(12)；外圆环(11)与内圆环(12)之间连接有与所述活动叶片(1)数量相同 均勻等距排列的支柱(10)，在所述每根支柱(10)上开设有活页拦杆孔(8)和活页转轴孔 (9)，活页转轴孔(9)安装活页转轴(3)，活页拦杆孔(8)安装活页拦杆(7)。
专利摘要本实用新型公开了一种活页水轮机，包括叶轮的叶片分为活动叶片和固定叶片两部分，包括有主轴套圆筒和薄轮。活动叶片的一端安装转轴，使活动叶片在重力的作用下可以自由绕固定轴转动，在不同的位置会自动折合或伸直。本实用新型活页水轮机可以浸在水底里工作，不影响船只航行，不受水灾影响；不需修筑大坝和引水道等庞大工程，其成本集中在活页水轮机和发电配套设施及安装工程等费用，可以降低成本，节约了人力物力，不会费时；生态平衡不会受到破坏，符合环保要求；可以根据需要在江河底部纵横排列安装多台活页水轮机；活页水轮机可以直接在自然的水流里工作，为具有水头低、流量大的江河中的水能开发利用提供了一种可能的渠道。
文档编号F03B3/14GK201635907SQ20102012998
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者盘梓华 申请人:盘梓华