活叶式水流动力装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种活叶式水流动力装置，包括：圆筒，两端密封且依其轴向作水平设置，圆筒上开设有沿其轴向的进水口和出水口，进水口与出水口位于经过圆筒的轴线的水平面下方的同一侧，置于水流中时，进水口位于迎着水流的一方，出水口位于背向水流的另一方，出水口靠近水平面的一侧的圆筒侧壁具有向内凸出的挡条；圆筒上半部开设有气孔接上气管通出水面；轮轴，穿设在圆筒内，轮轴的轴线与圆筒的轴线重合；多个轮叶，沿轮轴的轴向铰接在所述轮轴上，多个所述轮叶呈辐射状设置，在水流动力作用下轮叶带动轮轴单向转动。本发明的活叶式水流动力装置的结构简单、制造方便、成本较低，可以在世界各地推广及应用在河流和洋流中。
【专利说明】活叶式水流动力装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种动力装置，特别涉及一种活叶式水流动力装置。
【背景技术】
[0002]自从工业革命以后，世界逐渐进入机械动力取代人力的时代，能源由原来的物理能源占主导地位转而由化学能源占主导地位。以煤、石油以及其他有机物作为燃料，燃烧以产生能量。在燃料燃烧的过程中，释放出有害物质，有害物质混入到空气中，造成环境的污染。另外，为了获取更多的燃料，以产生更多的能量，人们过度的开采，因此，加重了环境的污染，以及产生温室效应，而危及人类未来发展。有识之士转而提倡使用再生能源，如风力、水力及潮汐能等，以其减少化学能源的应用。
【发明内容】
[0003]鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、造价低廉、能利用水流动力不断向外输出动力的活叶式水流动力装置。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案:一种活叶式水流动力装置，包括:
[0005]圆筒，两端密封且依其轴向作水平设置，所述圆筒上开设有沿其轴向的进水口和出水口，所述进水口与出水口位于经过圆筒的轴线的水平面下方的同一侧；置于水流中时，进水口位于迎着水流的一方，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侧的所述圆筒的侧壁具有向内凸出的挡条；所述圆筒上于所述水平面上方一侧开设有气孔，所述气孔接上气管一直通出水面；
[0006]轮轴，穿设在所述圆筒内，所述轮轴的轴线与所述圆筒的轴线重合；
[0007]多个轮叶，沿所述轮轴的轴向铰接在所述轮轴上，多个所述轮叶呈辐射状设置，所述轮叶的轴向外边缘尽量靠近所述圆筒的内壁，在水流动力作用下所述轮叶带动所述轮轴单向转动，所述水平面的上下两侧分别形成两个相互独立且隔绝的空间；以及
[0008]用于独立控制每个所述轮叶固定或脱离其辐射状位置的轮叶活动机械控制组件。
[0009]作为优选，本发明的活叶式水流动力装置还包括设置在所述圆筒两端的圆形的端板，所述端板上开设轴孔，所述轮轴的两端穿过所述端板并与所述端板固定连接在一起，所述轮叶的端边缘与所述端板紧贴，所述端板在每个位于辐射状位置于所述轮叶在水流动力作用下转动的反向转动方向位置设有一可收放的小柱状的所述轮叶活动机械控制组件，以独立控制每个所述轮叶固定或脱离其辐射状位置。
[0010]作为优选，所述圆筒两端的端盖内壁沿所述水平面位置设置第一防漏条，所述第一防漏条与所述端板朝向所述端盖的外壁紧贴；所述进水口靠近所述水平面一侧边缘位置的所述圆筒内壁上设置横截面为弧形的第二防漏条，所述第二防漏条与经过其处的所述轮叶的轴向外边缘紧贴；所述挡条阻挡所述轮叶一侧设置第三防漏条，所述第三防漏条与经过其处的所述轮叶受阻挡部分紧贴。[0011]作为优选，所述端板为一中空密封圆盘形盒，其内还设有用于内供电力控制所述轮叶活动的由齿轮带动的悬垂发电机；所述悬垂发电机组包括一悬垂杆、一发电齿轮组及一内供动力发电机；所述悬垂杆设有用于使所述轮轴穿过的圆孔，所述悬垂杆与所述轮轴以轴承接合；所述悬垂杆上端固定一与所述轮轴平行的齿轮轮轴，所述发电齿轮组包含端板接合齿轮及发电机接合齿轮，所述端板接合齿轮及发电机接合齿轮结合在一起并均通过轴承装配在所述齿轮轮轴上，所述端板接合齿轮的直径小于所述端板外缘至所述轮轴外缘的距离，所述发电机接合齿轮的直径小于所述端板接合齿轮的直径，所述端板接合齿轮的轮齿相对的所述端板内壁具有内向轮齿，所述端板接合齿轮与所述端板内壁的所述内向轮齿相啮合；所述内供动力发电机固定于所述悬垂杆下端，所述发电机接合齿轮通过动力传动带与所述内供动力发电机的机械动力输入部分连接；所述悬垂杆下端还置有一用于使所述悬垂杆保持悬垂位置的加权重物。
[0012]作为优选，所述圆筒以不容易变形的坚固物料制造。
[0013]作为优选，所述挡条凸出于所述圆筒侧壁的长度为以能阻挡出水口侧最接近挡条的一片轮叶使其在水流动力作用下亦不能继续随所述轮轴同步转动，并且在轮轴的带动下所述轮叶提升至可通过所述挡条为准。
[0014]作为优选，所述轮叶通过铰链铰接在所述轮轴上。除铰链铰接方式外，还可以在所述轮叶两端靠近所述轮轴处设置凸出的榫头，所述榫头插进所述端板上相对应位置所设置的榫眼内，以求同样达到所述轮叶能够活动的目的。
[0015]作为优选，每个所述轮叶上均设置用于使轮叶回位保持在辐射状设置的回位机械操控组件。
[0016]作为优选，所述回位机械操控组件设置在所述端板上，或者所述回位机械操控组件为设置在每个所述轮叶上的弹性组件。
[0017]作为优选，所述轮叶均布于所述轮轴的外圆周。作为优选，所述轮叶采用轻质材料制成，或所述轮叶为中空结构。
[0018]作为优选，所述进水口和出水口均为长条形，并从靠近所述圆筒的一端开设至靠近所述圆筒的另一端。
[0019]作为优选，所述进水口的两条侧边均偏离所述水平面。
[0020]作为优选，所述挡条可以在机械控制下横向前后运动或倾斜一定角度，以便控制其对于所述出水口侧最接近所述挡条的一片所述轮叶的阻挡。
[0021]与现有技术相比，本发明的活叶式水流动力装置的有益效果在于:
[0022]1、本发明的活叶式水流动力装置利用轮叶的活叶式设计，使圆筒可以上下分别形成两个相互独立且隔绝的空间，圆筒上半部分形成充气区域，使轮叶回转时不因与水流方向逆向而出现阻水作用，圆筒下半部分形成充水区域，使轮叶受水流动力带动而不断转动，进而带动轮轴转动，转动的轮轴可以不断的向外输出动力。
[0023]2、本发明的活叶式水流动力装置可以整个藏于水中，因此对自然环境及生态环境造成的损害甚轻微，而且亦对船只通航航道不会有太大影响，同时该装置置于河流及洋流中时，受环境局限较小，可以建造较大体积以求得到较大功率。
[0024]3、本发明的活叶式水流动力装置由于利用的是水流动力能源，而水流动力能源是物理能源之一，具有一直存在、力量庞大、用之不尽以及不会污染环境的优点。[0025]4、本发明的活叶式水流动力装置的结构简单、制造方便、成本较低，可以在全世界推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明的活叶式水流动力装置的立体结构示意图(去掉了圆筒的一个底壁)；
[0027]图2为本发明的活叶式水流动力装置的轮轴与轮叶的连接结构示意图(仅示出了两个轮叶);
[0028]图3为本发明的活叶式水流动力装置的轮轴与轮叶的另一种连接结构示意图(仅示出了一个轮叶);
[0029]图4为本发明的活叶式水流动力装置的轮叶、轮轴和端板的连接结构示意图；
[0030]图5为本发明的活叶式水流动力装置的端板的立体结构示意图；
[0031]图6为本发明的活叶式水流动力装置的轮叶活动机械控制组件在端板上的设置结构示意图(仅示出了一个轮叶);
[0032]图7为本发明的活叶式水流动力装置的结构示意图，图中示出了第一防漏条、第二防漏条和第二防漏条；
[0033]图8为本发明的活叶式水流动力装置的端盖内壁上设置第一防漏条的示意图； [0034]图9为本发明的活叶式水流动力装置的端盖内壁上设置第一防漏条的示意图(为图8旋转90度)；
[0035]图10为本发明的活叶式水流动力装置的进水口边缘位置设置第二防漏条与挡条位置设置第三防漏条的截面示意图；
[0036]图11为本发明的活叶式水流动力装置的径向截面示意图；
[0037]图12为本发明的活叶式水流动力装置的径向截面示意图，图中示出了轮叶的工作状态；
[0038]图13为本发明的活叶式水流动力装置的径向截面示意图，图中示出了轮叶的另一种工作状态；
[0039]图14为本发明的活叶式水流动力装置的端板内齿轮带动悬垂发电机示意图。
[0040]附图标记说明
[0041]1-圆筒2-轮轴
[0042]3-轮叶4-进水口
[0043]5-出水口6-水平面
[0044]7-充水区域8-充气区域
[0045]9-榫头10-挡条
[0046]11-铰链12-端板
[0047]13-小柱14-第一防漏条
[0048]15-第二防漏条16-第三防漏条
[0049]17-端盖18-轴孔
[0050]19-榫眼20-悬垂杆
[0051]21-齿轮轮轴22-端板接合齿轮[0052]23-发电机接合齿轮24-内供动力发电机
[0053]25-内向轮齿
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0055]本发明提出了一种活叶式水流动力装置，该活叶式水流动力装置设置于水中，其下一侧为充水区域，上一侧为充气区域，所述充水区域和充气区域为两个相互独立且隔绝的空间。圆筒上半形成空气间，使轮叶回转时不因与水流方向逆向而出现阻水作用，圆筒上半部分接上气管通出水面，使充气区域内保持一定的气压，避免充气区域内形成真空的问题，圆筒下半形成水流间，使轮叶受水流动力带动而不断转动，进而带动轮轴转动，转动的轮轴可以不断的向外输出动力。
[0056]如图1、图2和图11所示，本发明的活叶式水流动力装置具体包括:圆筒1、轮轴2、多个轮叶3和轮叶活动机械控制组件。轮轴2穿设在圆筒I内，轮轴2的轴线与圆筒I的轴线重合。轮叶3沿轮轴2的 轴向铰接在轮轴2上，多个轮叶3呈辐射状设置，轮叶3的外边缘尽量靠近圆筒I的内壁面，以使得轮叶3具有承受水流动力作用的最大面积。而轮叶3只可在其辐射状位置的反转动方向(即图1中的顺时针方向)的一定角度范围内活动。所述轮叶活动机械控制组件用于独立控制每个轮叶3固定或脱离其辐射状位置。
[0057]如图4至图7所示，作为本实施例的一种优选方案，本发明的活叶式水流动力装置还包括两个第一防漏条14、第二防漏条15、第三防漏条16以及两个端板12，两个端板12均为圆形，并分别设置于轮叶3的两端(即轮叶3的径向边缘处)，端板12的轴线与圆筒I的轴线重合，端板12上开设轴孔18，轮轴2的两端分别穿过端板12的轴孔18以使端板12与轮轴2固定连接在一起，端板12紧贴轮叶3的径向端边缘。如图7至图9所示，圆筒I两端的端盖17内壁沿水平面6位置设置第一防漏条14，在进水口 4靠水平面6—侧边缘位置的圆筒I内壁设置横截面为弧形的第二防漏条15，第二防漏条15沿圆筒I的长度方向设置，并且第二防漏条15的宽度应为两相邻轮叶3辐射状位置所对应在圆筒I内壁上的距离。如图7和图10所示，在挡条10阻挡轮叶3—侧设置第三防漏条16。设置第一防漏条14、第二防漏条15和第三防漏条16的目的在于防止水漏进充气区域8内。
[0058]如图8和图9所示，圆筒I的两端密封，即圆筒I具有两个端盖17，两个端盖17即可以是与圆筒I的侧壁一体成型的，也可以是附加设置的。在使用状态下，圆筒I需依其轴向作水平放置。圆筒I上半部分即靠近所述水平面上方一侧开设有气孔(图中未示出)，气孔接上气管(图中未示出)通出水面，使充气区域8内保持着一定的气压。所述气孔根据实际需要可以开设为一个或多个，而且所述气孔的形状不限，既可以为圆形，也可以为长条形，当为长条形时可以沿着圆筒I的长度方向开设。圆筒I上沿其轴向开设有进水口 4和出水口 5，进水口 4和出水口 5位于经过圆筒的轴线的水平面6 (该水平面6不是真实存在的，图1和图11中的标号6所指的位置实际上是轮叶3，只不过该轮叶3恰好处于该水平面6上)的同一侧，而且进水口 4位于圆筒I的迎着水流一端,而出水口 5位于圆筒I背向水流的另一端。当圆筒I置于水中时，由于水流的作用，水平面6也可顺着迎合水流方向而调节一合适倾斜角度。进水口 4和出水口 5在圆筒I上的设置位置只要能实现水能进入圆筒I内并靠水流动力推动轮叶3旋转，在轮叶3旋转的过程中并能从出水口 5中排出，也就是水要源源不断的从进水口 4进入圆筒I，并从出水口 5不断的排出圆筒I。
[0059]另外，为了使轮叶3由充水区域7进入到充气区域8时，不至于将水带入到充气区域8内，以保证活叶式水流动力装置永远旋转下去，如图11所示，出水口 5靠近水平面6的一侧具有向内凸出于圆筒I的侧壁的挡条10。当轮叶3转动到挡条10的位置时，轮叶3的下端与挡条10的上部重叠，挡条10能在一定时间内限制轮叶3与轮轴2同步转动，并能使水不至于带入到充气区域8内，挡条10凸出于圆筒I的侧壁的长度不能太长或太短，如果太长，则使轮叶3不能越过，影响后续转动，但如果太短，起不到阻挡轮叶3用以隔水的目的。因此挡条10的长度一般设计为以能阻挡出水口 5侧最接近挡条10的一片轮叶3使其在水流动力作用下亦不能继续随轮轴2同步转动，并且到跟随其后的另一轮叶3到达挡条10位置时，在轮轴2的带动下轮叶3被提升至可通过挡条10为准。另外，也可以将挡条10设置为在机械控制下可横向运动或者左右(图11)倾斜一定角度，以使轮叶3可以通过挡条10。
[0060]为了将轮轴2的转动动力不断向外输出，轮轴2的两端应伸出圆筒I的两端盖外，以便与外部设备连接。另外圆筒I的两端盖也能同时起到支撑轮轴2的作用。可以在两端盖上开设轴孔，轮轴2通过轴承装配在两端盖的轴孔内(由于上述结构为常规技术，因此图中未示出)。
[0061]如图2和图11所示，轮叶3沿轮轴2的轴向铰接在轮轴2上，轮叶3与轮轴2采用铰接的连接方式是为了使轮叶能绕铰链11轴线转动一定的角度，绕铰链11轴线转动的角度范围，应为轮叶3辐射状位置依反转动方向至其随后的一片轮叶辐射状位置之间的角度。端板12在每个位于辐射状位置于轮叶3在水流动力作用下转动的反向转动方向位置设有一可收放的轮叶活动机械控制组件，本实施例的轮叶活动机械控制组件为多个小柱13,一个小柱13对应一个轮叶3，以控制每个轮叶3固定或脱离其辐射状位置，每个轮叶活动机械控制组件的伸缩动作是独立的。当轮叶3处于充气区域8内并回位至辐射状位置时，与其对应的小柱13处于伸出状态，以阻挡该轮叶3反转，而将其固定在其应处的辐射状位置。而当轮叶3处于充水区域7内时，与其对应的小柱13亦处于伸出状态，以阻挡该轮叶3反转，而将其固定在其应处的辐射状位置。只有在轮叶3转动至处于挡条10的位置以及前一片轮叶3已越过挡条10的阻挡时，该轮叶3所对应的小柱13处于收缩状态，以使该轮叶3脱离其辐射状位置。在本实施例中，所述活动机械控制组件设置在了端板12上。当然，所述轮叶活动机械控制组件也可以不设置在端板12上，而以其他形式设置在轮叶3上，只要能实现对轮叶3的控制即可。另外端板12的外壁尽量贴近圆筒I的端盖内壁。轮叶3除了因轮轴2转动而到了贴近挡条10的时候外，其余时间轮叶3在轮叶活动机械控制组件小柱13伸出下而固定在辐射状位置上，当轮叶3因轮轴2转动而到了贴近挡条10以及前一片轮叶3已越过挡条10的阻挡时，轮叶活动机械控制组件小柱13收回而释放轮叶3的活动自由，轮叶3可以绕着铰链11轴线活动。其他轮叶3所相应的轮叶活动机械控制组件设置形式与该片轮叶3所相应的轮叶活动机械控制组件的设置形式完全相同。否则，位于充水区域7内的轮叶3在水的水流动力作用下不会保持住一定的状态，也不会带动轮轴2旋转。如图2所示，本实施例中的轮叶3与轮轴2采用铰链(即合页)11连接。而且，一般圆筒I的长度较长，轮叶3的长度需与圆筒I的长度相匹配，因此一个轮叶3通常需采用多个铰链11与轮轴2连接，图2中示出了三个轮叶3。多个轮叶3呈辐射状设置的目的是为了充水区域7和充气区域8内总有轮叶3存在，也就是总有水作用到轮叶3上，以便带动轮轴2不停的旋转。在呈辐射状设置的前提下，轮叶3最好均布于轮轴2的外圆周。
[0062]如图1和图11所示，轮叶3的片数根据圆筒I的尺寸、轮轴2的转动速度要求等参数而确定，本实施例中的轮叶3示出了 12片。如图2所示，优选轮叶3的形状为长条形，为使得轮叶3具有承受水流动力作用的最大面积，轮叶3与轮轴2的轴向外边缘应尽量靠近圆筒I的内壁。而如图4所示，轮叶3另外两个相对的边应与两端端板12内壁相紧贴。
[0063]作为本实施例的一种优选方案，为了保证进水量和出水量，以有效推动轮叶3旋转，进水口 4和出水口 5均为长条形，并从靠近圆筒I的一端开设至靠近圆筒I的另一端。而且为了保证进水效果，使刚进入充水区域7内的轮叶3能够由进水口 4进入的水推动着继续向充水区域7内转动，并且尽量减少由进水口 4进入的水不致大部分越过水平面6，以免圆筒I内充满水部分的重心相距轮轴2的距离缩短，优选进水口 4的两条侧边均偏离水平面6，或者说进水口 4的两条侧边均不位于水平面6上。
[0064]本活叶式水流动力装置本身微小渗漏而进入充气区域8的水或者由轮叶3从充水区域7带入充气区域8的水，会因为轮叶3顺着轮轴2的转动而把水带回充水区域7。
[0065]为了使轮叶3能够绕轮轴2活动，可以用另外一种方式代替轮叶3通过铰链铰接在轮轴2上，如图3所示，这种方法是在轮叶3两端靠近轮轴2处设置凸出的榫头9，榫头9插进端板12上相对应位置所设置的榫眼19内，榫头9起到转轴的作用。
[0066]如图12所示，当轮叶3运行至挡条10的位置时，由于受挡条10的阻挡而脱离原来的辐射位置，为了使轮叶3在越过挡条10后能恢复到原来的位置(即图13中虚线位置)，每个轮叶3上均设置用于使轮叶3回位保持在辐射状设置的回位机械操控组件(图中未示出)，回位机械操控组件优选弹簧，弹簧具有结构简单、使用方便、回弹效果好的优点。结合图11或图12，以抵在挡条10上的一片轮叶3为例，所述弹簧可以设置在该轮叶3的左侧面或右侧面上，当设置在左侧面时应该为压簧，而设置在右侧面时则为拉簧。其他轮叶3上的回位机械操控组件设置形式与该片轮叶3上回位机械操控组件的设置形式完全相同。
[0067]如果轮叶3的尺寸较大，采用弹簧将不足以控制使轮叶3回位，此时轮叶3的回位也可以采用其他的方式，如回位机械操控组件可设置在端板12上采用电动马达驱动方式等。由于本发明的活叶式水流动力装置设置在水中，不容易将外部的电能引入到本发明的装置内，因此，当采用电动马达驱动方式时，端板12必须内置发电系统，也就是端板12为中空结构，该发电系统设置在端板12内部。该发电系统将利用自身的动能，如图14所示，端板12内设有由齿轮带动的悬垂发电机组，所述悬垂发电机组用于电力控制轮叶3的活动，继续结合图14,所述悬垂发电机组包括一悬垂杆20、一发电齿轮组及一内供动力发电机24 ；悬垂杆20设有用于使轮轴2穿过的圆孔(图中未示出)，轮轴2通过轴承装配在悬垂杆20的圆孔内；悬垂杆20的上端固定一与轮轴2平行的齿轮轮轴21，所述发电齿轮组包含端板接合齿轮22及发电机接合齿轮23，端板接合齿轮22及发电机接合齿轮23结合在一起并均通过轴承装配在齿轮轮轴21上，端板接合齿轮22的直径小于端板12外缘至轮轴2外缘的距离，发电机接合齿轮23的直径小于端板接合齿轮22的直径，端板接合齿轮22的轮齿相对的端板12的内壁具有内向轮齿25，端板接合齿轮22与端板12的内壁上的内向轮齿25相啮合；内供动力发电机24固定于悬垂杆20的下端，发电机接合齿轮23通过动力传动带(图中未不出)与内供动力发电机24的机械动力输入部分(图中未出)连接，以为内供动力发电机24提供动力；悬垂杆20的下端还置有一加权重物(图中未示出)，所述加权重物的设置以调节悬垂杆20的重量分布，使悬垂杆20在端板12转动时可以尽量保持悬垂位置。
[0068]在轮叶3的带动下，轮轴2将不断的转动，以产生动能，轮轴2所产生的动能大部分向外输出用于发电，小部分用于自身使用即用于内供动力发电机24发电，如图14所示，端板12在轮轴2的带动下不断地转动，由于端板接合齿轮22与端板12的内壁上的内向轮齿25相啮合，因此端板12的转动将带动端板结合齿轮22不断地转动，由于发电机结合齿轮23与端板结合齿轮22结合在一起，因此端板结合齿轮22将带动发电机结合齿轮23随转，发电机接合齿轮23将通过所述动力传动带(图中未示出)，把动力源源不断地传送到内供动力发电机24使其发电。内供动力发电机24发电后用于控制轮叶3回位，也可用于小柱13在端板12内的伸出与回缩。
[0069]下面结合附图对本发明的活叶式水流动力装置的工作原理和工作过程简要介绍如下:
[0070]使用时，将本发明的活叶式水流动力装置置于河流或洋流中，即如图1、图11至图13的方式放置，如图12所示，下面以其中三片轮叶3为例进行说明，现将该三片轮叶分别定义为轮叶3a、轮叶3b和轮叶3c，当轮叶3a依逆时针方向旋转时，扇形空间A进入进水口 4的位置，活叶式水流动力装置迎着水流一方的水会因水流动力作用流入并充满整个扇形空间A。
[0071]继续结合图12，与此同时，所有轮叶3继续依逆时针方向旋转时，轮叶3b受挡条10阻碍，而轮叶3c则按正常方式旋转，此时轮叶3b辐射状位置所相应的轮叶活动机械控制组件小柱13收回退回入端板12内，释放轮叶3b的活动自由，使其偏离其辐射状位置，让轮叶3b可以绕着铰链11的轴线活动，轮叶3b因扇形空间B内的水压关系，依然贴紧挡条10，轮叶3b和轮叶3c之间的扇形空间B不断收窄，使扇形空间B内的水会受到挤压，而从出水口 5排出圆筒I夕卜。
[0072]如图13所示，当轮叶3c旋转至挡条10的位置时，会受到挡条10的阻碍，与此同时，由于其他轮叶3仍然在带动轮轴2旋转，当轮叶3b被轮轴2带动一定角度后，轮叶3b的边缘到轮轴2轴线的距离小于等于轮轴2轴线到挡条10的距离时，轮叶3b脱离挡条10的阻碍并越过挡条10而回复绕着铰链11的轴线自由活动，利用弹簧或马达驱动方式等的回位机械操控组件使轮叶3b回复到原来的辐射状位置，并由轮叶活动机械控制小柱13再伸出，把轮叶3b重新固定在辐射状位置。因为水流动力作用，水流不断这样穿过活叶式水流动力装置，不断带动轮叶3进而带动轮轴2旋转,川流不息。
[0073]通过上述描述可知，本发明的活叶式水流动力装置可以一直保持充水区域7(图12和图13中的下半边)注满水，而充气区域8 (图12和图13中的上半边)一直只有空气，使轮轴2—直旋转。
[0074]本发明的活叶式水流动力装置的能量损耗主要在三部分:1)转轴2的机械摩擦力，轮叶3脱离辐射状位置移动时两侧与端板12内壁之间的摩擦力，第一防漏条14与端板12外壁紧密接触所产生的摩擦力，第二防漏条15与轮叶3轴向外边缘紧密接触所产生的摩擦力以及轮叶3与挡条10上第三防漏条16接触所产生的摩擦力；2)充气区域8内的积水利用轮叶3带回充水区域7所耗损的能量；3)轮叶3受挡条10的阻碍后回复原来辐射状位置所需的能量。因此，轮叶3采用轻质材料制造，或将轮叶3设计为中空的，以减轻轮叶3的重量,可相应减轻能量的损耗。
[0075]以上三部分能量损耗接近固定，按理，在河流或洋流的巨大能量作用力下，水流穿过活叶式水流动力装置带动轮叶旋转所产生的能量，远超过能量损耗，抵消能量损耗后，还有大量剩余能力，以带动发电机组发电。
[0076]下面是对本发明的活叶式水流动力装置所产生的能量通过初步估算进行说明:
[0077]假设圆筒I的内径或轮叶3的径向长度为R，假设圆筒I的长度为L，轮叶3的面积为RL。假设水流横向流过r的时间为t，则水流速度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]假设R为I米，圆筒I的长L=IOOO米，水流速度V为I米/秒，功率P= (1/2) X 1000 X I X 1000 X I3=0.5百万瓦。同样的装置，若置于水流速度v为3米/秒水流，功率 P= (1/2) X 1000X IX 1000X33=13.5 百万瓦。
[0080]发电容量比较:
[0081]三峡大坝水电站，共安装32台70万千瓦水轮发电机组，另外还有两台5万千瓦的电源机组，总装机容量为2250万千瓦，即22500百万瓦。长江中游长一千公里，平均流速为I米/秒，可设置数万个圆筒半径I米及长1000米的活叶式水流动力装置在河流中，发电量可超过三峡大坝水电站的发电量。长江上游的水流速度达3米/秒，同一装置的发电量更提升十数倍。事实上，长江流域年均水资源总量9960亿立方米，全流域水能理论蕴藏量约
2.8亿千瓦，可开发量约2.6亿千瓦，约为三峡大坝水电站发电量的11倍，若能够发挥一半功效已有5倍三峡大坝水电站的发电量。
[0082]另外，洋流能源更为巨大，中国沿海洋流的理论平均功率为1.4亿千瓦。美国墨西哥湾流总流量便达到7400?9300万立方米/秒，比陆地上所有河流的总量则要超出80倍。若与我国的河流相比，它大约相当于长江流量的2600倍，或黄河的57000倍。美国伍兹霍尔海洋研究所的研究人员指出，墨西哥湾流受到风力、地球自转和朝向北极前进的热量所驱使，所带来的能量等同于美国发电能力的2000倍。
[0083]世界上河流洋流能量资源丰富，若考虑全世界河流洋流适当设置本发明的活叶式水流动力装置，所产生的发电量，足可以取代现有所有火力发电及核能发电设施，大大减少因火力发电排出的废气所带给人类的危害，并同时能大大减少核电泄露辐射所存在的危险。
[0084]以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种活叶式水流动力装置，其特征在于，包括: 圆筒，两端密封且依其轴向作水平设置，所述圆筒上开设有沿其轴向的进水口和出水口，所述进水口与出水口位于经过圆筒的轴线的水平面下方的同一侧；置于水流中时，所述进水口位于迎着水流的一方，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侧的所述圆筒的侧壁具有向内凸出的挡条；所述圆筒上于所述水平面上方一侧开设有气孔，所述气孔接上气管一直通出水面； 轮轴，穿设在所述圆筒内，所述轮轴的轴线与所述圆筒的轴线重合； 多个轮叶，沿所述轮轴的轴向铰接在所述轮轴上，多个所述轮叶呈辐射状设置，所述轮叶的轴向外边缘尽量靠近所述圆筒的内壁，在水流动力作用下所述轮叶带动所述轮轴单向转动，所述水平面的上下两侧分别形成两个相互独立且隔绝的空间；以及 用于独立控制每个所述轮叶固定或脱离其辐射状位置的轮叶活动机械控制组件。
2.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，还包括设置在所述圆筒两端的圆形的端板，所述端板上开设轴孔，所述轮轴的两端穿过所述端板并与所述端板固定连接在一起，所述轮叶的端边缘与所述端板紧贴，所述端板在每个位于辐射状位置于所述轮叶在水流动力作用下转动的反转动方向位置设有一可收放的小柱状的所述轮叶活动机械控制组件，以独立控制每个所述轮叶固定或脱离其辐射状位置。
3.根据权利要求2所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述端板为一中空密封圆盘形盒，其内还设有用于内供电力控制所述轮叶活动的由齿轮带动的悬垂发电机组；所述悬垂发电机组包括一悬垂杆、一发电齿轮组及一内供动力发电机；所述悬垂杆设有用于使所述轮轴穿过的圆孔，所述悬垂杆与所述轮轴以轴承接合；所述悬垂杆上端固定一与所述轮轴平行的齿轮轮轴，所述发电齿轮组包含端板接合齿轮及发电机接合齿轮，所述端板接合齿轮及发电机接合齿轮结合在一起并均通过轴承装配在所述齿轮轮轴上，所述端板接合齿轮的直径小于所述端板外缘至所述轮轴外缘的距离，所述发电机接合齿轮的直径小于所述端板接合齿轮的直径，所述端板接合齿轮的轮齿相对的所述端板内壁具有内向轮齿，所述端板接合齿轮与所述端板内壁的所述内向轮齿相啮合；所述内供动力发电机固定于所述悬垂杆下端，所述发电机接合齿轮通过动力传动带与所述内供动力发电机的机械动力输入部分连接；所述悬垂杆下端还置有一用于使所述悬垂杆保持悬垂位置的加权重物。
4.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述圆筒两端的端盖内壁沿所述水平面位置设置第一防漏条，所述第一防漏条与所述端板朝向所述端盖的外壁紧贴；所述进水口靠近所述水平面一侧边缘位置的所述圆筒内壁上设置横截面为弧形的第二防漏条，所述第二防漏条与经过其处的所述轮叶的轴向外边缘紧贴；所述挡条阻挡所述轮叶一侧设置第三防漏条，所述第三防漏条与经过其处的所述轮叶受阻挡部分紧贴。
5.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述挡条凸出于所述圆筒侧壁的长度以能阻挡出水口侧最接近挡条的一片轮叶使其在水流动力作用下亦不能继续随所述轮轴同步转动，并且在所述轮轴的带动下所述轮叶提升至可通过所述挡条为准。
6.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述轮叶通过铰链铰接在所述轮轴上。
7.根据权利要求2所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述轮叶两端靠近所述轮轴处设置凸出的榫头，所述榫头插进所述端板上相对应位置所设置的榫眼内。
8.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，每个所述轮叶上均设置用于使轮叶回位保持在辐射状设置的回位机械操控组件。
9.根据权利要求8所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述回位机械操控组件设置在所述端板上，或者所述回位机械操控组件为设置在每个所述轮叶上的弹性组件。
10.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述轮叶均布于所述轮轴的外圆周。
11.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述轮叶采用轻质材料制成，或所述轮叶为中空结构。
12.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述进水口和出水口均为长条形，并从靠近所述圆筒的一端开设至靠近所述圆筒的另一端。
13.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述进水口的两条侧边均偏离所述水平面。
14.根据权利要求1所述的活叶式水流动力装置，其特征在于，所述挡条在机械控制下可作横向前后运动或倾斜一定角度，以便控制其对于所述出水口侧最接近所述挡条的一片所述轮叶的阻挡。
【文档编号】F03B3/18GK103994012SQ201310054772
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2013年2月20日 优先权日:2013年2月20日
【发明者】曹鸿辉 申请人:曹鸿辉