水动力叶片及水动力装置的制作方法

本发明涉动力发电领域，具体而言，涉及一种水动力叶片及水动力装置。

背景技术：

水力发电机是将水能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。现有技术的水力发电装置发电效率低，发电装置的结构复杂。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供结构简单、高转化率的水动力叶片及水动力装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的第一个技术方案是：

一种水动力叶片，包括转轴和动力臂；

所述转轴上圆周均匀连接至少三个动力臂，所述动力臂可带动所述转轴转动；

每个所述动力臂中形成有内储液腔、外储液腔以及连通腔，所述连通腔将所述内储液腔和所述外储液腔连通；

所述内储液腔和所述外储液腔相对于所述连通腔呈反向布置。

进一步，所述动力臂包括支承件和反Z形管体，所述支承件连接在所述转轴上，所述反Z形管体连接在所述支承件上。

进一步，所述反Z形管体为两端反向直角折弯的管状体。

进一步，所述动力臂上设有注水口，所述注水口上连接有盖体，所述注水口与所述盖体为可拆卸连接。

进一步，所述注水口与所述盖体通过螺纹连接。

为解决上述技术问题，本发明采用的第二个技术方案是：

一种水动力装置，其包括动力转化装置和支承塔，所述动力转化装置设于所述支承塔之上，所述动力转化装置可绕着所述支承塔的轴向转动；

所述水动力装置还包括水动力叶片，所述水动力叶片包括转轴和动力臂；所述转轴上圆周均匀连接至少三个动力臂，所述动力臂可带动所述转轴转动；每个所述动力臂中形成有内储液腔、外储液腔以及连通腔，所述连通腔将所述内储液腔和所述外储液腔连通；

所述内储液腔和所述外储液腔相对于所述连通腔呈反向布置；

所述水动力叶片通过所述转轴与所述动力转化装置相连。

进一步，所述动力转化装置为发电机或气泵。

进一步，所述动力臂包括支承件和反Z形管体，所述支承件连接在所述转轴上，所述反Z形管体连接在所述支承件上。

进一步，所述反Z形管体为两端反向直角折弯的管状体。

进一步，所述动力臂上设有注水口，所述注水口上连接有盖体，所述注水口与所述盖体为可拆卸连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

本发明的水动力叶片在转轴上圆周均匀连接动力臂，动力臂中形成Z形流道，该流道内盛装有水或其他流体，施加初始动力，利用杠杆原理以及水的内动力的惯性作用使得水动力叶片连续的转动。本发明还提供水动力装置，水动力叶片的转轴与水动力装置的动力转化装置连接。本发明的水动力叶片即水动力装置与水等流体结合使用，利用内部的水动力使得叶片达到一个连续稳定的转动，将外界的水能等动能转化成电能或其他能量，是一种结构简单、高转化率的水动力叶片及水动力装置。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例所提供的一种水动力叶片的结构示意图；

图2示出了本发明实施例所提供的一种水动力装置的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-水动力叶片；200-水动力装置；110-转轴；120-动力臂；130-支承件；140-反Z形管体；141-内储液腔；142-外储液腔；143-连通腔；150-盖体；210-动力转化装置；220-支承塔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对水动力叶片及水动力装置进行更全面的描述。附图中给出了水动力叶片及水动力装置的优选实施例。但是，水动力叶片及水动力装置可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对水动力叶片的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在水动力叶片及水动力装置的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例1

如图1所示，水动力叶片100包括转轴110和动力臂120，转轴110上圆周均匀连接至少三个动力臂120，动力臂120可带动转轴110转动。每个动力臂120中形成有内储液腔141、外储液腔142以及连通腔143，连通腔143将内储液腔141和外储液腔142连通；内储液腔141和外储液腔142相对于连通腔143呈反向布置。

上述，内储液腔141、外储液腔142和连通腔143组成反Z形流道，该流道用于盛放水等液体。动力臂120受力，带动转轴110转动时，动力臂120的倾斜角度不同，反Z形流道中的水所处的位置不同，每个动力臂120中的水的施力力臂长度不同。利用杠杆原理和惯性原理使得水动力叶片100有一转动失衡差，从而转动。

具体的，动力臂120包括支承件130和反Z形管体140，支承件130连接在转轴110上，反Z形管体140连接在支承件130上。

上述，反Z形管体140即为动力臂120中的形成的内储液腔141、外储液腔142和连通腔143所共同组成的反Z形流道。

本实施例中，转轴110上圆周均匀连接有12根动力臂120，每一动力臂120由支承件130和反Z形管体140组成。两两反Z形管体140在同一直线上，且两两反Z形管体140的安装呈中心对称状。

反Z形管体140和支承件130可以为一体部件也可以为分体连接式部件。12根动力臂120采用一体式铸造成型，并直接铸造出内储液腔141、外储液腔142和连通腔143。一体式的部件一致性好，整体结构紧凑、牢固。反Z形管体140和支承件130的分体式制造，使得单体零部件的结构简单、便于制造。且在部分零件损坏时，可单独更换，不用整体维修，使得水动力叶片100的维修成本降低。

水动力叶片100的可由木材、塑料或金属材料制成。木材的好处在于质量轻、不生锈，但木材的化学稳定性较差，使用一段时间后易腐烂。塑料材质的水动力叶片100的质轻强度低、不会生锈，稳定性较弱，使用一段时间后易老化。金属制的水动力叶片100，强度大，质量大，部分金属容易生锈。

本实施例的水动力叶片100的动力臂120为铝合金一体式铸造成型。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。铝合金制的动力臂120质轻强度高的特性使得水动力叶片100在转动时的惯性较小，对外界作用力较为敏感，即在较小的外加启动力下也能开始转动。

本实施例中，反Z形管体140为两端反向直角折弯的管状体。反Z形管体140上形成有内储液腔141、外储液腔142和连通腔143。内储液腔141为反Z形管体140靠近转轴110的一端，外储液腔142为反Z形管体140远离转轴110的一端，即动力臂120的悬空端。内储液腔141和外储液腔142相对反Z形管体140呈中心对称。

以上反Z形管体140是内储液腔141与外储液腔142中的水起互换工作部件。支承件130将反Z形管体140和转轴110连接起来。

在其他实施例中，反Z形管体140还可以为两端反向钝角折弯的管状体。

上述，反Z形管体140中装有一定量的水，该水量不超过内储液腔141或外储液腔142的储水量。当动力臂120处于0°-180°时，即动力臂120向上倾斜时，反Z形管体140中的水流向内储液腔141。当动力臂120处于180°-360°时，即动力臂120向下倾斜时，反Z形管体140中的水流向外储液腔142。

若对水动力叶片100施加一个顺时针方向的初始动力，水动力叶片100产生一个顺时针的转动。反Z形管体140中的水在转动过程中，右半边的反Z形管体140中的水由内储液腔141流向外储液腔142，左半边的反Z形管体140中的水由外储液腔142流向内储液腔141，该过程是一个此消彼长的过程，使得水动力叶片达到一个转动平衡。可以理解，水动力叶片100逆时针转动时原理与顺时针转动类似。

动力臂120上设有注水口(图中未示出)，注水口上连接有盖体150，注水口与盖体150为可拆卸连接。

动力臂120中形成的Z形流道为连接在支承件130上的反Z形管体140，在反Z形管体140上设有注水口，通过注水口向其中加水，然后盖上盖体150将反Z形管体140封闭。为保证盖体150与注水口的良好密封，应该在盖体150与注水口之间加设密封圈。

本实施例中，反Z形管体140为圆管，注水口为设于反Z形管体140的外储液腔142端部的开口，盖体150为设于外储液腔142端部的盖子。

在反Z形管体140中的水会随着水动力叶片100的工作逐渐减少，所以应时常向反Z形管体140加水以保证水动力叶片100的正常工作。注水口与盖体150的可拆卸连接显得十分必要。盖体150可通过卡接、螺纹连接或翻折的盖于注水口上。本实施例中，注水口与盖体150通过螺纹连接。螺纹连接的方式使得相互连接的部件结构简单，连接可靠，且螺纹连接的密封效果较好。

在另一实施例中，通过注水口向反Z形管体140中注入一定量的水后，通过焊接或浇铸的方式将注水口封锁，以保证反Z形管体140的良好的密封。

需要说明的是，反Z形管体140中的水还可以是其他的液体，甚至还可以是沙子等流体。

需要说明的是，该水动力叶片100利用其反Z形管体140中的水的内动力，驱动水动力叶片100持续的转动。若没有外界的阻力会一直转动下去。但是外界阻力是必然存在的，所以应向水动力叶片100施加外界的动力，如水动力，风力或人力来驱动水动力叶片100的转动。

需要说明的是，不同的尺寸规格及应用环境的水动力叶片具有不同的功能。大型的水动力叶片100可通过水力提供动能使其转动，用于发电；中小型的水动力叶片100可通过风力提供动能使其转动，用于发电或观赏；微型的水动力叶片100可通过人为或自然风提供动能使其转动，可用于作为桌面摆件用于观赏。

实施例2

如图2所示，水动力装置200包括动力转化装置210和支承塔220，动力转化装置210设于支承塔220之上，动力转化装置210可绕着支承塔220的轴向转动。

水动力装置200还包括水动力叶片100。水动力叶片100包括转轴110和动力臂120，转轴110上圆周均匀连接至少三个动力臂120，动力臂120可带动转轴110转动。每个动力臂120中形成有内储液腔141、外储液腔142以及连通腔143，连通腔143将内储液腔141和外储液腔142连通；内储液腔141和外储液腔142相对于连通腔143呈反向布置。

上述，内储液腔141、外储液腔142和连通腔143组成反Z形流道，该流道用于盛放水等液体。动力臂120受力，带动转轴110转动时，动力臂120的倾斜角度不同，反Z形流道中的水所处的位置不同，每个动力臂120中的水的施力力臂长度不同。利用杠杆原理和惯性原理使得水动力叶片100有一转动失衡差，从而转动。

具体的，动力臂120包括支承件130和反Z形管体140，支承件130连接在转轴110上，反Z形管体140连接在支承件130上。

上述，反Z形管体140即为动力臂120中的形成的内储液腔141、外储液腔142和连通腔143所共同组成的反Z形流道。

本实施例中，转轴110上圆周均匀连接有12根动力臂120，每一动力臂120由支承件130和Z形管状体140组成。两两反Z形管体140在同一直线上，且两两反Z形管体140的安装呈中心对称状。

反Z形管体140和支承件130可以为一体部件也可以为分体连接式部件。12根动力臂120采用一体式铸造成型，并直接铸造出内储液腔141、外储液腔142和连通腔143。一体式的部件一致性好，整体结构紧凑、牢固。反Z形管体140和支承件130的分体式制造，使得单体零部件的结构简单、便于制造。且在部分零件损坏时，可单独更换，不用整体维修，使得水动力叶片100的维修成本降低。

水动力叶片100的可由木材、塑料或金属材料制成。木材的好处在于质量轻、不生锈，但木材的化学稳定性较差，使用一段时间后易腐烂。塑料材质的水动力叶片100的质轻强度低、不会生锈，稳定性较弱，使用一段时间后易老化。金属制的水动力叶片100，强度大，质量大，部分金属容易生锈。

本实施例的水动力叶片100的动力臂120为铝合金一体式铸造成型。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能。铝合金制的动力臂120质轻强度高的特性使得水动力叶片100在转动时的惯性较小，对外界作用力较为敏感，即在较小的外加启动力下也能开始转动。

本实施例中，反Z形管体140为两端反向直角折弯的管状体。反Z形管体140上形成有内储液腔141、外储液腔142和连通腔143。内储液腔141为反Z形管体140靠近转轴110的一端，外储液腔142为反Z形管体140远离转轴110的一端，即动力臂120的悬空端。内储液腔141和外储液腔142相对反Z形管体140呈中心对称。

以上反Z形管体140是内储液腔141与外储液腔142中的水起互换工作部件。支承件130将反Z形管体140和转轴110连接起来。

在其他实施例中，反Z形管体140还可以为两端反向钝角折弯的管状体。

上述，反Z形管体140中装有一定量的水，该水量不超过内储液腔141或外储液腔142的储水量。当动力臂120处于0°-180°时，即动力臂120向上倾斜时，反Z形管体140中的水流向内储液腔141。当动力臂120处于180°-360°时，即动力臂120向下倾斜时，反Z形管体140中的水流向外储液腔142。

若对水动力叶片100施加一个顺时针方向的初始动力，水动力叶片100产生一个顺时针的转动。反Z形管体140中的水在转动过程中，右半边的反Z形管体140中的水由内储液腔141流向外储液腔142，左半边的反Z形管体140中的水由外储液腔142流向内储液腔141，该过程是一个此消彼长的过程，使得水动力叶片达到一个转动平衡。可以理解，水动力叶片100逆时针转动时原理与顺时针转动类似。

动力臂120上设有注水口(图中未示出)，注水口上连接有盖体150，注水口与盖体150为可拆卸连接。

动力臂120中形成的Z形流道为连接在支承件130上的反Z形管体140，在反Z形管体140上设有注水口，通过注水口向其中加水，然后盖上盖体150将反Z形管体140封闭。为保证盖体150与注水口的良好密封，应该在盖体150与注水口之间加设密封圈。

本实施例中，反Z形管体140为圆管，注水口为设于反Z形管体140的外储液腔142端部的开口，盖体150为设于外储液腔142端部的盖子。

在反Z形管体140中的水会随着水动力叶片100的工作逐渐减少，所以应时常向反Z形管体140加水以保证水动力叶片100的正常工作。注水口与盖体150的可拆卸连接显得十分必要。盖体150可通过卡接、螺纹连接或翻折的盖于注水口上。本实施例中，注水口与盖体150通过螺纹连接。螺纹连接的方式使得相互连接的部件结构简单，连接可靠，且螺纹连接的密封效果较好。

在另一实施例中，通过注水口向反Z形管体140中注入一定量的水后，通过焊接或浇铸的方式将注水口封锁，以保证反Z形管体140的良好的密封。

需要说明的是，反Z形管体140中的水还可以是其他的液体，甚至还可以是沙子等流体。

上述，水动力装置200包括动力转化装置210、支承塔220和水动力叶片100。水动力叶片100通过转轴110连接于动力转化装置210上。动力转化装置210为发电机或气泵，可根据储能装置选用不同的动力转化装置210，若储能装置为蓄电池则采用发电机，若储能装置为气罐则采用气泵。还可以根据使用环境选用不同的动力转化装置210，在水力比较大的地区可选用气泵做为动力转化装置210，将气体压缩储存在气罐中，直接将水能转化为气体的动能，将气体的动能直接使用在轮胎加压、或一些生产车间的气枪上，不用将电能再次进行二次转化为气体的动能造成能源的损耗；若在水力比较小的地区可以选用发电机作为动力转化装置210，直接将水能转化成电能储存在蓄电池中。

在水力冲击水动力叶片100的过程中，水动力叶片100通过转轴110带动动力转化装置210转动，进行能量的转化。

本发明的水动力叶片在转轴上圆周均匀连接动力臂，动力臂中形成Z形流道，该流道内盛装有水或其他流体，施加初始动力，利用杠杆原理以及水的内动力的惯性作用使得水动力叶片连续的转动。本发明还提供水动力装置，水动力叶片的转轴与水动力装置的动力转化装置连接。本发明的水动力叶片即水动力装置与水等流体结合使用，利用内部的水动力使得叶片达到一个连续稳定的转动，将外界的水能等动能转化成电能或其他能量，是一种结构简单、高转化率的水动力叶片及水动力装置。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。