專利名稱：反作用水輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及把流動的水流的能量轉(zhuǎn)換為一根旋轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械能的水輪機(jī)，更具體的說，涉及一種目的在于減小葉片進(jìn)入水中和離開水的時候作用在水輪機(jī)葉片上的液體阻力，提高水輪機(jī)的工作效率，葉片輪廓經(jīng)過改進(jìn)的水輪機(jī)。
與重力式水輪機(jī)和脈沖式水輪機(jī)不同，反作用水輪機(jī)與水的重力頭完全無關(guān)，而是把流動的水流的能量，例如潮汐或河流中流動的水流的能量轉(zhuǎn)變?yōu)橐桓D(zhuǎn)軸上的機(jī)械能。反作用水輪機(jī)的安裝方式是把它轉(zhuǎn)動部分的下部浸入水中，使轉(zhuǎn)動部分向著水流同樣的方向轉(zhuǎn)動。
通常的反作用水輪機(jī)，或者由增大旋轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動力，或者由增加作用在葉片上的水量來提高它的工作效率。此時，可以用增大轉(zhuǎn)動部分的輪緣與旋轉(zhuǎn)軸之間的徑向距離，或者用增大葉片的垂直斷面積或者轉(zhuǎn)動部分的寬度來增大作用在轉(zhuǎn)動部分上的水量，來增大旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動力。通常的水輪機(jī)的葉片是沿徑向安裝在轉(zhuǎn)動部分的輪緣上的。這樣，潮汐或河流中的水流與轉(zhuǎn)動部分在水中的最下面的部分成直角，使得水流的能量能更有效地作用在葉片上。然而，對于轉(zhuǎn)動部分中進(jìn)入和離開水面的那些葉片，卻沒有水流能量的作用。當(dāng)葉片進(jìn)入和離開水面時，葉片與水面平行，所以水反而有很強(qiáng)大的反作用力作用在葉片上。這種作用在上部葉片上的反作用力抵消了轉(zhuǎn)動部分最下面的那一部分葉片所獲得的有效的水流的能量。所以，這種普通的水輪機(jī)的工作效率很低。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種反作用水輪機(jī)，這種反作用水輪機(jī)能解決以上問題，具有結(jié)構(gòu)經(jīng)過改進(jìn)的葉片，能有效地降低作用在進(jìn)入和離開水面的那些葉片上的液體阻力，從而提高反作用水輪機(jī)的工作效率。
為了達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的反作用水輪機(jī)包括一個兩端用圓形側(cè)板蓋住的密封的長圓筒，在該圓筒的中部設(shè)有一塊圓環(huán)形的輔助板，上述圓筒的半徑與上述側(cè)板的半徑的比例是4∶5；在上述圓筒的外表面上裝有許多沿軸線方向有規(guī)律地隔開距離布置的葉片，每一塊葉片有一個半圓的弧形內(nèi)表面，該圓弧的直徑等于側(cè)板的半徑與圓筒的半徑的差，還有一個從各葉片在側(cè)板圓周上的的頂點(diǎn)到上述圓筒的圓周上，距離等于葉片之間的節(jié)距的流線形外表面。
閱讀下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)描述，將能更清楚地了解本發(fā)明的上述和其他的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中

圖1表示按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的反作用水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖2是圖1中的反作用水輪機(jī)的斷面圖；圖3是表示圖1中的反作用水輪機(jī)的工作狀態(tài)的斷面圖。
圖1至圖3表示按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的反作用水輪機(jī)。和以上描述的現(xiàn)有技術(shù)一樣，本發(fā)明的反作用水輪機(jī)也是用于將水流的能量，例如潮汐或河流的能量轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能的。
如圖1至3所示，本發(fā)明的反作用水輪機(jī)1包括一個兩側(cè)用圓形的側(cè)板1’蓋住的密封的長圓筒1a。在該圓筒1a的中部垂直地裝了一塊圓環(huán)形的輔助板1”，并使得這三塊板1’和1”互相平行。在上述水輪機(jī)1中，通常是把圓筒1a的半徑CP與各側(cè)板1’的半徑CA定為4∶5到4∶6。在上述圓筒1a的外表面上裝有許多沿軸線方向有規(guī)律地隔開距離布置的葉片2。各葉片2的受到水的作用的表面或內(nèi)表面3的橫斷面是一個由直徑PA決定的半圓，該直徑等于側(cè)板1’的半徑CA與圓筒1a的半徑CP的差。葉片2的外表面3’是流線形的弧線，這條弧線在葉片2的節(jié)距的距離PP’的范圍內(nèi)，從位于側(cè)板1’的外圓周A上的葉片2的頂點(diǎn)，延伸到圓筒1a所定的圓周上的B點(diǎn)。
附圖中，標(biāo)號4是指水輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸，標(biāo)號5是指旋轉(zhuǎn)軸的軸承，標(biāo)號6是指支承立柱，標(biāo)號7是指平衡重，標(biāo)號7’是指從平衡重連到軸承的鋼絲繩，標(biāo)號8是指為平衡重導(dǎo)向用的導(dǎo)向柱，標(biāo)號9是指浮槽，標(biāo)號10是指錨樁，標(biāo)號11是指錨樁繩。
下面描述上述反作用水輪機(jī)的工作效果。
如圖3所示，水輪機(jī)1安裝在浮槽9上，水輪機(jī)1的旋轉(zhuǎn)軸4插入支承在支承立柱6上的軸承內(nèi)。上述水輪機(jī)1沉入水中的深度可以根據(jù)水深調(diào)節(jié)。即，借助于調(diào)節(jié)平衡重7的重量，能使水輪機(jī)1和軸承5一起沿著垂直方向相對于浮槽9的支承立柱6移動。上述浮槽9用錨樁繩11系在錨樁10上，而錨樁則從浮槽9沉入水下，以防止浮槽9跑掉。在上述狀態(tài)下的水輪機(jī)1由水流推動它轉(zhuǎn)動，從而把水流的能量轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)軸4的機(jī)械能量。如上所述，各葉片2的內(nèi)表面3具有半圓形的圓弧，而各葉片2的外表面3’則具有流線形的圓弧。由于上述特殊設(shè)計(jì)的各葉片的表面3和3’，在RW那一部分上的葉片能以其外表面3’的下部平滑地浸入水中，因?yàn)檫@一部分比外表面3’的上部先浸入水中。因此，當(dāng)葉片2在RW部分浸入水中時，作用在各葉片2的外表面3’上的液體阻力幾乎可以忽略。另一方面，當(dāng)葉片2從LW部分離開水面時，各葉片2的內(nèi)表面3是朝下的，外表面3’的下部先于外表面3’上部離開水面。因此，當(dāng)葉片2在LW部分離開水面時，作用在葉片2上的液體阻力幾乎也可以忽略。
此外，水輪機(jī)1的圓筒1a是密封的，所以當(dāng)水流推動水輪機(jī)1轉(zhuǎn)動時，水不會進(jìn)入圓筒1a內(nèi)。因此，上述水輪機(jī)也沒有因?yàn)樗M(jìn)入圓筒1a內(nèi)而形成的液體阻力。在水輪機(jī)1浸入水中的最下面的那一部分，各葉片2的內(nèi)表面3與水流成直角，所以水流的能量有效地集中在弧形內(nèi)表面3上，從而增大了水輪機(jī)1轉(zhuǎn)動的力量。
如上所述，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)經(jīng)過改進(jìn)的反作用水輪機(jī)，這種水輪機(jī)最適用于將水流，例如潮汐或河流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)械能。在上述水輪機(jī)中，葉片具有特殊設(shè)計(jì)的形狀，不僅能減小作用在葉片上的液體阻力，還能將水流的能量集中在葉片上。這就是說，各葉片的內(nèi)表面具有半圓形的弧線斷面，當(dāng)葉片進(jìn)入或離開水面時，內(nèi)表面正好朝上或朝下。各葉片的外表面具有流線形的斷面，能平滑地進(jìn)入或離開水面，從而使得葉片在進(jìn)入或離開水面時幾乎沒有液體阻力。同時，在水輪機(jī)在水中的最下面的部分，水流的能量有效地集中在各葉片的圓弧形內(nèi)表面上。上述作用在葉片上的可以忽略的液體阻力不會抵消在水輪機(jī)最下面部分的葉片所獲得的能量。這樣，上述水輪機(jī)就具有很高的工作效率，非常適于用作有效的能源。上述水輪機(jī)的另一個優(yōu)點(diǎn)在于葉片的結(jié)構(gòu)比以往的葉片堅(jiān)固，所以這種水輪機(jī)的期望壽命大大地延長了。
雖然為了說明起見，上面只公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，可以對本發(fā)明作出各種改進(jìn)、增補(bǔ)和替換，而不會脫離權(quán)利要求書中所描述的本發(fā)明的范圍和要點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種反作用水輪機(jī)，它包括一個兩端用圓形側(cè)板蓋住的密封的長圓筒，在該圓筒的中部設(shè)有一塊圓環(huán)形的輔助板，上述圓筒的半徑與上述側(cè)板的半徑的比例是4∶5；以及在上述圓筒的外表面上裝有許多沿軸線方向有規(guī)律地隔開距離布置的葉片，每一塊葉片有一個半圓的弧形內(nèi)表面，該圓弧的直徑等于側(cè)板的半徑與圓筒的半徑的差，還有一個從各葉片在側(cè)板圓周上的的頂點(diǎn)到上述圓筒的圓周上，距離等于葉片之間的節(jié)距的流線形外表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于將水流的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的反作用水輪機(jī)。在這種水輪機(jī)中，葉片具有特殊設(shè)計(jì)的形狀，不僅能減小液體的阻力，而且還能將水流的能量都集中在葉片上。各葉片的內(nèi)表面具有半圓形的弧形斷面，而外表面具有流線形的斷面，在進(jìn)入或離開水面時幾乎完全沒有液體阻力。在水輪機(jī)的最下面的部分，水流的能量有效地集中在各葉片的弧形內(nèi)表面上。
文檔編號F03B17/06GK1146232SQ95192658
公開日1997年3月26日 申請日期1995年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月18日
發(fā)明者康杭蘇魯 申請人:康杭蘇魯