门框式水(风)轮机

摘要

门框式水(风)轮机设计新颖，轮机的叶片设计得像门一样，分很多组安装在工作臂上，可关闭和开启。从而使水(风)轮机的叶片能在顺水旋转的半圈，门叶处于关闭状态，对水(风)的利用率最大；而在逆水旋转的半圈门叶开启。水(风)可以顺利通过，阻力最小。成功地解决了轮轴两边门叶同时受力不能旋转的矛盾。还提高了工作效率。对功率的设计可大可小，实用性强。可用于捕捉河流，海流的水力资源。也可用于捕捉风能资源。无论水(风)的方向如何改变，都能被机器捕捉利用。该机结构简单，重量轻。适用范围广。在能源需求量大的今天，门框式水(风)轮机前景广阔。

说明书

所属技术领域：

本发明设计是利用水(风)流动时的冲击力 做功的能量转换装置。

背景技术：

传统的水轮机工作臂与叶片是固定的，属于轴对 称图形设计。要想利用水能资源，必须把半边叶片置于水流中， 另一半叶片置于水流以外。还要修建水坝，水库。受地理条件限 制较多。所以对水力资源利用率不高。

发明内容：

河流、海流、风力它们都蕴藏着巨大的能量。但是人们对它 们的利用率却不高。为此，设计发明门框式水(风)轮机。它能 最大程度地利用这些能量。为人们提供充足的源动力。

实施方式：

门框式水(风)轮机的零部件：(请参看图1和图2)

1轮轴、2工作臂(2.1门页，2.2工作臂框架，2.3门 框轴，2.4活页，2.5门槛，2.6门锁)、3承重轮、4传动轮、 5轴承、6调控装置。

门框式水(风)轮机结构：(请参看图3)四个工作臂与轮 轴固定，工作臂之间互成90度角排列。

工作臂划分成多个门框单元，联合组成。每个门框单元由门 框轴，门槛，活页，门锁组成。联结门叶，门槛的活页都装在门 轴上，可绕轴旋转。门锁安装在工作臂上，用来控制门槛的开与 关。工作时门槛被门锁锁定，不能旋转。它的作用是限制门叶只 能做180度角旋转。同时配合门叶一起承受水(风)的冲击力。 另一个作用是在停机时，通过传动杆，滑块拨动门锁，打开门槛， 使门槛可绕门框轴旋转360度角。门叶也可旋转360度角。

轮轴的一端安装传动轮。动力通过传动轮带动负荷做功。传 动轮可设计成皮带轮，也可设计为齿轮形式。

轮轴的末端通过轴承与基座联结。基座可以是地面平台，也 可以是浮体平台。视该机使用场合而定。如果该机用于捕捉河流， 海流的能量，基座可以设在浮体平台的底部。如果该机用于捕捉 风能，则基座设计在地面。

承重轮安装在工作臂的中间或者三分之二处。它的作用是分 担工作臂的重量，将重量传递到工作平台，同时轮子还可以在平 台的轨道上灵活的滚动。使机器运转平稳。

工作原理：无论是哪个方向来的水(风)流冲击到轮机。由 于四个工作臂呈十字架形式，所以总有两个工作臂平面正对水 (风)流来的方向，受到水(风)的冲击力。另两个工作臂与水 (风)流动方向同向。不阻挡水(风)流通过。(请参看工作原 理图5)假定轮机的工作臂2处在0度角位置。工作臂4处在180 度角位置。两个工作臂门叶的平面与水(风)流方向一致，不阻 挡水(风)流通过。

工作臂1处在90度角位置，工作臂3在270度角位置上。 它两个工作臂上的门叶平面正对着水(风)流动的方向。与水(风) 流方向垂直。由于轮轴两边的工作臂门叶安装位置不同，左边工 作臂的门叶安装在门框的前面，受门槛的限制，在水(风)的冲 击下，处于关闭状态。工作臂上的所有门叶的平面与水(风)流 方向垂直，阻挡水(风)流的通过；轮轴右面的门叶安装在工作 臂的背面。门叶可绕门框轴作180度角旋转，不受门槛的限制， 门叶是打开的，工作臂上所有门叶平面与水(风)流同一方向， 水(风)流可以顺利通过。轮轴上左右两工作臂，只有工作臂1 受到冲击力。从而失去平衡，轮子开始绕轴转动。当工作臂1转 到180度角的时候，门叶平面变成和水(风)流动方向一致，不 再受门槛的制约。在水(风)力量的作用下，自动将门叶打开， 水(风)流可以顺利通过。从180度到360度角这段逆水旋转行 程中，门叶都是开放的，不对水(风)流产生阻力，这一点是该 机的关键。当工作臂1转到0度角的位置时，门叶在水(风)力 作用下重新开始关闭，阻挡水(风)流通过。直到90度角时完 成一个循环周期。从0度角到180度角这段行程中，门叶都是关 闭的，接受水(风)的冲击力，是作功行程。

由于四个工作臂互成90度角排列，交替工作，轮机在水(风) 力的作用下，就会不停地转动，我们通过传动轮，将动力传到配 套的变速装置上，再带动各种负荷，为人们做工。

停车装置：(请参看图4)传动杆安装在工作臂上，传动杆 上设计有滑槽，在滑槽的导引下可作直线运动。传动杆的另一端 是带斜面的，与滑块联结。滑块上面也有滑槽，一端也是带有斜 面的，也可做直线运动，滑块的斜面与门锁的销钉联结。需要停 机时，可对传动杆施力，让传动杆作直线运动，靠斜面运动去推 动滑块移动，滑块又通过斜面推动门锁上的销钉从门槛上的插孔 中拔出。从而使工作臂1和工作臂2门锁上的插销全部退出，释 放对门槛的限制。使门槛可绕门框轴作360度角旋转。门叶不再 受门槛限制。原来门叶只能做180度角旋转，现在也能转动360 度角。与水(风)流方向一致，水(风)流可以顺利通过。这样 一来，四个工作臂上的门叶都是被打开的，机器就停止了转动。

开机时，通过传动杆释放对门锁上销钉的控制，销钉靠弹簧 的力自动弹起。在外力的帮助下，使轮机旋转一周，门槛就会碰 触销钉，销钉就像一把碰锁一样，重新把门槛与框架锁定。门叶 又受门槛的限制，只作180度角旋转。门叶平面又开始阻挡水 (风)流的通过，轮机就会在水(风)力的推动下旋转起来。

门框式水(风)轮机可以把四个工作臂的门叶面积设计的足 够大，水轮机门叶可用薄铁皮材质做，风轮门叶还可用布材料做。 最大限度减轻重量，使收集捕捉水(风)能量工效最高。因为工 作臂是由多组门框构成，所以可向大功率发展而且不修水库，不 修拦水坝。适合于流速不高的河流，海流之中。也可用于陆地上 捕获风能。也可设计成浮体底部安装水轮机，捕捉海流能，浮体 上部安装风轮机，捕捉海风能。河水中可设计成中小型机，把流 淌的河水利用起来。在当前能源需求量大的今天。门框式水(风) 轮机的前景是无限广阔的。

由于门框式水(风)轮机的门叶可在工作臂上旋转，使得轮 轴两边的门叶虽然同处水(风)力的冲击下，半边门叶关闭，另 半边门叶敞开，轮机可以旋转做功。成功的解决了过去水(风) 轮机同处在相同的环境中，难以克服的轮轴两边门叶同时受力， 动力和阻力相互抵消不能旋转的难题。使得人们充分利用水(风) 能做功有了便捷的道路。

门框式水(风)轮机对工作环境要求相对较低。因此灵活性 大，如果机群集中可架设电缆线与电网联结。如果分散，可设想 电解水制氢，再把氢集中起来做机器燃料。

附图说明书

图1为门框式水(风)轮机立体示意图 1轮轴，2工作臂(2.1门页，2.2工作臂框架，2.3门框轴， 2.4活页，2.5门槛)，3承重轮，4传动轮，5轴承。

图2为门框式水(风)轮机正面示意图

1轮轴，2工作臂(2.1门页，2.2工作臂框架，2.3门 框轴，2.4活页，2.5门槛，2.6门锁)，3承重轮，4传动轮， 5轴承，6调控装置。

图3为门框式水(风)轮机俯视局部示意图

1轮轴，2工作臂，2.1门页，2.3门框轴，2.5门槛，2.6 门锁，4传动轮。

图4为门框式水(风)轮机门框单元结构示意图

2.1门页，2.2工作臂框架，2.3门框轴，2.4活页，2.5 门槛，6.1传动杆，6.2滑块，6.3弹簧，6.4门锁销钉

图5为门框式水(风)轮机工作原理图

轮轴2①第一工作臂，2②第二工作臂，2③第三工作臂，2 ④第四工作臂，2.1门叶，2.3门框轴，2.5门槛，4传动轮。