[其他]高效流水能转换装置

说明书

本装置属于流水发电设备的改进。

目前的流水能转换装置存在两类问题：一是不能有效的解决不规则冲撞，流水转换的能量大部份都消耗在自身的不规则冲撞上。甘肃皋兰地区直径达二十公尺的筒车，就是属于这类情况，这种装置只能安装在流速很大的流水中，转换流水表面的能量。二是工艺复杂，成本太高，例如：美国4163905号专利，这类装置工艺复杂，密封性要求高，配套设备要求也很高。本装置不存在这些问题，即可以转换流水表面的能量，也能转换流水深处的能量，只有微小的不规则冲撞配套装置简单，安装也十分方便，能同时转换不同深度流水的能量。本装置可以派生出两种类型：一种是调整部份在水外；另一种是调整部份在水下，两种原理一样，各有特点，下面以第二种来说明。

该装置的核心是叶轮，流水能转换主要靠它进行。叶轮由主轴1叶杆盘2，叶杆3，叶片转轴4，叶片5，限位杆6等组成。叶杆盘固定在主轴上，以叶杆盘和主轴中心为圆心，每60度固定一对叶杆，叶杆在叶杆盘上的横向距离为2倍于内侧叶片宽度。叶杆长度和叶片面积可以根据不同的流速、深度的流水和负载情况而定，叶杆在叶片宽度上的位置内侧小于外侧，叶片转轴按此比例固定在叶片上下，叶片通过叶片转轴套在叶杆上，叶片可以在叶杆上自由转动，上限位杆和下限位杆固定在叶杆上叶片转轴上端和下叶片转轴下端，限制叶片在叶杆上下滑动和控制叶片的工作姿态。见图1，2。

该装置的工作原理见图3，由于叶杆在叶片宽度上的位置内侧比外侧小，外侧叶片重力大于内侧。叶片对在叶杆上转动呈半撑开状入水，进入a角（a角5度称为入水角）。由于流水的作用，叶片转轴外侧接受流水冲击力大于内侧，叶片对这时调整到完全撑开状进入b角（b角90度称为做功角）这时叶片最大面积接触流水，转换的能量由叶片转轴经叶杆传给叶杆盘推动主轴转动，在b角内同时有两组叶片对转换不同深度的流水能量。当叶片运行到c角，（c角75度称为非做功角）叶片处的角度已经接受不到流水的能量，这时叶片对的受力情况发生变化：由原来叶片传动能给主轴变成主轴把动能经叶杆盘由叶杆传给叶片转轴。因叶杆在叶片宽度上的位置内侧比外侧小。外侧所受的水的阻力大于内侧，稍受一点阻力就发生偏转，向外侧偏转90度（由限位杆限定），以最小与水接触面积出水。这时只有叶杆和叶片厚度与水产生不规则冲撞，而这些能量损耗只占全部能量转换的3％。

图4、5是一种高效能流水转换装置的示意图：整个装置锚定在流水中，叶轮2安装在船体1的两侧。叶轮转换流水能后转动、经变速箱3变为发电机4所需的转速，发出的电由输电装置5输出，稳定翼6的作用是使叶轮处于转换流水能的最佳方向。

该装置结构简单，运转平稳，可以不用专人管理可靠工作。由于只有叶片，叶片转轴和叶杆一部份交替工作在水中，所以故障很少，维修也十分方便。可为江湖两岸的居民提供生产和生活用电，在内河上行驶的船只停泊后的生活用电，内河航线上的航标灯用电，及在江河面上设置漂浮电站和无坝固定电站。