潛水式流水渦轉輪機發電站的制作方法

潛水式流水渦轉輪機發電站的制作方法
【專利摘要】本發明涉及潛水式流水渦轉輪機發電站；它主要用途是開發大自然的江河領域，利用江河自然流動的水流進行水力發電，它完全尊重自然，巧妙的科學的開發利用了大自然的天勢地理，它不需犧牲大量國土資源，也無需花費巨資建壩造庫蓄水發電，只需在江河領域中選擇流量比較激的水域進行發電，它采取潛入江河水中的方式發電，在發電時不會影響水底泥沙，水中魚類和水面船舶的通過，同時它還能實現組網發電，按機組前后串并聯方式安裝應用即可，它能實現水源的二次利用或多次重復利用，做到水利水源高效利用不浪費，實現了投入少見效快的開發利用模式。它純屬于綠色環保無污染零排放的持續清潔能源的利用，它是人類未來電力發展的方向。
【專利說明】潛水式流水渦轉輪機發電站
【技術領域】
[0001]水利水力發電領域。
【背景技術】
[0002]目前全世界和我國在利用水力發電方面多是采取建壩造庫蓄水進行發電的。如我國的三峽發電也不例外，為了建成三峽發電工程，我國投入了天文數的巨資近千億元人民幣，同時還犧牲了 N多個縣的國土資源用作發電蓄水，除此之外還直接和間接的影響著當今的自然環境，給脆弱的環境增添了很多變數。它的建成的確解決我國工農業生產快速發展的電力需求，但對于我國人多地少的國家來說真是付出了極大的代價，因土地是不可再生的資源。我的評價是，它是受當今人類科技發展水平和智慧的限制產物，在利用水力發電方面采用了沒辦法的的辦法，可說是拆了東墻補了西墻。只能說它是人類發展中的過渡期行為吧。對此我為了仍能滿足不斷發展的電力需求，克服巨資的投入和必須犧牲大量國土資源為代價的不足，我精心設計出了名叫“潛水式流水渦轉輪機發電站”，簡稱為“潛水式渦輪機電站”。它的主要用途是直接開發大自然的江河領域，完全利用江河自然流動的水流進行水力發電。我這款“潛水式渦輪機電站”的設計原理是；依據我于今年申請發明專利的《電動車動態式充電機上的“雙螺旋風扇”》的工作原理設計而成。因它的形狀獨特，高效無t匕，技術領先，制造簡單，結構緊湊，它是史無前例的，也是空前絕后的，我把它稱之為“龍卷風威力效率機”。利用它的實際高效特征，可以更有效的開發大自然界存在的持續巨大的清潔能源“水能和風能”。我的這項設計實際上也是屬于“雙螺旋風扇”原理的衍生系例的開發設計，是它在相關領域中，對不同水能利用的開拓性應用，從而有效的和極大的開創利用清潔能源，使人類極早的步入綠色環保低碳高效的節能新時代。它的基本特征是；1它完全尊重自然，不需人為改造環境，它能巧妙的科學的開發利用了大自然的天勢地理，也不需犧牲大量國土資源為代價，更不會給人類生存環境帶來新的人為災難。2它無需花費巨資建壩造庫蓄水發電，只需在江河領域中選擇流量比較激的水域進行發電，它純粹合理的利用了持續的天然的清潔的水能源，它不排放污染是綠色環保發電設備。3它采用了潛入江河水中的方式發電，在發電時不會影響水底泥沙，水中魚類和水面船舶的通過。4它還能實現組網發電應用，按機組前后串并聯方式安裝應用即可。5它還能實現水源的二次利用或多次重復利用(二次利用就是在現有水力發電站的水壩閘門首次發電機組的出水口處或合流處進行再次水力利用發電)，做到水利水源高效利用不浪費，可說它是未來人類水力發電的發展方向。它的優點是:1開發利用面廣；只要有水流流動地方就可實現開發利用，江河面大而深的地方可設計大的“潛水式渦輪機電站”進行發電，反之可設計成中小型的發電站。2它投入少見效快；是現在水力發電站設備成本的15%左右，是當今太陽能多晶硅板發電設備成本的10%左右，也是現有風力發電設備成本的20%左右。3它技術要求低；一般中小型企業都能制造生產，做到了就地取材，物盡所用。4它安全可靠；設備簡明扼要故障率低，它不會構成傷害所有生物包括人類。5使用壽命長，設備維護維修方便。
【發明內容】

[0003]我為了實現“潛水式渦輪機電站”設計了如下構成部件；一設計了 “三葉式旋渦轉輪”，簡稱“旋渦轉輪”，如圖1圖2所示。二設計了喇叭式直管外罩和加強環板，如圖3所示。三設計了蝸輪蝸桿傳動機械組，如圖8所示。四設計了落地腳架空定位，如圖4，5所示。五設計了超長傳動聯軸和護管，如圖7所示。六水上平臺站，如圖9所示。現不詳，有待查明。
[0004]四落地腳定位板的設計；如圖5所示；它的構成是在喇叭式外罩下方聯接2根長方形鋼管和直管外罩后下方聯接2根長方形鋼管，它們的聯接方式是先用螺絲釘定位固定再用焊接進行加固。定位板直接焊到落地腳上即可，它的尺寸按實需而定。
[0005]五超長傳動聯軸的和護管設計；如圖7所示，它的構成是；1超長傳動聯軸，它的基本尺寸圖7已表明，具體長度依據需要而定，聯接蝸桿傳動軸的一端加工成外螺紋，它與蝸桿傳動軸對稱的內螺紋相應相聯，要求它必須與渦桿實際轉動方向相反，使它只能相聯不能脫離，它的另外一端是與發電機輪軸相聯并還有軸承架空轉動。2超長傳動聯軸護管，它主要起到防水的作用，同時起到與“旋渦轉輪”喇叭形外罩固定定位和不振動的作用。
[0006]六水上平臺站的設計；如圖9所示；對它的要求是，要高干水面3M左右，設計款式如水上小油井平臺那樣就行了，但要求牢固穩定，能防水防雨，還要方便人員進出和便于配送電就行了。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是“旋渦轉輪”實體結構名稱圖，I第一片葉片，2第二片葉片，3旋渦轉輪中軸管，4第三片葉片。圖2是“旋渦轉輪”葉片定位結構圖，I葉片角度定位桿組，它的作用是確保葉片角度不變形，2葉片葉間定位桿組，它的作用是確保葉片間距不變形。圖3是喇叭式直管外罩和加強環板基本尺寸圖。圖4是“潛水式渦輪機電站”實際效果圖。圖5是“潛水式渦輪機電站”結構名稱圖；1喇叭式大小口徑管，2喇叭式聯接固定板螺絲釘(6只)，
3“旋渦轉輪”架空上支桿組(3根)，4 “旋渦轉輪”葉片角度定位支桿組(3根)，5 “旋渦轉輪”直管外罩，6超長傳動軸定位支桿加強板，7超長傳動聯軸定位支桿，它起到三角支撐的作用，8超長傳動聯軸，9超長傳動聯軸護管，10蝸輪蝸桿傳動機械組防水護罩(二片)，
11“旋渦轉輪”中軸管下端前后軸承(2個)，12蝸桿傳動軸軸承(2個)，13蝸桿傳動軸護管(4片)，14蝸桿齒輪，15，渦輪齒輪，16落地腳上端固定螺絲釘(8根)，17 “旋渦轉輪”架空下支桿組(3根)，18喇叭式直管外罩軸承(2個)，19落地腳定位板釘孔(8個)，20 “旋渦轉輪”中軸管，21 “旋渦轉輪”葉片(3片)，22落地腳(4根)，23落地腳定位板(4塊)，24 “旋渦轉輪”中軸管防水防護帽，25喇叭形直管外罩前后加強環板(2個)，26蝸輪蝸桿傳動機械組定位下上支桿(三根)，27蝸輪蝸桿傳動機械組定位下下支桿(二根)，28蝸桿傳動軸護管(2根)，29蝸桿傳動軸。圖6是“旋渦轉輪”中軸管基本尺寸圖。圖7是超長傳動聯軸和護管基本尺寸圖。圖8是“旋渦轉輪”傳動軸管基本尺寸圖。圖9是“潛水式流水渦轉輪機發電站”整機側視圖。圖10是葉片制作步驟圖；1等分線，2葉片外圓，3葉片內圓，4葉片固定螺絲孔，5鋸齒片，6去除中心圓，7半徑等分線。。圖11是葉片切割成形制作圖；1葉片成S形，2鋸齒片彎轉90度，3葉片分開切割線。【具體實施方式】
[0008]一“三葉式螺旋渦轉輪”的【具體實施方式】；如制造一個發電量為3兆瓦的“旋渦轉輪”時;1葉片的制作；購買3塊3m長*3m寬/0.8cm厚的鐵鋼板，在每塊鐵鋼板上畫出半徑為1.5m的圓圈，如10圖所示；再以圓為中心畫出十字線，在交叉點上用電鉆打個Icm孔，確立中心點，同樣再以中心點量取半徑為25cm還畫一個圓周(這個圓周大小與中心軸管的粗細有關的，它關系到“旋渦轉輪”葉片角度的大小，中心軸管越粗這圓就越大，是正比關系)，它也是決定和形成葉片S面的切線，同時還在25cm圓周內再畫一個18cm的小圓，把這個圓內的鐵鋼板去掉，變成一個18cm的圓洞，然后在25cm圓內按每30度處進行等分，并沿線切割開，然而在等分后的30度鐵鋼板上打螺絲釘穿孔(大小依據需要而定)，共打12個孔，在十字線上選取其中一條線從外向內剪開，這時鐵鋼板可以分開了，如11圖所示，這時只要在剪開處向二端拉開就形成了 S形態的葉片。此時它的內圓變成了鋸齒狀，再把這12個鋸齒狀的鐵鋼板朝上彎曲成90度，就出現了成S形的螺絲孔洞，利用這些孔洞與中心軸管聯接，這時把中心軸管插入葉片中，再按照12個鋸齒狀的孔洞給中心軸管定位打孔，最后用螺絲釘固定即可，就這樣成了一張葉片的“旋渦轉輪”。另外二張葉片也用同樣的方法步驟進行制作安裝。2中軸管的制作；購置一根540cm長/2.5cm厚13cm圓的鐵鋼管,按尺寸加工制作即可。3葉片與中心軸管聯接和固定；首先在中心軸管上一端IlOcm處打3個螺絲孔，要求在同一線位并間隔為120度，這孔就是葉子起頭，葉片在制作時一定要確定好轉向，是按順時針還是反時針，然后把中心軸管插入葉片的S孔內，在實施時先固定第一片葉片，把葉片上的第一孔對準到中心軸管的第一個孔，把螺絲放入用螺帽進行基本固定，再把剛固定的葉片在另一端沿中心軸管用力向下拉緊，開始打第二個孔，實際上這個孔位置是極為重要的，它能確定葉片的實際角度，也就是說它決定了這“旋渦轉輪”的效果的好壞，最佳效率是45度角，當葉片處在水平45度和垂直45度的角度位置上才算是最佳的，這時它所產生的機械扭力是最大的，其發電效率是最高的。當這“旋渦轉輪”角度確定后還要用力下拉，并沿內圓S切線進行打孔一一聯接固定好。對于另外二片葉子的聯接安裝方法，除了把葉片旋轉進去外，也是采取同樣的方法和步驟進行的，不過實施的難度要大些，盡量要注意它們的對稱度要求，對稱度高“旋渦轉輪”就平穩，振動會小。最后在三片葉片基本聯接好后，就要進行全面高整形并把所有螺絲擰緊，然后進行聯接焊牢，最后對這三葉片用定位桿進行葉片角度定位并焊接固定，同時也用葉間定位桿進行葉片間距焊接固定好，如圖2所示。就這樣制作完成一個直徑為240cm 口徑大的“旋渦轉輪”。也許有人要問怎么葉片小了 60cm 了呢；其實那50cm尺寸的鐵鋼板，在制作時被扭轉到中心軸管上，成了立體葉面了。所以它制成后的形狀獨特，就象一朵鮮花，巧妙的構成了一個三維一體的立體“旋渦轉輪”，它能產生極大的向心扭力，給力于發電機做功，它就成一個無與倫比的空前絕后高效的旋渦轉輪機。
[0009]二喇叭式直管外罩和加強環板的【具體實施方式】；制作它比較簡單，先做直管外罩體，后做喇叭式大小口徑管，再固定焊接上加強環板，然后墊高直管外罩體，把喇叭式大小口徑管對準與直管外罩直接焊接即可，尺寸按圖示進行。
[0010]三蝸輪蝸桿傳動機械組的【具體實施方式】；蝸輪與蝸桿的速比為3: 1，摸數是3。對于二個軸承待查。
[0011]四水輪機固定定位板的【具體實施方式】；它主要是起到定位固定的作用，一般不銹鋼材即可。
[0012]五超長傳動聯軸的和護管的【具體實施方式】；對它的聯接要求就是螺紋必須與傳軸轉動方向相反，只能越轉越緊不能轉后松脫離，還有必須防水漏入護管內。
[0013]以上二，三，四，五是屬于常規制作，沒什么新穎特別之處，所以只須按圖所示加工制作或依據實際需要制作實施就行了。
[0014]一“旋渦轉輪”的設計；它的構成是，如圖1，2所示；1第一片葉片，2第二片葉片，3旋渦轉輪中軸管，4第三片葉片，圖2所示，I葉片角度定位桿組。2葉片葉間定位桿組。實際上“旋渦轉輪”的功效是最重要的，它的好壞直接影響著水能的利用率。要想設計成高效的“旋渦轉輪”必須遵守如下四大要素；(I)板材選用要求；盡量選用比較輕型的薄鋼鐵板材，目的是減輕“旋渦轉輪”的自重量，同時要求有一定的鋼性硬度，因這款“旋渦轉輪”的形成主要是發揮薄鋼鐵材料的特性即“彈性”，利用其彈性的張力提升葉片的硬度和強度，否則薄板是無法做到受力后不變形的，另外最好要能有防銹的特性和能焊接特性的板材。(2)葉片角度的定位；葉片角度大小它取決于葉片內圓的開孔的大小，即內圓的開孔越大，它與中軸的夾角越小其轉速越快，同時葉片間距越大，要求固定用的中軸就越長，反之越大越慢越短，一般葉片角度是縱橫向45度為最佳。(3)葉片面積大小的確定；葉片面積越大作用(沖擊)面就越大，產生的扭力就越大，反之越小越弱。(4)水量流速的確定；水量流速的大小與三片葉子出水口的尾部(未端)定位有關，即尾部上高翹時水流量就小，轉速慢，但產生的扭力增大，反之則相反。以上這些技術要素掌握了，就能實施制造出一個理想的美觀的高效的三葉式的三維一體的立體形的“旋渦轉輪”，它能產生極大的向心扭力，經3: I的渦輪與渦桿的聯動去帶動發電機進行發電。它的有益效果特征是；1它受沖擊力面積大；它由于形狀極為獨特，其外形尤如一朵初晨含苞即將出水綻放時的荷花，婷婷玉立的姿態，它是個三片螺旋S型全圓周面構成的葉片，它充分發揮了薄型鋼鐵板材的基本特性，即“彈性”，利用其彈性的張力進行抨緊葉片，實現了加強葉片的強度和達到了提升葉片的硬度，并通過與中軸管定位聯接和固定焊接，形成了一個三唯一體型的“旋渦轉輪”，它實際受到的沖擊力面積是極大，是三片葉子圓周面積的總和，比現有轉輪葉片面積要大4倍以上。2它的機械能轉換率特高；是進入流水水力的三圈之和，它的機械能轉換率高達現有轉輪的4倍以上，它真是個全葉面的充分利用水能的沖擊力和水質量。3水源利用率特高；能象三個漏斗式的把流入的水全部截住并向中心流動，還規定了水的流向，必須按向內繞轉一圈后流出，減少了水能在中途分流的浪費。4它能進行組合成超大電站；它可依據需要進行串并聯式組合應用，它完全可以實現超大級發電機站。它的優點是:1它制造技術要求不高，它不需要開摸制造。2葉片制作尺寸變量大，取材方便，小材料可焊接而成。3整機設備成本低，投入少，見效快，是現有水轉輪機設備成本低的30%左右。4它結構緊湊，安全可靠，故障率低，結構明僚，美觀大方。5使用壽命長，設備維護維修方便。
[0015]二喇叭式直管外罩和加強環板的設計；如圖3所示，它實際上有三大部件構成一體的，I主體部份是“直管外罩”，它是一個比“旋渦轉輪”稍粗IOcm的直管，要求它；管的二端粗細一樣，它的作用是給進入的水進行控制，不讓水流到處擴散流失掉，同時起到了給“旋渦轉輪”增加了水壓作用，另外是還能起到保護“旋渦轉輪”的作用。2喇叭式大小頭管；它是一個大小不等口徑不同的圓周體，大頭朝外小頭朝里并與直管外罩聯接成一體，它的作用是盡管匯集更多的水量進入“旋渦轉輪”做功。3 “直管外罩”二邊附加加強環板，目的是給直管外罩的二頭進行有效加厚加強，起到外罩不變形的作用，同時起到擴大與前端喇叭形和后端蝸輪蝸桿傳動機械組聯接的面積，起到加固的作用。
[0016]三蝸輪蝸桿傳動機械組的設計；它的主要構成如圖5圖8所示；圖8是蝸輪蝸桿傳動機械基本尺寸圖，圖5是其中10蝸輪蝸桿傳動機械組防水護罩(2片)，11“旋渦轉輪”中軸管下端前后軸承(2個)，12蝸桿傳動軸軸承(2個)，13蝸桿傳動軸軸承防水座套(2套)，14蝸桿齒輪，15蝸輪齒輪,28蝸桿傳動軸護管(2根)，29蝸桿傳動軸。蝸輪與蝸桿的轉速比是3: 1，摸數為3。其它的傳動機構組件多是常規的最基本必要的零部件，沒什么新穎之處，對于軸承的具體要求和指標我。
【權利要求】
1.我設計的“潛水式水流水力發電機”其特征是；它截水面積特大；它形狀極為獨特，其外形尤如一朵初晨含苞即將出水綻放時的荷花，婷婷玉立的姿態，它是個三片全圓周面成螺旋S型的葉片，它充分發揮了薄型鋼鐵板材的基本特性，即“彈性”，利用其彈性的張力進行抨緊葉片，實現了提升葉片的強度和硬度，并通過與中軸管定位聯接和固定焊接，形成了一個三葉式三唯一體型的“螺旋渦輪”，它的實際截水面積是三葉片全圓周面積的之和。
2.我設計的“潛水式水流水力發電機”其特征是；它能產生特大的機械扭力；在喇叭式直管外罩的聚集作用下，流入它的水流必須繞“螺旋渦輪”轉動一周后才能流出去，從而產生三股極大的渦流動力，因它產生的扭力純粹是極大向心力，它對發電機特別給力，不象其它轉輪那樣進入的水流不到三份之一圈就流了出去，它所產生的機械扭力是流入三葉片流水水力的三圈之和的合力。
3.我設計的“潛水式水流水力發電機”其特征是；它采用了機電分離技術；通過發電機與“螺旋渦輪”分體組合的技術設計，有效的解決因設備長期泡在水中可能發生進水和腐蝕等問題，實現了延長發電機使用壽命和方便設備的維護，把“螺旋式渦輪”潛伏安裝在江河床上的水域中，又把發電機設備放置在遠離水面的“水上機站平臺”上。
4.我設計的“潛水式水流水力發電機”其特征是；它完全尊重自然減少了發電成本；巧妙的科學的開發利用了大自然的天勢地理，它不需犧牲大量國土資源，也無需花費巨資建壩造庫蓄水發電，只需在江河領域中選擇流量比較激的水域進行發電即可，它在潛入水中工作發電時不會影響水底泥沙，水中魚 類和水面船舶的通過，它還能根據實際需要進行多機組網發電，實現同條江河內同一水域或不地域內的多次重復利用發電，它實現了投入少，見效快的水力開發利用模式。
5.我設計的“潛水式水流水力發電機”其特征是；它能實現同條江河流域廣泛開發利用；利用江河上下游自然流動的水流，實現一條線密集型的水力發電開發利用，實現水能的多次重復利用。
【文檔編號】F03B13/10GK103899468SQ201210579086
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優先權日:2012年12月28日
【發明者】朱建榮 申請人:朱建榮