管道流体动力装置 本发明涉及一种动力装置,特别是一种管道流体动力装置。能将自然界的、人工的流体(水、汽等)的动能变为机械能。
众所周知,水往低处流,管道内的流体沿压力方向运动,就能将能量释放出来。现有的流体动力装置(如水轮机、水车、水磨等)都是以提高拦水面取得较大的落差,水从侧面冲击使动力装置转动而获得动力的。这些动力装置要求高筑堤坝,水库容量大,选点条件苛刻,工程量大。部分落差小,无库容的地方无法利用这些动力装置,导致一定程度上的资源浪费。同时,在许多人工废水、废汽的排放中所存在的动能无法由这些动力装置回收以取得一定的再利用价值。
本发明的目地,是提供一种能充分利用各种水力资源和人工废水、废汽的管道流体动力装置。
为了实现上述目的,本发明有两种实施方案。
第一种实施方案的管道流体动力装置,其特征在于它由直管道、用带轴承的上、下定位圈定位在管道内的转轴,装在转轴上的叶片以及装在转轴一端且露出管道外的外环齿轮组成。外环齿轮与传动系统连接,带动其它设备直接作功或将动能转化为其它能。
外环齿轮的齿可以是直齿,也可以是伞形斜齿,只要便于与传动系统连接即可。
第一种实施方案可用于因条件限制只能单级取能的地方。
第二种实施方案的管道流体动力装置,其特征在于它由弯角管道,用带轴承的上、下定位圈定位在管道弯角一边的转轴,装在转轴上的叶片组成,转轴一端伸出管道弯角的外边。转轴与传动系统连接,带动其它设备直接作功或将动能转变为其它能。
弯角管道的弯角最好采用80°--140°。
为了防止在转轴穿出管道处泄漏,在转轴伸出管道处可增设防止流体泄漏的凸圈和胶封。
第二种实施方案可用于流量大,压力大,安装条件许可,可多级取能的地方。
如果把现有水轮机提取动能称作为水能的“急释”形式,那么,本装置即可称为“缓释”形式。同样量的水及落差,“缓释”装置取得的能量的总和应不少于“急释”,甚至比“急释”还大。它还有其它的一些优势:与桥梁结合,便利交通;与水利灌溉设施配合,促进农业发展;对于保持水土,美化环境起相当大的作用;为潮汐发电提供了一种简易方式;它还便于装拆维修等管理工作。
本发明管道流体动力装置的具体结构,由以下附图和实施例给出。
图1是本发明管道流体动力装置第一种实施方案剖面示意图。
图2是定位圈示意图。
图3是外环齿轮示意图。
图4是本发明管道流体动力装置第二种实施方案剖面示意图。
图中,1是管道,2是定位圈,3是转轴,4是轴承,5是叶片,6是外环齿轮,7是凸圈,8是胶封。
下面结合附图,详细描述本发明管道流体动力装置的具体结构。
本装置随流体压力的大小选用管道的材料及厚度,随流体流量的大小选用多大的管道。小的管道可选用现有塑料的,中等的可用薄铁板做成,较大的用专制钢管或钢筋水泥预制件做。用金属(一般用钢铁)做转轴、叶片和定位圈。叶片直径稍小于管道内径,定位圈外径正好与管内径一样,并固定在其位置上,中部用轴承连接转轴,叶片一般为3至6片,也可多片。叶片焊在转轴上,做成螺旋形与管道垂直方向25°--65°,叶片也可焊在转轴套管上,再把连叶片的套管和转轴用穿销固定下来。转轴套管可以是直圆筒形,也可做成锥形,即进口处小,出口处大,套管与轴的空位可用塑料泡沫或其它物体填充。第一种实施方案的动力装置,其外环齿轮可焊在多片的叶片上,也视情况而定把外环齿轮做成直齿或伞形斜齿,即便于调速以及与传动系统连接即可。该动力装置也可安装在专制的浮坞上,让超大流量的水从底下流过。
第二种实施方案的动力装置安装在能多级取能的地方(单级取能也可以),各级装置转轴的旋转方向应一致。流体入口(工作段)与流体出口(排放段)成80°--140°,而管道的转向视条件而定,可以是任意角度的。由于转轴轴尾穿过轴承孔长出管道横截面外,要保证水、汽不会在轴向间隙中泄漏,故转轴后端套一凸圈,凸圈与转轴间应无缝隙,并用穿销固定,再做一个胶封,以封住水或汽。胶封的一面固定在管道横截面内壁,另一面套压凸圈,胶封内壁与凸圈接触处选用电木或其它耐磨材料,即既要保证转轴(连凸圈)顺利(少耗动能)转动,亦要能把水、汽封住。如这个胶封不够严密,在动力输出轴(转轴轴尾)靠管道一端再装一个凸圈和胶封,力求把水、汽封住。当然,在大多数条件要求不严格的情况下,也可以完全不安装胶封。
在一般情况下,本装置的长度为管道直径的两倍多,但由于地貌位置等自然条件,或为了加大和稳定提供动能,也为了便于安装,转轴可加长或做成二、三段,各段转轴之间用万向节相连接。这样,每段转轴的外围(管道)可弯一定角度(一般40°以下)。从经济性方面考虑,管道的直径应在500毫米以上。
本装置安装于自然流水时,入口处可做成喇叭状,以便于进水。入口外围应有隔渣网栏,入口后前段管应有闸门,以便维修。出口处一般都低于入口处,也就是说整个管道是向下倾斜的。要进行一定的蓄势工作,一般来说,要拦截其它散流,让全部的水都流经管道而过,条件许可的话,拦截的堤坝要高一点,要有多一点储量,让压力大些,流速稳定些。但堤坝又不能太高,要留有超量的水流过的余地(超量水趟坝面而过或另有水闸放水)。