兼具泵水功能的水輪的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種兼具泵水功能的水輪機包括由上端蓋、下端蓋及側(cè)壁組成的殼體，所述上端蓋和下端蓋之間安裝有可轉(zhuǎn)動的水輪軸，所述水輪軸上安裝有轉(zhuǎn)子，殼體上設(shè)置有進水口和出水口；所述轉(zhuǎn)子包括相鄰同軸圓筒形成的環(huán)槽，殼體上設(shè)置有用于封閉環(huán)槽的阻水裝置，相鄰環(huán)槽之間的葉片圓筒上在對稱方向開設(shè)有葉片開口，葉片開口處通過葉片軸固定有可轉(zhuǎn)動的葉片；所述上端蓋上設(shè)置有葉片開合導軌，所述葉片軸頂端設(shè)置有葉片控制桿，所述葉片控制桿可移動地插入葉片開合導軌并在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時驅(qū)動葉片軸轉(zhuǎn)動。本發(fā)明提供的兼具泵水功能的水輪機，其能利用河流、小溪等流動的水的水流能量和海洋潮汐的水流動能，能在自然狀態(tài)下利用水流的能量轉(zhuǎn)換，也可以達到抽水的目的。
【專利說明】兼具泵水功能的水輪機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水能利用領(lǐng)域，更具體地，涉及一種兼具泵水功能的水輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代的水輪機技術(shù)往往要依賴修筑攔水壩提高水的勢能，水能資源才能有效地被利用；而現(xiàn)有的無需水壩利用水流動能轉(zhuǎn)換為機械能的水輪機技術(shù)，存在著效率低，成本高的瓶頸。江河和海洋里的水能資源量極為巨大，不過由于條件的限制，大部份的地方因未適合修筑攔水壩，至使這部份的水能資源在現(xiàn)有水輪機技術(shù)的前提下沒能被我們所用。
[0003]另一方面，水泵是農(nóng)業(yè)灌溉養(yǎng)殖的重要設(shè)備，一般主要依靠電力或汽、柴油機驅(qū)動，但由于其生產(chǎn)成本較高，同時又嚴重依賴于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品而不便于應(yīng)用于較為偏遠的地方。為了克服以上問題，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了由軸流式水輪機和離心式水泵組成的利用自然能源的水輪泵，不過它需要在落差大于I米的河流和渠道上修建水輪泵站，仍然存在修水壩成本高、效率低、無法移動等限制。
[0004]因此，如何能夠利用人力、畜力、風力等自然狀態(tài)下河流或海洋的水流能量驅(qū)動的水泵技術(shù)，是人民亟待解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的，就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種兼具泵水功能的水輪機，其能利用河流、小溪等流動的水的水流能量和海洋潮汐的水流動能，能將自然狀態(tài)下的水流動能轉(zhuǎn)化成機械能輸出，同時，在進出水口反向連接時候還可以做水泵用于抽水。
[0006]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
[0007]—種兼具泵水功能的水輪機，包括由上端蓋、下端蓋及側(cè)壁組成的殼體，所述上端蓋和下端蓋之間安裝有可轉(zhuǎn)動的水輪軸，所述水輪軸上安裝有轉(zhuǎn)子，所述下端蓋在以水輪軸為中心的相對方向上設(shè)置有進水口和出水口；
[0008]所述轉(zhuǎn)子由外到內(nèi)依次設(shè)置有相互同軸的外圓筒、葉片圓筒及內(nèi)圓筒，所述外圓筒和葉片圓筒之間形成外環(huán)，葉片圓筒和內(nèi)圓筒之間形成內(nèi)環(huán)，所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)的軸截面積不等，所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)在一側(cè)與進水口連通，在另一側(cè)與出水口連通；所述外圓筒、葉片圓筒和內(nèi)圓筒在靠近上端蓋一側(cè)端面由葉片圓盤封閉，所述葉片圓盤與所述水輪軸連接，所述葉片圓筒在相對方向上對稱開設(shè)有葉片開口，所述葉片圓盤在所述葉片開口位置設(shè)置有葉片軸，所述葉片軸在與葉片開口對應(yīng)位置固定有葉片，所述葉片在閉合狀態(tài)與所述葉片圓筒形成完整的圓筒，所述葉片以葉片軸為界分為面積不相等的第一半葉和第二半葉，所述第一半葉和第二半葉在葉片打開狀態(tài)下分別與所述外圓筒和內(nèi)圓筒上的止口抵接；
[0009]所述殼體上設(shè)置有用于在轉(zhuǎn)子裝入殼體時封閉外環(huán)和內(nèi)環(huán)的阻水裝置，所述阻水裝置分別延伸入外環(huán)和內(nèi)環(huán)并與葉片圓盤接觸；
[0010]所述上端蓋在對應(yīng)所述進水口與出水口的位置設(shè)置有葉片開合導軌，所述葉片軸頂端設(shè)置有葉片控制桿，所述葉片控制桿可移動地插入葉片開合導軌并在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時驅(qū)動葉片軸轉(zhuǎn)動。
[0011]作為一種具體實施例，所述上端蓋上設(shè)置有葉片密封導軌，所述葉片軸在靠近上端蓋一側(cè)套設(shè)有葉片密封裝置，所述葉片密封裝置包括與葉片軸套設(shè)的套筒和活動插入套筒的推桿，所述套筒內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有套筒臺階，所述推桿外側(cè)壁上設(shè)置有凸起環(huán)，所述推桿由凸起環(huán)和套設(shè)于推桿外側(cè)的彈簧支撐于套筒臺階上，所述推桿一端在葉片軸位于所述阻水裝置相對方向時與葉片密封導軌相接觸，另一端鉸接設(shè)置有橫桿，所述橫桿貫穿套筒與推桿連接，所述橫桿在中部位置還設(shè)置有支點，所述橫桿通過支點鉸接于葉片上，與橫桿連接還設(shè)置有密封滑片。
[0012]作為一種具體實施例，所述阻水裝置包括用于封閉內(nèi)環(huán)的第一阻水板和用于封閉外環(huán)的第二阻水板，所述第一阻水板和第二阻水板均由下端蓋沿平行于水輪軸的方向凸起形成。
[0013]優(yōu)選地，所述第一阻水板和第二阻水板的頂壁以及兩側(cè)壁內(nèi)均安裝有彈簧，所述彈簧末端安裝頂緊板。
[0014]作為一種具體實施例，所述下端蓋在圓周方向凸起形成用于密封內(nèi)環(huán)和外環(huán)的轉(zhuǎn)子密封盤，所述內(nèi)圓筒和外圓筒的端面位置設(shè)置有與轉(zhuǎn)子密封盤的環(huán)狀周面配合密封的密封組件。
[0015]優(yōu)選地，所述進水口與出水口沿垂直于下端蓋端面的方向貫穿所述轉(zhuǎn)子密封盤。
[0016]作為一種具體實施例，與所述進水口連接設(shè)置有進水管，所述進水管設(shè)有第一進水門和第二進水門，所述第一進水門和第二進水門均為單向門，所述第一進水門和第二進水門分列于進水口的兩側(cè)且相對設(shè)置。
[0017]作為一種具體實施例，與所述出水口連接設(shè)置有排水管，所述排水管設(shè)有第一排水門和第二排水門，所述第一排水門和第二排水門為單向門，所述第一排水門和第二排水門分列于出水口的兩側(cè)且相對設(shè)置。
[0018]作為一種具體實施例，所述阻水裝置包括用于控制通過阻水裝置水流流量的阻水開關(guān)，所述阻水開關(guān)為節(jié)流閥。
[0019]作為一種具體實施例，所述葉片、葉片圓筒、內(nèi)圓筒、外圓筒、水輪軸及葉片圓盤設(shè)置為密封中空或由內(nèi)部填充輕質(zhì)材料制成。
[0020]在變形例中，一種兼具泵水功能的水輪機，包括由上端蓋、下端蓋及側(cè)壁組成的殼體，所述上端蓋和下端蓋之間安裝有可轉(zhuǎn)動的水輪軸，所述水輪軸上安裝有轉(zhuǎn)子，所述側(cè)壁在以水輪軸為中心的相對方向上設(shè)置有進水口和出水口；
[0021]所述轉(zhuǎn)子由外到內(nèi)依次設(shè)置有相互同軸的葉片圓筒及內(nèi)圓筒，所述側(cè)壁和葉片圓筒之間形成外環(huán)，葉片圓筒和內(nèi)圓筒之間形成內(nèi)環(huán)，所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)的軸截面積不等，所述葉片圓筒和內(nèi)圓筒在靠近上端蓋一側(cè)端面位置由葉片圓盤封閉，所述葉片圓盤與所述水輪軸連接，所述葉片圓盤的外圓周與所述側(cè)壁接觸，所述葉片圓筒在相對方向上對稱開設(shè)有葉片開口，所述葉片圓盤在所述葉片開口位置設(shè)置有葉片軸，所述葉片軸在與葉片開口對應(yīng)位置固定有葉片，所述葉片在閉合狀態(tài)與所述葉片圓筒形成完整的圓筒，所述葉片以葉片軸為界分為面積不相等的第一半葉和第二半葉，所述第一半葉和第二半葉在葉片打開狀態(tài)下分別與所述側(cè)壁和內(nèi)圓筒上的止口抵接；
[0022]所述殼體上設(shè)置有用于在轉(zhuǎn)子裝入殼體時封閉外環(huán)和內(nèi)環(huán)的阻水裝置，所述阻水裝置分別沿外環(huán)和內(nèi)環(huán)的軸向方向延伸并與葉片圓盤接觸；
[0023]所述上端蓋在對應(yīng)所述進水口與出水口的位置設(shè)置有葉片開合導軌，所述葉片軸頂端設(shè)置有葉片控制桿，所述葉片控制桿可移動地插入葉片開合導軌并在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時驅(qū)動葉片軸轉(zhuǎn)動。
[0024]作為一種具體實施例，所述阻水裝置包括用于封閉內(nèi)環(huán)的第一阻水板和用于封閉外環(huán)的第二阻水板，所述第一阻水板由下端蓋沿平行于水輪軸的方向凸起形成，所述第二阻水板固定于殼體側(cè)壁上。
[0025]作為一種具體實施例，所述葉片圓筒上貫穿設(shè)置有若干通孔。
[0026]采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的有益效果是:
[0027]本發(fā)明的兼具泵水功能的水輪機密封性能好，能量損失小，可以利用河流、小溪的水流能量和海洋潮汐的水流動能，能將自然狀態(tài)下的水流動能轉(zhuǎn)化成機械能輸出，同時，在進出水口反向連接時候還可以做水泵用于抽水，同時，將兩臺兼具泵水功能的水輪機同軸連接時，還可以實現(xiàn)由水輪機轉(zhuǎn)動帶動水泵轉(zhuǎn)動，從而將水從低處泵到高處的效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)作進一步的詳細說明:
[0029]圖1為實施例1的兼具泵水功能的水輪機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為圖1的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖3為實施例1的兼具泵水功能的水輪機的阻水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為實施例1的兼具泵水功能的水輪機的葉片安裝示意圖。
[0033]圖5為實施例1的兼具泵水功能的水輪機的葉片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為實施例1的兼具泵水功能的水輪機的葉片密封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖7為實施例1的兼具泵水功能的水輪機的進水管和排水管的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖8為實施例2的兼具泵水功能的水輪機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖9為圖8的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖10為實施例2的兼具泵水功能的水輪機的葉片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖11為實施例3中采用本發(fā)明所述兼具泵水功能的水輪機的串聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖及較佳實施例對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細描述，但本發(fā)明并不僅限于以下的實施例。
[0041]實施例1
[0042]如圖1-圖7所示，一種兼具泵水功能的水輪機，包括由上端蓋1、下端蓋2及側(cè)壁3組成的殼體，所述上端蓋I和下端蓋2之間安裝有可轉(zhuǎn)動的水輪軸4，所述水輪軸4上安裝有轉(zhuǎn)子，所述下端蓋2在以水輪軸4為中心的相對方向上設(shè)置有進水口 10和出水口 11。
[0043]所述轉(zhuǎn)子由外到內(nèi)依次設(shè)置有相互同軸的外圓筒6、葉片圓筒8及內(nèi)圓筒5，所述外圓筒6和葉片圓筒8之間形成外環(huán)，葉片圓筒8和內(nèi)圓筒5之間形成內(nèi)環(huán)，所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)的軸截面積不相等，所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)在一側(cè)與進水口 10連通，在以水輪軸為中心的另一側(cè)與出水口 11連通；所述外圓筒6、葉片圓筒8和內(nèi)圓筒5在靠近上端蓋I 一側(cè)端面由葉片圓盤20封閉，所述葉片圓盤20與所述水輪軸4連接，所述葉片圓筒8在相對方向上對稱開設(shè)有葉片開口，所述葉片圓盤20在所述葉片開口位置設(shè)置有葉片軸100，所述葉片軸100垂直貫穿所述葉片圓盤20，所述葉片軸100在與葉片開口對應(yīng)位置固定有葉片17，所述葉片17在閉合狀態(tài)與所述葉片圓筒8形成完整的圓筒，所述葉片17以葉片軸100為界分為面積不相等的第一半葉171和第二半葉172，所述第一半葉171和第二半葉172的尺寸與所述外環(huán)與內(nèi)環(huán)的軸截面尺寸相匹配，使葉片17可封閉外環(huán)與內(nèi)環(huán)的水流通道，在葉片17打開狀態(tài)下，第一半葉171與所述外圓筒6的止口 61抵接，第二半葉172與內(nèi)圓筒5上的止口 51抵接(圖4-圖5)。
[0044]設(shè)置內(nèi)環(huán)與外環(huán)截面積不同使與之對應(yīng)的第一半葉171與第二半葉172的面積不等，其目的是在葉片17打開狀態(tài)下，葉片17兩側(cè)獲得的水流推力不相等，因而產(chǎn)生一個力差，這個力差可使葉片17被壓在內(nèi)圓筒5和外圓筒6的止口 51和61處，從而防止葉片17反轉(zhuǎn)，并能推動外圓筒6和內(nèi)圓筒5轉(zhuǎn)動，從而帶動水輪軸4轉(zhuǎn)動。
[0045]當然，本發(fā)明中，葉片圓筒8的數(shù)量可以是多個，在這種情況下，相鄰葉片圓筒8之間形成中間環(huán)，可以把內(nèi)環(huán)和外環(huán)之間的通道劃分為2個以上，則每個葉片圓筒8上的葉片17面積可以相對較小，相應(yīng)承受的推力也較小，多組葉片17合力推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，特別適用于體積較大的水輪機。
[0046]所述下端蓋2在圓周方向凸起形成用于密封內(nèi)環(huán)和外環(huán)的轉(zhuǎn)子密封盤19，所述內(nèi)圓筒5和外圓筒6的端面上設(shè)置有與轉(zhuǎn)子密封盤19的環(huán)狀周面配合密封的密封組件24。所述轉(zhuǎn)子密封盤19上設(shè)置有用于在轉(zhuǎn)子裝入殼體時封閉外環(huán)和內(nèi)環(huán)的阻水裝置7，上述阻水裝置7包括用于封閉內(nèi)環(huán)的第一阻水板71和用于封閉外環(huán)的第二阻水板72，所述第一阻水板71和第二阻水板72均由下端蓋2沿平行于水輪軸4的方向凸起形成，所述阻水裝置7通過第一阻水板71和第二阻水板72分別延伸入外環(huán)和內(nèi)環(huán)并與葉片圓盤20接觸。所述上端蓋I設(shè)置有葉片開合導軌12，所述葉片開合導軌12分別位于進水口 10和出水口 11處，所述葉片軸100頂端設(shè)置有葉片控制桿13，所述葉片控制桿13可移動地插入葉片開合導軌12并在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時驅(qū)動葉片軸100轉(zhuǎn)動，當葉片轉(zhuǎn)動至出水口 11處，在葉片開合導軌12和葉片控制桿13的共同作用下，葉片17逐漸閉合與葉片圓筒8形成一個完整的圓筒從而順利通過阻水裝置7。所述進水口 10與出水口 11沿垂直于下端蓋端面的方向貫穿所述轉(zhuǎn)子密封盤19。
[0047]在本實施例中，上述第一阻水板71和第二阻水板72的頂壁以及兩側(cè)壁內(nèi)均安裝有彈簧73，所述彈簧73末端安裝頂緊板74，在上端蓋1、下端蓋2、側(cè)壁3與轉(zhuǎn)子配合安裝后，彈簧73的壓力使得頂緊板74壓住外圓筒6、葉片圓盤20及內(nèi)圓筒5，從而將第一阻水板71和第二阻水板72的頂壁以及兩側(cè)的間隙密封。所述阻水裝置7包括用于控制通過阻水裝置7水流流量的阻水開關(guān)25，所述阻水開關(guān)25為節(jié)流閥。上述葉片17、內(nèi)圓筒5、外圓筒6、葉片圓筒8、水輪軸4及葉片圓盤20設(shè)置為密封中空或由內(nèi)部填充輕質(zhì)材料制成，目的使整條水輪軸的比重接近水的比重，可以減小軸承的摩擦力，提高效率。
[0048]參見圖1、圖2及圖6，所述上端蓋I上設(shè)置有葉片密封導軌14，葉片密封導軌14位于進水口 10和出水口 11之間，并位于與阻水板71相對的一側(cè)，所述葉片軸100在靠近上端蓋I 一側(cè)套設(shè)有葉片密封裝置，所述葉片密封裝置包括與葉片軸100部分套設(shè)的套筒90和活動插入套筒90的推桿91，所述套筒90內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有套筒臺階94，所述推桿91外側(cè)壁上設(shè)置有凸起環(huán)95，所述推桿91由凸起環(huán)95和套設(shè)于推桿91外側(cè)的彈簧92支撐于套筒臺階94上，所述推桿91 一端在葉片軸4位于所述阻水裝置7相對方向時與葉片密封導軌14相接觸，遠離上端蓋I的一端鉸接設(shè)置有橫桿96，所述橫桿96貫穿套筒90與推桿91連接，所述橫桿96在中部位置還設(shè)置有支點97，所述橫桿96通過支點97鉸接于葉片17上，與橫桿96連接設(shè)置有密封滑片93。隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，當推桿91與葉片密封導軌14相頂?shù)?，推桿91推動橫桿96使密封滑片93上下運動，以密封葉片17的上下間隙，減少水流從葉片17間隙處通過，由于阻水板71、72間隙密封及轉(zhuǎn)子密封盤19密封機構(gòu)的共同密封作用，可減少水流能量損失，提聞效率。
[0049]與所述進水口 10連接設(shè)置有進水管15，所述進水管15設(shè)有第一進水門151和第二進水門152，所述第一進水門151和第二進水152門均為單向門，所述第一進水門151和第二進水門152分列于進水口 10的兩側(cè)且相對設(shè)置，每個進水門的進水方向與進水口 10的進水方向均呈90度角。與所述出水口 11連接設(shè)置有排水管16，所述排水管16設(shè)有第一排水門161和第二排水門162，所述第一排水門161和第二排水門162為單向門，所述第一排水門161與第二排水門162分列于出水口 11的兩側(cè)且相對設(shè)置，每個排水門的排水方向與排水口 11水流方向均呈90度角。以上結(jié)構(gòu)使得兼具泵水功能的水輪機可以在雙向水流中工作。
[0050]參見圖1、圖2及圖7，以下對本發(fā)明所述的兼具泵水功能的水輪機的工作原理進行說明:
[0051]當本發(fā)明所述兼具泵水功能的水輪機作為水輪機使用時，將兼具泵水功能的水輪機放置于具有水位高度差的地方，如在江河兩岸適宜的地方修水壩并設(shè)置本發(fā)明的兼具泵水功能的水輪機，或者將其設(shè)置在江河及海洋水流能量豐富的地方，當從高處流下或者快速流動的水流經(jīng)水管從進水口 10進入，由于進水口 10右側(cè)與出水口 11之間設(shè)置有阻水裝置7，水流只能從與阻水裝置7相反的方向流動，由于葉片17的尺寸與水流通道內(nèi)環(huán)和外環(huán)的尺寸互相配合，使進入兼具泵水功能的水輪機的水流全部被葉片17阻擋住，水流只能推動水輪機的葉片17使水輪軸4轉(zhuǎn)動，當水流推動葉片17從進水口 10轉(zhuǎn)動半周到出水口11處，水流從出水口 11排出流向下游，同時，葉片17受到葉片控制桿13與葉片開合導軌12的互相作用與葉片圓筒8逐漸形成整個圓筒，并通過阻水裝置7。此后葉片17隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動在葉片控制桿13與葉片開合導軌的互相作用下又漸打開，并在到達進水口 10的位置時完全打開，打開角度約為90度，葉片控制桿13與葉片開合導軌12分離。而于此同時，與該葉片17相對的另一葉片在水流的推動下轉(zhuǎn)動至出水口 11處，兩者相互交替地完成以上過程，從而推動水輪軸4持續(xù)轉(zhuǎn)動將水的動能轉(zhuǎn)換為機械能。
[0052]當本發(fā)明所述兼具泵水功能的水輪機作為水泵使用時，在進水口 10處連接水管，水從出水口 11進入，動力(人力，水力等)作用在水泵軸4上(作為水泵使用時)，使水泵軸4及葉片17逆時針方向轉(zhuǎn)動(圖1-圖9)。葉片17在出水口 11處受到葉片控制桿13與葉片開合導軌12的互相作用全打開并封閉住內(nèi)環(huán)及外環(huán)的水流通道，通過設(shè)置所述的內(nèi)環(huán)和外環(huán)的軸截面面積不等，使第一半葉171和第二半葉172的面積不相等，其目的是在葉片17打開狀態(tài)下，葉片17兩側(cè)獲得的水流壓力不相等，因而產(chǎn)生一個力差，這個力差可使葉片17被壓在內(nèi)圓筒5和外圓筒6的止口 51和61處，防止葉片反轉(zhuǎn)。水流全部被葉片17從出水口 11處推壓至進水口 10處。水從進水口排出，并通過水管將水泵出，然后葉片17在葉片控制桿13與葉片開合導軌12的互相作用下關(guān)閉，并與葉片圓筒8形成完整的圓筒，從而通過阻水裝置7，葉片17通過阻水裝置7后，葉片受到葉片控制桿13與葉片開合導軌12的互相作用逐漸打開，轉(zhuǎn)動至出水口 11處時全打開，葉片控制桿13與葉片開合導軌分離，如此循環(huán)往復，將水不斷從入水口泵出。
[0053]應(yīng)該理解，除結(jié)構(gòu)上的差異外，本實施例所述兼具泵水功能的水輪機的工作原理及效能也同樣適用于本實施例中的其余實施例。
[0054]實施例2
[0055]參見圖7-圖9所示兼具泵水功能的水輪機，本實施例與實施例1的區(qū)別在于本例所述兼具泵水功能的水輪機的轉(zhuǎn)子上無外圓筒，而是由側(cè)壁3代替了外圓筒的功能。
[0056]具體地說，參見圖8-圖9，本實施例所述的兼具泵水功能的水輪機，包括由上端蓋1、下端蓋2及側(cè)壁3組成的殼體，所述上端蓋I和下端蓋2之間安裝有可轉(zhuǎn)動的水輪軸4，所述水輪軸4上安裝有轉(zhuǎn)子，所述側(cè)壁3在以水輪軸4為中心的相對方向上設(shè)置有進水口10’和出水口 11’，所述轉(zhuǎn)子由外到內(nèi)依次設(shè)置有相互同軸的葉片圓筒8及內(nèi)圓筒5，所述側(cè)壁3和葉片圓筒8之間形成外環(huán)，葉片圓筒8和內(nèi)圓筒5之間形成內(nèi)環(huán)，所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)的軸截面積不相等，所述葉片圓筒8和內(nèi)圓筒5在靠近上端蓋I 一側(cè)端面位置由葉片圓盤20封閉，所述葉片圓盤20與所述水輪軸4連接，所述葉片圓盤20還沿徑向方向延伸使得外圓周與側(cè)壁3接觸，所述葉片圓筒8在相對方向上對稱開設(shè)有葉片開口，所述葉片圓盤20在所述葉片開口位置設(shè)置有葉片軸100，所述葉片軸100貫穿所述葉片圓盤20，所述葉片軸4在與葉片開口對應(yīng)位置固定有葉片17，所述葉片17在閉合狀態(tài)下與所述葉片圓筒8形成完整的圓筒，所述葉片17以葉片軸4為界分為面積不相等的第一半葉171和第二半葉172，所述第一半葉片和第二半葉片的軸截面尺寸與所述外環(huán)與內(nèi)環(huán)的尺寸相匹配，所述第一半葉171和第二半葉172在葉片打開狀態(tài)下分別與所述側(cè)壁3和內(nèi)圓筒5上的止口抵接。
[0057]所述殼體上設(shè)置有用于在轉(zhuǎn)子裝入殼體時封閉外環(huán)和內(nèi)環(huán)的阻水裝置7，所述阻水裝置7分別沿外環(huán)和內(nèi)環(huán)的軸向方向延伸并與葉片圓盤20接觸，所述上端蓋I在對應(yīng)所述進水口 10’與出水口 11’的位置上設(shè)置有葉片開合導軌12，所述葉片軸100頂端設(shè)置有葉片控制桿13，所述葉片控制桿13可移動地插入葉片開合導軌12并在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時驅(qū)動葉片軸100轉(zhuǎn)動。
[0058]參見圖10，在本實施例中，所述葉片17上在端部位置開設(shè)有槽體，所述槽體內(nèi)設(shè)置有頂板174，所述頂板174由彈簧173頂緊，其目的是在葉片17與殼體接觸時候起到更好的密封作用。
[0059]所述阻水裝置7包括用于封閉內(nèi)環(huán)的第一阻水板73和用于封閉外環(huán)的第二阻水板74，所述第一阻水板73由下端蓋沿平行于水輪軸4的方向凸起形成，所述第二阻水板74固定于殼體側(cè)壁3上，所述葉片圓筒8上貫穿設(shè)置有若干通孔81，通孔81作為內(nèi)環(huán)與外環(huán)的水流通道。
[0060]基于上述結(jié)構(gòu)和設(shè)置，當本實施例的兼具泵水功能的水輪機作為水輪機使用時，將兼具泵水功能的水輪機放置于江河中，水流從進水口 10’進入，由于進水口 10’與出水口11’之間設(shè)置有阻水裝置7，水流只能從與阻水裝置7相反的方向流動，由于葉片17的尺寸與外環(huán)和內(nèi)環(huán)的尺寸互相配合，使進入兼具泵水功能的水輪機的水流全部被葉片17阻擋住，水流只能推動葉片17轉(zhuǎn)動，進而推動水輪軸4轉(zhuǎn)動，當葉片17轉(zhuǎn)動到出水口 11’處，水流從出水口 11’排出，同時葉片17受到葉片控制桿13與葉片開合導軌12的互相作用，葉片17逐漸閉合與葉片圓筒8形成整個圓筒，并通過阻水裝置7，與此同時，與該葉片17相對的另一片葉片17在水流的推動下繼續(xù)轉(zhuǎn)動，從而推動水輪軸4持續(xù)轉(zhuǎn)動將水的動能轉(zhuǎn)換為機械能。
[0061]當作為水泵使用時，在進水口 10’處連接水管，水流從出水口 11’進入，動力(人力，水力等)作用在水泵軸4 (作為水泵使用時)，使水泵軸4及葉片17逆時針方向轉(zhuǎn)動(圖9)。葉片17在出水口 11’處受葉片控制桿13與葉片開合導軌12的互相作用全打開并封閉住內(nèi)環(huán)及外環(huán)的水流通道，水流全部被葉片17從出水口 11’處推壓旋轉(zhuǎn)至進水口 10’處。水流從進水口排出，并通過水管將水泵出，然后葉片17在葉片控制桿13與葉片開合導軌12的互相作用下關(guān)閉，并與葉片圓筒8形成完整的圓筒，從而通過阻水裝置7，葉片17通過阻水裝置7后，葉片受到葉片控制桿13與葉片開合導軌12的互相作用逐漸打開，轉(zhuǎn)動至出水口 11’處時全打開，葉片控制桿13與葉片開合導軌分離，如此循環(huán)往復，將水不斷從進水口10’處泵出。
[0062]實施例3
[0063]參見圖11，本實施例展示了一種實施例1或?qū)嵤├?中的兼具泵水功能的水輪機同軸連接時的應(yīng)用，本發(fā)明的兼具泵水功能的水輪機，作為水泵工作時與作為水輪機工作時的旋轉(zhuǎn)方向是相反的。在該實施例中，將上方的兼具泵水功能的水輪機充當水輪機用作輸出動力，而將下方的水輪機充當水泵的作用。當將該裝置放置于水流中時，來自上方水輪機輸出的動力通過水輪軸4傳遞至下方水泵帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而完成泵水的作用?？墒箲?yīng)用的范圍更廣泛。
[0064]最后應(yīng)說明的是:以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換，但是凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:包括由上端蓋、下端蓋及側(cè)壁組成的殼體，所述上端蓋和下端蓋之間安裝有可轉(zhuǎn)動的水輪軸，所述水輪軸上安裝有轉(zhuǎn)子，所述下端蓋在以水輪軸為中心的相對方向上設(shè)置有進水口和出水口； 所述轉(zhuǎn)子由外到內(nèi)依次設(shè)置有相互同軸的外圓筒、葉片圓筒及內(nèi)圓筒，所述外圓筒和葉片圓筒之間形成外環(huán)，葉片圓筒和內(nèi)圓筒之間形成內(nèi)環(huán)，所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)的軸截面積不等，所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)在一側(cè)與進水口連通，在另一側(cè)與出水口連通；所述外圓筒、葉片圓筒和內(nèi)圓筒在靠近上端蓋一側(cè)端面由葉片圓盤封閉，所述葉片圓盤與所述水輪軸連接，所述葉片圓筒在相對方向上對稱開設(shè)有葉片開口，所述葉片圓盤在所述葉片開口位置設(shè)置有葉片軸，所述葉片軸在與葉片開口對應(yīng)位置固定有葉片，所述葉片在閉合狀態(tài)與所述葉片圓筒形成完整的圓筒，所述葉片以葉片軸為界分為面積不相等的第一半葉和第二半葉，所述第一半葉和第二半葉在葉片打開狀態(tài)下分別與所述外圓筒和內(nèi)圓筒上的止口抵接； 所述殼體上設(shè)置有用于在轉(zhuǎn)子裝入殼體時封閉外環(huán)和內(nèi)環(huán)的阻水裝置，所述阻水裝置分別延伸入外環(huán)和內(nèi)環(huán)并與葉片圓盤接觸； 所述上端蓋在對應(yīng)所述進水口與出水口的位置設(shè)置有葉片開合導軌，所述葉片軸頂端設(shè)置有葉片控制桿，所述葉片控制桿可移動地插入葉片開合導軌并在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時驅(qū)動葉片軸轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:所述上端蓋上設(shè)置有葉片密封導軌，所述葉片軸在靠近上端蓋一側(cè)套設(shè)有葉片密封裝置，所述葉片密封裝置包括與葉片軸套設(shè)的套筒和活動插入套筒的推桿，所述套筒內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置有套筒臺階，所述推桿外側(cè)壁上設(shè)置有凸起環(huán)，所述推桿由凸起環(huán)和套設(shè)于推桿外側(cè)的彈簧支撐于套筒臺階上，所述推桿一端在葉片軸位于所述阻水裝置相對方向時與葉片密封導軌相接觸，另一端鉸接設(shè)置有橫桿，所述橫桿貫穿套筒與推桿連接，所述橫桿在中部位置還設(shè)置有支點，所述橫桿通過支點鉸接于葉片上，與橫桿連接還設(shè)置有密封滑片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:所述阻水裝置包括用于封閉內(nèi)環(huán)的第一阻水板和用于封閉外環(huán)的第二阻水板，所述第一阻水板和第二阻水板均由下端蓋沿平行于水輪軸的方向凸起形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:所述第一阻水板和第二阻水板的頂壁以及兩側(cè)壁內(nèi)均安裝有彈簧，所述彈簧末端安裝頂緊板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:所述下端蓋在圓周方向凸起形成用于密封內(nèi)環(huán)和外環(huán)的轉(zhuǎn)子密封盤，所述內(nèi)圓筒和外圓筒的端面位置設(shè)置有與轉(zhuǎn)子密封盤的環(huán)狀周面配合密封的密封組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:所述進水口與出水口沿垂直于下端蓋端面的方向貫穿所述轉(zhuǎn)子密封盤。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:與所述進水口連接設(shè)置有進水管，所述進水管設(shè)有第一進水門和第二進水門，所述第一進水門和第二進水門均為單向門，所述第一進水門和第二進水門分列于進水口的兩側(cè)且相對設(shè)置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:與所述出水口連接設(shè)置有排水管，所述排水管設(shè)有第一排水門和第二排水門，所述第一排水門和第二排水門為單向門，所述第一排水門和第二排水門分列于出水口的兩側(cè)且相對設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:所述阻水裝置包括用于控制通過阻水裝置水流流量的阻水開關(guān)，所述阻水開關(guān)為節(jié)流閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:所述葉片、葉片圓筒、內(nèi)圓筒、外圓筒、水輪軸及葉片圓盤設(shè)置為密封中空或由內(nèi)部填充輕質(zhì)材料制成。
11.一種兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:包括由上端蓋、下端蓋及側(cè)壁組成的殼體，所述上端蓋和下端蓋之間安裝有可轉(zhuǎn)動的水輪軸，所述水輪軸上安裝有轉(zhuǎn)子，所述側(cè)壁在以水輪軸為中心的相對方向上設(shè)置有進水口和出水口； 所述轉(zhuǎn)子由外到內(nèi)依次設(shè)置有相互同軸的葉片圓筒及內(nèi)圓筒，所述側(cè)壁和葉片圓筒之間形成外環(huán)，葉片圓筒和內(nèi)圓筒之間形成內(nèi)環(huán)，所述外環(huán)和內(nèi)環(huán)的軸截面積不等，所述葉片圓筒和內(nèi)圓筒在靠近上端蓋一側(cè)端面位置由葉片圓盤封閉，所述葉片圓盤與所述水輪軸連接，所述葉片圓盤的外圓周與所述側(cè)壁接觸，所述葉片圓筒在相對方向上對稱開設(shè)有葉片開口，所述葉片圓盤在所述葉片開口位置設(shè)置有葉片軸，所述葉片軸在與葉片開口對應(yīng)位置固定有葉片，所述葉片在閉合狀態(tài)與所述葉片圓筒形成完整的圓筒，所述葉片以葉片軸為界分為面積不相等的第一半葉和第二半葉，所述第一半葉和第二半葉在葉片打開狀態(tài)下分別與所述側(cè)壁和內(nèi)圓筒上的止口抵接； 所述殼體上設(shè)置有用于在轉(zhuǎn)子裝入殼體時封閉外環(huán)和內(nèi)環(huán)的阻水裝置，所述阻水裝置分別沿外環(huán)和內(nèi)環(huán)的軸向方向延伸并與葉片圓盤接觸； 所述上端蓋在對應(yīng)所述進水口與出水口的位置設(shè)置有葉片開合導軌，所述葉片軸頂端設(shè)置有葉片控制桿，所述葉片控制桿可移動地插入葉片開合導軌并在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時驅(qū)動葉片軸轉(zhuǎn)動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:所述阻水裝置包括用于封閉內(nèi)環(huán)的第一阻水板和用于封閉外環(huán)的第二阻水板，所述第一阻水板由下端蓋沿平行于水輪軸的方向凸起形成，所述第二阻水板固定于殼體側(cè)壁上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的兼具泵水功能的水輪機，其特征在于:所述葉片圓筒上貫穿設(shè)置有若干通孔。
【文檔編號】F04D1/00GK104265543SQ201410379287
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】鄭廣生 申請人:鄭廣生