一种将流体动能转变为旋转机械能的叶轮
技术领域
本实用新型涉及一种将流体动能转变为旋转机械能的叶轮，属于发电装置技术领域。
背景技术
就目前将流体动能转变为旋转机械能的叶轮现状看，很多采用的是轴流式的水能机或风、气能机。由于轴流式，叶片的迎水、风或气面与水、风或气的流动冲击方向不垂直，导致叶片不能完全吸收水能、风能或气能；同时还导致叶轮轴向受力大，主轴轴承易磨损。
实用新型内容
本实用新型所要解决的是将流体动能转变为旋转机械能的叶轮的叶片不能完全吸收水能、风能或气能和运行中的叶轮轴向受力大，主轴轴承易磨损的技术问题。
一种将流体动能转变为旋转机械能的叶轮，是一种全新结构的叶轮，该叶轮具有两种结构形式：A型和B型；所述A型就是门轴平行于叶轮主轴的结构形式；所述B型就是门轴垂直于叶轮主轴的结构形式；
一种将流体动能转变为旋转机械能的叶轮，包括轮毂、轮辐、加强圈、连杆、端面封板、门扇、门扇轴、门扇轴轴承及轴承座、主轴轴承及轴承座、主轴；所述轮毂两端的外圆周上对称并均匀地固定轮辐；轮辐的一端固定在轮毂上，另一端与加强圈连接，轮毂两端对称的轮辐之间用连杆连接；连杆与轮毂之间空腔即是安装门扇的空间；所述A型结构，门扇轴轴承及轴承座分别安装在轮毂两端对称布置的轮辐上；所述B型结构，门扇轴轴承及轴承座分别安装在连杆以及连杆与轮毂外圆周相对应的位置线上；门扇安装有门扇轴，门扇轴两端分别就位于相应的门扇轴轴承及轴承座内；门扇就位后，相邻门扇之间设有一定尺寸的重叠量；所述叶轮轮毂柱心处安装叶轮主轴，主轴就位于主轴轴承及轴承座上。
所述轮毂两端的轮辐外表面可设置端面封板。
所述的轮毂按照360度圆心角平均分为三份或三等分以上所得平均角度值@，根据@均匀分布设置轮辐。
所述门扇之间相互重叠位置设置橡胶缓冲垫。
采用上述技术方案的有益效果是：
本实用新型由于叶轮叶片是由可以自由转动的门扇副组成，叶轮吸收流体动能时，门扇自然闭合。叶轮叶片与水或流体是正面接触受力，所以几乎可以完全吸收水或流体的动能，极大地提高了能量转化效率；同时，水能对叶轮主轴轴承的轴向压力几乎为零，延长了主轴轴承使用寿命。同时，叶片在回转遇到水的阻力时，门扇自然打开释放，叶片所遇阻力几乎可以忽略。所以，通过该叶轮，即可顺利地将流体动能转变为旋转机械能，且叶轮总体工作效率高。
附图说明
图1为本实用新型叶轮A型结构示意图。
图2为图1左视图。
图3为本实用新型叶轮B型结构示意图。
图4为图3俯视图。
图5为本实用新型叶轮卧式安装示意图。
图6为图5俯视图。
图7为本实用新型叶轮立式安装示意图。
图8为图7左视图。
图中：1-轮毂、2-轮辐、3-加强圈、4-连杆、5-端面封板、6-门扇、7-门扇轴、8-门扇轴轴承及轴承座、9-主轴轴承及轴承座、10-叶轮主轴、11-环形轨道、12-平衡轮装置、13-支架、14-基座、15-叶轮、16-基础。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：
该叶轮，包括叶轮轮毂1、轮辐2、加强圈3、轮毂两端对称轮辐2之间的连杆4、叶轮两端面封板5、门扇6、门扇轴7、门扇轴轴承及轴承座8、叶轮主轴轴承及轴承座9，叶轮主轴10、支架13等组成。
该叶轮，轮辐2分布设置原则：将轮毂1端面360度圆心角平均分为3份及3等分以上所得平均角度值@，根据@均匀分布设置轮辐。根据这一原则，将轮毂1外圆周长均分为一定等分，用于分布定位轮辐2。然后在轮毂1的两端外圆周上对称固定轮辐2。将轮辐2一端固定在轮毂1上，轮辐2另一端与加强圈3相联结。俩对称轮辐2外端之间用连杆4相联结。轮毂1两端俩对称轮辐2之间的空位用于安装门扇6。轮毂1两端的对称轮辐2之间设置门扇6后，形成叶轮的叶片。叶片是由轮辐2、连杆4、门扇6、门扇轴7、门扇轴轴承及轴承座8等组成。
该叶轮，根据门扇轴与叶轮主轴的位置关系，将该叶轮结构分为两种：一种是将门扇轴7平行于叶轮主轴10设置。门扇轴7安装在轮毂1两端对称的轮辐2上，对称的轮辐2上设置有相应的门扇轴轴承及轴承座8。门扇6朝叶轮轴心线闭合。这种叶轮结构形式定为A型，如图1所示；另一种是将门扇轴7垂直于叶轮主轴10设置，轮毂1和连杆4相应位置上安装有门扇轴轴承及轴承座8，门扇轴7两端分别就位于连杆4和轮毂1相应的门扇轴轴承及轴承座8内。门扇6因自重自然闭合；或因流体动力而统一朝一个方向闭合，或者将门扇分组，受流体动力后每组朝相反方向闭合。这种叶轮结构形式定为B型，如图3所示。A型结构中，门扇6做成弧形门。弧形为叶轮端面同心圆弧。B型结构中，门扇6做成直形门。门扇6的长度与叶轮尺寸相适宜为一定值。门扇6的宽度，根据轮毂1两端对称轮辐2之间的间距，或连杆4与轮毂1之间的间距，以及所设置门扇6的数量来确定。各门扇6宽度可以相同，也可以不同。每叶片的门扇6数量为1扇及1扇以上的任何整数。门扇6闭合时，相邻门扇6之间设有门扇宽度0-30%左右的相互重叠量。在门扇6的相邻门扇重叠处设置橡胶缓冲垫，用于门扇6吸能闭合时，门扇6间的相互碰撞、缓冲、密封。
该叶轮，轮毂1两端轮辐2外表可设置端面封板5；A型结构中，连杆4可取消，可改门扇轴7代替连杆4；当叶轮尺寸较小，轮辐2较为稳固的情况下，可取消加强圈3；也可将加强圈3、轮辐2、封板5合为一体。
该叶轮，安装方式两种：一种为立式安装，叶轮主轴10平行于水平面，如图7所示；一种为卧式安装，叶轮主轴10垂直于水平面，如图5所示。卧式安装大尺寸叶轮时，为防止叶轮晃动，在叶轮底端加强圈3附近，设置一圈环形轨道11，可按照@角度，均匀设置平衡轮装置12；还可在叶轮外圆周某一高度设置环形导轨11，并均匀配置平衡轮装置12，用于抵御离心力。立式安装大尺寸叶轮时，也可相应采取防晃措施；
该叶轮，两种安装方式均可安装在运动着的水或流体的任何深度。为了尽可能多地吸收水能或流体动能，在所述叶轮门扇6迎水（或其他流体）面的前方，可采取设置导流槽、导流管、导流洞等措施。需利用更多水能时可筑堤坝。
该叶轮，叶轮主轴10一侧门扇6接收水动能时，门扇6自动关闭。而主轴10另一侧门扇6遇流体阻力，自然打开释放阻力。叶轮15在吸收水或流体动能后，即将流体动能转化为旋转机械能，通过叶轮主轴10，可连接变速器、连接发电机发电。也可通过叶轮主轴10将旋转机械能输至其他机械设备，作动力源。
实施例一
选叶轮结构为B型。轮毂1半径r为100，叶轮15半径R为500，轮毂1长度H为600。将轮毂1端面圆心角等分为12份，@等于30度，按此角度在轮毂1两端圆周上分别对称均匀设置轮辐2，联结外径为1000的加强圈3。俩对称轮辐的一端固定在轮辐上，另一端用连杆联结。连杆4与轮毂1之间的空间用于安装门扇6。每个叶片门扇数量设置为4扇，门扇6为直形门，取门宽度相等，门扇6重叠量取10%，则每个门扇6宽度约为110.门扇6重叠处设置橡胶缓冲垫。
优选门扇6因自重自然下垂闭合形式，如图3。分别在连杆4及轮毂1对应位置上安装门扇轴轴承及轴承座8，安装门扇轴7及门扇6于连杆4、轮毂1相应的门扇轴轴承及轴承座8上。安装叶轮端面封板5，叶轮成刚性整体。安装主轴10、主轴轴承及轴承座9。
采取卧式安装，如图5。叶轮主轴轴承9选向心推力轴承。安装好支架13，固定好基座14。将叶轮主轴10底端轴承及轴承座9安于基座14中，上端轴承及轴承座9固定于支架13上，叶轮主轴10上端通过联轴器与发电机相连，发电机通过导线、开关与灯具相连。
将叶轮15及支架13整体置于水宽1.2米、深1.0米的输水渠里，安装好。叶轮随水顺畅旋转，打开开关灯具亮，发电机输出电能。
实施例二
选叶轮结构为A型。轮毂1半径r为100，叶轮15半径R为500，轮毂1长度H为600。将轮毂1端面圆心角等分为12份，@等于30度，按此角度在轮毂1两端圆周上分别对称设置轮辐2，联结外径为1000的加强圈3。俩对称轮辐2之间的空间用于安装门扇6。每个叶片门扇数量设置为4扇，门扇6为弧形门，取门宽度相等，门扇6重叠量取10%，则每个门扇6弧长约为116.弧形门扇6重叠处设置橡胶缓冲垫。
分别在轮辐2上相应位置安装门扇轴轴承及轴承座8，安装门扇轴7及门扇6于轮辐2上相应的门扇轴轴承及轴承座8上。待全部门扇6、连杆4等构件安装完毕，安装叶轮端面封板5，叶轮成刚性整体。安装主轴10、主轴轴承及轴承座9。
采取立式安装，如图7。主轴轴承为普通向心轴承。安装支架13，主轴通过联轴器与发电机相连，发电机通过导线、开关与灯具相连。
在叶轮叶片迎风面前的水平方向，放置一台风扇，对着叶轮吹风。叶轮即随风旋转，打开开关，灯具亮，发电机输出电能。
