專利名稱：容積式水輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種容積式水輪機(jī)，尤其本發(fā)明做功轉(zhuǎn)輪受力面是能堵截性使用做功水流截面的單向運(yùn)轉(zhuǎn)，采用直接傳動(dòng)低速發(fā)電機(jī)做功，可限制選用容積內(nèi)做功水流自由速度比例。運(yùn)用容積內(nèi)因速度受限而容積質(zhì)量不會(huì)失重又不占耗水比的相對(duì)靜止靜壓為做功質(zhì)量重力，仍舊象傳統(tǒng)水輪機(jī)那樣由水輪機(jī)做功轉(zhuǎn)受力面的做功速度與做功水流自由速度的差別，對(duì)水頭容積能量一分為二又守恒的轉(zhuǎn)化為相當(dāng)于水頭容積靜壓能量的，做功質(zhì)量重力加速度壓擊受力面。由能量新陳代泄的持續(xù)時(shí)間，維持水頭容積能量的做功基數(shù)不斷向外轉(zhuǎn)換功率。
但本發(fā)明做功水流，只有釋放出容積外的做功質(zhì)量速度耗水，容積內(nèi)不失重的壓力為做功質(zhì)量重力，與向容積外耗水的做功質(zhì)量速度同步運(yùn)動(dòng)，不占耗水比例。
糾正了傳統(tǒng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪受力面的做功速度消耗做功水流，供轉(zhuǎn)輪受力的做功質(zhì)量重力因?yàn)閬碜杂谧龉λ魉俣?；高于受力面做功轉(zhuǎn)速，而與受力面發(fā)生斥力的反擊效應(yīng)，也含流量損耗的弱點(diǎn)。
因?yàn)楸景l(fā)明對(duì)水頭容積能量的轉(zhuǎn)換效率和傳統(tǒng)水輪機(jī)相同。但做功質(zhì)量重力可以做功卻不耗水。所以本發(fā)明可多倍提高各種傳統(tǒng)水輪機(jī)的能量利用效率。
(二)水頭容積能量和勢(shì)能功率水頭容積能量就是水流釋放孔乘高的容積質(zhì)量比重，或識(shí)為水輪機(jī)做功轉(zhuǎn)輪受力面乘高的容積質(zhì)量靜壓。
在能量轉(zhuǎn)換計(jì)算勢(shì)能功率的條件中這是個(gè)做功能量的原始基數(shù)，根據(jù)能量守恒定律；水頭容積能量被水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪受力面的做功轉(zhuǎn)速，一分為二的分解轉(zhuǎn)化為質(zhì)量重力加速度的動(dòng)能，進(jìn)入轉(zhuǎn)換能量的做功狀態(tài)時(shí)，無論做功質(zhì)量重力是用不耗水的壓能，還是做功質(zhì)量重力為純耗水的沖擊能，只要做功水流新陳代謝的持續(xù)供給水頭容積能量不變，這種動(dòng)態(tài)能量還沒經(jīng)時(shí)間過渡的做功基數(shù)，仍守恒的相符于水頭靜壓的容積能量；這就是容積靜壓勢(shì)能轉(zhuǎn)化為容積動(dòng)態(tài)勢(shì)能的守恒定律。
根據(jù)計(jì)算勢(shì)能功率的三要素質(zhì)量生力加速度乘距離。根據(jù)計(jì)算勢(shì)能功率的表示式 證明9．81千瓦×H高度×Q立方米／秒的表示值；其中受力面乘高的水頭容積質(zhì)量在高度條件下的自由速度性能；向下運(yùn)動(dòng)的勢(shì)能，就是代表容積能量還無時(shí)間過渡的表示值。由這種容積能量為做功基數(shù)，持續(xù)做功一秒時(shí)間，就是水輪機(jī)向外轉(zhuǎn)換勢(shì)能功率的原始基數(shù)瓦特或千瓦單位。持續(xù)做功一小時(shí)，就是千瓦時(shí)的表示單位。在水電站建設(shè)中叫做百分之百的發(fā)電機(jī)裝機(jī)容量?；驔]乘利用系數(shù)的能量轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)本文摘要所述這種自由速度運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量勢(shì)能，變更為部分做功速度和部分不失重的容積做功壓能，向外轉(zhuǎn)換容積能量，根據(jù)能量守恒定律證明這種向外轉(zhuǎn)換勢(shì)功率的原始做功基數(shù)，將仍然守恒的相當(dāng)于水頭容積能量。它和水流用自由釋放速度做功，轉(zhuǎn)換勢(shì)能功率的原始做功基數(shù)相同的守恒。但壓能為做功質(zhì)量重力不耗水，只有做功質(zhì)量速度失重而向容積外耗水。
(三)傳統(tǒng)水輪機(jī)由沖擊能做功的耗水與出力傳統(tǒng)水輪機(jī)運(yùn)用做功水流自由速度的沖擊能，對(duì)水頭容積能量向外轉(zhuǎn)換的質(zhì)量重力加速度是高于轉(zhuǎn)輪受力面做功轉(zhuǎn)速的水流速，從受面上高速向容積外散失而純耗水的反擊效應(yīng)。雖然它做功質(zhì)量重力和速度均由耗水為代價(jià)，但它向外轉(zhuǎn)換功率的做功基數(shù)，仍守恒的相當(dāng)于水頭容積能量。
(四)本發(fā)明由容積內(nèi)不失重壓能做功的耗水與出力本發(fā)明向外轉(zhuǎn)換水頭容積能量的質(zhì)量重力加速度是只有做功質(zhì)量速度向容積外耗水，容積內(nèi)不失重的相對(duì)靜止靜壓為做功質(zhì)量重力，與向容積外耗水的做功質(zhì)量速度同步運(yùn)動(dòng)不占耗水比例。雖然它做功質(zhì)量重力不耗水，但它向外轉(zhuǎn)換功率的做功基數(shù)和傳統(tǒng)水輪機(jī)相同；也是水頭容積靜壓守恒的轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的；相當(dāng)于水頭容積靜壓的水頭容積能量。
(五)本發(fā)明轉(zhuǎn)換勢(shì)能功率的計(jì)算由上述證明無論是本發(fā)明還是傳統(tǒng)水輪機(jī)，它們轉(zhuǎn)換能量的做功基數(shù)，都是水頭容積能量的勢(shì)能。無論做功水流使用純自由速度的沖擊能做功，還是做功水流使用相對(duì)靜止的部分速度而產(chǎn)生部分不失重的壓能做功，它們由受力轉(zhuǎn)輪的做功速度把水頭容積靜壓，一分為二的轉(zhuǎn)化為質(zhì)量重力加速度的做功勢(shì)能，根據(jù)能量守恒定律證明是相同的。因此它們轉(zhuǎn)換能量的做功基數(shù)都是水頭容積能量；它們持續(xù)做功乘一秒時(shí)間的功率基本是相同的。由此證明本發(fā)明不同于傳統(tǒng)水輪機(jī)的能量利用措施，在計(jì)算勢(shì)能功率時(shí)，只需把本發(fā)明單個(gè)做功轉(zhuǎn)輪受力面，識(shí)為自由速度的做功水流釋放孔；對(duì)所求做功質(zhì)量重力加速度向容積外總的耗水值乘距離即可。
即9．81千瓦×H×Q=勢(shì)能功率本發(fā)明轉(zhuǎn)換能量的實(shí)際耗水值，由單個(gè)做功轉(zhuǎn)輪受力面積乘受力面運(yùn)轉(zhuǎn)做功的線速即可求得。
(六)如下由具體實(shí)例詳細(xì)說明本發(fā)明轉(zhuǎn)換能量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)本發(fā)明能堵截性使用做功水流截面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，具體實(shí)施于水電站時(shí)，轉(zhuǎn)換能量的具體條件采用；H水頭100米高和一平方米受力面，在選用做功水流速度為10米／秒的條件下可知；流量消耗為10立方米／秒，根據(jù)H水頭100米高乘一平方米受力底面的100立方米水頭靜壓，本發(fā)明受力面選用10米／秒線速度直接傳動(dòng)低速發(fā)電機(jī)做功，水頭靜壓只能失重22．59立方米，還有77．41立方米容積內(nèi)不失重的相對(duì)靜止靜壓為做功質(zhì)量重力壓擊受力面，與每秒向容積外耗水的10米速度同步不斷向外轉(zhuǎn)換功率。
本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換措施只有供受力面做功的速度向容積外耗水，轉(zhuǎn)換能量所需的做功質(zhì)量重力為容積內(nèi)不失重的靜壓比，與受力面的做功速度同步，可以向外轉(zhuǎn)換能量，但不占耗水比。
該具體條件由傳統(tǒng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)換能量，就要向容積外耗水，44．27立方米／秒。該具體條件由本發(fā)明轉(zhuǎn)換能量，向容積外的耗水只有10立方米／秒。上述能量轉(zhuǎn)換的具體條件，百分之百的勢(shì)能功率是9．81千瓦×H水頭100米高×Q44．27立方米／秒=H·Q，43428(千瓦)這是本發(fā)明或傳統(tǒng)水輪機(jī)對(duì)水頭容積能量持續(xù)不停的向外轉(zhuǎn)換一秒時(shí)間的功率。
由上述可以看出本發(fā)明和傳統(tǒng)水輪機(jī)向外轉(zhuǎn)換容積能量的做功效率都是守恒而相同的；但不同的是
A傳統(tǒng)水輪機(jī)向容積外的耗水是44．27立方米／秒。
B本發(fā)明向容積外的耗水是10立方米／秒。
C并且本發(fā)明加高到1000米水頭做功，耗水也只有10立方米／秒上述本發(fā)明利用做功水流的自由速度被相對(duì)靜止措施，把部分容積質(zhì)量不失重的轉(zhuǎn)化為做功質(zhì)量重力，組合質(zhì)量重力加速度的做功原理，加大了新陳代謝的做功水流在容積內(nèi)的滯留時(shí)間而不失重的少耗水。但這種質(zhì)量重力加速度轉(zhuǎn)換水頭容積能量的出力性能根據(jù)能量守恒定律證明，與水流自由速度沖擊做功的出力性能相同。只是耗水不同，所以，本發(fā)明節(jié)能效果之大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，根據(jù)向容積外消耗的水流和容積靜壓比較比重的水平原理證明；所發(fā)出的電能；除可把消耗向容積外的水流再提升置容積最高水位供應(yīng)自我運(yùn)轉(zhuǎn)外，還能再向外輸出電能。因此，本發(fā)明確信無疑是一場新的工業(yè)革命。
本發(fā)明的裝置包括機(jī)座1、機(jī)殼支架2、機(jī)殼3、啟封杠4、啟閉塊5、傳動(dòng)軸支架6、軸承7、傳動(dòng)軸8、轉(zhuǎn)子9、受力舌10ABCD凹槽11、連桿12、迷宮封水縫13、密封蓋14、連接盤15、螺絲16、螺絲17、水壓腔18、進(jìn)水口19、出水口20、彈性封閉舌21、受力舌固位銷22、螺絲23。


圖1為橫向切面2為縱向切面圖下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)裝置的工作原理如圖2所示，機(jī)座1上裝配傳動(dòng)軸支架6，傳動(dòng)軸支架6上裝配軸承7、軸承7內(nèi)徑裝配傳動(dòng)軸8、傳動(dòng)軸8上裝配轉(zhuǎn)子9，如圖1所示轉(zhuǎn)9上設(shè)置凹槽11、凹槽11內(nèi)由受力舌固位銷22動(dòng)化的固定裝配受力舌10，在轉(zhuǎn)子9上對(duì)稱裝配的4個(gè)受力舌10ABCD，由連桿12連接成兩對(duì)可以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的固定體系，再由機(jī)座1上裝配的機(jī)殼支架2上固定的機(jī)殼3的內(nèi)壁；與轉(zhuǎn)子9外壁之間形成一個(gè)做功水流可以通過的水壓腔18，這樣當(dāng)做功水流由進(jìn)水口20進(jìn)入水壓腔18，壓擊受力舌10A做功時(shí)，受力舌10B在啟閉塊5的內(nèi)壁通過連桿12強(qiáng)制性支承受力舌10A堵截性使用做功水流截面，這時(shí)受力舌10C就開始通過啟封扛4泄水，使做功水流完成做功過程后，從出水口20最終完成泄水過渡期，當(dāng)受力舌10C開始通過啟封扛4泄水時(shí)，因有連桿12的作用，同時(shí)也就推動(dòng)了受力舌10D突出凹槽11，又堵截了做功水流的運(yùn)動(dòng)截面，這樣就始終有一個(gè)受力舌10在堵截著做功水流截面聚壓受力，并通過傳動(dòng)軸9上裝配的連接盤15連接低速發(fā)電機(jī)做功，向外轉(zhuǎn)換水壓腔18內(nèi)容積壓能加速度的勢(shì)能。做功水流的無功泄漏，由迷宮封水縫13減壓封水后，再由密封蓋14封水。啟閉塊5與轉(zhuǎn)子9之間的漏水間隙，由鋼質(zhì)彈性封閉舌21貼在轉(zhuǎn)子9的外壁上封閉漏水，封閉舌21另一端由螺絲23固定。螺絲17把密封蓋14固定在機(jī)殼3的兩端，螺絲16把啟閉塊5固定在機(jī)殼3相應(yīng)位置的內(nèi)壁上。因啟封扛4的彎曲弧度是兩種，它與啟閉塊5是一個(gè)連接體。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提供了一種容積式水輪機(jī)；該裝置包括傳動(dòng)軸8、轉(zhuǎn)子9、4個(gè)ABCD受力舌10、連桿12、啟封扛4、啟閉塊5、水壓腔18、凹槽11；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于當(dāng)做功水流進(jìn)入水壓腔18沖向受力舌10時(shí)，因有啟封扛4和啟閉塊5對(duì)受力舌10進(jìn)入凹槽11的啟封條件決定，對(duì)稱側(cè)始終有一個(gè)受力舌10被連桿12支承著堵截做功水流受力；
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的裝置，其特征在于當(dāng)受力舌10受力傳動(dòng)轉(zhuǎn)子9和傳動(dòng)軸8及傳動(dòng)軸8上的連接盤15運(yùn)轉(zhuǎn)做功時(shí)、連接盤15連接傳動(dòng)低速發(fā)電機(jī)做功，可以使用容積內(nèi)不失重的壓力為做功質(zhì)量重力；
4.根據(jù)權(quán)利2和3所述的裝置，其特征在于本發(fā)明傳動(dòng)低速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換能量，對(duì)水頭容積能量的轉(zhuǎn)換效率守恒的和傳統(tǒng)水輪機(jī)相同，但發(fā)出的電能，除可提升耗水供應(yīng)自我運(yùn)轉(zhuǎn)外；還能再向外輸出電能。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種容積式水輪機(jī);尤其本發(fā)明做功轉(zhuǎn)輪受力面是:能堵截性使用做功水流截面的單向運(yùn)轉(zhuǎn)。采用直接傳動(dòng)低速發(fā)電機(jī)做功,可限制選用容積內(nèi)水流向外做功的自由速度比例,運(yùn)用做功水流因速度受限,而容積質(zhì)量不會(huì)失重的相對(duì)靜止靜壓為做功質(zhì)量重力壓擊受力面做功,對(duì)受力面乘高的水頭容積能量,在守恒的轉(zhuǎn)換效率上和傳統(tǒng)水輪機(jī)相同。但做功質(zhì)量重力與向容積外耗水的做功質(zhì)量速度同步運(yùn)動(dòng),可以做功卻不耗水,所以本發(fā)明轉(zhuǎn)換能量可比傳統(tǒng)水輪機(jī)多倍節(jié)水。
文檔編號(hào)F03B1/00GK1292457SQ9912177
公開日2001年4月25日 申請(qǐng)日期1999年10月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月11日
發(fā)明者羅化然 申請(qǐng)人:羅化然