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)輪受力面是堵截性使用做功水流截面的單向運(yùn)轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)做功水流因速度受限，和受力面同步運(yùn)動(dòng)的運(yùn)用不失重的容積壓能轉(zhuǎn)換能量。本發(fā)明采用壓力水管容積內(nèi)每平方厘米30公斤壓力，做功轉(zhuǎn)輪受力面選用一平方米，受力面做功運(yùn)轉(zhuǎn)的線速度變速傳動(dòng)發(fā)電機(jī)選用一米/秒。壓力水管容積內(nèi)向外釋放一立方米/秒水，容積內(nèi)不會(huì)失重的水頭靜壓就有30萬(wàn)公斤壓向受力面積做功，每秒以一米速度向外轉(zhuǎn)換出力的容積式水輪機(jī)，本發(fā)明只有轉(zhuǎn)換能量的做功質(zhì)量速度向容積外釋放水流，做功質(zhì)量重力是容積內(nèi)不失重的相對(duì)靜止靜壓力，沒(méi)有失去再做功效應(yīng)等于不消耗做功水流，現(xiàn)有傳統(tǒng)水輪機(jī)的各種做功轉(zhuǎn)輪，因不能堵截性使用做功水流截面，只能使用自由速度的做功水流從受力面上向容積外散失水的反擊效應(yīng)，而純由過(guò)流量瞬時(shí)沖擊轉(zhuǎn)輪為向外轉(zhuǎn)換能量提供質(zhì)量重力加速度，把容積壓能卻置于失重狀態(tài)而損失。因沖擊能做功的出力特性是，質(zhì)量重力加速度純向容積外耗水，所以傳統(tǒng)水輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率是向容積外耗水多而做功少，能量利用效率很低。
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)；采用H水頭300米高和一平方米受力面，對(duì)受力面做功的線速度選用10米/秒的條件下可知，釋放向容積外的流量消耗為10立方米/秒。根據(jù)H水頭300米高，自由落體速度為76.68米/秒證明。H水頭300米高乘一平方米受力面的水頭靜壓300立方米。本發(fā)明對(duì)做功水流選用10米/秒線速度傳動(dòng)發(fā)電機(jī)做功，水頭靜壓300立方米只能失重百分之十三。還有261立方米水頭靜壓相對(duì)靜止的沒(méi)有失重，與受力面同步運(yùn)動(dòng)的為做功質(zhì)量重力加速度向外轉(zhuǎn)換能量。
根據(jù)在水頭高度條件下，純由自由速度向容積外耗水的沖擊力，只能守恒的和水頭靜壓相同，那么上述相對(duì)靜止的質(zhì)量重力加速度的能量，也只能守恒的和靜壓能量相同，根據(jù)能量守恒定律證明無(wú)論采用純向容積外耗水的沖擊能做功，或是采用相對(duì)靜止的容積壓能做功，它們兩者對(duì)容積能量的轉(zhuǎn)換效率始終只能是守恒的，但是采用相對(duì)靜止的容積壓能做功，向容積外失去再做功效應(yīng)的耗水與綜合能量轉(zhuǎn)換效率對(duì)比耗水與出力可以不守恒。由此證明上述能量轉(zhuǎn)換條件如由傳統(tǒng)水輪機(jī)采用自由速度的沖擊能轉(zhuǎn)換能量，向容積外的耗水就需76.68立方米/秒，其能量轉(zhuǎn)換效率是9.81千瓦×H水頭300米高×Q流量76.68立方米/秒=H·Q225669(千瓦)上述能量轉(zhuǎn)換條件如果由本發(fā)明采用容積內(nèi)不失重的相對(duì)靜止靜壓能轉(zhuǎn)換能量，向容積外的耗水只有10立方米/秒。但根據(jù)容積能量守恒證明本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換效率和傳統(tǒng)水輪機(jī)相同，也是225669(千瓦)。只是本發(fā)明所用的做功質(zhì)量重力不從受力面上向容積外散失水，根據(jù)傳統(tǒng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)換能量所受質(zhì)量重力加速度的轉(zhuǎn)輪做功狀態(tài)，在直接傳動(dòng)低速發(fā)電機(jī)做功的條件下，和本發(fā)明對(duì)比實(shí)際上，本發(fā)明的做功轉(zhuǎn)輪受力面所受的質(zhì)量重力效應(yīng)和速度和傳統(tǒng)水輪機(jī)是相同的，所以能量轉(zhuǎn)換效率相同，只是兩者在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程向容積外的耗水不同。
由上述可以看出傳統(tǒng)水輪機(jī)和本發(fā)明對(duì)水頭容積能量的轉(zhuǎn)換效率同是225669(千瓦)但是傳統(tǒng)水輪機(jī)向容積外的耗水是76.68立方米/秒。
本發(fā)明向容積外的耗水只有10立方米/秒，在能量轉(zhuǎn)換效率相同的條件下，本發(fā)明的耗水只是傳統(tǒng)水輪機(jī)的百分之拾叁。
根據(jù)傳統(tǒng)水輪機(jī)質(zhì)量重力加速度均向容積外耗水的能量轉(zhuǎn)換效率；就可把向容積外的耗水再提升置原水位65％，那么它向原水位提升每立方米/秒水的耗能應(yīng)當(dāng)是225669千瓦除76.68立方米/秒的65％49.8立方米/秒。等于4528(千瓦)那么本發(fā)明所耗的10立方米/秒水乘4528千瓦等于45280(千瓦)。225669千瓦再減去45280千瓦等于180389(千瓦)。
因此證明本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換效率，除可把向容積外的耗水再提升置原水位供應(yīng)自我運(yùn)轉(zhuǎn)外，還能再向外輸出電能180389(千瓦)，提升水對(duì)總能量的消耗只占20％，還能再向外輸出80％電能。因此證明能量轉(zhuǎn)換的耗能與收益，有惡性守恒和良性守恒兩種性能；惡性守恒是只能守恒的轉(zhuǎn)換種性投入，并且再減去能量轉(zhuǎn)換的沿程損失，只能是個(gè)減值定律。只使用惡性守恒定律指導(dǎo)科技事業(yè)的發(fā)展，就是導(dǎo)致物種生滅輪回逐步走向消亡的掠奪性能量轉(zhuǎn)換措施。是制造能源危機(jī)威脅的理論指導(dǎo)綱領(lǐng)，惡性守恒定律，即現(xiàn)有物理教材向人類所慣輸?shù)哪芰渴睾愣傻亩x，良性守恒是能量轉(zhuǎn)換所投入的種性能量，可索取種性自身外能量，與自身形成一種相互作用的合成狀態(tài)共同向外轉(zhuǎn)換再生能量，即種性投入與轉(zhuǎn)換的收益不守恒，現(xiàn)有傳統(tǒng)水輪機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率就是惡性守恒，本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換效率就是良性守恒。這就是本發(fā)明與自然法則相通的在原理規(guī)范上的一點(diǎn)萌芽性敘述。
本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換原理，對(duì)耗能利用高壓泵補(bǔ)充容積壓能不變。其機(jī)型體積之可小和向外輸出能量之多證明，本發(fā)明有可靠的技術(shù)優(yōu)勢(shì)替代現(xiàn)有水輪機(jī)、汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)。上述對(duì)種性投入論的敘述當(dāng)前只有動(dòng)物和植物最有明顯說(shuō)服力的由生滅輪回狀態(tài)證明，但造福于人類的解放生產(chǎn)力的動(dòng)力能量轉(zhuǎn)換事業(yè)也可索取利用這種自然法則。
本發(fā)明的裝置包括方框底盤1，機(jī)殼支架2，半圓機(jī)殼3，機(jī)殼固定點(diǎn)4，轉(zhuǎn)子裝配軸5，轉(zhuǎn)子6，轉(zhuǎn)子裝配軸支架7，受力板裝配槽8，受力板9，受力面10，滾珠槽和滾珠11，受力面啟閉銷12，受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13，A點(diǎn)，B點(diǎn)，C點(diǎn)，D點(diǎn)，進(jìn)水口14，水壓腔15，半圓機(jī)殼端圓16，軸孔17，受力板裝配槽水釋放孔18，傳動(dòng)輪19，螺絲20，滾珠和滾珠槽21，封閉舌22，螺絲23。


圖1為整機(jī)橫向截面示意2為半圓機(jī)殼端蓋圓16和受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13示意3為整機(jī)橫向前視示意4為受力板9平面示意圖下面將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明裝配結(jié)構(gòu)和工作原理如圖1所示方框底盤1上裝配機(jī)殼支架2，通過(guò)機(jī)殼固定點(diǎn)4把半圓機(jī)殼3固定在機(jī)殼支架2上。如圖3所示方框底盤1的左右位置上固定轉(zhuǎn)子裝配軸支架7，支架7上所裝配的轉(zhuǎn)子裝配軸5上裝配轉(zhuǎn)子6，轉(zhuǎn)子6外壁的上半圓和半圓機(jī)殼3內(nèi)壁的裝配空間位置配合而造成水壓腔15，轉(zhuǎn)子6上設(shè)有裝配受力板9的受力板裝配槽8，受力板9裝配在受力板裝配槽8內(nèi)的外沿兩端設(shè)有受力面啟閉銷12，受力面啟閉銷12裝配在半圓機(jī)殼端蓋圓16上所設(shè)的受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13內(nèi)，受力板9在水壓腔15內(nèi)凸出轉(zhuǎn)子6外壁部分為受力面10。這樣，半圓機(jī)殼端蓋圓16裝配后，就始終有兩個(gè)受力面10堵截著水壓腔15的空間截面。當(dāng)帶壓水流由進(jìn)水口14沖入水壓腔15內(nèi)之后，帶壓水流就只能通過(guò)受力面10與受力面10同步運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)轉(zhuǎn)子6運(yùn)轉(zhuǎn)做功。并且，水流只能通過(guò)轉(zhuǎn)子6的運(yùn)轉(zhuǎn)從水壓腔15內(nèi)由轉(zhuǎn)子6的下半圓向方框底盤孔間泄流，泄流狀態(tài)是這樣的當(dāng)受力面10運(yùn)轉(zhuǎn)到受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13的A點(diǎn)時(shí)，由于受力面啟閉銷12在軌跡槽13內(nèi)的限位性能，受力面10再向軌跡槽13的B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，受力面10就會(huì)自動(dòng)閉合入轉(zhuǎn)子6上所設(shè)的受力板裝配槽8內(nèi)，并與轉(zhuǎn)子6的外圓相平，當(dāng)受力面10再運(yùn)動(dòng)到軌跡槽13的C點(diǎn)時(shí)，再向D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，受力面10就會(huì)自動(dòng)伸出轉(zhuǎn)子6外圓平面直到與半圓機(jī)殼3內(nèi)壁的最小許可間隙為伸出最長(zhǎng)終點(diǎn)，并堵截帶壓水流供轉(zhuǎn)子6受力運(yùn)轉(zhuǎn)，在這種條件下，水壓腔15內(nèi)受力面10之間的水在運(yùn)動(dòng)過(guò)程由轉(zhuǎn)子6下半圓排出容積水壓腔外，轉(zhuǎn)子6上所設(shè)的受力板裝配槽8內(nèi)的水，由半圓機(jī)殼端蓋圓16上所設(shè)的受力板裝配槽水釋放孔18內(nèi)排出。這種受力板轉(zhuǎn)換能量的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)在于做功質(zhì)量重力的運(yùn)動(dòng)方向與同心輻射線形成十字，可實(shí)現(xiàn)消除分力的90度正壓受力而提高能量轉(zhuǎn)換效率，關(guān)于受力板9在伸縮過(guò)程的耗能所占總能量的比例是，滾珠和滾珠槽11與滾珠和滾珠槽21的耗能只占總能量的0.01％，即萬(wàn)分之一，受力面啟閉銷12在受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13內(nèi)的摩擦系數(shù)。根據(jù)只克服受力板9加離心為自重證明配上軸套后，對(duì)這種自重運(yùn)動(dòng)的所占耗能比例，因有受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13的A點(diǎn)向水壓腔15的內(nèi)圓過(guò)渡運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的距離角度較陡，單個(gè)受力板9自重運(yùn)動(dòng)的分力，耗能要大于鋼與鋼摩擦系數(shù)。但對(duì)做功總能量轉(zhuǎn)換效率而言，也不會(huì)超過(guò)0.17％或0.5％的鋼與鋼摩擦系數(shù)。因此證明本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理的能量轉(zhuǎn)換效率；就是拋開種性能量可索取種性自身外的容積能量不計(jì)算，單說(shuō)負(fù)功效應(yīng)消耗值，在封水較精密的條件下，也小于其它消耗自然資源的動(dòng)力裝置。本發(fā)明耗能與出力的另一技術(shù)要求在于，在直接傳動(dòng)發(fā)電機(jī)的條件下，傾向多用重力功率而少用速度功率，恰好和傳統(tǒng)的水輪機(jī)、汽輪機(jī)相反。所以，要直接傳動(dòng)低速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換能量。實(shí)踐設(shè)計(jì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)比例時(shí)，受力面10和10之間，保證持續(xù)堵截水壓腔15截面空間的調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，只占圓周長(zhǎng)的90度(即四分之一比例)，因受力面10在進(jìn)水口的C位置一側(cè)由內(nèi)圓向外圓過(guò)渡，加離心力為自重的運(yùn)動(dòng)條件，實(shí)等于向下坡運(yùn)動(dòng)，其單個(gè)受力面10自重的摩擦耗功，要小于鋼與鋼在平面的摩擦系數(shù)。因此，受力面10的過(guò)渡距離有45度周長(zhǎng)就伸出完畢即可，受力面10在A位置的縮回過(guò)程一側(cè)，因?yàn)槭怯赏鈭A向內(nèi)圓過(guò)渡等于是向上坡運(yùn)動(dòng)，所以，過(guò)渡距離應(yīng)長(zhǎng)而減少分力耗功為宜。其過(guò)渡距離可延長(zhǎng)到在上半圓占45度長(zhǎng)，加下半圓15度長(zhǎng)，在這個(gè)位置既要講究過(guò)渡距離還要講究尾水下泄方向。
現(xiàn)設(shè)轉(zhuǎn)子6直徑70厘米，設(shè)水壓腔15的輻射空間為10厘米寬，那么，受力面10在進(jìn)水口位置由內(nèi)圓向外圓的過(guò)渡距離是31厘米長(zhǎng)。其縮回過(guò)程受力面10的過(guò)渡距離為41.9厘米。31厘米長(zhǎng)，10厘米寬，由內(nèi)向外伸直的過(guò)渡角是相當(dāng)正弦17度，余弦相當(dāng)73度，耗功分力值是受力面10自重4.37％的鋼與鋼摩擦系數(shù)，縮回過(guò)程受力面10的過(guò)渡距離為41.9厘米，寬10厘米由外向內(nèi)伸直算的過(guò)渡角是相當(dāng)正弦14度，余弦相當(dāng)76度，耗功分力值是受力面10自重包括離心力為2.97％等于受力面10縮回阻力值。因此，上述綜合運(yùn)動(dòng)的機(jī)械耗功占被轉(zhuǎn)換能量的比例不到1％，其耗功焦點(diǎn)主要是防止漏水。其它部位漏水是個(gè)加工精度問(wèn)題，受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽在進(jìn)水口14位置的漏水，當(dāng)受力面啟閉銷12通過(guò)后，采用的自行車飛輪單向齒原理把漏水通道堵截。當(dāng)上述堵截性使用做功水流截面的結(jié)構(gòu)徹底組裝完畢后，做功水流就會(huì)和受力面10同步運(yùn)動(dòng)，造成限制選用做功水流的自由速度比例，形成容積內(nèi)發(fā)生，不失重的相對(duì)靜止靜壓，為轉(zhuǎn)換能量的做功質(zhì)量重力加速度。本發(fā)明轉(zhuǎn)換能量的出力特性，可解釋為向容積外的耗能，只為索取容積內(nèi)發(fā)生不失重的質(zhì)量重力加速度提供做功的運(yùn)動(dòng)條件，向外轉(zhuǎn)換能量的質(zhì)量重力加速度卻不占向容積外的耗能比。也可解釋為只有做功質(zhì)量速度向容積外耗能。向外轉(zhuǎn)換能量的做功質(zhì)量重力，因沒(méi)有失去再做功效應(yīng)，所以可以向外輸出能量，卻不耗能。因此本發(fā)明是突破；對(duì)能量守恒定律傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)規(guī)范的一個(gè)新起點(diǎn)，必將引起在指導(dǎo)科技事業(yè)發(fā)展上，造成觀念更新的一次決定人類生存命運(yùn)的革命。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提供一種容積式水輪機(jī)，該裝置包括半圓機(jī)殼3，轉(zhuǎn)子裝配軸5，轉(zhuǎn)子6，受力板裝配槽8，受力板9，受力面10，受力面啟閉銷12，受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13，A點(diǎn)，B點(diǎn)，C點(diǎn)，D點(diǎn)，水壓腔15，半圓機(jī)殼端蓋圓16，傳動(dòng)輪19，進(jìn)水口14。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于轉(zhuǎn)子裝配軸5上所裝的轉(zhuǎn)子6上設(shè)有受力板裝配槽8，受力板9裝入受力板裝配槽8內(nèi)的外沿兩端設(shè)有受力面啟閉銷12，受力面啟閉銷12可配合裝配在半圓機(jī)殼端蓋圓16上所設(shè)的受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13內(nèi)，由轉(zhuǎn)子6和半圓機(jī)殼3的內(nèi)壁結(jié)合間隙組成一個(gè)水壓腔15后，做功水流就會(huì)沖向堵截水壓腔15截面的受力面10，當(dāng)受力面10運(yùn)轉(zhuǎn)到受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13的A點(diǎn)再到B點(diǎn)的過(guò)程，受力面10因受力面啟閉銷12在受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13內(nèi)的限位作用，就會(huì)自動(dòng)閉合入轉(zhuǎn)子6上所設(shè)的受力板裝配槽8內(nèi)的容積外泄水，當(dāng)受力面10運(yùn)動(dòng)到受力面啟閉運(yùn)動(dòng)軌跡槽13的C點(diǎn)和D點(diǎn)時(shí)，由受力面啟閉銷12的限位作用，受力面10就會(huì)自動(dòng)啟開的堵截水壓腔15的截面，供受力面10傳動(dòng)轉(zhuǎn)子6受力向外轉(zhuǎn)換能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的裝置，其特征在于本發(fā)明采用堵截性勻速相對(duì)靜止的使用做功水流截面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在能量轉(zhuǎn)換效率上突破性實(shí)現(xiàn)了；除供自我運(yùn)轉(zhuǎn)外，還能再向外輸出能量的能量利用新原理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于本發(fā)明堵截性使用做功水流截面轉(zhuǎn)換能量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，對(duì)耗能利用高壓泵補(bǔ)充容積壓能不變，其型體積之小和向外輸出能量之多證明可替代現(xiàn)有水輪機(jī)、汽輪機(jī)、燃汽輪機(jī)、柴油機(jī)、汽油機(jī)。
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:堵截性使用做功水流截面,可少用做功水流自由速度,使用壓力水管內(nèi)不失重的水頭壓力,因這種容積內(nèi)不失重的水頭壓力為做功質(zhì)量重力,轉(zhuǎn)換能量不向容積外耗能。只有轉(zhuǎn)換能量的速度耗能,本發(fā)明在少用做功水流速度,多用壓力管內(nèi)不失重容積壓力轉(zhuǎn)換能量的條件下,傳動(dòng)低速發(fā)電機(jī)做功,所發(fā)出的電能,除可提升耗能供應(yīng)自我運(yùn)轉(zhuǎn)外,還能再向外輸出能量,糾正了傳統(tǒng)機(jī)轉(zhuǎn)換能量的速度和質(zhì)量重力均向容積外耗能的弱點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03B17/02GK1285465SQ0012442
公開日2001年2月28日 申請(qǐng)日期2000年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月1日
發(fā)明者羅化然 申請(qǐng)人:羅化然