CN105179143A - 一种水能动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种水能动力装置，涉及水能动力技术领域。包括转盘、轴承座和动力输出轴，所述动力输出轴的上端连接转盘，下端穿出轴承座；还包括有2ⁿ⁺¹组水能动力组件和一组动力水分配组件，其中：n为自然数1，2，3，……所述水能动力组件均匀布置在转盘的周边，所述动力水分配组件安装在转盘的中间；水能动力组件和动力水分配组件通过动力水输入管连接。具有不需要建拦水坝和水车，能利用小流量、高水头的小股山泉水流、且转化效率较高等特点，适合于交通不便和电力短缺的山区使用。

Description

一种水能动力装置

技术领域

本发明涉及水能动力技术领域，特别是一种水能动力装置。

背景技术

现有技术中，人们利用水能的方法主要有水车和水轮机，水车是利用流注水车上的水斗中水的重力，带动水车转动，从而输出旋转的机械能。这种方式是利用大流量、低水头，需要建设一个大的水车和拦水坝，而对于小流量、高水头的小股山泉水流，却无法利用；水轮机通常是利用高水头。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需要建拦水坝和水车，能利用小流量、高水头的小股山泉水流、且转化效率较高的动力装置。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是发明一种水能动力装置，包括转盘、轴承座和动力输出轴，所述动力输出轴的上端连接转盘，下端穿出轴承座；还包括有2ⁿ⁺¹组水能动力组件和一组动力水分配组件，其中：n为自然数1，2，3，……；所述水能动力组件均匀布置在转盘的周边，所述动力水分配组件安装在转盘的中间；水能动力组件和动力水分配组件通过动力水输入管连接。

所述水能动力组件包括动力水箱、动力水输入管、动力平衡框、动力平衡杆、动力杆和动力板；所述动力水箱的内侧面和外侧面上分别设有内平衡活塞缸和外平衡活塞缸，所述动力水箱的左侧面和右侧面上分别设有左平衡活塞缸和右动力口；所述动力平衡框套装在动力水箱的周边，与外平衡活塞缸配套的外平衡活塞和与左平衡活塞缸配套的左平衡活塞以及动力平衡杆的一端连接动力平衡框，动力平衡杆的另一端抵住安装在转盘中部的动力板后延伸连接相邻一组水能动力组件中的动力平衡杆；与内平衡活塞缸配套的内平衡活塞与动力杆的一端连接，其另一端抵住动力板；所述动力水输入管由动力水箱的上面与动力水箱的内腔连通。

所述外平衡活塞与内平衡活塞的面积相同，左平衡活塞与右动力口的面积相同，内平衡活塞的面积大于右动力口的面积。

所述动力水分配组件包括动力水分配筒和动力水输入密封组件，在所述动力水分配筒的外柱面上开有与水能动力组件数量相同、并与动力水输入管连接的出水孔，动力水输入密封组件安装在所述动力水分配筒的上面。

所述动力水输入密封组件是机械式密封装置。

在所述动力水分配筒的下面还设置有二根以上、用于支撑动力水分配筒的动力水分配筒支撑柱。

本发明的水能动力装置，采用将高水头的小流量山泉水引入水能动力组件的动力水箱中，利用动力平衡框、动力平衡杆和动力板化解左、右两侧和外侧方向的压力，从而留下内侧方向的压力，再利用内侧方向偏离中心线的压力、通过动力杆作用到动力板上，进而产生推动转盘旋转的作用力，因此，能够利用高水头的小流量山泉水，且不需要建水坝，用小口径水管直接从山上将山泉引下即可，也不再需要安装大的水车。同时，由于右动力口面积小于内平衡活塞面积，因而，从右动力口喷出较少量的水即可产生较大的内侧方向的作用力，所以，其转化效率较高。

附图说明

图1是本发明的主视示意图；

图2是本发明的沿C—C轴线的主剖视示意图；

图3是本发明的俯视示意图；

图4是本发明的沿A—A轴线的俯剖视示意图；

图5是本发明的沿B—B轴线的俯剖视示意图；

图6是本发明的K局部放大示意图；

图7是本发明的H局部放大示意图。

图中：

1是左水能动力组件，2是转盘，3是轴承座，4是动力输出轴，5是前水能动力组件，6是动力水分配筒，7是动力水输入密封组件，8是后水能动力组件，9是右水能动力组件，10是左外平衡活塞，11是左外平衡活塞缸，12是左动力平衡框，13是左动力水箱，14是左左平衡活塞，15是左左平衡活塞缸，16是左右动力口，17是左内平衡活塞缸，18是左内平衡活塞，19是左动力水输入管，20是后动力平衡框，21是后外平衡活塞缸，22是后外平衡活塞，23是后右动力口，24是后动力水箱，25是后左平衡活塞缸，26是后左平衡活塞，27是后内平衡活塞，28是后内平衡活塞缸，29是后动力水输入管，30是前动力平衡杆，31是左动力板，32是左动力平衡杆，33是前动力板，34是后动力板，35是后动力平衡杆，36是前动力水输入管，37是右右动力口，38是右外平衡活塞，39是右外平衡活塞缸，40是右动力水箱，41是右内平衡活塞，42是右左平衡活塞缸，43是右左平衡活塞，44是右内平衡活塞缸，45是右动力平衡框，46是右动力水输入管，47是右动力板，48是右动力平衡杆，49是前外平衡活塞缸，50是前外平衡活塞，51是前右动力口，52是前左平衡活塞缸，53是前左平衡活塞，54是前动力水箱，55是前内平衡活塞缸，56是前内平衡活塞，57是前动力平衡框，58是左动力杆，59是后动力杆，60是右动力杆，61是前动力杆，62是动力水分配筒支撑柱。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。下面的说明是采用例举的方式，但本发明的保护范围不应局限于此。

本实施例的水能动力装置，采用n等于1，即：是由前水能动力组件5、后水能动力组件8、左水能动力组件1、右水能动力组件9四组水能动力组件和一组动力水分配组件以及转盘2、轴承座3和动力输出轴4构成，四组水能动力组件均匀布置在转盘2的周边；转盘2中间安装动力输出轴4的上端连接，动力输出轴4的下端向下穿出轴承座3，用于动力输出；动力水分配组件安装在转盘2的中间。

动力水分配组件是由动力水分配筒6和动力水输入密封组件7以及动力水分配筒支撑柱62构成，动力水分配筒6由四根(本例采用四根，也可采用二根或三根或其它数量的根数)动力水分配筒支撑柱62支撑安装在转盘2的中间。在动力水分配筒6的外柱面上开有前出水孔、后出水孔、左出水孔和右出水孔，动力水输入密封组件7(本例采用机械式密封装置，也可采用其它装置)安装在动力水分配筒6的上面，用于引入高水头的水流。

前水能动力组件5是由前动力水箱54、前外平衡活塞缸49、前外平衡活塞50、前左平衡活塞缸52、前左平衡活塞53、前内平衡活塞缸55、前内平衡活塞56、前动力平衡框57、前动力杆61、前动力水输入管36、前动力平衡杆30、前动力板33构成。前动力板33为带有台阶的板块，安装在转盘2中间动力水分配筒6的前边。前动力水箱54安装在转盘2的前边缘，其为截面呈矩形的六面体(即：长方体或正方体)，其右侧面开有前右动力口51，左侧面设有前左平衡活塞缸52并配套安装前左平衡活塞53，外侧面设有前外平衡活塞缸49并配套安装前外平衡活塞50，内侧面设有前内平衡活塞缸55并配套安装前内平衡活塞56。前动力平衡框57套装在前动力水箱54的外围(即：周边)，其左边和外边分别连接前左平衡活塞53和前外平衡活塞缸49，其内边连接前动力平衡杆30的一端，前动力平衡杆30的另一端抵住前动力板33上部的台阶后延伸连接左水能动力组件1中的后动力平衡杆32。前动力杆61的一端连接前内平衡活塞56，另一端抵住前动力板33下部台阶的正面，作为推动转盘2旋转的一个推动力输入点。前动力水输入管36的一端由前动力水箱54的上面向下连通前动力水箱54的内腔，另一端连接动力水分配筒6外柱面上的左出水孔。

左水能动力组件1是由左动力水箱13、左外平衡活塞缸10、左外平衡活塞11、左左平衡活塞缸15、左左平衡活塞14、左内平衡活塞缸17、左内平衡活塞18、左动力平衡框12、左动力杆58、左动力水输入管19、左动力平衡杆32、左动力板31构成。左动力板31为带有台阶的板块，安装在转盘2中间动力水分配筒6的左边。左动力水箱13安装在转盘2的左边缘，其为截面呈矩形的六面体(即：长方体或正方体)，其右侧面开有左右动力口16，左侧面设有左左平衡活塞缸52并配套安装前左平衡活塞53，外侧面设有前外平衡活塞缸15并配套安装左外平衡活塞14，内侧面设有左内平衡活塞缸17并配套安装左内平衡活塞18。左动力平衡框12套装在左动力水箱13的外围(即：周边)，其左边和外边分别连接左左平衡活塞14和左外平衡活塞缸11，其内边连接左动力平衡杆32的一端，左动力平衡杆32的另一端抵住左动力板31上部的台阶后延伸连接后水能动力组件8中的后动力平衡杆35。左动力杆58的一端连接左内平衡活塞18，另一端抵住左动力板31下部台阶的正面，作为推动转盘2旋转的另一个推动力输入点。左动力水输入管19的一端由左动力水箱13的上面向下连通左动力水箱13的内腔，另一端连接动力水分配筒6外柱面上的后出水孔。

后水能动力组件8是由后动力水箱24、后外平衡活塞缸21、后外平衡活塞22、后左平衡活塞缸25、后左平衡活塞26、后内平衡活塞缸28、后内平衡活塞27、后动力平衡框20、后动力杆59、后动力水输入管29、后动力平衡杆35、后动力板34构成。后动力板34为带有台阶的板块，安装在转盘2中间动力水分配筒6的后边。后动力水箱24安装在转盘2的后边缘，其为截面呈矩形的六面体(即：长方体或正方体)，其右侧面开有后右动力口23，左侧面设有后左平衡活塞缸25并配套安装后左平衡活塞26，外侧面设有后外平衡活塞缸21并配套安装后外平衡活塞22，内侧面设有后内平衡活塞缸28并配套安装后内平衡活塞27。后动力平衡框20套装在后动力水箱24的外围(即：周边)，其左边和外边分别连接后左平衡活塞26和后外平衡活塞缸22，其内边连接后动力平衡杆35的一端，后动力平衡杆35的另一端抵住后动力板34上部的台阶后延伸连接右水能动力组件9中的右动力平衡杆48。后动力杆59的一端连接后内平衡活塞27，另一端抵住后动力板34下部台阶的正面，作为推动转盘2旋转的又一个推动力输入点。后动力水输入管29的一端由后动力水箱24的上面向下连通后动力水箱24的内腔，另一端连接动力水分配筒6外柱面上的右出水孔。

右水能动力组件9是由右动力水箱40、右外平衡活塞缸39、右外平衡活塞38、右左平衡活塞缸42、右左平衡活塞43、右内平衡活塞缸44、右内平衡活塞41、右动力平衡框45、右动力杆60、右动力水输入管46、右动力平衡杆48、右动力板47构成。右动力板47为带有台阶的板块，安装在转盘2中间动力水分配筒6的右边。右动力水箱40安装在转盘2的右边缘，其为截面呈矩形的六面体(即：长方体或正方体)，其右侧面开有右右动力口37，左侧面设有右左平衡活塞缸42并配套安装右左平衡活塞43，外侧面设有右外平衡活塞缸39并配套安装右外平衡活塞38，内侧面设有右内平衡活塞缸44并配套安装右内平衡活塞41。右动力平衡框45套装在右动力水箱40的外围(即：周边)，其左边和外边分别连接右左平衡活塞42和右外平衡活塞缸38，其内边连接右动力平衡杆48的一端，右动力平衡杆48的另一端抵住右动力板47上部的台阶后延伸连接前水能动力组件5中的前动力平衡杆30。右动力杆60的一端连接右内平衡活塞41，另一端抵住右动力板47下部台阶的正面，作为推动转盘2旋转的又一个推动力输入点。右动力水输入管46的一端由右动力水箱40的上面向下连通右动力水箱40的内腔，另一端连接动力水分配筒6外柱面上的前出水孔。

上面各水能动力组件中的外平衡活塞与内平衡活塞的面积相同，左平衡活塞与右动力口的面积相同，内平衡活塞的面积大于右动力口的面积；外平衡活塞与内平衡活塞的轴线偏离转盘2的中心线。

使用前，将轴承座3安装在基座上固定，让向下伸出的动力输出轴4与负载(如发电机或其它机械装置)连接；再将引来的高水头水流由动力水输入密封组件7引入到动力水分配筒6的内腔中，由动力水分配筒6外柱面上的前出水孔、后出水孔、左出水孔和右出水孔分别分配给右动力水输入管46、左动力水输入管19、前动力水输入管36和后动力水输入管29，进而分别进入右动力水箱40、左动力水箱13、前动力水箱54和后动力水箱24的内腔里，进行水能转换。下面以前水能动力组件5的工作原理为例进行说明：

高水头(即：流速较快)的水流由前动力水输入管36进入前动力水箱54的内腔后，在前动力水箱54内腔的各个侧面产生压力；当前动力水箱54内腔中的水由前右动力口51喷出时，向右的压力被消解；同时，前动力水箱54内腔的水会向前左平衡活塞53产生一个向左的推力，推动前左平衡活塞53向左移动，进而对前动力平衡框57产生一个向左的推力；由于前动力平衡框57与前动力平衡杆30连为一体，因而，同样对前动力平衡杆30产生一个向左的推力；由于前动力平衡杆30的中后部与右水能动力组件9的右动力平衡杆48的左端部连接，且前动力平衡杆30的后部抵住前动力板33上部的台阶，因而，此向左的推力被化解至前动力板33上，由于该前动力板33的中心线正对转盘2的中心，故对转盘2不产生转动作用。与此同时，前动力水箱54内腔的水会向外(即：向前)产生一个向外的推力，进而，带动前动力平衡框57连同前动力平衡杆30向外移动，由于前动力平衡杆30的后端与左水能动力组件1中的左动力平衡杆32连接，因而，这个向外的推力同样被化解。此时，前动力水箱54内腔的水会向内(即：向后)产生一个向内的推力，进而，推动前内平衡活塞56连同前动力杆61向内移动；由于前动力杆61的后端抵住前动力板33下部台阶的正面，进而对前动力板33产生一个向后的推力；由于前动力板33并未处于转盘2的中心点，因而，该向后的推力就会形成推动转盘2绕转盘2的轴心线旋转的一个推动力。其它各水能动力组件的工作原理与此相同。

由于前右动力口51的面积大大小于前内平衡活塞56的面积，因而，由前右动力口51喷出的水量较少，但前内平衡活塞56所产生的推力较大，故水能的转换效率较高。

本发明的水能动力装置，适合于交通不便和电力短缺的山区使用。

Claims (6)

1.一种水能动力装置，包括转盘、轴承座和动力输出轴，所述动力输出轴的上端连接转盘，下端穿出轴承座；其特征在于：还包括有2ⁿ⁺¹组水能动力组件和一组动力水分配组件，其中：n为自然数1，2，3，……；所述水能动力组件均匀布置在转盘的周边，所述动力水分配组件安装在转盘的中间；水能动力组件和动力水分配组件通过动力水输入管连接。

2.根据权利要求1所述的水能动力装置，其特征在于：所述水能动力组件包括动力水箱、动力水输入管、动力平衡框、动力平衡杆、动力杆和动力板；所述动力水箱的内侧面和外侧面上分别设有内平衡活塞缸和外平衡活塞缸，所述动力水箱的左侧面和右侧面上分别设有左平衡活塞缸和右动力口；所述动力平衡框套装在动力水箱的周边，与外平衡活塞缸配套的外平衡活塞和与左平衡活塞缸配套的左平衡活塞以及动力平衡杆的一端连接动力平衡框，动力平衡杆的另一端抵住安装在转盘中部的动力板后延伸连接相邻一组水能动力组件中的动力平衡杆；与内平衡活塞缸配套的内平衡活塞与动力杆的一端连接，其另一端抵住动力板；所述动力水输入管由动力水箱的上面与动力水箱的内腔连通。

3.根据权利要求2所述的水能动力装置，其特征在于：所述外平衡活塞与内平衡活塞的面积相同，左平衡活塞与右动力口的面积相同，内平衡活塞的面积大于右动力口的面积。

4.根据权利要求3所述的水能动力装置，其特征在于：所述动力水分配组件包括动力水分配筒和动力水输入密封组件，在所述动力水分配筒的外柱面上开有与水能动力组件数量相同、并与动力水输入管连接的出水孔，动力水输入密封组件安装在所述动力水分配筒的上面。

5.根据权利要求4所述的水能动力装置，其特征在于：所述动力水输入密封组件是机械式密封装置。

6.根据权利要求5所述的水能动力装置，其特征在于：在所述动力水分配筒的下面还设置有二根以上、用于支撑动力水分配筒的动力水分配筒支撑柱。