CN112709663A - 一种利用水的压力转换机械能发电方法及其发电设备 - Google Patents

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Abstract

一种利用水的压力转换机械能发电方法及其发电设备，涉及水力发电技术领域，其结构为通道（1）呈圆环形，转盘（2）设置在通道（1）内，通道（1）的1点处设置有1#和2#进水口，通道（1）的4点和5点之间设置有1#和2#出水口，转盘（2）上设置有两个承压板组件，承压板组件与转盘（2）固定连接，与转盘组成一个完整的圆环，两个承压板组件与圆心对称设置，所述承压板组件包括外框、承压板（3），所述承压板（3）是与承压板固定轴（4）固定连接，承压板固定轴（4）上套接有轴承并通过轴承与固定轴支撑杆（5）连接，固定轴支撑杆（5）与转盘固定连接。本发明的有益效果：本发明结构简单，设计构思巧妙。

Description

一种利用水的压力转换机械能发电方法及其发电设备
技术领域
本发明涉及水力发电技术领域，具体涉及一种利用水的压力转换机械能的发电方法及其发电设备。
背景技术
目前我国水力发电通常是利用水的势能转换机械能发电，提高水的势能需建设大坝，一次性投资大，施工工期长，蓄水占地面积大。
利用水能推动水轮机叶面转动发电，单位水流经水轮机叶面的距离短，亦即做功的时间短，少部分水未能作用在水轮机叶面上，效率低。
水力发电站距离城市较远，需要采用高压送电，增加费用。
目前我国很多地区用电，采用高压送电，且供电环境受季节影响较大，采用本发明，可节约供电资源。
能很好完善水力发电对地域性要求高，蓄水占地面积大，很多地区不具备条件建设水力发电站的不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种利用水的压力转换机械能发电方法及其发电设备，其中：
一种利用水的压力转换机械能发电设备的发电方法，其特征在于：是由通道、转盘、承压板组件上的承压板、止水环、止水棍等组成封闭的可变压力空间，由承压管道把高处水源的水引到低处产生水压，利用通道中水的压力推动承压板组件上的承压板带动转盘在封闭压力空间转动做功，使水能转换为机械能，而要实现这个封闭的压力空间完成能量转换，承压板组件上的承压板从通道的5点运行到6点的过程中，承压板转动装置带动承压板转动使承压板与转盘形成一个闭合完整的圆环形，承压板组件由非压力空间通过通道上的7点进入压力空间，在压力空间，承压板组件从通道的7点运行到1点的过程中，通道内的压力水从进水口7进入承压板组件半封闭空间，使承压板组件上的承压板两面压力相等，承压板组件上的承压板从通道的1点运行到2点的过程中，承压板转动装置带动承压板反方向转动，承压板从非承压位置转动回到承压位置带动转盘转动从压力通道的2点到压力通道的4点利用水压做功转换机械能。
可转动止水环为圆形，由外环和内环组成，外环和内环之间的间隙为1-5mm，外环固定在通道上，内环固定在转盘上（或外环固定在转盘上，内环固定在通道上），转盘在通道内转动，并能减少通道内的压力水从通道与转盘之间通过时水的流速和流量。
止水棍是把一个圆柱体安装在一个半圆形凹槽内，圆柱体与半圆形凹槽之间的间隙是1mm，止水棍一面与转盘接触，和转盘与半圆形凹槽组成一个止水构件，止水棍在转盘的带动下转动，通道内的压力水围绕止水棍与半圆形凹槽之间流过，减少水的流速和流量。
一种利用水的压力转换机械能发电设备，其结构为：通道（1）呈圆环形，转盘（2）设置在通道（1）中间，通道（1）的1点处设置有1#和2#进水口，通道（1）的4点和5点之间设置有1#和2#出水口，转盘（2）上设置有两个承压板组件，承压板组件与转盘（2）固定连接，与转盘组成一个完整的圆环，所述承压板组件包括外框、承压板（3），所述承压板（3）与承压板固定轴（4）固定连接，承压板固定轴（4）上套接有轴承并通过轴承与固定轴支撑杆（5）连接，固定轴支撑杆（5）与转盘固定连接，外框的前端与后端均与转盘（2）固定连接，所述固定轴（4）与传动轴（19）固定连接，传动轴（19）与直角转轮（18）固定连接，缓冲挡块（6）的外壳固定设置在外框内侧钢板上，缓冲挡块（6）的外壳内底部设置有弹簧（9），外框的前后端设置有用于均衡水压的进水口（7），承压板（3）的前端部和通道（1）的7点处通道壁上均设置有止水棍（8）；承压板组件底部外框上设置有承压板底座（12），承压板组件后端外框上固定挡水板（10），承压板（3）上设置有活动挡水板（11），承压板（3）上下部设置有用于增大水阻力的斜槽（20），通道（1）的上下内侧均设置有轨道（13）和凹槽（16），转盘（2）的上下与轨道（13）相应的位置设置有控制轮（14），控制轮（14）在轨道（13）内滑动；直角转轮（18）在凹槽（16）内运动，直角转轮（18）沿凹槽（16）轨迹的变化围绕传动轴（19）转动，直角转轮（18）将通过传动轴（19）带动承压板（3）做两个不同方向的转动；转盘（2）的上下部设置有齿条（15），通道（1）的5点到6点中间处上下部留置洞口，此处设置齿轮（17），齿轮（17）与齿条（15）拟合，齿条（15）带动齿轮（17），齿轮（17）带动发电机转子（21）转动。
所述缓冲挡块（6）的内壳呈圆桶形，缓冲挡块（6）的外壳内底部弹簧（9）一端与外壳底部连接，弹簧（9）另一端与缓冲挡块（6）固定连接。
所述转盘（2）呈两半圆形圆环，两半圆形圆环通过两个承压板组件固定连接成一个半径为R的圆形圆环，两个承压板组件相对于转盘（2）圆心对称设置。
转盘（2）的底部与通道（1）之间设置有两个止水环，沿通道（1）与转盘（2）之间形成一个闭合圆环，所述通道（1）的底部设置有3#进水口，两个止水环与转盘和通道组成一个压力腔，两个止水环与转盘通道和3#进水口统称为水托转盘装置。
所述水托转盘装置压力腔内的压力≥转盘（2）重力。
所述两个承压板组件在转盘（2）上与圆心对称设置。
圆环形过水通道，简称通道。
通道为圆环形，通道的半径为R，水平放置，通道截面内部尺寸，截面高度为A，截面最大宽度为B，最小宽度为b，B＞b。
在通道1点处的内外两侧留置两个进水口，分别为1#、2#进水口，在通道4点到5点段内外两侧留置两个出水口，分别为1#、2#出水口。
通道从2点到3点到4点段截面高度为A，宽度为B，（ 2点和4点与通道圆心对称）通道从5点到6点到7点段截面高度为A，截面宽度逐渐由B变小为b，通道从7点到1点到2点段截面高度为A，截面宽度逐渐由b变大为B。
通道从7点到1点到2点到3点到4点段为承压通道，承压通道厚度和强度应满足通道内水压的要求，通道从4点到5点到6点到7点段为非承压通道。
在通道外侧内壁上，上下各一段做成凹槽，凹槽上下对称，沿通道设置，形成一个闭合凹槽。在通道内侧内壁上，上下各一段做成凹槽，凹槽上下对称，沿通道设置，形成一个闭合凹槽。图
Figure 384823DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 301963DEST_PATH_IMAGE002
中16指的是凹槽。
通道所用材料是钢筋混凝土内衬钢板或其他具备抗拉抗压材料组合成圆环形通道。
见图
Figure 19384DEST_PATH_IMAGE003
、图
Figure 414593DEST_PATH_IMAGE004
、图
Figure 228965DEST_PATH_IMAGE005
。
圆环形转盘（简称转盘）
转盘由多块钢板组成一个圆环形，转盘截面为长方形，转盘截面外部尺寸，截面高度为a，a＜A，截面宽度为c，c＜b。
转盘内沿转盘方向有多块钢板拼装成多个箱型，保证转盘的强度和刚度，承受水的压力。
见图
Figure 989111DEST_PATH_IMAGE006
、图
Figure 256144DEST_PATH_IMAGE007
。
在通道内安装转盘，放置通道中间，在通道内形成圆环形，组成通道内转盘，（转盘在通道内可以转动）在通道与转盘之间分别形成内外两个过水通道，分别为1#、2#过水通道，进水口为1#、2#两个进水口，出水口为1#、2#两个出水口，在两个进水口处安装两个进水控制阀。
见图
Figure 455044DEST_PATH_IMAGE008
、图
Figure 560141DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 553505DEST_PATH_IMAGE002
。
止水棍
止水棍是把一个圆柱体安装在一个半圆形凹槽内，止水棍一面与转盘接触，和转盘与半圆形凹槽组成一个止水构件，圆柱体与半圆形凹槽的间隙为1mm。
把两个多根止水棍分别安装在图
Figure 245518DEST_PATH_IMAGE003
的7点位置（通道截面宽度为b）的通道内两侧与转盘之间；半圆形凹槽与通道之间经弹簧柔性连接，图
Figure 982529DEST_PATH_IMAGE009
是两个多根止水棍安装在半圆形凹槽内与转盘和通道的俯视图，图
Figure 443598DEST_PATH_IMAGE005
、图
Figure 873442DEST_PATH_IMAGE002
中8指的是止水棍。
止水棍一面与转盘接触，在转盘的带动下可以转动，通道内的压力水围绕多根止水棍周边与半圆形凹槽之间流过，减少水的流速和流量，阻止通道内的压力水从通道和转盘之间直接通过。
止水棍的材料是钢材制作而成。
见图
Figure 115068DEST_PATH_IMAGE005
、图
Figure 327874DEST_PATH_IMAGE002
、图
Figure 971345DEST_PATH_IMAGE009
。
可转动止水环（简称止水环）
止水环是圆环形，有内外两个圆环组成，两个圆环之间的间隙为1-5mm（两个圆环之间的间隙越小，止水效果越好），图
Figure 739800DEST_PATH_IMAGE010
是安装在转盘内侧与通道之间止水环截面图，图
Figure 468722DEST_PATH_IMAGE011
是安装在转盘外侧与通道之间止水环截面图。
转盘内侧止水环共2个，分别安装在转盘上部和下部内侧与通道之间，止水环的内环固定在通道上，止水环外环固定在转盘上，围绕转盘与通道设置，形成闭合圆环，安装在转盘上的外环随转盘可以一起转动，安装在通道上的内环随通道固定不动。图
Figure 547536DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 45514DEST_PATH_IMAGE002
中
Figure 754844DEST_PATH_IMAGE010
指的是安装在转盘内侧止水环的位置。
转盘外侧止水环共2个，分别安装在转盘上部和下部外侧与通道之间，止水环的外环固定在通道上，止水环的内环固定在转盘上，围绕通道与转盘之间设置，形成闭合圆环，外环随通道固定不动，内坏随转盘可以一起转动。图
Figure 705482DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 587987DEST_PATH_IMAGE002
中
Figure 878154DEST_PATH_IMAGE011
指的是安装在转盘外侧止水环的位置。
通道内的压力水通过止水环中的间隙流过，减少压力水的流速和流量，作用是阻止通道内压力水从通道与转盘之间直接通过且转盘可以在通道内转动。
止水环的材料是钢材制作而成。
见图
Figure 820703DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 258637DEST_PATH_IMAGE002
、图
Figure 616937DEST_PATH_IMAGE010
、图
Figure 89507DEST_PATH_IMAGE011
轨道和控制轮
图
Figure 202957DEST_PATH_IMAGE012
是安装在通道内下部与转盘之间的轨道和控制轮截面图，图
Figure 564406DEST_PATH_IMAGE013
是安装在通道内上部与转盘之间的轨道和控制轮截面图。
通道内下部在通道上安装轨道，沿通道设置，形成闭合圆环，在转盘下部与轨道对应处在转盘上安装控制轮（转盘转动时，控制轮可控制转盘沿着一定的方向稳定转动），控制轮可以在轨道上运行随转盘一起转动，控制转盘上下左右移动。图
Figure 788713DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 850210DEST_PATH_IMAGE002
中
Figure 72244DEST_PATH_IMAGE012
指的是安装在通道内下部轨道和控制轮的位置。
在通道内上部在通道上安装轨道，沿通道设置，形成闭合圆环，在转盘上部与轨道对应处在转盘上安装控制轮，控制轮可以在轨道上运行随转盘一起转动，控制转盘上下左右移动。图
Figure 484771DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 512770DEST_PATH_IMAGE002
中
Figure 632036DEST_PATH_IMAGE013
指的是安装在通道内上部轨道和控制轮的位置。
见图
Figure 821709DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 721531DEST_PATH_IMAGE002
、图
Figure 287642DEST_PATH_IMAGE012
、图
Figure 526993DEST_PATH_IMAGE013
根据转盘半径大小可设置多个控制轮，间距平均设置。
图
Figure 887568DEST_PATH_IMAGE014
是转盘下部控制轮在轨道上的平面布置图。
轨道和控制轮的作用是控制通道内的转盘上下左右移动。
轨道和控制轮的材料是钢材制作而成。
水托转盘装置
水托转盘装置是有两个可转动止水环与转盘和通道组成，两个止水环间距为50mm，两个止水环安装在转盘下部与通道之间，图
Figure 274687DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 83636DEST_PATH_IMAGE002
中
Figure 974232DEST_PATH_IMAGE015
指的是安装在通道内下部两个止水环的位置，止水环下环固定在通道上，上环固定在转盘上，沿转盘和通道设置，形成闭合圆环，与转盘和通道组成3#闭合压力通道，上环随转盘一起转动，下环随通道固定不动，在两个止水环之间，在通道上预留一个3#进水口，压力水进入3#闭合压力通道，对通道壁产生压力，托起转盘，使转盘浮在水面上，承担下部控制轮上的荷载，转盘转动时，减少转动阻力，在3#进水口处安装水压控制阀（水压控制阀是控制闭合压力通道内保持水压一致），图
Figure 771286DEST_PATH_IMAGE015
是安装在通道内下部与转盘之间3#闭合压力通道截面图。
水托转盘装置的作用是形成闭合压力通道，利用水的压力托起转盘，使转盘浮在通道内，承担下部控制轮上的荷载，转盘转动时减少阻力。
见图
Figure 317805DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 491298DEST_PATH_IMAGE002
、图
Figure 501979DEST_PATH_IMAGE015
承压板组件
承压板组件由两个承压板、承压板固定轴、承压板底座、固定轴支撑杆、轴承、缓冲挡块、外框、固定挡水板、活动挡水板、进水口组成。
见图
Figure 469935DEST_PATH_IMAGE016
、图
Figure 503750DEST_PATH_IMAGE017
、图
Figure 215354DEST_PATH_IMAGE018
承压板；承压板围绕承压板固定轴可以转动，承压板与承压板固定轴是一个整体构件，承压板的高度为a1，宽度为c1，承压板的作用是承担水压的推力，通过承压板固定轴和固定轴支撑杆把水压的推力传递给转盘，带动转盘转动。
承压板固定轴；承压板固定轴是固定承压板，传递荷载。
承压板底座；承压板底座内安放多个滚珠支撑承压板固定轴和承压板的重量，且承压板和承压板固定轴在承压板底座上可以转动。
固定轴支撑杆；固定轴支撑杆是支撑承压板固定轴，将承压板上水压的推力通过固定轴支撑杆传递给转盘。
轴承；承压板固定轴通过轴承和固定轴支撑杆连接。
外框、固定挡水板、活动挡水板；外框、固定挡水板、活动挡水板是形成一个半封闭空间阻止水的流动。
缓冲挡块；缓冲挡块是承压板在承受水压的推力时限制承压板转动。
进水口；进水口是保证承压板两侧水压一致，有利于承压板转动。
承压板组件上的材料是钢材制作而成。
在承压板上下外边上留置多个斜槽，斜槽方向朝水流方向，作用是减缓水的流速减少水从承压板与通道之间通过。
图
Figure 80542DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 157082DEST_PATH_IMAGE017
中20指的是斜槽。
在承压板左右外边安装止水棍，止水棍沿通道内壁可以转动，作用是阻止压力水从承压板与通道之间直接流过。
图
Figure 740511DEST_PATH_IMAGE016
、图
Figure 990226DEST_PATH_IMAGE017
、图
Figure 411718DEST_PATH_IMAGE018
中8指的就是安装止水棍的位置。
把两个一样的承压板组件分别与通道内的转盘连接，与转盘组成一个半径为R的圆环，承压板组件宽度和高度同转盘宽度和高度，两个承压板组件与转盘圆心对称设置，图
Figure 721477DEST_PATH_IMAGE008
中
Figure 792201DEST_PATH_IMAGE017
、
Figure 783291DEST_PATH_IMAGE018
指的部位是两个承压板组件连接在转盘上的位置，两个承压板组件分别为1#、2#两个承压板组件，承压板组件的主要作用是承受水压的推力，利用水压的推力带动转盘转动。
图
Figure 623071DEST_PATH_IMAGE019
是承压板组件在通道内7点位置与转盘连接的俯视图，图
Figure 103731DEST_PATH_IMAGE020
是承压板组件在承压通道内与转盘连接的俯视图。
承压板转动装置
承压板转动装置由传动轴（传动轴是圆柱形）、直角转轮（直角两端安装转轮，见图
Figure 396172DEST_PATH_IMAGE021
）、凹槽三部分组成。
分别在承压板组件左右的承压板固定转轴上下两端安装传动轴，传动轴另一端安装一个直角转轮，图
Figure 190952DEST_PATH_IMAGE016
中18指的是转轮，图
Figure 885239DEST_PATH_IMAGE016
中19指的是传动轴。
把直角转轮安放在通道上下左右凹槽内，（图
Figure 536800DEST_PATH_IMAGE001
、图
Figure 519800DEST_PATH_IMAGE002
中16是凹槽），承压板固定轴带动传动轴和直角转轮在凹槽内运动，直角转轮随凹槽边轨迹的变化直角转轮围绕传动轴带动传动轴一起转动，在转动过程中直角转轮将通过传动轴带动承压板做两个不同方向的转动。
如图
Figure 915009DEST_PATH_IMAGE022
所示是通道外侧上下两个直角转轮的运动轨迹示意图，直角转轮从5点运动到6点的过程中，直角转轮随着凹槽边的变化不断围绕带动传动轴转动，通过传动轴带动外侧承压板转动，使承压板回到非承压位置，与转盘形成一个闭合圆环，（承压板表面与转盘外表面组成一个闭合完整的圆环），从6点通过7点到达1点，图
Figure 463802DEST_PATH_IMAGE019
是转盘从6点通过7点转动到1点位置时，通道内的承压板组件上两个承压板的非承压状态图。从1点到达2点的过程中，直角转轮随着凹槽边轨迹的变化围绕带动传动轴转动，传动轴带动外侧承压板从非承压位置回到承压位置，图
Figure 985132DEST_PATH_IMAGE020
是转盘从2点转动到4点时，承压板组件上两个承压板在承压通道内的承压状态图。
通道内侧上下直角转轮运动过程同上，图
Figure 252165DEST_PATH_IMAGE023
是通道内侧上下直角转轮运动轨迹示意图，通道内侧上下直角转轮围绕带动传动轴转动，传动轴带动内侧承压板做两个不同方向转动。
图
Figure 451066DEST_PATH_IMAGE022
、图
Figure 792048DEST_PATH_IMAGE023
中通道上的1点、2点、4点、5点、6点、7点与圆心水平夹角大小和图
Figure 50991DEST_PATH_IMAGE003
、图
Figure 805321DEST_PATH_IMAGE008
中通道上的1点、2点、4点、5点、6点、7点与圆心水平夹角大小相等。
传动轴、直角转轮的材料是钢材制作而成。
见图
Figure 542332DEST_PATH_IMAGE016
、图
Figure 3401DEST_PATH_IMAGE022
、图
Figure 433245DEST_PATH_IMAGE023
。
齿 条
在转盘上下中部安装齿条，齿条固定在转盘上，沿转盘形成闭合圆环，齿条的作用是随转盘转动时可带动齿条上的齿轮转动。图
Figure 409291DEST_PATH_IMAGE002
中
Figure 887677DEST_PATH_IMAGE024
指的就是齿条安装在转盘上的位置，图
Figure 531148DEST_PATH_IMAGE024
是上下两个齿条安装在转盘上的侧视示意图。
齿条的材料是钢材制作而成
见图
Figure 866315DEST_PATH_IMAGE002
、图
Figure 31454DEST_PATH_IMAGE024
。
在通道的5点到6点段中间位置，在通道上，上下预留两个孔洞，在转盘上下的齿条上安放两个齿轮，齿条可带动两个齿轮转动，在两个齿轮的转轴上再安装两个齿轮，在两个齿轮中间对接发电机转子，带动发电机转子转动发电。
见图
Figure 110269DEST_PATH_IMAGE025
。
本发明的使用方法及原理：
利用水的压力转换机械能发电工作原理（简称水压转换机工作原理），把高处水源的水经沉淀（不含泥沙）通过压力管道将水引到低处的承压池，在承压池的侧面预留三个出水口，分别为1#、2#、3#号出水口，在出水口上分别安装阀门，控制水的流量或切断水的流过。
承压池进水口应低于出水口，并设置在出水口对面，有利于泥沙沉淀，在承压池的低部预留一个清泥沙口，池低面做成斜面。
承压池进水口进水量应大于出水口出水量，保证承压池出水口的压强，水位高差越大，承压池出水口压强越大。
把承压池的1#、2#、3#出水口分别接在水压转换机的1#、2#、3#进水口。
把3#进水口的水压控制阀打开，压力水进入3#闭合压力通道对通道壁产生压力，压力可托起转盘，使转盘浮在通道内，在承压板的带动下，转盘在通道内转动，这时通过水压控制阀控制3#闭合压力通道内的水压保持在一定的压力。
把1#、2#两个阀门同时打开，承压池的水同时进入1#、2#过水通道，（使1#、2#通道内的水压保持一致）1#、2#通道内的压力水推动承压板组件上的承压板带动转盘转动。
1#、2#承压板组件上的承压板工作过程：
承压池的水还未进入1#、2#过水通道时，把1#承压板组件放在通道上2点位置，承压板在承压状态（承压板与承压板组件成直角时为承压状态），2#承压板组件在通道上4点位置，承压板在承压状态。
打开阀门，承压池的水同时进入1#、2#过水通道，水压推动1#承压板组件上的两个承压板带动转盘从通道2点位置转动到4点位置的过程中，水压转换为机械能，这时2#承压板组件由通道4点处经5点、6点、7点、1点段转动到2点处，2#承压板组件经过通道上4点，在5点到6点段的过程中，2#承压板组件上的承压板在传动轴的带动下转动回到非承压状态与转盘组成一个圆环形，（组合成转盘的一部分）经6点通过7点到达1点，2#承压板组件从通道7点到达1点段的过程中，通道内压力水从进水口7进入承压板组件半封闭空间，这时承压板两面水压相等，2#承压板组件经过通道1点到达2点段的过程中，2#承压板组件上的承压板在传动轴的带动下从非承压状态转动到承压状态承担水的压力带动转盘转动。（从1点到达2点段的通道宽度逐渐变大，水的流速从1点到2点逐渐变小，在1点到2点之间通道内的水相对转盘是在运动，通道内的水流在1点到2点段可以辅助承压板转动装置使承压板组件上的承压板回到承压位置）
2#承压板组件上的两个承压板在水压的推动下从通道2点位置转动到4点的过程中，水压转换为机械能，1#承压板组件将由通道4点经5点、6点、7点、1点段转动到2点处，1#承压板组件由通道4点处转动到5点的过程中，1#、2#过水通道的水从1#、2#出水口流出，1#承压板组件上的承压板解除水的压力，在经过通道5点到6点段的过程中，1#承压板组件上的承压板在传动轴的带动下转动与转盘组成一个圆环形，经通道6点通过7点到达1点，1#承压板组件从通道7点到达1点段的过程中，通道内压力水从进水口7进入承压板组件半封闭空间，这时承压板两面压力相等，1#承压板组件经过通道1点到达2点段的过程中，1#承压板组件上的承压板在传动轴的带动下转动，从非承压位置回到承压位置，承受通道内水的压力带动转盘转动，这时2#承压板组件转动到4点位置。如此往复带动转盘转动。
转盘直径大小和水的流速大小均应满足承压板在通道内有足够的时间和距离围绕承压板固定轴转动。
转盘带动齿条转动，齿条带动齿轮转动。齿轮带动传动轴上的齿轮转动，传动轴上的齿轮带动发动机转子转动发电。
本发明是一种利用水的压力转换机械能发电，将高处水源的水通过压力管道引入低处，其落差产生水压，利用压力管道中水的压力推动转盘转动带动发电机发电，是高水头，小流量。
根据山区河流的特点是流量不大，但天然河道的落差一般较大，这样，发电水头可通过修建压力管道取得，适合于修建引水式水压发电站。
本发明的有益效果在于
本发明结构简单，设计构思巧妙，在相同的水量下发电量大于现有水轮机的发电量，其前期施工工期短，投资少，对地域性要求不高。
附图说明
图
Figure 608246DEST_PATH_IMAGE003
是通道俯视图；
图
Figure 51997DEST_PATH_IMAGE004
是图
Figure 268215DEST_PATH_IMAGE003
的A-A剖视图；
图
Figure 150720DEST_PATH_IMAGE005
是图
Figure 503204DEST_PATH_IMAGE003
的B-B剖视图；
图
Figure 383435DEST_PATH_IMAGE008
是通道与通道内的转盘俯视图；
图
Figure 821370DEST_PATH_IMAGE001
是图
Figure 241987DEST_PATH_IMAGE008
的A-A剖视图；
图
Figure 652240DEST_PATH_IMAGE002
是图
Figure 500110DEST_PATH_IMAGE008
的B-B剖视图；
图
Figure 425341DEST_PATH_IMAGE009
是通道7点位置止水棍俯视图；
图
Figure 88797DEST_PATH_IMAGE010
是安装在转盘内侧与通道之间止水环剖视图；
图
Figure 415873DEST_PATH_IMAGE011
是安装在转盘外侧与通道之间止水环剖视图；
图
Figure 700224DEST_PATH_IMAGE015
是安装在通道下部与转盘之间3#闭合通道剖视图；
图
Figure 50433DEST_PATH_IMAGE012
是安装在通道下部与转盘之间轨道与控制轮的剖视图；
图
Figure 812853DEST_PATH_IMAGE013
是安装在通道上部与转盘之间轨道与控制轮的剖视图；
图
Figure 932119DEST_PATH_IMAGE024
是齿条安装在转盘上下中部侧面示意图；
图
Figure 387371DEST_PATH_IMAGE025
是齿条与齿轮连接，齿轮与发动机转子连接示意图；
图
Figure 287194DEST_PATH_IMAGE014
是转盘下部控制轮在轨道上的平面布置图；
图
Figure 790987DEST_PATH_IMAGE016
是承压板组件承压状态正面剖视图；
图
Figure 827077DEST_PATH_IMAGE017
是承压板组件承压状态俯视图；（承压状态是承压板组件上的承压板承受水压推力的状态）
图
Figure 453230DEST_PATH_IMAGE018
是承压板组件非承压状态俯视图；（非承压状态是承压板组件上的承压板不承受水压推力的状态）
图
Figure 276567DEST_PATH_IMAGE006
是转盘正截面支撑构造图；
图
Figure 380790DEST_PATH_IMAGE007
是转盘侧视支撑构造图；
图
Figure 536964DEST_PATH_IMAGE022
是外侧上下直角转轮运动轨迹示意图；
图
Figure 271702DEST_PATH_IMAGE023
是内侧上下直角转轮运动轨迹示意图；
图
Figure 880538DEST_PATH_IMAGE019
是承压板组件在通道7点位置非承压状态俯视图；
图
Figure 54030DEST_PATH_IMAGE020
是承压板组件在通道内承压状态俯视图；
图
Figure 2395DEST_PATH_IMAGE021
是直角转轮俯视图；
本发明主要有通道1；转盘2；承压板3；承压板固定轴4；固定轴支撑杆5；缓冲挡块6；进水口7；止水棍8；弹簧9；固定挡水板10；活动挡水板11；承压板底座12；轨道13；控制轮14；齿条15；凹槽16；齿轮17；直角转轮18；传动轴19；斜槽20；发电机转子21。
实施例1：
压力管道出水口直径1.7m，出水口面积2.27m2，水头高度400m，压强4N/mm2，水的最大流速是88.54m/s，水的最大流量200m3/s，水中不得含有泥沙。
1#、2#进水口面积分别是1.5 m2，3#进水口直径0.05m。
承压板高度a1为3m，承压板宽度c1为0.5m，一块承压板面积1500000mm2，两块承压板面积3000000mm2，两块承压板上的压力是12000000N。
装机容量35万千瓦
转盘直径50m，转盘宽度0.5m，齿轮直径1m。（安装在齿条上的齿轮）
打开承压池3#出水口压力控制阀，水进入3#闭合通道，水压对通道壁产生压力，托起转盘。
同时打开1#、2#进水口阀门，控制阀门使1#过水通道水的流速为30m/s，1#过水通道水的流量是45m3/s；控制阀门使2#过水通道水的流速是29.4m/s，2#过水通道水的流量是44.1m3/s；1#和2#过水通道水的总流量89.1m3/s。
转盘上齿条转速约n=11.36（每分钟11.36转），齿轮转速约n=567 （每分钟567转）。
根据公式：
P=Mn/9550
P— 功率 （单位：kw）
M—转矩 （单位：Nm）
n—转速 （单位：转分）
9550—常数
M=3000000×4×0.5 （0.5是齿轮半径）
=6000000Nm
P=6000000×567÷9550
=356230kw
相同的条件下根据水轮机的功率计算公式：
P=系数（a）×9.81×流量（Q）×水头高度（h）
P=0.8×9.81×89.1×400 （89.1是1#、2#通道水的总流量）
=279417kw
装机容量70万千瓦
转盘直径100m，转盘宽度0.5m，齿轮直径1m，
控制阀门使1#过水通道水的流速为60m/s，1#过水通道水的流量是90m3/s；2#过水通道水的流速是58.8m/s，2#过水通道水的流量是88.2m3/s；1#和2#流水道水的总流量178.2m3/s。
转盘上齿条转速约n=11.36（每分钟11.36转），齿轮转速约n=1135 （每分钟1135转）。
根据公式：
p=Mn/9550
M=3000000×4×0.5
=6000000Nm
P=6000000×1135÷9550
=713089kW
相同的条件下根据水轮机的功率计算公式：
P=系数（a）×9.81×流量（Q）×水头高度（h）
p=0.8×9.81×178.2×400
=558835kw
实例2
压力管道出水口直径1.3m，出水口面积1.33m2，水头高度1000m，压强10N/mm2，水的最大流速140m/s，水的最大流量186m3/s。1#、2#进水口面积分别是1.5m2，3#进水口直径0.05m，承压板高度a1为3m，承压板宽度c1为0.5m，一块承压板的面积1500000mm2，两块承压板的面积3000000mm2，两块承压板上的压力是30000000N。
装机容量89万千瓦
转盘直径50m，转盘宽度0.5m，齿轮直径1m。（安装在齿条上的齿轮）
控制阀门使1#过水通道水的流速为30m/s，1#过水通道的流量是45m3/s；2#过水通道水的流速是29.4m/s，2#过水通道的流量是44.1m3/s；1#、2#过水通道水的总流量是89.1m3/s，
转盘上齿条转速约n=11.36（每分钟11.36转），齿轮转速约n=567 （每分钟567转）。
根据公式：
p=Mn/9550
M=3000000×10×0.5
=15000000Nm
P=15000000×567÷9550
=890575kw
相同的条件下根据水轮机的功率计算公式：
P=系数（a）×9.81×流量（Q）×水头高度（h）
p=0.8×9.81×89.1×1000
=698544kw
装机容量178万千瓦
转盘直径100m，转盘宽度0.5m，齿轮直径1m。
控制阀门使1#过水通道水的流速为60m/s，1#过水通道水的流量是90m3/s；2#过水通道水的流速是58.8m/s，2#过水通道水的流量是88.2m3/s；1#、2#过水道水的总流量178.2m3/s，
转盘齿条转速约n=11.36（每分钟11.36转），齿轮转速n=1135 （每分钟1135转）。
根据公式：
p=Mn/9550
M=3000000×10×0.5
=15000000
P=15000000×1135÷9550
=1782722kw
相同的条件下根据水轮机的功率计算公式：
P=系数（a）×9.81×流量（Q）×水头高度（h）
p=0.8×9.81×178.2×1000
=1397088kw
实例 3
如某山区坡降比较大，水头高度500m，在满足生态的要求下，可用水的流量10m3/s用于发电，建设一个小型水压发电站。
根据已知条件可知：坡降比较大，可减少铺设压力管道的长度，水的压强5N/mm2，水的流量10m3/s。
在水头高度500m处建一水坝，水坝高度5m，主要作用是沉淀泥沙，使水的初时流速达到10m/s。（水中不得含有泥沙）
铺设压力管道，压力管道进水口直径1.2m，随着高度降低，水的流速加快，压力管道直径可变小，压力管道出水口直径0.5m。
把压力管道出水口接入低处承压池进水口，承压池进水口应低于承压池出水口，（承压池进水口进水量应大于承压池出水口出水量）承压池设置3个出水口，分别为1#、2#、3#出水口，1#、2#出水口面积分别是0.5m2，3#出水口直径0.05m，在承压池1#、2#出水口处安装阀门，在3#出水口处安装水压控制阀。
把承压池1#、2#、3#出水口分别接入水压转换机1#、2#、3#进水口，1#、2#进水口面积分别是0.5m2。
承压板高度a1为1m，承压板宽度c1为0.5m，两块承压板的面积1000000mm2，转盘直径15m，转盘宽度0.5m，齿轮直径0.5m。（安装在齿条上的齿轮）
打开3#出水口水压控制阀，水进入3#闭合通道，对通道壁产生压力，托起转盘。
同时打开1#和2#出水口阀门，控制阀门使1#过水通道水的流速10m/s，1#过水通道水的流量5m3/s，控制阀门使2#过水通道水的流速9.67m/s，2#过水通道水的流量4.83m3/s，过水通道水的总流量9.83m3/s。
转盘上齿条转速n=12.63（每分钟12.63转） 齿轮转速n=378.92 （每分钟378.92转）
根据公式：
P=Mn/9550
M=1000000×5×0.25=1250000N/m
P=1250000×378.92÷9550=49596.86kw
如到了枯水季节，可用水的总流量为5m3/s，可调节进水阀门，使1#过水通道水的流速5m/s，1#过水通道水的流量是2.5m3/s，2#过水通道水的流速4.83m/s，2#过水通道水的流量2.41m3/s, 水的总流量4.91m3/s。
转盘上齿条转速n=6.26（每分钟6.26转），齿轮转速n=187.8（每分钟187.8转）
根据公式
P=Mn/9550
M=1000000×5×0.25=1250000N/m
P=1250000×187.8÷9550=24581kw。

Claims (8)

1.一种利用水的压力转换机械能发电方法，其特征在于：是由通道、转盘、承压板组件上的承压板、止水环、止水棍等组成封闭的可变压力空间，由承压管道把高处水源的水引到低处产生水压，利用通道中水的压力推动承压板组件上的承压板带动转盘在封闭压力空间转动做功，使水能转换为机械能，而要实现这个封闭的压力空间完成能量转换，承压板组件上的承压板从通道的5点运行到6点的过程中，承压板转动装置带动承压板转动使承压板与转盘组成一个闭合的圆环，承压板组件由非压力空间通过7点进入压力空间，在压力空间，承压板组件从通道的7点运行到1点的过程中，通道内压力水从进水口7进入承压板组件内的半封闭空间，使承压板两面水压相等，承压板组件上的承压板从通道的1点运行到2点的过程中，承压板转动装置带动承压板反方向转动，承压板从非承压位置转动回到承压位置带动转盘转动从通道的1点运动到4点利用水的压力做功转换机械能。
2.根据权利要求1所述的一种利用水的压力转换机械能发电方法，其特征在于：可转动止水环为圆环形，由外环和内环组成，外环和内环之间的间隙为1-5mm，外环固定在通道上，内环固定在转盘上或外环固定在转盘上，内环固定在通道上，转盘在通道内转动，并能减少通道内的压力水从通道与转盘之间通过时水的流速和流量。
3.根据权利要求1所述的一种利用水的压力转换机械能发电方法，其特征在于：止水棍是把一个圆柱体安装在一个半圆形凹槽内，圆柱体与半圆形凹槽之间的间隙是1mm，止水棍一面与转盘接触，和转盘与半圆形凹槽组成一个止水构件，止水棍在转盘的带动下转动，通道内的压力水围绕止水棍与半圆形凹槽之间流过，减少转盘与通道之间水的流速和流量。
4.一种利用水的压力转换机械能发电设备，其特征在于：通道（1）呈圆环形，转盘（2）设置在通道（1）中间，通道（1）的1点处设置有1#和2#进水口，通道（1）的4点和5点之间设置有1#和2#出水口，转盘（2）上设置两个承压板组件，承压板组件与转盘（2）固定连接，与转盘组成一个半径为R的圆环形，两个承压板组件与转盘圆心对称设置，所述承压板组件包括外框、承压板（3），所述承压板（3）与承压板固定轴（4）固定连接，承压板固定轴（4）上套接有轴承并通过轴承与固定轴支撑杆（5）连接，固定轴支撑杆（5）与转盘固定连接，外框的前端与后端均与转盘（2）固定连接，所述固定轴（4）与传动轴（19）固定连接，传动轴（19）与直角转轮（18）固定连接，缓冲挡块（6）的外壳固定设置在外框内侧钢板上，缓冲挡块（6）的外壳内底部设置有弹簧（9），外框的前后两端设置有用于均衡水压的进水口（7），承压板（3）的前端部和通道（1）的7点处通道壁上均设置有止水棍（8）；承压板组件底部外框上设置有承压板底座（12），承压板组件后端外框上固定挡水板（10），承压板（3）上设置有活动挡水板（11），承压板（3）上下部设置有用于增大水阻力的斜槽（20），通道（1）的上下内侧均设置有轨道（13）和凹槽（16），转盘（2）的上下与轨道（13）相应的位置设置有控制轮（14），控制轮（14）在轨道（13）内滑动；直角转轮（18）在凹槽（16）内运动，直角转轮（18）沿凹槽（16）轨迹的变化围绕传动轴（19）转动，直角转轮（18）将通过传动轴（19）带动承压板（3）做两个不同方向的转动；转盘（2）的上下中 部设置有齿条（15），通道（1）的5点到6点中间处上下部留置洞口，此处设置齿轮（17），齿轮（17）与齿条（15）拟合，齿条（15）带动齿轮（17），齿轮（17）带动发电机转子（21）转动。
5.根据权利要求4所述的一种利用水的压力转换机械能发电设备，其特征在于：所述转盘（2）呈两半圆形，两半圆通过两个承压板组件固定连接成一个半径为R的圆环形。
6.根据权利要求4所述的一种利用水的压力转换机械能发电设备，其特征在于：转盘（2）的底部与通道（1）之间设置有两个止水环，止水环沿转盘和通道设置，形成闭合圆环，所述通道（1）的底部设置有3#进水口，两个止水环与转盘和通道组成一个压力腔，两个止水环与转盘通道和3#进水口统称为水托转盘装置。
7.根据权利要求6所述的一种利用水的压力转换机械能发电设备，其特征在于：所述水托转盘装置压力腔内的压力≥转盘（2）重力。
8.根据权利要求5所述的一种利用水的压力转换机械能发电设备，其特征在于：所述两个承压板组件在转盘（2）上与圆心对称设置。
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