CN1651758A - 水能机 - Google Patents

Abstract

本水能机可广泛充分利用大自然水流的能源，技术方案是：将轻型高灵敏的水轮机装到浮台或座台，整机对着水流在水中浮动或固定，水轮机旋转。可节省大片的土地大量的资金和宝贵的时间获得持久廉价的绿色能源，开创了水上新领域和一系列新设备，千万亿台水能机功力能移山电力能翻番，能源短缺能解决，促进了石油储备战略和各行业的可持续发展，创造了无数的工作岗位，将对社会和经济发展产生重大而深远的影响。

Description

水能机

一、技术领域

本发明属于一种动力机械，特别是能广泛而充分地利用大自然水流能源的动力机。

二、技术背景

能源是今日科技聚集之一，各国专家学者都在努力探索以求解决的课题，特别是环保持久廉价的绿色能源。查阅研究当今世界能源开发利用和水电等资料，水风煤油核发电中最清洁环保持久廉价的是水电，在大自然的水流中利用水能直接在水中带动做功的机械还没有。

当前水能利用都是用来发电，共有两类，一是在海洋上利用波浪发电和潮汐发电的特殊电站，二是在江河上截流筑坝修库的坝式电站和筑坝修库打洞，具有压力或修渠道无压力的引水电站。它们落差都必须大于五十米才能产生三米以上的水头来推动冲击式或反击式水轮机旋转，再带动发电机发电，水头中就函有水的压能动能位能。所以属高功能高功率都大于几千万瓦重型的水轮机，普通大自然的水流是推不动的，电力通过电网送到各行各业，四面八方，送到千家万户，造福着人类。

建造水电站，不但要受到地理条件的限制，必须落差大水源丰富可筑坝修库蓄大量水的地方，目的是提高位能动能和压能，保持平稳长久发电，还要投巨资，动大工程，要求的技术高，时间长，占地面积大，对当地人们的生活，环境生态产生一定的影响，有个别电站已枯水或建站太密，影响发电和水利也很难搬迁和移动。适合建造水电站的地面只占全流域面积的极小部分，也就是才利用了小部分的水能。

资料表明，广大的流域蕴藏着巨大的能量，冲毁桥梁堤坝房屋无数就是能量的具体表现。每年全世界的河流大约要搬走180多亿吨的泥沙。我国流域面积在一百平方公里以上的江河就有五千多条。长江达180多万平方公里。全长6380公里数百条支流，高峰流量时每秒达五万多立方米，相当于50万千瓦的功率，设200处就有1亿千瓦，等于我国当前的装机总量，每年流量1万亿立方米。黄河流域面积为75.2万平方公里，全长5464公里，有35条主要支流一千多条溪川，高峰流量时每秒达3800立方米，功率相当于37000千瓦，年流量480亿立方米，滚滚江河水白白入海流，分分秒秒部是巨大的能源流失。随着社会的进步和人们生活水平的提高，各行业经济的发展，能源的需求剧增，解决能源短缺问题迫在眉睫，除节能和合理调配外，根本上的解决在于发展和开发新能源，方能保证社会经济的可持续发展。

我们的祖先，发明了下冲式水轮机，用来磨面和碾米，其功率也有百千瓦，解决了利用自然水流的能源问题。由于低能低功率体积大又必须建造在平坦，滩地小便引水，有通道又不受涨落潮影响的地面，受到地理条件，资金、效益各因素的限制，就逐步被人们所放弃。

当今社会更加进步文明，经济飞速发展，科技发达，高新技术，电子技术、新工艺、新材料不断涌现和应用，古为今用不断创新势在必行，广泛开发利用自然水流的潜能，让江河沸腾，为人类服务前景远大。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种能利用水能的机械，特别是能广泛而充分地利用大自然水流包括平流斜流和瀑布能源的水能机。

本发明彻底突破只在陆地上筑坝修库引水安装水轮机的传统观念，而是将水轮机通过浮台或座台，直接安放到水流中，实现了水轮机的软着水，开创了除水电站外的全流域大自然水流水能利用的新领域新技术。

本发明的技术方案是

设制用来安装水轮机的浮台或座台，整体安放在水流中，设立固定点，浮台水轮机在固定点的制约下对着水流浮动，座台水轮机对着水流安装到固定点，水流冲击水轮机旋转。

                    (一)本发明的具体方案

                            固定点

设立单个或多个固定点，使水能机受到制约，在一定范围内对着水流浮动，或对着水流固定安装为目的。办法一是：在河床上打桩或灌注钢筋混凝土，立导柱、滑轨。二是在岛屿或岸边的岩石上，堤坝墩上打桩或灌注钢筋混凝土。浮台水能机以绳索缆钢丝绳、铁链连接固定点，常移动的采用铁锚固定，大型的用铰链连接，如地面与船坞连接的通道一样。固定点对浮台水能机牵拉拖或直接抵挡围阻截，使水流冲击水轮机旋转又能随水位和流向浮动而不漂走。座台水能机用于单向流，无水位或低水位，如瀑布斜流排水道等直接安装到峭壁，陡坡河床水道上的固定点。

                           水轮机

必须设制能被自然流，则平流斜流瀑布可推动的质量轻灵敏度高的中轻型水轮机，现有电站的冲击式和反击式等水轮机属重型的质量重，放到自然水流中既推不动也浮不起来，设制水能机用的水轮机主要有两种，一是如鼓风机叶片或叶片如铲形水斗形的下冲式水轮机，安装在浮台或座台中央及两侧，大于半径的部分露在水面上，为增加容量可加大直径或并联许多水轮，其体积较大。二是如螺旋浆叶片的贯流式水轮机，叶片在内径与外径，或内外混合式，安装浮台中央及两侧的底下，或座台的上部的水中，适用于深水，可采用增加直径，串联水轮的办法来加大容量，体积较小。应从实际出发，多种水轮机可串并混联，取长补短共同发挥，力求全方位利用水能，争取最佳动力效果。

                        浮台

采用坚固耐腐蚀材料制成各种所需形状的中空箱体，如船体平台，座台为缩小体积制成实心有足够的强度用于无水位或难浮起的单向流水流中，是浮台的一种特殊形式，浮台的作用在于承载水轮机及配套机械的总重量有足够的强度以克服各气象灾害等条件的影响，确保正常运行，其重点有：

1、上轻下重如不倒翁，附加机械设备装底下处，以水降温又要通风透气。暴风骤雨，大浪暴晒也无妨。

2、浮台前设楔形或弧形过滤网，下设底面，中间油路有密封，这样能排除杂物，水轮机及叶片不被碰撞，即使枯水触礁也能停在河床，达到寿命长，便迁移。

3、设单个固定点的浮台水能机，固定点应设在最前端，这样具有舵的作用，水能机能自动对着水流浮动和转向，不受正逆流的影响。

4、对有吃水线要求而重量又常变化的水能机可利用杠杆和浮球的原理，通过机构来控制水泵的灌排水，来自动调节吃水线。

5、一般入水口都呈喇叭形使水流通畅，以加大流量。减少水阻，要求稳流，来实现稳速的设计发明“三角自控流量器”，其结构原理是：以钝角三角形的顶点为支点，短边为重臂装闸阀安入水口，长边为力臂装力门安出水口。当流量小时力门受重力作用而下降拉动了闸阀相反地上升，加大入水口增加了流量，当流量大时推动了力门上升则闸阀反尔下降关小入水口，减少了流量。可调节力臂长度或力门重量以保持在一定值上平衡。以达到稳流稳速的目的。总之浮台将向着更加稳定安全，多功能方向发展。

                        组合与应用

本发明的固定点，水轮机、浮台，可根据实际情况因地制宜来组合，小容量的可制造便携带的水上移动电源，放入水流，以绳缆捆绑固定就能发电，结构简单使用便利。大容量的如船坞、平台、航母，可同时串并混联安装各式水轮机。也可将许多浮台串并混联，或固定连接来安装大型或多台水轮机固定点有许多形式，以绝对安全可靠为准。让它们取长补短，共同发挥，力求最佳的组合方案。

水能机解决了能源和广大流域的动力问题，配上发电机或机械机构可大力发展水上工业，如排灌机、清漂机、搔沙机、挖沙机、捕捞机、投饲机、通风机、空压机、增氧机、洗衣机、空调机、冰箱、风扇、制冷加热、照明等等多行业全面应用。

                     (二)水能机的优特点

一、充分利用广阔的水域节省了大片的土地资源，保护了耕地果园，可获巨大的能源，满足人们需求，比煤油风核电更洁净环保廉价，并可再生循环重复利用，持久不息，促进战略石油储备和不可再生的能源储备造福后人。

二、应用广投资少见效快，只要有一定的水流不受地理条件限制，不管是闹市还是偏辟遥远的小山村都可应用，独立运行不用电网，不用筑坝建库引水工程，一次投资长久使用源涌不断效益无穷尽。

三、结构简单款式新颖，使用移动维护搬迁方便，转化功能多，一机多用，寿命长。

                     (三)经济与社会效益

稻麦虽小却养活着世界50多亿人口，水能机功率虽小千万亿台的功力能移山电力能翻番，水能机分秒不停地供能，而人们只是断续使用，平均每台供一个小单位或家庭还是绰绰有余的，大力开发生产水能机千万亿台水能机既获得巨能又延缓了流速，减少水流入海流增加了利用率，又可确保各行各业可持续发展的需求，带动产生新行业，为环境保护，航道运输，水产养殖水源开发利用等，提供了无数的科研新课题，如水能机的开发利用的研究，标准化研究，储能研究，可靠性研究，水域使用规划研究，新材料研究，生态环境影响和措施研究，开创了水上新领域，创造了无数的工作岗位，安定团结共同富裕奔小康，经济效益是不可估量的，将推动社会的进步文明与和平，提高人民的生活水平，促进科技快速发展，国富民强产生重大而深远的影响。

四、附图说明

以下结合附图对水能机作简略的说明。图1为浮台上安装着下冲式水轮机。图2为浮台下安装着贯流式螺旋浆叶水轮机的水能机。

固定点本图为打入河床的导柱(1)楔形过滤网(2)下冲式水轮机(3)和浮台(4)，进水口呈喇叭形，以增加流量楔形过滤网(2)对水流进行过滤从两旁排除杂物，来确保水能机的正常运行，浮台(4)上轻下重使水能机在大风浪中不颠覆。设底面，水轮机不受碰撞，即使枯水也能停在河床，保护了水轮机叶片不受损。为保持吃水线可在浮台(4)内加减适量的水来调节。导柱(1)作固定点设在最前端，这样水能机就有舵的作用，能自动对着水流，随着涨落潮自动转向与浮动。水轮机叶片受到水流冲击而旋转。需检修停转时，把水能机横向固定。

图2，导柱(1)固定点和楔形过滤网(2)的结构使用与图1相同，贯流式螺旋浆叶水轮机(5)安装在浮台(6)底下。与图1的形状结构不同，但工作原理是一样的。

五、具体实施方式

实施例1  水上移动电源

在小型水能机上配上小发电机，将绳索和电缆合并一起，固定在水能机前端并采取密封等防水措施。使用时将其放入水流中另一端绳缆捆绑固定好就可供电使用移动极方便，应用极广阔。

实施例2  自动清漂机

本发明是在水能机上配上减速器机械机构或液压系统如自卸车原理一样，来带动装在水能机前水面上的槽形网，周期性地把捞到的漂浮物卸到岸边的网箱里。为避免漏捞可采用双槽形网前后排列，轮流捞卸共同作用。是保护电站航道安全和水产养殖，减少水源污染的水上清洁环保机械，将槽形网换上水中渔网则成为周期性自动捕捞机。

实施例3  自行走式自动搔沙机

在黄河调水调沙报道中，是采用人工应用高压水头冲击河床搔动泥沙，让水流把泥沙带走以改善河床。本发明是以水能机带动钢丝绳在河床旋转尾部即成钢丝刷以搔动泥沙，让水流带走。主轴上装有超负荷脱扣器，通常碰上礁岩石等也能绕过，万一被卡住也有保护作用。机台不受损害。

在这基础上，自行走的技术方案是：设减速离合器，卷筒，左右钢丝绳及凸块。两钢丝绳左右平行地固定在机台前端的卷筒上。其工作原理是：水能机在带动钢丝绳旋转搔沙的同时也通过减速离合器带动卷筒缓慢地转动，左右钢丝绳同时被卷入，通过固定点拉动机台前进，当靠近固定点时，固定于左边钢丝绳上的凸块将离合器拨离，卷筒失去动力。在水流的推动下顺水漂下，钢丝绳被拉出，快到尽头时，固定在右边钢丝绳上的凸块拨动离合器合上，又带动卷筒转动，卷入钢丝绳又缓慢地前进。周而复始，不停地搔沙前进与后退。

本机是治理河床改善河道，改造地上河的机械，如有无数机台长年累月日夜不停持久不断地搔动泥沙，定能改造河道，让江河水顺林密，造福千秋。

实施例4  水能空压机

以水能机为动力带动空气压缩机，供应车船充气，以及企业的气动系统带动机台工作的需要，在养殖场里可减压后在水中缓慢排气或水能机直接带动增氧机，达到增氧的目的。

实施例5  水能空调冷冻机

以水能机带动空调器，来调节船上，水上或岸边的设备，住宅，仓库等场所，根据要求还可送风，排气制冷和冷冻食品与制冰等。

实施例6  水上排灌站

以水能机带动水泵，进行排灌水特别适用于电力送不到的地区本站可将江河水抽到地面，灌溉田园，供人们生活用水改变江河水白流，陆上却缺水的状态，使水流能更加合理调配充分利用，能将附近的洪涝水抽排走，有条件的可抽蓄水和以水蓄能，为水利事业增添一份力量。

实施例7  水上发电站

在水源极丰富，流量大流速快的流域设大型浮台，如平台船坞航母，安上大型或各型水轮机组来带动发电机组，根据需要配上稳压，稳流供水、供气、供油，恒温等自动控制系统，就可发电供电，大力发展建设许多水上发电站连年增加，水电定能翻番。

实施例8  水上新城市

水是生命之源，是一切生物都赖以生存的重要物质。能源是人们生活劳动，发展经济的基础。世界大多数人们都居住在江河海湖地区，我国有三分一人口居住长江流域地区，原因是那里有人们生存生活发展的地理环境，有水源和能源。

在水流丰富，又有一定流量流速的水域，安装上船坞式的浮台水能机带动发电机及机械设备来进行加工，加热、制冷、通风、供水调温照明等功能。水陆交通便利又抗洪涝与地震，水景优美，水岸生活空气新鲜，根据特色建造房屋别具风格款式新颖，是人们理想的住所和用能少的企事业单位的新开发区，可不占地或极小地，既扩展了城市经济又保护了耕地果园，既获得水源又取得能源自给，效益巨大，处理好排污问题，房屋并列建造排成水上一条街，以铰链联成一片成为水上新城市，是当今科技轻而易举完全能实现的方案，开创了真实的海市蜃楼。

Claims (3)

1、水能机是利用水流冲击水轮机旋转获得能源，其特征是：设制用来安装水轮机的浮台。

2、根据权利要求1所述的水能机，其特征是：将浮台制成实心的座台。

3、根据权利要求1所述的水能机，其特征是：整体安放水流中，受固定点的制约。

Images