专利名称：示出流体动态的展示机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于示出流体动态的展示机构，且更具体涉及一种包括用于示出流体动态的设置在流体盆内的水轮的展示机构。
背景技术：
水轮是众所周知的，且以往用于发电，如授予Kurtzbein的第4，001, 596号美国专利中所揭示的那样。Kurtzbein专利揭示以平行间隔关系连接的一对壳体部分，以支承水轮并在其间形成用于驱动流动水抵靠水轮叶片的配合的通道。水轮由具有周界齿轮齿的一对轮部分组成，且这些齿可与驱动发电机的齿轮配合。可调整水轮的叶片以改变其驱动功率， 且其上设置有喷嘴以排放加压水来为轮提供推力。设有制动器来控制水轮的转动，且设有辅助发动机以在必要时驱动水轮。纵向壳体部分支承水通道的入口端处的门机构，从而控制水流动通过该通道并具有气室以浮动地支承该装置。该装置具有用于地面支承的可垂向延伸的腿。小Mayo等人的最新专利No. 5，440，175揭示了一种由水轮驱动的发电机组件，其中水轮的轴向长度大致大于其直径，并包含用于驱动高速发电机的加速装置。该组件由跨越水轮的整个轴向长度和水流宽度的桥接件支承，且该桥接件还支承从坝顶延伸到水轮的可调节槽道。该水轮具有若干纵向桶，这些纵向桶设计成在宽范围水流动上产生最大能量并还排放碎屑。这些桶根据需要通气以改进充注和排放，并还使振动最小。整个桥接组件邻近相对端由液压缸单元支承，液压缸单元连接到整体式桥接件、槽道和水轮组件并适于将它们升高到增高的水位上方以减小拖曳和转动摩擦。通过提供具有常规商业设计的转动转子和不可转动定子的同步或感应发电机，电力引线通过非转动中空轴引出到局部断路开关和适于根据需要增加电压的变压器，从而进行传输。通过可调节护罩使水保持在桶内，直到每个桶到达行程的最低点为止。Slavchev的第6，534，881号美国专利中揭示了使用水轮的不同方法。如该专利所揭示的，水轮装置设计成用于发电。水轮设置在水体表面下方并具有进行充胀和放泄的气室。轮内的气室具有空气阀。需要时将空气引入各特定气室以产生浮力效应，并使轮的特定区域沿水面方向行进。在特定角度位置将空气引入各气室使轮在水下转动。源自该运动的能量连接到滑轮和齿轮机构以供给动力。尽管有上述内容，但相信目前有对用作示出流体动态的展示机构的改进的水轮机构的需要和潜在市场。该展示机构将示出在一系列单元内使用水重量并排空水轮的另一部分内的水，从而轮一侧上水的重量使轮转动。然后来自加重桶的水用于使外部管内的水上升，从而使一管内的水位上升到水面上方的供给水箱。随后该水用于驱动发电机。
发明内容
本质上根据本发明的展示机构用于示出流体动态。该机构包括具有基部的水盆和具有在盆内位于基部上方的水面的一定质量的水或由它们构成。水轮和用于支承水轮的装
4置支承在盆内，水轮的主要部分在水面下方以绕水平轴线转动。水轮包括绕水轮等距间隔开的多个泵工具，大多数泵工具在水面下方。此外，每个泵工具包括三个向上延伸的内部管，两个内部管直径相等并设置在中心直径较大的内部管的相对两侧上，两个向上延伸的内部管各自包括共同连接到中心内部管下部内的枢转组件的活塞，从而活塞中的一个在两管中一个的顶部或顶部附近，而活塞中的另一个在另一个内部管的底部附近。每个泵工具枢转地固定到水轮，且每个泵工具包括顶部机动化控制阀、底部机动化控制阀和包括机动化控制阀的装置，该装置用于在水轮底部处打开顶部和底部阀，并用于在水轮顶部处或顶部附近关闭底部机动化控制阀，以使泵工具充水，由此使水轮由于水轮一侧上已充水的泵工具的重量而转动。设有与水轮相邻且到水轮的距离相等或超出水轮直径的一对向上延伸的外部管， 且其中向上延伸的外部管中一个的半径是向上延伸的外部管中另一个的半径的至少两倍。 有上部水箱和用于将泵工具内三个向上延伸的内部管中的两个与和水轮相邻的所述一对向上延伸的外部管密封地定位的装置，由此，所述向上延伸的外部管中的一个外部管内水的重量将使与其密封地固定的向上延伸的内部管内的活塞向下移动，且所述向上延伸的内部管中的另一个内部管内的活塞向上移动，从而迫使该向上延伸的内部管内的水进入具有较小直径的向上延伸的外部管，到达盆内水面上方的水位。此外，有用于将向上延伸的内部管远离向上延伸的外部管解除密封并重新定位且用于打开所述泵工具内机动化控制阀的装置，使得控制阀打开的所述泵工具随着水轮转动而向上升高。现将结合附图描述本发明，其中相同的附图标记用于指示相同的部件。
图1是水轮和固定到水轮的16个泵工具的示意性图示，其中水轮的顶部在水面处或水面附近，且水轮的底部稍高于盆的底部；图2是水轮和设置在水盆内以使水盆绕水平轴线转动的一对支承件的示意性图示；图3是用在本发明中的机动化蝶形控制阀和电动机的示意性图示；图4是用在本发明中的泵工具之一的示意性图示；图5是具有机动化控制阀以及具有机动化控制阀的外部管的泵工具的示意性图示；图6是水轮、支承件以及与水轮相邻且长度为至少约水轮直径的、向上延伸的外部管的示意性图示。图7是用于将泵工具定位在水轮底部处的机构的示意性图示；图8是用于将泵工具连接到外部管的机构的示意性图示；以及图9是根据本发明另一实施例的展示机构的示意性图示。
具体实施例方式基本构思考虑一种消耗最少量动力将一定质量的水推入例如河流或海洋附近的盆上方的箱体内的方法。人们可使水从该箱体落入类似于水坝中使用的涡轮那样的涡轮来发电。
如图1和2所示，相对大的水轮20设置在装有水的盆22内。水轮20的结构和尺寸设置成绕设置在水面下方的中心毂M或水平轴线转动，轮20的大部分在水面下方。水轮20还包括固定到水轮20的16个泵工具26。如图1所示，中心毂M由一对支承件28支承，轮20的底部在盆22底部附近但在该底部上方。泵工具的数量可根据轮的大小和盆22 的深度而变化。如图1所示，大多数泵工具沈保持在水面下方。每个泵工具沈(参见图4)包括三个向上延伸的管，即中心管30和直径相等的两个外部管四和31，且其中中心管的直径约为每个外部管直径的两倍。外部管四通过任何适当或常规装置连结到中心管30并包括顶部机动化蝶形阀33 和底部机动化蝶形阀32，而管31也设置在中心管30的相对侧上并包括上部机动化蝶形阀 34和下部机动化蝶形阀35。中心管30也包括上部机动化蝶形阀36和下部蝶形阀37。中心管30还包括其下部内的枢转组件38，该枢转组件38包括枢转臂39，枢转臂39在其相对两端连接到连接杆40和41，连接杆40和41连接到管四和31内的活塞42和43。该活塞具有三个机动化阀12。这些机动化阀同时打开和关闭。在图3中示出上述机动化蝶形阀，且现将参照图5、6、7和8来描述这些阀的用途。 如图5所示，泵工具沈在水轮20顶部处或该顶部附近，上部机动化阀33和36在管四和 30的顶部处或该顶部附近。机动化阀33和36打开，且下部阀32、35和37关闭，使得管30 充水，而管四和31部分地充水。然后，由于上部和下部阀在轮20底部处打开，两管内水的重量会使轮转动，使得在轮20右侧的泵工具向上移动。现参照图6，两个管44和45与水轮20相邻设置。如图所示，管45的直径显著大于管44，使得管45内水的重量在连接到管31时向下推动活塞43，由此将活塞42向上推到管四的顶部。这迫使相对大量的水向上通过较细管44，到达水面上方并进入高处的箱体 46。如图7和8所示，机构50的结构和尺寸设置成将泵工具沈定位成向上延伸的管四和31在管44和45下方。管44具有适配部分51，该适配部分51具有与向上延伸的管四相同的直径。换言之，移动的挡板将通过推动件(机构50)从后面推动以确保泵工具沈‘ 处于正确位置且不移动，从而对泵工具进行阻挡和定位。然后当泵工具到达两管44和45下方时，该机构将两管拉近，并打开管31的上部阀34，同时橡胶环51、52和53形成管四的顶部与管44的底部之间的密封。在管31的顶部与管45的底部之间设置类似密封，管45的底部具有连接件M和用于将两管锁定或夹持在一起的装置。通过打开阀34，管45内水的重量将活塞43向下推，由此使活塞42升高，迫使管四内的水向上进入管44，从而将一定量的水向上升高到盆22内水面的上方并进入箱体46。然后，在将水递送到箱体46内之后，关闭管44的底部阀以防止管44内的水从管44 向外流动。在该阶段，泵工具沈‘内所有的阀都打开，即管四、30和31内的所有阀都打开，且松开锁定或夹持并移除连接件M，使得后续的泵工具26可移动就位。然后水轮20右侧上的泵工具将不受阻力以朝向水轮顶部向上移动，而水轮相反侧上的泵工具充水并向下移动以转动水轮。图9中示出本发明的另一实施例，其中示出泵工具沈处于水轮20的上部位置， 该上部位置用于将水移入管44内。开始时，我们假设泵工具的所有阀都关闭，然后我们将泵工具浸入水中并打开管四和30的顶部处或顶部附近的两个上部机动化阀33和36，使得管四和30将充水，并形成泵工具内的重量，从而下降以使轮顺时针转动。同样，充入管 29内的水将压迫管四内的活塞42向下，然后我们应当打开管31内活塞43中的三个活塞阀13(使得如果管活塞43向上，不会受到来自真空阻力的影响，真空阻力是由于管31的上部机动化阀34关闭且在活塞43与管31的上部机动化阀34之间有真空产生的)，则如果管四的活塞42向下，以由此向上升高管31的活塞43。在我们达到该位置之后，我们关闭用于管四的顶部机动化阀33并关闭管31的三个活塞阀13。然后我们对下一个泵工具进行同样操作，直到轮的左侧具有充水的泵工具，通过从轮的顶部对泵工具进行充注且从轮的底部排空泵工具，我们将得到在轮的左侧充水的已充水泵工具和轮的右侧上排空的泵工具，然后我们会得到轮的顺时针运动。在轮的底部上，当泵工具到达两向上管44和45下方并完成该两管之间的连结时，我们打开管四和31的上部机动化阀33和34并打开管44的底部阀，使得管31的活塞43受到管45内水重量的作用与较小的管44内水重量的作用的组合而向下，从而管45内的水重量将活塞43向下推，由此使活塞42升高以迫使管四内的水向上进入管44，从而将一定量的水向上升高到盆22内水面上方并进入箱体46。然后我们关闭管44的底部阀以防止管44内的水向外流动。最后，我们打开泵工具的所有阀(顶部机动化阀33和34以及36，我们还打开用于管四和30以及31的底部机动化阀32和35以及37，我们还打开用于管四和31的三个活塞阀12和13)并打开管45与31之间以及管44与四之间的锁定，并移除管44与四之间的管接头以及45与31之间的管件，并移除阻止泵工具移动的挡板以替换另一泵工具来重复相同程序。在本发明中，图1和2中所示的大水轮20部分地浸没在水盆内，轮顶部在水面上且轮底部在水底上方。水轮20根据设计包括一定数量的泵工具，例如10、15或20个或任何数量的泵工具。图1示出轮的侧视图，在该轮上固定有16个泵工具，大部分在水盆的水面下方。图2示出没有泵工具的轮本身的正视图。图3示出用在本发明中的机动化蝶形阀，而图4示出泵工具26。固定在轮20周界上的泵工具沈各自由连结在一起的三个垂向管四、30和31构成，管四和31在管30的相对两侧并固定到枢轴或毂38。如图所示，管30比两管四和31 大，从而其可容纳更大量的水。在管四和31内，有藉由基部或活塞下方的臂上下移动通过管30的移动活塞，移动活塞在该臂的端部并连接到两管四和31。该水平臂藉由管30内的枢轴或毂38穿过管30，使得一管内的活塞向上而相对管内的活塞向下。管四、30和31在其顶部和底部上各自具有机动化控制阀。如图5和6所示，泵工具沈包括两个向上延伸的垂向管44和45，在其底部有机动化控制阀。管45从盆的水面充水，且底部阀关闭。同样，管四内的机动化底部控制阀也关闭。盆内的两垂向管44和45设置在轮20的相对两侧并且其比值等于管四和31的比值。管44的底部包括适配件44'，该适配件44'的直径与管四相等，但管44在适配器上方具有小得多的直径，从而当将水从管四向上推入管44内时，其将水提升到盆内水面上方并进入箱体46。由于管45内水的重量而完成该操作。例如，当管45连接到管31时，水的重量迫使管31内上部机动化阀31内的活塞打开，且下部阀45'也打开，从而管45内水的重量向下推压活塞43，使活塞42向上移动，并迫使来自管四的一定体积的水进入管44。 因此，因为管44的直径小于管45的直径，所以该一定量的水将管44内的水位升高到盆20 内水面以上，并进入箱体46，如图6所示。管44与45的直径的比值约为1比3。机构50 阻挡每个泵工具沈并将其相对于向上延伸的管44和45定位。图7中所示的机构50用于将泵工具沈中的每个一个接一个地相对于向上延伸的管44和45定位，使向上延伸的管四和31与管44和45对准。然后，当下部机动化阀45' 打开时，上部阀33和34打开，且管45内水的重量将管31内的活塞43向下推，并通过连接杆41使杠杆39绕毂38转动，从而由此向上提升连接杆40，使活塞42升高，以迫使相等体积的水向上进入管44。这通过打开管四内的阀33和管44内的下部阀来完成。然后，因为管44的直径显著小于管45内的直径，所以这将一定体积的水向上升高到水面和盆上方并进入箱体46。在展示机构运行时，假设除了管四和30内的顶部阀之外，泵工具沈的所有阀都关闭。然后将泵浸没，使得管30和31充水，并产生泵工具沈上的重量，泵工具沈下降从而使轮逆时针转动。此外，充注管四的水将压迫管四内的活塞向下。然后打开管31内的基部阀。然后，如果管四内的基部或活塞由于水的重量而向下，则管31上的活塞因为通过杠杆臂39连接到管四内的活塞而向上移动。当达到该位置时，将管四和30内的阀关闭。 将管四和30内的顶部阀关闭，然后对后续的泵工具采取相同的步骤。然后当轮20左侧上的泵工具沈充水时，通过从轮20顶部对泵工具进行充注并从轮底部对工具进行排空，使得在轮左侧上充水的泵工具和在轮右侧上排空的泵工具沿逆时针方向转动。管44和45应当在固定有液压马达的底部内具有小管接头，该液压马达上下移动该接头，从而当泵工具沈在管44和45下方就位时，马达臂推动接头以将管44和45与管 29和31连接。管四和31以及44和45各具有橡胶边缘并具有锁定件以打开和关闭各泵工具，从而防止水泄漏并具有将最大量的水泵吸到箱体的最高效率。当泵工具到达两管44和45下方并完成该管四与31之间的连结时，管四和31 的顶部阀和管44的底部阀打开，从而由于管44内水重量的作用小得多，管31的基部在管 45内水重量的作用下下降，然后管31的基部在该重量的作用下被向下推，而管四的基部被向上推，使得来自管四的水将管44内的水向上推入箱体46。在水向上到达箱体之后，将管 44的底部阀关闭以防止管44内水的损失，并打开泵工具内所有的阀(顶部三个活塞阀、顶部阀33、34以及36，以及底部阀32、35和37)并打开管44与四之间以及管45与31之间的锁定，并向顶部移除管44与四之间的管接头以及45与31之间的管件，并移除阻止泵工具移动的挡板以替换另一泵工具，从而重复相同程序。因为泵工具内的各阀将从顶部和底部打开，所以在轮的右侧，泵工具沈不会受到水重量的影响，从而其没有来自水的向上移动的阻力。通过该机构，人们可使用箱体内的水落到诸如用在水坝中的涡轮之类的涡轮上来发电或用于任何用途。该基本概念是提供一种展示机构，其中将水泵吸到较高箱体并使用该水来发电。 换言之，本发明是水轮20、泵、两个垂向管以及这些管上和泵工具上各阀之间的组合，从而控制展示机构或通过设置一个以上具有泵工具的轮20，并将水收集到同一箱体内，通过控制箱体量和轮的数量以及所需的涡轮入口水来使用降落的水，从而从涡轮发电。
在管连结之后，我们打开管四和31的顶部阀和底部阀44，且管45内的水将压迫基部管四下降，另一侧上基部管31上升以将管内的水向上推，从而水流到箱体，如图6所
示 ο最后，当泵工具将水向上推时，挡板和管45与31以及44与四之间的锁定被移除， 并打开泵工具内所有的阀，从而使其离开并迎来下一泵工具，以重复相同的操作。然后泵工具向上，因为泵工具将没有水的重量，所以泵工具与装有水且顶部或底部或两者都封闭的另一泵工具相比将仅有自身的重量。尽管结合其较佳实施例描述了本发明，但应当认识到，可在不偏离所附权利要求书范围的情况下对其作出各种更改和改变。
权利要求
1.一种包括水轮的展示机构，所述展示机构用于示出流体动态，并且包括具有基部的水盆和一定质量的水，所述一定质量的水具有在所述盆内的水面；水轮和将所述水轮支承在所述盆内的装置，所述水轮的大部分在所述水面下方，以绕水平轴线转动，且所述水轮包括绕所述水轮等距间隔开的多个泵工具，所述泵工具中的大多数在所述水面下方；所述泵工具中的每个包括三个向上延伸的内部管，所述内部管中的两个内部管直径相等并设置在中心直径较大的中间管的相对两侧上，所述两个向上延伸的内部管各自包括通过所述中心内部管下部内的枢转组件连接在一起的活塞，从而所述活塞中的一个在所述管的顶部或顶部附近，而所述活塞中的另一个在所述另一个内部管的底部附近；所述泵工具中的每个枢转地固定到所述水轮，且所述泵工具中的每个包括顶部机动化控制阀、底部机动化控制阀、围绕活塞的三个机动化阀以及包括所述机动化控制阀的装置， 所述包括所述机动化控制阀的装置用于在所述水轮的底部处打开所述顶部和底部阀，并在所述水轮的顶部处或顶部附近关闭所述机动化控制阀的所述底部，以使所述泵工具充水， 由此使水轮由于所述水轮一侧上已充水的泵工具上的重量而转动；一对向上延伸的外部管，所述一对向上延伸的外部管与所述水轮相邻并以等于所述水轮直径的距离向上延伸，且其中所述一对向上延伸的外部管中一个的半径为所述向上延伸的外部管中另一个的半径的至少两倍；上部水箱和用于将所述泵工具内所述三个向上延伸的内部管中的两个与和所述水轮相邻的所述一对向上延伸的外部管密封地定位的装置，由此，所述向上延伸的外部管中的所述水的重量将使与所述向上延伸的外部管密封地固定的向上延伸的内部管内的活塞向下移动，且所述向上延伸的内部管中的另一个内的活塞向上移动，从而迫使所述向上延伸的内部管内的水进入具有较小直径的向上延伸的外部管，到达所述盆内所述水面上方的水位；以及用于使所述向上延伸的内部管远离所述向上延伸的外部管解除密封和再定位且用于打开所述泵工具内所述机动化控制阀的装置，使得控制阀打开的所述泵工具随着所述水轮转动而向上移动。
2.如权利要求1所述的展示机构，其特征在于，所述盆由透明结构限定。
3.如权利要求2所述的展示装置，其特征在于，所述水轮包括间隔开约18°至36°的 10至20个泵工具。
4.如权利要求3所述的展示机构，其特征在于，所述展示机构包括绕所述水轮以约 22. 5°等距间隔开的16个泵工具。
5.如权利要求4所述的展示机构，其特征在于，所述展示机构包括多个水轮，所述水轮中的每个包括多个泵工具。
6.一种包括水轮的展示机构，所述展示机构用于示出流体动态，并且由以下部分构 成具有基部的水盆和一定质量的水，所述一定质量的水具有在所述盆内位于所述基部上方的水面；水轮和将所述水轮支承在所述盆内的装置，所述水轮的大部分在所述水面下方，以绕水平轴线转动，且所述水轮包括绕所述水轮等距间隔开的多个泵工具，所述泵工具中的大多数在所述水面下方；所述泵工具中的每个包括三个向上延伸的内部管，所述内部管中的两个内部管直径相等并设置在中心直径较大的中间管的相对两侧上，所述两个向上延伸的内部管各自包括通过所述中心内部管下部内的枢转组件连接在一起的活塞，从而活塞中的一个在所述管的顶部或顶部附近，而所述活塞中的另一个在所述另一个内部管的底部附近。所述泵工具中的每个枢转地固定到所述水轮，且所述泵工具中的每个包括顶部机动化控制阀、底部机动化控制阀、围绕活塞的三个机动化阀以及包括所述机动化控制阀的装置， 所述包括所述机动化控制阀的装置用于在所述水轮的底部处打开所述顶部和底部阀，并在所述水轮的顶部处或顶部附近关闭所述机动化控制阀的所述底部，以使所述泵工具充水， 由此使水轮由于所述水轮一侧上已充水的泵工具上的重量而转动；一对向上延伸的外部管，所述一对向上延伸的外部管与所述水轮相邻并以等于所述水轮直径的距离向上延伸，且其中所述一对向上延伸的外部管中一个的半径为所述向上延伸的外部管中另一个的半径的至少两倍；上部水箱和用于将所述泵工具内所述三个向上延伸的内部管中的两个与和所述水轮相邻的所述一对向上延伸的外部管密封地定位的装置，由此，所述向上延伸的外部管内的所述水的重量将使与所述向上延伸的外部管密封地固定的向上延伸的内部管内的活塞向下移动，且所述向上延伸的内部管中的另一个内的活塞向上移动，从而迫使向上延伸的内部管内的水进入具有较小直径的向上延伸的外部管，到达所述盆内所述水面上方的水位； 以及用于使所述向上延伸的内部管远离所述向上延伸的外部管解除密封和再定位且用于打开所述泵工具内所述机动化控制阀的装置，使得控制阀打开的所述泵工具随着所述水轮转动而向上移动。
7.如权利要求6所述的展示机构，其特征在于，所述展示机构包括绕所述水轮以约 22. 5°等距间隔开的15个泵工具。
8.如权利要求7所述的展示机构，其特征在于，所述展示机构包括由来自所述泵工具的水驱动的发电机模型。
9.如权利要求8所述的展示机构，其特征在于，所述展示机构包括用于将泵工具定位在所述水轮底部处的机构。
10.如权利要求9所述的展示机构，其特征在于，包括用于将内部管密封地连接到外部管的机构。
11.如权利要求10所述的展示机构，其特征在于，包括用于将所述两个内部管密封地夹持到所述两个外部管的装置。
全文摘要
用于示出流体动态的展示机构，包括具有基部的水盆和具有盆内的水面的一定质量的水。水轮支承在盆内，水轮的大部分在水面下方以绕水平轴线转动。水轮包括绕水轮等距间隔开的多个泵工具，大多数泵工具在水面下方。此外，每个泵工具包括三个向上延伸的内部管，两个内部管直径相等并设置在中心直径较大的内部管的相对两侧，中心管相对两侧的两个内部管包括共同连接到中心内部管下部内的枢转组件的活塞，从而活塞中的一个在两管之一的顶部或顶部附近，而另一个活塞在另一个管的底部处。泵工具适于在水轮的一侧上充水并在水轮的另一侧上打开，由此使水轮转动。泵工具还构造和布置成与两个外部管接触，以将一定质量的水升高到水面的水位上方。
文档编号F03B7/00GK102251903SQ201110114679
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月25日 优先权日2010年5月20日
发明者内达·阿兰内齐 申请人:内达·阿兰内齐