专利名称：水动力机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷动能发动机，特别是水动力机，它是以水作为动能介质，将液体的位能转换为机械能的机械。
背景技术：
通常的发动机如蒸汽机、内燃机、汽油机、柴油机等均属热能发动机，它们均是以煤炭、石油、天然气等热能源为动能介质，将液体或气体热能源的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。上述热能动力机在能源的整个转化过程中，会对环境造成严重的污染，目前，人为的气候变暖问题，在世界范围内越来越突显出来。这给人们的生存、生活带来危害。同时，随着社会经济的快速发展，所需的热能介质能源越来越多，全球性的能源危机也越来越明显。解决当今世界能源危机给经济发展带来的制约问题，解决热能技术带来的环境污染给社会造成的危害问题，已成为人们越来越关注并需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水动力机，它是以水作为动能介质，将水位能转换为机械能并对外输出动力，它既可以解决已有的热能动力机带来的环境污染问题，又输出的动力范围大，适用范围广，可作为不同领域内的不同机械的发动机。众所周知，杠杆在机械做功运动中倍率< 2，其原因是因为机械做功时产生的有害摩擦力和自然形成的阻力，二力合成形成对守恒能量的破坏、消耗，使能量守恒< 2。发明者在对上述问题的十几年长期研究实践过程中发现并证明，以水为动能介质，将水位能转换为机械能的机构运动中，机构排出水的流动惯性与阻挡水流动惯性的构件形成阻挡反冲合力，可以消除掉杠杆在机械运动中所产生的有害摩擦力。使能量的守恒在机械的做功运动中，其做功倍率能> 2。即杠杆在机械做功运动中，它以倍率> 2做功。在长期的研究实践过程中，还运用相连的两构件在迴转运动中的运动惯性与临界线之间的微妙差距，能使迴转半径为a的构件完成迴转半径为a+Ι构件的做功能，并随着能量大小的做功变化而变化。能量在做功变大时有害摩擦力也随着变大，能量在做功变小时有害摩擦力也随着变小，所述的迴转运动中的两构件的运动惯性与临界线之间的微妙差距所产生的扩力功能也随着能量做功大小变化而变化，形成正比，可以消除掉机构在做功运动中所产生的有害摩擦力。能使能量守恒得以保证而不削弱变小。另外，在长期的研究实践过程中，根据机械构件在迴转运动时的做功运动轨迹中，所存在的正方形的直长线以及直角三角形的斜边长线和运动过程中圆弧半径与圆周率II的关系变化所形成的弧长，它们三者之间的长度差，可使机械在做功运动中产生一种物理现象，即能量在机械做功时，速度扩大，能量同时也可以扩大它的做功能。解决机械在加速运动中能量做功的守恒不被产生的有害摩擦力破坏削弱而变小，反而还可以扩大，实现机械运动的扩速扩力变化。
基于上述情况，可根据实际对动能的需要，来确定初次对机械投入动能量的质量，以便实现机械在做功运动中扩速扩力的变化，来达到满足实际对动能需要的目的。其解决方案是下水箱上设置有循环泵及电动补差泵，循环泵经与其连接的第一上水管与上水箱连通，电动补差泵通过与其连接的第二上水管与上水箱连通，而电动补差泵又经与其连接的自动启动开关与同下水箱相连的浮球控制机构相连接，通过浮球控制机构控制电动补差泵的自动开、关。上水箱又经可控下水管及水斗与水轮组件相连接，水轮组件经回水管与下水箱连接，通过回水管可将作用于水轮组件后的水回流到下水箱中被循环利用。水轮组件又与曲轴连杆杠杆转动机构齿轮传动连接，将水位能转换成机械能的过程中产生的能量由位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴对外输出，而位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴与所述循环泵链传动连接，为该循环泵提供动力，还与另外设置的用于照明、水箱保温和其它电器机件用电等的小型发电机传动连接，为其提供动力。所述的水轮组件由连接在机架上的水轮轴，与水轮轴连接的水轮及主动传动齿轮，与水轮间隙配合连接的水轮护罩构成，且水轮与水轮护罩之间的间隙大小随着初始投入能量增加而增大，成正比。当水轮在水位能的作用下作旋转运动时，排出水的流动惯性与水轮护罩之间形成的阻挡反冲合力，可消除掉机械做功运动中所产生的有害摩擦力，能使能量守恒在机械做功运动中，做功倍率> 2。所述的曲轴连杆杠杆转动机构是固定连接在机架上的曲轴，该曲轴由呈螺旋状空间布置的四个突起部分构成，每个突起部分均分别经与其依次活连接的连杆、杠杆、槽轮及牵拉件与各自相应的传动轮组件相连接，且相应的传动轮组件分布在同一根动力输出传动轴上，该动力输出传动轴上还连接有动力输出传动齿轮，它与相邻的下一组曲轴连杆杠杆转动机构的曲轴上的齿轮相啮合，而槽轮与固定连接在机架上的支点轴活连接，槽轮在曲轴、连杆、杠杆的作用下以其与支点轴的连接点为支点，绕支点轴往返摆动。所述的相应传动轮组件均由与机架固定连接并套装在动力输出传动轴上的套轴，与套轴转动连接并由连接架相连为一体的两个传动轮，位于两个传动轮之间的套轴有断开间隙，在该断开间隙处的动力输出传动轴上连接有斜棘齿轮，活动连接在连接架上的拨齿分别均与斜棘齿轮拨插式连接而构成。斜棘齿轮在拨齿的拨动作用下旋转并带动动力输出传动轴旋转对外输出动能。所述的曲轴连杆杠杆转动机构至少为一组。所述的曲轴呈螺旋状空间布置的四个突起部分两两之间的角度差为90°。本发明采用上述技术方案，它是以水作为动能介质，通过水轮组件，将上水箱中的水位能转变为机械能，并带动曲轴连杆杠杆转动机构旋转扩速扩力后，通过动力输出传动轴向外输出动力。可作为各种机械的动力源，用作发动机。由于该水动力机是以水作为动力介质，可有效地解决已有热能动力发动机带来的环境污染问题，改变人为的气候变暖问题，有利于人们在无损害身体健康的环境中生活，并有利解决当今世界的能源危机和人为的气候变暖问题。同时，还能解决我国因能源紧缺而给经济快速发展带来的制约，可减少能源进口，节约大量的外汇支出。一旦该技术能得到快速发展的话，将为我国的社会、经济快速发展起着重要的作用，会给人们带来巨大的财富及效益。
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由于本发明对外输出动力的大小是灵活多变的，它可以由初次对机械投入的动能量的质量的多少来确定。它不仅输出的动力范围大，其输出功率可达10万千瓦以上，而且适用范围广，可作为各种机械的发动机。如可作为大型汽车、拖拉机、火车、轮船等机械的发动机，不仅成本低，零排放，还不会对环境造成污染，有利于环境保护。可用于发电上。若与火力发电相比，投资少、成本低、见效快、用地少，只需修一个有足够储水量的水池即可。并且水池还可以进行种植和养殖作业，使土地得到充分利用，又无任何污染，若与水力发电相比，投资少，不用在江河上建造大型土木建筑，可就地取材，省时、省力、见效快；若与风力发电相比，本发明输出功率大，输出功率稳定，可有效地保证动力的供应，也不受自然环境条件的限制，而风力发电，不仅受自然环境条件的限制，还因输出能量的稳定性欠佳，难以满足实际情况的需要；若与核电相比，本发明制造工艺简单、投资少、见效快、成本低、无污染，当大自然发生人们无法抗拒的自然灾害时，不会给人们带来环境污染的后顾之忧。该技术若在发电上得到有力发挥，就会大大加快我国的电气化步伐;能满足工、农业快速发展对动能的需求，有力的促进工、农业快速发展，增强经济实力，使民富国强。也可用于部队建设，由于本技术可根据实际需要，能输出超十万千瓦的功能，大于美国现造的十万吨级的核动力输出功能，并且它的一次核燃料可用10年，造价昂贵，而本技术是以海水作为动能介质，能就地取材，不用考滤能源的供应问题，并且造价低，既经济又安全。该技术会对部队建设，特别是航海业的建设产生很大影响，能减轻战时后勤供应能源的压力。可用于航母的建造，能为其提供一个比较理想的发动机。总之，本发明可以冷能技术代替热能技术，广泛的用于工业、农业、交通运输业、国防工业及航海业等各个领域，它的研究成功，将填补我国乃至世界的一项空白。
图I为水动力机结构示意图。图2为图I中传动轮组件的连接关系展开示意图
具体实施例方式下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式
。图I、图2中，下水箱18的上方连接有循环泵28及电动补差泵20。循环泵28经与其连接的第一上水管31与上水箱I连接，电动补差泵20经与其连接的第二上水管30与上水箱I连接，电动补差泵20又通过与其连接的自动启动开关25与浮球控制机构相连接，所述的浮球控制机构由位于下水箱18中的浮球21，浮球21通过浮球顶杆23及拉绳22与连接在助力器支架24上的助力器26相连接，启动自动开关25及停止开关27分别与助力器26的两端电连接而构成。当助力器26摆动时，可分别与启动自动开关25及停止开关27相接触，以便自动控制电动补差泵20的开启与关停。上水箱I经连接有手拉开关2的可控下水管36与同水轮组件相连接的水斗35连接，而水轮组件又经回水管29与下水箱18连接。所述水轮组件由与机架13转动连接的水轮轴，连接在该水轮轴一端上的水轮33，与水轮33间隙配合连接的水轮护罩34和制动闸3以及连接在水轮轴另一端上的主动传动齿轮32构成。而水轮33与水轮护罩34之间的距离间隙是随着初始投入能量的增加而增大的，
5且成正比。曲轴连杆杠杆转动机构通过曲轴5上连接的从动传动齿轮4与水轮轴上的主动传动齿轮32相啮合，带动曲轴连杆杠杆转动机构运动输出动力。所述的曲轴连杆杠杆转动机构是固定连接在机架13上的曲轴5，曲轴5由呈螺旋状空间布置的四个突起部分组成，这四个突起部分两两之间的角度差为90°，且每个突起 部分均分别经与其依次活动连接的连杆6、杠杆7、槽轮9、牵拉件钢丝绳10与相应的传动轮组件连接。而槽轮9与同机架13固定连接的支点轴8活动连接，槽轮9在曲轴5、连杆6、杠杆7的作用下以其与支点轴8的连接点为支点绕支点轴8作往返90°摆动。所述分别与曲轴5的四个突起部分相连的四个相应的传动轮组件设置在同一根固定连接在机架13上的动力输出传动轴12上。该动力输出传动轴12上还连接有动力输出传动齿轮11，它与相邻下一组曲轴连杆杠杆转动机构的曲轴5上的齿轮相啮合。每一个传动轮组件均由转动连接在机架13上的动力输出传动轴12，与动力输出传动轴12套装连接并固定连接在机架13上的套轴16，该套轴16上转动连接有两个传动轮15，该两个传动轮15通过连接架17连接为一体，位于两个传动轮15之间的套轴16上有断开间隙，于该断开间隙处的动力输出传动轴12上固定连接有斜棘齿轮14，连接在连接架17上的第一活动拨齿38和第二活动拨齿39，分别与斜棘齿轮14拨插式连接而构成。当两个传动轮15绕套轴16作往返90°的运动时，带动第一活动拨齿38和第二活动拨齿39运动并拨动斜棘齿轮14作360°旋转，迫使动力输出传动轴12旋转对外输出动能。曲轴连杆杠杆转动机构的个数多少，可根据实际需要输出的动能的大小而确定，它是灵活多变的，可任意组合。当由两个或两个以上的曲轴连杆杠杆转动机构组合时，上一组的动力输出传动轴12与相邻下一组曲轴连杆杠杆转动机构的曲轴5齿轮传动连接，也可采用链传动连接，将上一组曲轴连杆杠杆转动机构扩速力扩力后的动能依次传递给各相应的下一组曲轴连杆杠杆转动机构，并经过依次逐组扩速扩力后，最终达到实际所需要输出的动能，并从位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴上输出。该动力输出功率可达10万千瓦以上。位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴上还连接有链轮，它通过链条19与位于下水箱18上的循环泵28的动力输入轴上的链轮链传动连接，为循环泵28输入动力，对循环泵28输入动力的功率大小由初次对机械投入的动能量的质量的多少来确定。而位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴还可以通过一对相哨合的齿轮37与另设的用于照明、水箱保温和其它电器机件用电等的小型发电机连接，为另设小型发电机输入动力。当拉动手拉开关2，打开可控下水管36，上水箱I中的水经可控下水管36下落，作用于水轮33上，迫使水轮33转动，并带动水轮轴及其上连接的主动传动齿轮32转动，主动传动齿轮32通过与其相啮合的从动传动齿轮4带动曲轴5旋转，连杆8在曲轴5的作用下做90°往返摆动并拉动杠杆7作往返90°的摆动，槽轮9在杠杆7的带动下，以槽轮9与支点轴8相连的接点为支点绕支点轴8作往返90°摆动，并通过牵拉件钢丝绳10拉动相应的传动轮15以该传动轮15与套轴16的连接点为支点绕套轴16作往返90°的运动，相应的传动轮15又通过与其连接的第一活动拨齿38和第二活动拨齿39拨动斜棘齿轮14作360°旋转，带动动力输出传动轴12旋转，对外输出动能，另外，若需要水轮33暂停转动时，操作制动闸3即可。
由于曲轴连杆杠杆转动机构的个数的多少是根据实际需要的动能而确定的。当由两组曲轴连杆杠杆转动机构组合时，上一组曲轴连杆杠杆转动机构通过扩速扩力后经其动力输出传动轴与下一组曲轴连杆杠杆转动机构的曲轴齿轮传动连接，将上一组产生的能量传送给下一组，完成一次扩速扩力运动，如此一组一组一次一次的进行能量传递，直至位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴对外输出动力。最终输出功率可达10万千瓦以上，以满足实际需要的动能。该水动力机在将水位能转变成机械能的运动过程中，首次通过水轮组件运动扩力，带动曲轴运动扩速，而曲轴又带动连杆杠杆槽轮及传动轮组件运动扩力。机械运动在进行逐次扩速扩力后，由位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴输出动力。并且每个下一组的曲轴连杆杠杆转动机构的速度都比相邻的上一组曲轴连杆杠杆转动机构的速度扩大I倍，而输出的动能量扩大I. 3倍，直至到末端的曲轴连杆杠杆转动机构不再进行扩速的情况下，其扩力可达2. 6倍。而位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴还通过链传动与循环泵28的动力输入轴连接，将所述动力输出传动轴输出的能量动力传递给循环泵28，为其提供动力。使循环泵28工作，将下水箱18中的水经第一上水管31连续不断地输送到上水箱I中。以满足水动力机所需水位能介质的需要。当循环泵28输送给上水箱I中的水产生一定水位差时，会通过下水箱18中的浮球控制机构自动控制电动补差泵20工作，并通过第二上水管30为上水箱I中补充输送水能介质，以满足水动力机所需动能介质水的供应，可保证水动力机连续的工作。每次电动补差泵20的工作时间很短，只需20秒左右就能满足所需的补差水动能介质，然后，待机，再等待下次所需补差的启动工作。
权利要求
1.一种水动力机，其特征在于下水箱(18)上设置有循环泵(28)和电动补差泵(20)，循环泵(28)经与其连接的第一上水管(31)与上水箱(I)连通，电动补差泵(20)通过与其连接的第二上水管(30)与上水箱(I)连通，而电动补差泵(20)又经与其连接的自动启动开关(25)与同下水箱(18)相连的浮球控制机构相连接，由浮球控制机构控制电动补差泵(20)的自动开、关，上水箱(I)又经可控下水管(36)及水斗(35)与水轮组件相连接，水轮组件经回水管(29)与下水箱(18)连接，水轮组件还与曲轴连杆杠杆转动机构齿轮传动连接，将水位能转换成机械能的过程中产生的能量由位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴(12)对外输出，而位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴(12)还与所述循环泵(28)传动连接，为该循环泵(28)提供动力，还与另外设置的用于照明、水箱保温和其它电器机件用电等的小型发电机齿轮传动连接，为其提供动力。
2.如权利要求I所述的水动力机，其特征在于所述的曲轴连杆杠杆转动机构至少为一组。
3.如权利要求I所述的水动力机，其特征在于，所述的水轮组件由连接在机架(13)上的水轮轴，与水轮轴连接的水轮(33)及主动传动齿轮(32)，与水轮(33)间隙配合连接的水轮护罩(34)构成，且水轮(33)与水轮护罩(34)之间的间隙大小随着初始投入能量质量的增加而增大，成正比。
4.如权利要求I所述的水动力机，其特征在于，所述的曲轴连杆杠杆转动机构是固定连接在机架(13)上的曲轴(5)，该曲轴(5)由呈螺旋状空间布置的四个突起部分构成，每个突起部分均分别经与其依次活连接的相应的连杆(6)、杠杆(7)、槽轮(9)及牵拉件(10)与各自相应的传动轮组件相连接，且相应的传动轮组件分布在同一根与机架(13)转动连接的动力输出传动轴(12)上，该动力输出传动轴(12)上还连接有动力输出传动齿轮(11)，它与相邻下一组的曲轴连杆杠杆转动机构的曲轴上的齿轮相啮合。而槽轮(9)与固定连接在机架(13)上的支点轴⑶活连接，该槽轮(9)以其与支点轴⑶的连接点为支点，绕支点轴⑶作往、返摆动。
5.如权利要求4所述的水动力机，其特征在于曲轴(5)呈螺旋状空间布置的四个突起部分两两之间的角度差为90°。
6.如权利要求4所述的水动力机，其特征在于所述相应的传动轮组件均由套轴(16)，该套轴(16)与机架(13)固定连接并套装在动力输出传动轴(12)上，与套轴(16)转动连接并由连接架(17)相连为一体的两个传动轮(15)，位于两个传动轮(15)之间的套轴(16)上有断开间隙，在该断开间隙处的动力输出传动轴(12)上连接有斜棘齿轮(14)，活动连接在连接架(17)上的第一拨齿(38)和第二拨齿(39)分别与斜棘齿轮(14)拨插式连接而构成。
全文摘要
一种水动力机，主要是位于下水箱上的循环泵和电动补差泵分别经与它们二者相连的上水管与上水箱连接，上水箱经可控下水管及水斗与水轮组件连接，水轮组件经回水管与下水箱连接，又经齿轮传动与曲轴连杆杠杆转动机构连接，该曲轴连杆杠杆转动机构至少一组，位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构的动力输出传动轴与循环泵传动连接，为循环泵提供动力。该水动力机以水作为动能介质，将水位能转换成机械能并通过位于末端的曲轴连杆杠杆转动机构对外输出动力，经回水管将水回流到下水箱中被循环利用，使资源得到充分利用。与以煤炭、石油、天燃气为能源介质的热机技术相比，水动力机既造价低、零排放，无污染，又输出动力范围大，适用范围广，可作为各种机械的发动机。
文档编号F03B7/00GK102926913SQ20121043845
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者连自强 申请人:连自强