[发明专利]流体力机

说明书

技术领域

本发明涉及河流、江流、川流、径流、洋流、潮汐、波浪等多种自然流体或人为流体所产生的动、势能转化为电能的机械装置，所属新能源技术开发水力发电机械技术领域。 

背景技术

目前发明的低水头水力发电机械仍达不到低水头大流量发电的效果，况且不能把它全淹没在流体中做圆周运动，只能横放在流体中不能竖放，且只能向一个方向转，而本发明完全解决了以上存在的问题，能达到低水头大流量发电的目的。装机时可全淹没或半淹没流体中，可横置流体中或竖置流体中，可顺时针或逆时针转。在流速不变时，流体力机做匀速圆周运动，产生机械能，带动发电机产生电能。 

发明内容

本发明主要以活动挡板为主要技术要点，现有的水力机全淹没水中或竖立在水中很难做圆周运动，而本发明利用了活动挡板的节流面来调节对称边的阻力，让本机随着流速不停的运转，流速大转速高，反之转速低。 

附图说明

图1是本发明静置时的立体图，图2是本发明的构造分解图。本发明由八大部分组成：主轴1；力臂(A、B)2；力臂与主轴的连接环3；变速轮4；活动挡板5；活动挡板与力臂连接轴、轴套6；轴承及座7；发电机8。把主轴1、力臂2、力臂与主轴的连接环3、变速轮4连接在一起；力臂由两根钢管组成，一根力臂A垂直于主轴1，另一根力臂B与圆环3的切线重合与力臂A顶端相交，A、B相交处装一轴，与活动挡板上的轴承相连接，活动挡板另外一端以同样的方式进行连接，并在主轴上形成两两对称，活动挡板可以同样的方式装4、6、8等多个对称块，根据流体力机制作大小，可增加多组力臂2、力臂与主轴的连接环3在主轴的适当位置对称固定与活动挡板连接，活动挡板的宽度小于力臂的长度，活动挡板可利用特殊材料制作，让其在流体中的浮力超过自身重量的两倍，活动挡板分别放在力臂的同一边。现以4块挡板为例说明，分别设为a b c d板。让a板与其相连接的力臂闭合，放入流体中，主轴的两端通过轴承与轴承座连接固定在桩体上，流体垂直于a板板面时b板与其连接的力臂闭合；c板与其连接的力臂垂直同时板面平行于流体的流速方向；d与其连接的力臂闭合。当a到d位时依然闭合；d到c位时打开，d板与自身力臂垂直同时板面平行于流体的流速方向；c到b位时c板与其连接的力臂闭合；b到a位时b板板面垂直于流体。 这样依次做闭开闭闭、闭开闭闭的循环圆周运动，解决了本机在流体中做圆周运动时对称边的阻力。本发明不受机壳限制，根据流体的流量大小活动挡板可设置大小不同尺寸，达到了易实施、低成本、低摩擦、低水头、高效能的发电的效果，减少了打坝、拆迁、水轮机等大额投资成本。 

具体实施方式

将本流体力机置于流体中，与流体的流向垂直，两端的轴承座固定在桩体，横放或竖放于流体中，可全淹没或半淹没，可顺时针转也可也逆时针转。当流体流速不变，其中一块挡板与力臂闭合且与流速方向垂直，而对称边的活动挡板打开与力臂垂直，板面与流速方向平行，流体力机开始做匀速圆周运动，此时流体力机挡板面积上承受的质量m＝(1/2)ρLrv(注：L为活动挡板长r为活动挡板宽)，动能E＝(1/2)mv^2(注：^2表示平方)，势能E＝mgh，动势能相等(1/2)mv^2＝mgh，水头h＝v^2/2g。由此活动挡板上的质量在流速的作用下通过力臂推动主轴产生机械能，通过变速轮带动发电机产生电能。以三峡某段流速为例：设V＝3m/s，L＝50m，r＝10m，流速不变时流体力机做匀速圆周运动，挡板面积上所承受水的质量m＝(1/2)ρLrv＝1/2×1000×50×10×3＝750000kg；水头h＝v^2/2g＝3^2/2×10＝0.45m；动能E＝(1/2)mv^2＝(1/2)×750000×9＝3375000焦；势能E＝mgh＝750000×10×0.45＝3375000瓦；设机械效率：0.9；3375000瓦×0.9＝3037500瓦；设电功效率：0.9；那么，有效电能＝3037500瓦×0.9＝2733750瓦/秒；由此可得，每小时产出有效电能＝2733750瓦/秒×3600秒＝9841500千瓦/时，根据以上实例，本机投资小，效能高，易实施适合建设大中小型发电站。