专利名称：一种水流发电的方法及对应引擎的发明的制作方法
技术领域：
本发明涉及水力发电的方法及水力发电机部件。
常规的水力发电机以水轮机为主，在实施该发电机的方案中，为了使水轮机工作效率更高而筑起大坝拦截江河以蓄水。筑坝虽然提高了水轮机的发电效率，但是周围的生态环境受到了破坏，如上游水位抬升淹没了大量土地；大坝剥夺了下游鱼类前往上游的产卵繁殖的权力；大坝使上游一定水域里水流滞缓，水里从上游带来的泥沙沉积影响了大坝的蓄水量，而大坝的拆迁很麻烦。现在也有部分水为发电机不需要筑坝——如波浪式水力发电机——，但是缺点也不小，就是发电效率不高。因此，我发明一种既不需要筑坝拦截江河，发电效率又高的发电机来解决这个问题。
方法发明为假定有一块大小与拦截江河的大坝差不多大的铁板来代替大坝，那它所受到的水的推力一定很大。水推动铁板，我们再把这个力量用到发电上就行了。现在我们当然不能造出那么大的铁板，不过我们能用能力范围内造出的铁板，一个连一个地把江河水截住。当然，实际上我们的目的在于利用水资源而不是截住水流，铁板与铁板之间要留出一定的距离，再说我们造出的铁板也不应与江河水位等高。于是我们就作了如下的设计方案用铁链串接多块铁板(也就是下文所说的挡板)构成履带，由两个转轮支持，循环往复地接受水力的推动——即水推动履带，再由履带带发电机发电的方法。现有的水轮机发电原理为水轮面竖直朝上，接受被大坝抬高了水位的水的冲击而转动，从而带动发电机发电。与本引擎相比其不利因素有水轮机是利用水的重力势能发电的，这样的重力势能不能再利用——只筑有一个大坝——所以不能首尾相连，发电的水域只有水轮机那么大的地方；本引擎利用的是水从上游往下游流的动能，故可首尾相连，遍布水流的每个角落(事实上也不能，江河里有船只来往)，发电水域之广可想而知。水轮机固定在大坝中，出现了什么故障就难以清除，对水中漂流物的大小也有要求；本引擎运作时大开大合，漂流物对它的影响较小，只要水面上不出现什么树干、船只的遗骸或其它较大的东西就行，出了故障就用起重机吊它出来，放备用的下去，继续发电。由此可见，在水污染严重的将来，在能源短缺的将来，本引擎将大有作为。
对应引擎的发明由两个形状大小相等的转轮和一条环形履带，加上支架以及支架下的两个形状大小相等的浮囊组成。转轮是一个圆柱形主轴相对(齿轮上的一个齿的顶端中点和另一个齿轮上与这个齿的距离最近的那个齿的顶端中点的连线，平行于主轴，这样可使挡板运作时受转轮的影响受水推力最大)焊接着两个六角星形齿轮而成，齿轮中心有个圆形的孔(半径等于主轴半径，以便让主轴穿过)，圆心到齿轮两齿之间底部的距离为两部圆的半径，齿长稍大于或等于 单位挡板的侧边长，这样设计配合履带的运转。齿轮的厚度为挡板的侧边到铁链的距离的十分之七，或视齿轮齿受力的大小决定。从而齿轮的焊接就要使齿轮齿运作时处在挡板的侧边与铁链之间，与铁链有一小段距离。如果挡板过长，受力时弯曲过大，不能有效地作用有齿轮上，那么可以在转轮中间相对两边齿轮再焊接一个与两边齿轮形状大小相等的齿轮。转轮两端通过滚动轴承固定在支架上。由于转轮是履带与发电机的中转部件，所以我们可以根据需要，在齿轮上或齿轮与滚动轴之间或滚动轴承以外，安装变速设备以链接到发电机发电。
履带由多个挡板用四排铁链串接而成。每两个挡板之间的四段铁链要求等长，比较轮上齿轮齿稍短。这样，挡板在水中保持受力均衡，也利于转轮的运转——转轮上的齿轮是六角星形，相邻两个齿轮与它们之间崩直的铁链构成正三角形。铁链的一个功用在于当挡板运转到转轮时，挡板的一端抵住转轮上的齿轮两齿之间的底部，使履带与转轮顺利咬合，同时靠近转轮中心的两段铁链不受力，自然地收到一起，不阻碍整个引擎的运转；当挡板离开转轮时，挡板受本身力和铁链影响，平滑离开，同时原收到一起的铁链崩直，使挡板及时进入工作状态。铁链的最低规格是，两根铁链可以承受履带在水中的推力和浸入水中的那段履带对它们的拉力。下面说挡板。整个履带的速度是一个致的，而受挡板的影响前后水流的速度发生变化，所以为了使运转到水下的挡板不受相对该挡板逆流的水的阻挡，履带上的每个挡板都具有四个呈十字形排列的等腰三角形孔，总面积为四分之一挡板面积。
支架的作用在于支持转轮的转动以及转轮这间的距离，所以支架只要牢固可靠就行了。由此，支架可设计为矩形，将履带和转轮围起，支架的与转轮垂直的两条边下方装有浮囊，它与这两条边等长，呈柱状。浮囊由橡胶做成，中间是空的，充满空气，靠近前转轮的那段较大，以对抗水流对前转轮附近挡反的竖直向下分力，调节引擎运作时的平衡。如果我们要求引擎漂着运作，那么浮囊就做大一些；大多数的设想是不要浮囊影响到水流，那么我们可以在桥墩之间或岸上或其它地方用一个机械臂支持着支架，浮囊就可以相应做得小一些。不论怎样变换，都不要使水位超过滚动轴承，使履带的出水部分顺利回到前转轮，不阻碍履带运作。
本引擎除了挡板上橡胶板和支架上的浮囊之外，全部使用不锈钢或经过处理使其不锈的钢材。由于本引擎可以做大，也可以做小，所以引擎的许多部件没有明确大小和计量单位；有些部件只说明作用不明形状和大小，是因为这些部件可以有许多形状和大小可以选择，可以由客观实际决定。
本引擎运作简单水推动履带转动，带动转轮，转轮再将带动变速设备从而带动发电发发电。由于本引擎构造简单，设计制造方便以及安装拆迁的便利，共灵活性使本引擎具较强的市场竞争力；它独特的构造使它对水中漂浮物的要求大大降低，以适应不同的水体；它不限制在水坝中，可以使它适应各种安装方式，扩大发电水域。本引擎的环保方面的贡献在于它独特的发电方式对河道中的水生生物繁衍的干涉大大减小，它的安装拆迁的便利可以在很大程度上给人们留下保护周围林木和水土的机会，同时使原来的发电水域下的泥沙沉积问题备有后补修正方案——拆迁；这些优秀特征使它适合在自然保护区、国家风景名胜区、国家地质公园、国家地质公园、国家森林公园、世界遗产区、国家生态动能区，以及其它需要进行保护的区域，这些区域不适合常规水力发电机——反冲式水轮机发电，它开发了大面积处女地，没有人怀疑它的环保能力，它甚至大有取代现有水电站的趋势。由于本引擎不像反冲式水轮机那样局限于水坝内，可以并行或首尾相连，使可利用于发电的水资源得到更充分的利用，当然，本引擎在江河里运作时由于履带的挡板阻碍了水流的流动，使水流趋向匀速流动，上游水位自然小幅上抬；多个引擎的成片分布运作，上游水位上抬较高，起到水坝的作用。不同的是，常规的水坝产生的水位落差只使水的重力压在大坝上，而不像本引擎那样使水抬升后的重力压在履带的挡板上，再用于推动引擎以发电。由上可知，本引擎的发电能力是相当高的。
权利要求
1.一种水流发电的方法为利用水的动能推动装有挡板的履带，从而带动发电机发电。
2.一种实施权利要求1的方法的装置为由履带、两个转轮和支架以及支架下的浮囊所组成的引擎本身，不包括转轮上的变速设备。
3.根据权利要求2所述的履带，其特征是用四排铁链串接多个挡板组成。
4.根据权利要求3所述的挡板，其特征是具有四个呈十字形排列的等腰三角形孔以及钉在各个孔边的三角形橡胶板。
5.根据权利要求2所述的转轮，其特征是由呈六角星形的两个全等齿轮焊接在主轴上组成。
6.根据权利要求2所述的支架，其特征是呈矩形，装有承接转轮的滚动轴承。
全文摘要
本发明涉及水力发电的方法及水力发电机部件。本发明利用水的动能而不是重力势能发电，不需要筑坝也能提供大量电能；本引擎构造简单，用两个部件(履带和转轮)完成了动能的转移，具有较强的灵活性和适应性，可遍布江河之上，比现有的水轮机用于发电的水域大。也因为如此，本引擎避免了大坝带来的环境影响，可用于多种水域，甚至取代现有的水力发电站。
文档编号F03B9/00GK1766307SQ200410073199
公开日2006年5月3日 申请日期2004年10月27日 优先权日2004年10月27日
发明者卢有昆 申请人:卢有昆