專利名稱：一種水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水力發(fā)電技術與設備領域，特別是涉及一種水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)。
背景技術：
現(xiàn)有的水力發(fā)電技術中，其中占較大比重的，主要是靠建筑水壩，把水儲蓄起來， 在水壩低處開孔建閘，再限量和限時放水推動發(fā)電機生產(chǎn)電力。以下主要是水壩設計的缺 點1.要求人為的巨大落差。2.建造和維護費用都很浩大，大大降低成本效益。3.不適合 所有的河流，就算有少數(shù)適合的河流，通常只能建一個水壩，不能盡量利用該河流其他部分 的水力，造成天然資源的浪費。4.水壩內(nèi)部容易造成淤泥堆積，長遠下去會嚴重影響水壩的 安全和運作，甚至水壩的使用壽命。5.在河水被截流后，對自然生態(tài)環(huán)境造成破壞，大片陸 地被水淹浸，對自然環(huán)境造成不能預知的壞影響，亦危及原物種的生存繁衍，例如三文魚不 能回游繁殖而絕種。6.大型水壩加上儲水的重量非常巨大，有可能造成地殼失衡，形成地 震。7.水壩容易受地震影響而損毀，形成下游地區(qū)有被水淹，甚至沖毀的隱患。8.在較小 雨量地區(qū)容易造成下游荒漠化。9.航道受阻，要用特定的方法去維持航道暢通，十分影響交 通運輸效率，令到運輸和管理成本大增。10.在跨國界的河流很難實現(xiàn)，因為很可能會造成 很多爭議和利益沖突，甚至戰(zhàn)爭。11.在軍事防衛(wèi)方面，容易成為敵人的主要攻擊目標等缺 點ο

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題本發(fā)明要解決的技術問題是如何盡量有效地利用天然資源和空間、不需要完全占 用和切斷水源、不影響航道正常運作地生產(chǎn)穩(wěn)定可靠可再生能源。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，提供一種水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，包括外殼、水力接收器和 發(fā)電機，所述外殼包括組合在一起的兩個或更多個棱臺，所述外殼內(nèi)設置有用于調(diào)節(jié)水深 和平衡的水倉，若干臺發(fā)電機安裝于所述外殼內(nèi)，若干個所述水力接收器安裝于所述外殼 上。優(yōu)選地，所述外殼包括底面相對組合在一起的兩個棱臺，在所述外殼的前后端分 別具有左、右斜面，在外殼內(nèi)部設置有兩臺發(fā)電機，在外殼內(nèi)部的前左、前右、后左、后右分 別設置有相互獨立的水倉，在所述外殼的中部兩邊分別設置有水力接收器，所述水力接收 器為水車。優(yōu)選地，所述水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)還包括由兩根豎柱組成的框架，所述豎柱設 有豎直軌道，所述外殼的前、后端分別與所述豎直軌道可滑動地連接，所述豎直軌道的頂部 和底部封閉。優(yōu)選地，在所述外殼的直面底邊安裝L形平板，所述平板的橫面和所述外殼的直 面底邊相接，寬度大于水車的寬度，平板的斜面的斜度和寬度與外殼的斜面銜接，俯視形成剖開的沙漏形。優(yōu)選地，所述外殼由三個棱臺組合成船塢式，所述外殼前后端分別具有左、右、下 三個斜面，豎直方向的兩個棱臺內(nèi)部各自安裝有發(fā)電機，底部的棱臺內(nèi)部的前左、前右、后 左、后右具有四個獨立水倉，豎直方向的兩個棱臺和底部的棱臺形成的凹槽內(nèi)安裝有水力 接收器，所述水力接收器為水車。優(yōu)選地，所述水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)還包括由四根豎柱組成的框架，所述豎柱設 有豎直軌道，所述外殼的前、后端分別與所述豎直軌道可滑動地連接，所述豎直軌道的頂部 和底部封閉。優(yōu)選地，所述外殼前端的三個斜面均設置為可在其各自所在的平面內(nèi)延伸。優(yōu)選地，所述外殼由四個棱臺組合成四方沙漏型，所述外殼的前后端分別具有左、 右、上、下四個斜面，所述外殼上方的棱臺中空，左、右和下方的棱臺內(nèi)設置有水倉，下方的 棱臺內(nèi)具有前、后兩個獨立水倉，在所述外殼的中部安裝有水力接收器，所述水力接收器為 扇葉，在所述外殼的后部安裝有發(fā)電機。優(yōu)選地，所述外殼前端的四個斜面均設置為可在其各自所在的平面內(nèi)延伸。優(yōu)選地，所述水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)還包括由四根豎柱組成的框架，所述豎柱設 有豎直軌道，所述外殼的前、后端分別與所述豎直軌道可滑動地連接，所述豎直軌道的頂部 和底部封閉。本發(fā)明還提供了一種水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)組合，包括若干個左右和/或上下組 合的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，以及疊放于所述組合后的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)上的水平式 水力發(fā)電機系統(tǒng)。(三)有益效果本發(fā)明所提供的水平式水力發(fā)電機組合技術要求低、結構簡單、易制作、易裝配、 成本低、堅固耐用、保修簡易、零落差、零耗能、零排放，適用于河和海有水流的水域，能夠做 到盡量有效地利用天然資源和空間，以各方面水資源共享和環(huán)保為首要原則，不需要完全 占用和切斷水源，不影響航道正常運作，不影響河流下游地區(qū)的天然流量和周邊自然生態(tài) 環(huán)境，不受地震影響，不會成為敵人的主要攻擊目標，能夠生產(chǎn)非常穩(wěn)定可靠、持續(xù)不斷和 大量廉價的可再生能源。


圖la-圖lc分別是本發(fā)明的移動單體船型水平式水力發(fā)電機組合具體實施方式
的主視圖、側視圖和俯視圖；圖2a_圖2c分別是利本發(fā)明的移動船塢型水平式水力發(fā)電機組合具體實施方式
的主視圖、側視圖和俯視圖；圖3a_圖3c分別是本發(fā)明的移動四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合具體實施方 式的主視圖、側視圖和俯視圖；圖4是本發(fā)明的水平式水力發(fā)電機組合拼成水平式水力發(fā)電機組合群的流程示 意圖；圖5a_圖5c分別是本發(fā)明的單體船型水平式水力發(fā)電機組合外殼延伸圖具體實 施方式的主視圖、側視圖和俯視4
圖6a_圖6c分別是本發(fā)明的船塢型水平式水力發(fā)電機組合外殼延伸圖具體實施 方式的主視圖、側視圖和俯視圖；圖7a_圖7c分別是本發(fā)明的四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合外殼延伸圖具體 實施方式的主視圖、側視圖和俯視圖；圖8a_圖8c分別是本發(fā)明的固定單體船型水平式水力發(fā)電機組合具體實施方式
的主視圖、側視圖和俯視圖；圖9a_圖9c分別是本發(fā)明的固定船塢型水平式水力發(fā)電機組合具體實施方式
的 主視圖、側視圖和俯視圖；圖IOa-圖IOc分別是本發(fā)明的固定四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合具體實施 方式的主視圖、側視圖和俯視圖。其中，1 外殼；2 水力接收器；3 發(fā)電機；4 棱臺；5 斜面；6 豎柱；7 滑輪。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明提供了一種水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，主要由外殼1、水力接收器2和發(fā)電機 3三部份并成。外殼1由兩個或兩個以上棱臺4并成，內(nèi)設有負責調(diào)節(jié)水深和平衡的水倉， 裝上設計和數(shù)量都合適的水力接收器2和發(fā)電機3，便基本組成本發(fā)明的系統(tǒng)，以下簡稱組 合。組合能作單獨一個運作，也可作兩個或以上組合并成更大的平面或立體組合群體運作， 以下簡稱組合群。以水平移動或固定方式，在水面、水下或同時在水面水下運作。當水流過 組合時，利用水力推動水力接收器2，再帶動發(fā)電機3發(fā)電，從而生產(chǎn)出大量的、可持續(xù)的、 便宜的和環(huán)保的可再生能源。由兩個或以上棱臺可并出無窮無盡不同類型的可延伸外殼，再根據(jù)情況，裝上設 計和數(shù)量都合適的水力接收器和發(fā)電機兩種主要配件，便衍生出各種類型的組合。此處選 了三種最基本和最具代表性的單個組合設計作為代表。分別是由兩個棱臺并成的單體船型 水平式水力發(fā)電機組合(圖Ia-圖Ic)、三個棱臺并成的船塢型水平式水力發(fā)電機組合(圖 2a-圖2c)和四個棱臺并成的四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合(圖3a_圖3c)，以上三種 組合可作單個或發(fā)展成組合群運作，移動式和固定式均適用。圖Ia-圖IOc中的波浪線代 表水平面。如圖Ia-圖Ic所示，本發(fā)明提供了一種單體船型水平式水力發(fā)電機組合此類型 較適合在水面運作，水力接收器選擇為水車。采用移動式設計的該發(fā)電機系統(tǒng)是由兩個完 全相同，用鋼鐵制成的棱臺4并成單體船型外殼，外殼1前端左右兩個斜面5有收集擠壓水 力作用，外殼1內(nèi)上半部分為發(fā)電機室，內(nèi)設發(fā)電機3，余下部分為前左、前右、后左和后右 四個獨立水倉(未示出)，水倉用以調(diào)節(jié)組合在水深度和前后左右平衡，讓裝在外殼1中部 兩邊平面處的水車保持水平垂直到達最佳水深接收水力，帶動發(fā)電機3發(fā)電。外殼1的大 小長短、水車2和發(fā)電機3的大小和數(shù)量并沒限制，按實際情況，合乎本發(fā)明的目的和環(huán)境 條件限制便可。外殼1前端適當位置裝上錨，把整個組合固定下來便可，組合隨水位同步升 降，自動運作。外殼頂部設一小門供工作人員進出，另設一大門供安裝或保修發(fā)電機之用。 這樣便構成移動單體船型水平式水力發(fā)電機組合。
如圖8a_圖8c所示，固定式設計是把移動單體船型水平式水力發(fā)電機組合依附在 建于水底的兩根一字形的豎柱6組成的框架內(nèi)運作。豎柱6的高度要超出水域的最高水位， 還要加上組合的高度為最低標準，以防水位暴漲，組合被水沖毀或不能運作，亦方便整個組 合在最高水位時完全浮出水面保修。豎柱6設有垂直路軌，在路軌的頂部要封閉，以防組合 脫軌。底部離水底一段距離為路軌的底部，此處也要封閉，以防水位下降時，組合觸底而損 毀。組合前、后部的頂和底端四個位置各裝上帶避震彈簧的滑輪7，組合便能依附在路軌上， 隨水位同步升降，自動運作。整個組合在水面適當深度運作，隨水位同步升降，所以運作不受水位正常升降的 影響，適合水流恒常較大的水域。因為整個組合浮在水面運作，所以保修也比較方便和便 宜。單體船型組合如果不發(fā)展成船塢型組合，又想增加效能效益，可作簡單的裝配。如圖 5a-圖5c所示，在外殼兩邊直面下邊加裝L字形平板，平板橫直面中間為平面，前后端成斜 面。平板的橫面和外殼的直面底邊相接，寬度要適當寬過水車的寬度，平板直面的高度要高 過水面，平板斜面的斜度和寬度要剛好和外殼的斜面連接上，俯視形成剖開的沙漏形，幫助 截入更多水力，增加效能效益，來代替用材料較多的棱臺。單體船型設計的組合，不論移動 式或固定式，在情況許可下，外殼本身能加長加大，裝配更多更大的水車和發(fā)電機。如果要 進一步發(fā)展成組合群，便是在組合兩邊加裝適量的棱臺和發(fā)電機后，便可成為雙體或更大 的船塢型水平式水力發(fā)電機組合群，可再和四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合群上下重疊 成一個大立體組合群，在水面或同時在水面水下運作(圖4)。如圖2a_圖2c所示，本發(fā)明提供的船塢型水平式水力發(fā)電機組合此類型較適合 在水面運作，水力接收器為水車。移動式設計由三個用鋼鐵制成的棱臺并成船塢型的外殼 1，外殼1前端左、右、下三個斜面有收集擠壓水力作用，兩個左右垂直的棱臺4內(nèi)部為發(fā)電 機室，內(nèi)設發(fā)電機3，底部的棱臺4分為前左、前右、后左和后右四個獨立水倉，水倉負責調(diào) 節(jié)組合在水深度和前后左右平衡，好讓裝在外殼內(nèi)部中間凹槽的水車保持水平垂直到達最 佳的水深接收水力，帶動裝在左右兩邊棱臺4內(nèi)的發(fā)電機發(fā)電。外殼1的大小長短、水車和 發(fā)電機的大小和數(shù)量并沒限制，按實際情況，達到本發(fā)明的目的和環(huán)境條件限制便可。在外 殼前端中間位置裝上錨，把整個組合固定下來便可，組合隨水位同步升降，自動運作。另外， 外殼左右兩個垂直棱臺的頂部各設一小門和大門，小門供工作人員進出，大門供安裝或保 修發(fā)電機之用。這樣便構成移動船塢型水平式水力發(fā)電機組合。如圖9a_圖9c所示，固定船塢型水平式水力發(fā)電機組合是把移動船塢型水平式水 力發(fā)電機組合依附在建于水底的四根一字形豎柱6組成的框架內(nèi)運作。豎柱6內(nèi)設有垂直 路軌。豎柱6高度要超出水域的最高水位，還要加上組合的高度為最低標準，以防水位暴 漲，組合被水沖毀或不能運作，亦方便整個組合在最高水位時完全浮出水面保修。路軌的頂 部要封閉，以防組合脫軌，底部離水底一段距離為路軌的底部，此處也要封閉，以防水位下 降時，組合觸底而損毀。組合進入豎柱6框架后，在相應豎柱6軌道的位置裝上帶避震彈簧 的滑輪7，組合便能依附在路軌上，隨水位同步升降，自動運作，這樣便成為固定船塢型水平 式水力發(fā)電機組合。不論移動式或固定式，在船塢型組合的外殼前端三個斜面可以作平板式合理地向 前伸延，如圖6a_圖6c所示，延伸的長度和寬度理論上沒限制，合乎本發(fā)明的目的和環(huán)境條 件限制便可。這樣在組合的體積不變和正常的水流時，截入更多水力進入，能使效能效益倍增，在流量和流速減少時，也能保持正常運作。在組合前端加裝平板后，會有前后失衡問題， 適當利用在組合底部的水倉來調(diào)節(jié)，便可輕易解決平衡的問題。如圖4所示，船塢型水平式水力發(fā)電機組合能與相同設計的組合作左右并合成一 個山字型，甚至發(fā)梳形的大平面組合群。再和四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合群作上下 重疊，并成一個大立體組合群，在水面或同時在水面水下運作，充分發(fā)揮盡量有效地利用天 然資源和空間的作用，亦能使在水下的四方沙漏型組合群更容易被察覺，使組合本身和航 道更安全。如圖3a_圖3c所示，四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合此種設計較適合在水下 運作，甚至是水面冰封但有水流的水域，安裝方框扇葉發(fā)電機較適宜。移動式設計是由四個 用鋼鐵制成的棱臺4并成四方沙漏型的外殼1，外殼1前端左右上下四個斜面有收集擠壓水 力作用，外殼1的上方棱臺4中空，左右和下方棱臺4為水倉，下方棱臺4較特別，分為前后 兩個獨立水倉，水倉負責調(diào)節(jié)組合在水深度和前后左右平衡，好讓裝在外殼中部的方框扇 葉發(fā)電機保持水平垂直到達最佳的水深接收水力發(fā)電。外殼1的大小長短、方框扇葉發(fā)電 機3的大小和數(shù)量并沒限制，按實際情況，達到本發(fā)明的目的便可。在組合前端下方中間位 置裝上錨，把整個組合保持水平垂直固定下來，組合便隨水位同步升降，自動運作。這樣便 構成移動四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合。如圖4所示，四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合能與同類型相同大小的組合作上 下、左右或上下左右方向并合成組合群，再和船塢型組合作上下重疊，并成一個大立體組合 群，在水下或同時在水面水下運作，充分發(fā)揮盡量有效地利用天然資源和空間的作用。和船 塢型水平式水力發(fā)電機組合并合后，能使在水下的四方沙漏型組合更容易被察覺，使組合 本身和航道更安全。如圖7a-圖7c所示，在組合前端的四個斜面可以作平板式合理地向前伸延，這樣 在組合的體積不變和正常的水流時，截入更多水力進入，能使效能效益倍增，水力減少時， 也能保持正常運作。在組合加裝伸延平板后，會出現(xiàn)前后失衡問題，只要利用外殼的底部的 兩個獨立水倉調(diào)節(jié)便可。組合的長、闊和高，裝多少和多大的方框扇葉發(fā)電機沒限制，合乎 本發(fā)明的目的和環(huán)境條件便可。但要注意組合或組合群的整體高度不能高過最低水位，避 免水位下降時擱淺受損，甚至不能運作。如圖10a_圖10c所示，固定四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合是把移動四方沙漏 型水平式水力發(fā)電機組合依附在建于水底的四根一字形豎柱6組成的框架內(nèi)運作。豎柱6 內(nèi)設有垂直路軌，豎柱6高度要超出水域的最高水位，還要加上組合的高度為最低標準，使 在水下的整個組合容易被察覺，令組合本身和航道更安全，亦方便整個組合在最高水位時 完全浮出水面保修。路軌的頂部要封閉，以防組合脫軌，離水底一段距離為路軌的底部，此 處也要封閉，以防水位下降時，組合觸底而損毀。組合進入豎柱6框架后，在相應豎柱6軌 道的位置裝上帶避震彈簧的滑輪7，組合便能依附在路軌上，隨水位同步升降，自動運作，這 樣便構成固定式四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合。在上述各種組合中，外殼內(nèi)部設有負責調(diào)節(jié)組合前后左右平衡和在水深度的水 倉，以讓組合保持水平垂直到達最佳水深運作和升出水面保修。單體船型組合的水倉在外 殼底部，船塢型組合的水倉設置在外殼底部棱臺，四方沙漏型的水倉設置在外殼左右和下 方棱臺。在所有組合后面，人面向的右上角位置，將兩根可開關的不銹鋼管連接到每個獨立水倉底部。一根為進出氣管，另一根為進出水管。把水注入水倉，組合便可沉入預定水深， 把水抽出，組合便可浮出水面。水管和氣管統(tǒng)一裝在同一位置，方便制作、連接和保修。在單個組合再發(fā)展并成組合群的技術方面，首先組合間的連接面要尺碼相同，這 樣便可從上下、左右或上下左右方向并合。在單個組合的正前和后面四個角位的橫直邊上， 鑄有統(tǒng)一標準螺絲孔和長闊高的L字形凸出連接部位，當兩個或兩個以上組合作上下、左 右或上下左右并合時，只要鑲上統(tǒng)一標準的螺絲便可。在水力接收器和發(fā)電機之間，裝設齒輪齒鏈等機械組件，要求簡單但是非常實用 高效，在水的流速和流量正常時，發(fā)電機能維持高效能效益，流速和流量大增時，效能效益 倍增，在流速和流量較低時，組合仍能維持正常運作，生產(chǎn)電力。其中，詳細的移動式組合制作如下(i).移動單體船型水平式水力發(fā)電機組合單體船型外殼由兩個完全相同，用鋼 鐵制成的棱臺并成，外殼前端左右兩個斜面有收集擠壓水力作用，外殼內(nèi)上大半部分為發(fā) 電機室，余下部分為前左、前右、后左和后右四個獨立水倉，水倉用以調(diào)節(jié)組合在水深度和 前后左右平衡，好讓裝在外殼中部兩邊平面處的水車保持水平垂直到達最佳水深接收水 力，帶動發(fā)電機發(fā)電。外殼的大小長短、裝多少和多大的水車和發(fā)電機并沒限制，按實際情 況，達到本發(fā)明的目的便可。外殼前端適當位置裝上錨，把整個組合固定下來便可，組合隨 水位同步升降，自動運作。外殼頂部設一小門供工作人員進出，另設一大門供安裝或保修發(fā) 電機之用。這樣便構成移動單體船型水平式水力發(fā)電機組合(圖Ia-圖Ic)。(ii).移動船塢型水平式水力發(fā)電機組合船塢型外殼由三個用鋼鐵制成的棱臺 并成，外殼前端左右下三個斜面有收集擠壓水力作用，兩個左右垂直的棱臺內(nèi)部為發(fā)電機 室，底下的棱臺分為前左、前右、后左、后右四個獨立水倉，水倉負責調(diào)節(jié)組合在水深度和前 后左右平衡，好讓裝在外殼內(nèi)部中間凹槽的水車保持水平垂直到達最佳的水深接收水力， 帶動裝在左右兩邊棱臺內(nèi)的發(fā)電機發(fā)電。外殼的大小長短、裝多少和多大的水車和發(fā)電機 并沒限制，按實際情況，達到本發(fā)明的目的便可。在外殼前端中間位置裝上錨，把整個組合 固定下來便可，組合隨水位同步升降，自動運作。另外，兩個左右垂直棱臺的頂部各設一小 門和大門，小門供工作人員進出，大門供安裝或保修發(fā)電機之用。這樣便構成移動船塢型水 平式水力發(fā)電機組合(圖2a-圖2c)。(iii)移動四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合四方沙漏型外殼是由四個用鋼鐵 制成的棱臺并成，外殼前端左右上下四個斜面有收集擠壓水力作用，外殼上方棱臺中空，左 右和下方棱臺為水倉，下方棱臺分為前后兩個獨立水倉，水倉負責調(diào)節(jié)組合在水深度和前 后左右平衡，好讓裝在外殼中部的扇葉保持水平垂直到達最佳的水深接收水力，帶動裝在 后邊的發(fā)電機發(fā)電。外殼的大小長短、裝多少和多大的扇葉和發(fā)電機并沒限制，按實際情 況，達到本發(fā)明的目的便可。在組合前下端中間位置裝上錨，把整個組合固定下來便可，組 合便隨水位同步升降，自動運作。這樣便構成移動四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合(圖 3a-圖 3c)。其中，詳細的固定式組合制作如下(i).固定單體船型水平式水力發(fā)電機組合是把移動單體船型水平式水力發(fā)電機 組合依附在建於水底的兩根一字形的豎柱框架內(nèi)運作。豎柱的高度要超出水域的最高水 位，還要加上組合的高度為最低標準，以防水位暴漲，組合被水沖毀或不能運作，亦方便整
8個組合在最高水位時完全浮出水面保修。豎柱設有垂直路軌，在路軌的頂部要封閉，以防組 合脫軌。底部離水底一段距離為路軌的底部，此處也要封閉，以防水位下降時，組合觸底而 損毀。組合前后的頂和底端四個位置各裝上帶避震彈簧的滑輪，組合便能依附在路軌上，隨 水位同步升降，自動運作(圖8a_圖8c)。(ii).固定船塢型水平式水力發(fā)電機組合是把移動船塢型水平式水力發(fā)電機組合 依附在建于水底的四根一字形豎柱框架內(nèi)運作。豎柱內(nèi)設有垂直路軌。豎柱高度要超出 水域的最高水位，還要加上組合的高度為最低標準，以防水位暴漲，組合被水沖毀或不能運 作，亦方便整個組合在最高水位時完全浮出水面保修。路軌的頂部要封閉，以防組合脫軌， 底部離水底一段距離為路軌的底部，此處也要封閉，以防水位下降時，組合觸底而損毀。組 合進入豎柱框架后，在相應豎柱軌道的位置裝上帶避震彈簧的滑輪，組合便能依附在路軌 上，隨水位同步升降，自動運作(圖9a_圖9c)。(iii).固定四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合是把移動四方沙漏型水平式水力 發(fā)電機組合依附在建于水底的四根一字形豎柱框架內(nèi)運作。豎柱內(nèi)設有垂直路軌。豎柱高 度要超出水域的最高水位，還要加上組合的高度為最低標準，使在水下的整個組合容易被 察覺，令組合和航道更安全，亦方便整個組合在最高水位時完全浮出水面保修。路軌的頂部 要封閉，以防組合脫軌，離水底一段距離為路軌的底部，此處也要封閉，以防水位下降時，組 合觸底而損毀。組合進入豎柱框架后，在相應豎柱軌道的位置裝上帶避震彈簧的滑輪，組合 便能依附在路軌上，隨水位同步升降，自動運作(圖10a-圖10c)。其中，兩個或兩個以上組合并合成更大的平面或立體組合群，移動式和固定式均 適用，制作方法如下(i).單體船型水平式水力發(fā)電機組合兩邊加裝適量的棱臺和發(fā)電機后便可變成 為雙體，甚至是發(fā)梳形的船塢型水平式水力發(fā)電機組合群，再和四方沙漏型水平式水力發(fā) 電機組合群上下重疊成一個大立體組合群，在水面或同時在水面水下運作。(圖4)(ii).船塢型水平式水力發(fā)電機組合能與同類型相同大小的組合作左右并合成一 個大平面，形成山字型，甚至發(fā)梳形的組合群，再和四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合群上 下重疊成一個大立體組合群，在水面或同時在水面水下運作。(圖4)(iii).四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合能與同類型相同大小的組合作上下、左 右或上下左右并合，形成組合群，再和船塢型水平式水力發(fā)電機組合群作上下重疊成一個 大立體組合群，在水下或同時在水面水下運作。(圖4)在外殼延伸的技術方面(i).單體船型水平式水力發(fā)電機組合如果不發(fā)展成船塢型組合，又想增加效能效 益，可作簡單的裝配，在外殼兩邊直面下邊加裝L形平板，平板橫直面中間為平面，前后端 成斜面。平板的橫面和外殼的直面底邊相接，寬度要適當大于水車的寬度，平板直面的高度 要高過水面，平板斜面的斜度和寬度要剛好和外殼的斜面連接上，俯視形成剖開的沙漏形， 幫助截入更多水力，增加效能效益，代替用材料較多的棱臺(圖5a_圖5c)。(ii).在船塢型水平式水力發(fā)電機組合的外殼前端的三個斜面可以作平板式合理 地向前伸延，延伸的長度和寬度理論上沒限制，合乎本發(fā)明的目的和環(huán)境條件限制便可。這 樣在組合的體積不變和正常水流時，截入更多水力進入，能使效能效益大增，在流量和流速 減少時，也能保持正常運作。在組合前端加裝平板后，會有前后失衡問題，在設計組合底部
9水倉時，分為前后兩個獨立水倉，便可輕易解決平衡調(diào)節(jié)的問題(圖6a_圖6c)。(iii).在四方沙漏型水平式水力發(fā)電機組合的外殼前端的四個斜面可以作平板 式合理地向前伸延，延伸的長度和寬度理論上沒限制，合乎本發(fā)明的目的和環(huán)境條件限制 便可。這樣在組合的體積不變和正常的水流時，截入更多水力進入，能使效能效益大增，水 力減少的情況下，也能保持正常運作。在組合前端加裝平板后，會出現(xiàn)前后失衡問題，在設 計組合底部水倉時，分為前后兩個獨立水倉，便可輕易解決平衡調(diào)節(jié)的問題(圖7a_圖7c)。本實施例的詳細操作原理如下，把組合水平式放在有水流的水域中，當分散的水 流通過組合前端時，因外殼前端的斜面從前面向中部傾斜擴大，把原有的空間漸漸向后收 窄，分散的水流會被純物理性收集擠壓，再加上后來的水流推動，自然形成比之前有更大更 集中的水力和更快的流速，源源不斷地向前沖，推動裝在外殼中部平面處的水力接收器，再 帶動發(fā)電機發(fā)電。而外殼后面的斜面方向剛剛和前面的相反，把原有的空間漸漸向后擴大， 目的是讓水流通過時，更快但更分散地排走，減低造成激流的機會，影響其他水資源使用者 的安全，同時又能起牽引作用，引入更多的水流從前方進入，提高效能效益。整個操作過程 完全自然化和自動化，不須人手參與，要求零落差，做到零耗能，更是零排放。要特別注意外殼斜面方面，因為有收集擠壓和加速疏散水流的重要作用，直接影 響本發(fā)明的效能效益。外殼的長闊高和前后端斜面的角度大小要適當，才能犮揮最大收集 擠壓水力和疏散水流的效果。角度要視乎水力大小而定，若恒常的水力有足夠大的效能， 推動設計大小合理的水力接收器和發(fā)電機，產(chǎn)生合乎效益的電力，外殼的長、闊和高度可更 短、更窄和更矮，外殼前端斜面的角度可以較大，外殼前后端部分相對便可更厚和更短。相 反，水力越少，外殼的長、闊和高度就要更長、更闊和更高，外殼前端斜面的角度就要越小， 外殼前后端部分就要更薄和更長。另外，并成同一個外殼的棱臺要大小長短和角度要協(xié)調(diào) 一致，以便制作和并合，達到最大效能效益。在設計水倉方面，水倉的功能是調(diào)控組合到達最佳水深運作、升出水面保修和前 后左右平衡。水倉是在組成外殼的棱臺內(nèi)部，不同的組合設計有不數(shù)量和位置的水倉。在 所有組合后面，人面向的右上角位置，每個獨立水倉裝兩根可接駁和帶有開關的不銹鋼管， 一根為進出氣管，另一根為進出水管，從組合外殼頂部伸到水倉內(nèi)的底部。把水注入水倉， 組合便可到達預定水深運作，把水抽出，組合便可浮出水面保修或調(diào)動。利用同樣方法，調(diào) 節(jié)組合前后左右的平衡。水管和氣管統(tǒng)一裝在同一位置，方便制作、接駁和保修。在主要配件方面，即是水力接收器和發(fā)電機。水力接收器主要為水車和扇葉，水車 適合裝在單體船型和船塢型組合，在水面運作，而扇葉適合裝在四方沙漏型組合，在水下運 作。以上兩種水力接收器都有技術要求低、結構簡單、易制作、易裝配、易保修、成本低、高效 能效益、堅固耐用和適應力強等優(yōu)點。當然如果有其他更適合的設計只要適用也可。另外， 為了提高效能效益，在水力接收器和發(fā)電機之間，裝設齒輪齒鏈等機械組件，要求簡單但是 非常實用高效，在水的流速和流量正常時，發(fā)電機能維持較高速運轉(zhuǎn)，提高效能效益。流速 和流量增大時，效能效益倍增。在流速和流量較低時，組合仍能維持正常運作，生產(chǎn)電力。而扇葉和發(fā)電機方面比較特別，以那種把扇葉和潛水式發(fā)電機一體化，裝在外方 內(nèi)圓漏斗型外框中間的設計最優(yōu)良，以下簡稱方框扇葉發(fā)電機。外方型便于鑲嵌在組合外 殼中間的橫直面上，內(nèi)圓漏斗型有收集擠壓分散水力的作用，形成比之前有更強大的水力， 亦能令水流更順暢地通過，讓扇葉轉(zhuǎn)動得更快，提高效能效益。這樣設計也方便統(tǒng)一制作、
10裝配、維修和更換，從而降低制作成本。裝嵌方面，在方框后端的四邊中間位置鑄有統(tǒng)一標 準的螺絲孔，在四方沙漏型組合的外殼中間同一位置，鑄有相同標準的螺絲孔，裝嵌時，只 要扭上統(tǒng)一標準的螺絲便可。發(fā)電機方面，功率、種類和數(shù)量按實際情況而決定。選用發(fā)電機方面，不論水面或 水底，全都使用潛水式較好。因為長期在潮濕的環(huán)境中運作，容易損壞，這樣發(fā)電機便有必 要防水。潛水式發(fā)電機能更耐用，雖然初期投入成本較高，但在長期來說，降低保修率已可 省回前期多投入的成本。本發(fā)明水平式水力發(fā)電機組合運作原理是把組合以水平方式放在水流中，當分散 的水流通過組合前端時，因外殼的斜面從前端向中部傾斜擴大，把原有的空間漸漸向后收 窄，分散的水流會被純物理性收集擠壓，再加上后來的水流推動，自然形成比之前有更大更 集中的水力和更快的流速，源源不斷地向前沖，推動裝在外殼中部平面處的水力接收器，再 帶動發(fā)電機發(fā)電。而外殼后面的斜面方向剛剛和前面的相反，把原有的空間漸漸向后擴大， 目的是讓水流通過時，更快但更分散地排走，減低造成激流的機會，影響其他水資源使用者 的安全，同時又能起牽弓I作用，引入更大的水流從前方進入，提高效能效益。由以上實施例可以看出，本發(fā)明實施例提供的水平式水力發(fā)電機組合技術要求 低、結構簡單、易制作、易裝配、成本低、堅固耐用、保修簡易、零落差、零耗能、零排放，適用 于河和海有水流的水域，能夠做到盡量有效地利用天然資源和空間，以各方面水資源共享 和環(huán)保為首要原則，不需要完全占用和切斷水源，不影響航道正常運作，不影響河流下游地 區(qū)的天然流量和周邊自然生態(tài)環(huán)境，不受地震影響，不會成為敵人的主要攻擊目標，能夠生 產(chǎn)非常穩(wěn)定可靠、持續(xù)不斷和大量廉價的可再生能源。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型 也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
一種水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，包括外殼、水力接收器和發(fā)電機，所述外殼包括組合在一起的兩個或更多個棱臺，所述外殼內(nèi)設置有用于調(diào)節(jié)水深和平衡的水倉，若干臺發(fā)電機安裝于所述外殼內(nèi)，若干個所述水力接收器安裝于所述外殼上。
2.如權利要求1所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述外殼包括底面相對 組合在一起的兩個棱臺，在所述外殼的前后端分別具有左、右斜面，在所述外殼內(nèi)部設置有 兩臺發(fā)電機，在所述外殼內(nèi)部的前左、前右、后左、后右分別設置有相互獨立的水倉，在所述 外殼的中部兩邊分別設置有水力接收器，所述水力接收器為水車。
3.如權利要求2所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述水平式水力發(fā)電機 系統(tǒng)還包括由兩根豎柱組成的框架，所述豎柱設有豎直軌道，所述外殼的前、后端分別與所 述豎直軌道可滑動地連接，所述豎直軌道的頂部和底部封閉。
4.如權利要求2或3所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，在所述外殼的直面底 邊安裝L形平板，所述平板的橫面和所述外殼的直面底邊相接，寬度大于水車的寬度，平板 的斜面的斜度和寬度與外殼的斜面銜接，俯視形成剖開的沙漏形。
5.如權利要求1所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述外殼由三個棱臺組 合成船塢式，所述外殼前后端分別具有左、右、下三個斜面，豎直方向的兩個棱臺內(nèi)部各自 安裝有發(fā)電機，底部的棱臺內(nèi)部的前左、前右、后左、后右具有四個獨立水倉，豎直方向的兩 個棱臺和底部的棱臺形成的凹槽內(nèi)安裝有水力接收器，所述水力接收器為水車。
6.如權利要求5所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述水平式水力發(fā)電機 系統(tǒng)還包括由四根豎柱組成的框架，所述豎柱設有豎直軌道，所述外殼的前、后端分別與所 述豎直軌道可滑動地連接，所述豎直軌道的頂部和底部封閉。
7.如權利要求5所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述外殼前端的三個斜 面均設置為可在其各自所在的平面內(nèi)延伸。
8.如權利要求1所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述外殼由四個棱臺組 合成四方沙漏型，所述外殼的前后端分別具有左、右、上、下四個斜面，所述外殼上方的棱臺 中空，左、右和下方的棱臺內(nèi)設置有水倉，下方的棱臺內(nèi)具有前、后兩個獨立水倉，在所述外 殼的中部安裝有水力接收器，所述水力接收器為扇葉，在所述外殼的后部安裝有發(fā)電機。
9.如權利要求8所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述外殼前端的四個斜 面均設置為可在其各自所在的平面內(nèi)延伸。
10.如權利要求8所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，其特征在于，所述水平式水力發(fā)電機 系統(tǒng)還包括由四根豎柱組成的框架，所述豎柱設有豎直軌道，所述外殼的前、后端分別與所 述豎直軌道可滑動地連接，所述豎直軌道的頂部和底部封閉。
11.一種水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)組合，其特征在于，包括若干個左右和/或上下組合的 如權利要求8-10任一項所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，以及位于所述組合后的水平式水 力發(fā)電機系統(tǒng)上的如權利要求5-7任一項所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)。
12.—種水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)組合，其特征在于，包括若干個左右和/或上下組合的 如權利要求8-10任一項所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，以及位于所述組合后的水平式水 力發(fā)電機系統(tǒng)上的如權利要求2-4任一項所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，所述如權利要求 2-4任一項所述的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)的左右還安裝有若干個棱臺和若干臺發(fā)電機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)，包括外殼、水力接收器和發(fā)電機，所述外殼包括組合在一起的兩個或更多個棱臺，所述外殼內(nèi)設置有用于調(diào)節(jié)水深和平衡的水倉，若干臺發(fā)電機安裝于所述外殼內(nèi)，若干個所述水力接收器安裝于所述外殼上。本發(fā)明所提供的水平式水力發(fā)電機系統(tǒng)技術要求低、結構簡單、易制作、易裝配、成本低、堅固耐用、保修簡易、零落差、零耗能、零排放，適用于河和海有水流的水域，能夠做到盡量有效地利用天然資源和空間，以各方面水資源共享和環(huán)保為首要原則，不需要完全占用和切斷水源，不影響航道正常運作。
文檔編號F03B3/12GK101975134SQ20101054748
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權日2010年11月17日
發(fā)明者呂啟偉 申請人:呂啟偉