本發(fā)明涉及水能動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種高效水能動(dòng)力裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，人們利用水能的方法主要有水車和水輪機(jī)，水車是利用流注水車上的水斗中水的重力，帶動(dòng)水車轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。這種方式是利用大流量、低水頭，需要建設(shè)一個(gè)大的水車和攔水壩，而對(duì)于小流量、高水頭的小股山泉水流，卻無(wú)法利用；水輪機(jī)通常是利用高水頭的水流，沖擊水輪機(jī)的葉片，進(jìn)而帶動(dòng)水輪機(jī)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)做功。

中國(guó)專利(專利申請(qǐng)?zhí)枮?01520395227.0)公開(kāi)的“一種水能動(dòng)力輸出裝置”，是由機(jī)架4、下軸承座5、上軸承座6、動(dòng)力輸出軸9、動(dòng)力板2、一組以上的水能動(dòng)力組件和水注入組件構(gòu)成。

另一中國(guó)專利(專利申請(qǐng)?zhí)枮?01520778898.5)公開(kāi)的“一種水能動(dòng)力裝置”，包括轉(zhuǎn)盤(pán)、軸承座和動(dòng)力輸出軸，所述動(dòng)力輸出軸的上端連接轉(zhuǎn)盤(pán)，下端穿出軸承座；還包括有2n+1組水能動(dòng)力組件和一組動(dòng)力水分配組件，其中：n為自然數(shù)1，2，3，……；所述水能動(dòng)力組件均勻布置在轉(zhuǎn)盤(pán)的周邊，所述動(dòng)力水分配組件安裝在轉(zhuǎn)盤(pán)的中間；水能動(dòng)力組件和動(dòng)力水分配組件通過(guò)動(dòng)力水輸入管連接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種不需要建攔水壩和水車，能利用小流量、高水頭的小股山泉水流、且轉(zhuǎn)化效率較高的動(dòng)力裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是發(fā)明一種高效水能動(dòng)力裝置：包括動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)、機(jī)座和動(dòng)力輸出軸，所述動(dòng)力輸出軸的上部連接動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)，下部穿裝在機(jī)座中；還包括有一組以上的水能動(dòng)力組件和一組動(dòng)力水分配組件，所述水能動(dòng)力組件均勻布置在動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)上，所述動(dòng)力水分配組件包裹在動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)的邊緣；水能動(dòng)力組件和動(dòng)力水分配組件通過(guò)動(dòng)力水輸入管連接。

所述水能動(dòng)力組件包括動(dòng)力水輸入輸出構(gòu)件、動(dòng)力平衡擺桿和動(dòng)力平衡構(gòu)件；

所述的動(dòng)力水輸入輸出構(gòu)件包括動(dòng)力水輸入管、動(dòng)力水輸入輸出缸和動(dòng)力水輸入輸出活塞，所述動(dòng)力水輸入輸出缸安裝在動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)的邊緣、且其軸線垂直于動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)的直徑線，在動(dòng)力水輸入輸出缸的外側(cè)安裝與動(dòng)力水分配組件連通的動(dòng)力水輸入管，在動(dòng)力水輸入輸出缸靠近動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)直徑線的端面開(kāi)有連通動(dòng)力水輸入輸出缸內(nèi)腔的動(dòng)力水輸出口，在動(dòng)力水輸入輸出缸的內(nèi)腔安裝動(dòng)力水輸入輸出活塞；

所述的動(dòng)力平衡擺桿包括動(dòng)力平衡擺桿體和動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷，所述的動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷豎直安裝在與所述直徑線垂直的另一直徑線上靠近中心位置的動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)上，動(dòng)力平衡擺桿體套裝在動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷上；

所述的動(dòng)力平衡構(gòu)件包括動(dòng)力平衡缸、動(dòng)力平衡活塞和動(dòng)力平衡缸氣嘴，動(dòng)力平衡缸氣嘴安裝在動(dòng)力平衡缸上，動(dòng)力平衡活塞安裝在動(dòng)力平衡缸的內(nèi)腔，動(dòng)力平衡缸安裝在所述另一直徑線外側(cè)靠近中心位置的動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)上、且其軸線與所述動(dòng)力水輸入輸出缸軸線平行；

所述動(dòng)力水輸入輸出活塞和動(dòng)力平衡活塞的凸出部分分別抵住動(dòng)力平衡擺桿體的兩端。

所述動(dòng)力水分配組件包括動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套、動(dòng)力水輸入外槽套、動(dòng)力水輸入套上下蓋、動(dòng)力水輸入內(nèi)外槽密封構(gòu)件和動(dòng)力水輸入總管；

所述的動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套為截面右邊呈“匚”形的環(huán)形槽套，其上下兩面邊緣處分別設(shè)置帶有圓環(huán)狀凹槽的凸臺(tái)，在所述環(huán)形槽套的內(nèi)側(cè)面上開(kāi)有安裝動(dòng)力水輸入管用的孔；

所述的動(dòng)力水輸入外槽套為截面左邊呈“匚”形的環(huán)形槽套，在其外側(cè)面上安裝動(dòng)力水輸入總管；

所述的動(dòng)力水輸入套上下蓋為圓環(huán)板，在其內(nèi)孔鄰近處，設(shè)置有同心的密封圓筒；

所述的動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套安裝在動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)上，動(dòng)力水輸入外槽套套裝在動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套的外緣，動(dòng)力水輸入套上下蓋分別安裝在動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套和動(dòng)力水輸入外槽套的上下兩面，在動(dòng)力水輸入套上下蓋與動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套之間還安裝有動(dòng)力水輸入內(nèi)外槽密封構(gòu)件。

在所述動(dòng)力水輸入套上下蓋的內(nèi)孔處，還設(shè)置有同心的內(nèi)擋圓筒。

所述動(dòng)力水輸入內(nèi)外槽密封構(gòu)件包括圓環(huán)狀的動(dòng)密封塊、動(dòng)密封塊座、靜密封塊、靜密封塊座和靜密封塊座彈簧；所述的動(dòng)密封塊和靜密封塊為截面呈矩形的圓環(huán)，所述的動(dòng)密封塊座為截面呈矩形、且在一端面開(kāi)有軸向圓環(huán)槽的圓環(huán)；所述的靜密封塊座為截面呈矩形、且在上下兩端面開(kāi)有軸向圓環(huán)槽的圓環(huán)，并且在其內(nèi)、外圓柱上分別開(kāi)有安裝靜密封塊座彈簧的環(huán)形槽；動(dòng)密封塊安裝在動(dòng)密封塊座的軸向圓環(huán)槽中，靜密封塊安裝在靜密封塊座一端面上的軸向圓環(huán)槽中；動(dòng)密封塊與靜密封塊滑動(dòng)接觸。

本發(fā)明的高效水能動(dòng)力裝置，采用將高水頭的小流量山泉水引入動(dòng)力水分配組件中，進(jìn)而分配給水能動(dòng)力組件的動(dòng)力水輸入輸出缸中，再由動(dòng)力水輸出口噴出，由此產(chǎn)生的反作用力推動(dòng)動(dòng)力水輸入輸出活塞抵住動(dòng)力平衡擺桿體的一端；同時(shí)，動(dòng)力平衡缸的內(nèi)腔儲(chǔ)存有高壓氣體，其壓力一方面推動(dòng)動(dòng)力平衡活塞抵住動(dòng)力平衡擺桿體的另一端，調(diào)節(jié)動(dòng)力平衡缸內(nèi)氣體的壓力，使得動(dòng)力平衡擺桿體保持平衡，此時(shí)，動(dòng)力平衡缸內(nèi)高壓氣體的壓力，另一方面向動(dòng)力平衡缸內(nèi)與動(dòng)力平衡活塞相反的方向推動(dòng)(即：反推力)動(dòng)力平衡缸，進(jìn)而推動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)連同動(dòng)力輸出軸旋轉(zhuǎn)。由于動(dòng)力平衡擺桿體上套裝動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷的部位將動(dòng)力平衡擺桿體分成兩邊長(zhǎng)短不一的兩部分，其中：動(dòng)力平衡擺桿體上動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷距動(dòng)力平衡活塞的距離要遠(yuǎn)小于動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷距動(dòng)力水輸入輸出活塞的距離，因而，動(dòng)力平衡擺桿體保持平衡時(shí)，由動(dòng)力水輸出口產(chǎn)生的反作用力(即：動(dòng)力水輸入輸出活塞抵住動(dòng)力平衡擺桿體一端的力)被放大轉(zhuǎn)化成動(dòng)力平衡缸內(nèi)的反推力，從而極大地提高了水能動(dòng)力的轉(zhuǎn)化效率，且能夠利用高水頭的小流量山泉水，并且不需要建水壩，用小口徑水管直接從山上將山泉引下即可，也不再需要安裝大的水車。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的主剖視示意圖；

圖2是本發(fā)明的俯剖視示意圖；

圖3是本發(fā)明的H局部放大示意圖；

圖4是本發(fā)明的S局部放大示意圖；

圖5是本發(fā)明的K局部放大示意圖；

圖6是本發(fā)明的沿A—A軸線的剖視放大示意圖；

圖7是本發(fā)明的沿B—B軸線的剖視放大視示意圖。

圖中：

1是左動(dòng)力水輸入輸出缸，2是左動(dòng)力平衡擺桿體，3是動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)，4是機(jī)架，5是前動(dòng)力平衡擺桿體，6是前動(dòng)力平衡活塞，7是軸承座，8是前動(dòng)力平衡缸，9是動(dòng)力輸出軸，10是左動(dòng)力平衡缸，11是后動(dòng)力水輸入輸出缸，12是后動(dòng)力水輸入輸出活塞，13是后動(dòng)力平衡擺桿體，14是動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套，15是動(dòng)力水輸入內(nèi)外槽密封構(gòu)件，16是動(dòng)力水輸入套上下蓋，17是動(dòng)力水輸入外槽套，18是動(dòng)力水輸入總管，19是左動(dòng)力水輸入管，20是左動(dòng)力水輸入輸出活塞，21是后動(dòng)力水輸入管，22是右動(dòng)力平衡缸，23是右動(dòng)力平衡活塞，24是左動(dòng)力平衡活塞，25是后動(dòng)力平衡缸，26是后動(dòng)力平衡活塞，27是前動(dòng)力水輸入輸出活塞，28是前動(dòng)力水輸入輸出缸，29是前動(dòng)力水輸入管，30是右動(dòng)力水輸入輸出缸，31是右動(dòng)力水輸入管，32是右動(dòng)力水輸入輸出活塞，33是左動(dòng)力平衡缸安裝塊，34是后動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷，35是后動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷軸承，36是密封墊，37是動(dòng)密封塊座，38是動(dòng)密封塊，39是靜密封塊，40是靜密封塊座，41是靜密封塊座彈簧，42是右動(dòng)力平衡擺桿體，43是右動(dòng)力水輸出口，44是右動(dòng)力水輸入輸出缸安裝塊，45是右動(dòng)力平衡缸安裝塊。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。下面的說(shuō)明是采用例舉的方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)局限于此。

本實(shí)施例的高效水能動(dòng)力裝置是由動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3、機(jī)座、動(dòng)力輸出軸9、四組水能動(dòng)力組件和一組動(dòng)力水分配組件組成，動(dòng)力輸出軸9的上部連接動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3，下部穿裝在機(jī)座中；機(jī)座是由機(jī)架4和軸承座7構(gòu)成，機(jī)架4安裝在基礎(chǔ)上，軸承座7安裝在機(jī)架4上，動(dòng)力輸出軸9的下部穿裝在軸承座7中。四組水能動(dòng)力組件均勻布置在動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3上，動(dòng)力水分配組件包裹在動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3的邊緣。

下面以其中的一組水能動(dòng)力組件(即：右水能動(dòng)力組件)為例進(jìn)行說(shuō)明。

右水能動(dòng)力組件包括右動(dòng)力水輸入輸出構(gòu)件、右動(dòng)力平衡擺桿和右動(dòng)力平衡構(gòu)件。

右動(dòng)力水輸入輸出構(gòu)件是由右動(dòng)力水輸入管31、右動(dòng)力水輸入輸出缸30和右動(dòng)力水輸入輸出活塞32構(gòu)成，右動(dòng)力水輸入輸出缸30安裝在動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3的右邊緣的右動(dòng)力水輸入輸出缸安裝塊44上、且其軸線垂直于動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3的直徑線，在右動(dòng)力水輸入輸出缸30的外側(cè)安裝與動(dòng)力水分配組件連通的右動(dòng)力水輸入管31。在右動(dòng)力水輸入輸出缸30靠近動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3直徑線的端面，開(kāi)有連通右動(dòng)力水輸入輸出缸30內(nèi)腔的右動(dòng)力水輸出口43，在右動(dòng)力水輸入輸出缸30的內(nèi)腔安裝右動(dòng)力水輸入輸出活塞32。

右動(dòng)力平衡擺桿是由右動(dòng)力平衡擺桿體42和右動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷(附圖中未標(biāo)出)構(gòu)成，右動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷豎直安裝在與前面所述直徑線垂直的另一直徑線上靠近中心位置的動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3上，右動(dòng)力平衡擺桿體42套裝在右動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷上(在該右動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷上，還可以安裝一個(gè)或上、下兩個(gè)右動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷軸承，以便提高其平衡轉(zhuǎn)動(dòng)的靈敏度)。

右動(dòng)力平衡構(gòu)件是由右動(dòng)力平衡缸22、右動(dòng)力平衡活塞23和右動(dòng)力平衡缸氣嘴(附圖中未畫(huà)出)構(gòu)成，右動(dòng)力平衡缸氣嘴安裝在右動(dòng)力平衡缸22上，右動(dòng)力平衡活塞23安裝在右動(dòng)力平衡缸22的內(nèi)腔，右動(dòng)力平衡缸22安裝在前面所述另一直徑線外側(cè)靠近中心位置的動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3上的右動(dòng)力平衡缸安裝塊45上、且其軸線與右動(dòng)力水輸入輸出缸30的軸線平行。

右動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷將右動(dòng)力平衡擺桿體分成長(zhǎng)短不一的左右兩部分，其左部分尺寸較小，右部分尺寸較大，兩者尺寸之比通常情況下在1：(5-10)。右動(dòng)力水輸入輸出活塞32和右動(dòng)力平衡活塞23的凸出部分分別抵住右動(dòng)力平衡擺桿體42的兩端。

動(dòng)力水分配組件是由動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套14、動(dòng)力水輸入外槽套17、動(dòng)力水輸入套上下蓋16、動(dòng)力水輸入內(nèi)外槽密封構(gòu)件15和動(dòng)力水輸入總管18構(gòu)成。

動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套14是一個(gè)截面右邊呈“匚”形的環(huán)形槽套(即：外柱面開(kāi)有環(huán)槽的圓環(huán)體)，在其上下兩面邊緣處分別設(shè)置有圓環(huán)形的凸臺(tái)，在該凸臺(tái)上開(kāi)有軸向的圓環(huán)狀凹槽，在環(huán)形槽套的內(nèi)側(cè)面上開(kāi)有安裝動(dòng)力水輸入管用的孔，其孔的數(shù)量與水能動(dòng)力組件的組數(shù)相同。

動(dòng)力水輸入外槽套17是一個(gè)截面左邊呈“匚”形的環(huán)形槽套(即：內(nèi)柱面開(kāi)有環(huán)槽的圓環(huán)體)，在該環(huán)形槽套的外側(cè)面上開(kāi)有進(jìn)水口，用于安裝動(dòng)力水輸入總管18。

動(dòng)力水輸入套上下蓋16是一塊圓環(huán)板，在圓環(huán)內(nèi)孔處和鄰近處，分別設(shè)置有同心的內(nèi)擋圓筒和密封圓筒，構(gòu)成其截面的左邊呈向右傾倒的“F”形狀。

動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套14的內(nèi)圈下部固定安裝在動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3的邊緣上，其上的圓環(huán)形凸臺(tái)突出動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3的邊緣。動(dòng)力水輸入外槽套17套裝在動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套14的外緣，動(dòng)力水輸入套上下蓋16分別安裝在動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套14和動(dòng)力水輸入外槽套17的上下兩面，此時(shí)，在動(dòng)力水輸入套上下蓋16與動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套14之間還安裝有動(dòng)力水輸入內(nèi)外槽密封構(gòu)件15，在動(dòng)力水輸入套上下蓋16與動(dòng)力水輸入外槽套17之間還加裝有密封墊36。

動(dòng)力水輸入內(nèi)外槽密封構(gòu)件15是由圓環(huán)狀的動(dòng)密封塊38(玻璃或陶瓷材質(zhì))、動(dòng)密封塊座37(橡膠或塑膠材質(zhì))、靜密封塊39(玻璃或陶瓷材質(zhì))、靜密封塊座40(橡膠或塑膠材質(zhì))和靜密封塊座彈簧41構(gòu)成。

動(dòng)密封塊38和靜密封塊39是截面呈矩形的圓環(huán)，動(dòng)密封塊座37是截面呈矩形、且在上端面開(kāi)有軸向圓環(huán)槽的圓環(huán)。靜密封塊座40是截面呈矩形、且在上下兩端面均開(kāi)有軸向圓環(huán)槽的圓環(huán)，并且在其內(nèi)、外圓柱上分別開(kāi)有安裝靜密封塊座彈簧41的環(huán)形槽。動(dòng)密封塊38安裝在動(dòng)密封塊座37的軸向圓環(huán)槽中，靜密封塊39安裝在靜密封塊座40下端面上的軸向圓環(huán)槽中，動(dòng)密封塊38與靜密封塊39呈滑動(dòng)狀接觸。

兩個(gè)動(dòng)密封塊座37分別嵌裝在動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套14上、下兩面邊緣處的圓環(huán)形凸臺(tái)上的圓環(huán)狀凹槽中，兩個(gè)靜密封塊座40上端面的軸向圓環(huán)槽分別嵌裝在上、下兩塊動(dòng)力水輸入套上下蓋16的密封圓筒上，并由動(dòng)力水輸入套上下蓋16圓環(huán)內(nèi)孔處的內(nèi)擋圓筒提供對(duì)靜密封塊座40和靜密封塊39的徑向支撐。

使用前，先將機(jī)架4安裝在基礎(chǔ)上固定，讓動(dòng)力輸出軸9與負(fù)載(如發(fā)電機(jī)或其它機(jī)械裝置)連接；再將引來(lái)的高水頭水流由動(dòng)力水輸入總管18引入到由動(dòng)力水輸入內(nèi)槽套14、動(dòng)力水輸入外槽套17、動(dòng)力水輸入套上下蓋16構(gòu)成的動(dòng)力水分配組件的內(nèi)腔中，再由各自的動(dòng)力水輸入管引入各自的水能動(dòng)力組件。下面繼續(xù)以右水能動(dòng)力組件為例，進(jìn)行說(shuō)明。

動(dòng)力水分配組件的內(nèi)腔中動(dòng)力水由右動(dòng)力水輸入管31引入到右動(dòng)力水輸入輸出缸30中，并由右動(dòng)力水輸入輸出缸30內(nèi)腔的右動(dòng)力水輸出口43向后面噴出，此時(shí)，安裝在右動(dòng)力水輸入輸出缸30內(nèi)腔的右動(dòng)力水輸入輸出活塞32同樣在水壓作用下，向前挺出，抵住右動(dòng)力平衡擺桿體42的右端(即：反作用力)。同時(shí)，右動(dòng)力平衡缸22的內(nèi)腔中，通過(guò)右動(dòng)力平衡缸氣嘴注入了高壓氣體(無(wú)毒、無(wú)色、無(wú)味、本身不能燃燒的氣體，如壓縮空氣)，右動(dòng)力平衡缸22內(nèi)腔中的高壓氣體，一方面推動(dòng)右動(dòng)力平衡活塞23向前挺出，抵住右動(dòng)力平衡擺桿體42的左端；另一方面，右動(dòng)力平衡缸22內(nèi)腔中的高壓氣體，也推動(dòng)右動(dòng)力平衡缸22向后運(yùn)動(dòng)(即：反推力，其數(shù)量值與右動(dòng)力平衡活塞23向前挺出的力度相同)，進(jìn)而帶動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)盤(pán)3連同動(dòng)力輸出軸9作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)(見(jiàn)附圖2所示)。通過(guò)調(diào)節(jié)右動(dòng)力平衡缸22內(nèi)腔中的高壓氣體的壓力，使得右動(dòng)力平衡擺桿體42兩端所受的力達(dá)到平衡，且保持不擺動(dòng)。由于右動(dòng)力平衡擺桿體42被右動(dòng)力平衡擺桿轉(zhuǎn)銷分成長(zhǎng)短不一的左右兩部分，且其左部分尺寸較小，右部分尺寸較大，因而，右動(dòng)力水輸入輸出活塞32所產(chǎn)生的較小的反作用力需要右動(dòng)力平衡缸22內(nèi)腔中較高氣壓通過(guò)右動(dòng)力平衡活塞23所產(chǎn)生的推力來(lái)平衡右動(dòng)力平衡擺桿體42，從而，使得動(dòng)力水輸出口43產(chǎn)生的反作用力被放大轉(zhuǎn)化成動(dòng)力平衡缸內(nèi)的反推力，故極大地提高了水能動(dòng)力的轉(zhuǎn)化效率。

本發(fā)明的高效水能動(dòng)力裝置，適合于交通不便和電力短缺的山區(qū)使用。