申請日2013.08.27
公開(公告)日2013.11.27
IPC分類號F03G3/06
摘要
本發(fā)明提供了節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)，包括供水單元、傳動單元、發(fā)電單元。采用杠桿原理的結(jié)構(gòu)，利用兩套鏈輪裝置配合，實現(xiàn)動力臂上下往復(fù)運動做穩(wěn)定的動力輸出，將水的重力成倍放大，效率高。其不同于傳統(tǒng)的水力發(fā)電機，解決了水力發(fā)電機對水壓的苛刻要求。具有零污染排放、零距離送電、靈活布局等特點，可有效利用溪流、水渠、池塘、火電廠循環(huán)水、水電廠排水、地下水源、城市排污水、企業(yè)排污水發(fā)電，大大降低生產(chǎn)成本及污水處理成本;也可實現(xiàn)水循環(huán)、發(fā)電、加熱、供熱于一體為寒冷地區(qū)城市供熱，有效降低燃煤鍋爐對大氣所帶來的污染，是清潔能源的一項革命性技術(shù)。除自然蒸發(fā)外本身不消耗水。
權(quán)利要求書
1.節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括供水單元、傳動單元、發(fā)電單元、儲水池(23);
供水單元包括供水管(1)、儲水箱(2)、儲水箱的支架(3)、浮力倉(5)、水源;
供水管(1)有一根以上，均與水源連通，供水管(1)的出水口分別置于儲水箱(2)的上方，把水源的水注入儲水箱(2)內(nèi);水源包括溪流、水渠、池塘、火電廠循環(huán)水、水電廠排水、城市排污水、工業(yè)企業(yè)排污水;儲水池(23)收集第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)排除的水后通過出水口(42)排出;
儲水箱(2)是成對的，分別與第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)相一一對應(yīng)，由儲水箱的支架(3)支撐;
儲水箱(2)均是一個截面為五邊形的的箱體，在箱體的一個側(cè)面有出水口及水口門板(4)，出水口門板(4)通過門軸(15)焊接在儲水箱(2)內(nèi)壁上，出水口門板(4)可以繞門軸(15)轉(zhuǎn)動，關(guān)閉后使儲水箱(2)內(nèi)注滿水，或由頂針(7)打開，使儲水箱(2)向第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)內(nèi)注滿水，從而使動力臂(11)兩端的第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)做上下往復(fù)運動;
儲水箱(2)內(nèi)均有浮力倉(5)，浮力倉(5)是一個密封的充滿氣體的容器，通過螺栓(41)固定在出水口門板(4)的內(nèi)側(cè)一端，浮力倉(5)的體積可大可小，依儲水箱(2)的大小進行選擇;
傳動單元包括動力臂(11)、第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)、頂針(7)、固定頂針(10)、承重軸(12)、傘形外齒輪(13)、傘形內(nèi)齒輪(14)、傳動系統(tǒng)支架(16)、第一鏈輪(17)、第二鏈輪(18)、動力輸出軸(21);
動力臂組為一組以上，每個動力臂組均包括一個動力臂(11)及第一重力水箱(6)及第二重力水箱(9);每根動力臂(11)均由方鋼管作骨架再外側(cè)焊接鋼板、兩頭分別密封焊接第一重力水箱(6)和第二重力水箱(9)組成密封的長方形的箱體，長方形箱體里面通過帶蓋的注水口裝有配重水，動力臂(11)傾斜時，配重水可以在長方形箱體里面由上向下流動增加第一重力水箱(6)或第二重力水箱(9)的向下的運動速度和對與固定頂針(10)的沖擊力;配重水體積為第一重力水箱(6)或第二重力水箱(9)容積的四分之一至三分之一;動力臂(11)的中心處開孔并密封焊接軸套(40);所述的第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)結(jié)構(gòu)和尺寸相同;
所述的頂針(7)采用高強度耐磨塑料制成的滑輪(44)通過活動軸(38)安裝在固定2塊鋼板(45)上，4根圓鋼(43)的上端分別與固定鋼板(45)焊接，下端分別焊接在水第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)內(nèi)側(cè)的四個角上，頂針(7)的頂端高于第一重力水箱(6)或第二重力水箱(9)上表面;
第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)內(nèi)均有重力水箱浮力倉，重力水箱浮力倉是一個密封的充滿氣體的容器，重力水箱浮力倉通過螺栓(41)分別固定在第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)內(nèi)的水箱門板(8)的內(nèi)側(cè)一端;重力水箱浮力倉的體積可大可小，依第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)的大小進行選擇;
第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)底部均有門板(8)，門板(8)焊接在活動門軸上，活動門軸焊接在第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)的底部的內(nèi)壁上，門板(8)可以沿著活動門軸轉(zhuǎn)動，關(guān)閉后可以使第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)裝滿水，或由固定在儲水池(23)的底部的固定頂針(10)撞開，將水排在儲水池(23)中;
傘形外齒輪(13)與傘形內(nèi)齒輪(14)分別焊接在動力臂(11)的底部兩側(cè)，以承重軸(12)的軸心為圓心繞第一鏈輪(17)、第二繞鏈輪(18)作往復(fù)運動;傘形外齒輪(13)安裝在第一鏈輪(17)的上部，傘形內(nèi)齒輪(14)安裝在第二鏈輪(18)的下部，第一鏈輪(17)、第二鏈輪(18)按同轉(zhuǎn)向分別通過鍵(35)與動力輸出軸(21)連接，動力輸出軸(21)為一段以上，通過軸承裝置(22)固定安裝在支撐架(16)的橫梁(39)上;軸承裝置(22)不僅固定動力輸出軸(21)，還可通過十字連軸塊(34)將連接動力臂(11)的多段動力輸出軸(21)連接在一起;
穿過軸套(40)的承重軸(12)的兩端分別裝有軸承(20)，通過軸承蓋板(32)與螺栓(33)將承重軸(12)固定在動力臂(11)上，使動力臂(11)轉(zhuǎn)動自如;將承重軸(12)的兩端分別安放在支撐架(16)的頂端預(yù)留的凹槽(19)內(nèi);
動力臂(11)的長度可長可短;第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)的容量可大可小，根據(jù)水源的水量來決定;
發(fā)電單元包括第一連軸器(24)、變速器(25)、第二連軸器(26)、慣性輪(27)、軸承支架(28)第三連軸器(29)、發(fā)電機(30)、支撐基礎(chǔ)(31);
發(fā)電單元通過第一連軸器(24)與傳動單元的動力輸出軸(21)相連接;所述的第一連軸器(24)與變速箱(25)的動力輸入端連接，變速箱(25)的動力輸出端通過第二連軸器(26)與慣性輪(27)的主軸連接，慣性輪(27)的主軸通過第三連軸器(29)與發(fā)電機(30)轉(zhuǎn)子連接，從而實現(xiàn)發(fā)電單元的發(fā)電機(30)發(fā)電;
慣性輪(27)兩端均有軸承，軸承置于軸承座內(nèi)固定于軸承座支架(28)上，變速箱(25)、軸承支架(28)、發(fā)電機(30)通過錨栓連接固定在連接固定在支撐基礎(chǔ)(31上。
2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的浮力倉(5)為纖維玻璃鋼制成。
3.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的重力水箱浮力倉為纖維玻璃鋼制成。
4.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的支撐基礎(chǔ)(31)采用鋼筋混凝土制備。
5.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述的動力臂組有3組，通過十字連軸塊(34)將三個動力臂組的連接三根動力臂(11)的動力輸出軸(21)串連在一起，每個動力臂組的構(gòu)成、全部連接關(guān)系均相同。
說明書
節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)
隨著水電、火電、風(fēng)電、核電、太陽能發(fā)電等發(fā)電技術(shù)對資源的選擇性、限制性、消耗性加大趨勢越來越突出，中國北方因冬季取暖及工業(yè)發(fā)展，霧霾天氣越來越多;城市污水及工業(yè)污水處理成本過高，發(fā)展可循環(huán)利用能源、可再生能源、高效率、高收益型綠色能源，已成為目前世界能源發(fā)展的必然趨勢和重點。研制節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)，是清潔能源的一項革命性技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)。其包括供水單元、傳動單元、發(fā)電單元、儲水池(23);
一、供水單元包括供水管、儲水箱、儲水箱的支架、浮力倉、水源;
供水管有一根以上，均與水源連通，供水管的出水口分別置于儲水箱的上方，把水源的水注入儲水箱內(nèi);水源包括溪流、水渠、池塘、火電廠循環(huán)水、水電廠排水、城市排污水、工業(yè)企業(yè)排污水;儲水池收集第一重力水箱、第二重力水箱排除的水后通過出水口排出;
儲水箱是成對的，分別與第一重力水箱、第二重力水箱相一一對應(yīng)，由儲水箱的支架支撐;
儲水箱均是一個截面為五邊形的的箱體，在箱體的一個側(cè)面有出水口及水口門板，出水口門板通過門軸焊接在儲水箱內(nèi)壁上，出水口門板可以繞門軸轉(zhuǎn)動，關(guān)閉后使儲水箱內(nèi)注滿水，或由頂針撞開，使儲水箱向第一重力水箱、第二重力水箱內(nèi)注滿水，從而使動力臂兩端的第一重力水箱、第二重力水箱做上下往復(fù)運動;
儲水箱內(nèi)均有浮力倉，浮力倉是一個密封的充滿氣體的容器，通過螺栓固定在出水口門板的內(nèi)側(cè)一端，浮力倉的體積可大可小，依儲水箱的大小進行選擇;設(shè)計加裝了浮力倉是利用水的浮力來減輕頂針頂開出水口門板時，儲水箱里的水對出水口門板的阻力;浮力倉優(yōu)選纖維玻璃鋼制成;
二、傳動單元包括動力臂組、頂針、固定頂針、承重軸、傘形外齒輪、傘形內(nèi)齒輪、傳動系統(tǒng)支架、第一鏈輪、第二鏈輪、動力輸出軸;
動力臂組為一組以上，每個動力臂組均包括一個動力臂及第一重力水箱及第二重力水箱;每根動力臂均由方鋼管作骨架再外側(cè)焊接鋼板、兩頭分別密封焊接第一重力水箱和第二重力水箱組成密封的長方形的箱體，長方形箱體里面通過帶蓋的注水口裝有配重水，動力臂傾斜時，配重水可以在長方形箱體里面由上向下流動增加第一重力水箱或第二重力水箱的向下的運動速度和對與固定頂針的沖擊力;配重水體積為第一重力水箱或第二重力水箱容積的四分之一至三分之一;動力臂的中心處開孔并密封焊接軸套;所述的第一重力水箱、第二重力水箱結(jié)構(gòu)和尺寸相同，均有頂端高于上表面的頂針;
所述的頂針優(yōu)選：采用高強度耐磨塑料制成的滑輪通過活動軸安裝在固定2塊鋼板上，4根圓鋼的上端分別與固定鋼板焊接，下端分別焊接在水第一重力水箱、第二重力水箱內(nèi)側(cè)的四個角上，頂針的頂端高于第一重力水箱或第二重力水箱上表面;所以如此，是為了能方便地撞開儲水箱的出水口門板;
第一重力水箱、第二重力水箱內(nèi)均有重力水箱浮力倉，重力水箱浮力倉是一個密封的充滿氣體的容器，重力水箱浮力倉通過螺栓分別固定在第一重力水箱、第二重力水箱內(nèi)的水箱門板的內(nèi)側(cè)一端;設(shè)計加裝了重力水箱浮力倉是利用水的浮力來減輕固定頂針頂開水箱門板時水對出水箱門板的阻力;重力水箱浮力倉優(yōu)選纖維玻璃鋼制成;重力水箱浮力倉的體積可大可小，依第一重力水箱、第二重力水箱的大小進行選擇;
第一重力水箱、第二重力水箱底部均有門板，門板焊接在活動門軸上，活動門軸焊接在第一重力水箱、第二重力水箱的底部的內(nèi)壁上，門板可以沿著活動門軸轉(zhuǎn)動，關(guān)閉后可以使第一重力水箱、第二重力水箱裝滿水，或由固定在儲水池的底部的固定頂針撞開，將水排在儲水池中;
傘形外齒輪與傘形內(nèi)齒輪分別焊接在動力臂的底部兩側(cè)，以承重軸的軸心為圓心繞第一鏈輪、第二繞鏈輪作往復(fù)運動;傘形外齒輪安裝在第一鏈輪的上部，傘形內(nèi)齒輪安裝在第二鏈輪的下部，第一鏈輪、第二鏈輪按同轉(zhuǎn)向分別通過鍵與動力輸出軸連接，動力輸出軸為一段以上，通過軸承裝置固定安裝在支撐架的橫梁上;軸承裝置不僅固定動力輸出軸，還可通過十字連軸塊將連接動力臂的多段動力輸出軸連接在一起;
穿過軸套的承重軸的兩端分別裝有軸承，通過軸承蓋板與螺栓將承重軸固定在動力臂上，使動力臂轉(zhuǎn)動自如;將承重軸的兩端分別安放在支撐架的頂端預(yù)留的凹槽內(nèi);
動力臂的長度可長可短;第一重力水箱、第二重力水箱的容量可大可小，根據(jù)水源的水量充沛與否來決定;動力臂的長度增加或者第一重力水箱、第二重力水箱的容量增大，通過杠桿原理產(chǎn)生的動力就越大。因傳動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)速較低，所以采用黃干油潤滑。
三、發(fā)電單元包括第一連軸器、變速器、第二連軸器、慣性輪、軸承支架第三連軸器、發(fā)電機、支撐基礎(chǔ);
發(fā)電單元通過第一連軸器與傳動單元的動力輸出軸相連接;所述的第一連軸器與變速箱的動力輸入端連接，變速箱的動力輸出端通過第二連軸器與慣性輪的主軸連接，慣性輪的主軸通過第三連軸器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接，從而實現(xiàn)發(fā)電單元的發(fā)電機)發(fā)電;
慣性輪兩端均有軸承，軸承置于軸承座內(nèi)固定于軸承座支架上，變速箱、軸承支架、發(fā)電機通過錨栓連接固定在支撐基礎(chǔ)上;支撐基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土制備。
下面說明動態(tài)運動過程：(a)在供水管沒供水之前，配重水處在下方的第二重力水箱一側(cè);受配重水的重力作用，動力臂的第二重力水箱處在下方的固定頂針上，另一端的第一重力水箱處在上方，頂針始終處于將門板打開狀態(tài)(第一重力水箱在下面的情況與此相同);
(b)當(dāng)供水管向兩側(cè)的儲水箱同時供水時，一個儲水箱內(nèi)的水裝滿第一重力水箱，而另一個儲水箱為儲水狀態(tài)，從而實現(xiàn)初始動力的供給;
(c)當(dāng)?shù)谝恢亓λ溲b滿水后，由于受水的重力作用，第一重力水箱向下運動，與此同時，第二重力水箱開始向上運動, 配重水也開始流向下方的第一重力水箱一側(cè)，加快第一重力水箱向下的運動速度;利用杠桿原理，通過動力臂上的傘形外齒輪推動第一鏈輪帶動動力輸出軸轉(zhuǎn)動，同時傘形內(nèi)齒輪帶動第二鏈輪做反向空載運動;
(d)當(dāng)?shù)谝恢亓λ溥\行到底部時，正好自動落到固定頂針上，由于第一重力水箱及配重水的重力作用，使固定頂針將第一重力水箱的門板頂開，將水放出到儲水池)中;于此同時，第二重力水箱運動到上面，第二重力水箱的頂針將儲水箱的出水口門板頂起，儲水箱內(nèi)的水通過出水口裝滿第二重力水箱，第二重力水箱向下運動，配重水流向第二重力水箱一側(cè)，利用杠桿原理通過動力臂帶動傘形內(nèi)齒輪推動第二鏈輪帶動動力輸出軸轉(zhuǎn)動;同時傘形外齒輪帶動第一鏈輪做反向空載運動;如此動力臂連同第一重力水箱、第二重力水箱完成一次循環(huán)做功，向動力輸出軸同向傳動兩次動力;如此往復(fù);
(e)發(fā)電單元通過第一連軸器與傳動單元的動力輸出軸相連接;所述的第一連軸器與變速箱的動力輸入端連接，變速箱的動力輸出端通過第二連軸器與慣性輪的主軸連接，慣性輪的主軸通過第三連軸器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接，從而實現(xiàn)發(fā)電單元的發(fā)電機發(fā)電。
有益效果：(1)本發(fā)明的節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)采用了科學(xué)設(shè)計，結(jié)構(gòu)獨特而簡單，容易加工。依據(jù)能量守恒定律，采用杠桿原理的結(jié)構(gòu)，利用兩套鏈輪裝置配合，實現(xiàn)動力臂上下往復(fù)運動都對外作功，有效提高了對水的重力的利用，將水的重力通過杠桿原理成倍放大，效率高。(2)本發(fā)明節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的水力發(fā)電機，解決了水力發(fā)電機對水壓的苛刻要求。而且，本發(fā)明的設(shè)備使用周期長，有效降低了生產(chǎn)成本。(3)本發(fā)明的節(jié)能型液體重力發(fā)電系統(tǒng)，具有零污染排放、零距離送電、高效能發(fā)電及靈活布局等特點，可有效的將水的重力變成電能。(4)對水源的要求不高，可利用的水源包括溪流、水渠、池塘、火電廠循環(huán)水、水電廠排水;也可利用地下水源，甚至是城市排污水、工業(yè)企業(yè)排污水，除自然蒸發(fā)外，本身幾乎不消耗水。(5)有效利用城市排污水、工業(yè)企業(yè)排污水而發(fā)電，大大降低污水處理成本;也可將發(fā)電用于加熱水，為寒冷地區(qū)城市供熱，實現(xiàn)水循環(huán)、發(fā)電、加熱、供熱于一體，有效降低燃煤鍋爐對大氣所帶來的污染，是清潔能源的一項革命性技術(shù)。
