申请日2013.08.27
公开(公告)日2013.11.27
IPC分类号F03G3/06
摘要
本发明提供了节能型液体重力发电系统，包括供水单元、传动单元、发电单元。采用杠杆原理的结构，利用两套链轮装置配合，实现动力臂上下往复运动做稳定的动力输出，将水的重力成倍放大，效率高。其不同于传统的水力发电机，解决了水力发电机对水压的苛刻要求。具有零污染排放、零距离送电、灵活布局等特点，可有效利用溪流、水渠、池塘、火电厂循环水、水电厂排水、地下水源、城市排污水、企业排污水发电，大大降低生产成本及污水处理成本;也可实现水循环、发电、加热、供热于一体为寒冷地区城市供热，有效降低燃煤锅炉对大气所带来的污染，是清洁能源的一项革命性技术。除自然蒸发外本身不消耗水。
权利要求书
1.节能型液体重力发电系统，其特征在于包括供水单元、传动单元、发电单元、储水池(23);
供水单元包括供水管(1)、储水箱(2)、储水箱的支架(3)、浮力仓(5)、水源;
供水管(1)有一根以上，均与水源连通，供水管(1)的出水口分别置于储水箱(2)的上方，把水源的水注入储水箱(2)内;水源包括溪流、水渠、池塘、火电厂循环水、水电厂排水、城市排污水、工业企业排污水;储水池(23)收集第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)排除的水后通过出水口(42)排出;
储水箱(2)是成对的，分别与第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)相一一对应，由储水箱的支架(3)支撑;
储水箱(2)均是一个截面为五边形的的箱体，在箱体的一个侧面有出水口及水口门板(4)，出水口门板(4)通过门轴(15)焊接在储水箱(2)内壁上，出水口门板(4)可以绕门轴(15)转动，关闭后使储水箱(2)内注满水，或由顶针(7)打开，使储水箱(2)向第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)内注满水，从而使动力臂(11)两端的第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)做上下往复运动;
储水箱(2)内均有浮力仓(5)，浮力仓(5)是一个密封的充满气体的容器，通过螺栓(41)固定在出水口门板(4)的内侧一端，浮力仓(5)的体积可大可小，依储水箱(2)的大小进行选择;
传动单元包括动力臂(11)、第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)、顶针(7)、固定顶针(10)、承重轴(12)、伞形外齿轮(13)、伞形内齿轮(14)、传动系统支架(16)、第一链轮(17)、第二链轮(18)、动力输出轴(21);
动力臂组为一组以上，每个动力臂组均包括一个动力臂(11)及第一重力水箱(6)及第二重力水箱(9);每根动力臂(11)均由方钢管作骨架再外侧焊接钢板、两头分别密封焊接第一重力水箱(6)和第二重力水箱(9)组成密封的长方形的箱体，长方形箱体里面通过带盖的注水口装有配重水，动力臂(11)倾斜时，配重水可以在长方形箱体里面由上向下流动增加第一重力水箱(6)或第二重力水箱(9)的向下的运动速度和对与固定顶针(10)的冲击力;配重水体积为第一重力水箱(6)或第二重力水箱(9)容积的四分之一至三分之一;动力臂(11)的中心处开孔并密封焊接轴套(40);所述的第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)结构和尺寸相同;
所述的顶针(7)采用高强度耐磨塑料制成的滑轮(44)通过活动轴(38)安装在固定2块钢板(45)上，4根圆钢(43)的上端分别与固定钢板(45)焊接，下端分别焊接在水第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)内侧的四个角上，顶针(7)的顶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)内均有重力水箱浮力仓，重力水箱浮力仓是一个密封的充满气体的容器，重力水箱浮力仓通过螺栓(41)分别固定在第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)内的水箱门板(8)的内侧一端;重力水箱浮力仓的体积可大可小，依第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)的大小进行选择;
第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)底部均有门板(8)，门板(8)焊接在活动门轴上，活动门轴焊接在第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)的底部的内壁上，门板(8)可以沿着活动门轴转动，关闭后可以使第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)装满水，或由固定在储水池(23)的底部的固定顶针(10)撞开，将水排在储水池(23)中;
伞形外齿轮(13)与伞形内齿轮(14)分别焊接在动力臂(11)的底部两侧，以承重轴(12)的轴心为圆心绕第一链轮(17)、第二绕链轮(18)作往复运动;伞形外齿轮(13)安装在第一链轮(17)的上部，伞形内齿轮(14)安装在第二链轮(18)的下部，第一链轮(17)、第二链轮(18)按同转向分别通过键(35)与动力输出轴(21)连接，动力输出轴(21)为一段以上，通过轴承装置(22)固定安装在支撑架(16)的横梁(39)上;轴承装置(22)不仅固定动力输出轴(21)，还可通过十字连轴块(34)将连接动力臂(11)的多段动力输出轴(21)连接在一起;
穿过轴套(40)的承重轴(12)的两端分别装有轴承(20)，通过轴承盖板(32)与螺栓(33)将承重轴(12)固定在动力臂(11)上，使动力臂(11)转动自如;将承重轴(12)的两端分别安放在支撑架(16)的顶端预留的凹槽(19)内;
动力臂(11)的长度可长可短;第一重力水箱(6)、第二重力水箱(9)的容量可大可小，根据水源的水量来决定;
发电单元包括第一连轴器(24)、变速器(25)、第二连轴器(26)、惯性轮(27)、轴承支架(28)第三连轴器(29)、发电机(30)、支撑基础(31);
发电单元通过第一连轴器(24)与传动单元的动力输出轴(21)相连接;所述的第一连轴器(24)与变速箱(25)的动力输入端连接，变速箱(25)的动力输出端通过第二连轴器(26)与惯性轮(27)的主轴连接，惯性轮(27)的主轴通过第三连轴器(29)与发电机(30)转子连接，从而实现发电单元的发电机(30)发电;
惯性轮(27)两端均有轴承，轴承置于轴承座内固定于轴承座支架(28)上，变速箱(25)、轴承支架(28)、发电机(30)通过锚栓连接固定在连接固定在支撑基础(31上。
2.如权利要求1所述的节能型液体重力发电系统，其特征在于，所述的浮力仓(5)为纤维玻璃钢制成。
3.如权利要求1所述的节能型液体重力发电系统，其特征在于，所述的重力水箱浮力仓为纤维玻璃钢制成。
4.如权利要求1所述的节能型液体重力发电系统，其特征在于，所述的支撑基础(31)采用钢筋混凝土制备。
5.如权利要求1所述的节能型液体重力发电系统，其特征在于，所述的动力臂组有3组，通过十字连轴块(34)将三个动力臂组的连接三根动力臂(11)的动力输出轴(21)串连在一起，每个动力臂组的构成、全部连接关系均相同。
说明书
节能型液体重力发电系统
技术领域
本发明涉及节能型液体重力发电系统。
背景技术
随着水电、火电、风电、核电、太阳能发电等发电技术对资源的选择性、限制性、消耗性加大趋势越来越突出，中国北方因冬季取暖及工业发展，雾霾天气越来越多;城市污水及工业污水处理成本过高，发展可循环利用能源、可再生能源、高效率、高收益型绿色能源，已成为目前世界能源发展的必然趋势和重点。研制节能型液体重力发电系统，是清洁能源的一项革命性技术。
发明内容
本发明提供了节能型液体重力发电系统。其包括供水单元、传动单元、发电单元、储水池(23);
一、供水单元包括供水管、储水箱、储水箱的支架、浮力仓、水源;
供水管有一根以上，均与水源连通，供水管的出水口分别置于储水箱的上方，把水源的水注入储水箱内;水源包括溪流、水渠、池塘、火电厂循环水、水电厂排水、城市排污水、工业企业排污水;储水池收集第一重力水箱、第二重力水箱排除的水后通过出水口排出;
储水箱是成对的，分别与第一重力水箱、第二重力水箱相一一对应，由储水箱的支架支撑;
储水箱均是一个截面为五边形的的箱体，在箱体的一个侧面有出水口及水口门板，出水口门板通过门轴焊接在储水箱内壁上，出水口门板可以绕门轴转动，关闭后使储水箱内注满水，或由顶针撞开，使储水箱向第一重力水箱、第二重力水箱内注满水，从而使动力臂两端的第一重力水箱、第二重力水箱做上下往复运动;
储水箱内均有浮力仓，浮力仓是一个密封的充满气体的容器，通过螺栓固定在出水口门板的内侧一端，浮力仓的体积可大可小，依储水箱的大小进行选择;设计加装了浮力仓是利用水的浮力来减轻顶针顶开出水口门板时，储水箱里的水对出水口门板的阻力;浮力仓优选纤维玻璃钢制成;
二、传动单元包括动力臂组、顶针、固定顶针、承重轴、伞形外齿轮、伞形内齿轮、传动系统支架、第一链轮、第二链轮、动力输出轴;
动力臂组为一组以上，每个动力臂组均包括一个动力臂及第一重力水箱及第二重力水箱;每根动力臂均由方钢管作骨架再外侧焊接钢板、两头分别密封焊接第一重力水箱和第二重力水箱组成密封的长方形的箱体，长方形箱体里面通过带盖的注水口装有配重水，动力臂倾斜时，配重水可以在长方形箱体里面由上向下流动增加第一重力水箱或第二重力水箱的向下的运动速度和对与固定顶针的冲击力;配重水体积为第一重力水箱或第二重力水箱容积的四分之一至三分之一;动力臂的中心处开孔并密封焊接轴套;所述的第一重力水箱、第二重力水箱结构和尺寸相同，均有顶端高于上表面的顶针;
所述的顶针优选：采用高强度耐磨塑料制成的滑轮通过活动轴安装在固定2块钢板上，4根圆钢的上端分别与固定钢板焊接，下端分别焊接在水第一重力水箱、第二重力水箱内侧的四个角上，顶针的顶端高于第一重力水箱或第二重力水箱上表面;所以如此，是为了能方便地撞开储水箱的出水口门板;
第一重力水箱、第二重力水箱内均有重力水箱浮力仓，重力水箱浮力仓是一个密封的充满气体的容器，重力水箱浮力仓通过螺栓分别固定在第一重力水箱、第二重力水箱内的水箱门板的内侧一端;设计加装了重力水箱浮力仓是利用水的浮力来减轻固定顶针顶开水箱门板时水对出水箱门板的阻力;重力水箱浮力仓优选纤维玻璃钢制成;重力水箱浮力仓的体积可大可小，依第一重力水箱、第二重力水箱的大小进行选择;
第一重力水箱、第二重力水箱底部均有门板，门板焊接在活动门轴上，活动门轴焊接在第一重力水箱、第二重力水箱的底部的内壁上，门板可以沿着活动门轴转动，关闭后可以使第一重力水箱、第二重力水箱装满水，或由固定在储水池的底部的固定顶针撞开，将水排在储水池中;
伞形外齿轮与伞形内齿轮分别焊接在动力臂的底部两侧，以承重轴的轴心为圆心绕第一链轮、第二绕链轮作往复运动;伞形外齿轮安装在第一链轮的上部，伞形内齿轮安装在第二链轮的下部，第一链轮、第二链轮按同转向分别通过键与动力输出轴连接，动力输出轴为一段以上，通过轴承装置固定安装在支撑架的横梁上;轴承装置不仅固定动力输出轴，还可通过十字连轴块将连接动力臂的多段动力输出轴连接在一起;
穿过轴套的承重轴的两端分别装有轴承，通过轴承盖板与螺栓将承重轴固定在动力臂上，使动力臂转动自如;将承重轴的两端分别安放在支撑架的顶端预留的凹槽内;
动力臂的长度可长可短;第一重力水箱、第二重力水箱的容量可大可小，根据水源的水量充沛与否来决定;动力臂的长度增加或者第一重力水箱、第二重力水箱的容量增大，通过杠杆原理产生的动力就越大。因传动系统的转动部件转速较低，所以采用黄干油润滑。
三、发电单元包括第一连轴器、变速器、第二连轴器、惯性轮、轴承支架第三连轴器、发电机、支撑基础;
发电单元通过第一连轴器与传动单元的动力输出轴相连接;所述的第一连轴器与变速箱的动力输入端连接，变速箱的动力输出端通过第二连轴器与惯性轮的主轴连接，惯性轮的主轴通过第三连轴器与发电机转子连接，从而实现发电单元的发电机)发电;
惯性轮两端均有轴承，轴承置于轴承座内固定于轴承座支架上，变速箱、轴承支架、发电机通过锚栓连接固定在支撑基础上;支撑基础采用钢筋混凝土制备。
下面说明动态运动过程：(a)在供水管没供水之前，配重水处在下方的第二重力水箱一侧;受配重水的重力作用，动力臂的第二重力水箱处在下方的固定顶针上，另一端的第一重力水箱处在上方，顶针始终处于将门板打开状态(第一重力水箱在下面的情况与此相同);
(b)当供水管向两侧的储水箱同时供水时，一个储水箱内的水装满第一重力水箱，而另一个储水箱为储水状态，从而实现初始动力的供给;
(c)当第一重力水箱装满水后，由于受水的重力作用，第一重力水箱向下运动，与此同时，第二重力水箱开始向上运动, 配重水也开始流向下方的第一重力水箱一侧，加快第一重力水箱向下的运动速度;利用杠杆原理，通过动力臂上的伞形外齿轮推动第一链轮带动动力输出轴转动，同时伞形内齿轮带动第二链轮做反向空载运动;
(d)当第一重力水箱运行到底部时，正好自动落到固定顶针上，由于第一重力水箱及配重水的重力作用，使固定顶针将第一重力水箱的门板顶开，将水放出到储水池)中;于此同时，第二重力水箱运动到上面，第二重力水箱的顶针将储水箱的出水口门板顶起，储水箱内的水通过出水口装满第二重力水箱，第二重力水箱向下运动，配重水流向第二重力水箱一侧，利用杠杆原理通过动力臂带动伞形内齿轮推动第二链轮带动动力输出轴转动;同时伞形外齿轮带动第一链轮做反向空载运动;如此动力臂连同第一重力水箱、第二重力水箱完成一次循环做功，向动力输出轴同向传动两次动力;如此往复;
(e)发电单元通过第一连轴器与传动单元的动力输出轴相连接;所述的第一连轴器与变速箱的动力输入端连接，变速箱的动力输出端通过第二连轴器与惯性轮的主轴连接，惯性轮的主轴通过第三连轴器与发电机转子连接，从而实现发电单元的发电机发电。
有益效果：(1)本发明的节能型液体重力发电系统采用了科学设计，结构独特而简单，容易加工。依据能量守恒定律，采用杠杆原理的结构，利用两套链轮装置配合，实现动力臂上下往复运动都对外作功，有效提高了对水的重力的利用，将水的重力通过杠杆原理成倍放大，效率高。(2)本发明节能型液体重力发电系统不同于传统的水力发电机，解决了水力发电机对水压的苛刻要求。而且，本发明的设备使用周期长，有效降低了生产成本。(3)本发明的节能型液体重力发电系统，具有零污染排放、零距离送电、高效能发电及灵活布局等特点，可有效的将水的重力变成电能。(4)对水源的要求不高，可利用的水源包括溪流、水渠、池塘、火电厂循环水、水电厂排水;也可利用地下水源，甚至是城市排污水、工业企业排污水，除自然蒸发外，本身几乎不消耗水。(5)有效利用城市排污水、工业企业排污水而发电，大大降低污水处理成本;也可将发电用于加热水，为寒冷地区城市供热，实现水循环、发电、加热、供热于一体，有效降低燃煤锅炉对大气所带来的污染，是清洁能源的一项革命性技术。