CN101560965A

CN101560965A - 重力势能转换装置

Info

Publication number: CN101560965A
Application number: CNA2008100496001A
Authority: CN
Inventors: 王全章; 窦兰梅; 王星
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2028-04-14
Also published as: CN101560965B

Abstract

本发明公开了一种重力势能转换装置，由水泵输出的动力水，并与液控二位四通阀的P口相连，液控二位四通阀连接转换泵，其中：所述液控二位四通阀的阀体内腔两端部分别设有液控口，快跳阀分别位于液控口内，在转换泵的泵体内分别设有与上、下活塞腔相连通的负反馈凹槽，负反馈凹槽与液控口相连通，上、下活塞上设有与负反馈凹槽相对应的凸台；所述转换泵采用压杆泵或拉杆泵或拉压丁泵结构。具有结构紧凑，成本低，抽取液体效率高，不受气候、地理位置影响，利用重力势能进行介质转换，抽取地下深层液态物质，可抽深层地下热水、抽原油、抽碱、抽酸、抽盐、抽可燃冰。

Description

重力势能转换装置

技术领域

本发明涉及液压技术领域，尤其涉及一种重力势能转装置。

技术背景

大自然能是自然界赐给人类的取之不尽，用之不竭且无任何环境污染的能源。人类利用大自然能作为动力源进行能量转换一般可分为两类，其中一类是靠大自然的动能做功的能量转换装置，如：太阳能发电、风力发电机、潮夕能发电机等；另一类是靠大自然的重力势能做功的能量转换装置，如：水力发电机。目前在世界范围内广泛使用的风力发电机因受气候、地域的限制比较大，且能量密度不稳定，即使转换成电能，还需高压输电，所以风力发电机只能在局部地区、小范围内使用。利用水力发电机发电，不仅受气候变化的影响较大，而且受地理位置的限制更大，因此水力发电机站只能在少数的、特殊的地域建立，且建站周期长、费用高、建成后对地理环境还会产生一定的不利影响，发出的电在输送时仍需高额费用。因此水力发电是目前世界上能供人类利用的一大能源，而不可能是唯一能源，人类还需大量使用资源型能源。如：天燃气、石油、煤等。

发明内容

为克服现有技术存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种结构紧凑，成本低，不受气候变化、不受地理位置影响，对环境无任何污染，利用大自然的重力势能为动力抽取地下深层液态物质的重力势能转换装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该重力势能转换装置通过管路依次连接有水泵、过滤器、液控二位四通阀、转换泵，由水泵输出的动力水管与液控二位四通阀的P口相连，液控二位四通阀的A口由动力管路与转换泵的下活塞腔工作液口相连，液控二位四通阀的B口由动力管与转换泵的上活塞腔工作液口相连，其特征在于：所述液控二位四通阀具有阀体，阀体两端分别设有与阀芯腔相连通的液控口，快跳阀分别位于液控口内；所述转换泵具有泵体、位于泵体内的上、下活塞腔和位于活塞腔内的上、下活塞，在泵体内分别设有与上、下活塞腔相连通的负反馈凹槽，负反馈凹槽分别通过管路与液控二位四通阀的液控口相连通，活塞上设有与负反馈凹槽相对应的凸台；液控二位四通阀的O口由排水管伸入被抽液体的液面下部，下活塞腔进液管通过单向阀与转换泵的下活塞腔进液口相连，转换泵的下活塞腔出液口通过单向阀连通出液管，上活塞腔进液管通过单向阀与转换泵的上活塞腔进液口相连，转换泵的上活塞腔出液口通过单向阀连通出液管。

所述转换泵的负反馈凹槽分别设置在泵体上、下活塞腔的无活塞腔一侧端部，所述与负反馈凹槽相对应的凸台分别设置在活塞的无活塞杆一侧，所述转换泵的上活塞腔进液口和上活塞腔出液口分别设在上活塞腔的有活塞杆一侧的泵体上，所述转换泵的下活塞腔进液口和下活塞腔出液口分别设在下活塞腔的有活塞杆一侧的泵体上，所述转换泵的上活塞腔工作液口和下活塞腔工作液口分别设置在上、下活塞腔的无活塞杆腔一侧的泵体上。

所述转换泵的负反馈凹槽分别设置在有活塞杆的活塞腔一侧的泵体上，所述与负反馈凹槽相对应的凸台分别设置在活塞的有活塞杆一侧，所述转换泵的下活塞腔进液口和下活塞腔出液口分别设在下活塞腔的无活塞杆一侧的泵体，所述转换泵的上活塞腔进液口和上活塞腔出液口分别设在上活塞腔的无活塞杆一侧的泵体上，所述转换泵的下活塞腔工作液口和上活塞腔工作液口分别设置在上、下活塞腔的有活塞杆腔一侧的泵体。

所述转换泵的负反馈凹槽在上活塞腔的两端分别设置为两个，在上活塞的有活塞杆侧和无活塞杆侧分别设有与负反馈凹槽相对应的凸台，所述转换泵的下活塞腔进液口和下活塞腔出液口分别设在下活塞腔的有活塞杆一侧的泵体，所述转换泵的下活塞腔进液口和下活塞腔出液口分别设在下活塞腔的无活塞杆一侧的泵体上，所述转换泵的上活塞腔工作液口设置在上活塞腔的无活塞杆腔一侧的泵体上，所述转换泵的下活塞腔工作液口设置在上活塞腔的有活塞杆腔一侧的泵体上，所述转换泵的上活塞腔进液口和上活塞腔出液口分别设置在下活塞腔的有活塞杆一侧的泵体上。

所述转换泵活塞的凸台具有在凸台的侧面和端面之间设有返程补油通道，在返程补油通道内设有单向阀。

所述水泵和过滤器之间设有蝶阀，在水泵的入口和过滤器出口并联设置手动旁通阀。

采用上述技术方案，本发明的有益效果：该重力势能转换装置具有水泵、液控二位四通阀和转换泵，水泵及水源位于地面上，液控二位四通阀和转换泵伸入地下深处，以水泵提供动力，通过液控二位四通阀和转换泵相连接液控二位四通阀的阀体内腔两端部分别设有液控口，快跳阀位于液控口内，转换泵的泵体内分别设有与上、下活塞腔相连通的负反馈凹槽，负反馈凹槽分别通过管路与液控二位四通阀的液控口相连通，上、下活塞上设有与负反馈凹槽相对应的凸台，转换泵上的负反馈凹槽、凸台与液控二位四通阀上的快跳阀实现互负反馈。转换泵在工作时，活塞上的凸台进入负反馈凹槽内，使负反馈凹槽内的液体压力升高，从而使快跳阀推动液控二位四通阀阀芯换向，阀芯返向移动情况相同，实现液控二位四通阀的往复换向。液控二位四通阀的O口由排水管伸入被抽液体的液面下部，水泵内的水被注入地下被抽液体的下部，地下被抽液体通过下腔进液管和转换泵的下活塞腔进液口进入转换泵，经转换泵的下活塞腔出液口和出液管泵出地下深层的液态物质。控制液控二位四通阀的往复换向，转换泵的上腔进液管经转换泵的上活塞腔进液口抽吸地下深层液态物质，由转换泵的上活塞腔出液口通过单向阀及其连通出液管输出地下深层液态物质，从而实现转换泵连续泵液。在水泵和过滤器之间设有蝶阀，在水泵的入口和过滤器出口并联设置手动旁通阀。当转换泵正常工作后，打开手动旁通阀，关闭水泵和蝶阀，水由手动旁通阀流出，向液控二位四通阀供水，转换泵在重力势能的作用下继续循环工作，从而实现在无外加动力的情况下转换泵向地面连续泵液。该重力势能转换装置结构紧凑，体积小，布局合理且成本低，具有多种用途，可抽深层地下热水、抽原油、抽碱、抽酸、抽盐、抽可燃冰，其最大特点是利用重力势能进行介质转换，即利用地球表面的液体与地壳深层的液体所产生的位差进行能量转换。其特点如下：1、可实现自动运行，在转换时是利用重力势能转换因此在转换时不消资源能源，并可连续进行转换，即无能耗消耗。2、适用范围广，在地球上任意地方均适用。3、转换的液体可直接利用，如抽出的热水可用于居民取暖、恒温大棚菜，恒温鱼塘，恒温农业、工业干燥。4、可间接利用，如为地热发电提供热源。投资小，电价便宜，可应用法拉地定律电解水，电解出的氢气与氧气，其氢气可作为流动性能源使用，用作汽车、摩托车、内燃机车的燃料，地热能基本上可替代目前世界上使用的各种能源，可解当前世界上能源危机。5、完全达到环境要求，因为使用地热时无环境污染，同时在转换时采用了等量置换法，预防因大量抽取地下液态物质如地下水引起的地面下沉，确保地壳风部压力平衡，可减少地震、火山等自然灾害。6、置换深度为任意深层的以适用范围广。

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明重力势能转换装置的结构示意图。

图2为转换泵为拉杆泵的重力势能转换装置的结构示意图。

图3为转换泵为拉压杆泵的重力势能转换装置的结构示意图。

图4为本发明重力势能转换装置的液控二位四通阀的结构示意图。

图5为转换泵为拉压杆泵的活塞的结构示意图。

具体实施方式

如图1所求的重力势能转换装置，由水泵2、蝶阀3、手动旁通阀4、过滤器5、液控二位四通阀13、转换泵16、单向阀和管路7组成。水泵2的引水管伸入水源1中，水源采用水库、河流、池塘、湖泊、大海、水井内的水，水泵2的出口连接蝶阀3，蝶阀3的出口通过管路连接过滤器5，手动旁通阀4并联设在水泵2的引水口和蝶阀3的出口之间，过滤器5的出口连接自动记录液量表6，自动记录液量表6的出口通过动力水管8连接液控二位四通阀13的P口，液控二位四通阀13的O口通过管路伸入深层地下水的液面深处，液控二位四通阀13的A口通过管路连接转换泵16的下活塞腔工作液口D，液控二位四通阀13的B口通过管路连接转换泵16的上活塞腔工作液口C，下活塞腔进液管25通过进液单向阀24连接转换泵16的下活塞腔进液口M，上活塞腔进液管26通过进液单向阀23连接转换泵16的上活塞腔进液口E，转换泵16的上活塞腔出液口F通过出液单向阀11由管路引出地面连通集液器9，转换泵16的下活塞腔出液口N通过出液单向阀10由管路引出地面连通集液器9。如图4所示，液控二位四通阀13具有阀体13.1，阀体位于内腔两端部分别设有液控口13.2、13.3，上快跳阀12位于液控口13.2内，下快跳阀14位于液控口13.3内。转换泵16为压杆泵，具有泵体，泵体内具有活塞腔，活塞腔的中部具有中间支承板19，中间支承板19将活塞腔间隔成上、下两个活塞腔，上、下活塞腔内的上活塞18、下活塞20由活塞杆穿过中间支承板19连接成本体，在泵体16.1上活塞腔的上端设有上负反馈凹槽15，在泵体16.1内下活塞腔的下端设有下负反馈凹槽22，上、下负反馈凹槽15、22分别通过管路或管道与液控二位四通阀13上的液控口13.3、13.2相连通，转换泵16的上活塞18的无活塞杆侧设有与上负反馈凹槽15相对应的凸台17，转换泵16的下活塞20的无活塞杆侧设有与下负反馈凹槽22相对应的凸台21。转换泵16的上活塞腔工作液口C设在上活塞腔无活塞杆侧的上端，转换泵16的下活塞腔工作液口D设在下活塞腔无活塞杆侧的下端，转换泵16的上活塞腔进液口E、上活塞腔出液口F分别设在上活塞腔有活塞杆侧的下端，转换泵16的下活塞腔进液口M、下活塞腔出液口N分别设在下活塞腔有活塞杆侧的上端。如图5所示的转换泵的活塞，在活塞的上、下凸台17、21的侧面和端面之间分别设有返程补油通道18.1、18.2，在返程补油通道内设有单向阀18.3、18.4。当活塞位于无活塞杆腔的上端部返向向下运动时，由于上凸台端部位于上负反馈凹槽15内，在上负反馈凹槽15内形成了负压，此时转换泵的上活塞腔内的工作液可通过返程补油通道18.1和单向阀18.3进入上负反馈凹槽15内，从而消除了负压的反作用力，当活塞位于有活塞杆腔的下端部时情况相同。

如图2所示，转换泵16为拉杆泵，上负反馈凹槽15设在泵体16.1的中间支承板19的上端面位置，下负反馈凹槽22设在泵体16.1的中间支承板19的下端位置，上、下负反馈凹槽15、22分别通过管路或管道与液控二位四通阀13上的液控口13.3、13.2相连通，转换泵16的上活塞18的有活塞杆侧设有与上负反馈凹槽15相对应的凸台17，转换泵16的下活塞20的有活塞杆侧设有与下负反馈凹槽22相对应的凸台21。转换泵16的下活塞腔工作液口C设在下活塞腔无活塞杆侧的上端，转换泵16的上活塞腔工作液口D设在上活塞腔有活塞杆侧的下端，转换泵16的下活塞腔进液口M、下活塞腔出液口N分别设在下活塞腔无活塞杆侧的下端，转换泵16的上活塞腔进液口E、上活塞腔出液口F分别设在上活塞腔无活塞杆侧的上端。

如图3所示，转换泵16为拉压杆泵，上负反馈凹槽15设在泵体16.1上活塞腔无活塞杆侧的上端，下负反馈凹槽22设在泵体16.1的中间支承板19的上端位置，上、下负反馈凹槽15、22分别通过管路或管道与液控二位四通阀13上的液控口13.3、13.2相连通，转换泵16的上活塞18的无活塞杆侧设有与上负反馈凹槽15相对应的凸台17，转换泵16的上活塞18的有活塞杆侧设有与下负反馈凹槽22相对应的凸台21。转换泵16的上活塞腔工作液口C设在上活塞腔无活塞杆侧的上端，转换泵16的下活塞腔工作液口D设在上活塞腔有活塞杆侧的下端，转换泵16的上活塞腔进液口E、上活塞腔出液口F分别设在下活塞腔有活塞杆侧的上端，转换泵16的下活塞腔进液口M、上活塞腔出液口N分别设在下活塞腔无活塞杆侧的下端。

图1所示的本发明转换泵为压杆泵时的工作过程：当水泵起动后，水由水泵泵出，经蝶阀、过滤器、自动记录流量表、液控二位四通阀的P口、A口，进入转换泵的下活塞腔，转换泵的上活塞腔无活塞杆端内的水经液控二位四通阀的B口、O口输出，经排出管排入所要抽取的地下热水的液面以下的深处，此时转换泵的上、下活塞上行，上活塞腔的有活塞杆侧抽取地下热水，下活塞腔的有活塞杆侧抽入的地下热水经出液管排出，当上活塞的凸台进入上负反馈凹槽时，上负反馈凹槽内的水压增高，增高的水压推动快跳阀上行，从而推动液控二位四通阀的阀芯上行，从而改变工作液流动方向，高压水便由液控二位四通阀的P口、B口和转换泵的C口进入转换泵的上活塞腔，转换泵下活塞腔的水经D口、液控二位四通阀的A口、O口排入所要抽取的液体的液面深处，活塞开始下行。活塞下行时，转换泵的下活塞腔有活塞杆侧抽取地下热水，转换泵的上活塞腔有活塞杆侧内的热水经出液管抽至地表的集液器内。当下活塞的凸台进入下负反馈凹槽时，凹槽内的水压升高，增高的水压推动上快跳阀使液控二位四通阀换向，改变工作液的流动方向，高压水进入转换泵的下腔，转换泵上腔液体排入地下液体液面下的深处，周而复始将液体泵出。水泵正常工作后，打开手动旁通阀，关闭水泵和蝶阀，利用管道的虹吸现象，使水不断地流入液控二位四通阀和转换泵，转换泵由负反馈控制，与液控二位四通阀互负反馈，靠重力势能将液体泵出。

Claims

1、一种重力势能转换装置，其通过管路依次连接有水泵、过滤器、液控二位四通阀、转换泵，由水泵输出的动力水管与液控二位四通阀的P口相连，液控二位四通阀的A口由动力管路与转换泵的D口相连，液控二位四通阀的B口由动力管与转换泵的C口相连，其特征在于：所述液控二位四通阀具有阀体，阀体两端分别设有与阀芯腔相连通的液控口，快跳阀分别位于液控口内；所述转换泵具有泵体、位于泵体内的上、下活塞腔和位于活塞腔内的上、下活塞，在泵体内分别设有与上、下活塞腔相连通的负反馈凹槽，负反馈凹槽分别通过管路与液控二位四通阀的液控口相连通，活塞上设有与负反馈凹槽相对应的凸台；液控二位四通阀的O口由排水管伸入被抽液体的液面下部，下活塞腔进液管通过单向阀与转换泵的下活塞腔进液口相连，转换泵的下活塞腔出液口通过单向阀连通出液管，上活塞腔进液管通过单向阀与转换泵的上活塞腔进液口相连，转换泵的上活塞腔出液口通过单向阀连通出液管。

2、根据权利要求1所述的重力势能转换装置，其特征在于：所述转换泵的负反馈凹槽分别设置在泵体上、下活塞腔的无活塞腔一侧端部，所述与负反馈凹槽相对应的凸台分别设置在活塞的无活塞杆一侧，所述转换泵的上活塞腔进液口和上活塞腔出液口分别设在上活塞腔的有活塞杆一侧的泵体上，所述转换泵的下活塞腔进液口和下活塞腔出液口分别设在下活塞腔的有活塞杆一侧的泵体上，所述转换泵的上活塞腔工作液口和下活塞腔工作液口分别设置在上、下活塞腔的无活塞杆腔一侧的泵体上。

3、根据权利要求1所述的重力势能转换装置，其特征在于：所述转换泵的负反馈凹槽分别设置在有活塞杆的活塞腔一侧的泵体上，所述与负反馈凹槽相对应的凸台分别设置在活塞的有活塞杆一侧，所述转换泵的下活塞腔进液口和下活塞腔出液口分别设在下活塞腔的无活塞杆一侧的泵体，所述转换泵的上活塞腔进液口和上活塞腔出液口分别设在上活塞腔的无活塞杆一侧的泵体上，所述转换泵的下活塞腔工作液口和上活塞腔工作液口分别设置在上、下活塞腔的有活塞杆腔一侧的泵体。

4、根据权利要求1所述的重力势能转换装置，其特征在于：所述转换泵的负反馈凹槽在上活塞腔的两端分别设置为两个，在上活塞的有活塞杆侧和无活塞杆侧分别设有与负反馈凹槽相对应的凸台，所述转换泵的下活塞腔进液口和下活塞腔出液口分别设在下活塞腔的有活塞杆一侧的泵体，所述转换泵的下活塞腔进液口和下活塞腔出液口分别设在下活塞腔的无活塞杆一侧的泵体上，所述转换泵的上活塞腔工作液口设置在上活塞腔的无活塞杆腔一侧的泵体上，所述转换泵的下活塞腔工作液口设置在上活塞腔的有活塞杆腔一侧的泵体上，所述转换泵的上活塞腔进液口和上活塞腔出液口分别设置在下活塞腔的有活塞杆一侧的泵体上。

5、根据权利要求1至4任一项权利要求所述的重力势能转换装置，其特征在于：所述转换泵活塞的凸台具有在凸台的侧面和端面之间设有返程补油通道，在返程补油通道内设有单向阀。

6、根据权利要求1至4任一项权利要求所述的重力势能转换装置，其特征在于：所述水泵和过滤器之间设有蝶阀，在水泵的入口和过滤器出口并联设置手动旁通阀。

7、根据权利要求5所述的重力势能转换装置，其特征在于：所述水泵和过滤器之间设有蝶阀，在水泵的入口和过滤器出口并联设置手动旁通阀。