CN102449299A - 河流流动发电 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通过利用机械系统从河流流动发电，以聚集的方式夜以继日地收集能量而无论天气条件如何，并且将系统的一部分隔离在防水容器内。所发明的机械系统产生力不平衡性并且因此产生转矩以便以高转速旋转轴。两种途径被介绍以创造力不平衡性。第一个途径使轮上的叶片操作机械化，使得压力在轮的一个侧上建立并且没有压力在另一个侧上建立。第二个途径是“水箱”，其具有门和开放的前侧，使得压力在轮的一个侧处的门上建立并且没有压力在另一个侧上建立。因此，力不平衡性被创造并且转矩被产生以便以高转速旋转轴。

Description

河流流动发电
发明概述
这些机械装置被发明以创造围绕轴的力不平衡性。力不平衡性通过将叶片(图1中的1)或水箱(图8中的37)安装在旋转装置诸如轮上以及通过利用河流仅在一个方向流动的事实来产生。在旋转装置的顶部(底部)上的叶片或水箱被设计为建立朝向河流流动的方向的侧向推动的压力，而在旋转装置的另一个侧上它们被设计为使河流流动经过，同时不在任何一个方向建立任何侧向推动的压力。因此而被创造的力不平衡性产生围绕轴的转矩并且引起轴旋转。轴的旋转能被发电机转化为电能。
附图简述
图1示出了由叶片(1、13)、轴(3)和一系列滑轮(5、12、6和7)组成的河流流动发电(RIFEG)系统的方案。-方案1
图2示出了能量收集(图1中的53)机构的结构。
图3示出了离合器(图1中的4)的基本结构。
图4示出了离合器如何工作。
图5示出了在被啮合时的详细的离合器(4)机构。
图6示出了在被脱离啮合时的详细的离合器(4)机构。
图7示出了由水箱(图8中的36)、轮(35，图7)、轴(3)和一系列滑轮(5、12、6和7)组成的河流流动发电(RIFEG)系统的另一个方案。-方案2
图8解释力不平衡性如何在轮上产生。
图9示出了由水箱(图10中的37)、传送带(图10中的45)、鼓轮(47、48)、轴(3)和一系列滑轮(5、12、6和7)组成的河流流动发电(RIFEG)系统的优选方案。-方案3
图10解释力不平衡性如何被在鼓轮(47、48)上产生。
图11示出了方案1 RIFEG系统如何被安装在河床上。
图12示出了方案2 RIFEG系统如何被安装在河床上。
图13示出了方案3 RIFEG系统如何被安装在河床上。
发明的详细描述：
图1示出了RIFEG系统的可选择的实施方案(方案1)的透视图，示出了如何通过将叶片(1)安装在轮(47)外周上而将河流流动动力转化为旋转能。当河流在如由箭头(2)示出的方向流动时，水压力在轮的顶部处以河流流动的方向在叶片(1)上建立侧向推动的压力，同时，轮(47)的底部处的叶片(13)被折叠入覆盖物(14)中，使得没有侧向推动的压力在轮(47)的底部处建立。由此，力不平衡性被创造并且引起轮(47)和轴(3)旋转。轴(3)被连接于在离合器箱(4)中的水封轴(water sealedshaft)(图3中的54，美国专利号：4398725)，并且将旋转运动传输入离合器箱(4)中。水封轴(图3中的54，美国专利号：4398725)将机构的其余部分与河水隔离。离合器箱的内部机构将在下文解释。
离合器箱(4)的输出轴(23)被连接于滑轮(5)，并且通过使滑轮(5的)直径与滑轮(12的)直径的比率(R1)较大，将滑轮(5)的旋转速率从X RPM(转每分钟)增大至Y RPM。Y RPM是滑轮(12)的旋转速率。现在，因为滑轮(12)和滑轮(6)共享同一个轴(11)，所以滑轮(6)也以Y RPM的速率旋转。下一对滑轮(6、7)通过使滑轮(6的)直径与滑轮(7的)直径的比率(R2)较大而将Y RMP增大至Z RPM。ZRPM是滑轮(7)的旋转速率。此处，Z RPM等于R1和R2以及X RPM的乘积(即Z RPM＝R1*R2*X RPM)。R1和R2被确定以满足用于发电的发电机RPM要求。发电机(9)的轴被连接于齿轮(7)的轴，并且电线(8)是水屏蔽的(water shielded)。
图2示出了能量收集机构的构型。在本图中，河流从左向右流动，并且在这个方向的水流动将轮(47)的叶片(1)向右推动并且将轮(47)顺时针旋转。当叶片(1)经过覆盖物(14)的入口(55)(见图2的右侧)时，在覆盖物(14)的入口(55)处的固定件将叶片向下朝向轮(47)的中央部推动，使得叶片能够运动至覆盖物(14)内部。同时，叶片还将小质量(15)和弹簧(16)在同一个方向向下压动。在覆盖物内部的叶片保持被折叠，直到它们到达覆盖物(14)的出口(56)。当叶片经过覆盖物(14)的出口(56)时，被压下的弹簧(16)释放其被压下的能量并且将叶片朝向离心的方向推动并且展开叶片(1)。在本图中，三个叶片(1)被展开并且五个叶片(13)被折叠在覆盖物(14)内部。这种构型创造了力不平衡性，这是因为侧向推动的压力在叶片(1)被展开时所在的轮(47)的顶部处建立，同时没有侧向推动的压力在叶片(13)被折叠在覆盖物内部时所在的底部处建立。因此而被创造的力不平衡性引起轮(47)旋转。叶片阻挡器(18)逆着水压来保持叶片。
图3示出了离合器箱(4)内部的基本结构。轴(20)是通过水封轴(54，美国专利号：4398725)而连接于图1中的轴3的输入轴。输入轴(20)的角速率可以不是一致的，如在图中被两个箭头示出的。(不一致是由于河流可以不以一致的速度流动的事实)。但是，一旦输出轴(23)达到一定的角速率，那么输出轴(23)的角速率是相对一致的。机构(19、21)的设计在图4中示出。
图4示出了齿轮(19)和齿轮(21)如何啮合和脱离啮合(22)。当齿轮(19)逆时针转动时，齿轮(19)的齿推动齿轮(21)的齿并且因此齿轮(21)顺时针转动(见齿轮(19)和齿轮(21)之间的接触：(22))。齿轮(19)从不顺时针转动，这是因为河流仅在一个方向流动，但是其逆时针转动速率可以根据河流流动的速度而波动。啮合和脱离啮合机构以这样一种方式被设计，该方式使得一旦输出旋转速率(23)达到一定的速率，那么其会保持其速率，即使是在输入旋转速率(20)减小至小于输出旋转速率(23)时。机构在图5和图6中被解释。
图5示出了当两个齿轮(19、21)啮合时的情况。当齿轮(图4中的19)逆时针(29)旋转时，齿(26)向右运动并且将齿轮(21)的齿(24)向右(30)推动并且引起齿轮(图4中的21)顺时针旋转。
图6示出了当两个齿轮(19、21)脱离啮合时的情况。当齿轮(19)比齿轮(21)旋转得慢时，齿轮(图4中的19)的齿(26)将齿轮(图4中的21)的齿(24)向下(朝向齿轮的中央部)推动。向下的推动是可能的，这是因为具有在齿(24)下方的弹簧(25)。在将齿(24)一直向下推动之后，齿(26)经过齿(24)而不将齿(24)向右(31)推动，并且因此发生脱离啮合。
图7示出了RIFEG系统的可选择的实施方案(方案2)的透视图，示出了如何通过将水箱(37)安装在轮(35)外周上而将河流流动动力转化为旋转能。当河流在如由箭头(2)示出的方向流动时，在轮(35)的顶部“A”处的水箱(37)收集流动经过前部开口(36)的水。被收集的水停留在箱中，这是因为门(38，见图8察看细节)被河水压力关闭并且阻止了水流动穿过。具有阻挡器(39)，阻挡器(39)防止门(38)摆动至阻挡器(39)被安装所在的位置之外。并且水箱(37)内的水质量将水箱(37)向右推动(侧向推动)并且将轮(35)顺时针转动。当由河流流动引起的侧向推动正在顶部区域“A”(32)处发生时，在底部区域“B”(34)处的水箱使水经过后部开口和前部(36)开口。在此处发生门打开，这是因为当门(38)顺时针旋转时，没有阻挡器(见图8的底部以察看细节)。现在，顶部“A”(32)和底部“B”(34)之间的力不平衡性引起轮(35)和轴(3)顺时针旋转(见图8以察看细节)。轴(3)被连接于水封轴(图3中的54，美国专利号：4398725)，并且将旋转运动传输入离合器箱(4)中。水封轴(图3中的54，美国专利号：4398725)将机构的其余部分与河水隔离。
离合器箱(4)的输出轴(23)被连接于滑轮(5)，并且通过使滑轮(5的)直径与滑轮(12的)直径的比率(R1)较大，将滑轮(5)的旋转速率从X RPM(转每分钟)增大至Y RPM。Y RPM是滑轮(12)的旋转速率。现在，因为滑轮(12)和滑轮(6)共享同一个轴(11)，所以滑轮(6)也以Y RPM的速率旋转。下一对滑轮(6、7)通过使滑轮(6的)直径与滑轮(7的)直径的比率(R2)较大而将Y RMP增大至Z RPM。ZRPM是滑轮(7)的旋转速率。此处，Z RPM等于R1和R2以及X RPM的乘积(即Z RPM＝R1*R2*X RPM)。R1和R2被确定以满足用于发电的发电机RPM要求。
图8解释轮(35)如何旋转。水箱(37)(见顶部右侧)具有在前部的开口(36)以及在后部的且在顶部处被铰接(40)的门(38)。其向前摆动并且打开通路。但是当其从打开位置摆动回来时，阻挡器(39)阻止门(38)并且其阻挡水流动。
当门(38)被河流流动压力朝向后推动时，在轮(35)的顶部“A”(32)处的水箱(37)将门(38)关闭。当水箱(37)中的水质量向右运动时，其将水箱(37)向右推动并且其引起轮(35)顺时针旋转。在另一方面，底部“B”(34)处的水箱(37)的门(38)被河流流动压力强迫打开，并且它们使河流流动通过水箱(37)，因此没有反平衡力(counter balancingforce)在底部“B”(34)处产生。由此，力不平衡性被创造并且其引起轮(35)旋转。
图9示出了RIFEG系统的优选的实施方案(方案3)的透视图，示出了如何通过将水箱(37)安装在围绕两个鼓轮(47、48)延伸的传送带(45)上而将河流流动动力转化为旋转能。当河流在如由箭头(2)示出的方向流动时，在顶部“C”(44)处的水箱(37)收集流动经过开口(36)的水。被收集的水停留在箱中，这是因为门(图10中的38)被河水压力关闭并且阻止了水流动经过。在每个水箱(37)中都具有阻挡器(39)，阻挡器(39)防止门(38)摆动至阻挡器(39)被安装所在的位置之外。并且水箱(37)内的水质量将水箱(37)朝向河流流动方向推动(侧向推动)，并且其引起传送带(45)在相同的方向运动并且将鼓轮(47、48)顺时针转动。当由河流流动引起的侧向推动正在顶部区域“C”(44)处发生时，在底部区域“D”(46)处的水箱使水经过后部开口和前部(36)开口。在此处发生门打开，这是因为当门(38)顺时针旋转时，没有阻挡器(见图10以察看细节)。因此，力不平衡性在顶部“C”(44)和底部“D”(46)之间被创造，并且其引起传送带(45)和轴(3)顺时针旋转(见图10以察看细节)。轴(3)被连接于水封轴(图中的54，美国专利号：4398725)，并且将旋转运动传输入离合器箱(4)中。水封轴(图3中的54，美国专利号：4398725)将机构的其余部分与河水隔离。
离合器箱(4)的输出轴(23)被连接于滑轮(5)，并且通过使滑轮(5的)直径与滑轮(12的)直径的比率(R1)较大，将滑轮(5)的旋转速率被从X RPM(转每分钟)增大至Y RPM。Y RPM是滑轮(12)的旋转速率。现在，因为滑轮(12)和滑轮(6)共享同一个轴(11)，所以滑轮(6)也以Y RPM的速率旋转。下一对滑轮(6、7)通过使滑轮(6的)直径与滑轮(7的)直径的比率(R2)较大而将Y RMP增大至Z RPM。ZRPM是滑轮(7)的旋转速率。此处，Z RPM等于R1和R2以及X RPM的乘积(即Z RPM＝R1*R2*X RPM)。R1和R2被确定以满足用于发电的发电机RPM要求。
图10解释鼓轮(47、48)如何旋转。水箱(37)(见顶部右侧)具有在前部的开口(36)以及在后部且在顶部处被铰接(40)的门(38)。其向前摆动并且打开通路。但是当其从打开位置摆动回来时，阻挡器(39)阻止门(38)并且阻挡水流动。
当门(38)被河流流动压力向后推动时，在传送带(45)的顶部“C”(44)处的水箱(37)将门(38)关闭。因为门(38)阻挡了水流，所以水箱(37)中的水停留在内部。当水箱(37)中的水质量向右运动时，其将水箱(37)和传送带(45)向右推动并且其引起鼓轮(47、48)顺时针旋转。在另一方面，传送带(45)的底部“D”(46)处的水箱(37)的门(38)被河流流动压力强迫打开，并且使河水流动通过水箱(37)，并且因此没有反平衡力在底部“D”(46)处产生。因此，在顶部“C”和底部“D”之间的力不平衡性被创造并且引起传送带(45)旋转。铰链(42)、臂1(41)和臂2(43)都是水箱(37)的一部分，其功能是将水箱(37)连接于传送带(45)，使得当水箱(37)向右运动时，其将传送带(45)随着其拉动，并且使水箱(37)能够沿着滚筒(47、48)的外周的圆形表面而运动。
图11示出了方案1的RIFEG系统如何被安装。首先，柱(49)被放低至河床的底部并且被固定在系统待被安装的地点处。方案1的RIFEG系统的孔(51)用于使系统沿着柱(49)下降至河床。下降是通过将水通过水管(50)填充入压舱物(52)中来完成。压舱物(52)的尺寸使得当其被水填充时，整个系统停留在其被安装的地点处。压舱物(52)系统被用于使更易于将系统下降至河床以及在需要维护时将系统升高至水的上方。
图12示出了与图11相同的内容，除了RIFEG系统是如图7中所示的方案2之外。
图13示出了与图11相同的内容，除了RIFEG系统是如图9中所示的方案3之外。
本发明的其中请求保护独占的财产权或特权的实施方案被限定在权利要求中。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种发电的系统，其中河流流动动力通过使用由必需的机械元件组成的机械系统产生围绕轴线的力不平衡性而被转化为旋转动力并且然后转化为电，所述发电的系统包括：
(a)被安装在圆形轮的外周上的叶片、覆盖物、覆盖物入口固定件和相关联的弹簧质量系统，其是上文叙述的必需的机械元件，其中当河流流动时，在所述轮的一侧处的所述叶片面向水流并且侧向推动的压力抵着所述叶片建立，同时在所述轮的另一侧处的叶片随着所述叶片进入所述覆盖物的区域而通过所述覆盖物入口固定件被向下折叠，并且所述叶片以折叠的构型被储存在所述覆盖物的内部，使得没有侧向推动的压力抵着该叶片建立，并且因此所述力不平衡性被产生并且所述力不平衡性引起所述轮旋转，
(b)上文叙述的弹簧质量系统，其中当所述叶片被在所述覆盖物的入口处的固定件折叠时，所述叶片将所述质量和所述弹簧朝向所述轮的中央部压动，并且弹簧能量被储存并且保持被储存，直到所述叶片经过出口孔，并且当所述叶片经过在所述覆盖物的区域的端处的所述出口孔时，所述弹簧释放其能量并且将所述叶片向上推动，使得所述叶片被强迫打开并且处在其逆着河流水流动而面向的位置中，因此侧向推动的压力在所述叶片上建立并且该侧向推动的压力在河流水流动的方向推动所述叶片，
(c)离合器机构，其中在齿轮(A)比另一个齿轮(B)旋转得快时所述齿轮(A)与另一个齿轮(B)啮合，并且在所述齿轮(A)比所述另一个齿轮(B)旋转得慢时所述齿轮(A)脱离啮合，
(d)所述离合器机构，其中所述齿轮(A)和所述齿轮(B)的齿轮齿面角是相同的，并且所述齿轮(B)不是固定的，而是向上和向下可运动的并且具有在下方的弹簧，使得当所述齿轮(A)的齿在一个方向运动而使得所述两个齿面彼此滑动时，所述齿轮(A)的齿向着所述齿轮(B)的中央部的方向向下推动所述齿轮(B)的齿，而不是在所述齿轮(A)运动的方向推动，并且因此发生脱离啮合，而如果所述齿轮(A)在相对意义上的另一个方向运动，那么代替滑动，所述两个齿轮(A和B)面向彼此并且所述齿轮(A)在所述齿轮(A)运动的方向推动所述齿轮(B)，因此发生齿轮啮合，
(e)被安装在圆形轮的外周上的“水箱”，其作为所述必需的机械元件，其中所述水箱具有在前部的开口并且具有在后部的门，所述门在顶部(或底部)处被铰接并且具有在铰链的另一侧上的阻挡器，使得所述门能够在一个方向打开(使得水能够流动经过)而不能够在另一个方向打开，使得当河流流动时，在所述轮的顶部(底部)处的水箱被水填充并且水在河流流动的方向推动所述水箱和所述轮，同时在底部(顶部)处的所述水箱使水经过前部开口和后部开口并且没有侧向推动的压力能够产生，并且因此在顶部和底部之间的所述力不平衡性被产生并且所述力不平衡性引起所述轮旋转，
(f)被安装在传送带上的“水箱”，其作为所述必需的机械元件，其中所述水箱具有在前部的开口并且具有在后部的门，所述门在顶部(或底部)处被铰接并且具有在铰链的另一侧上的阻挡器，使得所述门能够在一个方向打开(使得水能够流动经过)而不能够在另一个方向打开，使得当河流流动时，在所述传送带的顶部(底部)处的水箱被水填充并且水在河流流动的方向推动所述水箱和所述传送带，同时在底部(顶部)处的所述水箱使水经过前部开口和后部开口并且没有侧向推动的压力能够产生，并且因此在顶部和底部之间的所述力不平衡性被产生并且所述力不平衡性引起所述传送带旋转。

Claims (3)

1.一种发电的系统，其中河流流动动力通过使用由必需的机械元件组成的机械系统产生围绕轴线的力不平衡性而被转化为旋转动力并且然后转化为电，所述发电的系统包括：
(a)被安装在圆形轮的外周上的叶片、覆盖物、覆盖物入口固定件和相关联的弹簧质量系统，其是上文叙述的必需的机械元件，其中当河流流动时，在所述轮的一侧处的所述叶片面向水流并且侧向推动的压力抵着所述叶片建立，同时在所述轮的另一侧处的叶片随着所述叶片进入所述覆盖物的区域而通过所述覆盖物入口固定件被向下折叠，并且所述叶片以折叠的构型被储存在所述覆盖物的内部，使得没有侧向推动的压力抵着该叶片建立，并且因此在权利要求1中叙述的所述力不平衡性被产生并且所述力不平衡性引起所述轮旋转，
(b)上文叙述的弹簧质量系统，其中当所述叶片被在所述覆盖物的入口处的固定件折叠时，所述叶片将所述质量和所述弹簧朝向所述轮的中央部压动，并且弹簧能量被储存并且保持被储存，直到所述叶片经过出口孔，并且当所述叶片经过在所述覆盖物的区域的端处的所述出口孔时，所述弹簧释放其能量并且将所述叶片向上推动，使得所述叶片被强迫打开并且处在其逆着河流水流动而面向的位置中，因此侧向推动的压力在所述叶片上建立并且该侧向推动的压力在河流水流动的方向推动所述叶片，
(c)离合器机构，其中在齿轮(A)比另一个齿轮(B)旋转得快时所述齿轮(A)与另一个齿轮(B)啮合，并且在所述齿轮(A)比所述另一个齿轮(B)旋转得慢时所述齿轮(A)脱离啮合，
(d)在权利要求4中叙述的所述离合器机构，其中所述齿轮(A)和所述齿轮(B)的齿轮齿面角是相同的，并且所述齿轮(B)不是固定的，而是向上和向下可运动的并且具有在下方的弹簧，使得当所述齿轮(A)的齿在一个方向运动而使得所述两个齿面彼此滑动时，所述齿轮(A)的齿向着所述齿轮(B)的中央部的方向向下推动所述齿轮(B)的齿，而不是在所述齿轮(A)运动的方向推动，并且因此发生脱离啮合，而如果所述齿轮(A)在相对意义上的另一个方向运动，那么代替滑动，所述两个齿轮(A和B)面向彼此并且所述齿轮(A)在所述齿轮(A)运动的方向推动所述齿轮(B)，因此发生齿轮啮合。
2.一种被安装在圆形轮的外周上的“水箱”，其作为在权利要求1中叙述的所述必需的机械元件，其中所述水箱具有在前部的开口并且具有在后部的门，所述门在顶部(或底部)处被铰接并且具有在铰链的另一侧上的阻挡器，使得所述门能够在一个方向打开(使得水能够流动经过)而不能够在另一个方向打开，使得当河流流动时，在所述轮的顶部(底部)处的水箱被水填充并且水在河流流动的方向推动所述水箱和所述轮，同时在底部(顶部)处的所述水箱使水经过前部开口和后部开口并且没有侧向推动的压力能够产生，并且因此在顶部和底部之间的所述力不平衡性被产生并且所述力不平衡性引起所述轮旋转。
3.一种被安装在传送带上的“水箱”，其作为在权利要求1中叙述的所述必需的机械元件，其中所述水箱具有在前部的开口并且具有在后部的门，所述门在顶部(或底部)处被铰接并且具有在铰链的另一侧上的阻挡器，使得所述门能够在一个方向打开(使得水能够流动经过)而不能够在另一个方向打开，使得当河流流动时，在所述传送带的顶部(底部)处的水箱被水填充并且水在河流流动的方向推动所述水箱和所述传送带，同时在底部(顶部)处的所述水箱使水经过前部开口和后部开口并且没有侧向推动的压力能够产生，并且因此在顶部和底部之间的所述力不平衡性被产生并且所述力不平衡性引起所述传送带旋转。
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