CN102713256A

CN102713256A - 用于产生能量的传送装置

Info

Publication number: CN102713256A
Application number: CN2010800445679A
Authority: CN
Inventors: 沃特·雷斯特
Original assignee: WRH Walter Reist Holding AG
Current assignee: WRH Walter Reist Holding AG
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-10-03
Also published as: US9388788B2; EP2486266A1; JP2013506789A; CH701945A2; US20120248787A1; NZ599574A; ZA201202439B; RU2012117952A; JP5788883B2; BR112012007809A2; AP2012006237A0; CA2775741A1; WO2011041918A1; AU2010305249A1

Abstract

本发明涉及用于产生能量的传送装置，包括多个容器(11)的循环传送机构(10)，该传送机构具有负载段和回行段并被设计成在具有角度(α)的斜面上向下滑动或滚动，其中该负载段驱动该回行段，该传送装置还具有能量取用装置(5)，所述能量取用装置通过该循环传送机构(10)被驱动，该传送装置还具有从所述装置(5)取出能量的机构(3)。所述装置的运行方法的特征是，在该传送机构循环运转时，给正进入负载段(箭头A处)的第一容器(11)装载装载物料，该物料在装填后的容器(11)刚要离开负载段(箭头B处)时被倒出。物料可以是液态或散料状固态的。斜面角度、负载段长度、容器装满程度或以上两个或所有三个可能条件的组合可根据所需要的能量来选取。

Description

用于产生能量的传送装置

技术领域

本发明涉及传送装置，借此收存、运送和交付出液态或固态的具有散料性能的物料。该传送装置不具有驱动装置，而是具有用于产生电能的发电机。该装置仅由重力驱动。

发明内容

本发明的新颖之处在于，在斜面上从上向下移动的容器的“直线”传送机构连续装载有物质并且在经过一段运行时间或距离后被倒空并回行。传送机构的装载部分是一种负载段，传送机构的回行的不再装载的部分是一种回行段。由于装载部分以一种下坡运行方式连续驱动回行段，所以只需要注意装载和排空能够连续进行。根据能量需求的不同，斜面角度、负载段长度或容器装满程度是可改变的。回行段能以架空方式或在一个平面内回到负载段。能量取用装置如类似轮子的装置与传送机构接合并随之转动。在该装置的轴上设有例如发电机，在发电机中，由轴的转动产生电流。当然，转矩也可被继续直接用于工作。

附图说明

以下附图示出了本发明的原理。

图1示出组装起来的功能部件的模型般的总体示图。

图2是示出斜面角度例子的侧视图。

图3和图4示出具有装填和倒空机构的传送机构容器的例子。

图5示出该容器被特别构造成“箕斗”或腔室状以便运送驱动物质。

图6示出图5所示的构造，其中所有箕斗或腔室的侧壁是打开的。

图7放大示出图6的具有装填站A的侧壁。

图8a至图8f示出在不同的间距和倾斜角时的容器或腔室装满程度。

图9a至图9d示出该装置的15°至35°的倾斜角度或势能，此时在相应倾斜角度下有最大装满程度。

图10a和图10b示出容器形状的例子，该容器形状在工作方向上朝后敞开并且被后行容器的前壁封闭。

图11更具体明确地示出图5-图7所示的容器形状或腔室形状。

图12a和图12b示出变成腔室或容器的其它容器形状。

具体实施方式

图1示意性示出能实现本发明的装置。这些装置能以各种各样的形式构成。图3和图4示出一个例子。

图1示出倾斜的楔形基台1，它例如可以是倾斜的底座，该装置通过支撑机构2如U型材在倾斜的底座上固定装设于水平面上。这些描述纯粹是说明性的，为了示出和讨论在传送机构10下方的斜面作用。循环的传送机构10由通过连接机构12相连接的多个容器11形成。传送机构10的负载段在斜面上运行，该斜面例如可以是下坡。依次排列的多个容器11在斜面上滑动或滚动，只要这些容器在斜面上运动，它们就构成负载段。滑动可以在例如液体的液膜上进行。这些容器在箭头A区域内被装载并在箭头B区域内又被倒空。倒空的容器通过能量取用装置5被引导，该装置通过轴4在U型材中运动，并且这些容器作为回行段又返回箭头A处的装填站。能量取用装置5如具有卡合凸台6的轮子5插入清晰可见的容器内腔，可以说被负载段的推力拖动并旋转，简化示出的发电机3从此旋转中产生电流。能量取用装置的驱动当然也可以通过连接机构12来实现。

可以在回行段处看到，这些容器11相互支承并由此形成刚性的传送机构10的一部分。容器11在例如在运动方向上前进的前壁上具有用于倒空装载物料的活门13。倒空活门13在负载段中被前行容器11的背面压紧，因而即使对于液体也能充分密封。这种倒空活门布置避免了必须与重力反向地提升装载物质，而这必然从装置效率中耗用能量。

如果装料容器例如称重100公斤，空的容器例如称重20公斤，则得到针对负载力可在斜面上被充分利用的比例5∶1。与重力反向地从负载段送入回行段的容器通过从回行段至负载段的容器又以重力加以补偿，因此除该装置的固有摩擦力外，损失的只有回行段的上坡能量。

图2从侧面示出所述装置，同时举例示出选定的倾斜角α。根据装置的设计长度以及是利用滑动的容器还是滚动的容器，斜面坡度可以或陡或缓。可根据所需的能量选择不同的角度和负载段长度。该图也示出能量取用装置5的接合机构6如何插入容器11内腔。在此表明装置结构不必很精密，但必须非常坚固，以便在最不利条件下也能够且必然发挥作用。

现在对每个容器进行简单的计算：

F_G：物质重力＝1000kp

F_GH：重力F_G的下坡分力

α：斜面的倾斜角＝10°

在下行的负载段内的每个装载容器的重力为F_GH＝F_G×sinα＝1000×0.174＝174kp，减去其1/5即在上行的回行段内的35kp。结果，该装置的传送机构的每个装料容器具有大约140kp的下坡力。

所示出的四个容器所具有的下坡力是560kp，当传送机构具有100个容器时，难以忽略的负载力具有14000kp或14公吨的下坡分力。如果选取更陡的路径，例如在足够陡的20°时，可直线获得28公吨的更大下坡力。这种装置“运行起来”时，其对速度变化具有很强的惯性或惰性，从而产生稳定的运行。

在所有这些粗略的计算中忽略了滚动摩擦、滑动摩擦和其它损失。在此只是想要说明人们对功率的预期。

发电机产生电流的前提是单位时间的特定转速。可以直观看出，如果将发电机3安装在相对大型的能量取用装置5的轴4上，其几乎不可能获得这种转速。因此，例如为获得期望的发电机转速，在此未示出的10∶1传动比例如是必要的。

图3和图4示出容器11例子的不同视图，容器壁、特别是在运动方向上前行的前壁设有活门13。活门可通过轴15灵活枢转地悬挂安装，或者活门可以具有未示出的用于支持开口以便快速排空的机构。两幅图都示出简化表示的连接机构12和与连接机构12接合的槽17，图3清楚示出容器11的内腔16。假设一旦在运动方向上靠前的容器因转入回行段而释放作用于跟随其后的容器的活门13的关闭压力，装填物料的压力就会打开活门，使装填物料倾泻而出。

在容器倒空后，必须继续输送物料。这可通过多种方式实现。如果只是想用该装置发电，则以水作为装填物料，人们可以使水在负载段末端向下流走，例如回到水流中。但如果输送的是待继续运送的物料，则应采用例如传送带来连续运送，或者利用例如卡车来间歇运送。如果斜面由例如有两条轨道的坡台构成，则可在两轨之间留下空间，以便在散料情况下完成继续输送，例如用卡车输送。还可设置用于给继续输送装置装料的特殊开口。在这些情况下，该装置以分批方式运行，即不连续工作。

人们选择这种装置运行方式，从而在传送机构10循环运转时，正进入负载段的容器11被装填装载物料，该物料在装料容器11刚要离开负载段时被倒出。装载物料以连续方式或间歇方式被装入正进入负载段的容器11。装载物料可以是液态的或固态的，但有散料性能。根据所需要的能量，调节斜面的倾斜角(α角)，或者计算和选取以及使用负载段长度，或者计算和选取容器装满程度以及据此装填，或者规定并在运行中实施所有三个调节可能性的任意组合。

如图5、图6和图7所示，该装置的另一构造在于容器类型的改变。

当容器被设计为具有许多可移动的壁时，例如两块可移动的侧壁和可移动的底壁以及固定不动的前壁和固定不动的盖板即顶壁，装填开口可打开和用盖板关闭，得到了箕斗或腔室，人们可将液体灌入其中，以使液体跟随可移动的壁，直至倒出。这有点像运动反转。使固定不动的壁(前壁、顶壁和关闭的装填开口)沿三块可移动但人们不使其移动的壁(底壁、左壁和右壁)移动，因而将流入的液体分份，并且液体可按照截留在腔室内的固定份量沿重力落差运送。如果有人坐在其中一个腔室内，他会看到侧壁和底壁不断掠过，而腔室容量一直保持不变。

图5示出传送机构10，它具有容器11和可在其中一个转向部处被取下的能量取用装置5，其中，容器11设有三块壁即第一侧壁20、第二侧壁21和底壁22，并且设有三块“滑动”壁即顶壁23、后壁24和前壁25。壁20、21、22形成U形通道，它相对于其它三块壁从下方和侧面封闭运送液体，从而不会出现明显流失。不需要完全密封性。

图6示出根据图5的相同装置，但没有第二侧壁21。可在图左侧看到装填位置A，在图右侧看到倒空位置B。一个腔室或一个容器11在装填液体F。液体斜盛在腔室内是因为腔室相对水平面H倾斜一个角度。因此，液体表面也形成水平面H，换言之，腔室或容器永远不会装满。详述如下。

图7示出图6的局部M，借此讨论位于装填位置A的容器的装填。可在图左侧看到装填位置A，液体由多个箭头表示地在装填位置流入。液体流向容器前壁25，马上被后壁24分隔，即所谓的分份。然后，液体份F沿落差运送并通过落差势能产生期望的动能。人们可以看到，在容器的这种布置和构造中，根据特定的位置，一个容器的后壁24同时是另一容器的前壁25。液面自动成为水平面，这在三个液体份F处被示出。

图8a至图8f现在示出装满程度与两个倾斜角度30°和35°、容器壁间距T和容器壁尺寸的关系。在此表明了在更大的倾斜角时所运送的质量未明显多于更小的倾斜角时。参见图8a(未按正确比例)，它具有间距T＝10即如后壁24至前壁25的间距为10cm和高度(和宽度)H＝10即如底板22至盖板23(壁20至壁21)的距离为10cm。换言之是边长为10cm的立方体。二维视图足以表示装满程度。图8a示出倾斜角为30°、面积为100cm²时的约为70％的最大装满程度。“湿”面积为71cm²，“干”面积为29cm²。若间距或腔室大小从10cm增至12cm，总共为144cm²，则湿面积为100cm²，干面积为65cm²，装满程度为70％。若腔室大小增至15cm而达到225cm²面积，则湿面积是160cm²，干面积为65cm²，对应于70％的装满程度。人们看到装满程度取决于倾斜角度而非容器尺寸。但要产生的动能取决于运送质量。该部分越大，要产生的能量越大。

如果倾斜角度从30°变为35°，可以看出在相同的上述容器尺寸的情况下装满程度降至65％，但势能或动能增大。

图9a至图9d示出该装置的从15°至35°的倾斜角度和势能，在相应倾斜角度情况下具有其最大装满程度。在负载段示出在此简化表示划分出的18个腔室。明显可以看出，如图8以后各图所示，倾斜角度越大，装填同样大小的容器的越小容积。假设容器能装100升，在15°时能装86升，在25°时能装76升，在30°时装70升，在35°时仍能装65升。该装置设置得越陡，下坡力为此随装满程度降低而不再是线性增减，下坡力在整个角度范围内本来就只是差不多的。由此产生经简单计算但未从中减去摩擦、回行段或其产生的类似损耗的如下近似的下坡力：图9a中，18个容器乘以86升，每升＝1kp，乘以sin15°＝18×86kp×0.259＝400.65kp，即约401kp。

25°倾角(图9b)产生18×76kp×0.43＝578kp。30°倾角(图9c)产生18×70kp×0.5＝630kp。35°倾角(图9d)产生18×70kp×0.574＝671kp。当利用流水时，大于35°的倾斜角度不再是优选的，优选在10°至20°范围内的角度。

接下来讨论不同的容器构造，其用于把液体量分份以使其沿倾斜的平面或路程运动以利用重力或其下坡力来驱动该装置。即，显然与流动液体的动能应用无关，而与液体特定质量的重力有关。为什么通过流水来运行该装置是因为有充足的水可供使用，而水可被舀进该容器或腔室中。

图10a和图10b示出容器形状的例子，它在工作方向(箭头)上看朝后敞开并且一旦进入基台或斜面则被后面的容器11的前壁封闭。图10a示出相对水平面倾斜的容器构型。如果水在装填侧A被灌入，则容器将会装有部分水F。波浪线简化代表容器11内的水面。图10b从侧面示出处于水平位置的容器造型，因而水可在倒空侧B(由曲线箭头指出)流出。显然，这只是该装置的一部分，未示出的容器通过连接机构12接合在一起，组装成负载段和回行段。

图11略微具体明确示出图5-图7所示的容器形状或腔室形状。所有容器或腔室11的两个侧壁20/21和底壁22均未被示出。腔室的一部分由大致呈直角形的型材构成，该型材有两个弯边27，弯边通过连接机构12接合在一起。弯边27构成对后方腔室的前壁的相应支承，该前壁构成前方腔室的后壁，弯边还构成用于在底壁22上滑动的支承。这种支承同时构成密封，装载物料借此不会在下落过程中开始倒出。从一个腔室流到另一腔室的少量水总会被从上方腔室流出的水补充。

图12a和图12b示出变为前后排列的腔室的其它容器形式。该装置基本由管构成，在管中，盘状容器壁，即后壁24和前壁25，相对管壁形成腔室。在此看到将液体分份以将其重力用于驱动的思路有显著改变，但未超出原理。管的价格低廉且容易铺设。这些图示出负载段的一部分，回行段也可在管内或通道内从倒空位置B延伸至装填位置A。图12a示出切开的管，通过切口可看到装有液体份F的腔室11。该液体份在下坡力方向上位于后壁24和前壁25之间。侧壁20/21、底壁22和顶壁23由包围出腔室11的管形成。如全剖开的图12b清楚所示，前壁和后壁24/25分别通过连接机构12如可弯曲的弦线连接。这种连接无需铰接，这使装置的成本降低，也仍然坚固而不易损坏。

用于将装载用驱动物质分份以便利用呈下坡力形式的重力的大量实施方式中的在此未示出的其它变型均没有背离本发明的思想并且落入本专利的保护范围内。

附图标记清单

1楔形基台；2支撑机构；3发电机；4轴；5能量取用装置；10传送机构；11容器；12连接机构；13倒空活门；15轴；16内腔；17槽；20第一侧壁；21第二侧壁；22底壁；23顶壁；24后壁；25前壁；27弯边/支承；A装载地点或装填站；B倒空地点或倒空站；H水平面；F液体份；T间距。

Claims

1.一种用于产生能量的传送装置，具有多个容器(11)的循环传送机构(10)，该传送机构具有负载段和回行段并且被设计成在具有角度(α)的斜面上向下滑动或滚动，其中该负载段驱动该回行段，该传送装置还具有能量取用装置(5)，所述能量取用装置通过该循环传送机构(10)被驱动，该传送装置还具有从所述装置(5)取出能量的机构(3)。

2.根据权利要求1所述的传送装置，其特征是，这些容器(11)具有固定的壁并且其中一个所述壁以倒空口形式构成。

3.根据权利要求2所述的传送装置，其特征是，该倒空口在该负载段外被打开并且在该负载段内被后方的容器的前壁关闭。

4.根据权利要求1所述的传送装置，其特征是，该容器(11)相对于相对固定不动的壁具有至少一个可相对于所述固定不动的壁移动的壁。

5.根据权利要求4所述的传送装置，其特征是，容器(11)的可移动的壁是相对于该装置固定安置的壁(20，21，22)，该容器的其它壁(23，24，25)设置成当在该负载段中可在该固定的壁(20，21，22)上滑动。

6.根据权利要求4或5所述的传送装置，其特征是，多个容器壁被构造成可移动的壁。

7.根据权利要求4、5或6所述的传送装置，其特征是，相对该装置固定安置的所述壁由具有侧壁(20，21)和底壁(22)的U形通道形成。

8.根据权利要求4或5所述的传送装置，其特征是，所述侧壁由管形成，在该管中，间隔壁即前壁(25)和后壁(24)共同形成该容器(11)。

9.根据权利要求1所述的用于产生能量的传送装置，其特征是，该负载段安置在该斜面上或在该斜面上移动，该回行段以架空方式回行或者以相对于该传送机构的截面平面倾斜的方式回行。

10.根据权利要求1或9所述的用于产生能量的传送装置，其特征是，该能量取用装置(5)具有通过该传送机构的容器(11)形成临时形状配合的机构(6)。

11.根据权利要求10所述的用于产生能量的传送装置，其特征是，所述临时形状配合通过该机构(6)插入该容器(11)的内腔来形成。

12.根据权利要求11所述的用于产生能量的传送装置，其特征是，用于插入该容器(11)的内腔的该机构(6)是凸台。

13.根据前述权利要求之一所述的用于产生能量的传送装置，其特征是，该能量取用装置(5)配有发电机。

14.根据前述权利要求之一所述的用于产生能量的传送装置，其特征是，还包括支撑机构(2)，该用于产生能量的装置总是以相对于形成底面的水平面倾斜的方式安装或总是能以该方式安装，其中该角度(α)根据所需要的能量来设定。

15.根据前述权利要求之一所述的用于产生能量的传送装置，其特征是，它具有支撑机构(2)，该用于产生能量的装置总是以相对于形成底面的水平面倾斜的方式安装或总是能以该方式安装，其中该负载段长度根据所需要的能量来选择。

16.一种如权利要求1所述装置的运行方法，其特征是，在该传送机构循环运转时，给正进入该负载段的第一容器(11)装载装载物料，该物料在装填后的容器(11)刚要离开所述负载段时被倒出。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征是，该装载物料沿该负载段被分份，每份提供全部下坡力的一部分。

18.根据权利要求16和17所述的方法，其特征是，该装载物料连续地或间歇地被装入正进入该负载段的第一容器(11)(箭头A处)。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法，其特征是，该装载物料是液态或固态的，但有散料性能。

20.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，该斜面的倾斜角度(α角)可根据所需要的能量来选择和调节。

21.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，该负载段的长度可根据所需要的能量来选择和调节。

22.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征是，该容器装满程度可根据所需要的能量来选择和调节。