CN106481498B - 水斗式重力发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发电领域，特别是涉及一种水斗式重力发电方法，适用于有瀑布和一定斜坡的水流场所发电。在有落差水流的地方，在高处和低处分别架设支架，高处支架和低处支架上分别架设有动力传递轮，高、低支架上的动力传递轮用动力传递带链连接摩擦牵引或啮合牵引，在动力传递带链上设置有多个平均分布的水斗，水斗可以与动力传递带链一同运动，当水流从高处向下落下或流动时，水流注入到动力传递轮与水接触一侧的水斗中，水斗因其中有了水的重量而向下方移动，向下移动的水斗带动动力传递带链一同运动，此时动力传递带链带动动力传递轮转动，转动的动力传递轮又带动发电机转动，因而发出电来。本技术最大的好处是可以将高出水流势能最大化程度利用。

Description

水斗式重力发电方法

所属领域

本发明属于发电领域，特别是涉及一种水斗式重力发电方法，适用于有瀑布和一定斜坡的水流场所发电。

技术背景

目前现有水力发电的方法，一般都是靠水流冲击涡轮旋转然后带动发电机实现的，但这种发电方法结构复杂，对水资源利用率不高，适用场所有限，因此需要一种构造简单又适用性强的发电技术。

发明内容

本发明采用水斗式重力发电方法，能够最大程度地利用高处水流的势能。在有瀑布或一定落差水流的地方，上下都架设支架，支架上设置动力传递轮或类似转盘装置，上下动力传递轮用链条等传动机构连接，链条上还设置能够承接水流的水斗，水斗承接水流后，由于其重力而向下移动，因而带动传动链条移动，继而带动动力传递轮转动，转动的动力传递轮带动发电机发出电来。

实现本发明所采用的技术方案是，在有落差水流的地方，在高处和低处分别架设支架，高处支架和低处支架上分别架设有动力传递轮，高、低支架上的动力传递轮用动力传递带链连接摩擦牵引或啮合牵引，在动力传递带链上设置有多个平均分布的水斗，水斗可以与动力传递带链一同运动，当水流从高处向下落下或流动时，水流注入到动力传递轮与水接触一侧的水斗中，水斗因其中有了水的重量而向下方移动，向下移动的水斗带动动力传递带链一同运动，此时动力传递带链带动动力传递轮转动，转动的动力传递轮又带动发电机转动，因而发出电来。

附图说明

图1是水斗式重力发电垂直装置侧剖面示意图。

图2是水斗式重力发电斜坡装置示意图。

图3是水斗式重力发电垂直设置的正面示意图。

图4是钢丝绳与横条组成的动力传动带链的立体示意图。

图5是由刚性支撑架和柔性材料组成的凹形水斗示意图。

图6是钢丝绳与横条组成的动力传动带链和动力传动带链示意图。

图7是设置有永磁体和底部转轴的水斗立体图。

图8是帆形水斗的示意图。

图9是设置有水斗底部阀门的水斗剖面示意图。

图中，1.支架，2.动力传递轮，3.动力传递带链，4.水斗，5.发电机，6.瀑布，7.横杆，8.轨道，9.永磁体，10.钢丝绳，11.横条，12.转轴，13.动力传递齿轮，14.支撑龙骨14，15.凹形的帆形水斗，16.漂浮体，17.下拉体，18.水斗底部阀门，19.阀门轴，20.阀门翼 21.永磁体，22.弹簧，23.弹簧固定柱，24.阀门翼开启顶杆，25.阀门翼闭合顶杆，26.阀门翼延长体。

具体实施方式

下面结合附图进一步加以说明。

水斗式重力发电方法适用于两类场合，一类是垂直水流的瀑布地方，一类是坡度较陡的水流地方。两者都是靠承接水流后的水斗式重力下降全过程的势能变动能做功，因而可以实现水力资源最利用的最大化。

在有瀑布6水流的顶端左右两侧分别架设支架1，两组支架1上分别设置有动力传递轮2，在瀑布6下端与上端支架1左右相对应处，也分别设置支架1，而且两组支架1上也分别设置动力传递轮2，上端一组动力传递轮2或下端一组动力传递轮2与发电机5机械连接；左侧上下两个动力传递轮2用动力传递带链3连接，使上下动力传递轮3能够在动力传递带链3的传动下做同步转动；右侧上下两个动力传递轮2也用动力传递带链3连接，使上下动力传递轮3能够在动力传递带链3的传动下做同步转动；左右两组动力传递轮2和动力传递带链3位置相互对应对称；在左右两侧动力传递带链3对应处，用横杆7连接，且横杆7在动力传递带链3上等距平均设置，横杆7上连接有水斗4；当瀑布6水流贯注进入水斗4，水斗4在重力作用下向下移动，动力传递带链3在水斗4的带动下做同步运动，运动的动力传递带链3带动上下两组动力传递轮2转动，动力传递轮2带动发电机5转动发电；当水斗4从上向下运动到最低端时，水斗4口向一侧或向下翻转，将水斗4中的水倾泻掉，成为空水斗4，空水斗4沿着动力传递轮2没有水流的另一侧动力传递带链3向上移动，移动到顶端的空水斗4经过动力传递轮2转动翻转到动力传递带链3另一侧，且水斗4口朝上，此时水斗4又被注水，注了水的水斗4又开始向下移动，反复重复以上动作。

在有水流落差的的地方修筑平整的斜坡，斜坡上沿斜坡方向设置轨道8；在斜坡高处，左右两侧分别架设支架1，两组支架1上分别设置有动力传递轮2，在斜坡下端与高处的支架1左右相应处，也分别设置支架1，而且两组支架1上也分别设置动力传递轮2，有发电机5与动力传递轮2机械连接，左右两侧上下两个动力传递轮2分别用动力传递带链3机械传动连接，使上下动力传递轮2能够通过动力传递带链3的传动做同步转动，在两侧动力传递带链3相对应处连接有横杆7，且等距平均设置，横杆7上连接有水斗4，当斜坡水流贯注进入贴近水一侧动力传递带链3上的水斗4，水斗4在重力作用下沿斜坡向下移动，水斗4与轨道8形成滚动摩擦或者滑动摩擦，动力传递带链3在水斗4的带动下做同步运动，运动的动力传递带链3带动上下两组动力传递轮2转动，转动的动力传递轮2带动发电机5转动发电；当水斗4从上向下运动到最低端时，水斗4口向下翻转，将水斗4中的水倾泻掉，成为空水斗4，且水斗4口朝下，空水斗4沿着动力传递带链3另一侧向上移动，移动到顶端的空水斗4经过动力传递轮2转动翻转到动力传递带链3另一侧，且水斗4口翻转朝上，此时水斗4又被注水，注了水的水斗4又开始向下移动，重复以上动作；在水斗4开口上沿处贴近斜面的一侧，设置有永磁体9，该永磁体9在水斗4向下移动时，吸附在斜坡的铁基材料的轨道8上并沿着该轨道8滑移，以确保开口向上的水斗4不会在移动过程中倾斜而将水斗4中的水倒掉，而当水斗4到达最低端时，永磁体9脱离铁基轨道8，因而水斗4发生翻转，将水斗4中的水倾倒掉。

图1中，长箭头表示动力传递带链3的传动方向，水斗4中的小箭头表示水斗开口的方向；当水斗4中承接了水之后，依靠重力向下运动，带动动力传递带链3也向下运动，动力传递带链3另一侧的水斗4则向上运动，其开口放下朝下；当然，当水斗4向上运动时，其开口方向也是可以朝上的。

图2是水斗式重力发电斜坡装置示意图。图中长箭头表示动力传递带链3的传动方向，水斗4中的小箭头表示水斗开口的方向。水斗4贴近斜坡一面因为承接了水流，因而向下方向运动，水斗4可以紧贴轨道8实现滑动摩擦移动或滚动摩擦移动。当水斗4运动到最低端时，水斗4中的水被倾泻掉，于是，空着的水斗4绕到动力传递带链3另一侧向上运动，直到运动到顶端后又到达斜坡有水一侧，承接了水之后，水斗4又在重力作用下向下运动。

图3是水斗式重力发电垂直设置的正面示意图。该设置可以适用于垂直水流地方，也可以适用于斜坡水流地方。图中还给出了发电机5的连接示意。

图4是钢丝绳与横条组成的动力传动带链的立体示意图。图中所示，是适合在上下两个动动力传递轮3相距较远，且动动力传递带链3需要承受较大拉力的情况下，用钢丝绳10和横条11组成的动动力传递带链3。

图5是由刚性支撑架和柔性材料组成的凹形水斗示意图。支撑龙骨14为骨架，支撑起一面开口柔性材料水斗，其中浅凹形为没有水注入时的形状，深凹形为注入水之后的形状。

图6是钢丝绳与横条组成的动力传动带链和动力传动轮示意图。左侧图，用两条钢丝绳10围成圆周，两个圆周之间平均分布且固定横条11，组成了大型动力传递带链3。右侧图为动力传递轮2示意图。

图7是设置有永磁体和底部转轴的水斗立体图。在水斗4的上沿处，设置有永磁体9，该永磁体9能够在水斗下降过程中吸附在铁基轨道上，以保持水斗4中的水不会倾覆；在水斗4底部，设置有转轴12，作用是支撑水斗4并可以让水斗4沿着转轴12转动，保证能根据需要将水斗4偏转一定角度，以便能够在水斗4运动到动力传递带链3低端时能够将水斗4中的水倒掉。

图8是帆形水斗的示意图。在柔性帆形材料上一端设置有漂浮体16，另一端设置有下拉体17，由于漂浮体16的浮力和下拉体17的重力共同作用，柔性帆形材料被绷成近似平面形状，在水流作用下，又成为了凹形的帆形水斗15。要保证漂浮体16比重小于所在水域水的比重，同时也要保证下拉体17的比重大于所在水域水的比重。

图9是设置有水斗底部阀门的水斗剖面示意图。图9中，共有(1)、(2)、(3)3幅图，用虚线隔开。在(1)中，水斗底部为水斗底部阀门18，水斗底部阀门18上的一侧阀门翼20上有永磁体21，永磁体21在底部阀门翼20闭合的时候，是紧紧吸附在水斗底部铁基材料的边沿处的，一侧阀门翼20上还连接有弹簧22，弹簧22的另一端连接在弹簧固定柱23上，弹簧固定柱23则固定在水斗的侧壁上；在一侧阀门翼20上，设置有阀门翼闭合顶杆25，阀门翼闭合顶杆25设置在发电装置上端处，其作用是当被打开的水斗底部阀门18的空水斗上升到最高端，当其开始下降时，阀门翼延长体26触碰到阀门翼闭合顶杆25，于是水斗底部阀门18的阀门翼20沿阀门轴19转动，于是水斗底部阀门18闭合，水斗底部处于闭合状态，同时，永磁体21紧紧吸附在铁基材料的水斗底部边沿上，此时水斗又可承装水而靠重力向下运动。

图9的(2)图给出了当水斗运动到最底端时，其底部水斗底部阀门18的状态，当水斗运动到最底端时，其底部水斗底部阀门18上的一侧阀门翼20被水斗底部下面的阀门翼开启顶杆24顶起，水斗中的水被彻底排空，由于有弹簧(22)的拉力，水斗在上升过程中始终保持水斗底部阀门18被打开状态，也就是保持水斗处于空水斗状态，直到其运动到最高端，遇到阀门翼闭合顶杆25将水斗底部阀门18再次触碰闭合。

图9的(3)图给出了水斗底部阀门18的详细分解，阀门轴19两侧各有一侧阀门翼(20)，其中一侧的阀门翼20上还设置有阀门翼延长体26，其作用是与阀门翼闭合顶杆25配合关闭水斗底部阀门18。

Claims (1)

1.一种水斗式重力发电方法，包括支架、水斗、动力传递轮、动力传递带链、发电机，其特征是，在有落差水流的地方，在高处和低处分别架设支架(1)，高处支架(1)和低处支架(1)上分别架设有动力传递轮(2)，高、低支架(1)上的动力传递轮(2)用动力传递带链(3)连接摩擦牵引或啮合牵引，在动力传递带链(3)上设置有多个平均分布的水斗(4)，水斗(4)为有一面开口凹形可以容纳液体的容器，水斗(4)可以与动力传递带链(3)一同运动，当水流从高处向下落下或流动时，水流注入到动力传递带链(3)与水接触一侧的水斗(4)中，水斗(4)因其中有了水的重量而向下方移动，向下移动的水斗(4)带动动力传递带链(3)一同运动，此时动力传递带链(3)带动动力传递轮(2)转动，转动的动力传递轮(2)又带动发电机(5)转动，因而发出电来；所述动力传递轮(2)为齿轮或滑轮或转辊，所述动力传递带链(3)为由两条平行钢丝绳(10)分别首尾连接成两个圆周形，两条圆周形钢丝绳(10)之间与钢丝绳(10)垂直平均排列且固定连接多个横条(11)，成为软梯形状的动力传递带链(3)；在有水流落差的的地方修筑平整的斜坡，斜坡上沿斜坡方向设置轨道(8)；在斜坡高处，左右两侧分别架设支架(1)，两组支架(1)上分别设置有动力传递轮(2)，在斜坡下端与高处的支架(1)左右相应处，也分别设置支架(1)，而且两组支架(1)上也分别设置动力传递轮(2)，有发电机(5)与动力传递轮(2)机械连接，左右两侧上下两个动力传递轮(2)分别用动力传递带链(3)机械传动连接，使上下动力传递轮(2)能够通过动力传递带链(3)的传动做同步转动，在两侧动力传递带链(3)相对应处连接有横杆(7)，且等距平均设置，横杆(7)上连接有水斗(4)，当斜坡水流贯注进入贴近水一侧动力传递带链(3)上的水斗(4)，水斗(4)在重力作用下沿斜坡向下移动，水斗(4)与轨道(8)形成滚动摩擦或者滑动摩擦，动力传递带链(3)在水斗(4)的带动下做同步运动，运动的动力传递带链(3)带动上下两组动力传递轮(2)转动，转动的动力传递轮(2)带动发电机(5)转动发电；当水斗(4)从上向下运动到最低端时，水斗(4)口向下翻转，将水斗(4)中的水倾泻掉，成为空水斗(4)，且水斗(4)口朝下，空水斗(4)沿着动力传递带链(3)另一侧向上移动，移动到顶端的空水斗(4)经过动力传递轮(2)转动翻转到动力传递带链(3)另一侧，且水斗(4)口翻转朝上，此时水斗(4)又被注水，注了水的水斗(4)又开始向下移动，重复以上动作；在水斗(4)开口上沿处贴近斜面的一侧，设置有防倾永磁体(9)，该防倾永磁体(9)在水斗(4)向下移动时，吸附在斜坡的铁基材料的轨道(8)上并沿着该轨道(8)滑移，以确保开口向上的水斗(4)不会在移动过程中倾斜而将水斗(4)中的水倒掉，而当水斗(4)到达最低端时，防倾永磁体(9)脱离铁基轨道(8)，因而水斗(4)发生翻转，将水斗(4)中的水倾倒掉；在有水流落差的地方，在水流上游处左右两侧分别架设支架(1)，两组支架(1)上分别设置有动力传递轮(2)，在斜坡下端与高处的支架(1)左右相应处，也分别设置支架(1)，而且两组支架(1)上也分别设置动力传递轮(2)，有发电机(5)与动力传递轮(2)机械连接，左右两侧上下两个动力传递轮(2)分别用动力传递带链(3)机械传动连接，使上下动力传递轮(2)能够通过动力传递带链(3) 的传动做同步转动；动力传递轮(2)上的动力传递带链(3)一侧浸泡在流动的水中，另一侧则悬在离开水面的空中；在两侧动力传递带链(3)相对应处连接有横杆(7)，横杆(7)等距平均分布，水斗自动排水装置为，将水斗底部设置为阀门状，称为水斗底部阀门(18)，水斗底部阀门由阀门轴(19)和对称的阀门翼(20)共同组成，包括蝶阀状、球形阀状、半球形阀状，阀门翼(20)有阀门永磁体(21)，可以吸附在水斗底部边缘处，起到密封固定阀门翼不会轻易随阀门轴转动，因而确保水斗中的水不会从底部漏掉的作用，阀门翼(20)一侧还连接有弹簧(22)，弹簧的另一端固定在水斗侧壁的一个位置，该固定点称为弹簧固定柱(23)，弹簧(22)的设置要保证其对阀门翼(20)的拉力要正好与阀门翼(20)上的阀门永磁体(21)吸力方向相反；当水斗运动到最底端时，底部的一侧阀门翼(20)受到设置于水斗最底端阀门翼开启顶杆(24)的作用，将阀门翼(20)沿阀门轴(19)旋转，因而底部阀门被打开，水斗里的水被排放掉；设置在水斗底部下方的一个固定物体，称为阀门翼开启顶杆(24)，当水斗运动到接近最底端时，水斗底部下方的阀门翼开启顶杆(24)顶住水斗底部一侧阀门翼(20)，并克服阀门翼(20)上阀门永磁体(21)对水斗底部边沿的吸力而将阀门翼(20)向上顶开，此时水斗中的水被排放掉，同时，由于阀门翼(20)上还设置有作用力与阀门永磁体(21)吸力方向相反的弹簧(22)，所以水斗在上升过程中就能保持水斗总是空的，而当水斗运动到最顶端的时候，最顶端也有一个顶杆，但其方向和作用力正好与水斗底部的顶杆相反，称之为阀门翼闭合顶杆(25)，阀门翼闭合顶杆(25)作用于阀门翼一侧的阀门翼延长体(26)上，将已经被打开的阀门翼(20)拨动到闭合状态，因而水斗中得以继续承装水而靠重力下降运动，此时，阀门永磁体(21)也将牢牢地将阀门翼(20)一侧吸附在水斗底部边缘处; 阀门轴两侧各有一侧阀门翼，其中一侧的阀门翼上还设置有阀门翼延长体，其作用是与阀门翼闭合顶杆配合关闭水斗底部阀门。

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