CN1297109A - 静水也能发电 - Google Patents

Abstract

本发明是根据本人申请“人造位能的发电装置及方法”(专利号99106691.X)在利用原有技术的基础上对装置和方法略有改进,在水的载体和势能的载体的铅直力对物体的相互作用代替了水体运动外力做功的能量,而水体运动本身的水柱高和位能就由势能对水轮机做功,由液体压强压缩气体,由空气的吞吐产生风能,由柏努利原理的气压差转变为机械能等能量。本发明成本低、见效快、经济和社会效益好,易于推广普及。

Description

静水也能发电

本发明属于能源技术领域，具体指利用了一个物体运动的两个能量，一个是水的载体(重力与浮力互换)形成的水柱高，为高程交换水量供给水源和势能的载体(势能与动能(浮力)互换)形成水位差，产生势能做功，在铅直力对物体的相互作用下代替了水体上下运动的外力做功的能量，二个是水体运动的本身就由势能对水轮机做功，由液体压强压缩气体，由空气的吞吐产生风能，由柏努利原理的气压差转变为机械能等能量。

当今世界由于生产力的发展，能源的需求量始终供不应求，煤和石油资源有限，且污染环境，水力发电受地理条件和诸多因素制约，核能更安全技术的制约，风能、地热、太阳能面广、不稳定难成气候，因此开发新的能源已成当务之急。

本发明是根据本人申请的，“人造位能的发电装置及方法”(专利号99106691.x)在利用原有技术的基础上对装置和方法略有改进。

该方法是在原有技术的基础上，将传水桶(14)固定在两换水桶(6)中间，由弯管喷嘴(8)连通换水桶下部和传水桶的履带式滚筒(15)，给换水桶上下运动传水，换水桶底部设一对尾水桶(9)，中间由弯管喷嘴的水体冲动水轮机(10)发电，做功后的水量由尾水桶逐渐上升到换水桶里，形成一个流程，改进的目的，一是去掉原有技术连通管的分力压力向两换水间倾科，形成喇叭形的平衡桶的装置。二是利用水流的同等速度在传水桶内和流出水的换水桶的水轮机都能与进水换水桶的水轮机同步做功，只是反向流水由反向式的水轮机用两道开关控制在同一方向运动，由此增大原来发电量的两倍，在传动上加了推杆(5)，传动轮(4)和变速箱(3)，在传水桶上增加了履带式滚筒，在换水桶上改进了外层的结构下部增设了尾水桶，其他部位与原有技术相同。

如何实现本方法的装置是：设计对映式甲、乙的一对彼此连接相通，形状重量体积相同水的载体和势能载体的装置系统，由平衡桶(11)承载换水桶体积高度相等的交换水量和势能作用于平衡桶的量，没入水里产生浮力，同时利用平衡桶的浮力推移换水桶内的交换水量，由全部没入水里和部分没入水里以及全部露出水面决定交换水量的多少；悬浮桶(13)承载整个机体运动部分的重量，全部没入水里，目的是保证两换水桶的交换水量在同一水平线上交换，在外力的作用下，由交换水量使整个机体进行上下运动；在装水的一边由水的载体在铅直力的作用下，力对物体的相互作用，使彼此作用的物体的能量发生变化，这样换水桶的水重就对平衡桶产生产生压力，平衡桶又对水面产生压力，当平衡桶进入水里，与此同时又出现液体压强对气压桶(12)的压力，这样平衡桶对水面向下的压力和液体压强对气体向上的压力就将气压桶里的气体经高度和深度的行程就逐渐被压缩到储气桶(16)里，使储气桶里的气体增加能量输出做功。这些能量是怎样造成的，因水是流体，在设计上保持重力与浮力平衡，首先将一个换水桶里装满水，(以后这水就是交换水量)，另一个不装水，装水的换水桶的水面与不装水的换水桶的底面正好在一个水平面上，在外力下打破水流动的临界线，装水的桶就经传水桶由弯管喷嘴流向不装水的桶里，使水的重力发生改变，当装水桶里的水量减少一点，平衡桶就把换水桶推上一点，而不装水的桶的水量增加一点，水重压力就把平衡桶向水里下降一点，如此下去，装水桶就在平衡桶的作用下把换水桶里的水自始至终送到最高水位线流出，同时又把气压桶从水里露出水面，使气压桶里再次注入空气，而不装水的桶就在水量增加的情况下，由水重压力把平衡桶逐渐降入水底，至使交换水量在最高水位线上流进，再次出现前面所述的能量，当水流完，升降机反转时，交换水量又反流过去，就这样循环，返复的产生能量，这就是由水的载体造成的重力与浮力互换；如果利用静水人造位能，就用势能与动能互换的方法，设计原理与上相同，只是把平衡桶设计得比换水桶高出一定量，这高出一定量的平衡桶就是水的势能的载体，这高出一定量的本身就抬高了水位，首先用外力将不装水的一边高出部分的平衡桶没入水里，这样就与装一边的换水桶的水面形成了位差，当水体冲击水轮机时，这高出部分的平衡桶也同时受到水轮机铅直力的作用不能上浮，随着交换水量的完毕，当水体停止冲击，在升降机反转时，这高出部分的平衡桶就恢复原状，一是抬高水位，二是利用高出部分平衡桶上升的浮力，通过传动装置又代替首先用外力将不装水的一边高出部分的平衡桶没入水里，以后就这样往返以复形成位差，再就无需外力了。为什么会如此，因为水的重力势能的高度作用于浮桶(平衡桶)在水里的深度，恰好高度与深度相等，由高度形成的深度就是位能，当势能停止做功时，被势能做功的浮桶的动能马上又转变成势能——把势能下落的水量恢复原来的高度，这时水体停止流动，再次形成位差，这就是静水人造能的原理。

本方法的关键在于发挥了一个物体运动的两个能量，一个是水的载体(重力桶与浮力桶)和势能的载体(势能量与浮力桶)的互换在铅直力对物体的相互作用下使水体上下运动形成水柱高和水位差代替了水体运动的外力做功。任何物体的运动都需要外力做功的能量。二个是水体运动的本身的能量，例如液体压强和势能发电就转变为机械能对外力做功。而机械能消耗的仅仅只是物体运动克服摩擦阻力所损失的能量。这种方法也就是人们常说：水不能爬上坡，本原理借用了水的载体与浮力的能量，就解决了水爬上坡的问题。假如水深有1000米，浮体的浮力就能把水送上1000米高处。水从高处下落不管是压力，铅直力还是冲击力都能对物体做功，这就是本方法的关键所在。

本发明的优点在于能源生产范围广泛、卫生、不浪费资源，只要有水利资源，即使无水利资源也可引水库水，不受地理条件的制约，适应范围广，易推广普及，投资省见效快、经济、社会，生态效益都好，成本比水力发电低了3-5倍，其他能源更不可比，是研究开发新能源的重大突破，下面结合附图，进一步说明：

图1是静水也能发电装置方法的剖面示意图

图2是利用水的载体获得液体压强的能量的剖面示意图

图3是利用弹簧载体获得液体压强的能量的剖面示意图

图4是综合利用能源生产装置的剖面示意图

图1，换水桶(6)上置配重砣(7)和连接传动部位，下连通一对尾水桶(9)，尾水桶中间有弯管喷嘴(8)，弯管喷嘴下部设反向式的水轮机(10)，弯管喷嘴(8)一边连通换水桶(6)底部，一边连通传水桶(14)的履带式滚筒(15)，尾水桶(9)和水轮机(10)下部连接双式平衡桶(11)，平衡桶中间置气压桶(12)穿透悬浮桶(13)，悬浮桶连接平衡桶(11)，形成对映式甲乙一对的装置系统，由交换水量进行上下运动。上的一边水流出，下的一边水流进，由势能冲动水轮机，由水柱高的液体压强压缩气体做功。当甲边水体停止对乙边进行冲击时，此时水轮机就由外力推动做功，这时损失能量50％，由整个水体运动产生能量进行补偿，为什么如此设计呢？因为水体上升水停止流动，水轮机必然停止冲击，为了不使水轮机停止运动，故用外力做功，这时动力(1)传动升降机(2)反转，而乙边高出换水桶部分的平衡桶(11)就恢复原状，一是抬高水位，二是它的浮力的动能通过推杆(5)作用传动轮(4)驱动变速箱，使甲边高出换水桶部分的平衡桶(11)没入水里，因乙边的浮力上升是由大到小，而甲边的浮体没入水里是由小到大，所以设变速箱(3)调整力的平衡，随着机体的运动，与换水桶(6)和传水桶(14)连通的弯管喷咀(8)就带动履带式滚筒(15)乙边上，甲边下，这样乙边的换水桶(6)的水面与传水桶(14)的水面就成水平线，而甲边换水桶的底部就低于乙边换水桶的水面，当进气阀(22)，排气管(23)的单向阀(21)交替开关，乙边水的位能就流向甲边冲击甲边的水轮机进行运动，因流速相等，此时传水桶内和乙边的水轮机也同样运动，因水是由甲流向乙，从乙又流向甲的反向流动，所以水轮机(10)是反向式的水轮机，通过两道开关的设计，水轮机照样是一个方向的运动。水轮机做功后的尾水通过尾水桶(9)逐渐上升到换水桶(6)里，为了防止水柱高的压力把水压进，进排气管里，就在进，排气管的入口处设浮阀塞(20)堵水，由换水桶里装满水时关，水流出时开，以利进气和排气，当水的重力发生改变时，甲边水体的冲击力和重力，就在铅直力的作用下，迫使平衡桶继续进入水里，此时，与平衡桶同步运行的气压桶，上受铅直力在物体的相互作用里对水面的向下的压力，下受液体压强向上的压力，迫使气压桶(12)里的气体逐渐压缩到储气桶(16)里通过变压箱(17)对发电机(18)做功，尔后气体从废气管(19)里排出。与此同时乙边气压桶也随着平衡桶同步上升逐渐进满空气。这样就造成了气压桶里空气一吞一吐，或一进一出的循环，对于机体的导向，有机架固定在趸船(24)上面(为了表明机体图面完整，机架的固定和导向部分图上未画)，趸船在整个机体机架安装完毕后没入水中或水底，抛锚固定。

图2与图1的装置方法基本一样，只是少了水轮机的设计部位，单纯的利用液体压强压缩气体转变为机械能。

图3与图2的原理一样，为了说明本原理的广范性，故用弹簧势能(35)代表平衡桶的动能。其实利用水的载体的重力压缩气体也是一样，当水体流出重力减少时，被压缩气体的势能同样也能使水的载体回升，目的是说明本原理不只是单一的事物中存在，而是整个事物都存在。

图4是利图1的装置进行大规模的吞吐空气，如果把图1的装置在一定水资源内设上几十对或更多进行规范，由密封仓(33)进行封闭形成大型抽风场，让进气阀(22)从密封仓内吞进空气，密封仓(33)的空气填补经风管(32)、进气口(27)，从大气阀(31)处由大气层中进来，对于废气的排出把废气管(19)与排气口(34)连通，整个运动环节是由换水桶(6)，气压桶(12)进水排气，出流进气，这样一吞一吐形成一定空气对流。如果设计规模很大，又有条件利用人们生产生活的用气以及利用太阳能产生风能的用气和自然界物体互相作用的气流一起作为外界吞吐吞吐空气管(25)经变速管(26)的设计处理达到高于密封仓的气流和排气口(34)一并吐出空气，这样对风管又增大空气吞吐量，形成强大的气流量，风管又可采用拉伐尔喷管原理把风速变得很高推动风机(28)发电，与此同时风管内与风管外的气压差很大，在风管(32)的进气口处又可安装若干个柏努利原理的活塞机(29)带动发电机(18)发电，当活塞机(29)的活塞运行到下止点就关闭低压阀(30)，同时打开大气阀(31)，这样活塞机就随着曲轴的转动回升，当活塞机运行到上止点活塞机里又全部进满空气，这时关闭大气阀(31)，同时打开低压阀(30)，致使活塞机(29)做功和来回运动及进入空气。

Claims (8)

1、静水也能发电的能量来源及装置方法的装置是：换水桶(6)上置配重砣(7)连接推杆(5)传动轮(4)变速箱(3)升降机(2)动力(1)，下连一对尾水桶(9)弯管喷嘴(8)水轮机(10)，再下部连接双式平衡桶(11)悬浮桶(13)，平衡桶(11)中间置气压桶(12)穿透悬浮桶(13)，传水桶(14)固定在两换水桶(6)中间的机架上，由弯管喷嘴(8)在两尾水桶(9)中间一边连通换水桶(6)的底部一边连通传水桶(14)的履带式滚桐(15)构成对映式甲、乙一对彼此相通的装置系统；换水桶(6)气压桶(12)上部密封有进气阀(22)排气管(23)的单向阀(21)交替开关，控制进气和排气，进排气阀的入口处有浮阀塞(20)，排气管(23)与储气桶(16)相通输气到变压箱(17)对发电机(18)做功，做功后的废气由废气管(19)输出，整个机体机架固定在趸船(24)上抛锚定位；如果上述装置设计成大而多高而深的群体，在吞吐空气量特别大的情况下，就由密封仓(33)进行封闭，让换水桶(6)气压桶(12)的进气阀(22)从密封仓(33)内吞进空气，让外界吞吐空气管(25)经变速管(26)变速从密封仓(33)内吞吐空气，密封仓(33)内的空气填补量经风管(32)进气口(27)从低压阀(30)大气阀(31)交替开关由大气层中进来，把废气管(19)与排气口(34)接通，让废气从排气口(34)吐出，其特征是：动力(1)传动升降机(2)，与此同时高出换水桶部分平衡桶(11)的浮力动能就传动推杆(5)，经传动轮(4)带动变速箱(3)，使两换水桶(6)在进排气阀交替开关的情况下，由交换水量进行上下的往复运动，上的一边水流出，下的一边水流进，流进的一边由水的位能冲击水轮机(10)发电，流出的一边含传水桶(14)由于与流进的一边的流速相等，所以水轮机(10)也照样发电，因水是由甲流向乙，从乙又流向甲的反向流动，所以水轮机是反向式的，通过两道开关的设计，水轮机(10)照样是一个方向运动，因为势能载体上升时水体停止流动，为使水轮机照常运转水体上升时水轮机就由外力做功，只是损失50％的能量，当水体上下运动时气压桶(12)换水桶(6)体积内的气体，上进入空气，下就被压缩到储气桶(16)里对外做功，气体是怎么被压缩的，图中用空心箭头表示，向下的箭头表示交换水量的重力(含机体的重力)对水面的压力和托力，向上的箭头表示液体压强向上的压力，这些都是铅直力对物体的相互作用；密封仓(33)的目的是把空气控制为定向流动，使吞吐空气的风速经风管(32)对风机(28)做功，同时风管内与风管外的气压差又对话塞机(29)做功，一共产生四道能量，机械能仅仅只是消耗克服机械运动所损失的能量。

2．根据权利要求1静水也能发电的方法是：在水的载体重力与浮力互换和势能的载体(势能与动能互换)造成一定量的水柱高和水位差，利用铅直力对物体的相互作用代替了水体运动的外力做功，在方法上平衡桶(11)分两级设计，一级平衡桶(11)与换水桶(6)体积高度一样，为高程交换水量供给水源，二级把平衡桶(11)设计得比换水桶(6)高出一定量为静水人造位能，这高出一定量的本身就抬高了水位，首先用外力将无水换水桶(6)的一边高出部分的平衡桶(11)没入水里，这样无水的换水桶(6)的底部就与有水换水桶(6)的水面形成了水位差，当水体冲击水轮机(10)时，被外力没入水里的平衡桶(11)的部分在铅直力的作用下就代替了外力的做功，随着交换水量的完毕，当水体停止冲击升降机(2)反转时，这高出部分的平衡桶(11)就恢复原状，一是抬高水位，二是利用高出部分平衡桶(11)的动能通过传动装置又代替了首先用外力将无水换水桶(6)的一边高出部分的平衡桶没入水里，以后就这样的往返以复形成水位差，再就无需外力了，为什么会如此？因为水量势能的高度作用平衡桶(11)在水里的深度，恰好高度与深度相等，由高度形成的深度就是位能，当势能停止做功时，被势能作用的平衡桶(11)的动能马上又转交为势能——把势能下落的水量恢复到下落前的高度，再次形成位差，这就是静水也能发电的方法，其特征是：换水桶(6)的水柱有100米高，就可将100米高的平衡桶(11)没入水里100米深，由于设计是对映式甲、乙一对彼此相连的装置系统，当乙边的水柱高把平衡桶(11)没入水里100米深时，在乙水流向甲里时平衡桶(11)的浮力就可把乙水送上100米高处流向甲里，同样，甲水也就从100米高处把平衡桶(11)没入水里100米深，这就是重力与浮力互换；如果是势能与动能互换，就把平衡桶(11)设计得比换水桶(6)高10米，这高出10米就把换水桶(6)的水位提高10米，当交换水量时，10米高的位能就作用平衡桶(11)没入水里10米深，这就是静水人造位能；铅直力对物体的相互作用，就像人挑水100斤，桶绳、桶梁、桶底、扁旦，地面以及人体都受到100斤力的作用，这样该装置系统换水桶(6)里的水对上就像水重对桶绳、桶梁、扁旦的托力，对下水重对桶底，人体和地面就有压力，就这样换水桶(6)里的水，既对平衡(11)产生压力，平衡桶(11)又对水面产生压力，同时换水桶(6)里水重的托力在换水桶(6)内的液体压强压缩气体时，它又克服液体压强向上的压力、在气压桶(12)里的气体被压缩时它的向下压力又克服液体压强向上的压力，这就是把人挑水所有方面的物体相互作用的力都利用起来当甲乙水量互换水的重力发生改变，一边恢复原状，一边就如前面所述的作用，这就是铅直力的具体动用。

3．根据权利要求1和2的装置方法，其特征是：换水桶(6)是双层，内层与气压桶(12)一样安有进排气阀，单向阀(21)浮阀塞(20)，外层是敞口，由浮阀塞(20)控制水往外流，上与大气相通，下与尾水桶(9)连通和与内层相通，使弯管喷嘴(8)的水体冲动水轮机(10)的尾水经尾水桶(9)逐渐上升到换水桶(6)里，为了使水量迅速交换，弯管喷嘴(8)的管径必须与换水桶(6)的桶径一致。

4．根据权利要求1和2所述的装置方法，其特征是：平衡桶(11)是换水桶的升降器，它承载着换水桶(6)的水重和静水人造位能的势能作用于平衡桶(11)在水里的深度，由换水桶(6)进水降、出水升，由水的势能冲击时克服上浮，停止冲击时升，始终保持换水桶(6)在同一水平线上交换水量，平衡桶(11)的原理还可由弹簧势能(35)和气压势能来代替。

5．根据权利要求1和2所述的装置方法，其特征是：悬浮桶(13)像封闭式的大船，承载整个机体运动部分的重量和尾水桶(9)水轮机(10)弯管喷嘴(8)的水量以及配重砣(7)调整平衡等重量，随着换水桶(6)平衡桶(11)一同升降，它像潜水艇一样，一时潜入水底，一时出没水面，潜入时把换水桶(6)降于水面，出没时把换水桶(6)高耸入云，这一上一下，在上时把气压桶(12)推出水面进入空气，在下时把气压桶(12)没入水里由液体压强和静水人造位能的压力对气体做功，与此同时换水桶(6)也随着进水压气，出水进气形成换水桶(6)平衡桶(11)悬浮桶(13)三大运动体系。

6．根据权利要求1和2所述的装置方法，其特征是：传水桶(14)近似一个永不干枯的水库，它始终保持水面高的压力，由低水位换水桶(6)把水流出，由高水位换水桶(6)加水，保持水位水量不变，只是由弯管喷嘴(8)和履带式滚桶(15)随换水桶(6)在传水桶(14)上面上下滑动，制造时既要滑动，又要防止漏水。

7．根据权利要求1和2所述的装置方法，其特征是：配重砣(7)，因机体加工重量不一，为了保证重量与浮力平衡使两换水桶(6)能在同一水平线上交换水量，就由配重砣(7)配重，同时机体运动的阻力由配重砣(7)克服，所以它的重量加在悬浮桶(13)上面承载。

8．根据权利要求1和2所述的装置方法，其特征是：密封仓(33)是把换水桶(6)气压桶(12)里的吞吐空气控制为定向流动，并能通过外界的空气流动一起配合，使风管(32)里的风量风速增大对风机(28)做功，使风管(32)内与风管(32)外的气压差对活塞机(29)做功。

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