CN212272429U - 提水发电与提灌调水的节能提水装置 - Google Patents

Abstract

一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，包括河道、蓄水区、吸水管道、吸水缸体、蓄水箱体、重力箱体、浮力箱体、水轮发电机组、灌渠；本实用新型在人为设置的装置系统中，利用水体自身的自重力而借力发力的方法和借其浮力的作用力及接力式的多级吸提方式，将所需水体及水量持续、自动吸提到人为设置的任一所需高程或落差后，使水体自动流入依需而建的水轮发电机组输水管道或引水灌渠或及其它用途的输水装置中。最终以长周期、持续提升相同水量而只消耗相对依靠全电能提水发电或提灌调水已有技术约1—5%的电能而实现持续的节能提水技术效果。

Description

提水发电与提灌调水的节能提水装置

技术领域

本实用新型涉及节能技术领域，具体是指一种提水发电与提灌调水的节能提水装置。

背景技术

随着人们对电能需求的日益增加及因用于常规发电的一次性化石能源逐步减少、更因使用一次性化石能源而对地球环境造成汅染越发严重的情况下，国内外所属的电力行业部门及相关科研单位因此而广泛的开发利用了诸如常规水电、风电、光电、核电等等诸多可获取洁净电能的发电方式。但这些洁净电能的电量在人们所需的总电量中占比还很小，若无一次性化石能源所发电力的支撑，洁淨能源产生的电能，还远不能满足人们对电能的需求。

另则，在现代科学技术条件下已知的众多可利用地球资源中，除了气体即为水体的储量最多，但是在这已有的巨量水体中，可供人类能有效利用的常规自流水体，还不足地球现有总水量的1%，而占地球总水量约99%的静态水体及其所具有、并可能被再次利用的水能至今还沒有得到有效的开发利用。此外还有例如可供人类能够广泛或充分利用的相当部分陸地区域因缺水而无法开发利用，诸如一些地区虽采用了依靠全电能提灌引水的方式，但终因依靠全电能提水的费用过高而使引水工程不是处在艰难的运行之中，就是终止运行，因此，造成了可利用陸地资源的永久性浪费。

实用新型内容

本实用新型提供一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，将所需水体或水量持续、自动吸提至人为设定的一定高程后，使水体自动流入用于发电的输水管道或灌渠、或及其它用途的输水装置中。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，在河道的一侧或两侧建造蓄水区，在蓄水区的上部或一侧依需建造可放置提水装置单元的钢混框架；所述提水装置单元包括依次安装在钢混框架上的密封的吸水缸体、敞口的蓄水箱体、敞口的重力箱体及设置在重力箱体内的密封的浮力箱体；吸水缸体活塞盘设置在吸水缸体之中，蓄水箱体活塞盘设置在蓄水箱体之中，重力箱体活塞盘设置在重力箱体之中；通过活塞盘连接杆将吸水缸体活塞盘、蓄水箱体活塞盘、重力箱体活塞盘及浮力箱体固接为一体形成一个可同步运行体；活塞盘连接杆和吸水缸体底壁、蓄水箱体的底壁形成密封滑动连接；吸水缸体活塞盘上安装吸水缸体活塞盘通水阀，吸水缸体的底壁上安装吸水缸体通水阀；蓄水箱体活塞盘上安装蓄水箱体活塞盘通水阀，蓄水箱体的底壁上安装蓄水箱体通水阀；重力箱体活塞盘上安装重力箱体活塞盘通水阀，重力箱体的底壁上安装重力箱体通水阀；吸水管的进水口设置在蓄水区的水体之中，吸水管道的出水口处通过吸水管道排气阀和吸水管补水阀与吸水缸体连通，吸水管补水阀的另一端和补水管连通，同时补水管通过在吸水缸体的上盖壁上安装的吸水缸体排气阀和吸水缸体补水阀与吸水缸体相连通；补水管的另一端延伸至补水箱内；注水泵设置在蓄水区内并连接注水泵输水管，该注水泵输水管的出水口与补水箱连通，注水泵输水管上安装有重力箱体补水阀，该重力箱体补水阀位于重力箱体的口部；同时注水泵输水管的下部安装注水泵输水管第一通水阀；所述重力箱体底壁上的重力箱体通水阀的开口处设有管道，该管道通入灌渠渡槽中，补水泵设置在灌渠渡槽之中，补水泵连接的补水泵输水管的出水口与补水箱连通，补水箱设置在吸水缸体上端的钢混框架上，灌渠渡槽设置在钢混框架的外侧，水轮机组输水管的进水口与灌渠渡槽连通，出水口与水轮发电机组的进水口连通；水轮机输水管的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀。

本实用新型利用水体的自重力而借力发力的方法和水体浮力的作用力，将所需水体或水量持续、自动吸提至人为设定的一定高程后，使水体自动流入用于发电的输水管道或灌渠、或及其它用途的输水装置中。接力式吸提水体的装置系统在持续、自动、长周期吸提水体高程的过程，除在初始运行前需借助电力注水泵对需运行的装置单元实施一次性注水以外，另对长周期持续运行中的装置系统因其易磨损部件因磨损而出现的密封效果欠佳及间隙渗漏、大气蒸发等因素造成的水体流失量实施补充时，因间接启动微型补水泵、或及启动电磁通水阀时消耗微量的电能外，不再消耗另外的电能，最终以提升相同水量而只消耗相对依靠全电能吸提水体发电或提灌调水原技术约1—5%的电能而实现持久、无限的节能技术效果。

在能量守恒、大气压強定律及流体物理等技术原理限定作用下的真空吸水扬程理论值是9.5米左右，而实际应用中最大垂直真空吸程约在7-8米左右，因此,在利用本实用新型提水发电或提灌调水时,可用竖向同组多级单元装置与接力式同步运行的方法提高水位落差高程。以精确调控组与组运行中的时间差，保持向水轮发电机组或灌渠、或其它输水装置提供持续、稳定的输水量。以集群式的多组合运行方式而实现提水规模。以提升同等水量而只消耗相对依靠全电能提水发电或提灌调水已有技术约1-5%的电能而实现持久与无限的节能技术效果。

本实用新型的水体提升方式，不但可用于发电、提灌、调水，还可用于因季节性上游河道来水量不足而不能满负荷运转发电的常规水利发电站、抽水蓄能水电站以及长周期、高扬程、大水量用水的诸多工程方面。

附图说明

图1为本实用新型提水装置单元的结构示意图；

图2a1、2a2、2b1、2b2为杠杆原理及人力压水井原理对比示意图；

当图2a1中的杠杆支点c两端杠杆的长度相等、两端力点d处下部g与f物体的重量相等时，g与f两物体即处于平衡状态。当将对比图2a2示图中杠杆支点c一端力点d处物体h的重量加重、或在原物体f的重量不变的前提下，将杠杆e加长后，其支点c两端的杠杆及物体即会失去平衡；若依据人力压水井工作原理，如图2b1所示，在支点c两端的杠杆长度相等或力度相同时，通过吸水缸体f是无法将地下水吸提上来，若以图2b2所示，只要将杠杆支点c一侧的杠杆e加长或加大力度，即可将地下水体通过吸水缸体f吸提上来；

图3a1、3a2是将相同装置中的等量水体实施体、量调整前后的重力效果变化对比示意图；

当图3a1中杠杆支点c两侧的杠杆长度相等、分别处于两端力点d下部的f与g箱体的直径、高度以及处于活塞盘h与i之上的容积重量相等，支点c两侧杠杆e的力点d相对处于平衡状态。当将对比图3a2中杠杆支点c一侧杠杆e的力点d下部相似于图3a1中的f箱体，从自下而上在只留一根吸水管的前提下，将其原容积和活塞盘h之上的重量缩小90%或至95%，将另一侧g箱体自下而上的容积与活塞盘i之上的重量缩小40%或至50%，使活塞盘i之上的重力相对活塞盘h之上的重力形成设定量差，使其g箱体在打开通水阀b使活塞盘i下部的水体流出时，活塞盘i受其上部水体重力的影响而随之向下运行。当其活塞盘i向下运行时，又通过连接在其上的活塞盘连接杆p及杠杆e的传力作用而牵拉缸体f中的活塞盘连接杆p及活塞盘h向上运行；活塞盘h向上运行时，其上部的原有水体通过出水口b流出，其下部因此形成的真空又通过吸水管道将蓄水库区中的水体吸提进其真空体内；若需加大箱体g中的重力时，可将箱体g的长度加长到j或k或更适宜的部位；

图4为本实用新型竖向一字形同组（或多组）多级提水装置单元组合同步下行冲程运行示意图；

图5为本实用新型竖向一字形同组（或多组）多级提水装置单元组合同步上行回程运行示意图；

图6为本实用新型复式提水装置结构示意图；

图7为本实用新型螺旋形Ⅰ型提水装置结构示意图；

图8为本实用新型螺旋形Ⅱ型提水装置结构示意图；

图9为本实用新型充分利用地形优势降低提水装置建造成本的示意图：

附图序号名称：

1.河道，2.蓄水区，3.吸水管通水阀，4.吸水管，5.重力箱体活塞盘，6.重力箱体，7.活塞盘连接杆，8.浮力箱体集气圈，9.浮力箱体，10.聚气穴，11.排气管，12.排气阀，13.输水管，14.蓄水箱体通水阀，15.蓄水箱体，16.蓄水箱体活塞盘，17.吸水缸体，18.吸水缸体活塞盘，19.吸水管排气阀，20.吸水管补水阀，21.补水管，22.吸水缸体排气阀，23.吸水缸体补水阀，24.补水箱，25.吸水缸体活塞盘通水阀，26.吸水缸体通水阀，27.蓄水箱体活塞盘通水阀，28.重力箱体补水阀，29.补水泵输水管，30.钢混装置框架，31.重力箱体活塞盘通水阀，32.内衬套、33.重力箱体通水阀，34.补水泵，35.灌渠渡槽，36.注水泵输水管，37.水轮机输水管、38.注水泵输水管第一通水阀，39水轮机输水管通水阀、40.水轮发电机组、41.注水泵,42.输水槽、43.注水泵输水管第二通水阀，44.外接输水管通水阀，45.外接输水管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型及具体有益效果作进一步的详细说明。

本实用新型依据能量守恒、大气压强、流体物理及杠杆原理等技术原理，建造一种可利用水体自重借力发力和可利用水体浮力作用力的装置，将低位水体依需自动提高至设定高程而实现提水发电或提灌、调水的节能技术装置。

实施例1：参照图1，一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，在河道1的一侧或两侧建造蓄水区2，在蓄水区2的上部或一侧依需建造可放置提水装置单元的钢混框架30；所述提水装置单元包括依次安装在钢混框架30上的密封的吸水缸体17、敞口的蓄水箱体15、敞口的重力箱体6及设置在重力箱体6内的密封的浮力箱体9；吸水缸体活塞盘18设置在吸水缸体17之中，蓄水箱体活塞盘16设置在蓄水箱体15之中，重力箱体活塞盘5设置在重力箱体6之中；通过活塞盘连接杆7将吸水缸体活塞盘18、蓄水箱体活塞盘16、重力箱体活塞盘5及浮力箱体9固接为一体形成一个可同步运行体；活塞盘连接杆7和吸水缸体17底壁、蓄水箱体15的底壁形成密封滑动连接；吸水缸体活塞盘18上安装吸水缸体活塞盘通水阀25，吸水缸体17的底壁上安装吸水缸体通水阀26；蓄水箱体活塞盘16上安装蓄水箱体活塞盘通水阀27，蓄水箱体15的底壁上安装蓄水箱体通水阀14；重力箱体活塞盘5上安装重力箱体活塞盘通水阀31，重力箱体6的底壁上安装重力箱体通水阀33；吸水管4的进水口设置在蓄水区2的水体之中，吸水管4的出水口处通过吸水管道排气阀19和吸水管补水阀20与吸水缸体17连通，吸水管补水阀20的另一端和补水管21连通，同时补水管21通过在吸水缸体17的上盖壁上安装的吸水缸体排气阀22和吸水缸体补水阀23与吸水缸体17相连通；补水管21的另一端延伸至补水箱24内；注水泵41设置在蓄水区2内并连接注水泵输水管36，该注水泵输水管36的出水口与补水箱24连通，注水泵输水管36上安装有重力箱体补水阀28，该重力箱体补水阀28位于重力箱体6的口部；同时注水泵输水管36的下部安装注水泵输水管第一通水阀38；所述重力箱体6底壁上的重力箱体通水阀33的开口处设有管道，该管道通入灌渠渡槽35中，补水泵34设置在灌渠渡槽35之中，补水泵34连接的补水泵输水管29的出水口与补水箱24连通，补水箱24设置在吸水缸体17上端的钢混框架30上，灌渠渡槽35设置在钢混框架30的外侧，水轮机输水管37的进水口与灌渠渡槽35连通，出水口与水轮发电机组40的进水口连通；水轮机输水管37的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀39。自水轮发电机组出水口流入蓄水区的水体亦可再度重复利用。

本实用新型的易磨损部件仅为各活塞盘的密封环（或圈）与各缸或箱体之中活塞盘运行区间的内衬套而已。

浮力箱体集气圈8与聚气穴10依次设置在浮力箱体9的底部，排气管11设置在聚气穴10的顶部并与安装在浮力箱体9顶壁上的排气阀12连通。

所述重力箱体6的上部一侧安装输水管13，该输水管13的口部位于蓄水箱体15底壁上的蓄水箱体通水阀14下部。

实施例2：参照图4、5，一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，若干所述提水装置单元竖向一字型布置形成竖向一字型提水装置；各提水装置单元的注水泵输水管36相互连通，补水箱24安装在最高一级的吸水缸体17上端的钢混框架30上，最高一级提水装置单元的重力箱体6底壁上的重力箱体通水阀33通过输水槽42和灌渠渡槽35连通；中间的各级提水装置单元的重力箱体6底壁上的通水阀33下部均与上一级单元的吸水管4相连接，其吸水管的出水口与上一级单元的吸水缸体17相连接，而最低一级提水装置单元的吸水管4的进水口设置在蓄水区2的水体之中；外接输水管45的进水口与灌渠渡槽35底部连通，出水口与注水泵输水管36连通且出水口处的注水泵输水管36上安装有第二通水阀43；通水阀44设置在外接输水管45与灌渠渡槽35的连接处；水轮发电机组40设置在蓄水区2的一侧，水轮机输水管37的进水口与灌渠渡槽35连通，出水口与水轮发电机组40的进水口连通；水轮机输水管37的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀39。

实施例3：参照图4、5，一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，若干所述提水装置单元竖向一字型布置后又同高度横向多组布置形成竖向一字型多组提水装置；该竖向一字型多组提水装置的最低一级中的各提水装置单元的吸水管4的进水口均设置在蓄水区2的水体之中，出水口处通过吸水管道排气阀19和吸水管补水阀20与各自的吸水缸体17连通；横向的各提水装置单元的补水管21均连通到注水泵输水管36上；最高一级横向布置的各提水装置单元的的重力箱体6底壁上的重力箱体通水阀33均通过输水槽42和灌渠渡槽35连通；中间的横向各级提水装置单元的重力箱体6底壁上连通管道，该管道向上均和各自最高一级提水装置单元的吸水管4连通；外接输水管45的进水口与灌渠渡槽35底部连通，出水口与注水泵输水管36连通且出水口处的注水泵输水管36上安装有第二通水阀43；通水阀44设置在外接输水管45与灌渠渡槽35的连接处；水轮发电机组40设置在蓄水区2的一侧，水轮机输水管37的进水口与灌渠渡槽35连通，出水口与水轮发电机组40的进水口连通；水轮机输水管37的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀39。

实施例4：参照图6，一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，若干所述提水装置单元竖向一字型布置后又间隔高低横向多组设置形成复式提水装置；低高度组中最低一级的提水装置单元的重力箱体底壁上的重力箱体通水阀通过管道连通到高高度组中最低一级提水装置单元的吸水管上；而该高高度组中最低一级提水装置单元的重力箱体底壁上的重力箱体通水阀通过管道连通到低高度组中上一级的提水装置单元的吸水管上；该低高度组中上一级的提水装置单元的重力箱体底壁上的重力箱体通水阀通过管道连通到高高度组中上一级的提水装置单元的吸水管上；高高度组中最高一级的各提水装置单元的重力箱体底壁上的重力箱体通水阀均通过管道连通到罐渠渡槽内；同高度的各提水装置单元的吸水管补水阀、吸水缸体补水阀均连通补水管后与注水泵输水管连通；高高度组中最高一级的各提水装置单元的吸水管补水阀、吸水缸体补水阀均连通补水管后连通到补水箱内，而补水箱和注水泵输水管、补水泵输水管连通；外接输水管的进水口与灌渠渡槽底部连通，出水口与注水泵输水管连通且出水口处的注水泵输水管上安装有第二通水阀；通水阀设置在外接输水管与灌渠渡槽的连接处；水轮发电机组设置在蓄水区的一侧，水轮机组输水管的进水口与灌渠渡槽连通，出水口与水轮发电机组的进水口连通；水轮机输水管的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀。

实施例5：参照图7，一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，若干所述提水装置单元并列设置且高度依次以渐增形式布置，安装在蓄水区水体中的吸水管连通最低一级的提水装置单元的吸水缸体，该最低一级的提水装置单元的重力箱体底壁上的重力箱体通水阀通过管道连通到上一级的提水装置单元的吸水管上，依次若干提水装置单元串联连接形成螺旋Ⅰ型单元，该螺旋Ⅰ型单元中的各级提水装置单元的补水管依次连通，而最高一级的提水装置单元的补水管连通补水箱，而补水箱和注水泵输水管、补水泵输水管连通；若干所述螺旋Ⅰ型单元并行安装形成螺旋Ⅰ型提水装置，该螺旋Ⅰ型提水装置中的各个螺旋Ⅰ型单元的最高一级的重力箱体底壁上的重力箱体通水阀通过管道连通到灌渠渡槽中，各个螺旋Ⅰ型单元的最高一级的补水管相互连通至补水箱中；而补水箱和注水泵输水管、补水泵输水管连通；水轮机组输水管的进水口与灌渠渡槽连通，出水口与水轮发电机组的进水口连通；水轮机输水管的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀。

实施例6：参照图8，一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，若干所述螺旋Ⅰ型单元竖向布置形成螺旋Ⅱ型单元；其中最低一级的螺旋Ⅰ型单元中的最高一级的重力箱体底壁上的重力箱体通水阀通过管道和最低一级的提水装置单元的吸水管连通形成闭环；若干所述螺旋Ⅱ型单元并行安装形成螺旋Ⅱ型提水装置，该螺旋Ⅱ型提水装置中的各个螺旋Ⅰ型单元的最高一级的重力箱体底壁上的重力箱体通水阀通过管道连通到灌渠渡槽中，各个螺旋Ⅰ型单元的最高一级的补水管相互连通至补水箱中；而补水箱和注水泵输水管、补水泵输水管连通；外接输水管的进水口与灌渠渡槽底部连通，出水口与注水泵输水管连通且出水口处的注水泵输水管上安装有第二通水阀；通水阀设置在外接输水管与灌渠渡槽的连接处；水轮发电机组设置在蓄水区的一侧，水轮机组输水管的进水口与灌渠渡槽连通，出水口与水轮发电机组的进水口连通；水轮机输水管的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀。

输水管13设置在重力箱体6内侧的上部，各缸、箱体活塞盘运行区间的内衬套32设置在各缸、箱体内侧的活塞盘运行区间。

参照图1、图4、图5，一种提水发电与提灌调水的节能提水装置的方法，在初始运行前，须先关闭吸水管4的通水阀3、吸水缸体17的通水阀26、蓄水箱体15的活塞盘通水阀27、通水阀14、重力箱体6的通水阀33、外接输水管45的通水阀44。打开吸水管4的补水阀20、排气阀19、吸水缸体17的排气阀22、补水阀23、活塞盘18的通水阀25、重力箱体活塞盘5的通水阀31、补水阀28及注水泵输水管36上的第1通水阀38、第2通水阀43后，开启注水泵41依次将重力箱体6、吸水缸体17、吸水管4、补水箱24注足设定水量（重力箱体活塞盘5上部的水体为借力发力的关键水体）。在对重力箱体6注足设定水量的过程中，浮力箱体9借助重力箱体6中水体上升时形成的设定浮力而顺势带动吸水缸体活塞盘18、蓄水箱体活塞盘16、重力箱体活塞盘5上升至设定的初始或再次冲程的位置。注水程序结朿后，即关闭注水泵41及其输水管36上的第1通水阀38和补水阀28。当活塞装置初始或再次（即冲程）持续运行前，依次或同时关闭吸水管4的排气阀19、补水阀20、及吸水缸体17的排气阀22、补水阀23、吸水缸体17的活塞盘通水阀25、蓄水箱体15的活塞盘通水阀27及其箱体通水阀14、重力箱体6的活塞盘通水阀31之后，再依次或同时打开重力箱体6的通水阀33、吸水缸体17的通水阀26、吸水管4的通水阀3。当打开重力箱体6底部的通水阀33使活塞盘5下部的水体自动流出时，活塞盘5因其下部失去了水体的支撑力、且又受其活塞盘上部水体重力的重压而随其下部水体的流出而下降。活塞盘5下降时又受固接于其上的活塞连接杆的传力作用而同步拉动蓄水箱体活塞盘16、吸水缸体活塞盘18向下运行。活塞盘18因受活塞盘5上部设定的巨量水体所形成的巨大重力而向下运行、以及在其活塞盘18下部的水体通过通水阀26自行流出时，活塞盘18的上部即会形成真空，而此真空又通过吸水管4将蓄水区2中的水体吸入其真空体内完成抽水工作。从活塞盘18下部通过通水阀26逐步流出后又流入蓄水箱体活塞盘16上部的水体，又会以新的外力形式逐步加大活塞连接杆7向下的压力。当吸水缸体活塞盘18、蓄水箱体活塞盘16、重力箱体活塞盘5同步向下运行（即冲程）到设定位置停止运行后准备回程时，亦同步或依次关闭吸水管4的通水阀3、吸水缸体17的通水阀26、重力箱体6的通水阀33后，再依次或同时打开蓄水箱体15的通水阀14、活塞盘16的通水阀27及重力箱体活塞盘5的通水阀31、吸水缸体活塞盘18的通水阀25。当打开蓄水箱体15的通水阀14及活塞盘16通水阀27，使蓄水箱体活塞盘16上部的水体通过通水阀27、14及输水管13自行流入重力箱体6中后，随着重力箱体6中水位的上升而促使浮力箱体9在借浮力上升的同时，经固接于其上的活塞盘连接杆7带动吸水缸体活塞盘18、蓄水箱体活塞盘16、重力箱体活塞盘5同步向上升起（回程）复位。为提高水位高程而实施的竖向同组多级接力单元同步运行时，自下一级单元重力箱体6的通水阀33流出的水体，将由连接于其处的上一级单元的吸水缸体17通过吸水管4同时同步同量吸走。自蓄水箱体15的活塞盘16上流入重力箱体6之中的水体，即是对重力箱体活塞盘5上部设定水量或其下部流出水体的全量再补充（即为新来外力），也是使浮力箱体9带动本单元所属活塞盘上升复位的直接动力。通过上述的重复工作，可实现整体的持续、长周期循环工作过程。基于重复的原因，对上述相同的内容不再详细赘述。

当装置中各活塞盘回程运行时，在打开蓄水箱体15的通水阀14、活塞盘16的通水阀27后，顺借自蓄水箱体15中的水体在流经输水管13的进水口时，使之顺势带压进一定量的气体进入重力箱体6的水体中。当进入重力箱体6中的气体自动上升并进入集气圈8而最终汇集于聚气穴10中后，使其气体形成助力浮力箱体9快速上升回程的辅助外力。浮力箱体回程到位后，打开排气阀12使聚气穴10中的气体通过排气管11排出，冲程时亦关闭排气阀12。此程序每程次亦可同步重复利用。

在本实用新型提水装置单元的整体循环工作过程中，吸水管4的上部和吸水缸体17的上部有时会出现气体，可在每程次或多程次复位后打开吸水管道补水阀20、排气阀19和抽水缸体补水阀23、排气阀22通过补水管21进行补水排气。当空气排空及补水结束后即关闭补水阀20、23和排气阀19、22。当重力箱体6之中设定水量不足时，可随时开启补水阀28实施间接补水。连接于同一吸水缸体17之上的一条或多条吸水管4的直径大小，需根据重力缸体活塞盘5及蓄水箱体活塞盘16上部设定水量的重量或吸水缸体活塞盘18所具有的吸抽力而设定。为使蓄水箱体15底部上面的水体及活塞盘16上面的水体快速流出时，需将蓄水箱体15的底板及活塞盘16自四周向各自的通水阀14、27处设置适量的向下倾斜坡度，即通水阀处相对周边要低。

为尽可能减少提水装置系统运行时对电能的耗损而实现最佳的营运效果，可将只间接启动、只消耗微量电能的补水泵34放置在输水灌渠渡槽35之中，只仅对处在灌渠渡槽35水位线以上的顶层单元装置用补水箱24中的水体实施间接性补水。另处在灌渠渡槽35水位线以下的各单元装置需补水时，可关闭注水泵输水管第二、第一通水阀43、38，打开外接输水管通水阀44利用灌渠渡槽35中的水体进行自流补水，以此减少补水泵34或注水泵41自蓄水区2中对高位装置高扬程补水时产生不必要的额外电能消损。

参照图4、图5、图6、图7、图8、图9，为提高竖向多级单元装置组合运行与节能的技术效果，根据提灌、调水及发电等用途的不同以及在提水总高程不变的前提下，为加大提水装置单元的吸提力度加和速度，可依需将竖向多级组合装置的一字形组合式，在另增设装置单元数量的同时，将装置布局设置为复式提水装置、或螺旋Ⅰ型或螺旋Ⅱ型的强力组合式提水装置，进而将各提水装置单元重力箱体6的长度适度加长，顺以增大活塞盘5之上水体的水量与重力而加大活塞盘18下行时对吸水管4中水体的吸提力度与速度，以实现其整体装置相对一字形组合装置成倍或翻倍的最佳节能提水技术效果。若在具有适宜坡度的地区建造提水工程或发电站时，可充分利用天然地形优势而降低多级提水装置的建造费用。

本实用新型中的各种通水阀为通用型，属于已有技术，通水阀门全部可采用电磁自动控制，通过智能自动控制而实现自动化作业模式。

本实用新型不仅可用于发电、提灌、调水方面，还可用于因上游河道来水量不足而不能持续满负荷发电的水利发电站、抽水蓄能水电站及其它需持续、长周期、高扬程、大水量节能供水的诸多工程方面。

以上所述为本实用新型的较佳可行实施例而已，并非用以限定本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，其特征在于：在河道（1）的一侧或两侧建造蓄水区（2），在蓄水区（2）的上部或一侧依需建造可放置提水装置单元的钢混框架（30）；所述提水装置单元包括依次安装在钢混框架（30）上的密封的吸水缸体（17）、敞口的蓄水箱体（15）、敞口的重力箱体（6）及设置在重力箱体（6）内的密封的浮力箱体（9）；吸水缸体活塞盘（18）设置在吸水缸体（17）之中，蓄水箱体活塞盘（16）设置在蓄水箱体（15）之中，重力箱体活塞盘（5）设置在重力箱体（6）之中；通过活塞盘连接杆（7）将吸水缸体活塞盘（18）、蓄水箱体活塞盘（16）、重力箱体活塞盘（5）及浮力箱体（9）固接为一体形成一个可同步运行体；活塞盘连接杆（7）和吸水缸体（17）底壁、蓄水箱体（15）的底壁形成密封滑动连接；吸水缸体活塞盘（18）上安装吸水缸体活塞盘通水阀（25），吸水缸体（17）的底壁上安装吸水缸体通水阀（26）；蓄水箱体活塞盘（16）上安装蓄水箱体活塞盘通水阀（27），蓄水箱体（15）的底壁上安装蓄水箱体通水阀（14）；重力箱体活塞盘（5）上安装重力箱体活塞盘通水阀（31），重力箱体（6）的底壁上安装重力箱体通水阀（33）；吸水管（4）的进水口设置在蓄水区（2）的水体之中，吸水管（4）的出水口处通过吸水管道排气阀(19)和吸水管补水阀(20)与吸水缸体（17）连通，吸水管补水阀(20)的另一端和补水管(21)连通，同时补水管(21)通过在吸水缸体（17）的上盖壁上安装的吸水缸体排气阀（22）和吸水缸体补水阀（23）与吸水缸体（17）相连通；补水管(21)的另一端延伸至补水箱（24）内；注水泵（41）设置在蓄水区（2）内并连接注水泵输水管（36），该注水泵输水管（36）的出水口与补水箱（24）连通，注水泵输水管（36）上安装有重力箱体补水阀（28），该重力箱体补水阀（28）位于重力箱体（6）的口部；同时注水泵输水管（36）的下部安装注水泵输水管第一通水阀（38）；所述重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）的开口处设有管道，该管道通入灌渠渡槽（35）中，补水泵（34）设置在灌渠渡槽（35）之中，补水泵（34）连接的补水泵输水管（29）的出水口与补水箱（24）连通，补水箱（24）设置在吸水缸体（17）上端的钢混框架（30）上，灌渠渡槽（35）设置在钢混框架（30）的外侧，水轮机输水管（37）的进水口与灌渠渡槽（35）连通，出水口与水轮发电机组（40）的进水口连通；水轮机输水管（37）的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀（39）。

2.根据权利要求1所述的一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，其特征在于：浮力箱体集气圈（8）与聚气穴（10）依次设置在浮力箱体（9）的底部，排气管（11）设置在聚气穴（10）的顶部并与安装在浮力箱体（9）顶壁上的排气阀（12）连通。

3.根据权利要求1所述的一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，其特征在于：所述重力箱体（6）的上部一侧安装输水管（13），该输水管（13）的口部位于蓄水箱体（15）底壁上的蓄水箱体通水阀（14）下部。

4.根据权利要求1所述的一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，其特征在于：若干所述提水装置单元竖向一字型布置形成竖向一字型提水装置；各提水装置单元的注水泵输水管（36）相互连通，补水箱（24）安装在最高一级的吸水缸体（17）上端的钢混框架（30）上，最高一级提水装置单元的重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）通过输水槽（42）和灌渠渡槽（35）连通；中间的各级提水装置单元的重力箱体（6）底壁上的通水阀（33）下部均与上一级单元的吸水管（4）相连接，其吸水管的出水口与上一级单元的吸水缸体（17）相连接，而最低一级提水装置单元的吸水管（4）的进水口设置在蓄水区（2）的水体之中；外接输水管（45）的进水口与灌渠渡槽（35）底部连通，出水口与注水泵输水管（36）连通且出水口处的注水泵输水管（36）上安装有第二通水阀（43）；通水阀（44）设置在外接输水管（45）与灌渠渡槽（35）的连接处；水轮发电机组（40）设置在蓄水区（2）的一侧，水轮机输水管（37）的进水口与灌渠渡槽（35）连通，出水口与水轮发电机组（40）的进水口连通；水轮机输水管（37）的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀（39）。

5.根据权利要求1所述的一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，其特征在于：若干所述提水装置单元竖向一字型布置后又同高度横向多组布置形成竖向一字型多组提水装置；该竖向一字型多组提水装置的最低一级中的各提水装置单元的吸水管（4）的进水口均设置在蓄水区（2）的水体之中，出水口处通过吸水管道排气阀(19)和吸水管补水阀(20)与各自的吸水缸体（17）连通；横向的各提水装置单元的补水管（21）均连通到注水泵输水管（36）上；最高一级横向布置的各提水装置单元的重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）均通过输水槽（42）和灌渠渡槽（35）连通；中间的横向各级提水装置单元的重力箱体（6）底壁上连通管道，该管道向上均和各自最高一级提水装置单元的吸水管（4）连通；外接输水管（45）的进水口与灌渠渡槽（35）底部连通，出水口与注水泵输水管（36）连通且出水口处的注水泵输水管（36）上安装有第二通水阀（43）；通水阀（44）设置在外接输水管（45）与灌渠渡槽（35）的连接处；水轮发电机组（40）设置在蓄水区（2）的一侧，水轮机输水管（37）的进水口与灌渠渡槽（35）连通，出水口与水轮发电机组（40）的进水口连通；水轮机输水管（37）的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀（39）。

6.根据权利要求1所述的一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，其特征在于：若干所述提水装置单元竖向一字型布置后又间隔高低横向多组设置形成复式提水装置；低高度组中最低一级的提水装置单元的重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）通过管道连通到高高度组中最低一级提水装置单元的吸水管上；而该高高度组中最低一级提水装置单元的重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）通过管道连通到低高度组中上一级的提水装置单元的吸水管上；该低高度组中上一级的提水装置单元的重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）通过管道连通到高高度组中上一级的提水装置单元的吸水管上；高高度组中最高一级的各提水装置单元的重力箱体底壁上的重力箱体通水阀均通过管道连通到罐渠渡槽内；同高度的各提水装置单元的吸水管补水阀、吸水缸体补水阀均连通补水管后与注水泵输水管连通；高高度组中最高一级的各提水装置单元的吸水管补水阀、吸水缸体补水阀均连通补水管后连通到补水箱内，而补水箱和注水泵输水管、补水泵输水管连通；外接输水管（45）的进水口与灌渠渡槽（35）底部连通，出水口与注水泵输水管（36）连通且出水口处的注水泵输水管（36）上安装有第二通水阀（43）；通水阀（44）设置在外接输水管（45）与灌渠渡槽（35）的连接处；水轮发电机组（40）设置在蓄水区（2）的一侧，水轮机输水管（37）的进水口与灌渠渡槽（35）连通，出水口与水轮发电机组（40）的进水口连通；水轮机输水管（37）的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀（39）。

7.根据权利要求1所述的一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，其特征在于：若干所述提水装置单元并列设置且高度依次以渐增形式布置，安装在蓄水区水体中的吸水管连通最低一级的提水装置单元的吸水缸体，该最低一级的提水装置单元的重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）通过管道连通到上一级的提水装置单元的吸水管上，依次若干提水装置单元串联连接形成螺旋Ⅰ型单元，该螺旋Ⅰ型单元中的各级提水装置单元的补水管依次连通，而最高一级的提水装置单元的补水管连通补水箱，而补水箱和注水泵输水管、补水泵输水管连通；若干所述螺旋Ⅰ型单元并行安装形成螺旋Ⅰ型提水装置，该螺旋Ⅰ型提水装置中的各个螺旋Ⅰ型单元的最高一级的重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）通过管道连通到灌渠渡槽（35）中，各个螺旋Ⅰ型单元的最高一级的补水管相互连通至补水箱中；而补水箱和注水泵输水管、补水泵输水管连通；水轮机输水管（37）的进水口与灌渠渡槽（35）连通，出水口与水轮发电机组（40）的进水口连通；水轮机输水管（37）的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀（39）。

8.根据权利要求7所述的一种提水发电与提灌调水的节能提水装置，其特征在于：若干所述螺旋Ⅰ型单元竖向布置形成螺旋Ⅱ型单元；其中最低一级的螺旋Ⅰ型单元中的最高一级的重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）通过管道和最低一级的提水装置单元的吸水管连通形成闭环；若干所述螺旋Ⅱ型单元并行安装形成螺旋Ⅱ型提水装置，该螺旋Ⅱ型提水装置中的各个螺旋Ⅰ型单元的最高一级的重力箱体（6）底壁上的重力箱体通水阀（33）通过管道连通到灌渠渡槽（35）中，各个螺旋Ⅰ型单元的最高一级的补水管相互连通至补水箱中；而补水箱和注水泵输水管、补水泵输水管连通；外接输水管的进水口与灌渠渡槽（35）底部连通，出水口与注水泵输水管（36）连通且出水口处的注水泵输水管（36）上安装有第二通水阀（43）；通水阀（44）设置在外接输水管（45）与灌渠渡槽（35）的连接处；水轮发电机组（40）设置在蓄水区（2）的一侧，水轮机输水管（37）的进水口与灌渠渡槽（35）连通，出水口与水轮发电机组（40）的进水口连通；水轮机输水管（37）的出水口与水轮发电机组连接处安装通水阀（39）。

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