CN212958938U - 一种杠杆助力式高效升水动力转换输出装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,包括助动升水装置和动力转换输出装置,助动升水装置为杠杆助动式升水装置,包括基础、底部水池、助力器、能量体、滑轮系统、中位水箱和上位水箱;动力转换输出装置包括水轮发电系统。本实用新型基于杠杆平衡原理,通过配重形成翘板式结构平衡助力系统,钢索‑滑轮组合与助力系统构成摆动助力提升机构,两个互为提升或沉降作用水箱的满水或空水,造成助力器展臂平衡状态的失衡,牵拉钢索移动,带动能量体上升或下降,能量体提升的效果在于让下位或中位水箱中的水流回底部水池中;能量体沉降的结果是再次把底部水池的水压入上位水池中,以供给水轮机驱动发电机发电,实现动力转换输出。
Description
技术领域
本实用新型属于能量转换输出设备技术领域,具体涉及一种结构简单、操作简便的,以静水浮力能为动力源的杠杆助力式高效升水动力转换输出装置。
背景技术
地球上可被开发利用的矿物质能源是有限的,随着人类对能源消耗的日益增加,矿物质能源日渐枯竭。寻求可持续的绿色能源替代是人类不断追寻的目标。自然水力资源、太阳能、风能、潮汐能等都是可持续利用的绿色能源,但是,这类能源均受制于自然条件的影响,时空分布不均,而且现有能量利用技术还存在不少缺陷,利用效率较低,都给人类绿能的综合利用和普及推广带来了诸多困难。
水能载舟,亦能覆舟。水有动水之能,更有静水之力。水作为清洁能源,其中蕴涵着巨大的浮力能。水的浮力能却没有得到更为广泛而高效的利用,至今浮力能的利用方式和途径还主要局限于在交通运输工具方面。现有技术能把浮力能转换成其他形式能量加以利用的设备还很少,更没有广泛地工业化应用。在能源日益紧缺的今天,开发能够充分利用液体浮力能转换为其他能够直接利用的能源,比如机械能或电能,以更方便地服务于人类的生产生活,具有广泛的社会学与经济学意义。本实用新型人曾开发了多项利用浮力能转换机械能乃至电能的装置,并申请了多项国家实用新型专利,比如一种垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置(ZL2014102484112);一种水力自浮式大容量高扬程水提升装置(2L2015103762285);一种水力自浮式高效动力转换输出装置(ZL2015103762872);一种助浮提升式大容量高扬程液体高效泵送装置(ZL2015100223080),利用浮力与重力做功对外输出动力。实用新型人经过多年的潜心试验研究,不断优化浮力能转换与利用的技术方案。实践证明这些实用新型的技术方案还有很大的改进与优化空间,能够进一步提高浮力能的转换效率,进而提高动力转换与输出的效率与效果,以弥补现有技术浮力能利用不足的缺陷,让静水能量可以像自然水力能那样更高效的加以利用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种结构简单,操作简便,能够充分利用、转换静水浮力能的杠杆助力式高效升水动力转换输出装置。
本实用新型的目的是这样实现的,所述所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,包括助动升水装置和动力转换输出装置,所述助动升水装置为杠杆助动式升水装置,包括基础、地下水池、地上水池、助力器、沉降水箱、能量体、沉降滑轮、提升滑轮、提升钢索、提升水箱、补水软管、排水阀、进排气阀、中位水箱和上位水箱,所述基础内设置地下水池,其上设置地上水池,之上设置助力器基座,所述助力器为芯轴杠杆式结构,其两展臂端部对称设置助力水箱,各助力水箱底部通过软管连接下位水箱,下位水箱连接地上水池,助力水箱上部通过软管连接中位水箱,地上水池通过上水塔管连接上位水箱;所述助力器之芯轴中心竖直设置能量体,能量体上段两侧设置沉降滑轮,通过沉降钢索分别连接于助力器基座和助力器之一侧展臂上;固定于中位水箱底部的提升滑轮,与提升钢索配合,提升钢索一端固定于能量体上端,另一端固定于助力器另一侧的展臂上;所述的动力转换输出装置包括上位水箱、供水管、水轮机,所述供水管上端连通上位水箱,下端连接水轮机之进水管,水轮机出水口通过余水管连通中位水箱。
本实用新型基于杠杆平衡原理,通过配重形成翘板式结构平衡助力系统,钢索-滑轮组合与助力系统构成摆动助力提升机构,两个互为提升或沉降作用水箱的满水或空水,造成助力器展臂平衡状态的失衡,牵拉钢索移动,带动能量体上升或下降,能量体提升的效果在于让下位或中位水箱中的水流回底部水池中;能量体沉降的结果是再次把底部水池的水压入上位水池中,以供给水轮机驱动发电机发电。助力器持续上下摆动,即带动能量体提升或沉降,达到升水蓄能,势能与动能转换,实现动力转换输出。
附图说明
图1为本实用新型之整体结构示意图;
图2为图1之AA向半剖视示意图;
图3为图1中位横剖俯视图。
图中标号:1~基础,2~地下水池,3~地上水池,4~助力器基座,5~轴承座,6~助力器,7~助力器构架,8~沉降水箱,9~沉降补水管,10~沉降补水阀,11~能量体,12~沉降滑轮,13~提升滑轮,14~提升钢索,15、提升连接器,16~下压连接器,17~下压固定器,18~提升补水管,19~提升补水阀,20~提升水箱,21~补水软管,22~排水阀,23、进排气阀,24~水箱支架,25~中位水箱,26~上位水箱,27~供水管,28~发电供水阀,29~水轮机,30~余水管,31~芯轴,32~密封装置,33~上水塔管,34~沉降钢索,35~框架式轴结构,36~提升固定器,37~水塔上水阀,38~下位水箱,39~进水管,40~A角儿进水阀,41~B角儿进水阀,42~平衡阻尼辊。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明,但不以任何方式对本实用新型加以限制,基于本实用新型教导所作的任何变换或替换,均属于本实用新型的保护范围。
如附图1~3所示,本实用新型所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,包括助动升水装置和动力转换输出装置,所述助动升水装置为杠杆助动式升水装置,包括基础1、地下水池2、地上水池3、助力器6、沉降水箱8、能量体11、沉降滑轮12、提升滑轮13、提升钢索14、提升水箱20、补水软管21、排水阀22、进排气阀23、中位水箱25和上位水箱26,所述基础1内设置地下水池2,其上设置地上水池3,之上设置助力器基座4,所述助力器6为芯轴31杠杆式结构,其两展臂端部对称设置助力水箱,各助力水箱底部通过软管连接下位水箱38,下位水箱38连接地上水池3,助力水箱上部通过软管连接中位水箱25,地上水池3通过上水塔管33连接上位水箱26;所述助力器6之芯轴中心竖直设置能量体11,能量体11上段两侧设置沉降滑轮12,通过沉降钢索34分别连接于助力器基座4和助力器6之一侧展臂7上;固定于中位水箱25底部的提升滑轮13,与提升钢索14配合,提升钢索14一端固定于能量体11上端,另一端固定于助力器6另一侧的展臂7上;所述的动力转换输出装置包括上位水箱26、供水管27、水轮机29,所述供水管27上端连通上位水箱26,下端连接水轮机29之进水管,水轮机29出水口通过余水管30连通中位水箱25。
所述助力器6包括框架式轴结构35和两侧延伸的展臂7,所述框架式轴结构35之轴心线与两展臂7之纵向中心线相交点为助力器6之中心,所述框架式轴结构35之框架内竖直设置能量体11,且能量体11之中轴线穿过助力器6之中心。
所述助力器6之芯轴通过轴承座5设置于助力器基座4之上,所述助力器基座4设置于地上水池3之上。
所述助力器6之两展臂7的臂伸端部对称设置互为配重的翘板式水箱,一端为提升水箱20,另一端则为沉降水箱8;两水箱之进水管连通中位水箱25,出水管连通下位水箱38。所述助力器芯轴31设置平衡阻尼辊42,有助于控制助力器6之展臂7上下摆动时,助力器的转动角度不少于45°,并使得能量体11的提升或沉降幅度大于1米,以满足每一工作行程,所提升的水量能够满足系统运行所需要匹配的水量。调整提升钢索14和沉降钢索34分别相对应的提升连接器15和沉降连接器16,在两侧阻力器展臂上的固定位置,即可改变能量体11的提升或沉降幅度。
所述下位水箱38设置于地上水池3之上,下位水箱38之补水软管21上设置排水阀22,且分别连通提升水箱20和沉降水箱8的出水管。
所述地上水池3之下还设置有与之连通的沉入地平面之下的地下水池2,地下水池2与能量体11容纳式配合,挤水升箱,提升水至高位。所述能量体11中部,地上水池3之上设置密封装置32,密封装置32与能量体11外壁与地上水池3之间的密封配合。所述密封装置32为橡胶密封结构件,通过地上水池顶部的限位结构与压盖装置,将橡胶密封结构件束缚与能量体11与地上水池3之间,达到动态密封之目的。
所述密封结构件32由气囊式橡胶或其他密封材料制成,起到复合密封作用。
所述中位水箱25底部设置提升滑轮13,与提升钢索14搭绕式配合,提升钢索一端系于设置在能量体11上端部的提升固定器36,另一端绕过系于助力器一侧展臂7上的提升连接器15;相应地,所述能量体11上部两侧对应设置沉降滑轮12,沉降钢索34一端系于地上水池3上的上面,另一端绕过沉降滑轮12系于助力器另一侧展臂7上的沉降连接器16。
所述上位水箱26设置于装置顶端,其上设置进排气阀,其底部连通上水塔管33,上水塔管33下端连通地上水池3。
所述能量体11为空心柱体结构,下端呈锥体结构,利于在水池内的沉降与提升;能量体11上端部设置平衡升降助力器展臂的滑轮组,助力器6之展臂7的摆动,带动滑轮组的动作,升降能量体11。
所述动力转换输出装置为水轮机或水助动机械,把水力能转换为机械能,即通过供水管27将水力势能转换为机械动能,即所述上位水箱26底部还设置有供水管27连通水轮机29之进水管,水轮机29之余水管30连通中位水箱25,带动发电机发电。
本实用新型工作原理和工作过程:
本实用新型基于杠杆平衡原理,通过配重形成翘板式结构平衡助力系统,通过钢索-滑轮组合与助力系统构成摆动助力提升机构,通过两个互为提升或沉降作用水箱的满水或空水,通过能量体、上水塔管把水提升到上位水箱中,以供后续通过水轮机发电。其原理工作原理:中位水箱25中的水通过沉降补水阀10供水给沉降水箱8号,使之重载,把能量体11下压把底部水池中的水压到上位水箱26中,通过水轮发电机发电后的水再回到中位水箱25中。中位水箱25中的水通过提升补水阀19供水给提升水箱20,使之重载,通过钢索及滑轮系统把能量体11提起,使下位水箱38中的水通过其下的进水阀进入地下水池3中。沉降水箱8和提升水箱20中的水都是流入底部水池中的,又通过能量体11提升到上位水箱26中,水力能发电后,回到中位水箱,再通过阀门进入下位水箱中,实现水的泵送循环和水力发电。
本实用新型的工作过程:
1、系统启动前的准备:
启动前做好一切准备工作,包括:
把地下水池2、地上水池3、上位水箱26、提升水箱20、供水管27和上水塔管33中的水灌满,中位水箱25灌注一半,下位水箱38灌注一半;
(2)发电供水阀28、沉降补水阀10和A角儿进水阀40关闭;
(3)水塔上水阀37和排水阀22打开;
(4)检查调试好助力器系统、滑轮系统、能量体、密封装置及相关部件,确保安装达标、联调联试运行良好。
(5)检查调试好发电系统的供水、排水、水轮系统各设备及部件,确保运行正常。
、系统运行过程
首先打开提升补水阀19,把提水水箱20号水箱灌满水,使提升钢索14号通过提升滑轮13、提升固定器36提起能量体11到高位;此时,打开上水塔管33上的水塔上水阀37,关闭下位水箱38上的A角儿进水阀40,然后打开提升水箱20上的排水阀22,使水流入下位水箱38中。与此同时,关闭B角儿进水阀41,打开沉降补水管9上的沉降补水阀10,把沉降水箱8灌满水,使之有质量能做功,通过下压连接器16、沉降钢索34对能量体11向下施压,能量体11把地上水池3中的水通过水塔上水阀37,压入上水塔管33,并升水进入上位水箱26中,以供后续通过水轮机发电之用。能量体11下行工作行程到位后,关闭水塔上水阀37,然后打开A角儿进水阀40,同时也打开B角儿进水阀41,将沉降水箱8中的水排入地上水池和地下水池,使沉降水箱8变轻,再打开提升补水阀19,再把水灌入提升水箱20中使之变重,通过钢索和滑轮系统把能量体11提起,下位水箱38中的水顺着进水管39、通过A角儿进水阀40号,进入地下水池3中。这时,上位水箱26已有水,打开供水阀28、水轮机29带动发电机发电。流过水轮机的尾水流入中位水箱25中。如此循环往复,通过系统控制,即可实现持续提水,势能-动能转换,把机械能转换为电能输出。
Claims (10)
1.一种杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,包括助动升水装置和动力转换输出装置,其特征是:所述助动升水装置为杠杆助动式升水装置,包括基础(1)、地下水池(2)、地上水池(3)、助力器(6)、沉降水箱(8)、能量体(11)、沉降滑轮(12)、提升滑轮(13)、提升钢索(14)、提升水箱(20)、补水软管(21)、排水阀(22)、进排气阀(23)、中位水箱(25)和上位水箱(26),所述基础(1)内设置地下水池(2),其上设置地上水池(3),之上设置助力器基座(4),所述助力器(6)为芯轴杠杆式结构,其两展臂端部对称设置助力水箱,各助力水箱底部通过软管连接下位水箱(38),下位水箱(38)连接地上水池(3),助力水箱上部通过软管连接中位水箱(25),地上水池(3)通过上水塔管(33)连接上位水箱(26);所述助力器(6)之芯轴(31)内竖直设置能量体(11),能量体(11)上段两侧设置沉降滑轮(12),通过沉降钢索(34)分别连接于助力器基座(4)和助力器(6)之一侧展臂(7)上;固定于中位水箱(25)底部的提升滑轮(13),与提升钢索(14)配合,提升钢索(14)一端固定于能量体(11)上端,另一端固定于助力器(6)另一侧的展臂(7)上;所述的动力转换输出装置包括上位水箱(26)、供水管(27)、水轮机(29),所述供水管(27)上端连通上位水箱(26),下端连接水轮机(29)之进水管,水轮机(29)出水口通过余水管(30)连通中位水箱(25)。
2.如权利要求1所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,其特征是:所述助力器(6)包括框架式轴结构(35)和两侧延伸的展臂(7),所述框架式轴结构(35)之轴心线与两展臂(7)之纵向中心线相交点为助力器(6)之中心,所述框架式轴结构(35)之框架内竖直设置能量体(11),且能量体(11)之中轴线穿过助力器(6)之中心。
3.如权利要求1或2所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,其特征是:所述助力器(6)之芯轴(31)通过轴承座(5)设置于助力器基座(4)之上,所述助力器基座(4)设置于地上水池(3)之上。
4.如权利要求1或2所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,其特征是:所述助力器(6)之两展臂(7)的臂伸端部对称设置互为配重的翘板式水箱,一端为提升水箱(20),另一端则为沉降水箱(8);两水箱之进水管连通中位水箱(25),出水管连通下位水箱(38);所述助力器(6)之芯轴(31)上设置平衡阻尼辊(42)。
5.如权利要求4所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,其特征是:所述下位水箱(38)设置于地上水池(3)之上,下位水箱(38)之补水软管(21)上设置排水阀(22),且分别连通提升水箱(20)和沉降水箱(8)的出水管。
6.如权利要求4所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,其特征是:所述地上水池(3)之下还设置有与之连通的沉入地平面之下的地下水池(2),地下水池(2)与能量体(11)容纳式配合,挤水升箱,提升水至高位;所述能量体(11)中部,地上水池(3)之上设置密封装置(32),密封装置(32)与能量体(11)外壁与地上水池(3)之间的密封配合;所述密封装置(32)为橡胶密封结构件,通过地上水池顶部的限位结构与压盖装置,将橡胶密封结构件束缚与能量体(11)与地上水池(3)之间,达到动态密封之目的。
7.如权利要求1所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,其特征是:所述中位水箱(25)底部设置提升滑轮(13),与提升钢索(14)搭绕式配合,提升钢索一端系于设置在能量体(11)上端部的提升固定器(36),另一端绕过系于助力器一侧展臂(7)上的提升连接器(15);相应地,所述能量体(11)上部两侧对应设置沉降滑轮(12),沉降钢索(34)一端系于地上水池(3)上的上面,另一端绕过沉降滑轮(12)系于助力器另一侧展臂(7)上的沉降连接器(16)。
8.如权利要求1所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,其特征是:所述上位水箱(26)设置于装置顶端,其上设置进排气阀,其底部连通上水塔管(33),上水塔管(33)下端连通地上水池(3)。
9.如权利要求1、6或7所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,其特征是:所述能量体(11)为空心柱体结构,下端呈锥体结构,利于在水池内的沉降与提升;能量体(11)上端部设置平衡升降助力器展臂的滑轮组,助力器(6)之展臂(7)的摆动,带动滑轮组的动作,升降能量体(11)。
10.如权利要求1所述杠杆助力式高效升水动力转换输出装置,其特征是:所述动力转换输出装置为水轮机或水助动机械,把水力能转换为机械能,即通过供水管(27)将水力势能转换为机械动能,即所述上位水箱(26)底部还设置有供水管(27)连通水轮机(29)之进水管,水轮机(29)之余水管(30)连通中位水箱(25),带动发电机发电。
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