专利名称：势能转换自动提水机、机组、机群的制作方法
技术领域：
本发明涉及的势能转换自动提水机、机组、机群属于水利设备设施技术领域。
用无人工能源消耗且较为简便的设备及设施，将河流、河坝、水库等低处的水直接提升至高处自古以来就是人类的一大梦想，大规模的提水调水行动会对调入地域的生产、生活、环境，及增加发电能力等都会产生巨大的影响，如南水北调工程，尤其是西线工程；而中小规模的引水、调水行动也可对小范围区域内的经济和环境等产生积极的多重影响，如可在山上或在有水流通过的山后的荒地上修建鱼塘，在山上贮水，待旱季用于灌溉.....等。
现在采用的以无能源消耗的自流引水、调水的方式是采用在河道上修建高或超高的水坝截流，使河流水位提升并超过调往地高度的方式来实现。采用上述方式，除需要建高坝所需的巨额投资外，还需要有适合的地质、地貌条件的配合，还要考虑地震等可能产生的风险，建设超高坝还会产生大量的淹没区移民；而中、小规模的提水调水如也采用修建高坝的方法就极不经济了，而且适合修建高坝的地质、地貌条件也极少，因而更无法普遍实现。
用电力提水是另一种选择，但对于高程调水提水电力能耗巨大，如河流中水含沙量高，对水泵的磨损大，对水泵的维护费用和使用寿命产生很大的影响，使高程电力提水的成本进一步提高，因而我国许多丰水地区江河之水大量白白流去，而干旱地区确饱受干旱之苦，引发生态灾难；即使是经过干旱地区的河流、水库有水可取或是在丰水季节有水可取，也同样需要大量的电力来抽取。
本发明的目的是提供一种势能转换自动提水机、机组、机群的提水方法及其设备和设施，其可方便地实现多种应用方式及提水规模的无能耗自动提水作业。
本发明技术方案与中国专利02123589.9相似，是对其结构的多样化完善，本发明的名称为与之区别将“重力”改为“势能”，但产品对外可通称为“重力转换自动提水机、机组、机群”。
本发明的目的是通过三个技术方案的组合构成实现的，其一是设置提落水平台设施；其二是设置势能转换自动提水机；其三是将提落水平台设施与势能转换自动提水机以多种不同的形式结合、配合，形成可适宜不同水源供应方式、不同安装地情况、不同水流数量、不同水流变化、不同提水高度、不同提水调水规模的势能转换自动提水机组及机群。
本发明提出的提落水平台设施可设置在河流上的水库的坝外，可以与水坝一同设计、一同修建，也可后建。其设置高度、落差、落水量等相关因素众多，一般依实况确定。般由其上设置的势能转换自动提水机的机架支撑。在提落水平台的周边都设有具有一定高度的平台围挡，其上的水可采用从河坝上部、或在河坝的泻水口，或通过虹吸、倒虹吸等多种不同的引水方式将水流不断地引上提落水平台，此外，其还可设置在具有一定坡度的河床上，用水平的渠道或倒虹吸引水管道，从上游直接引水至提落水平台之上，并在平台围挡内形成有固定深度的水面积存，其深度要大于提水箱，以确保提水箱入水后能水满。在平台的进水口处设置调控闸门，以调控平台水量的供应。
在提落水平台上设有落水口，落水口上设落水口水流调节控制装置，如流量调控活动板。在平台落水口的下面，设有有利于水流顺利注入降水箱的护水管，其要与间隙排列状的降水箱的轮廓及位置配合，护水管内部剖面一般为E形或3形。平台上还设置升箱口，其上设置围挡，防止积水从升箱口流下。
在大型或特大型的提落水平台上设有分区围挡，使平台上的水面出现设置分区，其作用是当河流的水流量变小达不到平台分流水量设计的最大能力时，分区围挡可保证部分分区围挡内达到水满，使其内的机组正常工作。由于水流量不足，其它分区围挡内因没水会自动停机；而当水流量充足时，充足的水流可依次越过各个分区围挡，使机群设置的全部机组都正常工作。显见，分区围挡与进水口处设置的调控闸门的配合可自动调整不同季节及水量的时刻变化对机群工作状态产生的影响。有了分区围挡就可依河流大水流时刻的水量充分设置自动提水机群能力，以不因设备设置数量的不足减少应有的提升水量。
本发明提出的势能转换自动提水机(以下简称为自动提水机)的构成结构及功能包括(1)自动提水机的机架，机架由两个或三个直立的机架构成。
(2)在落水平台之上的机架上设置升降连动链轮，其上设有降水箱链轮，在降水箱链轮上设有降水箱链条，在降水箱链条上设有间隙排列状的降水箱，降水箱的间隙排列有利于落水口下落水流的充分注入及利用，排列状的降水箱通过升箱口和护水管通往平台之下，架下也设置起固定作用的降水箱链轮。
在升降连动链轮上还设有提水箱链轮，在提水箱链轮上设有提水箱链条，在链条上设有分布排列设置的提水箱，显见，升降连动链轮是由传动轴上固定的提水箱链轮和降水箱链轮组合构成的，设置的提、降水箱链轮与提落水平台上部和架底水面的距离可通过设在链条上的提、降水箱。
在自动提水机架的顶部设置有链轮，其链条下设有卸水引水槽管，其可盛接提水箱达到顶部后向下翻转从箱中倾出的水，并可将其直接输送到高地或高处，也可采用倒虹吸方式输送。
在链条上设置的提水箱数量及容积要由降水箱所能产生的动力来确定，即在不考虑机械消耗因素的情况下，在降水箱链条一侧的降水箱的总下降水重量要与在另一侧的提水箱的总提升水重量相同。因而，当提升水箱的提升高度与提落水平台与地面或水面的高度相同且有足够量的自动提水机设施时，可将引上提落水平台上的近一半的水提升至设计的高度。随着提升高度的提高，提升水量与下降水量的比例将发生变化，提升高度设计越高，所需配合的下降的水量就越多；反之，提升高度设计越低，即小于提落水平台的有效高度时，提升的水量会大于其下降的水量。
此外，在坡度大的河流上可设置阶梯状态的机群、机组，其可将上游机群下降的尾水在下游又全部重新引上下游设置的提落水平台之上，重复提升利用。在上下游之间还可用长距离的倒虹吸压力管输送由上游下来的尾水，以提高平台高度。
本发明提出的势能转换自动提水机组是指适宜中小规模及范围的提水调水所需的自动提水机的组合设施，其是由一个以上的自动提水机与提落水平台设施组合构成的，并将其一同联合设计。在设计时，一般将各个单个的自动提水机上设置的卸水引水槽管连为一体，并统一设置。这既可以减少工程材料，又整齐美观，还可使各个机架在顶部连接固定，一举多得。
本发明提出的势能转换自动提水机群是指适宜较大规模及特大规模的提水及跨流域、跨地域的提水调水所需的自动提水机的组合设施。其主要特征是用设置在大型总体建筑或钢材结构件上的升降传动链轮轴座或其轴座的基础座替代原来单机设置在自动提水机机架上的轴孔，具体是建设大型、特大型的提落水平台，并在其上要达到的提升高度建设与提落水平台结构对应的卸水引水平台，在地面或水面之上建设降水箱链轮的固定平台或装置架，从而形成上、中、下三层上所有自动提水机所需设置结构协调、配套、配合的自动提水机群结构骨架，并在其上设置众多的自动提水机。中、小型的机群长宽可以数十米或以数百米计，大的依需要可以平方公里计，其还可以依河流坡度分层设置，形成阶梯式机群。
本发明提出的势能转换自动提水方法是在水坝外，或在斜坡河道等一切有一定水流落差条件处设置提落水平台设施及势能转换自动提水机，形成自动提水机组或机群，并在提落水平台上形成可超过排列在链轮上的提水箱高度的水面积存，通过落水口的水流调控装置，可使平台上的部分水通过落水口及护水管注入并充满由落水口处下降的、箱口向上一侧的降水箱之中，充满水的降水箱因自重自动下行，在平台与架底或下水面之间作上下循环转动，并带动与其一体的降水箱链条及降水箱链轮转动产生动力，通过升降连动链轮的传动，带动提水箱链轮转动，从而带动提水箱链条及分布设置在其上的提水箱在平台与机顶之间作上下循环绕行运动，当提水箱转入提落水平台上积存的水面之下时，提水箱水满；当提水箱转至机顶部时提水箱翻倾，并通过卸水引水槽管将提升水输至高地或高处，循环往返即可实现自动提水作业目的。其如不计机械摩擦损失，可实现100％的水能转换效率。
此外，自动提水机、机组及机群上还可设置手动、电动或自动的调节控制设施，如落水口水量的控制装置；在连动轴上设置制动装置等。
下面结合示意图说明势能转换自动提水机、机组、机群的功能结构。
图1是势能转换自动提水机与提落水平台的功能及结构侧视图。
图2是图1的A-A剖面图示。
图3是一种类型的提落水平台设施的俯视图。
图1、图2中1、提水箱 2、卸水引水槽管 3、提水箱链轮(上) 4、提水箱链条 5、自动提水机机架 6、提水箱链轮(下) 7、传动轴 8、落水调控器(活动板式) 9、平台落水口 10、提落水平台 11、护水管 12、降水箱 13、降水箱链条 14、降水箱链轮(下) 15、降水箱轮轴 16、升箱口 17、降水箱链轮(上)。
图1、图2可见自动提水机的运动是由平台落水口落水引发，通过E形护水管注入下降水箱，因而可用调节控制平台落水口水流量的方式控制其运行速度。
图3中18、平台引水通道 19、进水口调控制闸门或阀门 20、平台围挡 21、平台落水口 22、平台上的水积存 23、平台升箱口 24、平台分区围挡。
图3可见平台为水平状态，上设置落水口、护水管、分区围挡、升箱口。等的设置。
权利要求
1.一种势能转换自动提水的方法，其特征在于在水坝外或在斜坡河道等一切有一定水流落差条件处设置提落水平台设施及势能转换自动提水机，形成自动提水机组或机群，并在提落水平台上形成可超过排列在链轮上的提水箱高度的水面积存，通过落水口的水流调控装置，可使平台上的部分水通过落水口及护水管注入并充满由落水口处下降的、箱口向上一侧的降水箱之中，充满水的降水箱因自重自动下行，在平台与架底或下水面之间作上下循环转动，并带动与其一体的降水箱链条及降水箱链轮转动产生动力，通过升降连动链轮的传动，带动提水箱链轮转动，从而带动提水箱链条及分布设置在其上的提水箱在平台与机顶之间作上下循环绕行运动，当提水箱转入提落水平台上积存的水面之下时，提水箱水满；当提水箱转至机顶部时提水箱翻倾，并通过卸水引水槽管将提升水输至高地或高处，循环往返即可实现自动提水作业目的。
2.一种势能转换自动提水机，其由机架、提水箱、降水箱及链轮、链条等构成，其特征在于机架由两个或三个直立形机架构成，在提落水平台之上的机架上设置升降连动链轮，其上设有降水箱链轮，在降水箱链轮上设有降水箱链条，在降水箱链条上设有间隙排列降水箱；在升降连动链轮上还设有提水箱链轮，在链轮上设有提水箱链条，在链条上设有分布排列设置的提水箱，设置的提、降水箱链轮与提落水平台上部或机架底面的距离可通过设在链条上的提、降水箱；在自动提水机架的顶部设置有链轮，在其链条下设有卸水引水槽管，其可盛接提水箱达到顶部后向下翻转从箱中倾出的水，并可将其输送到高地或高处，升降连动链轮是由传动轴上固定的提水箱链轮和降水箱链轮组合构成。
3.一种与势能转换自动提水机配合的提落水平台，其特征在于在提落水平台上设有落水口，落水口上设落水口水流调节控制装置，在落水口的下面，设有护水管，其与间隙排列状的降水箱的轮廓及位置配合，护水管内部剖面一般为E形或3形；平台上还设置升箱口，其上设置围挡；在大型或特大型的提落水平台上设有分区围挡，使平台上的水面出现设置分区。
4.一种势能转换自动提水机组，其特征在于其是由一个以上的自动提水机与提落水平台设施组合构成的，并将其一同联合设计；在设计时，一般将各个单个的自动提水机上设置的卸水引水槽管连为一体，并统一设置。
5.一种势能转换自动提水机群，其特征在于用设置在大型总体建筑或钢材结构件上的升降传动链轮轴座或其轴座的基础座替代原来单机设置在自动提水机机架上的轴孔，具体是建设大型、特大型的提落水平台，并在其上要达到的提升高度建设与提落水平台结构对应的卸水引水平台，在地面或水面之上建设降水箱链轮的固定平台或装置架，从而形成上、中、下三层上所有自动提水机所需设置结构协调、配套、配合的自动提水机群结构骨架，并在其上设置众多的自动提水机，其还可以依河流坡度分层设置，形成阶梯式机群。
全文摘要
一种可方便地实现无能耗自动提水的势能转换自动提水机、机组、机群，其是由自动提水机与提落水平台设施组合、配合实现的，在提落水平台上设置升降连动链轮，在链轮上设降水链条及降水箱和提水链条及提水箱。将河坝或阶段落差大的河流水用渠、管引上平台并在其上形成积存，同时使其部分积水通过平台上的降水箱下降通道及护水管依次注满串联状的降水箱之中，产生的自重下行动力通过升降连动链轮的传动，使串联状的提水箱在平台面与机顶之间作上下循环绕行运动，从而将平台存水引至高地。其有适宜在区域内较少量提水调水采用的势能转换自动提水机组和适宜较大规模及特大规模的提水调水所需的势能转换自动提水机群等两种形式。
文档编号F03G3/00GK1414242SQ02129279
公开日2003年4月30日 申请日期2002年9月29日 优先权日2002年9月29日
发明者陈晓通 申请人:陈晓通