专利名称：组合式发电装置的制作方法
技术领域：
本发明属于有效节能的发电技术领域。
在现有电力工业中，发电形式主要是通过石油、煤炭、核能等一次性消耗能源或水能等再生能源转换成电能。上述能源都受到自然环境、能源储量、交通运输、输电设备等局限。为了更有效地解决能源问题，现在各国正进一步研究开发利用太阳能、风能等新能源。同时为了提高能源转换的效率，各国也积极研究高效率水轮机或发电机及超导材料等。其共同目的都是为了寻求一个更有效的解决日益增长的能源消耗问题。但至今还没有一个非常有效可行的解决方法。
本发电装置是一种有效节能的发电装置。目的是提供一种在不提供外来能源的情况下输出电能的发电装置。
本发电装置，主要利用以下三点原理1、重锤由于从一定高度下落时所产生的重力势能;2、由于液体的流动，没有固定的形状，它能随着容器形状的不同而改变自身的形状;3、当机械运动时，在功率一定的情况下作用力是和它的运动速度成反正，其运行原理和结构如图1所示。其中1为上流液体管道，2为控制重锤上下起落的离合器，3与4为带钢绳卷筒的传动齿轮，5为固定容器6的通气口，6为固定容器，7为控制液体下流的闸门，8为液体下流管道，9为固定容器13的通气口，目的是可减少液体进入和排出容器时的空气压力，10为定滑轮，11为液体涡轮发电机，12为上下移动容器，13为钢绳，14为上下移动的重锤，15为固定容器16的通气口，16为固定容器，17为容器16液体盛满后的位置，18为管道1底部阀门，19为通气口，20为通气口19的阀门，21与26为缓和移动重锤14和移动容器12下落时的冲击和振动的弹性元件橡胶块，22为移动容器12液体流向固定容器16的管道，23为22管道中的阀门，24为使移动容器12在底部时将液体流到固定容器的凸形装置，25为移动容器12内部中的活塞，27为减少液体流失的套管装置;28为减少移动容器上下移动摩擦力的滑轮装置。图1中2、7、18、20、23、24、25、27、28装置结构的具体细节，由图2至图8表示;图2是图1中电动离合器的具体装置。其中1为转动轴，2为固定在转动轴1上的滚动滑轮，3为固定物槽内的滚动滑轮，4为移动销，5为重锤，6为滑轮，7为电动机;图3是图1中电动闸门7的具体装置。其中1为电动机，2为滑轮，3为重锤，4为闸门，5为管道;图4是图5中自动阀门18与23的具体装置。其中1为管道，2为移动活塞，特点是液体只能下流;图5是图1中阀门20的具体装置。其中1为管道，2为移动活塞，特点是空气能上流，当活塞上有液体压力时活塞关闭;图6是图1中凸形装置24和活塞25的具体装置。其中1为容器，2为凸形装置，3为活塞，当容器下落到底部时，活塞碰到凸形装置活塞被顶开;图7是图1中滑轮装置28。其中1为固定物，2为滚动滑轮，3为上下移动的容器，目的是减少容器上下移动时的摩擦力。图8是图1中的套管装置27，其中1为下流液体管道，2为滚动滑轮，3为套管，4为容器口的滚动滑轮，运行时它能上下收缩，目的是减少液体流失。
下面结合图1对本发电装置的原理及运行过程通过具体数据和公式计算作进一步说明设液体为水，查表得知水的比重为1吨/米(立方)，设重锤15重60吨，上下移动距离为1米，管道1直径0.5米，高80米，容器12容量与其它容器相等，容器12在无水时自重1吨，上下移动距离为5米，齿轮3直径大于齿轮4的直径5倍，通气口的高度为0.1米，目前水在管道1和22及容器16内，容器16内的水位高0.85米，容器直径为5米。阀门18因管道1内水的压力而关闭，重锤14在容器16上的1米高的位置，离合器2销住齿轮3的轴承，容器12无水，位置在上下运行距离的5米低处。现在要通过重锤使容器16内的水通过80米高的管道全部压到容器6内，同时将自重1吨的移动容器12提升至5米高处，那么重锤出力就必须大于压水和提升移动容器12的力。这里首先应求出压水的压力，求容器16和管道1的压力。计算公式为压强乘面积，而压强等于高度(米)乘水的比重1吨/米(立方)面积等于管道直径的平方除4再乘园周率3.14，通过上述公式计算的结果;管道1、的压力为15.7吨，容器16的压力为24吨，这24吨水也就是流到容器6和12内的水重，水的总压力为39.72吨，已知重锤下落为1米，移动容器12上升5米，那么要使移动容器12自重1吨上升5米，而只使重锤下落1米，因力和速度成反比，重锤重量就必须大于5吨，已知重锤重60吨，已大大多于压水的39.72吨加移动容器12上升的5吨所需的力了。这时放开离合器2，重锤下落，容器16内的水被压到容器6内，同时移动容器12被提升到5米的高处，此时重锤在移动距离1米的低处，阀门18因管道水的压力又自动关闭，这时打开闸门7，水通过管道8流到水轮发电机11处，转化为发电机的电能。当24吨水装满移动容器12后，移动容器12下落时要将重锤提高到1米，移动容器12下落时的出力因力和速度成反比，为24吨乘5等于120吨。结果表明，移动容器12下落5米的120吨出力超过了重锤60吨提高1米所需要的力。重锤上升时阀门19被打开，以除去容器16内的气压，重锤提高1米后离合器销住重锤齿轮3的轴承。当移动容器12到底后，凸形装置24顶开活塞、25，容器水流向阀门23，同时因水压大使阀门23打开，水又再次回到容器16内，这时再次放开离合器2，容器16内的水又被压到容器6内，如此运行，反复循环，同时产生电能，除将极少部分电能提供给闸门7和离合器2外，其余均可全部输出。
从上述运行过程可看出，当本发电装置在提升液体过程中，发电机停止发电，为保证离合器和闸门的工作用电，可用储电池将发电机发出的电储存或者利用外来电能，以满足闸门和离合器的耗电，为此还可采用多台本发电装置组合。其运行时，一台在发电，另一台在完成提升液体过程、如果二台组合，条件是发电时间必须大于提升液体的时间。如当提升时间确定时，可控制液体流量来使得发电时间大于提升液体的时间。这样二台和多台本发电装置组合，就可起到保证输出电能稳定的作用，同时可省去储电池和外来电能。对于提升液体的形式，可采用活塞或者重锤进行推、拉、压、和将重锤下落时产生的势能转化为抽液体的泵所需要的能量。利用力和速度成反比的原理，可采用杠杆、齿轮、滑轮，或液压机的形式，可互相多组结合，或者单独应用一种形式来达到转化或传递重锤势能的目的。对于采用什么液体，因液体的密度不同，对本发电装置中容器的体积大小和重锤的重量有着直接的影响，对于提升液体时间和发电功率与时间的关系，主要有以下两个因素1、重锤重力势能在大于提升液体势能的前提下，重锤越重，提升时间越快，而提升管道直径越小，提升液体的流量越小，反之情况相反;2、容器高度越小，液体下流落差越大，发电能力也相应增大，反之情况相反。
按上述原理制成的组合式发电装置，同现有发电装置相比，是不依靠外来能源，同时不受各种能源条件限制。它具有结构简单、投资少、见效快、易实施、节能效果较显著等特点。
图1为本发电装置原理图;图2为具体装置中电动离合器结构图;图3为具体装置中闸门结构图;图4图5为具体装置中自动阀门结构图;图6为具体装置中凸形装置结构图;图7为具体装置中滑轮装置结构图;图8为套管装置结构图，图9为实施例结构图。
下面结合图9详细说明一组依据本发明原理装配的装置细节及工作情况，实施例中利用山的高度，以获得较大的落差和减少投资成本。采用的液体为水，水的比重查表得知为1吨/米(立方)。本实施例为二台本发电装置组合。这二台的结构、参数相同。下面以一台为例，作具体说明。
图9中1为上流水管，高度360米，直径1米。压强为水的比重乘水高度。即1吨/米(立方)乘360米，等于360吨，压力为压强乘面积，面积等于管道直径的平方除4再乘园周率3.14，即为1的平方除4乘3.14，等于0.785平方。压力为360乘0.785等于282.6吨;2为固定容器，高1.2米，直径30米，其中装水后的高度为1米，其余0.2米为通气口和移动容器放水口的管道高度。容器2的压强根据上述公式为1吨，面积为706.5平方，压力为706.5吨，容器2加管道1的压力为989.1吨;3为滑轮组，效率为95%;4为重锤，重1200吨，上下移动距离为1.2米;5为移动容器，自重10吨，容量与容器2相等，从图9中可看出，容器4上下移动距离是重锤上下移动距离的2倍，已知重锤上下移动1.2米，移动容器5上下移动就为1.2乘2，等于2.4米。那么重锤下落1.2米，而要将容器无水时自重10吨提升到2.4米，根据力和速度成反比的原理，重锤出力要大于容器自重10吨乘重锤与容器上下移动的2倍差，为移动容器自重10吨乘2倍差等于20吨，6为固定容器，容量与容器2和5相等;7为离合器;8为水轮发电机，位置在容器6的355米的低处，效率为95%。其它具体装置与图1相同，这里不再说明。
从上述数据和计算结果表明，重1200吨的重锤已大于将容器1的水通过360米高的管道。压到容器6中的989.1吨压力邮谷 器5的自重提升到2.4米高处的20吨重量和滑轮95%的效率，而水流到移动容器5时容器的重量，为容器自重10吨加706.5吨的水重，等于716.5吨。因滑轮中力和速度成反比的原理，重716.5吨的移动容器下落2.4米后重锤上升1.2米，传动出力为2倍，移动容器的出力就等于移动容器的重量716.5吨乘2倍的传动比，等于1432.4吨，这又大于重锤1200吨上升1.2米所需的力，如此反复循环，对于水轮发电机的发电能力的计算公式是9.8(常数)乘流量(米/秒)乘落差(米)乘(水轮发电机)效率，流量为水的体积除时间(秒)。已知水轮发电机获得的落差为355米，对于本发电装置停止发电的运行过程时间，这里就不再作具体计算，设这一过程为8分钟，因发电时间必须大于这一过程时间，设发电时间为10分钟，等于600秒，水的容量就等于容器6内706.5立方米的水除600秒等于1.1775米/秒，发电量等于(流量)1.1775(米/秒)乘9.8(常数)乘(落差)355乘(水轮发电机的效率)0.95，最后等于3892千瓦，对于闸门和离合器的耗电因非常微小，这里就不再作计算。
从上述关系可以看出，当本实施例中二台发电装置压水和发电时间交叉运行时，就能稳定地输出电能。本实施例中的各种装置，利用现有技术便可实施，而不需附加其它新的特别装置。
权利要求
1.一种组合式发电装置，其特征在于，高处固定容器与低处固定容器由管道联接，底处固定容器内有由钢绳联接的上下移动的重锤和通气口及进液体和出液体管道口，管道内有自动阀门装置，高处固定容器内有进液体管道口和出液体闸门口，高处固定容器与低处液体涡轮发电机由管道联接，其中管道高处进液体口与高处固定容器液体出口联接，液体涡轮发电机底部液体出口由套管装置与上下移动容器进液体口联接，上下移动容器底部有活塞，上部有通气口，上下移动容器由钢绳通过定滑轮和钢绳卷筒联接，钢绳卷筒上的齿轮直径小于联接重锤钢绳卷筒上的齿轮直径，重锤钢绳卷筒轴上有离合器装置，离合器装置由电动机，滚动滑轮、销组成，上下移动容器联接低处固定容器由凸形装置和管道，管道内有阀门装置。
2.根据权力要求1所述，其特征在于，高处固定容器与低处固定容器联接管道途中有液体泵，液体泵转动轴上的齿轮与吊重锤钢绳卷筒上的齿轮联接，吊重锤钢绳卷筒上的齿轮又同吊移动容器钢绳卷筒上的齿轮联接。
全文摘要
一种组合式发电装置，是在不须外来能源的情况下，主要利用重锤下落时的势能，转化为提升液体的势能，运行结果表明，液体下落时的势能只需一部分就能转化为重锤再次上升到原有高度所需要的势能，而另一部分就可以通过发电机转化为电能，它们之间能量的转化，是利用机械运动中，当功率一定时力与速度成反比的原理。这种运行方式能反复循环，同时产生除极少量维持本系统运行的耗电外，其余均可作为输出电能。
文档编号F03B13/00GK1032695SQ8710707
公开日1989年5月3日 申请日期1987年10月17日 优先权日1987年10月17日
发明者徐敏 申请人:徐敏