专利名称：空鼓状活塞式浮力提水机的制作方法
技术领域：
本发明提出的"空鼓状活塞式浮力提水机"，是利用电能控制阀门的开与关，从而 控制水的流动方向，使空鼓状活塞上浮提升水位，将水从低处提至高处，或随同水流向 下运行复位，为下一次上浮运行作准备。本发明属于水利机械设施设备类型开发的技术 领域。
背景技术：
目前，将水从低处提至高处的设施设备主要是水泵，它由电能或机械能驱动，优点 是技术成熟，缺点是结构复杂，操作难度大，能耗高，提水效率低。也有专利跌术利用 一部分水下落的重力产生动力，带动提水设备使另一部分水提升，例《落水转换自动提 水机、机组、机群》等，中国发明专利号为02129275.5、 2O0510075084.6,均,采用这 种方法，这类专利的优点是原理简单，但构造复杂，易损耗的零配件多。发明内容发明目的:为克服现有提水设施设备结构复杂、能耗高、提水效率低的不足，本发 明利用自然界中的浮力提高水位，以达到节能、环保、结构简单、提水效率高的目的。技术方案本发明的基础原理是大自然中存在的浮力现象，比重比水轻的物体会上 浮至水的表面，并且，物体上还可以载重，比重越轻，载重越大。如图l所示的结构中， 在水库拦水坝的内侧建一个圆筒体，圆筒体的下部有与水库水体相通的连通口，在圆筒 体下部放入一个30米高的空鼓状活塞，设该活塞比重为0.1，则重量相当于水柱高3米，因浮力作用，空鼓状活塞会将圆筒体中的水位相对自然水位提高27米。若在提高 后水面27米的下侧开设一个出水口，则提高后的水将从出水口流出，空鼓状活塞也将 继续上浮，推动活塞上部的水继续从出水口流出。假设出水口的开设位置在提高后水面 下侧2米处，则本发明可提高水位25米。若空鼓状活塞上浮至最高处后，通过控制让 空鼓状活塞下沉至圆筒体底部，在底部，又通过控制让空鼓状活塞上浮，继续将水库中的水提高后从出水口流出。如此往复，水库中的水会源源不断地从低处提至高处。本发明所述的空鼓状活塞可表现为三种方式，第一种方式类似中空结构的圆桂体， 表面由高强度材料组成，全密封结构，内部填充气体或者其它轻质材料，所以总体积重 量的比重非常小；第二种方式类似倒立的筒体，工作时，筒体中充满空气，由空气与倒 立的筒体组成空鼓状活塞；第三种方式为圆板式结构，工作时，在圆板的下方填充空气， 使空气和圆板一同组成空鼓状活塞，上浮以提高水位。有益效果本发明在水位落差较大的水库、水坝等位置建设与使用，能将比较低的 自然水位提高至一个相对较高的平面，再通过沟渠引向需要使用水源的地方。假设圆筒 体在水库水体下的深度为100米，空鼓状活塞高30米，则每运行一次可提水70米，若 空鼓状活塞顶面积按20平方米计算，活塞每天运行100次，则一部该设备一天可将 MOOOO立方米(70X20X100)的水提高25米，加大设备尺寸，则提水量軍大，增加空 鼓状活塞高度，则提升水位更高。本发明所使用的能量仅仅是开关阀门的电能，非常节 能、环保，在水位落差较大的水库、水坝等位置，完全能取代现有大型提水设施设备。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图l是原理示意图；图2是上浮提水运行示意图；图3是下沉复位运行示意图；图4是空鼓状活塞构成状态示意图；图4-1是中空结构的空鼓状活塞示意图；图4-2是筒体结构的空鼓状活塞示意图；图4-3是板式结构的空鼓状活塞示意图。 图中1.自然水面，2.提高后水面，3.出水口， 4.圆筒体，5.拦水坝，6.空鼓状活 塞，7.连通口， 8.阀门A， 9.阀门B， 10.阀门C， 11.阀门D， 12.排水孔，13.圆柱体外 壳，14.内部填充物，15.筒体外壳，16.筒腔，17.圆板，18.限位环。
具体实施方式
图1是原理示意图，说明空鼓状活塞(6)在圆筒体(4)中，能够提高水位。圆筒体(4) 位于水库拦水坝(5)的内侧,圆筒体(4)的下部设置有与水库水体相通的连通口(7)，水库中的水通过连通口 (7)能够进入圆筒体(4)。空鼓状活塞(6)装配于圆筒体(4)的内部； 其下口位置在连通口(7)的上侧。设空鼓状活塞(6)高为30米，比重为O.l，则重量相当 于水柱高3米，根据浮力原理计算，该空鼓状活塞(6)可提高水位27米，即提高后水面 (2)高出自然水面(1) 27米。在提高后水面(2)下侧2米处开一出水口 (3)，提高后水面(2) 会从出水口(3)排出，因浮力作用，空鼓状活塞(6)会不断上浮，推动圆筒体(4)内部、 空鼓状活塞(6)上部的水源源不断地从出水口 (3)排出，自然水体中的水通过连通口 (7) 补充至空鼓状活塞(6)的下部。图2是上浮提水运行示意图，说明通过控制，空鼓状活塞(6)上浮能够将水位提升。 在圆筒体(4)上安装4组阀门，阀门A(8)的上口与自然水面(l)平齐；阀门B(9)安装在 圆筒体(4)内部，位置在自然水面(1)与提高后水面(2)的分界线上；阀门C(10)安装在圆 筒体(4)下部，位置紧靠拦水坝(5)，在拦水坝(5)下部正对阀门C(10)的位置开有排水孔 (12)，阀门C(10)打开时，圆筒体(4)中的水通过阀门C(10)、排水孔(12)排至拦水坝(5) 外侧的自然空间；阀门D(11)安装在连通口(7)的位置，取代幾通口(7)。运行时，关闭 阀f"lA(8)、关闭阀门C(IO)，再打开阀门B(9)、打开阀门D(ll)，则自然水体中的水通 过阈门D(11)进入圆筒体(4)，空鼓状活塞(6)类同置身于自然水体中，所以它会因浮力 作用上浮，推动空鼓状活塞(6)上部的水通过阀门B(9)进入提高后水面(2)的区域，再从 排水口(3)流向需要使用水源的地方。通过运行，空鼓状活塞(6)上浮至圆筒体(4)上部、 阀门B(9)下侧位置时，空鼓状活塞(6)运行停止。風3是下沉复位运行示意掛，说明通过控制，空鼓状活塞(6)能够下沉至圆筒体(4) 下部预设区域，为下一次上浮提水运行(图2)作准备。运行时，关闭阀门B(9)、关闭阀 门D(ll)，再打开阀门A(8)、打开阀门C(IO)，则自然水面(l)通过阀门A(8)流向空鼓 状活塞(6)的上部，空鼓状活塞(6)下部的水通过阀门C(IO)、排水孔(12)排至拦水坝(5) 外侧，通过水的流动，空鼓状活塞(6)从圆筒体(4)的上部移动至圆筒体(4)的下部，至 阀门C(IO)、 D(ll)的顶部时，空鼓状活塞(6)运行停止。图2、图3是一次提水运动的循环，只需不断重复，本发明可将水库中的自然水面 (1)提升至提高后水面(2)。图4是空鼓状活塞构成状态示意图，在本发明中，空鼓状活塞(6)可由中空结构(图 4-1)、筒体结构(图4-2)或板式结构(图4-3)三种形态构成。图4-l是中空结构的空鼓状活塞示意图，它的外形的一个圆柱体，由密封的圆柱体 外壳(13)和内部填充物(14)组成，圆柱体外壳(13)可用高强度金属或合金焊接而成，内5部填充物(14)由空气或其它发泡轻质材料组成，所以中空结构的空鼓状活塞总体积重量 的比重远小于水的比重，能达到本发明的设计要求。图4-2是筒体结构的空鼓状活塞示意图，它类似一个倒扣着的筒体，由筒体外壳(15) 和筒腔(16)组成，运行时，筒体外壳(15)下部支撑在阔门C(IO)、阀门D(11)的上口部 位，关闭阀门D(ll)，打开阀门C(IO)，则筒腔(16)中的水通过阀门C(10)、排水孔(12) 流至拦水坝(5)的外侧，拦水坝(5)外侧的空气反过来通过排水孔(12)、阀门C(10)进入 筒腔(16)，待筒腔(16)中的水全部被空气替代后，该倒扣着的筒体即变为空鼓状活塞。图4-3是板式结构的空鼓状活塞示意图，它由可在圆筒体(4)中自由上下运动的圆 板(17)和很位环(18)组成，运动时，关闭阀门1>(11)，打开阀门C(IO),圆形板(17)被 限位环(18)阻止，不能下移，圆板(17)下部的水通过阀门C(10)、排水孔(12)流至拦水 坝(5)的外侧，同时，拦水坝(5)外侧的空气通过排水孔(12)、阀门C(10)进入圆板(17) 的下侧，待圆板(17)下侧的水全部被空气替代后，圆板(17)连同下侧的空气在上浮运行 状态中郎可视同空鼓状活塞。
权利要求
1、一种“空鼓状活塞式浮力提水机”，由四组功能性阀门、空鼓状活塞、提高后水面出水口、建立于自然水体中的圆筒体和圆筒体依附的拦水坝等组成，其特征在于四组功能性阀门在人为控制下，能顺序开启或关闭，从而控制水的流向，使空鼓状活塞在圆筒体中上浮提升水位或随同水流向下运行复位。
2、 根据权利1所述的"空鼓状活塞式浮力提水机"，其特征在于四组功能性阀门中，阀门A(8)安装在自然水面(l)的下侧，是一个单向阀门，仅允许自然水面(l)通过阀门A(8) 进入圆筒体(4);阀门B(9)安装在圆筒体(4)内部，位置在自然水面(1)与提高后水面(2)的分 界线上，也是一个单向阀门，仅允许圆筒体(4)内部、空鼓状活塞(6)上部的水进入提高后水 面(2);阀门C(10)安装在圆筒体(4)下部，位置紧靠拦水坝(5)，在拦水坝(5)下部正对阀门 C(10)的位置开有排水孔(12)，阀门C(10)打开时，圆筒体(4)中的水通过阀门C(10)、排水孔 (12)可排至拦水坝(5)外侧的空间；飼门D(11)安装在圆筒体(4)下部，位置在自然水体一侧， 自然水体通过阀门D(11)能进入圆筒体(4)。
3、 根据权利l所述的"空鼓状活塞式浮力提水机"，其特征在于空鼓状活塞(6)可由中 空结构(图4-1)、筒体结构(图4-2)或板式结构(图4-3)三种形态抅成。
4、 根据权利3所述的"空鼓状活塞式浮力提水机"，其特征在于中空结构的空鼓状活 塞由密封的圆柱体外壳(13)和内部填充物(14)组成，内部填充物(14)又由空气或其它发泡轻 质材料组成。
5、 根据权利3所述的"空鼓状活塞式浮力提水机"，其特征在于筒体结构的空鼓状活 塞类似一个倒扣着的筒体，由筒体外壳(15)和筒腔(16)组成。
6、 根据权利3所述的"空鼓状活塞式浮力提水机"，其特征在于板式结构的空鼓状活 塞由可在圆筒体(4)中自由上下运动的圆板(17)和限位环(18)组成。
7、 根据权利1所述的"空鼓状活塞式浮力提水机"，其特征在于提高后水面出水口低 于提高后水面，出水口的高度决定本提水机实际提升水位高度。
8、 根据权利1所述的"空鼓状活塞式浮力提水机"，其特征在于圆筒体建设地点一般在水位落差较大的水库、水坝内侧，与拦水坝结合为一个整体，建设在自然水体中。
全文摘要
空鼓状活塞式浮力提水机，是利用电能控制阀门的开与关，从而控制水的流动方向，再利用自然界中固有的浮力现象，使空鼓状活塞上浮提升水位或随同水流向下运行复位。该浮力提水机类似一个巨大的圆筒体，建在水位落差较大的水库、水坝等位置，空鼓状活塞置于圆筒体内部，圆筒体外壳上设置有A(8)、B(9)、C(10)、D(11)四组功能性阀门，当阀门A(8)、C(10)关闭，B(9)、D(11)打开时，空鼓状活塞上浮提升水位；当阀门A(8)、C(10)打开，B(9)、D(11)关闭时，空鼓状活塞随外泄水流向下运行复位。加大设备尺寸，则提水量更大，增加空鼓状活塞高度，则提升水位更高。该提水机原理简单，节能，环保，有巨大的实用价值。
文档编号F04B9/00GK101255857SQ200810090340
公开日2008年9月3日 申请日期2008年3月27日 优先权日2008年3月27日
发明者彭桂生, 彭铁松 申请人:彭桂生;彭铁松