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WO2010105389A1 - 重力活塞式发电装置 - Google Patents

重力活塞式发电装置 Download PDF

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WO2010105389A1
WO2010105389A1 PCT/CN2009/000692 CN2009000692W WO2010105389A1 WO 2010105389 A1 WO2010105389 A1 WO 2010105389A1 CN 2009000692 W CN2009000692 W CN 2009000692W WO 2010105389 A1 WO2010105389 A1 WO 2010105389A1
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piston
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hole
cylinder
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French (fr)
Inventor
田小红
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/005—Installations wherein the liquid circulates in a closed loop ; Alleged perpetua mobilia of this or similar kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F03B17/025—Other machines or engines using hydrostatic thrust and reciprocating motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/02—Other machines or engines using hydrostatic thrust
    • F03B17/04—Alleged perpetua mobilia

Definitions

  • 1 to 3 are schematic views showing a preparation process before the work of the present invention
  • Figure 9 is a schematic view showing the positional relationship of the cylinder and its internal piston
  • Figure U is a schematic view of the structure of the sliding plate and the inserting plate
  • a through hole 13 is disposed between the gravity box 14 and the buoyancy box 18; the valve system includes a power source 9 and a valve 5, and the valve 5 is disposed at the through hole 13 for controlling the opening of the through hole 13 between the gravity box 14 and the buoyancy box 18.
  • the generator 12 is disposed on the return line 22.
  • the electromagnet 17 is energized to push the permanent magnet 21 away, so that the through hole 13 between the sliding plate 15 and the interposer 20 is instantaneously communicated, and the water in the gravity box 14 flows into the cylinder through the through hole 13 and the buoyancy box 18 again.
  • the piston 19 floats again in the cylinder 10, and the solenoid valve contact is out of contact with the lower limit contact 8.
  • the position of the piston 19 is shown in Fig. 5.
  • the reverse solenoid 17 is energized, the permanent magnets 21 pull, so that the slide plate 15 and the through holes between the card 20 is again closed moment, the position of piston 19 Referring to FIG.
  • the piston 19 then sinks and repeats the process of Figures 4 through 6, continuing to generate electricity.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)

Description

重力活塞式发电装置 技术领域
本发明涉及一种发电装置， 尤其涉及一种液体发电装置。
背景技术
目前， 全球用来发电的方法有很多种， 有火力发电、 水力发电、 风力发 电， 太阳能发电、 核力发电等， 上述方法要么受制于地球矿藏储备的限制， 要么受制于时间的限制，要么受制于气候的限制，火力发电还存在废气排放、 污染环境的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种重力活塞式发电装置， 其解决了现有发电装置受 外界因素影响大， 结构复杂的技术问题。
本发明的技术解决方案为：
一种重力活塞式发电装置， 包括发电机， 其特殊之处在于： 其还包括至 少一组液体提升系统， 所述每组液体提升系统包括循环系统和阀门系统， 上述循环系统包括循环液体、 用于进行液体循环的缸体、 活塞及回流管 路； 所述活塞设置在缸体内且可以在垂直方向进行活塞运动， 所述活塞包括 重力箱以及连通重力箱和缸体的通孔， 所述重力箱为上幵口箱体； 所述阔门 系统包括阀门和控制部件， 其用于控制通孔的幵合； 所述回流管路用于连接 缸体下底面和缸体上端面； 所述发电机连接在回流管路上。
上述循环系统还包括设置在缸体上方的储水箱， 所述回流管路设置在缸 体下底面和储水箱上端面之间以及储水箱下底面和缸体上端面之间。
它还包括设置在回流管路上的储压罐。
上述活塞还包括固定在重力箱下方的浮力箱，所述浮力箱为下开口箱体， 所述通孔设置在浮力箱中间， 用于连通重力箱和浮力箱。
上述阀门为闸阔。
上述阀门包括设置在重力箱和浮力箱之间滑槽板、 平行设置在滑槽板上 方的插板、 固定在滑槽板侧部的电磁铁、 固定在插板侧部的永磁铁； 所述控 制电路包括用于切换电磁铁极性的阀门控制装置以及通过阀门控制装置向电 磁铁供电的电源； 所述通孔包括设置在插板上的插板通孔和设置在滑槽板上 的滑槽板通孔； 所述阀门控制装置包括设置在活塞外壁上的电磁铁触头、 设 置在缸体侧壁上的上限位触头和下限位触头 ·， 所述电磁铁触头分别与电磁铁 的线圈两端连接，所述上限位触头和下限位触头分别与电源连接且极性相反， 所述电磁铁触头可在活塞垂直运动时分别碰触到上限位触头和下限位触头； 所述永磁铁可在电磁铁的磁力作用下带动插板沿着滑槽板的滑槽往返平移， 当电磁铁触头与下限位触头接触时插板通孔和滑槽板通孔相通， 当电磁触头 与上限位触头接触时插板通孔和滑槽板通孔闭合。
上述循环系统包括还包括设置在回流管路上的单向阀。
上述控制部件为机械开关； 所述阀门为截止阀。
上述阀门包括设置在通孔中并可在通孔中垂直方向进行活塞运动的倒置 桶状控制阀， 所述控制阀侧壁上设置有至少一个过水孔； 所述机械幵关包括 固定在缸体上端面并向下延伸的上顶杆以及固定在缸体下端面并向上延伸的 下顶杆。
上述循环系统还包括设置在回流管路上的单向阀。
本发明的优点是：
1、本发明结构简单。本发明活动部分只有活塞相对于缸体的上下方向的 运动以及阀门的幵合运动， 结构十分简单。
2、本发明工作过程简单。本发明只需要控制好阀门的闭合， 就可以保证 装置的正常工作。
3、本发明工作连续可靠。本发明利用储水箱的缓冲作用， 将活塞压水的 间隙工作转换为发电机的持续工作， 保证了装置的持续运转。
4、本发明能耗低。本发明采用特殊的触头位置及形式设计， 使得阀门只 在上限位和下限位处短暂通电， 活塞动作后触头即刻分离断电， 耗电低， 可 长期工作。 另外， 本发明阀门采用水平方向开合的电动闸阀结构， 且阀门的 上下平面均能保证相同的水压，保证了阀门开合的阻力很小，相应能耗很小。
5、本发明应用范围广。 本发明不受地理环境、 时间和天气的影响， 其内 的液体可长期循环流动。 本发明根据发电机的功率大小可匹配不同的缸体尺 寸， 还可采用多个循环系统为一个发电机提供流动液体， 应用范围广泛。
6、本发明不污染环境。本发明可长期工作，其液体采用循环流动的方式， 没有排放物， 不污染环境。
附图说明
图 1至图 3是本发明工作前的准备过程示意图；
图 4至图 6是本发明工作的循环过程示意图；
图 7是本发明装置的第一种具体结构示意图；
图 8是本发明装置的第二种具体结构示意图；
图 9是缸体及其内部活塞的位置关系示意图；
图 10是活塞的内部结构示意图；
图 U是滑槽板和插板的结构示意图；
图 12是活塞中的滑槽板通孔和插板通孔处于相通状态的位置关系图； 图 13是活塞中的滑槽板通孔和插板通孔处于闭合状态的位置关系图； 图 14是本发明最简单的结构示意图；
图 15是本发明包括三组液体提升系统的装置的连接关系示意图； 图 16和图 17是本发明采用机械开关时的结构示意图；
图中： 1-进水管， 2-储压罐， 3-箱盖， 4-电磁铁触头， 5-阀门， 6-油槽， 7-上限位触头， 8-下限位触头， 9-电源， 10-缸体， 11-储水箱， 12-发电机， 13-通孔， 14-重力箱， 15-滑槽板， 16-单向阀， 17-电磁铁， 18-浮力箱， 19- 活塞， 20-插板， 21-永磁铁， 22-回流管路， 23-插板通孔， 24-滑槽板通孔， 25-循环液体， 26-上顶杆， 27-下顶杆， 28-过水孔， 29-控制阀。
具体实施方式
本发明重力活塞式发电装置的具体结构参见图 7、 图 8、 图 9、 图 10和 图 13， 包括发电机 12、 循环系统、 阀门系统； 循环系统包括缸体 10、 设置 在缸体 10内且可以在垂直方向进行活塞运动的活塞 19、连接缸体 10下底面 和缸体 10上端面的回流管路 22; 活塞 19包括设置在上部的重力箱 14和设 置在下部的浮力箱 18， 重力箱 14为上开口箱体， 浮力箱 18为下开口箱体， 重力箱 14和浮力箱 18之间设置有通孔 13; 阀门系统包括电源 9和阀门 5， 阀门 5设置在通孔 13处， 用于控制重力箱 14和浮力箱 18之间通孔 13的开 合； 发电机 12设置在回流管路 22上。
为了将活塞 19上下运动所产生的间隙性压水方式不影响发电机 12的持 续运转， 本发明重力活塞式发电装置可放置一个高度比缸体上端面还高的储 水箱 1111， 同时在储水箱 11下底面和缸体上端面之间设置回流管； 则回流 管路 22连接在缸体下底面和储水箱 11上端面之间，发电机 12设置在回流管 上。 活塞 19压上来的水先进入储水箱 11， 储水箱 11再根据发电机 12的需 要调节出水量，从而保证发电机 12的持续工作；或者在地面放置一个储压罐 2 , 连接在回流管路 22管中， 也能保证发电机 12的持续工作
只要能保证重力箱 14和浮力箱 18之间通孔 13的正常开合，阀门 5可采 用各种阀门， 一般选择旋塞阀、 闸阀或截止阀。
考虑到重力箱 14 中水对阀门的压力， 本发明专门设计了一种特殊的阀 门， 最大可能减小水对阀门的阻力， 从而减小阀门能耗。 该阀门包括设置在 重力箱 14和浮力箱 18之间滑槽板 15、平行设置在滑槽板 15上方的插板 20、 固定在滑槽板 15侧部的电磁铁 17、固定在插板 20侧部的永磁铁 21、设置在 活塞 19外壁上的电磁铁触头 4、设置在缸体侧壁上的上限位触头 7和下限位 触头 8; 电磁铁触头 4分别与电磁铁 17的线圈两端连接， 上限位触头 7和下 限位触头 8分别与电源 9连接且极性相反，电磁铁触头 4可在活塞 19垂直运 动时分别碰触到上限位触头 7和下限位触头 8; 重力箱 14和浮力箱 18之间 的通孔 13包括设置在插板 20上的插板通孔 23和设置在滑槽板 15上的滑槽 板 15通孔 24，永磁铁 21可在电磁铁 17的磁力作用下带动插板 20沿着滑槽 板 15的滑槽平移， 因为上限位触头 7和下限位触头 8的极性相反，则上限位 触头 7和下限位触头 8就用来切换电磁铁触头 4的极性。参见图 11和图 12， 当电磁铁触头 4与下限位触头接触时插板通孔 23和滑槽板通孔 24瞬间相通， 当电磁触头与上限位触头 7接触时插板通孔 23和滑槽板通孔 23瞬间闭合。 阀门还可采用控制电路进行控制。本发明中，活塞 19和缸体的形状不限于方 形， 还可以做成圆形或其它形状。 当采用圆形活塞时， 滑槽板 15的滑动式开 闭可相应改成旋转式开合。
参见图 14， 为了提高发电机 12的功率， 本发明可采用多个液体提升系 统同时工作， 此时各个液体提升系统可完全独立工作， 并可随时进行增减。
参见图 16和图 17， 本发明的阀门可采用截止阀， 此时最好采用机械开 关， 阀门包括设置在通孔 13中并可在通孔 13中垂直方向进行活塞运动的倒 置桶状控制阀 29， 控制阀 29侧壁上设置有四个过水孔 28; 机械开关包括固 定在缸体上端面并向下延伸的上顶杆 26 以及固定在缸体下端面并向上延伸 的下顶杆 27。当活塞 19因自重及水的重力而挤走缸体和活塞 19之间的气体 或水后位于缸体下部时， 下顶杆 26将控制阀 29 向上顶起， 直至控制阀 29 侧壁上的四个过水孔 28与重力箱 14相通，此时重力箱 14和浮力箱 18相通， 活塞 19受浮力上浮， 直至上顶杆 26将控制阀 29向下顶回原位， 控制阀 29 侧壁上的四个过水孔 28与重力箱 14的通路切断，则活塞 19再次因为自重及 水的重力而下沉； 当活塞 19循环时， 缸体内的循环液体 25将会在缸体、 回 流管路 22和活塞 19中循环流动。
电源 9可采用各种结构， 如交流电、蓄电池或干电池。循环液体 25可采 用水、 油或者水银等普通流动性液体。
具体设计中， 活塞 19的外表面与缸体 10的内表面相互密封配合， 活塞 19的外表面还设置有一道起润滑和密封作用的油槽 6，重力箱 14的上端面可 设置箱盖 3， 箱盖 3上除了设置回流管、 回流管路 22外， 还可设置进水管用 于初次加水或后期补水。回流管路 22的横截面要远远小于缸体 10的横截面， 其比例至少为 20。 滑槽板 15—侧的两端设置有两个电磁铁 17， 插板 20 一侧的两端设置有两个永磁铁 21， 电磁铁和永磁铁 21位置相对应。 电磁铁 17上缠绕的导线两端分别与电磁铁触头的正负极连接。 活塞 19在液体中的 浮力必须要能够托起活塞 19;缸体 10的内壁与活塞 19的外壁之间的间隙需 达到 0. 005mm〜0. 01画； 缸体 10的内壁与活塞 19的外壁之间的表面粗糙度 需达到 0. 1 μ π！〜 0. 05 u m; 滑槽板 15与插板 20之间接触部位的间隙需达到 0. 005麵〜0. 01mm;滑槽板 15与插板 20的接触部位的表面粗糙度需达到 0. 1 μ IT！〜 0. 05 μ m。 本发明原理：本发明利用阀门的开合控制活塞 19的重量变化，从而控制 活塞 19在水中的上浮或下沉，进而利用活塞 19下沉时的压力提升水的势能, 最终利用水的势能向动能转化的过程进行发电。
本发明工作过程： 本发明装置事先需要进行液体的提升工作， 其过程参 加图 1至图 3， 首先， 活塞 19的阀门关闭， 打开进水管向活塞 19的重力箱 14中注入一定量的水，使活塞 19因自重及水的重力而挤走缸体 10和活塞 19 之间的气体或水后位于缸体 10下部， 其位置参见图 1 ; 当活塞 19下沉至下 限位时， 电磁阀触头与下限位触头 8接触， 电磁铁 17通电， 将永磁铁 21推 离， 从而使滑槽板 15和插板 20之间的通孔 13瞬间相通， 则重力箱 14中的 水通过通孔 13流入缸体 10中， 因重力箱 14和缸体 10中的液体相通， 则活 塞 19此时只有自重， 其自重小于活塞 19所受浮力， 活塞 19在缸体 10中上 浮， 同时电磁阀触头 7与下限位触头 8脱离接触， 活塞 19位置参见图 2; 当 活塞 19上浮至上限位时， 电磁阀触头与上限位触头 7接触， 电磁铁 17反向 通电， 将永磁铁 21吸合， 从而使滑槽板 15和插板 20之间的通孔 13瞬间闭 合， 活塞 19位置参见图 3， 此时活塞 19的自重和重力箱 14中剩余水的重力 之和大于活塞 19所受浮力，活塞 19下沉，并将缸体 10中的水通过回流管路 22压入储水箱 11，同时储水箱 11中的水通过回流管送入发电机 12进行势能 向动能的转换做功， 然后重新流回重力箱 14， 此时活塞 19位置参见图 4， 随 着重力箱 14中水的重力持续增加， 活塞 19继续下沉直至下限位， 则电磁阀 触头与下限位触头 7再次接触， 电磁铁 17通电， 将永磁铁 21推离， 从而使 滑槽板 15和插板 20之间的通孔 13瞬间相通， 则重力箱 14中的水再次通过 通孔 13和浮力箱 18流入缸体 10中，活塞 19在缸体 10中再次上浮， 同时电 磁阀触头与下限位触头 8脱离接触， 活塞 19位置参见图 5， 当活塞 19上浮 至上限位时， 电磁阔触头与上限位触头 7再次接触， 电磁铁 17反向通电， 将 永磁铁 21吸合，从而使滑槽板 15和插板 20之间的通孔再次瞬间闭合，活塞 19位置参见图 6。 然后活塞 19下沉， 重复图 4至图 6的过程， 持续发电。

Claims

权利要求书
1、 一种重力活塞式发电装置， 包括发电机， 其特征在于： 其还包括至少 一组液体提升系统， 所述每组液体提升系统包括循环系统和阀门系统， 所述 循环系统包括循环液体、 用于进行液体循环的缸体、 活塞及回流管路； 所述 活塞设置在缸体内且可以在垂直方向进行活塞运动， 所述活塞包括重力箱以 及连通重力箱和缸体的通孔， 所述重力箱为上开口箱体； 所述阀门系统包括 阀门和控制部件， 其用于控制通孔的开合； 所述回流管路用于连接缸体下底 面和缸体上端面； 所述发电机连接在回流管路上。
2、根据权利要求 1所述的重力活塞式发电装置， 其特征在于： 所述循环 系统还包括设置在缸体上方的储水箱， 所述回流管路设置在缸体下底面和储 水箱上端面之间以及储水箱下底面和缸体上端面之间。
3、根据权利要求 1所述的重力活塞式发电装置， 其特征在于： 其还包括 设置在回流管路上的储压罐。
4、 根据权利要求 1或 2或 3所述的重力活塞式发电装置， 其特征在于： 所述活塞还包括固定在重力箱下方的浮力箱， 所述浮力箱为下开口箱体， 所 述通孔设置在浮力箱中间， 用于连通重力箱和浮力箱。
5、根据权利要求 4所述的重力活塞式发电装置， 其特征在于： 所述控制 部件为控制电路； 所述阀门为闸阀。
6、根据权利要求 5所述的重力活塞式发电装置， 其特征在于： 所述阀门 包括设置在重力箱和浮力箱之间滑槽板、 平行设置在滑槽板上方的插板、 固 定在滑槽板侧部的电磁铁、 固定在插板侧部的永磁铁； 所述控制电路包括用 于切换电磁铁极性的阀门控制装置以及通过阀门控制装置向电磁铁供电的电 源;所述通孔包括设置在插板上的插板通孔和设置在滑槽板上的滑槽板通孔； 所述阀门控制装置包括设置在活塞外壁上的电磁铁触头、 设置在缸体侧壁上 的上限位触头和下限位触头;所述电磁铁触头分别与电磁铁的线圈两端连接， 所述上限位触头和下限位触头分别与电源连接且极性相反， 所述电磁铁触头 可在活塞垂直运动时分别碰触到上限位触头和下限位触头； 所述永磁铁可在 电磁铁的磁力作用下带动插板沿着滑槽板的滑槽往返平移， 当电磁铁触头与 下限位触头接触时插板通孔和滑槽板通孔相通， 当电磁触头与上限位触头接 触时插板通孔和滑槽板通孔闭合。
7、根据权利要求 6所述的重力活塞式发电装置， 其特征在于： 所述循环 系统包括还包括设置在回流管路上的单向阀。
8、根据权利要求 7所述的重力活塞式发电装置， 其特征在于： 所述控制 部件为机械开关； 所述阀门为截止阀。
9、根据权利要求 8所述的重力活塞式发电装置， 其特征在于： 所述阀门 包括设置在通孔中并可在通孔中垂直方向进行活塞运动的倒置桶状控制阀， 所述控制阀侧壁上设置有至少一个过水孔； 所述机械开关包括固定在缸体上 端面并向下延伸的上顶杆以及固定在缸体下端面并向上延伸的下顶杆。
10、 根据权利要求 9所述的重力活塞式发电装置， 其特征在于： 所述循 环系统还包括设置在回流管路上的单向阀。
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