专利名称：水重力压力发电方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及水力发电领域，具体指一种利用水重力压力发电的设备及 发电方法。
背景技术：
在当今能源供应紧张、环境压力加剧、煤炭储备有限、采掘成本加大的 情况下，大力开发利用再生资源已经成为基本国策。由于地球气候变暖、环境恶化，全世界 都在为提高自然资源的利用率而不懈努力。在中国，有一种世界存储量第一且最具开发潜 力，又最易开发利用的可再生能源一直没有得到广泛关注，也没有被有效开发利用，那就是 我国广泛存在的江河水流中的“水体流动水能资源”。我国拥有广泛分布的江河水流，其中水体流量较大、水位落差大的江河都被开发 成大型水力发电站，而大型水力发电站所利用的水位落差发电技术需要修筑水坝，且水坝 需要达到一定高度才能利用水的落差，由水冲动涡轮机叶片转动来形成机械能发电，这种 技术工程量较大，工期较长，且对水位的要求较高，在实施时也无法在一定的江河段上设置 多个水坝来进行发电，具有一定的局限性。大量流量小、水位落差不达标的江河无法得到有 效利用，其水资源被白白浪费掉。
发明内容
发明目的本发明提供一种水重力压力发电方法及设备，目的在于可以利用水自 然向下移动的重力压力发电，提高水流量资源发电的经济效益和效率。技术方案水重力压力发电设备，其特征在于所述设备包括带有下行坡度和上行坡度的双 轨圆环铁路线、在双轨圆环铁路线上行驶的水槽车厢；其中双轨圆环铁路线上铺设有压板， 压板与双轨圆环铁路线之间有5° 20°的倾斜角，双轨圆环铁路线与压板的倾斜角中间 设置有弹簧，压板与力杆连接，力杆与增速机受力臂杆连接，增速机受力臂杆与增速机连 接，且呈水车状排列；增速机与发电机连接，发电机与控制器连接，控制器连接电网；水槽 车厢包括车厢和安装在车厢下的车轮。所述力杆为竖直向下放置。所述双轨圆环铁路线由两条单轨道组成，每条单轨道上均设置有两排压板，压板 沿单轨道面的两侧排列。每节车厢下的车轮为两排，每排为4个，且相邻两个车轮之间相切。在双轨圆环铁路线顶端修筑有带水间门的水库，水库的位置位于通过双轨圆环铁 路线顶端的水槽车厢的上方。如权利要求1所述水重力压力发电设备的发电方法，其特征在于所述方法为在 水位下方修一条双轨圆环铁路线，双轨圆环铁路线带有下行坡度和上行坡度，带有车轮和 车厢的水槽车厢在双轨圆环铁路线上行驶；当水槽车厢行驶到水位下方时，车厢内灌满水， 由于水槽车厢的重量产生一个向下滑动的分力，此时水槽车厢开始沿下行坡度行驶，当行 驶到最低端时，车厢内水放出，空的车厢被后面的装满水的车厢推拉着沿双轨圆环铁路线 的上行坡度行驶到水位下方，再次接满水后沿下行坡度行驶，如此反复循环，形成机械工作
3链；当水槽车厢行驶时，车轮对双轨圆环铁路线上的压板施加压力，通过多个等距离车轮的 作用，使压板往复运动，并通过力杆、增速机受力臂杆，将作用在压板上的力传递给增速机 形成机械能，直到带动发电机转动发电。优点及效果本发明技术方案充分利用水在移位中的动能和压力能，比传统的水 位落差冲动转轮机发电功效大得多，在流量、流速相等的条件下，水的重量压力发电量比水 位落差发电量高出5倍以上。在江河水流量的利用上，该技术不需要很高的水位落差，在一 条河道上可以修筑多个水库，可提高河道水流量利用率几十倍，且该技术经济效益高，清洁 环保，充分利用大自然的水流动的能量，具有非常广泛的应用前景和发展前景。
图1为水重力压力发电设备全景示意图；图2为双轨圆环铁路线示意图；图3为水重力压力发电设备俯视图；图4为水重力压力发电设备侧视图；图5为水重力压力发电设备压板工作示意图；图6为水重力压力发电设备水槽车厢受力图；图7为水重力压力发电设备增速机受力示意图；图8为海潮水重力压力发电示意图；附图标记说明1、双轨圆环铁路线 2、水槽车厢 3、单轨道4、压板5、弹簧6、力杆 7、增 速机8、增速机受力臂杆9、水库10、发电机11、控制器12、电网13、车轮14、水 闸门15、车厢F、水槽车厢受力P、水槽车厢受力 e、车厢与地面夹角A、双轨圆环铁 路线最低点D、海平面。
具体实施例方式水重力压力发电是指利用水在自然移位中将竖直向下的重力压力通过机械连杆 传动做功产生机械能，机械带动发电机转子或定子转动发电。水重力压力发电又称水零落差发电，该技术方法的发明又不同于现有的水位落差 发电。现有的水位落差发电必须要建筑水坝，达到一定的高度，由水冲动涡轮机叶片转动形 成机械能发电。而水重力压力发电是利用在高位的江河或水库的水自然向下移动的重力压 力做功发电，不需要很高的水位，在一定的江河段上可设定若干个水重力压力采集点，也就 是若干个水重力压力发电站。下面结合附图对本发明进行进一步说明图1为水重力压力发电设备全景示意图，如图所示，所述设备包括带有下行坡度 和上行坡度的双轨圆环铁路线1、在双轨圆环铁路线1上行驶的水槽车厢2 ；其中双轨圆环 铁路线1上铺设有压板4，压板4与双轨圆环铁路线1之间有5° 20°的倾斜角，双轨圆 环铁路线1与压板4的倾斜角中间设置有弹簧5，压板4与竖直向下放置的力杆6连接，力 杆6与增速机受力臂杆8连接，增速机受力臂杆8与增速机7连接，且呈水车状排列；增速 机7与发电机10连接，发电机10与控制器11连接，控制器11连接电网12 ；水槽车厢2包
4括车厢15和安装在车厢15下的车轮13 ；每节车厢15下的车轮13为两排，每排为4个，且 相邻两个车轮13之间相切。在双轨圆环铁路线1顶端修筑有水库9，水库9的位置位于通过双轨圆环铁路线1 顶端的水槽车厢2的上方。A点为双轨圆环铁路线1最低端，水槽车厢2行驶到A点时将水放出。图2为双轨圆环铁路线示意图，如图所示，双轨圆环铁路线1由两条单轨道3组 成，每条单轨道3上均设置有两排压板4，压板4沿单轨道3两侧排列。图3为水重力压力发电设备俯视图，如图所示，水槽车厢2在双轨圆环铁路线1上 成圆周状行驶，且水槽车厢2排满整个双轨圆环铁路线1。当水槽车厢2到达水库9下方 时，车厢15接满水；当水槽车厢2行驶到双轨圆环铁路线1的最低点A时，车厢15内的水 放出成为空车厢，然后在后面仍然装满水的车厢15的推挤下沿双轨圆环铁路线1得上行坡 度继续行驶，回到水库9处再次接满水，如此循环，形成机械工作链。图4为水重力压力发电设备侧视图，如图所示，双轨圆环铁路线1带有坡度，高端 为水库9，最低端A处为水槽车厢2放水的地方。图5为水重力压力发电设备压板工作示意图，如图所示，压板4与单轨道3之间有 5° 20°的倾斜角，压板4与力杆6连接，力杆6与增速机受力臂杆8连接，增速机受力臂 杆8与增速机7连接，且呈水车状排列；增速机7与发电机10连接。图6为水重力压力发电设备水槽车厢受力图，如图所示，由于水槽车厢2的重量产 生一个向下滑动的分力F，这个分力F大于压板4对水槽车厢2产生的阻力，此时水槽车厢 2开始沿下行坡度行驶。图7为水重力压力发电设备增速机受力示意图，如图所示，当水槽车厢2行驶时， 车轮13对双轨圆环铁路线1上的压板4施加压力，通过多个等距离车轮13的作用，使压板 4往复运动，并通过力杆6、增速机受力臂杆8，将作用在压板4上的力传递给增速机7形成 机械能。图8为海潮水重力压力发电示意图，如图所示，在双轨圆环铁路线1上方修筑有一 个带有水闸门14的水库9，当涨潮时，水库9的水闸门14开启，将海水引入到水库9中后 关闭水间门14 ；此时水库中的水就可以用来填满水槽车厢2，使水槽车厢2沿双轨圆环铁路 线1行驶，当满水槽车厢2行驶到双轨圆环铁路线1最低端A时，水槽车厢2内的水放出， 空的水槽车厢2被后面的装满水的水槽车厢2推着沿双轨圆环铁路线1的上行坡度行驶到 水库9下方，如此循环。所述水重力压力发电设备的发电方法为在水位下方修一条双轨圆环铁路线1， 双轨圆环铁路线1带有下行坡度和上行坡度，带有车轮13和车厢15的水槽车厢2在双轨圆 环铁路线1上行驶；当水槽车厢2行驶到水位下方时，车厢15内灌满水，由于水槽车厢2的 重量产生一个向下滑动的分力，此时水槽车厢2开始沿下行坡度行驶，当行驶到最低端时， 车厢15内水放出，空的车厢15被后面的装满水的车厢15推着沿双轨圆环铁路线1的上行 坡度行驶到水位下方，再次接满水后沿下行坡度行驶，如此反复循环，形成机械工作链；当 水槽车厢2行驶时，车轮13对双轨圆环铁路线1上的压板4施加压力，通过多个等距离车 轮13的作用，使压板4往复运动，并通过力杆6、增速机受力臂杆8，将作用在压板4上的力 传递给增速机7形成机械能，直到带动发电机10转动发电。
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为了提高转速并使转速连续平稳，本技术采用了双压板4、双力杆6结构，交替对 增速机7作用，使之快速平稳旋转，增速机7的作用就是增加一定的转速来满足发电机10 的工作需要。水槽车厢2的运行速度由水库9的出水量来控制。
权利要求
水重力压力发电设备，其特征在于所述设备包括带有下行坡度和上行坡度的双轨圆环铁路线(1)、在双轨圆环铁路线(1)上行驶的水槽车厢(2)；其中双轨圆环铁路线(1)上铺设有压板(4)，压板(4)与双轨圆环铁路线(1)之间有5°～20°的倾斜角，双轨圆环铁路线(1)与压板(4)的倾斜角中间设置有弹簧(5)，压板(4)与力杆(6)连接，力杆(6)与增速机受力臂杆(8)连接，增速机受力臂杆(8)与增速机(7)连接，且呈水车状排列；增速机(7)与发电机(10)连接，发电机(10)与控制器(11)连接，控制器(11)连接电网(12)；水槽车厢(2)包括车厢(15)和安装在车厢(15)下的车轮(13)。
2.根据权利要求1所述水重力压力发电设备，其特征在于所述力杆(6)为竖直向下 放置。
3.根据权利要求1所述水重力压力发电设备，其特征在于所述双轨圆环铁路线(1) 由两条单轨道(3)组成，每条单轨道(3)上均设置有两排压板(4)，压板(4)沿单轨道(3) 面的两侧排列。
4.根据权利要求1所述水重力压力发电设备，其特征在于每节车厢(15)下的车轮 (13)为两排，每排为4个，且相邻两个车轮(13)之间相切。
5.根据权利要求1所述水重力压力发电设备，其特征在于在双轨圆环铁路线(1)顶 端修筑有带水闸门(14)的水库(9)，水库(9)的位置位于通过双轨圆环铁路线⑴顶端的 水槽车厢(2)的上方。
6.如权利要求1所述水重力压力发电设备的发电方法，其特征在于所述方法为在 水位下方修一条双轨圆环铁路线(1)，双轨圆环铁路线(1)带有下行坡度和上行坡度，带有 车轮(13)和车厢(15)的水槽车厢(2)在双轨圆环铁路线(1)上行驶；当水槽车厢(2)行 驶到水位下方时，车厢(15)内灌满水，由于水槽车厢(2)的重量产生一个向下滑动的分力， 此时水槽车厢(2)开始沿下行坡度行驶，当行驶到最低端时，车厢(15)内水放出，空的车厢 (15)被后面的装满水的车厢(15)推拉着沿双轨圆环铁路线(1)的上行坡度行驶到水位下 方，再次接满水后沿下行坡度行驶，如此反复循环，形成机械工作链；当水槽车厢(2)行驶 时，车轮(13)对双轨圆环铁路线⑴上的压板⑷施加压力，通过多个等距离车轮(13)的 作用，使压板(4)往复运动，并通过力杆(6)、增速机受力臂杆(8)，将作用在压板(4)上的 力传递给增速机(7)形成机械能，直到带动发电机(10)转动发电。
全文摘要
水重力压力发电方法及设备，设备包括双轨圆环铁路线、在铁路线上行驶的水槽车厢；双轨圆环铁路线上均设置压板，双轨圆环铁路线与压板之间设置弹簧，压板与力杆连接，力杆与增速机受力臂杆连接，增速机受力臂杆与增速机传动齿连接，且呈水车状排列；增速机传动齿与发电机转轴连接，发电机与控制器连接水槽车厢下安装有车轮，车轮在双轨圆环铁路线上行驶，压动弹簧压板做功形成机械链。其发电方法为利用水在自然移位中将竖直向下的重力压力通过机械连杆传动做功产生机械能，机械带动发电机转子或定子转动发电。通过本发明技术方案的实施，可以在江河水位不等的地段设置多个发电站，重复利用水资源发电。
文档编号F03G3/00GK101852191SQ20101018569
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者严士才, 严川, 叶秋洁, 孔文 申请人:严士才