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1. WO2011057448 - DISPOSITIF D'ÉNERGIE À EAU SOUTERRAINE

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[ ZH ]
一种地下水动力装置

【技术领域】

本发明涉及一种动力产生装置, 尤其涉及一种利用地下水来做功的地下 水动力装置。该地下水动力可广泛应用于发电等领域。

【背景技术】

借助于大自然的力量来有效地解决当今的能源、 环保问题一直是人们所 期望的。比如,在电力能源方面,潮汐发电是在河口或海湾筑一条大坝,以 形成天然水库,水轮发电机组装在拦海大坝里。由于潮差和水头在一日内经 常变化,在无特殊调节措施时,发电有间歇性,推广应用受到了限制。

因此,为了解尽量避免能源的浪费,并利用比较容易获得的自然条件来 获取能量,需要有一种利用地下水资源做功的动力输出装置,其可充分循环 利用地下水资源来获取能量,实现环保节能,并可持续提供稳定的液压。

【发明内容】

为此,本发明提出了一种地下水动力装置,其可以充分循环利用地下水 资源来获得动力输出。

本发明提供的动力装置包括:缸体、输水管道以及重物。缸体设于地下, 用于提供收容空间来聚集地下水,缸体的侧壁设有入水口,地下水可从入水 口进入缸体,缸体底部还设有出水口;输水管道的第一端与出水口连通,输 水管道的第二端伸出地面;压水机构,压水机构将缸体内地地下水从输水管 道的第二端高速射出从而对外做功。

根据本发明一优选实施例, 压水机构包括重物,重物具有与缸体密封配 合的活塞部,可操作在缸体内做上升以及下降的往复运动;其中,当活塞部 下降时,带动重物向下压缸体内的地下水,受压的地下水进入输水管道并从 输水管道的第二端高速射出从而对外做功, 当活塞部上升时,缸体周围的地 下水经入水口进入缸体内。

根据本发明一优选实施例, 入水口处设有单向开关,以保证当所述活塞 部上升时入水口处水流的单向流通。

根据本发明一优选实施例,重物通过设置在地面上的滑轮组机构来提升, 重物靠重力的作用而下降。

根据本发明一优选实施例, 重物还包括多个配重块,多个配重块设于活 塞部之上,通过滑轮组机构逐个提升多个配重块中的每一个。

根据本发明一优选实施例, 重物与健身设备相连,用于在提升重物时充 当健身锻炼的负荷。

根据本发明一优选实施例,重物还包括大致 U型的容置部,容置部位于 活塞部之上,经输水管道的第二端高速射出的受压水在对外做功之后,流入 U 型容置部内。

根据本发明一优选实施例, U型容置部的底部设有与缸体的收容空间连 通的供水通道以及控制供水通道的控水开关,在重物上升时,控水开关控制 U 型容置部内的水经供水通道流入缸体。

根据本发明一优选实施例, 重物下方进一步设置有升降气嚢,以增大所 述重物的浮力。所述升降气嚢为体积不可变的气嚢。

根据本发明一优选实施例, 所述升降气嚢为体积可变的气嚢。在重物向 下压水时,将升降气嚢内的气体排出以减小重物下压的阻力,在提升重物准 备下一次压水动作时,向升降气嚢内补充气体以增加重物的浮力从而减小提 升所需要的力。

根据本发明一优选实施例, 输水管道的第二端射出的压力水用于驱动动 力转换设备。

根据本发明一优选实施例, 动力转换设备包括发电机,发电机发出的电 由蓄电装置储存备用。

根据本发明一优选实施例, 地下水动力装置包括多组缸体,在某一缸体 聚集地下水的过程中,其他聚集有地下水的缸体用来做功。

根据本发明一优选实施例,压水机构包括设于缸体顶部的气体出入通道, 气体经由气体出入通道输入缸体内,使得缸体内气压逐渐增大,缸体内的地 下水受到高压气体的作用经由出水口排出。

根据本发明一优选实施例,压水机构包括设于缸体内的压水气嚢,压水 气嚢为体积可变化的气嚢,压水气嚢包括伸出缸体顶部的气体出入通道,缸 体的顶部成密封设置,气体经由气体出入通道输入压水气嚢,压水气嚢的体 积膨胀,缸体内地下水受到压水气嚢的膨胀作用而经由出水口排出。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后, 本发明的其他特点和优点 将变得更加清楚。

【附图说明】

可参考附图通过实例更加具体地描述本实用新型, 其中附图并未按照比 例绘制,在附图中:

图 1显示了本发明的地下水动力装置的第一实施例的结构示意图。

图 2显示了用于图 1地下水动力装置的中重物的一种具体结构示意图。 图 3显示了本发明的地下水动力装置的第二实施例的结构示意图。

图 4显示了本发明的地下水动力装置的第三实施例的结构示意图。

图 5显示了本发明的地下水动力装置的第四实施例的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

请参见图 1 ,图 1显示了本发明的地下水动力装置的第一实施例的结构示 意图。

本发明的地下水动力装置主要包括:缸体 100、输水管道 200 以及重物 缸体 100设于地下,用于提供收容空间 102来聚集地下水。缸体 100的 侧壁上设有入水口 104。入水口 104处设有用于保证地下水从入水口 104单向 的进入到缸体 100内的单向开关 1041。入水口 104处还设有过滤层(未图示 ), 过滤层可适当防止泥沙等杂物进入到缸体。筒单的,可在入水口 104处加设 筛网来过滤杂物。在附图 1 中为了示意地下水进入缸体 100的情况,仅示出 一个入水口 104, 然而,本领域技术人员应当理解,缸体 100的侧壁上可设置 多个这样的入水口 104。此外,缸体 100的底部设有出水口 106。在一实施例 中,缸体 100深 10 米,直径达 3米,这样保证缸体可插入地下水一定深度, 地下水可以通过入水口 104 流入缸体内。然而,这些参量并不限于此,可根 据具体情况进行相应增减。

在某些实施例中,本发明的地下水动力装置可包括多组缸体 100, 在某一 缸体 100聚集地下水的过程中,其他聚集有地下水的缸体 100用来对外做功。

输水管道 200的第一端 201与出水口 106连通,输水管道 20的第二端 202 伸出地面。该输水管道 200相对缸体 100具有较小的内径,当缸体 100内聚 集的地下水受压时,受压的地下水将进入具有较小内径的输水管道 200形成 压力流体,并从输水管道 200的第二端 202高速射出从而对外做功。在一实 施例中,输水管道 200的第二端 204用于驱动水轮机 400, 水轮机 400可与发 电机(图未示)联动,因而可将液压动力转化为电能。根据需要,也可借助 蓄电装置将电能储存起来备用, 因此,本发明的不平衡动力装置的一种应用 场合为家用。进一步地,输水管道 200第二端射出的压力流体可用于驱动基 于流体动力工作的其他多种动力转换设备。

接下来,请一并参照图 2, 图 2显示了可用于图 1的地下水动力装置的重 物的一种结构示意图。

重物 300设于缸体 100内,用于对缸体 100内聚集的地下水施加压力, 该重物 300具有与缸体 100密封配合的活塞部 302, 可操作在缸体 10内做上 升以及下降的往复运动。该重物 300可通过设置在地面上的滑轮组机构 500

来提升,并依靠重力作用下降。当活塞部 302下降时,带动重物 300向下压 缸体 100内的地下水(未标号 ), 受压的地下水进入输水管道 200并从输水管 道 200的第二端 202高速射出从而对外做功,当活塞部 302上升时,由于地 下水具有一定的水位,缸体 100周围的地下水会经入水口 104进入缸体 100 内。值得一提的是,当重物 300升起后,重物 300被锁定在预定位置,需要 进行下一次压水动作时,解锁即可让重物 300 自动下降并因此对地下水施加 压力。在一实施例中,重物 30重达 3吨,同样,该参量并不限于此,可根据 具体情况进行相应增减。

为了增大重物 300的重力作用,重物 300还包括多个可分离的配重块 304, 该多个配重块 304设于活塞部 302之上,通过滑轮组机构 500逐个提升多个 配重块 304中的每一个,可使得提升重物 300的工作更为轻松方便。在一实 施例中,多个配重块 304具有与重物 300大致相同的外围,且层叠设置在重 物 300上。

众所周知, 滑轮组是由若干个定滑轮和动滑轮匹配而成,可以达到既省 力又改变力作用方向的目的,因而通过滑轮组装置来提升重物 300 以及设于 重物 300上的配重块 304。当采用人工方式驱动滑轮组时,在某种程度上可视 为健身锻炼的一种方式,所以,重物 300以及设于重物 300上的配重块 304 可与健身设备相连,用于在提升重物 300时充当健身锻炼的负荷。

当然对于应用于大型发电机的场合,可以采用吊机等来提升重物 300, 而 不仅限于滑轮组。

重物 300还可包括大致 U型的容置部 306, 容置部 306位于活塞部 302 之上,经输水管道 200的第二端 204高速射出的受压水在对外做功之后,可 回流入 U型容置部 306内。采用多组缸体的时候,从一个缸体中压出的地下 水在做功之后可以回收到另一个缸体中。从而实现几个缸体交替做功、交替 补充水的工作循环。

U 型容置部 306 的底部可设有与缸体 100 的收容空间连通的供水通道 3061以及控制供水通道的控水开关 3062, 在重物 30上升时,控水开关 3061 控制 U型容置部 306内的水经供水通道 3061流入缸体 100, 以加速缸体内水 的补充过程。

进一步地,为了更容易地提升重物 300, 重物 300下方可进一步设置升降 气嚢 308, 在重物 300向下压水时,将升降气嚢 308内的气体排出以减小重物 300下压的阻力,在提升重物 300准备下一次压水动作时,向升降气嚢 308内 补充气体以增加重物 300的浮力从而减小提升重物 300所需要的力。可以采 取市场常用的充气装置如气泵来实现对升降气嚢 308的充气。

以上提到的是体积可变化的气嚢,作为一种实施例的变型,也可以采用 体积不可变的气嚢。这种定容积式气嚢在一定程度上可以增加重物在气缸里 上升以及下降时的可操纵性。

下面结合以上所述来介绍本发明的地下水动力装置的工作情况。

地下水动力装置在工作前要经历聚集地下水的阶段, 众所周知,地下具 有丰富的水资源,因此,设于地下的缸体 100周围具有丰富的地下水,缸体 100聚集地下水的工作 4艮快即可完成。当缸体 100聚集有适量的地下水时,本 发明的地下水动动力装置即可开始工作,首先,利用滑轮组 500或起重机将 重物 300提升,提升重物 300的工作包括向升降气嚢 308补充气体来增大浮 力,以及逐一提升配重块 304来减小一次性提升重物 300所需要的力。当重 物 300升起后,将重物 300锁定在预定位置,同时,将升降气嚢 308的气体 放出以减小重物 300下压时的阻力,并将多个配重块 304逐一加设到重物 300 上从而增加重力效果,完成以上步骤之后,解锁重物 300即可进行压水工作, 由于入水口 104处单向开关 1041的单向导流做用,在重物 300解锁后由于重 力作用下压地下水时,受压的地下水仅可经由缸体 100底部的出水口 106进 入输水管道 200形成压力流体并从输水管道 200的第二端 204高速射出从而 对外做功,比如可驱动水轮机 400等动力转换设备。做完功的地下水可通过 导流设备回流到缸体 100 内。在采用多组缸体的时候,从一个缸体中压出的 地下水在做功之后可通过导流设备回收到另一个缸体中, 从而实现几个缸体 交替做功、交替补充水的工作循环。通过重复利用做功的地下水以及不断从 入水口 14补充新的地下水,缸体 10内可以持续保持有充足的地下水,因而 可持续做功。

接下来,请参见图 3 , 图 3显示了本发明的地下水动力装置的第二实施例 的结构示意图。

在本发明的第二实施例中,地下水动力装置主要包括:缸体 110、输水管 道 210以及重物 310。

类似于本发明的第一实施例,在本发明的第二实施例中,缸体 110设于 地下,用于提供收容空间 112来聚集地下水。缸体 110的侧壁上设有入水口 114, 入水口 114处设有用于保证地下水从入水口 114单向的进入到缸体 110 内的单向开关 1141。重物 310设于缸体 110内,用于对缸体 110内聚集的地 下水施加压力,该重物 310具有与缸体 110密封配合的活塞部 312, 可操作在 缸体 110内做上升以及下降的往复运动。

与本发明第一实施例的不同之处在于, 在本发明的第二实施例中,出水 口不再设于缸体 110底部,而是在重物 310的活塞部 312上开设出水口 314, 输水管道 210的第一端 211连接在出水口 314上,输水管道 210的第二端 212 伸出地面,当重物 310下降压水时,受压的地下水经由设于活塞部 312上的 出水口 314进入输水管道 210并从输水管道 210的第二端 212高速射出对水 轮机 410以及其他基于流体动力工作的多种动力转换设备做功。将出水口 314 设于活塞部 312上,在一定程度上减少了出水管 160的用材,同时降低了安 装输水管道 210的复杂性。

接下来,请参见图 4, 图 4显示了本发明的地下水动力装置的第三实施例 的结构示意图。

在本发明的第三实施例中,地下水动力装置主要包括:缸体 120、输水管 道 220、以及压水气嚢 600。

类似于本发明的第一实施例,在本发明的第四实施例中,缸体 120设于 地下,用于提供收容空间 122来聚集地下水。缸体 120的侧壁上设有入水口 124, 入水口 124处设有用于保证地下水从入水口 124单向的进入到缸体 120 内的单向开关 1241。缸体 120的顶部设有出水口 126, 输水管 220的第一端 221连接在出水口 126上,输水管道 220的第二端 222伸出地面,用于驱动水 轮机 420以及其他基于流体动力工作的多种动力转换设备。

压水气嚢 600设于缸体 120内,压水气嚢 600为体积可变化的气嚢,该 压水气嚢 600还包括伸出缸体 120的气体出入通道 610。缸体 120的顶部成密 封设置。当压水气嚢 600接收气体时,压水气嚢 600的体积开始膨胀,地下 水受到压水气嚢 600的膨胀作用经由出水口 126进入输水管道 220并从输水 管道 220的第二端 222高速射出对水轮机 420以及其他基于流体动力工作的 多种动力转换设备做功。

接下来,请参见图 5 , 图 5显示了本发明的地下水动力装置的第四实施例 的结构示意图。

在本发明的第四实施例中,地下水动力装置主要包括:缸体 130和输水 管道 230。

类似于本发明的第一实施例,在本发明的第四实施例中,缸体 130设于 地下,用于提供收容空间 132来聚集地下水。缸体 130的侧壁上设有入水口 134, 入水口 134处设有用于保证地下水从入水口 134单向的进入到缸体 130 内的单向开关 1341。缸体 130的底部设有出水口 136, 输水管 230的第一端 231连接在出水口 136上,输水管道 230的第二端 232伸出地面,用于驱动水 轮机 430以及其他基于流体动力工作的多种动力转换设备。缸体 130的顶部 成密封设置。缸体 130顶部还设有气体出入通道 138。当缸体 130接收经由出 入通道 138输入的气体时,缸体 130内气压逐渐增大,地下水受到高压气体 的作用经由出水口 136进入输水管道 230并从输水管道 230的第二端 232高 速射出对水轮机 430以及其他基于流体动力工作的多种动力转换设备做功。

综上所述, 本领域技术人员容易理解,本发明的地下水动力装置充分循 环利用地下水资源对外做功,不仅节能环保,还可持续提供稳定的液压,是 一种理想的动力产生装置,能够得到广泛应用。

以上虽然结合附图描述了本发明的实施方式, 但是本领域技术人员可以 在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。