利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法，設(shè)置由多級(jí)浮力桶和提升桶串聯(lián)構(gòu)成的浮力提升裝置，由所述浮力提升裝置利用浮力自動(dòng)將水提升至設(shè)定水力發(fā)電高度，實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電，將湖塘水、江河水或海水依次流入多級(jí)提升桶和浮力桶內(nèi)，通過(guò)形成串聯(lián)式多級(jí)提升，實(shí)現(xiàn)依靠水的浮力逐級(jí)將水提升到設(shè)定水力發(fā)電高度，最終將湖塘水、江河水或海水提升至設(shè)定發(fā)電高度；通過(guò)控制裝置控制各級(jí)浮力桶和提升桶的排水開(kāi)關(guān)和進(jìn)水開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟/關(guān)閉狀態(tài)；提升至設(shè)定高度的水再下落入湖塘、江河或海域?qū)崿F(xiàn)循環(huán)式水力發(fā)電。本發(fā)明不需要其他機(jī)械動(dòng)力，也不需要修筑大壩，因此不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成任何影響且建設(shè)成本低、適用范圍廣。
【專利說(shuō)明】利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法及系統(tǒng)，屬于水力發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]水力發(fā)電是利用水的落差沖擊葉片發(fā)電，將勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能。水力發(fā)電屬于清潔能源，不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳污染環(huán)境，因此國(guó)家提倡發(fā)展水利發(fā)電。水力發(fā)電量的大小，與水流量、水落差等密切相關(guān)，水流量大、水落差大，即裝機(jī)容量大，發(fā)電量就大?，F(xiàn)有技術(shù)中，為了實(shí)現(xiàn)水流量大、落差大，需要修建大型水利大壩蓄水發(fā)電。但是，修建大型水利大壩蓄水，實(shí)際上是將自然水流攔截，一方面需要淹沒(méi)大量土地以構(gòu)成蓄水庫(kù)，另一方面攔截水流后，對(duì)下游的生態(tài)環(huán)境會(huì)造成一定的影響，如下游出現(xiàn)干旱或洪災(zāi)等，第三方面是修建大型水利大壩需要耗費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力，投入成本太高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的之一，是為了克服現(xiàn)有技術(shù)建壩蓄水對(duì)下游造成的災(zāi)害及建設(shè)成本高的缺陷，提供一種利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法，利用水的浮力將水提升到一定高度，然后下落形成水流落差進(jìn)行水利發(fā)電，再利用水的浮力將水提升至一定高度再下落，該方法能夠重復(fù)利用水資源實(shí)現(xiàn)循環(huán)式水利發(fā)電。
[0004]本發(fā)明的目的之二，是為提供一種利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用修建欄壩也能夠?qū)⑺嵘揭欢ǜ叨刃纬伤髀洳?，因此不?huì)對(duì)下游生態(tài)環(huán)境造成影響，還能減少水利發(fā)電工程的建設(shè)成本。
[0005]本發(fā)明的目的之一可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法，其特征在于:設(shè)置由多級(jí)浮力桶和提升桶串聯(lián)構(gòu)成的浮力提升裝置，由所述浮力提升裝置利用浮力自動(dòng)將水提升至設(shè)定水力發(fā)電高度，實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電，具體步驟如下；
[0007]I)將湖塘水、江河水或海水依次流入第一級(jí)提升桶和第一級(jí)浮力桶，第一級(jí)浮力桶的水產(chǎn)生浮力將第一級(jí)提升桶提升至設(shè)定高度，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)提升；
[0008]2)將步驟I)提升后第一級(jí)提升桶內(nèi)裝的水依次流入第二級(jí)提升桶和第二級(jí)浮力桶，第二級(jí)浮力桶的水產(chǎn)生浮力將第二級(jí)提升桶提升至設(shè)定高度，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)提升；
[0009]3 )將步驟2 )提升后第二級(jí)提升桶的水再依次流入第三級(jí)提升桶和第三級(jí)浮力桶，第三級(jí)浮力桶的水產(chǎn)生浮力將第三級(jí)提升桶提升至設(shè)定高度，實(shí)現(xiàn)第三級(jí)提升；
[0010]依此類推，實(shí)現(xiàn)第三級(jí)提升及第三級(jí)以上提升后提升桶內(nèi)的水依次流入上一級(jí)提升桶和上一級(jí)浮力桶，形成串聯(lián)式多級(jí)提升，實(shí)現(xiàn)依靠水的浮力逐級(jí)將水提升到設(shè)定水力發(fā)電高度，最終將湖塘水、江河水或海水提升至設(shè)定發(fā)電高度；通過(guò)控制裝置控制各級(jí)浮力桶和提升桶的排水開(kāi)關(guān)和進(jìn)水開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟/關(guān)閉狀態(tài)；提升至設(shè)定聞度的水再下落入湖塘、江河或海域?qū)崿F(xiàn)循環(huán)式水力發(fā)電。[0011]本發(fā)明的目的之一還可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0012]進(jìn)一步地:所述多級(jí)浮力桶內(nèi)的水稱為浮力水，多級(jí)浮力桶內(nèi)的浮力水隔級(jí)排入下級(jí)浮力桶內(nèi)，作為下級(jí)浮力桶的浮力水，第三級(jí)浮力桶內(nèi)的浮力水排入湖塘、江河或海域。
[0013] 進(jìn)一步地:在第一級(jí)浮力桶和第一級(jí)提升桶之下設(shè)置負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶，利用負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶收集第一級(jí)浮力桶和第二級(jí)浮力桶溢出的浮力水，第二級(jí)浮力桶內(nèi)的浮力水隔級(jí)排入負(fù)一級(jí)浮力桶和負(fù)一級(jí)提升桶內(nèi)；第一級(jí)浮力桶內(nèi)的浮力水隔級(jí)排入負(fù)二級(jí)浮力桶和負(fù)二級(jí)提升桶內(nèi)，通過(guò)隔級(jí)排入直到負(fù)N級(jí)浮力桶和提升桶；負(fù)級(jí)浮力桶內(nèi)水產(chǎn)生的浮力水將負(fù)級(jí)提升桶的水提升至第一級(jí)浮力桶和第一級(jí)提升桶，由第一級(jí)浮力桶和第一級(jí)提升桶再提升至第二級(jí)浮力桶和第二級(jí)提升桶，依次逐級(jí)向上提升至設(shè)定水力發(fā)電高度。
[0014]本發(fā)明的目的之二可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0015]利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:在湖塘、江河或海邊設(shè)置固定高墻，在固定高墻的頂部設(shè)有蓄水池，在固定高墻的下部設(shè)有水力發(fā)電機(jī)，在固定高墻上設(shè)置由多級(jí)浮力桶和提升桶串聯(lián)構(gòu)成的浮力提升裝置，浮力提升裝置的浮力桶和提升桶呈階梯狀分布設(shè)置，所述提升桶設(shè)置在浮力桶內(nèi)、形成每個(gè)浮力桶配置一個(gè)提升桶，形成一個(gè)水提升點(diǎn)，通過(guò)多級(jí)水提升點(diǎn)構(gòu)成串聯(lián)式提升結(jié)構(gòu)，上、下級(jí)浮力桶和上、下級(jí)提升桶之間通過(guò)管道相連，在所述管道上設(shè)有進(jìn)水開(kāi)關(guān)和排水開(kāi)關(guān)，所述進(jìn)水開(kāi)關(guān)和排水開(kāi)關(guān)的控制輸入端連接控制裝置的輸出端。
[0016]本發(fā)明的目的之二還可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0017]進(jìn)一步地:還包括若干串負(fù)級(jí)浮力桶和提升桶，在固定高墻的底部設(shè)有坑體，固定高墻沿坑體向下延伸形成下部墻體，在下部墻體設(shè)有負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶；多級(jí)浮力桶包括第一級(jí)浮力桶、第二級(jí)浮力桶、第三級(jí)浮力桶…，第N級(jí)浮力桶，多級(jí)提升桶包括第一級(jí)提升桶、第二級(jí)提升桶、第三級(jí)提升桶…，第N級(jí)提升桶；負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶設(shè)置在第一級(jí)提升桶和第一級(jí)浮力桶下；所述負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶的數(shù)量從負(fù)一級(jí)、負(fù)二級(jí)到負(fù)N級(jí)隔級(jí)依次遞減，呈倒三角形。
[0018]進(jìn)一步地:所述提升桶底部設(shè)有浮漂，所述浮漂的四周設(shè)有多個(gè)落水孔，所述浮漂的側(cè)面設(shè)有多根穩(wěn)定條，浮漂通過(guò)穩(wěn)定條抵在浮力桶內(nèi)壁，防止提升桶晃動(dòng)。
[0019]進(jìn)一步地:所述浮力桶的高度是設(shè)定每次提升高度的二倍以上，所述浮力桶與提升桶的容積比大于或等于4: I。
[0020]進(jìn)一步地:所述固定高墻采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，固定高墻呈弧形或半圓形，所述固定高墻和浮力桶上設(shè)有掛鉤，浮力桶通過(guò)鏈接固定在固定高墻上。
[0021]進(jìn)一步地:還設(shè)有水位傳感器，水位傳感器設(shè)置在浮力桶上，水位傳感器采集水位信息傳遞到控制裝置，通過(guò)控制裝置控制各開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟/關(guān)閉；管道的進(jìn)水開(kāi)關(guān)和排水開(kāi)關(guān)采用數(shù)控開(kāi)關(guān)。
[0022]進(jìn)一步地:所述第一級(jí)浮力桶和第一級(jí)提升桶設(shè)置在最低水位線以下。
[0023]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0024]1、本發(fā)明采用浮力桶和提升桶將水提高到一定高度進(jìn)行水力發(fā)電，具體是通過(guò)浮力桶內(nèi)浮力水產(chǎn)生的浮力作為提升桶向上提升的動(dòng)力，將提升桶內(nèi)水提升到一定高度，提升后的水再流入上級(jí)提升桶和浮力桶內(nèi)進(jìn)行再次提升，通過(guò)多級(jí)提升最終提高到設(shè)定發(fā)電高度，然后再水下落進(jìn)行水力發(fā)電，下落后的水再次被提升，不斷重復(fù)實(shí)現(xiàn)了循環(huán)式水利發(fā)電。本發(fā)明不需要其他機(jī)械動(dòng)力，也不需要修筑大壩，因此不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境造成任何影響且建設(shè)成本低。本發(fā)明適用范圍廣，可以利用江河水、湖塘水、海水和漲潮水進(jìn)行發(fā)電。
[0025]2、本發(fā)明通過(guò)水位傳感器采集水位信息，然后傳遞到控制裝置，由控制裝置控制各級(jí)浮力桶和提升桶的進(jìn)水開(kāi)關(guān)和排水開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)了智能化控制。
[0026]3、本發(fā)明在提升桶底部設(shè)置浮漂，浮漂側(cè)面設(shè)置穩(wěn)定條，避免了提升桶在提升過(guò)程中出現(xiàn)晃動(dòng)，使每次提升量保持一致，保障了整個(gè)工程的順利實(shí)施。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明的浮力桶和提升桶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2是本發(fā)明的浮力桶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖3是本發(fā)明的提升桶結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖4是本發(fā)明的浮漂結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5是本發(fā)明具體實(shí)施例3中多級(jí)浮力桶和提升桶布置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖6是本發(fā)明具體實(shí)施例3中浮力桶和提升桶的布置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0034]具體實(shí)施例1:
[0035]如圖1、圖2、圖3和圖4所示一種利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，包括控制裝置，若干串多級(jí)浮力桶1、提升桶2、浮漂3、穩(wěn)定條6、管道、水位傳感器、排水開(kāi)關(guān)和進(jìn)水開(kāi)關(guān)；在湖塘和江河水位較低的地方挖一條溝壑，固定高墻4設(shè)置在溝壑處，固定高墻4是采用鋼筋混凝土構(gòu)成的弧形墻或者半圓形墻，墻體高度視發(fā)電落差而定，固定高墻4頂部設(shè)有蓄水池5，蓄水池5呈漏斗型，固定高墻4下部接近水面的地方修建棧道，在棧道上安裝水力發(fā)電機(jī)，所述水力發(fā)電機(jī)采用現(xiàn)有軸流式發(fā)電機(jī)。在固定高墻4上設(shè)置由多級(jí)浮力桶I和提升桶2串聯(lián)構(gòu)成的浮力提升裝置，浮力提升裝置的浮力桶I和提升桶2呈階梯狀分布設(shè)置在固定高墻4上，多級(jí)浮力桶I包括第一級(jí)浮力桶1-1、第二級(jí)浮力桶1-2、第三級(jí)浮力桶1-3...，第N級(jí)浮力桶1-N，多級(jí)提升桶2包括第一級(jí)提升桶2-1、第二級(jí)提升桶2-2、第三級(jí)提升桶2-3...，第N級(jí)提升桶2-N ;所述提升桶2設(shè)置在浮力桶I內(nèi)、、形成每個(gè)浮力桶I配置一個(gè)提升桶2，通過(guò)多級(jí)浮力桶I和提升桶2構(gòu)成串聯(lián)式提升結(jié)構(gòu)，多個(gè)提升點(diǎn)橫向排列為級(jí)，階梯狀上下排列為串。每級(jí)提升的聞度可以是I米、1、5米、2米或其他,固定聞墻4和浮力桶I上設(shè)有掛鉤，浮力桶I通過(guò)鏈條與掛鉤的配合固定在固定高墻4上；各級(jí)浮力桶I和提升桶2的大小、結(jié)構(gòu)相同，每個(gè)浮力桶I配置一個(gè)提升桶2，浮力桶I和提升桶2可選用金屬或塑料制作而成，所述浮力桶I的高度是設(shè)定每次提升高度的2部以上，所述浮力桶I與提升桶2的體積比大于4:1 ;提升桶2底部設(shè)有浮漂3，浮漂3的四周設(shè)有多個(gè)落水孔3-1，浮漂3的側(cè)面設(shè)有多根穩(wěn)定條6，浮漂3通過(guò)穩(wěn)定條6抵在浮力桶I內(nèi)壁；所述第一級(jí)浮力桶1-1和第一提升桶1-2設(shè)置在低于最低水位線處，上級(jí)浮力桶與下級(jí)浮力桶之間通過(guò)管道7相連，上級(jí)提升桶與下級(jí)提升桶之間通過(guò)管道7相連，管道7采用軟管，管道7上設(shè)有排水開(kāi)關(guān)和進(jìn)水開(kāi)關(guān)，排水開(kāi)關(guān)和進(jìn)水開(kāi)關(guān)采用數(shù)控開(kāi)關(guān)，排水開(kāi)關(guān)和進(jìn)水開(kāi)關(guān)的控制輸入端連接控制裝置的輸出端電連接；水位傳感器設(shè)置在浮力桶I上，水位傳感器與控制裝置電連接，當(dāng)水位傳感器檢測(cè)到水位信息后傳遞到控制裝置，通過(guò)控制裝置控制各級(jí)浮力桶I和提升桶2的排水開(kāi)關(guān)和進(jìn)水開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟/關(guān)閉狀態(tài)，通過(guò)多級(jí)浮力桶I和提升桶2構(gòu)成串聯(lián)式提升結(jié)構(gòu)。
[0036]利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法，設(shè)置由多級(jí)浮力桶I和提升桶2串聯(lián)構(gòu)成的浮力提升裝置，由所述浮力提升裝置利用浮力自動(dòng)將水提升至設(shè)定水力發(fā)電高度，實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電，所述多級(jí)浮力桶I內(nèi)的水稱為浮力水，多級(jí)浮力桶I內(nèi)的浮力水隔級(jí)排入下級(jí)浮力桶內(nèi)，作為下級(jí)浮力桶的浮力水。湖塘水、江河水或海水在全系統(tǒng)只為第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶1-2提供水。第三級(jí)浮力桶1-3內(nèi)的浮力水排入湖塘、江河或海域。具體步驟如下；
[0037]I)將湖塘水、江河水依次流入第一級(jí)提升桶2-1和第一級(jí)浮力桶1-1，第一級(jí)浮力桶1-1的水產(chǎn)生浮力將第一級(jí)提升桶2-1提升至設(shè)定高度，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)提升；
[0038]2)將步驟I)提升后第一級(jí)提升桶2-1內(nèi)裝的水依次流入第二級(jí)提升桶2-2和第二級(jí)浮力桶1-2，第二級(jí)浮力桶1-2的水產(chǎn)生浮力將第二級(jí)提升桶2-2提升至設(shè)定高度，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)提升；
[0039]3)將步驟2)提升后第二級(jí)提升桶2-2的水再依次流入第三級(jí)提升桶2_3和第三級(jí)浮力桶1-3，第三級(jí)浮力桶1-3的水產(chǎn)生浮力將第三級(jí)提升桶2-3提升至設(shè)定高度，實(shí)現(xiàn)第三級(jí)提升；
[0040]依此類推，實(shí)現(xiàn)第三級(jí)提升及第三級(jí)以上提升后提升桶內(nèi)的水依次流入上一級(jí)提升桶和上一級(jí)浮力桶，形成串聯(lián)式多級(jí)提升，實(shí)現(xiàn)依靠水的浮力逐級(jí)將水提升到設(shè)定水力發(fā)電高度，最終將湖塘水或江河水提升至設(shè)定發(fā)電高度；通過(guò)控制裝置控制各級(jí)浮力桶I和提升桶2的排水開(kāi)關(guān)和進(jìn)水開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟/關(guān)閉狀態(tài)；提升至設(shè)定聞度的水再下落入湖塘或江河實(shí)現(xiàn)循環(huán)式水力發(fā)電。
[0041]具體實(shí)施例2
[0042]本實(shí)施例的特點(diǎn)是:還包括若干串負(fù)級(jí)浮力桶和提升桶，在固定高墻4的底部設(shè)有坑體，固定高墻4沿坑體向下延伸形成下部墻體，在下部墻體設(shè)有負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶；負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶設(shè)置在第一級(jí)提升桶2-1和第一級(jí)浮力桶1-1下；所述負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶的數(shù)量從負(fù)一級(jí)、負(fù)二級(jí)到負(fù)N級(jí)隔級(jí)依次遞減，呈倒三角形，負(fù)N級(jí)時(shí)只剩一個(gè)浮力桶和提升桶或只有少部分尾水。
[0043]該水力發(fā)電方法如下:在第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶2-1之下設(shè)置負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶，利用負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶收集第一級(jí)浮力桶1-1和第二級(jí)浮力桶1-2溢出的浮力水，第二級(jí)浮力桶1-2內(nèi)的浮力水隔級(jí)排入負(fù)一級(jí)浮力桶1-1-1和負(fù)一級(jí)提升桶2-1-1內(nèi)；第一級(jí)浮力桶1-1內(nèi)的浮力水隔級(jí)排入負(fù)二級(jí)浮力桶1-2-1和負(fù)二級(jí)提升桶2-2-1內(nèi)，通過(guò)隔級(jí)排入直到負(fù)N級(jí)浮力桶和提升桶；負(fù)級(jí)浮力桶內(nèi)水產(chǎn)生的浮力水將負(fù)級(jí)提升桶的水提升至第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶2-1，由第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶2-1再提升至第二級(jí)浮力桶1-2和第二級(jí)提升桶2-2，依次逐級(jí)向上提升至設(shè)定水力發(fā)電高度，負(fù)N級(jí)最后剩余的尾水可以采用抽水機(jī)抽入入湖塘，或者順著江河排向下游，其他特點(diǎn)與具體實(shí)施例1相同。[0044]具體實(shí)施例3:
[0045]如圖4和圖5所示,本實(shí)施例的特點(diǎn)是:所述固定高墻4上還設(shè)有單獨(dú)由負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶供水的多級(jí)浮力桶I和多級(jí)提升桶2，負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶內(nèi)的水單獨(dú)提供到該第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶2-1內(nèi)，由第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶2-1再提升至第二級(jí)浮力桶1-2和第二級(jí)提升桶2-2，由第二級(jí)浮力桶1-2和第二級(jí)提升桶2-2再提升至第三級(jí)浮力桶1-3和第三級(jí)提升桶2-3，依次逐級(jí)向上提升至設(shè)定水力發(fā)電高度。其他特征與具體實(shí)施例2相同。
[0046]下面是某采用本發(fā)明的水利發(fā)電系統(tǒng)。
[0047]選擇一面積在50平方公里以上，水深在3米以上的湖塘，在湖塘的一側(cè)挖一條30米深的坑體，從上到下逐漸變窄，底部寬為10米；在坑體處建立呈弧形的固定高墻4，墻供向湖塘內(nèi)側(cè)，固定高墻4分為上、下兩部分墻體，上部墻體高度為12米，長(zhǎng)為600?800米，厚度為I米，設(shè)置在低于湖塘底部2米處，下部墻體的深度為36米、寬度逐漸變?yōu)?0米。固定高墻4的頂部修建一個(gè)呈漏斗型的蓄水池，漏斗口距離湖塘水平面位12米，蓄水池的體積為800?1000立方米。
[0048]每個(gè)浮力桶的高度為3米、內(nèi)徑為1.6米，其容積為6立方米。每個(gè)提升桶的高度為0.7米，直徑是1.48米，重量為50公斤，其容積為1.2033立方米，等于1.2033噸水即每次提升為上級(jí)浮力桶和提升桶構(gòu)成的提升裝置提供1.2033噸水。每個(gè)圓柱型浮漂的體積為1.813664立方米，浮漂呈中空結(jié)構(gòu)，重量為50公斤，高度為I米，浮力桶內(nèi)徑大于浮漂直徑0.08米，因此浮漂直徑為1.52米，在浮漂3的四周設(shè)置20個(gè)落水孔3_1，每個(gè)落水孔3-1的直徑為80毫米，20個(gè)落水孔的體積是0.08立方米，因此減去落水孔后的浮漂實(shí)際的體積略大于1.37立方米；0.8米浮力桶容積是1.6立方米減去浮漂1.37立方米等于0.23立方米，0.23立方米加上落水孔0.08立方米是0.31立方米，該0.31立方米是浮力桶I與浮漂3之間形成的落水通道體積，該0.31立方米等于0.31噸水。因?yàn)楦∑运蛔?.8米，0.8米長(zhǎng)的浮漂體積是1.45立方米，20個(gè)落水孔只有接近0.8米處吃水，所以其體積是0.08立方米。
[0049]浮力公式:F浮=G排=P液gV排
[0050]當(dāng)物體漂浮時(shí)，F(xiàn)浮=G物，因浮漂與提升桶各重量相同，浮漂比提升桶的容量大，在水中形成的F浮大于G物，得出如下結(jié)論，要使提升桶2內(nèi)的1.2033噸水提升I米時(shí)，因此浮力桶I內(nèi)浮力水的高度大于2米。
[0051]當(dāng)湖塘水10往提升桶2內(nèi)注入1.2033噸水，作為I份水，再往浮力桶I注入四份，共4.8132噸水，浮力桶I內(nèi)的4.8132噸水，其中0.31進(jìn)入浮力桶I與浮漂3的落水通道，I米的浮漂3其中0.8米已接近全部吃水，浮力桶I米深的容積是2.0096立方米，也就是半米可裝I噸水。注入浮力桶的4.8132噸水中有0.317噸水已被占用，所剩的4，5032噸水都在浮漂的底部下方，浮漂3和提升桶2內(nèi)的1.2033噸水組合成的整個(gè)大漂浮物已全部漂浮起來(lái)，這時(shí)的浮漂3底部距離浮力桶I底部有:4.4032*0.5=2.2516米處，滿足提升桶2內(nèi)水提升I米的要求，2.2516米加浮漂3的I米高是3.2516米，滿足向上級(jí)提升桶注入水的要求。浮力水上水平線略高于2米以上處，也就是2.2516米處，第二級(jí)要行使提升功能時(shí)，它的浮力水上升平線也在2.2516米處，因而第一級(jí)提升桶2-1的底部在3.2516米處時(shí)，與第二級(jí)的浮力桶1-2上水平線持平，保證了第一級(jí)提升桶2-1給第二級(jí)浮力桶1-2輸送的第五桶水完全釋放，滿足向上級(jí)提升桶注入水的要求，所以往提升桶2注入1份水，浮力桶I注入4份水就能滿足向上級(jí)提升的要求。因此得出每個(gè)水提升點(diǎn)接受五份水后可以實(shí)施提升動(dòng)作即4份浮力水提升一份提升水，完成提升后浮力水要退往下級(jí)，作為“五升一退四”。浮力水往負(fù)級(jí)排放時(shí)，每個(gè)浮力桶剩4份水，而負(fù)級(jí)一個(gè)水提升點(diǎn)需五份水，需五個(gè)浮力桶為負(fù)級(jí)四個(gè)水提升點(diǎn)供水，因而可做為“五個(gè)四變四個(gè)五”。
[0052]在固定高墻體上安裝50個(gè)浮力桶I和提升桶2，也叫50個(gè)提升點(diǎn)，該第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶2-1的水專門由湖塘水10提供；第一級(jí)提升桶2-1的頂部在湖塘I米深的水位線處，第二級(jí)浮力桶1-2比第一級(jí)浮力桶1-1高I米，第三級(jí)、四級(jí)……十二級(jí)依次高I米，采用“五升一退四”的方式，組成50串水提升裝置，逐級(jí)把水梯送至發(fā)電所需高度。第一級(jí)的下部為負(fù)級(jí)，采用“五個(gè)四變四個(gè)五”的方式，把第二級(jí)的浮力水隔級(jí)下排至負(fù)一級(jí)的提升桶和浮力桶里，把第一級(jí)的浮力水隔級(jí)下排至負(fù)二級(jí)的提升桶和浮力桶里。這樣負(fù)一級(jí)有40個(gè)水提升點(diǎn)，在墻體上還安裝有與負(fù)一級(jí)的浮力桶個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的多級(jí)浮力桶I和多級(jí)提升桶2，這40個(gè)水提升點(diǎn)采用“五升一退四”的方式結(jié)串逐級(jí)把水送至發(fā)電高度。同樣在墻體上還安裝有與負(fù)二級(jí)的浮力桶個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的多級(jí)浮力桶I和多級(jí)提升桶2，負(fù)二級(jí)的40個(gè)水提升點(diǎn)也采用“五升一退四”的方式結(jié)串逐級(jí)把水送至發(fā)電高度。負(fù)一級(jí)和負(fù)二級(jí)采用“五個(gè)四變四個(gè)五”的方式隔級(jí)下排至負(fù)三級(jí)和負(fù)四級(jí)，使負(fù)三級(jí)和負(fù)四級(jí)各變成32個(gè)水提升點(diǎn)，這樣又變成了兩個(gè)32串水提升裝置把水往上梯送至發(fā)電點(diǎn)的高度。進(jìn)入負(fù)級(jí)后依次下落I米的高度，通過(guò)η次“五個(gè)四變四個(gè)五”的演變方式，直至最后剩下少部分尾水，然后采用抽水機(jī)將水抽至湖塘中。最后所有負(fù)級(jí)組成了 386串水提升裝置，加上前面的50串，一共有436串水提升裝置為上蓄水池供水。
[0053]本發(fā)明的工作原理如下：
[0054]湖塘水10先往第一級(jí)提升桶2-1注入1份I. 2033噸水，再往第一級(jí)浮力桶1_1內(nèi)注入4份，共4. 8132噸水，在此過(guò)程中，第一級(jí)提升桶2-1不斷被提高，當(dāng)?shù)谝患?jí)浮力桶
1-1注滿4份水后，水位傳感器檢測(cè)到水位信息傳遞給控制裝置，通過(guò)控制裝置開(kāi)啟第一級(jí)提升桶2-1的排水開(kāi)關(guān)和第二級(jí)提升桶2-2的進(jìn)水開(kāi)關(guān)，第一級(jí)提升桶2-1以每秒200公斤的速度往第二級(jí)提升桶2-2內(nèi)注入一份水，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)提升。
[0055]第一級(jí)提升桶2-1釋放完水后，第一級(jí)浮力桶1-1內(nèi)的4. 8132噸浮力水以每秒200公斤的速度先注入負(fù)二級(jí)提升桶2-2-1，然后再注入負(fù)二級(jí)浮力桶1-2-1，第一級(jí)浮力桶1-1內(nèi)的浮力水釋放完后，湖塘水再往第一級(jí)提升桶2-1注入1份水，第一級(jí)浮力桶1-1內(nèi)注入4份水，重復(fù)上述步驟，第一級(jí)提升桶2-1共5次提升向第二級(jí)提升桶2-2注水5份水，其中4份水流入第二級(jí)浮力桶1-2內(nèi)，當(dāng)?shù)诙?jí)浮力桶1-2內(nèi)注滿4. 8132噸水時(shí)，控制裝置開(kāi)啟第二級(jí)提升桶2-2的排水開(kāi)關(guān)和第三級(jí)提升桶2-3的進(jìn)水開(kāi)關(guān)，第二級(jí)提升桶2-2以每秒200公斤的速度往第三級(jí)提升桶2-3注入一份水，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)提升。
[0056]第二級(jí)提升桶2-2釋放完水后，第二級(jí)浮力桶1-2內(nèi)的4. 8132噸浮力水以每秒200公斤的速度先注入負(fù)一級(jí)提升桶2-1-1，然后再注入負(fù)一級(jí)浮力桶1-1-1 ;第二級(jí)浮力桶1-2內(nèi)的浮力水釋放完后，第一級(jí)提升桶2-1再往第二級(jí)提升桶2-2注水，第二級(jí)提升桶
2-2再次接受第一級(jí)提升桶2-1的五次釋放，第二級(jí)提升桶2-2再次往第三級(jí)提升桶2-3注入一份水，重復(fù)上述步驟，第二級(jí)提升桶2-2共五次提升往第三級(jí)提升桶2-3注入五份水，其中4份水流入第三級(jí)浮力桶1-3內(nèi)，當(dāng)?shù)谌?jí)浮力桶1-3內(nèi)注滿4. 8132噸水時(shí)，控制裝置開(kāi)啟第三級(jí)提升桶2-3的排水開(kāi)關(guān)和第四級(jí)提升桶2-4的進(jìn)水開(kāi)關(guān)，第三級(jí)提升桶2-3以每秒200公斤的速度注入第四級(jí)提升桶2-4注入一份水，實(shí)現(xiàn)第三級(jí)提升。
[0057]第三級(jí)提升桶2-3釋放完水后，第三級(jí)浮力桶1-3內(nèi)的4. 8132噸浮力水流入湖塘；第二級(jí)提升桶2-2再往第三級(jí)提升桶2-3注水，第三級(jí)提升桶2-3再次接受第二級(jí)提升桶1-2的五次釋放，第三級(jí)提升桶2-3再次往第四級(jí)提升桶2-4注入一份水，實(shí)現(xiàn)第四次提升。重復(fù)以上步驟直至完成第十二級(jí)提升將湖塘水10送入固定高墻4頂部的蓄水池5內(nèi)。
[0058]負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶采用正級(jí)的浮力桶和提升桶的提升方法，負(fù)N級(jí)浮力桶內(nèi)水產(chǎn)生的浮力將負(fù)N級(jí)提升桶內(nèi)的水逐級(jí)向上提升至負(fù)一級(jí)提升桶2-1-1和負(fù)一級(jí)浮力桶1-1-1，然后由負(fù)一級(jí)提升桶2-1-1向第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶2-1注水，第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶2-1再提升至第二級(jí)浮力桶1-2和第二級(jí)提升桶2-1，依次逐級(jí)向上提升至設(shè)定發(fā)電高度。
[0059]蓄水池5內(nèi)的水下落人湖塘，下落的水流沖擊水利發(fā)電機(jī)發(fā)電，落入湖塘的水再次通過(guò)浮力桶I和提升桶2提升至蓄水池5內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)式水利發(fā)電。
[0060]所述436串浮力桶和提升桶構(gòu)成的提升裝置，向浮力桶I和提升桶2注入五份水的時(shí)間需要半分鐘，釋放5份水的時(shí)間也是半分鐘，因此完成一個(gè)提升動(dòng)作需要I分鐘，5分鐘完成一次提升，當(dāng)436串提升裝置都提升到蓄水池時(shí)，每分鐘可為蓄水池提供436份水，每份水I. 2033噸水，每分鐘提升524. 6388噸水，每秒略大于8. 7噸水，即水的流量是8. 7噸/秒。
[0061]已知水利發(fā)電的公式：發(fā)電量=水流量*落差*9. 81*效率，效率=0.88，落差為10米，得出每小時(shí)的發(fā)電量：8. 7*10*9. 81*0. 88=751. 0536kw。年發(fā)電量：751. 0536kw*24*365=6579229. 536kw。
[0062]如果負(fù)極提升裝置最后剩余I. 20`33噸水，采用18kw的抽水機(jī)抽回湖塘，因此減去抽水機(jī)消耗的電力后剩余發(fā)電量為：751. 0536kw-18kw=733. 0536kw剩余發(fā)電量為：733. 0536kw*24*365=6421549. 536kw。
[0063]具體實(shí)施例4 ：
[0064]本實(shí)施例的特點(diǎn)是：采用海水發(fā)電，在海灣修建固定高墻體4，并建一條下排水溝，利用潮汐發(fā)電，水力發(fā)電方法如下：在漲潮時(shí)，海水流入第一級(jí)浮力桶l(fā)-ι和第一級(jí)提升桶2-1內(nèi)，通過(guò)第一級(jí)浮力桶1-1內(nèi)海水產(chǎn)生的浮力將第一級(jí)提升桶2-1內(nèi)海水提升至第二級(jí)提升桶2-2和第二級(jí)浮力桶1-2內(nèi)，第二級(jí)浮力桶1-2內(nèi)海水產(chǎn)生的浮力將第二級(jí)提升桶2-2內(nèi)海水提升至第三級(jí)提升桶2-3和第三級(jí)浮力桶1-3內(nèi)，重復(fù)上述步驟，直至到達(dá)設(shè)定發(fā)電高度，退潮時(shí)，第一級(jí)浮力桶1-1和第二級(jí)浮力桶1-2內(nèi)的浮力水通過(guò)排水溝排入大海。其他特點(diǎn)與具體實(shí)施例相同I。
[0065]具體實(shí)施例5 ：
[0066]本實(shí)施例的特點(diǎn)是：采用人工制造池塘，采用人工池塘進(jìn)行循環(huán)水利發(fā)電，其他特點(diǎn)與具體實(shí)施例2或具體實(shí)施例3相同。
[0067]具體實(shí)施例6 ：
[0068]本實(shí)施例的特點(diǎn)是：采用江河水發(fā)電，順江河流勢(shì)建一墻體，同時(shí)建一條下排水溝，江河水在墻體外流入第一級(jí)浮力桶1-1和第一級(jí)提升桶2-1內(nèi)，通過(guò)第一級(jí)浮力桶1-1內(nèi)江河水產(chǎn)生的浮力將第一級(jí)提升桶2-1內(nèi)江河水提升至第二級(jí)提升桶2-2和第二級(jí)浮力.桶1-2內(nèi)，第二級(jí)浮力桶1-2內(nèi)江河水產(chǎn)生的浮力將第二級(jí)提升桶2-2內(nèi)江河水提升至第二級(jí)提升桶2_3和第二級(jí)浮力桶1_3內(nèi)，第一級(jí)浮力桶1-1和第二級(jí)浮力桶1_2內(nèi)的浮力水流入排水溝，重復(fù)上述步驟，直至到達(dá)設(shè)定發(fā)電高度，通過(guò)排水溝送往下游的河道。
【權(quán)利要求】
1.利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法，其特征在于:設(shè)置由多級(jí)浮力桶(I)和提升桶(2)串聯(lián)構(gòu)成的浮力提升裝置，由所述浮力提升裝置利用浮力自動(dòng)將水提升至設(shè)定水力發(fā)電高度，實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電，具體步驟如下； 1)將湖塘水(10)、江河水或海水依次流入第一級(jí)提升桶(2-1)和第一級(jí)浮力桶(1-1)，第一級(jí)浮力桶(1-1)的水產(chǎn)生浮力將第一級(jí)提升桶(2-1)提升至設(shè)定高度，實(shí)現(xiàn)第一級(jí)提升; 2)將步驟I)提升后第一級(jí)提升桶(2-1)內(nèi)裝的水依次流入第二級(jí)提升桶(2-2)和第二級(jí)浮力桶(1-2)，第二級(jí)浮力桶(1-2)的水產(chǎn)生浮力將第二級(jí)提升桶(2-2)提升至設(shè)定高度，實(shí)現(xiàn)第二級(jí)提升； 3 )將步驟2 )提升后第二級(jí)提升桶(2-2 )的水再依次流入第三級(jí)提升桶(2-3 )和第三級(jí)浮力桶(1-3)，第三級(jí)浮力桶(1-3)的水產(chǎn)生浮力將第三級(jí)提升桶(2-3)提升至設(shè)定高度，實(shí)現(xiàn)第三級(jí)提升； 依此類推，實(shí)現(xiàn)第三級(jí)提升及第三級(jí)以上提升后提升桶內(nèi)的水依次流入上一級(jí)提升桶和上一級(jí)浮力桶，形成串聯(lián)式多級(jí)提升，實(shí)現(xiàn)依靠水的浮力逐級(jí)將水提升到設(shè)定水力發(fā)電高度，最終將湖塘水(10)、江河水或海水提升至設(shè)定發(fā)電高度；通過(guò)控制裝置控制各級(jí)浮力桶(1)和提升桶(2)的排水開(kāi)關(guān)和進(jìn)水開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟/關(guān)閉狀態(tài)；提升至設(shè)定聞度的水再下落入湖塘、江河或海域?qū)崿F(xiàn)循環(huán)式水力發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法，其特征在于:所述多級(jí)浮力桶(I)內(nèi)的水稱為浮力水，多級(jí)浮力桶(I)內(nèi)的浮力水隔級(jí)排入下級(jí)浮力桶內(nèi)，作為下級(jí)浮力桶的浮力水，第三級(jí)浮力桶(1-3)內(nèi)的浮力水排入湖塘、江河或海域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電方法，其特征在于:在第一級(jí)浮力桶(1-1)和第一級(jí)提升桶(2-1)之下設(shè)置負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶，利用負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶收集第一級(jí)浮力桶(1-1)和第二級(jí)浮力桶(1-2)溢出的浮力水，第二級(jí)浮力桶(1-2)內(nèi)的浮力水隔級(jí)排入負(fù)一級(jí)浮力桶(1-1-1)和負(fù)一級(jí)提升桶(2-1-1)內(nèi)；第一級(jí)浮力桶(1-1)內(nèi)的浮力水隔級(jí)排入負(fù)二級(jí)浮力桶(1-2-1)和負(fù)二級(jí)提升桶(2-2-1)內(nèi)，通過(guò)隔級(jí)排入直到負(fù)N級(jí)浮力桶和提升桶；負(fù)級(jí)浮力桶內(nèi)水產(chǎn)生的浮力水將負(fù)級(jí)提升桶的水提升至第一級(jí)浮力桶(1-1)和第一級(jí)提升桶(2-1 )，由第一級(jí)浮力桶(1-1)和第一級(jí)提升桶(2-1)再提升至第二級(jí)浮力桶(1-2)和第二級(jí)提升桶(2-2)，依次逐級(jí)向上提升至設(shè)定水力發(fā)電高度。
4.利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:在湖塘、江河或海邊設(shè)置固定聞墻(4),在固定聞墻(4)的頂部設(shè)有畜水池(5),在固定聞墻(4)的下部設(shè)有水力發(fā)電機(jī)，在固定高墻(4)上設(shè)置由多級(jí)浮力桶(I)和提升桶(2)串聯(lián)構(gòu)成的浮力提升裝置，浮力提升裝置的浮力桶(I)和提升桶(2)呈階梯狀分布設(shè)置，所述提升桶(2)設(shè)置在浮力桶(I)內(nèi)、形成每個(gè)浮力桶(I)配置一個(gè)提升桶(2)，通過(guò)多級(jí)浮力桶(I)和提升桶(2)構(gòu)成串聯(lián)式提升結(jié)構(gòu)，上、下級(jí)浮力桶和上、下級(jí)提升桶之間通過(guò)管道相連，在所述管道上設(shè)有進(jìn)水開(kāi)關(guān)和排水開(kāi)關(guān)，所述進(jìn)水開(kāi)關(guān)和排水開(kāi)關(guān)的控制輸入端連接控制裝置的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:還包括若干串負(fù)級(jí)浮力桶和提升桶，在固定高墻(4)的底部設(shè)有坑體，固定高墻(4)沿坑體向下延伸形成下部墻體，在下部墻體設(shè)有負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶；多級(jí)浮力桶(I)包括第一級(jí)浮力桶(1-1)、第二級(jí)浮力桶(1-2)、第三級(jí)浮力桶(1-3)…，第N級(jí)浮力桶(1-N)，多級(jí)提升桶(2)包括第一級(jí)提升桶(2-1)、第二級(jí)提升桶(2-2)、第三級(jí)提升桶(2-3)…，第N級(jí)提升桶(2-N);負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶設(shè)置在第一級(jí)提升桶(2-1)和第一級(jí)浮力桶(1-1)下；所述負(fù)級(jí)浮力桶和負(fù)級(jí)提升桶的數(shù)量從負(fù)一級(jí)、負(fù)二級(jí)到負(fù)N級(jí)隔級(jí)依次遞減，呈倒三角形。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述提升桶(2)底部設(shè)有浮漂(3)，所述浮漂(3)的四周設(shè)有多個(gè)落水孔(3-1)，所述浮漂(3)的側(cè)面設(shè)有多根穩(wěn)定條(6)，浮漂(3)通過(guò)穩(wěn)定條(6)抵在浮力桶(I)內(nèi)壁，防止提升桶(2)晃動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述浮力桶(I)的高度是設(shè)定每次提升高度的二倍以上，所述浮力桶(I)與提升桶(2)的容積比大于或等于4:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述固定高墻(4)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，固定高墻(4)呈弧形或半圓形，所述固定高墻(4)和浮力桶(I)上設(shè)有掛鉤(8)，浮力桶(I)通過(guò)鏈接固定在固定高墻(4)上。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:還設(shè)有水位傳感器，水位傳感器設(shè)置在浮力桶(I)上，水位傳感器采集水位信息傳遞到控制裝置，通過(guò)控制裝置控制各開(kāi)關(guān)的開(kāi)啟/關(guān)閉；管道的進(jìn)水開(kāi)關(guān)和排水開(kāi)關(guān)采用數(shù)控開(kāi)關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述利用浮力串聯(lián)提升水的循環(huán)水力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述第一級(jí)浮力桶(1-1)和第一級(jí)`提升桶(1-2)設(shè)置在最低水位線以下。
【文檔編號(hào)】F03B13/00GK103485964SQ201310450284
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】王喜獻(xiàn) 申請(qǐng)人:王喜獻(xiàn)