大氣壓力水力發電廠的製作方法
2023-06-02 21:29:21
專利名稱：大氣壓力水力發電廠的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於水力發電廠的裝置。具體地說，本發明涉及一種用於水力發電廠的大氣壓力管道。該新穎管道設計通過利用施加在液體表面上的大氣壓力來增加從流過導管的液體中獲得的產生的能量。
背景技術：
水力發電廠已經使用了多年，並且工程師們一直在尋找使它們更高效的方式。影響效率的一個因素是水將在給定位置落下的高度。「壓頭」的測量值確定當水經過渦輪以便發電時，能夠從落下的水中抽取的功率。本發明使用水力技術來人工增加在任意給定的地理位置中的適用發電系統的相關壓頭。已經發展了多種發明來提高水力發電廠的效率。授予mda的美國專利 No. 4182123公開了一種水力發電廠，它有蓄水池，該蓄水池具有壩牆；水力渦輪，該水力渦輪與發電機連接；壓力管道，該壓力管道從蓄水池延伸至水力渦輪，並越過壩牆(而並不穿過壩牆)，以便從蓄水池向渦輪供水；以及真空泵，用於通過虹吸管效果而使得壓力管道的至少一部分充滿水，並在壓力管道的基本最上側部分(它位於壩牆的頂部上)處連接。授予Bellamy的美國專利No. 5377485涉及一種在例如河流中具有低壓頭能量的系統。這些系統用於通過引導水經過導管和通過將空氣引入導管以便產生空氣流(該空氣流經過空氣渦輪以便刺激該空氣渦輪)而提供電能，並因此產生電能。空氣可以通過轉換裝置而被引入在導管中的流水中，以保證沒有氣泡或氣穴與水一起運行，該氣泡或氣穴與水一起運行將降低效率。導管可以成反重力路線的形狀，以便防止氣泡運行。授予Eller的美國專利No. 43642 示例說明了一種水力渦輪機系統，該水力渦輪機系統包括發電機；旋轉渦輪葉片；液壓泵，該液壓泵用於通過渦輪葉片的旋轉而操作； 液壓馬達，該液壓馬達用於驅動發電機；液壓蓄水池；以及在泵、馬達和蓄水池之間的連接件，連接件用於使馬達響應由水流引起的渦輪葉片旋轉而操作。在本發明的改進中，渦輪葉片和液壓泵合併至軸流單元中，該軸流單元有環形外殼，水流過該環形外殼以便驅動渦輪葉片，該渦輪葉片再驅動泵。馬達、發電機和蓄水池可以布置成遠離軸流單元。優選是，軸流單元為大致U形，這樣，它能夠布置成翻過壩，且支腳在壩的相對側向下沿伸至水中。起動單元用於使得水開始流過軸流單元，且起動單元優選是可以包括真空泵，該真空泵與殼體連接用於從殼體泵送空氣，以便將水向上吸入它的支腳中，直到水開始通過虹吸管作用而流動。授予Wolf的美國專利No. 6359347公開了一種用於通過使水從相對較低位置升高至第二相對升高位置而由水源產生水力發電能量的方法和裝置。水在多個堆疊的層中以大致向上的方向從最低層逐漸運動至最高層。來自水源的水首先向上虹吸至最低層。然後， 更低層的水向上虹吸至下一個相鄰的更高層，來自最高層的水沿槽道向下流動，以便使得驅動發電機的渦輪轉動，從而產生電能。本發明的目的是提供一種用於在可用於發電的相對壓頭受到限制的地理位置處提高水力發電廠的效率的裝置和方法。本發明的另一個目的是提供改進這些電廠的系統， 該系統可以安裝為初始裝置的一部分，或者添加為對現有電廠的改進。本發明的再一目的是提供一種容易構成、簡單操作和容易維護的系統和裝置。本發明的又一目的是提供一種裝置，該裝置能夠用於通過附加輔助出口線路裝置來進一步增加效率。本發明的還有一目的是提供具有附加下遊渦輪的這些輔助出口線路裝置。最後，本發明的目的是提供便宜和長壽命的電力系統。儘管本發明的一些目的在現有技術中公開，但是還沒有發現包括全部所述要求的發明。
發明內容
本發明解決了現有技術中用於商品包裝的相互作用訓練系統和用於相同發明的裝置的所有缺陷，並滿足上述所有目的。這裡所述的裝置和方法增加了由流過導管的液體產生的能量。本發明包括導管、 在導管內部的多個閥、提供在導管上的充裝單元、可選擇拆卸地安裝的延伸部分以及渦輪。 導管包括通過連接部分來連接的升高部分和降低部分。在導管內部的閥調節流過導管的液體流量。充裝單元包括泵和虹吸管中的至少一個，用於將液體補充至導管中和將恆定流量的液體推入導管中。通過選擇地控制一個或多個閥和利用施加在液體表面上的大氣壓力來推動恆定流量。可拆卸地安裝的延伸部分增加了液體的水壓頭，因此增加了液體流過導管的恆定流量。渦輪優選是位於導管的降低部分上並在低於液體表面的高度。渦輪由以增大的恆定流量在導管中流動的液體來產生能量。產生的能量利用施加在液體上的大氣壓力以及增加的恆定流量來增加。通過參考附圖和對優選實施例的詳細說明，可以清楚本發明的其它目標和目的和理解本發明。
圖1表示了用於增加由流過導管的液體產生的能量的裝置，該導管封裝有一個或多個渦輪；導管利用泵、虹吸管和充裝管以及利用施加在液體表面上的大氣壓力來充裝。圖2示例表示了用於利用泵和充裝管而增加由流過導管的水體產生的能量的裝置。圖3示例表示了用於利用虹吸管而增加由流過導管的水體產生的能量的裝置。
具體實施例方式為了舉例說明的目的，下面的詳細說明在蓄水的水力發電廠中生產電力。這裡所公開的大氣壓力水力發電廠的範圍並不局限於蓄水的水力發電廠，也可以延伸至現有或新的蓄水的、引水渠和抽水蓄能的水力發電廠。圖1舉例說明利用施加在液體101表面上的大氣壓力用於增加由流過導管102的液體101產生的能量的裝置100。導管102也稱為壓力管道。液體101通常為水體。這裡所公開的裝置100包括導管102、在該導管102內部的多個閥103和104、布置在導管102上的充裝單元105、以及通過連接部分102c連接的升高部分102b和降低部分 102d。導管102是將水送向渦輪106的管。閥103和104包括前部控制閥103和後部控制閥104。前部控制閥103位於升高部分102b的內部。後部控制閥104位於降低部分102d 的內部。升高部分102b從低於液體101表面的進口 10 延伸至在高於液體101表面的高度處的、連接部分102c的第一端102f。液體101通過進口 10 進入導管102。降低部分 102d從在高於液體101表面的高度處的、連接部分102c的第二端102g延伸至低於液體101
表面的預定點。在導管102內部的閥103和104調節通過導管102的液體101的流量。充裝單元 105包括泵10 和虹吸管10 中的至少一個，用於將液體101補充至導管102中，並將恆定流量的液體101引入導管102中。該恆定流量通過選擇地調節閥103和104中的一個或多個以及利用施加在液體101表面上的大氣壓力來控制。當導管的降低部分比升高部分長得多時，只使用一個閥104。泵10 可以位於液體101中並靠近導管102的升高部分102b。 泵10 從液體101中泵送液體至導管102中。虹吸管10 從液體101中虹吸水至導管 102中。虹吸管10 位於導管102上並在前部控制閥103和後部控制閥104之間。入口門105d布置在導管102上，用於允許泵送或虹吸的水進入導管102。入口門105d也用於停止水流入導管102中。為了停止水流入導管102中，入口門105d打開，空氣能夠進入導管102，從而停止流動。充裝單元105還包括充裝管105c，用於將水從泵10 運送至入口門 105d。可拆卸地安裝的延伸部分107增加了液體101的水壓頭，並因此增加了液體101 流過導管102的恆定流量。水壓頭的增加對應於液體101流過導管102的流速的增加。使用可拆卸地安裝的延伸部分107取決於周圍地形。渦輪106優選是位於導管102的降低部分102d上並在低於液體101表面的高度處。渦輪106由以增加的恆定流量在導管102中流動的液體101來產生能量。產生的能量利用施加在液體101上的大氣壓力和液體在導管 102中的增加的恆定流量而增加。液體101通過出口 10 離開導管102。液體101離開導管102進入例如湖、河流、溪流等中。液體101並不需要釋放至較大的第二液體中，甚至可以釋放至較小的溪流和湖中。液體101還可以釋放至空氣中，空氣對於釋放的液體101具有更小阻力，因此將液體101釋放至空氣中不會阻礙液體101在導管102內部的恆定流量。 導管102例如可以建在小山上，並且液體101從小山的頂部釋放至空氣中，從而增加了液體 101的水壓頭。液體101可以在離進口 10 較大距離處釋放至空氣中。附加渦輪106可以位於導管102中的任意處，或者在可拆卸地安裝的延伸部分107中。這些附加渦輪106將用於減慢液體101的流動，從而降低侵蝕問題，同時不會降低產生的電量。
圖2示例表示了用於增加由流過導管102的水體產生的能量的裝置100，該裝置 100利用泵10 和充裝管105c來建立恆定流量。在該實施例中，泵10 布置在水體中。 在該實例中，閥103和104首先關閉。閥103和104都在水面下。水在閥103和104關閉之前已經存在於導管102中。後部控制閥104處於比前部控制閥103更低的位置。泵10 通過充裝管105c用於泵送水。水通過入口門105d進入導管102中。入口門105d在導管102進行補充時關閉。通過打開前部控制閥103和後部控制閥104建立通過導管102的恆定水流量。閥103和104。閥103和104再同時打開，或者一個在另一個後面打開。前部控制閥103在後部控制閥104之前打開。然後，水開始流出出口 10加。如果導管102的降低部分102d比升高部分102b長得多，只使用一個閥103或104。流動可以通過使得降低部分102d充滿水而開始。圖3示例表示了用於增加由流過導管102的水體產生的能量的裝置100，該裝置 100利用虹吸管10 來建立恆定流量。虹吸管10 布置在前部控制閥103和後部控制閥 104之間。前部控制閥103和後部控制閥104首先關閉。虹吸管10 用於抽出在前部控制閥103和後部控制閥104之間的導管102部分中的空氣。空氣可以從導管102的頂部或導管102中的任意其它開口而抽出。然後，用於虹吸的開口關閉。然後，前部控制閥103打開，從而允許恆定水流進入導管102的升高部分102b中。 隨後，後部控制閥104打開，從而允許恆定水流通過導管102的降低部分102d。然後，水通過出口 10 而流出。在正常操作中水不再充滿虹吸管10恥。在這種情況下，前部控制閥 103布置在水體表面的上面。後部控制閥104低於前部控制閥103的高度，以便開始流動。這裡公開了利用施加在液體101的表面上的大氣壓力來增加由流過導管102的液體101流產生的能量的方法。提供了導管102。導管102包括通過連接部分102c來連接的升高部分102b和降低部分103d，如圖1中詳細所述。多個閥103和104提供於導管102的內部，用於調節流過導管102的液體101流量。液體101補充至導管102中。恆定流量的液體101被推入導管102中。通過選擇地控制閥103和104中的一個或多個以及利用施加在液體101表面上的大氣壓力來推動恆定流量。在導管102中推動的液體101的恆定流量通過使液體101經過可拆卸地安裝的延伸部分107而增加。可拆卸地安裝的延伸部分107增加了液體101的水壓頭。利用由推動的恆定流量液體101施加的機械力，能量由以增加的恆定流量在導管102中流動的液體101來產生。前面的實例只是用於解釋目的，決不是用於限制本發明。儘管已經參考多個實施例介紹了本發明，但是應當知道，這裡使用的措辭是介紹和舉例說明的措辭，而不是限制。 而且，儘管已經參考特定的裝置、材料和實施例介紹了本發明，但是本發明並不局限於這裡的特定說明，本發明將延伸至在附加權利要求範圍內的全部功能等效的結構、方法和用途。 本領域技術人員根據本說明書的教導可以對它們進行多種變化，且這些變化並不脫離本發明的範圍和精神。
權利要求
1.一種用於利用施加在液體表面上的大氣壓力來增加由流過導管的液體產生的能量的裝置，所述裝置包括所述導管具有通過連接部分連接的升高部分和降低部分；所述升高部分從低於所述液體的所述表面的進口延伸至在高於液體表面的高度處的、 所述連接部分的第一端；所述降低部分從高於液體表面的所述高度處的、連接部分的第二端延伸至低於液體表面的預定點；多個閥，這些閥布置在導管內部，用於調節流過導管的液體流量； 充裝單元，該充裝單元包括泵和虹吸管中的至少一個，用於將液體補充至導管中，並開始使恆定流量的液體流過導管；所述恆定流量通過選擇地調節所述閥中的至少一個和利用施加在液體的表面上的大氣壓力來控制；至少一個渦輪，該渦輪位於導管的降低部分上，優選是在低於液體表面的高度處； 所述至少一個渦輪由以所述增加的恆定流量在導管中流動的液體來產生能量；以及因此，所述產生的能量通過利用施加在液體表面上的大氣壓力而增加，該大氣壓力導致增加流過導管的液體的恆定流量。
2.根據權利要求1所述的用於利用施加在所述液體表面上的大氣壓力來增加由流過導管的液體產生的能量的裝置，還包括延伸部分，所述延伸部分可拆卸地安裝在出口上，該出口布置於所述導管的所述降低部分的遠端處，所述延伸部分增加了液體的水壓頭；以及所述水壓頭的所述增加將增加流過導管的液體的所述恆定流量。
3.根據權利要求2所述的用於利用施加在所述液體表面上的大氣壓力來增加由流過導管的液體產生的能量的裝置，還包括至少一個附加渦輪，該附加渦輪布置在所述可拆卸地安裝的延伸部分中。
4.一種用於利用施加在液體表面上的大氣壓力來增加由流過導管的液體產生的能量的方法，所述方法包括以下步驟提供所述導管，所述導管具有通過連接部分連接的升高部分和降低部分； 所述升高部分從低於所述液體的所述表面的進口延伸至在高於液體表面的高度處的、 所述連接部分的第一端；所述降低部分從高於液體表面的所述高度處的、連接部分的第二端延伸至低於液體表面的預定點；提供多個閥，這些閥布置在導管內部，用於調節流過導管的液體流量； 提供充裝單元，該充裝單元包括泵和虹吸管中的至少一個，用於將液體補充至導管中， 並開始使恆定流量的液體流過導管；所述恆定流量通過選擇地調節所述閥中的至少一個和利用施加在液體的表面上的大氣壓力來控制；提供至少一個渦輪，該渦輪位於導管的降低部分上，優選是在低於液體表面的高度處；所述至少一個渦輪由以所述增加的恆定流量在導管中流動的液體來產生能量；以及因此，所述產生的能量通過利用施加在液體表面上的大氣壓力而增加，該大氣壓力導致增加流過導管的液體的恆定流量。
5.根據權利要求4所述的用於利用施加在所述液體表面上的大氣壓力來增加由流過導管的液體產生的能量的方法，還包括以下步驟提供延伸部分，所述延伸部分可拆卸地安裝在出口上，該出口布置於所述導管的所述降低部分的遠端處，所述延伸部分增加了液體的水壓頭；以及所述水壓頭的所述增加將增加流過導管的液體的所述恆定流量。
6.根據權利要求5所述的用於利用施加在所述液體表面上的大氣壓力來增加由流過導管的液體產生的能量的方法，還包括在所述可拆卸地安裝的延伸部分中提供至少一個附加渦輪的步驟。
全文摘要
本發明提供了一種用於增加由流過導管的液體產生的能量的裝置和方法，包括導管，該導管有升高、連接和降低部分；在導管內部的閥；充裝單元；以及至少一個渦輪。布置在導管的升高和降低部分中的閥調節流過導管的液體流量。充裝單元包括泵和虹吸管中的至少一個，用於將液體補充至導管中和開始恆定流量。選擇地可拆卸地安裝在導管上的延伸部分增加了液體的水壓頭，並增加了液體流量。延伸部分可以包括附加渦輪。渦輪由以增大的恆定流量流過導管的液體來產生能量。產生的能量通過利用施加在液體上的大氣壓力而增加，該大氣壓力導致增加流過導管的恆定流量。
文檔編號F03G7/04GK102317616SQ201080003285
公開日2012年1月11日 申請日期2010年1月4日 優先權日2009年1月6日
發明者施佩蒂姆·勒茲 申請人:施佩蒂姆·勒茲