重力轉換自動提水機、機組、機群的製作方法
2023-06-14 08:10:11 1
專利名稱：重力轉換自動提水機、機組、機群的製作方法
技術領域：
本發明的目的是通過三個技術方案組合構成實現的，其一是設置提落水平臺設施；其二是設置重力轉換自動提水機；其三是將提落水平臺設施與重力轉換自動提水機以多種不同的形式結合、配合，形成可適宜不同水源供應方式、不同安裝地情況、不同水流數量、不同水流變化、不同提水高度、不同提水調水規模的重力轉換自動提水機組及機群。
本發明提出的提落水平臺設施可設置在河流上修建的水壩之外，也可設置在水庫的壩外，以上兩種與水壩有關的修建方式可以與水壩一同考慮、一同設計、一同修建，也可後建。其設置高度、落差、落水量......等相關因素眾多，一般依實況確定。此外，其還可設置在上遊具有一定坡度及水流的河床上，用水平的通道或倒虹吸引水管道，從上遊引導水流至提落水平臺之上。
提落水平臺在建設時要與重力轉換自動提水機組或機群一同設計，機組型提落水平臺一般由其上設置的重力轉換自動提水機的機架支撐，(即機架同時起到支撐及固定提落水平臺的作用；反之，提落水平臺也可同時起到固定重力轉換自動提水機架的作用。)此外，提落水平臺也可設立單獨的支柱，或與機架共同支撐。
在提落水平臺的三面或四周都設有具有一定高度的平臺圍擋，其上的水可由河壩的上部、或由在河壩的上設置的瀉水口，或通過虹吸、倒虹吸的引水方法、或由設置在具有一定坡度及水流的河流上遊，用水平引水通道、管道，或採用倒虹吸管的方法從上遊起引導水流等多種不同的方式，將水流不斷地引上提落水平臺，並在平臺圍擋圍出的平臺內形成與圍擋最低面(或口)平齊的有固定高度的水面，最低處的圍擋高度要大於提水箱，以確保提水箱入水後水滿。其在進水口處一般設置調控閘門，用以調控平臺上的水位高度，以不使水量太多，超過平臺。
在提落水平臺上設有與之配合的重力轉換自動提水機排列的降水箱上口的位置對應配合的落水口，落水口上一般配設落水口水流調節控制裝置，控制裝置可為電動、手動或兩者結合的。此外，在提落水平臺上還設有與重力轉換自動提水機傳動鏈條(或傳動齒輪等其它傳動結構)位置配合的、並可使其通過的穿孔口，在穿孔口的四周的上部設置有與平臺圍擋同等高度的穿孔口圍擋，以不致使提落水平臺上的水從此處下落。在平臺落水口的下面，一般設置有利於保護平臺落水口下落水流，並有利於水流順利注入降水箱的護水板或護水管，其要與排列的降水箱的輪廓及位置配合。
在大型或特大型的提落水平臺上，設有與平臺上的水流方向垂直的，或依設計要求設置的分區圍擋，使平臺上的水面出現設置分區，其作用是當河流的水流量變小時，即達不到平臺分流水量設計的最大能力時，分區圍擋可首先保證與水流通道近的，或分區圍擋高度底的分區圍擋內達到水滿，保證其正常工作，由於水流量不足，其它分區圍擋內因沒水或水量不足會自動停機；而當水流量充足時，充足的水流可依次越過各個分區圍擋，使機群設置的全部機組都正常工作。顯見，分區圍擋與進水口處設置的調控閘門的配合可自動調整不同季節及水量的時刻變化對機群工作狀態產生的影響。有了分區圍擋就可依河流最大水流時刻的水量充分設置大的重力轉換自動提水機組、機群，以不因設備設置數量的不足減少應有的提升水量。
本發明提出的重力轉換自動提水機(以下可簡稱為自動提水機)的構成結構及功能包括自動提水機的機架，因機架設置方式的不同，自動提水機可分為單機和雙機兩種機型，單機機架由兩個平行且垂直設置的直立形機架構成，雙機型機架由三個與單機機架相同的機架構成，單機型自動提水機在兩個機架之間設有一套、雙機型機架在三個機架之間設有兩套提、降水箱等自動提水機的其它設施。
自動提水機在提落水平臺以下部分的機架上設有上下兩個降水箱鏈輪，處在上部的降水箱鏈輪與提落水平臺之間的間距可以通過在鏈條上設置的排列的降水箱，處在下部的降水箱鏈輪與水面的或與機架底面的間距也可以通過在鏈條上設置的排列的降水箱。(此外，下部設置的降水箱鏈輪還可採用可向上移動的活動式結構，以使水面上出現冰水或水面上升時可向上調整移動。)在降水箱鏈輪上設有降水箱鏈條，在降水箱鏈條上設有排列儘可能多的降水箱，降水箱的緊密排列有利於落水口下落水流的充分利用。此外，在機架上或在落水口處的平臺上設有外形與排列的降水箱箱體輪廓相同的或相似的護水板或護水管，其有利於落水口下落水流順利注入降水箱。
在提落水平臺以上部分的自動提水機的機架上，也設有與降水箱鏈輪設置方式相似的提水箱鏈輪(頂上如設兩個共設置三個，設置數量依需要確定。)，在其鏈輪上設有提水箱鏈條，在鏈條上有分布排列設置的提水箱，設置在下部的提水箱鏈輪與提落水平臺上部底面的距離可通過設在鏈條上的提水箱，並有餘量。
在鏈條上設置的提水箱數量及容積要看降水箱所能產生的動力確定，即在不考慮機械消耗因素的情況下，在降水箱鏈條一側的降水箱的總下降水重量與在另一側的提水箱的總提升水重量相同。提升水箱的提升高度如果與提落水平臺所設置的其與地面或水面的高度相同且有足夠量的自動提水機設施時，可將提落水平臺上近一半的水提升至設計的高度，隨著提升高度的提高，提升水量與下降水量的比例將發生變化，提升高度設計越高，所需下降的水量就越多；反之，提升高度設計越低，即小於提落水平臺高度，提升水量會大於下降的水量。
此外，在坡度大的河流上可設置階梯狀態的機群、機組，其可將上遊的下降水量在下遊重新引上提落水平臺，重複提升利用。
在自動提水機的機架的頂部鏈條之下設有卸水引水槽管裝置，其可盛接提水箱達到頂部後向下翻轉從箱中傾出的水，並可將其輸送到高地或高處，或採用倒虹吸方式輸送。為了傾出水方便，頂部的提水箱鏈輪一般設計為兩個平行組合形式，使水箱卸水時有一個運行空間。
實現降水箱鏈輪與提水箱鏈輪相互傳遞動力的裝置一般選擇採用傳動鏈輪及傳動鏈條配合的方式，也可採用齒輪或蝸輪等其它機械傳動方式及傳動結構，但不如採用鏈輪、鏈條方式簡單、方便、實用。
傳動鏈輪在設置時可將其設計在靠近平臺的降水箱鏈輪和提水箱鏈輪的軸上，即將上述兩個水箱鏈輪的軸延長出機架(或軸架)之外一部分，在其上設置傳動鏈輪。此外，在鏈條及鏈輪上還可設置制動裝置，使轉動得到控制。
本發明提出的重力轉換自動提水機組是指適宜中小規模及範圍的提水調水所需的自動提水機的組合設施，其是由一個以上的自動提水機單機或雙機及其與提落水平臺設施組合構成的，並將其一同聯合設計。在設計時，一般將各個單個的自動提水機上設置的卸水引水槽管連為一體，並統一設置。這既可以減少工程材料，又整齊美觀，還可使各個機架在頂部連接固定，一舉多得。
本發明提出的重力轉換自動提水機群是指適宜較大規模及特大規模的提水及跨流域、跨地域的提水調水所需的自動提水機的組合設施，其也可採用上述的自動提水機組設置形式及結構，但大規模提水調水所需的自動提水機設施如也採用用各個機架支撐提落水平臺的結構就顯得有些繁雜，也不經濟。
本發明提出的重力轉換自動提水機群的主要特徵是用設置在大型總體建築結構件上的提水箱鏈輪的軸座和降水箱鏈輪的軸座替代原來設置在自動提水機機架上的軸孔，用軸座與提、降水箱鏈輪配合，具體是建築大型的、特大型的提落水平臺，並在其上要達到的提升高度建築與提落水平臺結構對應的卸水引水平臺，在地面或水面之上建築降水箱鏈輪的固定平臺或裝置，從而形成上、中、下三層上所有自動提水機所需設置結構協調、配套、配合的自動提水機群結構骨架。即在機群的提落水平臺的上下，除設置有與其它提落水平臺相同的結構設施外，還另外加設依設計的數量及位置設置的提水箱鏈輪軸座和降水箱鏈輪軸座；與之對應在降水箱鏈輪的固定平臺或裝置上設有與平臺上的軸座設置位置及數量相同的降水箱鏈輪軸座；在卸水引水平臺上(或下)也設有與提落水平臺上的軸座設置位置及數量相同的提水箱鏈輪軸座。之後，在自動提水機群的建築骨架結構上設置的軸座上設置與其它自動提水機相同的設施。小的機群長寬可為以數十米或以數百米計，大的可以以幾公裡-幾十公裡計，或更長，其還可以依河流坡度分層設置，形成階梯式機群。
本發明提出的上述重力轉換自動提水設施的功能實現方式是在原有水壩外，或在斜坡河道上等一切有一定水流落差的條件處設置提落水平臺設施及重力轉換自動提水機，形成自動提水機組或機群，並在提落水平臺上形成可超過排列在鏈輪上的提水箱高度的水面積存，其平臺上的部分水同時通過平臺上的落水口及護水板(管)注入並充滿在其下部設置箱口向上一側的的降水箱之中，充滿水的降水箱因自重自動下行，並帶動與其一體的降水箱鏈條及降水箱鏈輪轉動產生動力，通過動力傳動裝置的傳動，帶動提落水平臺上的提水箱鏈輪、提水箱鏈條的轉動及提水箱的環繞上行運動、轉動，當提水箱轉到提落水平臺上積存的水面之下時，提水箱入水水滿；當提水箱轉至自動提水機的頂部時，提水箱翻傾，並通過卸水引水槽管將提升水輸至高地或高處，循環往返即可實現無人工能源消耗的自動提水作業目的。
此外，重力轉換自動提水機、機組及機群上還可設置電動及手動或自動的調節控制設施，如落水口水量的控制裝置等。
本發明技術方案提出的提落水平臺設施的結構及設置方法可以使不同地貌條件、不同水流量及其變化，和不同水源來源方式的水在其上分流、積存，並自動調節及準確可控下落，為自動提水機實現設計的作業目的提供了最佳的保證與保障；本發明技術方案中重力轉換自動提水機機架的多種設置結構，其直立型結構以及機組、機群上的軸座等設置結構及設置方式，均可使其以最簡捷的方式實現發明目的。
與修建高水壩截流的提水調水方式比較，採用重力轉換自動提水機組及機群投資少、建設快，可大可小、建設方便，適合建設的地質地貌眾多，其運行及維護費用極低，運行穩定可靠，使用壽命長(選擇好的材料在15-30年之後只要更換一次易磨損機件即可)。此外，與建立超高水壩比較，採用重力轉換自動提水機群提水調水可消除修建超高水壩可能產生的滲漏、地震、凍漲等工程風險及淹沒區的大批移民對社會產生的影響。
一般的提水、調水也只是將河流中的一部分水調出，而不是全部，本發明技術方案的作業方式也與這一情況一致。
下面結合示意圖說明重力轉換自動提水機、機組、機群的功能結構及其應用。
圖1是重力轉換自動提水機與提落水平臺的功能及結構側視圖。(注圖中的自動提水機前機架未示出)圖2是圖1的A-A剖面圖示。
圖3是一種類型的提落水平臺設施的俯視圖。
圖4是設立在平面上的重力轉換自動提水機群的遠視效果圖示。
圖5是設在斜坡水流地貌上形成的階梯式重力轉換自動提水機群的遠視效果圖示。
圖1、圖2中1、提水箱2、卸水引水槽管3、提水箱鏈輪(上)4、提水箱鏈條5、自動提水機機架6、提水箱鏈輪(下)7、傳動鏈輪8、傳動鏈條9、平臺落水口10、提落水平臺11、護水板或護水管12、降水箱13、降水箱鏈輪(上)14、降水箱鏈條15、降水箱鏈輪(下)。
圖1、圖2可見自動提水機的運動是由平臺落水口落水引發，因而可用調節控制平臺落水口水流量的方式控制其運行。
圖3中16、平臺引水通道17、進水口調控制閘門或閥門18、平臺圍擋19、平臺落水口20、平臺上的水積存21、平臺分區圍擋落水平臺上的提水箱鏈輪、提水箱鏈條的轉動及提水箱的環繞上行運動、轉動，當提水箱轉到提落水平臺上積存的水面之下時，提水箱入水水滿；當提水箱轉至自動提水機的頂部時，提水箱翻傾，並通過卸水引水槽管將提升水輸至高地或高處，循環往返即可實現無人工能源消耗的自動提水作業目的。
此外，重力轉換自動提水機、機組及機群上還可設置電動及手動或自動的調節控制設施，如落水口水量的控制裝置等。
本發明技術方案提出的提落水平臺設施的結構及設置方法可以使不同地貌條件、不同水流量及其變化，和不同水源來源方式的水在其上分流、積存，並自動調節及準確可控下落，為自動提水機實現設計的作業目的提供了最佳的保證與保障；本發明技術方案中重力轉換自動提水機機架的多種設置結構，其直立型結構以及機組、機群上的軸座等設置結構及設置方式，均可使其以最簡捷的方式實現發明目的。
與修建高水壩截流的提水調水方式比較，採用重力轉換自動提水機組及機群投資少、建設快，可大可小、建設方便，適合建設的地質地貌眾多，其運行及維護費用極低，運行穩定可靠，使用壽命長(選擇好的材料在15-30年之後只要更換一次易磨損機件即可)。此外，與建立超高水壩比較，採用重力轉換自動提水機群提水調水可消除修建超高水壩可能產生的滲漏、地震、凍漲等工程風險及淹沒區的大批移民對社會產生的影響。
一般的提水、調水也只是將河流中的一部分水調出，而不是全部，本發明技術方案的作業方式也與這一情況一致。
下面結合示意圖說明重力轉換自動提水機、機組、機群的功能結構及其應用。
圖1是重力轉換自動提水機與提落水平臺的功能及結構側視圖。(注圖中的自動提水機前機架未示出)圖2是圖1的A-A剖面圖示。
圖3是一種類型的提落水平臺設施的俯視圖。
圖4是設立在平面上的重力轉換自動提水機群的遠視效果圖示。
圖5是設在斜坡水流地貌上形成的階梯式重力轉換自動提水機群的遠視效果圖示。
圖1、圖2中1、提水箱2、卸水引水槽管3、提水箱鏈輪(上)4、提水箱鏈條 5、自動提水機機架6、提水箱鏈輪(下)7、傳動鏈輪8、傳動鏈條9、平臺落水口10、提落水平臺11、護水板或護水管12、降水箱13、降水箱鏈輪(上)14、降水箱鏈條15、降水箱鏈輪(下)。
圖1、圖2可見自動提水機的運動是由平臺落水口落水引發，因而可用調節控制平臺落水口水流量的方式控制其運行。
圖3中16、平臺引水通道17、進水口調控制閘門或閥門18、平臺圍擋19、平臺落水口20、平臺上的水積存21、平臺分區圍擋圖3可見平臺為水平狀態，因分區圍擋的設置，當水流量不足時，平臺只充滿了兩個由分區圍擋圍出的平臺區域。
圖4中22、機群卸水引水平臺23、機群提水箱鏈條及提水箱24、機群提落水平臺25、降水箱鏈條及水箱26、建築支撐構件27、機群降水箱鏈輪固定平臺圖4可見機群由三層建築構件及建築支撐構件組成，其上設有自動提水機的其它設施。
圖5中28、斜坡水流29、機群卸水引水平臺30、建築支撐構件31、提水箱32、提水箱鏈條33、中途建壩形成的水庫34、提落水平臺35、降水箱鏈條36、降水箱37、斜坡地面圖5示出，由上遊提降水平臺降水箱下落的水在其下遊又被引上了下一個平臺，重新多次提升。
權利要求
1.一種重力轉換自動提水的方法，其特徵在於其是通過重力轉換自動提水機與提落水平臺設施組合、配合實現的，依提水機設置數量、結構等的不同，產生出重力轉換自動提水機組和重力轉換自動提水機群，其共同的實現方式是通過多種不同的引水方式，使提落水平臺上有一定深度的水面積存，其中的一部分水由落水口及護水板或護水管注入在其下設置並通過的，串連在鏈輪上的箱口向上一側的降水箱中，降水箱因自重產生下行產生動力，從而帶動與其連接的降水箱鏈條下行及降水箱鏈輪的轉動，通過傳動鏈輪或其它機械傳動方式將動力傳遞到在提落水平臺上設置的提水箱鏈輪上，使其轉動，並帶動其上的提水箱鏈條和其上連接的提水箱的環繞轉動及運動上行，當提水箱轉動到提落水平臺上積存的水面之下時，提水箱入水水滿；當提水箱轉動到自動提水機的頂部時，提水箱翻傾，提升後的水經過卸水引水槽管輸送至高地(高處)。
2.一種重力轉換自動提水機，其由機架、提水箱、降水箱及其鏈輪、鏈條及傳動輪等構成，其特徵在於其機架是由兩個或三個平行且垂直設置的直立形機架構成，從而形成單機和雙機兩種機型；在提落水平臺以上部分的自動提水機的機架上設有兩個或三多個提水箱鏈輪，在鏈輪上設有提水箱鏈條，在鏈條上設有分布設置的提水箱；在提落水平臺以下部分的自動提水機的機架上，設有兩個降水箱鏈輪，在鏈輪上設有降水箱鏈條，在鏈條上設有排列儘可能緊密的降水箱，在機架的上部設有卸水引水槽管，在機架上(或在平臺落水口的下面)設有外形與排列的降水箱體輪廓相同的或相似的護水板或護水管。
3.一種與重力轉換自動提水機配合、組合的提落水平臺，其特徵在於該平臺為水平狀，其三面或四周設有平臺圍擋，在設置多個提水機的機組及機群的平臺上還設有分區圍擋，在平臺上分布設有與平臺下面設置的排列的下降水箱的箱上口對應並配合的落水口，在落水口上設置落水口水流調節控制裝置，在落水口下一設置護水板或護水管，平臺的進水口上設有調控閘門。
4.一種重力轉換自動提水機組，其是由相對少數量的重力轉換自動提水機和與其配合的提落水平臺組合構成，其特徵在於其是將組成機組的各個單個的提水機上設置的卸水引水槽管連為一體，並統一設計、設置。
5.一種重力轉換自動提水機群，其適宜較大規模及特大規模的提水調水所需，其是由眾多的自動提水機組合構成的，其特徵在於其是用設置在大型總體建築結構件上的提水箱鏈輪的軸座和降水箱鏈輪的軸座替代原來設置在自動提水機機架上由軸孔，用軸座與提、降水箱鏈輪的配合，其還可以依河流坡度分層設置，形成階梯式機群形式。
6.根據權利要求2、3、4、5所述的上述各個設施，其特徵在於其上的設施用材料、規格，連接配合方式等均可依具體的需要確定。
全文摘要
一種重力轉換自動提水機、機組、機群,其是通過重力轉換自動提水機與提落水平臺設施組合、配合實現的,其是通過有一定落差的水通過重力轉換自動提水機上的降水箱及其鏈輪、鏈條及傳動鏈輪傳動,將動力傳遞到在提落水平臺上設置的提水箱鏈輪上,使其轉動,提水箱轉動到提落水平臺上積存的水面之下時,提水箱入水水滿;當提水箱轉動到自動提水機的頂部時,提水箱翻傾,提升後的水經過卸水引水槽管輸送至高地(高處)。其有由相對少數量的重力轉換自動提水機組和適宜較大規模及特大規模的提水調水所需的重力轉換自動提水機群等兩種形式。其提出的無能耗、自動的提水調水方法及其設備和設施,可方便地實現多種應用類型、適應方式及提水規模的無能耗自動提水作業。
文檔編號F04D1/12GK1385617SQ02123589
公開日2002年12月18日 申請日期2002年7月4日 優先權日2002年7月4日
發明者陳曉通 申請人:陳曉通