專利名稱：一種氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)及位能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水力輸送及發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)及位能發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前水利灌溉一般是將在采用水泵將水源輸送至農(nóng)田，但是由于泵的電功率所限，不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送；另外在偏遠(yuǎn)山地丘陵地區(qū)，需要將附近的水源輸送至急需要水的地方，如果依靠運(yùn)輸車運(yùn)輸或著水泵輸送，不僅浪費(fèi)了能源，而且其效率低下。另外，現(xiàn)有的城市高位水塔的提水大都是使用電能將水提至高位水塔，其提水耗能較大。 中國專利文獻(xiàn)CN 2240058Y公開了一種蓄能裝置，包括有一用于將定量儲水之位能提升的杠桿機(jī)構(gòu)；一可沿著該杠桿機(jī)構(gòu)之斜面移動，用以與前述儲水交換位能的傳動部件；一用以拉動該傳動部件的低耗功率電動部件；以及利用前述儲水蓄能的發(fā)電部件；藉著前述之電動部件在非用電高鋒之時，將該傳動部件中的重錘移至該杠桿機(jī)構(gòu)的高位能端，再利用杠桿作用而將定量之儲水移至高位能處儲存，形成一種在用電高鋒時期以該儲水推動發(fā)電部件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電裝置。上述專利文獻(xiàn)存在一下技術(shù)問題(I)上述專利是通過杠桿原理實(shí)現(xiàn)儲水位能的提升，屬于間斷進(jìn)行提水，并且每次所提升水的水量受到一定限制，其提水效率低下，要到達(dá)一定的發(fā)電量需要較長時間的提水過程；(2)由于采用杠桿原理進(jìn)行提水，其提水的高度也受到一定的限制，不可能將水提升到較高處，因此提水后的水所具有的位能較小，根據(jù)能量定律，這就勢必影響其轉(zhuǎn)化后的
發(fā)電量。(3)杠桿提水的過程要消耗一定的電能。中國專利文獻(xiàn)CN 2921395Y公開了一種氣壓揚(yáng)水機(jī)，它包括一個帶有進(jìn)水口、排水管和進(jìn)氣口、排氣口及控制進(jìn)氣機(jī)構(gòu)和控制排氣機(jī)構(gòu)的以及揚(yáng)水的箱體，一級揚(yáng)水的排氣口與帶有進(jìn)水口、排水管、排氣口的二級揚(yáng)水的箱體的進(jìn)氣口連通，二級揚(yáng)水的箱體內(nèi)設(shè)置有控制排氣機(jī)構(gòu)；二級揚(yáng)水的排氣口可與和二級揚(yáng)水相同結(jié)構(gòu)的三級揚(yáng)水的進(jìn)氣口連接，三級揚(yáng)水的排氣口可與四級揚(yáng)水的進(jìn)氣口連接，依次類推連接即可。上述專利文獻(xiàn)由于采用了二級揚(yáng)水箱體的進(jìn)氣口與一級揚(yáng)水箱體的排氣口連通，這樣一級揚(yáng)水箱體中已經(jīng)做功完畢的高壓氣體在向二級揚(yáng)水箱體中排放的過程中仍然做功，排出水，提高了高壓氣體的利用率。如果利用上述技術(shù)進(jìn)行提水發(fā)電則至少存在以下缺點(diǎn)(I)上述專利文獻(xiàn)中的氣壓揚(yáng)水機(jī)的上水方式是由第一個揚(yáng)水機(jī)排氣進(jìn)入第二個揚(yáng)水機(jī)，第二個揚(yáng)水機(jī)進(jìn)入第三個，這樣多個揚(yáng)水機(jī)所揚(yáng)的水在不同的高度使用，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且每一個揚(yáng)水機(jī)都是間斷進(jìn)行揚(yáng)水工作，即在排氣的時候不進(jìn)行排水，并且每一個氣壓揚(yáng)水機(jī)都是間斷進(jìn)行揚(yáng)水工作，即在排氣的時候不進(jìn)行排水，因此，其排水效率低下。(2)在實(shí)現(xiàn)上述氣壓揚(yáng)水的過程中，排水管中走的是只是水相，在將排水管中的水壓至一定高度時需要克服排水管中水的重量進(jìn)行做功，需要較高的揚(yáng)程氣壓，若能在較低的氣壓下能達(dá)到同樣的揚(yáng)程，不但可以降低設(shè)備損耗，而且可以實(shí)現(xiàn)高效率揚(yáng)水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是采用一種連續(xù)排水提水方式，使低水位水源在較低氣壓下實(shí)現(xiàn)高位能的提水，實(shí)現(xiàn)水源的遠(yuǎn)距離輸送。本發(fā)明的另一目的是提供一種氣壓揚(yáng)水位能發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明提供了一種氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)，所述技術(shù)方案如下一種氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)，包括靠近水源的高位水塔、提水裝置和為所述提水裝置提供能量的供能裝置，所述提水裝置用于將所述水源中的水提至所述高位水塔中，水源從高位水塔流向用戶端，所述提水裝置為氣壓揚(yáng)水機(jī)，所述供能裝置通過氣路同所述氣壓揚(yáng)水機(jī)的進(jìn)氣管連接，所述氣壓揚(yáng)水機(jī)包括筒體，置于所述水源中，所述筒體內(nèi)部被分成兩筒體，兩所述筒體上分別設(shè)有進(jìn)水閥，并在兩所述筒體上部分別設(shè)有排氣口 ；排氣調(diào)節(jié)閥，分別設(shè)置于兩所述筒體的排氣口處； 控制進(jìn)氣閥，分別設(shè)置于兩所述筒體內(nèi)，并與連接于供能裝置的進(jìn)氣管連通，用于分別控制進(jìn)入兩所述筒體內(nèi)氣體的排放；出水管，其進(jìn)水口分別置于靠近兩所述筒體的底部，其出水口匯合形成一排水總管，所述排水總管同所述高位水塔的上水管連接；其中一根所述出水管的進(jìn)水口位置低于另一根所述出水管的進(jìn)水口位置，所述排水總管的充水量大于等于進(jìn)水口位置較高的所述出水管所在筒體一次所能排出的最大水量;兩所述排氣口分別通過排氣管同所述排水總管相連通；兩所述出水管上各設(shè)有一單向排水閥，兩所述排氣管上各設(shè)有一單向排氣閥；所述排氣調(diào)節(jié)閥與所述控制進(jìn)氣閥之間設(shè)有聯(lián)動機(jī)構(gòu)，所述聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制所述排氣調(diào)節(jié)閥開通時所述控制進(jìn)氣閥關(guān)閉，所述控制進(jìn)氣閥開通時所述排氣調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。進(jìn)一步，所述排氣調(diào)節(jié)閥包括排氣閥體和浮球閥芯；所述控制進(jìn)氣閥包括進(jìn)氣閥體和進(jìn)氣閥芯；所述聯(lián)動機(jī)構(gòu)包括一連桿和懸垂體，所述連桿分別同所述浮球閥芯和進(jìn)氣閥芯絞接；所述連桿的一端相對所述筒體鉸接，其可沿鉸接軸上下擺動；所述懸垂體的上端與所述連桿通過軟繩連接，其下端通過軟繩同一連接件固定連接。優(yōu)選地，所述進(jìn)氣閥芯為一滑錐桿，其一端同所述連桿鉸接，其另一端設(shè)置于所述進(jìn)氣閥體內(nèi)，所述滑錐桿的自由端成型一錐形結(jié)構(gòu)；所述進(jìn)氣閥體內(nèi)成型一錐形開口結(jié)構(gòu)和與所述筒體相連通的排氣孔，所述錐形開口結(jié)構(gòu)與所述錐形結(jié)構(gòu)相適配；
所述排氣孔為設(shè)置于所述進(jìn)氣閥體上的第一徑向排氣孔，所述第一徑向排氣孔靠近所述錐形開口結(jié)構(gòu)的大頭端設(shè)置；所述浮球閥芯包括閥桿和浮球，所述閥桿固定于所述浮球的上端，所述浮球的下端同所述連桿鉸接；所述排氣閥體包括閥殼和設(shè)置于所述閥殼內(nèi)的膠套，所述膠套具有一中空的通氣孔，所述閥桿的上端設(shè)置于所述膠套的通氣孔內(nèi)，所述閥桿同所述膠套相適配控制所述筒體內(nèi)氣體的排放。優(yōu)選地，所述筒體由上筒體和下筒體上下連接而成，所述上筒體的容水量大于或等于所述排水總管的充水量；所述上筒體的上端設(shè)有同所述下筒體連通的密閉腔室，所述下筒體的排氣口設(shè)置 于所述密閉腔室上，所述控制進(jìn)氣閥、和連桿設(shè)置于所述密閉腔室內(nèi)，所述懸垂體設(shè)置于所述下筒體內(nèi)；所述下筒體同所述密閉腔室相連通的連接管上設(shè)有多個排氣孔，進(jìn)入所述下筒體內(nèi)的氣體通過所述排氣孔進(jìn)入所述密閉腔室內(nèi)；所述上筒體和所述下筒體之間設(shè)有過濾網(wǎng)層，所述下筒體的下方設(shè)有同其連接的腔室，所述腔室與所述下筒體通過單向進(jìn)水閥連通，所述過濾網(wǎng)層內(nèi)的水通過一進(jìn)水管同所述腔室相連通，所述上筒體的下端通過所述單向進(jìn)水閥同所述過濾網(wǎng)層相連通。優(yōu)選，所述供能裝置為風(fēng)力空氣壓力機(jī)，其包括風(fēng)力傳動系統(tǒng)和空壓機(jī)，所述空壓機(jī)包括箱體、驅(qū)動輪和氣缸，所述氣缸設(shè)置于所述箱體上，所述驅(qū)動輪設(shè)置于所述箱體內(nèi)并套置固定于所述風(fēng)力傳動系統(tǒng)的驅(qū)動軸上，所述驅(qū)動輪的驅(qū)動面上成型有閉合的滑軌結(jié)構(gòu)，所述氣缸的活塞連桿作用端約束于所述驅(qū)動輪的滑軌結(jié)構(gòu)并沿所述滑軌結(jié)構(gòu)滑動，所述氣缸所產(chǎn)生的壓縮氣體通過排氣總管輸送至儲氣室，所述儲氣室通過氣路同所述氣壓揚(yáng)水機(jī)的進(jìn)氣管連接；所述驅(qū)動軸設(shè)置于所述滑軌結(jié)構(gòu)的中心，垂直于所述氣缸活塞連桿的軸線方向上還設(shè)有一連桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述連桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)同所述活塞連桿滾動連接；所述連桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括多個導(dǎo)向輪，所述導(dǎo)向輪通過連桿固定于所述氣缸的缸體內(nèi)壁上；多個所述導(dǎo)向輪均布于所述活塞連桿的外圓周上，并同所述活塞連桿滾動連接。所述滑軌結(jié)構(gòu)由多段弧形滑軌首尾連接而成，多段所述弧形滑軌連接后形成一凹凸相間分布的閉合滑軌結(jié)構(gòu)；所述弧形滑軌包括上行的排氣弧形滑軌和下行的吸氣弧形滑軌，所述排氣弧形滑軌和吸氣弧形滑軌分別由外凸圓弧段、直線段和內(nèi)凹圓弧段連接而成，所述直線段分別同所述外凸圓弧段和內(nèi)凹圓弧段相切，所述外凸圓弧段的端部對應(yīng)于所述氣缸的上止點(diǎn)位置，所述內(nèi)凹圓弧段的端部對應(yīng)于所述氣缸的下止點(diǎn)位置。進(jìn)一步優(yōu)選，所述滑軌結(jié)構(gòu)成型于所述驅(qū)動輪的外圓端面上，所述的弧形滑軌為成型于所述驅(qū)動輪外圓端面上的凹槽，所述凹槽的一側(cè)成型有防脫保持架，所述活塞連桿的作用端設(shè)有一軸承，所述軸承容置于所述凹槽內(nèi)，并受所述防脫保持架約束，所述驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)時，設(shè)置于所述活塞連桿作用端的軸承繞所述弧形滑軌作周期性往復(fù)運(yùn)動?？蛇x擇地，所述供能裝置為風(fēng)力空氣壓力機(jī)與太陽能供能裝置和氣泵裝置，共同使用，或者只使用太陽能供能裝置和氣泵裝置，所述氣泵裝置同所述太陽能供能裝置電連接，所述氣泵裝置的排氣管同所述氣壓揚(yáng)水機(jī)的進(jìn)氣管連通，所述氣壓揚(yáng)水機(jī)同所述氣泵裝置之間的連接氣路上設(shè)有單向進(jìn)氣閥。所述的氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)還包括與所述高位水塔通過管路連通的低位蓄水池，所述管路與所述高位水塔連接端的水平高度高于其與所述低位蓄水池連接端的水平高度。一種氣壓揚(yáng)水位能發(fā)電系統(tǒng)，包括所述的氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)和設(shè)置在所述高位水塔下部的水力發(fā)電機(jī)，所述水力發(fā)電機(jī)在高位水塔中的水的帶動下實(shí)現(xiàn)發(fā)電。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是(I)本發(fā)明是通過氣壓揚(yáng)水機(jī)將水源中的水提至高位水塔中，將 雙筒體氣壓揚(yáng)水機(jī)的排水管合并為一個排水總管，各自排氣管順出水管流出方向混入排水總管內(nèi)、各自排氣閥的上端有單向閥，揚(yáng)水機(jī)在工作過程水流助力排氣，在運(yùn)行過程中，由于其中一個筒體內(nèi)的氣體排放，所排放的氣體沿排水總管上升并帶動另一筒體內(nèi)的水進(jìn)入排水總管內(nèi)同其混合，從而實(shí)現(xiàn)水帶動氣，氣帶動水形成互助的上升推動力，由于排水總管中的水摻雜著氣體，一定程度上降低了排水總管內(nèi)液體的重量，從而實(shí)現(xiàn)高效率揚(yáng)水。(2)本發(fā)明的兩筒體進(jìn)行交替排水和排氣，其整個氣壓揚(yáng)水過程是一個連續(xù)的過程，進(jìn)而提聞了提水效率。(3)通過利用氣壓揚(yáng)水機(jī)將低水位水源輸送至高位水塔中，此位能的改變是通過風(fēng)力空氣壓力機(jī)所儲存的風(fēng)能，通過將風(fēng)能釋放將低水位水源輸送至高位水塔，然后利用高位水塔的高位能將水輸送至遠(yuǎn)處，整個過程都是采用了自然界的風(fēng)力作用，充分利用風(fēng)能的作用實(shí)現(xiàn)水的位能提升。(4)為了更好的利用自然資源，本發(fā)明還在系統(tǒng)中添加了太陽能供能裝置，通過收集太陽能將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后利用所產(chǎn)生的電能使電動氣泵進(jìn)行壓縮空氣，然后將這部分壓縮空氣同風(fēng)力空氣壓力機(jī)所產(chǎn)生的壓縮空氣一起輸送至揚(yáng)水機(jī)中提水，從而實(shí)現(xiàn)氣壓揚(yáng)水機(jī)的高效揚(yáng)水，提高了工作效率。(5)本發(fā)明高位水塔中的水可以通過溝渠或者管路流向遠(yuǎn)處，更為優(yōu)選的是在乏水區(qū)構(gòu)建蓄水池供灌溉及人畜使用，還可以直接將高位水塔開放并進(jìn)行發(fā)電，充分利用水資源，提聞了聞位水塔的利用率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I是本發(fā)明實(shí)施所提供的風(fēng)光互補(bǔ)氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)圖；圖2是本發(fā)明所提供的氣壓揚(yáng)水機(jī)結(jié)構(gòu)圖；圖3是圖2中的聯(lián)動控制進(jìn)氣結(jié)構(gòu)圖；圖4是圖3中的控制進(jìn)氣閥結(jié)構(gòu)圖；圖5是圖2中的排氣調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)圖；圖6是圖5中的膠套結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明所提供的風(fēng)力空氣壓力機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖8是圖7中的鎖定機(jī)構(gòu)處于開啟狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖；圖9是圖7中的鎖定機(jī)構(gòu)處于關(guān)閉狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例一所提供的兩倍增速的驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)圖；圖11是本發(fā)明實(shí)施例二所提供的三倍增速的驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)圖；圖12是本發(fā)明實(shí)施例三所提供的六倍增速的驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)圖；圖13是本發(fā)明所提供的弧形滑軌結(jié)構(gòu)線性圖；圖14是圖7中的調(diào)向軸座同儲氣室連接結(jié)構(gòu)圖；圖15是本發(fā)明的泄壓閥結(jié)構(gòu)泄壓后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖16是本發(fā)明的泄壓閥結(jié)構(gòu)泄壓前的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17是本發(fā)明的泄壓閥的正面結(jié)構(gòu)圖；圖18是本發(fā)明所提供的一種帶有位能發(fā)電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)。圖中I-高位水塔；2_低位蓄水池；3-氣壓揚(yáng)水機(jī)；31-筒體、311-上筒體、312-下筒體，32-進(jìn)水閥、33-排氣口、34排氣管、351-連桿、352-懸垂體、353-支架、354、進(jìn)氣接頭、36-進(jìn)氣管、37-出水管、38-控制進(jìn)氣閥、381-進(jìn)氣閥體、3811-錐形開口結(jié)構(gòu)、3812-第一徑向排氣孔、382-滑錐桿、3821-錐形結(jié)構(gòu)；39-排氣調(diào)節(jié)閥；390-軟繩、391-排氣閥體、3911-閥殼、39111-凸環(huán)、39112-連接腔、39113-通氣腔、3912-膠套、39121-通氣孔、391211-錐形孔、391212-柱形孔、39122-第二徑向排氣孔；392-浮球閥芯、3921-閥桿、3922-浮球；310-單向排水閥、320-單向排氣閥、330-排水總管、340-連接管、3401-出氣孔、350-腔室、360-進(jìn)水管、370-過濾網(wǎng)層、380-密閉腔室。4-水力發(fā)電機(jī)；5-風(fēng)力空氣壓力機(jī)；51-尾翼52-拉繩；53-掛環(huán)；54-尾翼連桿；55-拉環(huán)；56-驅(qū)動輪；57-滑輪；58-鉸接軸；59_尾翼桿固定架；591-上連接板；592_下連接板；510_鎖定機(jī)構(gòu)；511-氣缸；512-箱體；513-單向排氣閥；514-風(fēng)葉；515-風(fēng)葉軸座；516_調(diào)向軸座；5161_旋轉(zhuǎn)座；5162_固定座；517_儲氣室；518_連接桿；519-套環(huán)；520_鎖定空間；521_回位彈簧；522_拉桿；5221_楔形面；523_彈簧支撐托板；524-限位板；525_套筒；526_拉桿掛環(huán)；527_活塞連桿；528_減壓氣孔；529-弧形滑軌；5291_外凸圓弧段；5292_直線段；5293_內(nèi)凹圓弧段；530-驅(qū)動軸；531-連桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；5311_連桿；5312_導(dǎo)向輪；532_軸承；533_凹槽；534-防脫保持架；535_排氣總管；536-凸輪；537_油管；538_活塞桿；539_出油口 ；540-液壓缸；541-復(fù)位彈簧；542_滑動軸承；543_軸座進(jìn)氣管；544_壓力氣通道；546_氣密元件；
547-泄壓閥；5470-進(jìn)氣孔；5471_閥殼；5472旋轉(zhuǎn)閥芯；5473_排氣孔；5474_小塊取風(fēng)擋板；5475_旋轉(zhuǎn)軸；5476_大塊取風(fēng)擋板；5477_碟簧；5478_限位塊；5479_氣流通道；548-卡槽；549_通孔；550_排氣支管；6-太陽能米光板；7_電動氣泵；8_下水管；9-電動氣泵的進(jìn)氣管；10_上水管；12-逆變器；13-蓄電池；14水源。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。參照圖I，一種氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)，包括靠近水源14的高位水塔I、提水裝置和為所述提水裝置提供能量的供能裝置，所述提水裝置用于將所述水源14中的水提至所述高位水塔I中，水源14從高位水塔I流向用戶端，所述提水裝置為氣壓揚(yáng)水機(jī)3，所述供能裝置通過氣路同所述氣壓揚(yáng)水機(jī)3的進(jìn)氣管36連接。所述供能裝置為風(fēng)力空氣壓力機(jī)5，或者為太陽能供能裝置和氣泵裝置，最為優(yōu)選的是二者同時使用。這里的太陽能供能裝置包括太陽能采光板6、逆變器12和蓄電池13，由于這一塊所采用的是現(xiàn)有技術(shù)，這里就不再贅述，通過太陽能采光板6采集太陽光能，并將其轉(zhuǎn)化成電能通過蓄電池13儲存起來，然后再通過逆變器12將其轉(zhuǎn)換成電動氣泵7所需要的電供其運(yùn)轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生壓力氣體，電動氣泵7所產(chǎn)生的壓力氣體通過電動氣泵的排氣管9同所述氣壓揚(yáng)水機(jī)3的進(jìn)氣管36連通，氣壓揚(yáng)水機(jī)3通過氣壓揚(yáng)水后通過上水管10輸送至高位水塔1，水源14從高位水塔I流向用戶端。所述的氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)還包括與所述高位水塔I通過下水管8連通的低位蓄水池2。其中的高位水塔I可以置于城市高層樓房房頂上，作為供居民用水或作其他用途用水的水源。如圖2所示，氣壓揚(yáng)水機(jī)3包括筒體31，置于所述水源14中，所述筒體31內(nèi)部被分成兩筒體311、312，兩所述筒體311、312上分別設(shè)有進(jìn)水閥32，并在兩所述筒體311、312上部分別設(shè)有排氣口 33 ；排氣調(diào)節(jié)閥39，分別設(shè)置于兩所述筒體311、312的排氣口 33處；控制進(jìn)氣閥38，分別設(shè)置于兩所述筒體311、312內(nèi)，并與連接于供能裝置的進(jìn)氣管36連通，用于分別控制進(jìn)入兩所述筒體311、312內(nèi)氣體的排放；出水管37，其進(jìn)水口分別置于靠近兩所述筒體311、312的底部，其出水口匯合形成一排水總管330，所述排水總管330同所述高位蓄水池I的上水管10連接；其中一根所述出水管37的進(jìn)水口位置低于另一根所述出水管37的進(jìn)水口位置，兩所述筒體311、312的所述出水管37匯合形成一排水總管330，所述排水總管330的充水量大于等于進(jìn)水口位置較高的所述出水管37所在筒體一次所能排出的最大水量；兩所述排氣口 33分別通過排氣管34同所述排水總管330相連通；兩所述出水管37上各設(shè)有一單向排水閥310，兩所述排氣管34上各設(shè)有一單向排氣閥320 ；
所述排氣調(diào)節(jié)閥39與所述控制進(jìn)氣閥38之間設(shè)有聯(lián)動機(jī)構(gòu)，所述聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制所述排氣調(diào)節(jié)閥39開通時所述控制進(jìn)氣閥38關(guān)閉，所述控制進(jìn)氣閥38開通時所述排氣調(diào)節(jié)閥39關(guān)閉。其中的兩筒體可以采用階梯式設(shè)置，也可以采用平行設(shè)置或其它形式的排列方式，只要保證兩出水管37的進(jìn)水口的位置差即可。其中的聯(lián)動機(jī)構(gòu)如圖2所示。排氣調(diào)節(jié)閥39包括排氣閥體391和浮球閥芯392 ；控制進(jìn)氣閥38包括進(jìn)氣閥體381和進(jìn)氣閥382 ；聯(lián)動機(jī)構(gòu)包括一連桿351和懸垂體352，連桿351分別同所述浮球閥芯392和進(jìn) 氣閥芯382鉸接；連桿351的一端相對所述筒體鉸接，其可沿鉸接軸上下擺動；懸垂體352的上端與連桿通過軟繩390連接，其下端通過軟繩同一連接件固定連接，在圖I中其懸垂體352的下端通過軟繩390系于出水管37上。筒體311、312內(nèi)水位上升，浮球閥芯392帶動連桿351上移，浮球閥芯392關(guān)閉排氣調(diào)節(jié)閥39，進(jìn)氣閥芯382開啟控制進(jìn)氣閥38，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣排水；筒體311、312內(nèi)水位下降，懸垂體352拉動連桿351下移，浮球閥芯392開啟排氣調(diào)節(jié)閥39，進(jìn)氣閥芯382關(guān)閉控制進(jìn)氣閥38，實(shí)現(xiàn)進(jìn)水排氣。圖3所示為控制進(jìn)氣閥結(jié)構(gòu)圖，進(jìn)氣閥芯為一滑錐桿382，其上部同連桿351鉸接，其下部設(shè)置于進(jìn)氣閥體381內(nèi)，這里的進(jìn)氣閥體381固定于一支架353上，支架353同筒體的固定連接，滑錐桿382的下端成型一錐形結(jié)構(gòu)3821，進(jìn)氣閥體381內(nèi)成型一同錐形結(jié)構(gòu)3821相適配的錐形開口結(jié)構(gòu)3811和同筒體相連通的排氣孔，控制進(jìn)氣閥38的進(jìn)氣接頭354與進(jìn)氣系統(tǒng)通過進(jìn)氣管36連通，風(fēng)力機(jī)所產(chǎn)生的壓力氣體通過進(jìn)氣管36進(jìn)入同其連通的控制進(jìn)氣閥38內(nèi)，這里的錐形開口結(jié)構(gòu)可以采用橡膠等氣密性材料制成，有利于氣體的密封。滑錐桿82下移時，其下端的錐形結(jié)構(gòu)3821同錐形開口結(jié)構(gòu)3811實(shí)現(xiàn)密封連接，滑錐桿382上移時，錐形開口結(jié)構(gòu)3811開啟，壓力氣體由排氣孔排入筒體311、312內(nèi)，其中的排氣孔為設(shè)置于進(jìn)氣閥體381上的第一徑向排氣孔3812，第一徑向排氣孔3812靠近錐形開口結(jié)構(gòu)3811的大頭端設(shè)置?；F桿382通過將其錐形結(jié)構(gòu)3821插入控制進(jìn)氣閥38的錐形開口結(jié)構(gòu)3811內(nèi)，進(jìn)而將第一徑向排氣孔3812密封住，實(shí)現(xiàn)停止向筒體311、312內(nèi)排氣，反之則實(shí)現(xiàn)向筒體內(nèi)的排氣。圖3和圖4所示，浮球閥芯392包括閥桿3921和浮球3922，閥桿3921固定于浮球3922的上端，浮球3922的下端同連桿351鉸接，排氣閥體391包括閥殼3911和設(shè)置于閥殼3911內(nèi)膠套3912，膠套3912具有一中空的通氣孔39121，閥桿3921的上端設(shè)置于膠套3912的通氣孔39121內(nèi)，閥桿3921同膠套3912相適配控制筒體內(nèi)氣體的排放。見圖5和圖6所示，閥殼3911內(nèi)成型一凸環(huán)39111，凸環(huán)39111將閥殼3911分割為連接腔39112和通氣腔39113，排氣管34同連接腔39112螺紋連接，通氣腔39113同筒體的排氣口 33相連通；膠套3912的上部卡置于凸環(huán)39111的上端面，其下部設(shè)置于所述閥殼3911的通氣腔39113內(nèi)，膠套3912上設(shè)有連通通氣孔39121和通氣腔39113的第二徑向排氣孔39122 ;浮球3922上浮并帶動閥桿3921上移，閥桿3921將第二徑向排氣孔39122與通氣孔39121阻斷。見圖6所示，膠套3912的通氣孔39121由錐形孔391211和同錐形孔391211的小頭端相連通的柱形孔391212組成，柱形孔391212的內(nèi)徑小于錐形孔391211的小端直徑，第二徑向排氣孔39122靠近錐形孔391211的小頭端設(shè)置。懸垂體352為一上部開口的塑料瓶或橡膠球。圖2中兩筒體所采用最優(yōu)選的布置方式，采用上下布置，兩所述筒體由上筒體311和下筒體312上下連接而成，其中上筒體的容水量大于或等于排水總管330的充水量；下筒體312上的密閉腔室380設(shè)置于所述上筒體311的上端，所述下筒體312內(nèi)設(shè)有同其密閉腔室380相連通的連接340，所述連接管340貫穿所述上筒體311并插入所述下筒體312內(nèi)，置于所述下筒體312內(nèi)的所述連接管340上設(shè)有多個出氣孔3401。 其中上筒體311和下筒體312之間還設(shè)置一個過濾網(wǎng)層370，在下筒體312的下方設(shè)有一同過濾網(wǎng)層370相連通的密閉腔室350，腔室350和下筒體312通過單向進(jìn)水閥32連通，過濾網(wǎng)層370內(nèi)的水通過一進(jìn)水管360同所述腔室350相連通，所述上筒體311的下端設(shè)有同所述過濾網(wǎng)層370相連通的單向進(jìn)水閥32，過濾網(wǎng)層370中的水通過所述進(jìn)水閥32進(jìn)入所述上筒體311內(nèi)，過濾網(wǎng)層370的設(shè)置可以使排出來的水更加干凈，避免河水中的臟東西將揚(yáng)水機(jī)堵塞。使用時，將筒體豎直放入河水中，并將水位淹沒過排水總管330上的排氣管34，還沒有啟動之前水通過過濾網(wǎng)層370分別通過進(jìn)水閥32進(jìn)入上下筒體311、312內(nèi)，直至將兩筒體311、312灌滿為止，然后將控制進(jìn)氣閥38內(nèi)注入壓力氣體，此時的排氣調(diào)節(jié)閥39處于關(guān)閉狀態(tài)，而控制進(jìn)氣閥38開啟，壓力氣體通過進(jìn)氣管36分別進(jìn)入兩筒體311、312內(nèi)，由于上筒體311內(nèi)的壓差大，因此上筒體311首先進(jìn)行氣壓排水，水通過出水管37進(jìn)入排水總管330，直至將水排出，隨著上筒體311內(nèi)的水位下降，浮球3922也跟著下降，此時的懸垂體352也跟著水位下降，懸垂體352下降到一定位置，會通過軟繩390拉動連桿351使連桿351復(fù)位，進(jìn)而將上筒體311的控制進(jìn)氣閥38關(guān)閉，即時完成進(jìn)氣過程，此時的上筒體311的排氣調(diào)節(jié)閥39開啟，同時進(jìn)行進(jìn)水和排氣，氣體沿著排氣管34進(jìn)入排水總管330內(nèi)，由于上筒體311在排氣過程中在排水總管330內(nèi)形成低氣壓，這樣會帶動下筒體312內(nèi)的水進(jìn)入排水總管330內(nèi)，使二者混合外排。下筒體312進(jìn)行進(jìn)氣排水，而上筒體311則進(jìn)行進(jìn)水排氣，上筒體311排水帶動下筒體312排氣，下筒體312排氣又要助力排水，二者相互作用；當(dāng)上筒體311完成排水轉(zhuǎn)為排氣時，則下筒體312對應(yīng)完成排氣轉(zhuǎn)為排水過程，上筒體311的排氣帶動下筒體312進(jìn)行排水，下筒體312的排水助力于排氣，二者相互作用周期循環(huán)下去，實(shí)現(xiàn)連續(xù)揚(yáng)水過程。下表是使用本發(fā)明的揚(yáng)水機(jī)同對比專利的揚(yáng)水機(jī)所測實(shí)驗數(shù)據(jù)對照，從對照表中可以很好的看出，在相同的初始條件下，達(dá)到同樣揚(yáng)程，使用本發(fā)明的揚(yáng)水機(jī)所用氣壓要低于使用對比專利的揚(yáng)水機(jī)所用氣壓值的50%，降壓效果十分明顯。
權(quán)利要求
1.ー種氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)，包括靠近水源(14)的高位水塔(I)、提水裝置和為所述提水裝置提供能量的供能裝置，所述提水裝置用于將所述水源(14)中的水提至所述高位水塔(I)中，水源(14)從高位水塔(I)流向用戶端，其特征在干， 所述提水裝置為氣壓揚(yáng)水機(jī)(3)，所述供能裝置通過氣路同所述氣壓揚(yáng)水機(jī)(3)的進(jìn)氣管(36)連接，所述氣壓揚(yáng)水機(jī)(3)包括 筒體(31)，置于所述水源(14)中，所述筒體(31)內(nèi)部被分成兩筒體(311、312)，兩所述筒體(311、312)上分別設(shè)有進(jìn)水閥(32)，并在兩所述筒體(311、312)上部分別設(shè)有排氣ロ (33)； 排氣調(diào)節(jié)閥(39)，分別設(shè)置于兩所述筒體(311、312)的排氣ロ(33)處； 控制進(jìn)氣閥(38)，分別設(shè)置于兩所述筒體(311、312)內(nèi)，并與連接于供能裝置的進(jìn)氣管(36)連通，用于分別控制進(jìn)入兩所述筒體(311、312)內(nèi)氣體的排放； 出水管(37)，其進(jìn)水口分別置于靠近兩所述筒體(311、312)的底部，其出水ロ匯合形成一排水總管(330)，所述排水總管(330)同所述高位水塔(I)的上水管(10)連接； 其中一根所述出水管的進(jìn)水口位置低于另ー根所述出水管的進(jìn)水口位置，所述排水總管(330)的充水量大于等于進(jìn)水口位置較高的所述出水管所在筒體一次所能排出的最大水量; 兩所述排氣ロ(33)分別通過排氣管(34)同所述排水總管(330)相連通； 兩所述出水管(37)上各設(shè)有ー單向排水閥(310)，兩所述排氣管(34)上各設(shè)有ー單向排氣閥(320)； 所述排氣調(diào)節(jié)閥(39)與所述控制進(jìn)氣閥(38)之間設(shè)有聯(lián)動機(jī)構(gòu)，所述聯(lián)動機(jī)構(gòu)控制所述排氣調(diào)節(jié)閥(39)開通時所述控制進(jìn)氣閥(38)關(guān)閉，所述控制進(jìn)氣閥(38)開通時所述排氣調(diào)節(jié)閥(39)關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓揚(yáng)水蓄能系統(tǒng)，其特征在干， 所述排氣調(diào)節(jié)閥(39)包括排氣閥體(391)和浮球閥芯； 所述控制進(jìn)氣閥(38)包括進(jìn)氣閥體(381)和進(jìn)氣閥芯； 所述聯(lián)動機(jī)構(gòu)包括ー連桿(351)和懸垂體(352)，所述連桿(351)分別同所述浮球閥芯和進(jìn)氣閥芯鉸接； 所述連桿(351)的一端相對所述筒體鉸接，其可沿鉸接軸上下擺動； 所述懸垂體(352)的上端與所述連桿(351)通過軟繩(390)連接，其下端通過軟繩同一連接件固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣壓揚(yáng)水蓄能系統(tǒng)，其特征在干， 所述進(jìn)氣閥芯為一滑錐桿(382)，其一端同所述連桿(351)鉸接，其另一端設(shè)置于所述進(jìn)氣閥體(381)內(nèi)，所述滑錐桿(382)的自由端成型ー錐形結(jié)構(gòu)(3821)； 所述進(jìn)氣閥體(381)內(nèi)成型一錐形開ロ結(jié)構(gòu)(3811)和與所述筒體相連通的排氣孔，所述錐形開ロ結(jié)構(gòu)(3811)與所述錐形結(jié)構(gòu)(3821)相適配； 所述排氣孔為設(shè)置于所述進(jìn)氣閥體(381)上的第一徑向排氣孔(3812)，所述第一徑向排氣孔(3812)靠近所述錐形開ロ結(jié)構(gòu)(3811)的大頭端設(shè)置； 所述浮球閥芯(392)包括閥桿(3921)和浮球(3922)，所述閥桿(3921)固定于所述浮球(3922)的上端，所述浮球(3922)的下端同所述連桿(351)鉸接；所述排氣閥體(391)包括閥殼(3911)和設(shè)置于所述閥殼(3911)內(nèi)的膠套(3912)，所述膠套具有一中空的通氣孔(39121)，所述閥桿(3921)的上端設(shè)置于所述膠套(3912)的通氣孔(39121)內(nèi)，所述閥桿(3921)同所述膠套(3912)相適配控制所述筒體內(nèi)氣體的排放。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的氣壓揚(yáng)水蓄能系統(tǒng)，其特征在干， 所述筒體(31)由上筒體(311)和下筒體(312)上下連接而成，所述上筒體(311)的容水量大于或等于所述排水總管(330)的充水量； 所述上筒體(311)的上端設(shè)有同所述下筒體(312)連通的密閉腔室(380)，所述下筒體(312)的排氣ロ設(shè)置于所述密閉腔室(380)上，所述控制進(jìn)氣閥(338)、和連桿(351)設(shè)置于所述密閉腔室(380)內(nèi)，所述懸垂體(36)設(shè)置于所述下筒體(312)內(nèi)；所述下筒體(312)同所述密閉腔室(380)相連通的連接管(340)上設(shè)有多個排氣孔(3401)，進(jìn)入所述下筒體 (312)內(nèi)的氣體通過所述排氣孔(3401)進(jìn)入所述密閉腔室(380)內(nèi)； 所述上筒體(311)和所述下筒體(312)之間設(shè)有過濾網(wǎng)層(370)，所述下筒體(312)的下方設(shè)有同其連接的腔室(350)，所述腔室(350)與所述下筒體(312)通過單向進(jìn)水閥(32)連通，所述過濾網(wǎng)層(370)內(nèi)的水通過ー進(jìn)水管(360)同所述腔室(350)相連通，所述上筒體(311)的下端通過所述單向進(jìn)水閥(32)同所述過濾網(wǎng)層(370)相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氣壓揚(yáng)水蓄能系統(tǒng)，其特征在干， 所述供能裝置為風(fēng)カ空氣壓カ機(jī)(5)，其包括風(fēng)カ傳動系統(tǒng)和空壓機(jī)，所述空壓機(jī)包括箱體(512)、驅(qū)動輪(56)和氣缸(511),所述氣缸(511)設(shè)置于所述箱體(512)上,所述驅(qū)動輪(56)設(shè)置于所述箱體(512)內(nèi)并套置固定于所述風(fēng)カ傳動系統(tǒng)的驅(qū)動軸(530)上，所述驅(qū)動輪(56)的驅(qū)動面上成型有閉合的滑軌結(jié)構(gòu)，所述氣缸(511)的活塞連桿(527)作用端約束于所述驅(qū)動輪(56)的滑軌結(jié)構(gòu)并沿所述滑軌結(jié)構(gòu)滑動，所述氣缸(511)所產(chǎn)生的壓縮氣體通過排氣總管(535)輸送至儲氣室(517)，所述儲氣室(517)通過氣路同所述氣壓揚(yáng)水機(jī)(3)的進(jìn)氣管(36)連接； 所述驅(qū)動軸(530)設(shè)置于所述滑軌結(jié)構(gòu)的中心，垂直于所述氣缸(511)活塞連桿(527)的軸線方向上還設(shè)有一連桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(531),所述連桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(531)同所述活塞連桿(527)滾動連接； 所述連桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(531)包括多個導(dǎo)向輪(5312)，所述導(dǎo)向輪(5312)通過連桿(5311)固定于所述氣缸(511)的缸體內(nèi)壁上；多個所述導(dǎo)向輪(5312)均布于所述活塞連桿(527)的外圓周上，并同所述活塞連桿(527)滾動連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣壓揚(yáng)水蓄能系統(tǒng)，其特征在干， 所述滑軌結(jié)構(gòu)由多段弧形滑軌(529)首尾連接而成，多段所述弧形滑軌(529)連接后形成一凹凸相間分布的閉合滑軌結(jié)構(gòu)； 所述弧形滑軌(529)包括上行的排氣弧形滑軌和下行的吸氣弧形滑軌，所述排氣弧形滑軌和吸氣弧形滑軌分別由外凸圓弧段(5291)、直線段(5292)和內(nèi)凹圓弧段(5293)連接而成，所述直線段(5292)分別同所述外凸圓弧段(5291)和內(nèi)凹圓弧段(5293)相切，所述外凸圓弧段(5291)的端部對應(yīng)于所述氣缸(511)的上止點(diǎn)位置，所述內(nèi)凹圓弧段(5293)的端部對應(yīng)于所述氣缸(511)的下止點(diǎn)位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣壓揚(yáng)水蓄能系統(tǒng)，其特征在干，所述滑軌結(jié)構(gòu)成型于所述驅(qū)動輪(56)的外圓端面上，所述的弧形滑軌(529)為成型于所述驅(qū)動輪(56)外圓端面上的凹槽(533)，所述凹槽(533)的ー側(cè)成型有防脫保持架(534)，所述活塞連桿(527)的作用端設(shè)有ー軸承(532)，所述軸承(532)容置于所述凹槽(533)內(nèi)，并受所述防脫保持架(534)約束，所述驅(qū)動輪(56)旋轉(zhuǎn)時，設(shè)置于所述活塞連桿(527)作用端的軸承(532)繞所述弧形滑軌(529)作周期性往復(fù)運(yùn)動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)，其特征在干， 所述供能裝置還包括太陽能供能裝置和氣泵裝置，所述氣泵裝置同所述太陽能供能裝置電連接，所述氣泵裝置的排氣管(9)同所述氣壓揚(yáng)水機(jī)(3)的進(jìn)氣管(36)連通，所述氣壓揚(yáng)水機(jī)(3)同所述氣泵裝置之間的連接氣路上設(shè)有單向進(jìn)氣閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)，其特征在干， 所述的氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)還包括與所述高位水塔(I)通過管路連通的低位蓄水池(2)，所述管路與所述高位水塔(I)連接端的水平高度高于其與所述低位蓄水池(2)連接端的水平高度。
10.ー種氣壓揚(yáng)水位能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1-9任一所述的氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)和設(shè)置在所述高位水塔(I)下部的水力發(fā)電機(jī)(4)，所述水力發(fā)電機(jī)(4)在高位水塔(I)中的水的帶動下實(shí)現(xiàn)發(fā)電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)及位能發(fā)電系統(tǒng)，氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)包括靠近水源的高位水塔、提水裝置和為所述提水裝置提供能量的供能裝置，所述提水裝置用于將所述水源中的水提至所述高位水塔中，水源從高位水塔流向用戶端，本發(fā)明的氣壓揚(yáng)水遠(yuǎn)程輸水系統(tǒng)使低水位水源在較低氣壓下實(shí)現(xiàn)高位能的提水，實(shí)現(xiàn)水源的遠(yuǎn)距離輸送。
文檔編號F03B13/00GK102704530SQ201210020948
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月30日
發(fā)明者張延勝 申請人:新泰市風(fēng)龍王設(shè)備有限公司