專利名稱：用大氣壓強(qiáng)發(fā)電的方法
一種用大氣壓強(qiáng)發(fā)電的方法。
以前主要有三種發(fā)電方法火力發(fā)電，即通過燃燒煤或石油，天燃?xì)獾瓤扇嘉镔|(zhì)取得電力的發(fā)電方法。
水力發(fā)電，即通過攔河構(gòu)筑重力壩，提高水位，把水的勢能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，從而通過水輪發(fā)電機(jī)組取得電力的發(fā)電方法。
核發(fā)電，即通過核反應(yīng)堆產(chǎn)生動(dòng)力推動(dòng)發(fā)電機(jī)組取得電力的發(fā)電方法。
此外還有風(fēng)力發(fā)電等方法，但大規(guī)模用電主要采用上述三種方法。
水力發(fā)電受客觀環(huán)境的約束，既使水能源充沛，地形地貌適宜，也需投入大量建設(shè)資金，而且建設(shè)周期甚長，投入人力巨大，不利于國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。
火力發(fā)電直接消耗石油，煤，天燃?xì)獾纫淮文茉?，?jù)有關(guān)材料報(bào)道，全球現(xiàn)有煤和石油的貯量不夠開采100年時(shí)間，已成為極有限的能源，能源匱乏問題將越來越明顯地困擾當(dāng)今世界高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，同時(shí)威脅火力發(fā)電的前景。此外，火力發(fā)電還存在嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，越來越不為人們所接受。
核發(fā)電是一種高科技發(fā)電方法，能克服上述發(fā)電方法所存在的問題，但技術(shù)復(fù)雜投資巨大，目前還不能成為人類主要依賴的發(fā)電方式。
本發(fā)明的目的是要設(shè)計(jì)一種通過科學(xué)合理地使用無處不在的大氣壓強(qiáng)即可發(fā)電的方法。使其不僅能克服消耗一次能源，污染環(huán)境，受客觀條件約束及投資巨大等缺悍，而且還具有投資少，占地面積小等特點(diǎn)，可為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展代來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益和環(huán)境效益。
大氣壓是能源，通過科學(xué)地利用，可為人類提供永無竭盡的動(dòng)力，大氣壓強(qiáng)(1kg/cm)能把水位壓升10米高，本發(fā)明的基本構(gòu)思是“如果分隔梯次在10米范圍內(nèi)不斷把水位壓升到更高的高度，形成水的高位勢能，然后再將其轉(zhuǎn)換成動(dòng)能驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組，就可達(dá)到發(fā)電的目的”。


圖1是把大氣壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換為水能的流程解析示意圖;圖中1，2，3，4，5為一，二，三，四五層梯級(jí)水箱，6，7，8，9，10，為抽氣機(jī)11，12，13，14，15，為閘板，16，17，18，19，為通1003水管，20為下池，21為出水口A，B，C，D，E，F(xiàn)，G，H，為提水的每一階段;圖2是用大氣壓強(qiáng)發(fā)電的方法的原理示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)分別是23，37，39，30，40閘板，24，26，27，29，31抽氣機(jī)，36，35，38，33通水管，25，45，28，46，32，一，二，三，四，五層梯級(jí)水箱，41上池，42引水道，43發(fā)電機(jī)組，44下池，圖4，圖5，圖6，是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所用設(shè)備的主視圖，俯視圖和側(cè)視剖視圖。
本發(fā)明壓升水位的實(shí)現(xiàn)方法如圖1示。
A.一層梯級(jí)箱收水閘板11開啟，閘板12關(guān)閉，啟動(dòng)抽氣機(jī)6，抽出一層梯級(jí)箱1中的空氣，隨著一層梯級(jí)箱中空氣不斷被抽出，大氣壓強(qiáng)將下池20中的水壓入一層梯級(jí)箱1中，當(dāng)一層梯級(jí)箱1中水被充滿后，關(guān)閉閘板11，水即被封閉在一層梯級(jí)箱1中;其狀態(tài)如A示。
B.二層梯級(jí)箱收水，一層梯級(jí)箱失水閘板12開啟，閘板13關(guān)閉，啟動(dòng)抽氣機(jī)7將二層梯級(jí)箱2內(nèi)空氣抽凈，此時(shí)大氣通過抽氣機(jī)6軸流與一層梯級(jí)箱1貫通，一層梯級(jí)箱1內(nèi)的水在大氣壓強(qiáng)的作用下被壓升至二層梯級(jí)箱2中;水充滿二層梯級(jí)箱后關(guān)閉閘板12和抽氣機(jī)，水被封閉在二層梯級(jí)箱2中，其狀態(tài)如B示;
C.三層梯級(jí)箱3收水，二層梯級(jí)箱2失水，一層梯級(jí)箱1第二次收水。
閘板11，13開啟，閘板12，14關(guān)閉，原理如前述，則三層梯級(jí)箱3和一層梯級(jí)箱1收水，二層梯級(jí)箱2則失水，此步驟完成后，其狀態(tài)如圖1中C示。
以此類推可逐步達(dá)到如圖1E示的壓升水狀態(tài)。此時(shí)，開啟出水口21，具有高位勢能的水就可從出水口21泄出，成為水輪發(fā)電機(jī)組的水動(dòng)力。
此后再重復(fù)圖1中D狀態(tài)至E狀態(tài)的步驟，又可達(dá)到G狀態(tài)，重新具有水動(dòng)力要求的具有高位勢能的水。
圖2是本發(fā)明的原理示意圖。也是說明書摘要用圖。其中共5層梯級(jí)箱組，每層4米高，上池與第4層梯級(jí)箱同高，上池下部設(shè)一引水道，引水道出口安裝有水輪發(fā)電機(jī)組，水輪發(fā)電機(jī)組的下方為下池，其發(fā)電過程如下開啟閘板23關(guān)閉閘板37，啟動(dòng)抽氣機(jī)24，則一層梯級(jí)箱中的空氣不斷被抽出，下池44中的水在外界大氣壓強(qiáng)的作用下不斷充入一層梯級(jí)箱25中，直至一層級(jí)箱25中水被充滿，關(guān)閉閘板23，開啟閘板37，關(guān)閉閘板34，啟動(dòng)抽氣機(jī)26，二層梯級(jí)箱45中的空氣不斷被抽出，一層梯級(jí)箱25通過抽氣機(jī)24與大氣軸流接通一層梯級(jí)箱25中的水在大氣壓強(qiáng)的作用下不斷被壓入二層梯級(jí)箱45中，關(guān)閉閘板37，開啟閘板34，啟動(dòng)抽氣機(jī)27，則二層梯級(jí)箱中的水被壓升入二層梯級(jí)箱20中，
以此類推至五層梯級(jí)箱32充滿水后，關(guān)閉閘板30，打開出水閘板40，五層梯級(jí)箱32中的水注入上池41中，上池41中的水順引水道42而下，沖擊安裝在引水道出口處的水輪發(fā)電機(jī)組43，使其轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，順引水道42而下的水重新流入下池44中完成一個(gè)循環(huán)，此循環(huán)周而復(fù)始，便可使發(fā)電機(jī)組不斷發(fā)電。
本發(fā)明的發(fā)電方法亦可如圖3中的方框圖所示，即水源47中的水注入下池48，下池48中的水通過前述的提水過程經(jīng)多層梯級(jí)水箱49壓升至供水箱50，將供水箱50的水放入上池51，上池水推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)53發(fā)電，用過的水經(jīng)緩沖池52回流到下池48完成一個(gè)循環(huán)。
用大氣壓強(qiáng)發(fā)電的工廠具有不消耗一類能源，不污染環(huán)境，一次性投資大為減少建設(shè)工期短，不受客觀環(huán)境約束等優(yōu)點(diǎn)。
用大氣壓強(qiáng)發(fā)電的工廠廣泛建立后可取代現(xiàn)有發(fā)電廠，站。為此預(yù)計(jì)全人類將有充分的電能源，以電冶練為主的冶金工業(yè)可以得到長足的發(fā)展;以電力和蓄電池為動(dòng)力的陸地運(yùn)輸業(yè)可得到更廣泛的使用;以一次能源為燃料的全部領(lǐng)域均可用電來取代，從而節(jié)約能源，減少環(huán)境污染將成為與之同來的更大的收益，故爾本發(fā)明具有極廣泛的推廣價(jià)值和實(shí)用意義。
實(shí)施例以用本發(fā)明的原理設(shè)計(jì)1.1萬千瓦大氣壓水力發(fā)電工廠為例。
1.1萬千瓦水力發(fā)電機(jī)組所需水能技術(shù)指標(biāo)為出力水頭高15米，過水量為25米3/秒，以此為本實(shí)施例的基準(zhǔn)水能數(shù)據(jù)。
梯級(jí)箱設(shè)計(jì)如圖(2)示每組梯級(jí)箱設(shè)計(jì)為5級(jí)，每級(jí)梯級(jí)箱高為4米，總高為20米，上池最高水位16米，箱長20米，寬5米，每箱容積為400米3;通水管為金屬管，每級(jí)3根，每根直徑1000毫米;閘板為鋼膠粘合液壓自控閘板;軸流抽(充)氣機(jī)，轉(zhuǎn)數(shù)為1400轉(zhuǎn)/分，抽(充)氣量為400米3/分;電機(jī)功率為10瓦千/小時(shí);充氣加壓為0.4公斤/厘米2。
因?yàn)?.水的入箱速度應(yīng)等于充氣機(jī)排出箱內(nèi)空氣的速度即400米3/分，故一層梯級(jí)箱大約可在1分鐘內(nèi)注滿水。
2.梯級(jí)箱組向上池供水量應(yīng)等于(1)，第四層梯級(jí)箱向第五層梯級(jí)箱的供水量即400米3/分，(2).第五層梯級(jí)箱向上池放水量即400米3/分，即每組梯級(jí)箱每2分鐘有約400米3的水供給上池向水輪發(fā)電機(jī)組提供動(dòng)力。
3.由下一梯級(jí)箱向上一梯級(jí)箱壓升水時(shí)，空氣不得進(jìn)入通水管內(nèi)，因此需要一定高度的水位密封，于是在梯級(jí)箱壓升水的過程中產(chǎn)生了兩種水量損失。
損失1為減少水的損失量，將通水管處設(shè)計(jì)成局部下凹型，下凹面積為2X6＝12米2，下凹深度500毫米，通水管與箱底距離350毫米，水封高度150毫米。
損失2由損失1理由，在通水管內(nèi)需要滯留一定水量，每組梯級(jí)箱的損失量為3.14X0.52X4米X3X4＝37.68米3。因第五層不損失，故水總損失量為24+37.68＝61.68米3，考慮每層梯級(jí)箱的金屬結(jié)構(gòu)需占用一定體積，故累積水量總損失約為90米3，因此每組梯級(jí)箱在2分鐘內(nèi)實(shí)際向上池的供水量為310米3。
4.1.1萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組的過水量為25米3/秒，每2分鐘過水量為25X120＝3000米3。
為此需要梯級(jí)箱組數(shù)為3000÷310＝9.7組。所以為了保證發(fā)電機(jī)組有充足的動(dòng)力水，根據(jù)以上計(jì)算，1.1萬千瓦機(jī)組需要用11組梯級(jí)箱供水，其結(jié)構(gòu)如圖4，5，6示。其中48是液壓傳動(dòng)及抽風(fēng)機(jī)位置;47是十一組梯級(jí)箱，其總寬度為55米;49是水輪發(fā)電機(jī)組廠房;52是水輪發(fā)電機(jī);53是引水道;50是總控室;51是下池;54是上池。
權(quán)利要求
一種用大氣壓強(qiáng)發(fā)電的方法，其特征在于開啟閘板23關(guān)閉閘板37，啟動(dòng)抽氣機(jī)24，則一層梯級(jí)箱中的空氣不斷被抽出，下池44中的水在外界大氣壓強(qiáng)的作用下不斷充入一層梯級(jí)箱25中，直至一層梯級(jí)箱25中水被充滿，關(guān)閉閘板23，開啟閘板37，關(guān)閉閘板34，啟動(dòng)抽氣機(jī)26，二層梯級(jí)箱45中的空氣不斷被抽出，一層梯級(jí)箱25通過抽氣機(jī)24與大氣軸流接通一層梯級(jí)箱25中的水在大氣壓強(qiáng)的作用下不斷被壓入二層梯級(jí)箱45中，關(guān)閉閘板37，開啟閘板34，啟動(dòng)抽氣機(jī)27，則二層梯級(jí)箱中的水被壓升入三層梯級(jí)箱28中，以此類推至五層梯級(jí)箱32充滿水后，關(guān)閉閘板30，打開出水閘板40，五層梯級(jí)箱32中的水注入上池41中，上池41中的水順引水道42而下，沖擊安裝在引水道出口處的水輪發(fā)電機(jī)組43，使其轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，順引水道42而下的水重新流入下池44中完成一個(gè)循環(huán)，此循環(huán)周而復(fù)始，便可使發(fā)電機(jī)組不斷發(fā)電。
全文摘要
一種用大氣壓強(qiáng)發(fā)電的方法，大氣壓強(qiáng)(1公斤/厘米)能把水位壓升到更高的高度，利用大氣壓強(qiáng)將水壓升到一定的高度使其具有高位勢能，然后再將其轉(zhuǎn)換成動(dòng)能驅(qū)動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組，就可達(dá)到發(fā)電的目的，用本發(fā)明建成的工廠具有不消耗一類能源，不污染環(huán)境，一次性投資大為減少，建設(shè)工期短，不受客觀環(huán)境約束等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03G7/04GK1091498SQ9311012
公開日1994年8月31日 申請日期1993年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月24日
發(fā)明者孟憲忠 申請人:孟憲忠