專利名稱：可控空鼓狀活塞式浮力提水機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出的"可控空鼓狀活塞式浮力提水機"，是人為控制一系列閥門有序的開 啟和閉合，調(diào)整水的流向和壓力，從而使可控空鼓狀活塞上浮提水和下沉復(fù)位，將水從 低處提至高處。本發(fā)明屬于水利設(shè)施設(shè)備類型的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)實生活中使用的提水設(shè)施設(shè)備，主要是用機械能或電能驅(qū)動水泵，將水從低處提 至高處，它們的優(yōu)點是技術(shù)成熟，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件多，操作難度大，能耗高， 提水效率低。正在研究試用的太陽能和風能提水設(shè)施設(shè)備，使用的是清潔的再生能源， 但美中不足的是受氣候影響較大，同時也出陷入了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、提水效率低的怪圈。正在 申請的發(fā)明專利"空鼓狀活塞式浮力提水機"，申請?zhí)枮?00810090340.2，雖然借用了 自然界中永恒的重力和浮力，但每一個提水循環(huán)中，水的損失太大，實用程度不高。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的為克服上述提水設(shè)施設(shè)備存在的缺點，本發(fā)明充分利用自然界中永恒的 重力能和浮力能，用少量電能控制閥門的開啟與閉合，提升水位，從而達到節(jié)能、環(huán)保、 結(jié)構(gòu)簡單、提水效率高的目的。
技術(shù)方案本發(fā)明的基本原理是利用大自然中永恒的重力能和浮力能，比重比水輕 的物體在水中能上浮，并且能載物，比重越輕，載物越多；比重比水重的物體能下沉至 水的底部。
本發(fā)明的另一個重要部件是可控空鼓狀活塞，制作活塞材料的比重大于水，該活塞 類似一個巨大的圓管，在圓管的頂部和底部各裝配有一組電控閥門，上下底閥門同時開 啟時，水能在圓管的上下部自由流通，因圓管的制作材料大于水，故圓管能下沉至水的 底部；若圓管上下底閥門同時閉合，在圓管中間充滿空氣，空氣不能向上部或下部泄漏， 圓管則成為一個全封閉的空鼓狀活塞，該活塞總體積重量的比重小于水，故能上浮至水
的表面。假設(shè)將可控空鼓狀活塞約束在一個圓筒體中，如圖l，圓筒體下部有與自然水 體相通的連通口，圓筒體上部有高出自然水面的出水口，可控空鼓狀活塞高為30米， 總體積重量的比重為O.l，則可控空鼓狀活塞上浮時，可將水面提高27米。若將圓筒體 上部的出水口開在25米處，將提高后的水引出，則可控空鼓狀活塞會繼續(xù)上浮，將圓 筒體內(nèi)、可控空鼓狀活塞上部的水全部提高至出水口，再引向需要使用水源的地方。即 可控空鼓狀活塞將水位提高了 25米。
目前，廣泛使用的離心式水泵是利用水高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力來克服水的重力，使水 從低處提至高處；而本發(fā)明是利用大自然固有的浮力來克服水的重力，使水從低處提至 高處，提水原理完全不同于離心式水泵。
有益效果本發(fā)明可以建設(shè)在落差較大的水庫、水壩等位置，能夠?qū)⑺畮熘械乃?提高以灌溉更多的良田，或引向其它需要使用水源的地方。本發(fā)明最好與水庫大壩同步 建設(shè)，以節(jié)約建設(shè)成本。假使水庫水位落差為100米，可控空鼓狀活塞高度為30米， 從理論上講，每運行一次，可提水70米。若可控空鼓狀活塞直徑為10米，則頂面積約 78平方米，理論上每運行一次提水5460立方米(78X70)。設(shè)該設(shè)備每小時運行3次， 則每天運行72次，每年運行26280次， 一年可將1.4億立方米的水提高25米。本發(fā)明
所使用的能量僅僅是開關(guān)閥門的電能和少量下泄的水能，節(jié)能、環(huán)保，在水位落差較大 的水庫、水壩等位置，完全能取代現(xiàn)有大型提水設(shè)施設(shè)備。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。 圖l是原理示意圖； -圖2是可控空鼓狀活塞結(jié)構(gòu)示意圖2-1是可控空鼓狀活塞立體圖2-2是可控空鼓狀活塞仰視圖2-3是可控空鼓狀活塞剖面圖； 圖3是上浮初始化示意圖； 圖4是上浮提水運行示意圖； 圖5是下沉復(fù)位運行示意圖。
圖中1.自然水面；2.提高后水面；3.出水口； 4.圓筒體；5.可控空鼓狀活塞；6. 連通口； 7.閥門A; 8.閥門B; 9.閥門C; 10.閥門D; ll.閥門E; 12.閥門F。
具體實施例方式
圖l是原理示意圖，說明可控空鼓狀活塞(5)在圓筒體(4)中，能夠提高水位。圓筒 體(4)置于自然水體中，外側(cè)為水庫大壩，內(nèi)側(cè)下部有與自然水體相通的連通口(6)，上 部高出自然水面(l)約25米處開有出水口 (3);可控空鼓狀活塞(5)位于圓筒體(4)內(nèi)部， 設(shè)置在連通口(6)的上側(cè)，其上部設(shè)置有閥門A(7)，下部設(shè)置有閥門B(8)，兩組閥門均 閉合，可控空鼓狀活塞(5)內(nèi)部充滿空氣。設(shè)可控空鼓狀活塞(5)高為30米，在內(nèi)部充 滿空氣，閥門A(7)、閥門B(8)均閉合的情況下，總體積重量的比重為O. 1，即整個可控 空鼓狀活塞(5)的重量相當于3米高水柱。根據(jù)阿基米德浮力原理
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故圓筒體(4)中的水位將比自然水面(1)高27米，即提高后水面(2)高出自然水面(1)27 米。在提高后水面(2)下側(cè)2米處開有一出水口(3)，導(dǎo)出提高后的水體，貝U,可控空鼓 狀活塞(5)會不斷上浮，將圓筒體(4)內(nèi)、可控空鼓狀活塞(5)上部的水全部提高至出水 口(3)排出。綜上，即可認為，可控空鼓狀活塞(5)將水位提高了25米。
圖2是可控空鼓狀活塞結(jié)構(gòu)示意圖。可控空鼓狀活塞(5)類似一個巨大的圓管，其 上部安裝有閥門A(7)，下部安裝有閥門B(8)，閥門A(7)、 B(8)同時開啟時，水能在可 控空鼓狀活塞(5)中上下自由流動。
圖3是上浮初始化示意圖，為可控空鼓狀活塞(5)上浮提水作準備。為實現(xiàn)運行功 能，在圓筒體(4)上安裝了4組閥門，閥門C(9)安裝在圓筒體(4)內(nèi)側(cè)，連接圓筒體(4) 內(nèi)部與自然水體，其上口位置在自然水面(l)下側(cè)；閥門D(10)安裝在圓筒體(4)內(nèi)部， 控制提高后水面(2)與圓筒體(5)內(nèi)部水流的通斷，位置基本與自然水面(l)平齊；閥門 E(ll)安裝在圓筒體(4)外側(cè)下部，連接圓筒體(4)內(nèi)部與外側(cè)自然空間；閥門F(12)安裝 在圓筒體(4)下側(cè)內(nèi)部，取代連通口(6)，用以控制自然水體與圓筒體(4)內(nèi)部水流的通 斷。
可控空鼓狀活塞(5)初始固定在圓筒體(4)下部，其下部與閥門E(ll)、閥門F(12) 的上沿齊平。順序閉合閥門D(IO)、 A(7)、 F(12)，開啟閥門E(ll)、 C(9)、 B(8)，則， 可控空鼓狀活塞(5)內(nèi)部的水通過閥門B(8)、 E(ll)，流向圓筒體(4)外側(cè)自然空間，外 部的空氣也經(jīng)過閥門E(ll) 、 B(8)充滿整個可控空鼓狀活塞(5)。
圖4是上浮提水運行示意圖，用閥門調(diào)控水的流向，使可控空鼓狀活塞(5)上浮提 高水位。圖3中，外部空氣充滿可控空鼓狀活塞(5)后，順序閉合閥門B(8)、E(11)、C(9)， 開啟闊門D(IO)、 F(12)，閥門A(7)保持閉合狀態(tài)不變，貝lj，可控空鼓狀活塞(5)因浮力 作用會上浮，將可控空鼓狀活塞(5)上部、圓筒體(4)內(nèi)部的水通過閥門D(10)推高至提 高后水面(2)的區(qū)域，再通過出水口 (3)引向需要使用水源的地方。
圖5是下沉復(fù)位運行示意圖。當可控空鼓狀活塞(5)運行至圓筒體(4)上部，頂部位 于閥門C(9)下沿時，因阻力停止，之后，順序閉合閥門D(IO)，開啟閥門A(7)、 B(8)、 C(9)，閥門E(ll)、 F(12)狀態(tài)不變，分別為閉合和開啟狀態(tài)。由于閥門A(7)、 B(8)開 啟，水能在可控空鼓狀活塞(5)中自由流動，可控空鼓狀活塞(5)中原有的空氣通過閥門 C(9)排向自然水面外側(cè)的空間，可控空鼓狀活塞(5)也因重力作用，下沉至圓筒體下部。
圖3至圖5是一個運行周期，只需周而復(fù)始，有序的控制閥門，可控空鼓狀活塞就 會不斷的運行下去，將水從低處提至高處。
權(quán)利要求
1、一種“可控空鼓狀活塞式浮力提水機”，由圓筒體和位于圓筒體上四組功能性閥門、可控空鼓狀活塞、提高后水面出水口等組成，其特征在于圓筒體建設(shè)在自然水體中，通過四組功能性閥門的控制，人為改變水的流向，使可控空鼓狀活塞在圓筒體中上浮提升水位或下沉運行復(fù)位。
2、 根據(jù)權(quán)利1所述的"可控空鼓狀活塞式浮力提水機"，其特征在于四組功能性閥門 中，閥門D(10)可設(shè)置為單向閥門，只允許水從圓筒體中進入提高后水面的區(qū)域，不允許倒 流；其余三組閥門均為雙向閥門。
3、 根據(jù)權(quán)利1所述的"可控空鼓狀活塞式浮力提水機"，其特征在于可控空鼓狀活塞 (5)類似一個巨大的圓管，在圓管的頂部和底部各裝配有一組電控閥門。
4、 根據(jù)權(quán)利3所述的"可控空鼓狀活塞式浮力提水機"，其特征在于可控空鼓狀活塞 上下底閥門同時開啟時，該活塞呈圓管狀，水能在圓管的上下部自由流通，圓管因重力原因 能下沉至圓筒體(4)底部預(yù)設(shè)的位置；當圓管上下底閥門同時閉合，在圓管中充滿空氣，圓管 成為一個全封閉的空間，即可控空鼓狀活塞呈空鼓狀，該活塞總體積重量的比重小于水，能 上浮提水。
5、 根據(jù)權(quán)利1所述的"空鼓狀活塞式浮力提水機"，其特征在于在運行過程中，利用 了大自然中的重力和浮力，重力使活塞下沉復(fù)位，浮力使活塞上浮提水，其提水原理完全不 同于離心式水泵。
6、 根據(jù)權(quán)利1所述的"空鼓狀活塞式浮力提水機"，其特征在于建設(shè)地點為水位落差 較大的水庫、水壩內(nèi)側(cè)， 一般組成攔水壩的一部分，與攔水壩同步設(shè)計、同步建設(shè)。
全文摘要
可控空鼓狀活塞式浮力提水機，是利用電能有序控制閥門的開與關(guān)，從而控制水的流向和可控空鼓狀活塞整體比重，再利用自然界中固有的浮力和重力現(xiàn)象，使可控空鼓狀活塞上浮提升水位或下沉運行復(fù)位。本發(fā)明重點在可控空鼓狀活塞，制作該活塞材料的比重大于水，若活塞上下部閥門閉合、內(nèi)部充滿空氣時，該活塞總體積重量的比重遠小于水，所以它能上浮提升水位；若該活塞上下部閥門開啟時，水能從上至下自由流動，可控空鼓狀活塞即成為內(nèi)部充滿水的管狀，故它能因重力原因下沉復(fù)位，以便通過控制再次上浮。它的提水原理完全不同于離心式水泵。加大可控空鼓狀活塞高度，則提升水位更高，增大活塞頂面積，則提升水量更大。該提水機原理簡單，節(jié)能，環(huán)保，有一定的實用價值。
文檔編號F04B53/12GK101392739SQ20081017612
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者彭鐵松 申請人:彭鐵松