ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2131056

ГРАВИТАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

ГРАВИТАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Имя изобретателя: Лью Дэвид 
Имя патентообладателя: Лью Дэвид
Адрес для переписки: 103062, Москва, ул.Покровка, д.27, строение 1АГ, Кооперативное агентство интеллектуальной собственности "ИНТЭЛС" Дьяконовой О.М.
Дата начала действия патента: 1997.05.23 

Установка предназначена для выработки электроэнергии. Устройство содержит рабочее тело и рабочий вал, соединенный с генератором электроэнергии. Рабочий вал установлен в корпусе, на котором расположена первая емкость для сбора рабочего тела и циркуляционное устройство, а также множество вспомогательных емкостей. Последние установлены по существу разнесенными в вертикальной плоскости на указанном корпусе для последовательного приема рабочего тела из первой емкости с приведением в движение рабочего вала. Каждая из вспомогательных емкостей содержит трубопровод для направления течения рабочего тела вниз к следующей вспомогательной емкости, причем установка дополнительно содержит устройство для стабилизации импульса рабочего вала. Конструкция установки позволяет быстро и экономично вырабатывать электроэнергию.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к электроэнергетической установке, а более конкретно к гравитационной электроэнергетической установке.

Как правило, в международной практике для выработки электроэнергии находят применение такие обычные методы, которые основаны на использовании гидроэнергии, тепловой энергии и атомной энергии. Однако метод, основанный на использовании гидроэнергии не пригоден для применения на Тайване в связи с отсутствием на Тайване рек, имеющих быстрое течение, и в связи с отсутствием возможностей выработки электроэнергии, которые отвечали бы всем требованиям этого метода. Для создания тепловой электростанции мощностью 500000 кВт требуется пять лет и 20000000000 тайваньских долларов. Такое инвестирование, как правило, не может окупиться через двадцать лет. Кроме того, сжигание нефти или угля вызовет загрязнение окружающей среды, которое отмечается в настоящее время. Способ, основанный на использовании ядерной энергии, может быть использован для выработки значительного количества электроэнергии, но отходы ядерных силовых установок трудно поддаются технологической обработке. В этом случае возникает также необходимость большого количества воды для снабжения реакторов и для охлаждения всего снабжения реакторов и для охлаждения всей установки. Что касается безопасности и стоимости, то настоящее изобретение разработано для выработки электроэнергии более экономичным и удобным способом.

Целью настоящего изобретения является обеспечение установки вместо гидроэнергетической установки, предназначенной для выработки электроэнергии, более быстро и экономично.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение установки для выработки значительного количества электроэнергии.

Дополнительной целью настоящего изобретения является обеспечение установки для выработки электроэнергии без загрязнения окружающей среды.

В соответствии с настоящим изобретением гравитационная электроэнергетическая установка содержит рабочее тело, падающее из более высокого местоположения под действием гравитации, рабочий вал, вращаемый вокруг оси посредством указанного рабочего тела, и генератор, приводимый в действие посредством указанного рабочего вала для выработки электроэнергии.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения гравитационная электроэнергетическая установка дополнительно содержит корпус установки, поддерживающий указанный рабочий вал, первую емкость, расположенную на указанном корпусе установки, предназначенную для улавливания в ней рабочего тела, устройство для обеспечения циркуляции, установленное с возможностью циркулирования на корпусе установки, для обеспечения циркуляции вдоль него, и некоторое количество вспомогательных емкостей, установленных по существу разнесенными в вертикальном направлении на корпусе установки для последовательного приема рабочего тела из первой емкости для приведения во вращение рабочего вала под действием гравитации содержащегося в ней рабочего тела.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения корпус установки предпочтительно представляет собой ферму, а первая емкость соединена с корпусом установки посредством стойки.

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения первая вспомогательная емкость сначала принимает рабочее тело из первой емкости, а другие вспомогательные емкости последовательно принимают рабочее тело из первой вспомогательной емкости для того, чтобы рабочий вал непрерывно приводился во вращение.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения гравитационная электроэнергетическая установка дополнительно содержит верхнюю емкость, предназначенную для подачи рабочего тела в первую емкость, нижнюю емкость для улавливания в ней рабочего тела, полученного из вспомогательных емкостей, и насос для нагнетания рабочего тела из нижней емкости в верхнюю емкость.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения рабочим телом является жидкость, например, морская вода или сырая нефть, а насос предпочтительно представляет собой погружной насос.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения верхняя емкость предпочтительно содержит стабилизирующую емкость, предназначенную для успокоения качки жидкости, содержащейся в ней, и впускную емкость, предназначенную для приема жидкости, нагнетаемой насосом из нижней емкости.

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения стабилизирующая емкость дополнительно содержит вертикальную стенку для успокоения качки жидкости, первое впускное отверстие для жидкости, вытекающей из впускной емкости в стабилизирующую емкость, основное выпускное отверстие, предназначенное для подачи из него установленного количества жидкости в первую емкость, и регулируемое выпускное отверстие для подачи из него регулируемого количества жидкости в первую емкость.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения впускная емкость предпочтительно содержит вспомогательное впускное отверстие для жидкости, втекающей во впускную емкость, и выпускное отверстие переполнения для переливания через него регулируемого количества жидкости, содержащейся в этой емкости.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения гравитационная электроэнергетическая установка дополнительно содержит устройство для стабилизации импульса, предназначенное для стабилизации момента инерции рабочего вала.

В соответствии со следующим аспектом настоящего изобретения устройство для стабилизации импульса предпочтительно содержит маховик с соответствующим тормозным устройством, смонтированным между корпусом установки и рабочим валом для остановки вращения маховика перед операцией запуска, и передаточный механизм, смонтированный между рабочим валом и устройством для обеспечения циркуляции, для увеличения скорости вращения рабочего вала.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения передаточный механизм дополнительно содержит первое зубчатое колесо, установленное на корпусе установки и приводимое во вращение устройством для обеспечения циркуляции, второе зубчатое колесо, приводимое во вращение первым зубчатым колесом с более высокой скоростью, чем скорость первого зубчатого колеса, третье зубчатое колесо, установленное соосно со вторым зубчатым колесом на корпусе установки, четвертое зубчатое колесо, приводимое во вращение третьим зубчатым колесом с более высокой скоростью, чем скорость третьего зубчатого колеса, пятое зубчатое колесо, установленное соосно с четвертым зубчатым колесом на корпусе установки и шестое зубчатое колесо, закрепленное соосно на рабочем валу и приводимое во вращение пятым зубчатым колесом с более высокой скоростью, чем скорость пятого зубчатого колеса.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения устройство для обеспечения циркуляции содержит некоторое количество параллельно разнесенных ступенчатых валов, установленных с возможностью циркуляции на корпусе установки, некоторое количество соединительных деталей, соответственно соединяющих ступенчатые валы вместе, некоторое количество крепежных деталей, соответственно прикрепленных к ступенчатым валам для соответствующего крепления к ним вспомогательных емкостей, и направляющее устройство, прикрепленное к корпусу установки для направления ступенчатых валов для циркуляции вдоль корпуса установки.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения каждая из вспомогательных емкостей содержит трубопровод для направления рабочего тела для течения вниз к следующей вспомогательной емкости, накладку, предохраняющую от растяжения, установленную вокруг вспомогательных емкостей, предназначенную для предотвращения деформации вспомогательных емкостей, и демпфирующую отражательную перегородку, предназначенную для оптимального улавливания рабочего тела, текущего вниз из предыдущей вспомогательной емкости.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения вспомогательная емкость имеет боковое впускное отверстие и нижнее выпускное отверстие, сообщающиеся между собой посредством трубопровода.

Теперь настоящее изобретение будет описано более конкретно со ссылкой на приведенные ниже варианты воплощения. Следует отметить, что представленное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения дано в этой заявке только с целью иллюстрации и описания, а не для ограничения и не претендует быть исчерпывающим.

ГРАВИТАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА. Патент Российской Федерации RU2131056

На фиг. 1 приведено схематическое изометрическое изображение верхней части предпочтительного варианта воплощения гравитационной электроэнергетической установки, соответствующей настоящему изобретению. Гравитационная электроэнергетическая установка 1 содержит корпус 10 установки, первую емкость 20, устройство 40 для обеспечения циркуляции, некоторое количество вспомогательных емкостей 50, генератор 60 и верхнюю емкость 70. Корпус 10 установки представляет собой рамную конструкцию установки 1. Рабочее тело хранили в первой емкости 20 до начала работы установки 1, после чего рабочее тело течет вниз во вспомогательные емкости 50, которые установлены разнесенными по существу в вертикальном направлении на устройстве 40 для обеспечения циркуляции и перемещаются вертикально вследствие импульса, получаемого от рабочего тела. Устройство 40 для обеспечения циркуляции безостановочно (непрерывно) циркулирует вокруг корпуса 10 установки для перемещения вспомогательных емкостей 50 и для приведения во вращение рабочего вала 601. Генератор 60 генерирует электроэнергию посредством преобразования кинетической энергии. Падающее рабочее тело, которое служит источником следующего цикла, откачивают в верхнюю емкость 70. Теоретические принципы работы этой установки 1 основаны на преобразовании потенциальной энергии в электрическую.

На фиг. 2 приведен схематический вид сбоку, на котором показано устройство для стабилизации импульса, соответствующее настоящему изобретению. Устройство 90 для стабилизации импульса, смонтированное на корпусе 10 установки, приводится во вращение устройством 40 для обеспечения циркуляции с целью стабилизации момента инерции рабочего вала 601. Это устройство содержит маховик 9021 и передаточный механизм 901, смонтированный между рабочим валом 601 и устройством 40 для обеспечения циркуляции, для увеличения скорости вращения рабочего вала 601. Передаточный механизм 901 дополнительно содержит вращающее колесо 9011, соединенное с устройством 40 для обеспечения циркуляции и устройством 9012, увеличивающим скорость вращения, для увеличения скорости вращения рабочего вала 601. Устройство 9012, увеличивающее скорость вращения, содержит первое зубчатое колесо 90121, второе зубчатое колесо 90122, третье зубчатое колесо 90123, четвертое зубчатое 904124, пятое зубчатое колесо 90125 и шестое зубчатое колесо 90126. Первое зубчатое колесо 90121 установлено соосно вращающему колесу 9011, а второе зубчатое колесо 90122, которое находится в зацеплении с первым зубчатым колесом 90121, приводится во вращение первым зубчатым колесом 90121 с более высокой скоростью, чем скорость первого зубчатого колеса 90121. Аналогичным образом третье зубчатое колесо 90123 установлено соосно со вторым зубчатым колесом 90122, а второе зубчатое колесо 90124, которое находится в зацеплении с третьим зубчатым колесом 90123, приводится во вращение третьим зубчатым колесом 90123 с более высокой скоростью, чем скорость третьего зубчатого колеса 90123. Как указано выше, пятое зубчатое колесо 90125 установлено соосно с четвертым зубчатым колесом 90124, а шестое зубчатое колесо 90126, которое находится в зацеплении с пятым зубчатым колесом 90125, приводится во вращение пятым зубчатым колесом 90125 с более высокой скоростью, чем скорость пятого зубчатого колеса 90125. Шестое зубчатое колесо 90126 установлено соосно с маховиком 9021 и генератором 60 и соединено с ними, а пятое зубчатое колесо 90125 установлено соосно со вспомогательным маховиком 9022. Тормозное устройство 903 используют для остановки вращения маховика 9021 перед началом работы до готовности к работе всей установки 1.

ГРАВИТАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА. Патент Российской Федерации RU2131056
ГРАВИТАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА. Патент Российской Федерации RU2131056

На фиг. 3 и 4 показано устройство для обеспечения циркуляции, соответствующее настоящему изобретению. Часть устройство 40 для обеспечения циркуляции содержит ступенчатый вал 401, крепежную деталь 402, подвижный вал 403, соединительную деталь 404, стопорное устройство 405 в направляющее устройство 406. Вспомогательная емкость 50 соединена со ступенчатым валом 401 посредством крепежной детали 402, имеющей два кронштейна 4021 одинаковой длины, которые поддерживают вес вспомогательной емкости 50. Соединительная деталь 404 использована для передачи импульса подвижного вала 403, который используется для передачи импульса крепежной детали 402. Стопорное устройство 405, предназначенное для предотвращения отрыва крепежной детали 402 и соединительной детали 404, содержит пару колец 4052 и 4053, кольцо 4054 типа C и отверстие 4055. Кольцо 4052 и кольцо 4054 типа C могут ограничивать движение крепежной детали 402 и соединительной детали 404 в области 4051. Направляющее устройство 406, предназначенное для направления ступенчатых валов 401 для циркулирования вдоль корпуса 10 установки, содержит две стойки 4061 и 4062 с пазами (для обеспечения циркулирования), которые служат путями перемещения роликов 4031 и 4032, соединенных со ступенчатым валом 401.

На фиг. 4 и 5 показана конструкция одной вспомогательной емкости, соответствующей настоящему изобретению. Вспомогательная емкость 50 содержит трубопровод 501, четыре крепежные пластины 502, накладку 503, предохраняющую от растяжения, и демпфирующую отражательную перегородку 504. Трубопровод 501, который используется для направления течения рабочего тела вниз в смежную вспомогательную емкость 50 под каждой вспомогательной емкостью 50, имеет боковое впускное отверстие 5012 и нижнее выпускное отверстие 5011, расположенное под дном 505 вспомогательной емкости 50. Крепежные пластины 502 используют для крепления вспомогательной емкости 50 на устройстве 40 для обеспечения циркуляции. Накладку 503, предохраняющую от растяжения, смонтированную вокруг вспомогательной емкости 50, используют для предотвращения деформации вспомогательной емкости 50. Демпфирующую отражательную перегородку 504, смонтированную поверх вспомогательной емкости 50, используют для оптимального улавливания рабочего тела без расплескивания.

Фиг. 6 представляет собой схематическое изометрическое изображение, на котором показано все устройство для обеспечения циркуляции, соответствующее настоящему изобретению. Корпус 1 установки является фермой 101. Корпус 10 установки, устройство 40 для обеспечения циркуляции и вспомогательные емкости 50 составляют основную часть этой гравитационной электроэнергетической установки 1.

Фиг. 7 представляет собой схематическое изометрическое изображение, на котором показаны верхняя емкость и нижняя часть этого предпочтительного варианта воплощения, соответствующего настоящему изобретению. Верхняя емкость 70, предназначенная для подачи рабочего тела в первую емкость 20, содержит стабилизирующую емкость 701, предназначенную для успокоения качки рабочего тела, и впускную емкость 702, предназначенную для приема рабочего тела, нагнетаемого из нижней емкости 3 посредством насоса 4. Как показано на фиг. 1, стабилизирующая емкость 701 имеет вертикальную стенку 7011, предназначенную для успокоения качки рабочего тела, первое впускное отверстие для рабочего тела, вытекающего из впускной емкости 702 в стабилизирующую емкость 701, основное выпускное отверстие 7013 и регулируемое выпускное отверстие 7014 для подачи установленного и регулируемого количества рабочего тела в первую емкость 20 по трубопроводам 7031. Впускная емкость 702 имеет второе впускное отверстие 7021 для втекающего рабочего тела и выпускное отверстие 7022 переполнения для переливания избытка рабочего тела. Нижнюю емкость 3 используют для улавливания рабочего тела, расплескавшегося из вспомогательных емкостей 50, посредством канала 301.

Таким образом, первоосновой настоящего изобретения является рабочее тело, падающее из более высокого местоположения под действием гравитации, рабочий вал 601, вращаемый вокруг оси посредством рабочего тела, и генератор 60, приводимый в действие посредством рабочего вала 601, для выработки электроэнергии.

По сравнению с обычной тепловой электростанцией мощностью 500000 кВт для создания электростанции, соответствующей настоящему изобретению, требуется не более одного года и менее 100000000 тайваньских долларов. Кроме того, отсутствуют загрязнения окружающей среды, и для запуска этой установки не требуется другого источника энергии. Показано, что устройство для обеспечения циркуляции высотой 30 м, имеющее насос мощностью 3 л.с., обеспечивающий 60 галлонов (227,1 дм3) воды в 1 мин, 10-секундные емкости, которые вертикально перемещаются со скоростью 30 м в 1 мин, и 2000 кг циркулирующей воды, могут генерировать электроэнергию мощностью 12 кВт. Другим примером является установка, в которой устройство для обеспечения циркуляции высотой 30 м, имеющее насос мощностью 3 л.с., обеспечивающий 600 галлонов (2271 дм3) в 1 мин, и 10-секундные емкости, которые вертикально перемещаются со скоростью 20 м в 1 мин, может генерировать электроэнергию мощностью 500 кВт. Количество вырабатываемой электроэнергии может быть отрегулировано изменением размера установки, высоты устройства для обеспечения циркуляции, количества циркулирующей воды и так далее. Замечательным преимуществом этой установки также является простота работы, технического обслуживания и текущего ремонта.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

  1. Гравитационная электроэнергетическая установка, содержащая рабочее тело, размещенное с возможностью падения под действием гравитации, рабочий вал, установленный с возможностью вращения под действием падающего рабочего тела, и генератор электроэнергии, приводимый в действие посредством рабочего вала, отличающаяся тем, что рабочий вал установлен в корпусе, на котором расположены первая емкость для сбора указанного рабочего тела и циркуляционное устройство, а также множество вспомогательных емкостей, установленных по существу разнесенными в вертикальной плоскости на указанном корпусе для последовательного приема рабочего тела из указанной первой емкости с приведением в движение рабочего вала, каждая из которых содержит трубопровод для направления течения указанного рабочего тела вниз к следующей вспомогательной емкости, причем установка дополнительно содержит устройство для стабилизации импульса рабочего вала.

  2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно включает верхнюю емкость для подачи рабочего тела в указанную первую емкость, нижнюю емкость, предназначенную для сбора рабочего тела из указанных вспомогательных емкостей, а также насосное устройство для перекачки указанного рабочего тела из указанной нижней емкости в указанную верхнюю емкость.

  3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что устройство для стабилизации импульса выполнено в виде маховика

  4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что указанное циркуляционное устройство содержит некоторое количество разнесенных ступенчатых валов, установленных с возможностью вращения на указанном корпусе, соединительные детали, соединяющие указанные валы, крепежные детали, предназначенные для крепления ступенчатых валов к вспомогательным корпусам, и направляющее устройство, прикрепленное к указанному корпусу и предназначенное для направления циркулирования указанных ступенчатых валов.

  5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая из указанных вспомогательных емкостей содержит демпфирующую отражательную перегородку для оптимального улавливания указанного рабочего тела, текущего из предыдущей вспомогательной емкости, а также боковое и нижнее выпускные отверстия, сообщающиеся между собой посредством указанного трубопровода.

  6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит передаточный механизм, смонтированный между указанным рабочим валом и указанным циркуляционным устройством, который содержит первое зубчатое колесо, установленное на указанном корпусе и приводимое во вращение циркуляционным устройством, второе зубчатое колесо, приводимое во вращение указанным первым зубчатым колесом третье зубчатое колесо, установленное соосно со вторым указанным колесом на корпусе, четвертое зубчатое колесо, приводимое во вращение третьим зубчатым колесом, пятое зубчатое колесо, установленное соосно с четвертым колесом на корпусе, и шестое зубчатое колесо, закрепленное соосно на указанном валу и приводимое во вращение пятым зубчатым колесом, причем каждое ведомое колесо имеет скорость вращения выше, чем у ведущего его колеса.

  7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит тормозное устройство, расположенное между указанным корпусом и указанным валом.

  8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что указанная верхняя емкость содержит стабилизирующую емкость, предназначенную для успокоения качки указанной жидкости в верхней емкости, причем стабилизирующая емкость содержит основное выпускное отверстие, предназначенное для подачи из него установленного количества указанного рабочего тела в первую емкость, регулируемое выпускное отверстие, предназначенное для подачи из него регулируемого количества рабочего тела в указанную первую емкость, и выпускное отверстие переполнения, предназначенное для переливания из него указанного рабочего тела, содержащегося в этой емкости.

Версия для печати
Дата публикации 21.11.2006гг


вверх