專利名稱：水力勢能綜合利用系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水力勢能綜合利用系統，屬于水力發電和空氣壓縮技術領域。
背景技術：
現有技術中的水力發電，通過修筑堤壩而將水的勢能提高，在水從高處向低處落下時，水輪機將水的勢能轉換為機械能，水輪機帶動發電機以將機械能轉為電能，從而產生了電，通過電網進行傳輸，但是電的存儲花費的代價較高，因此，在用電高峰時，水輪機和發電機需要高負荷工作，而在用電低峰時，則不需要發的水輪機和發電機全負荷工作，甚至需要部分機組停止工作。但是，由于水庫的儲水量是有限的，當水庫的儲水量超過一定的值時，就需要將水放掉，這又造成了水力勢能的白白浪費。
發明內容
為克服現有技術中存在的技術問題，本發明的發明目的是提供一種水力勢能綜合利用系統，其能夠將水力勢能轉換為氣能，以壓縮空氣的形式存儲或者遠距離傳輸。為實現所述發明目的，本發明提供一種水力勢能綜合利用系統，所述系統包括水輪機、發電機和空氣壓縮系統，其中，水輪機將水力勢能轉換為驅動發電機的轉子轉動的機械能；發電機將機械能轉換為電能，以及空氣壓縮系統將水力勢能轉為壓縮空氣以氣能的形式存儲或者傳輸。優選地，空氣壓縮系統包括風機、空氣壓縮裝置、換向閥和儲氣罐，空氣壓縮裝置包括第一容器、第二容器、設置在第一容器內的第一氣囊和設置在第二容器內的第二氣囊，第一容器的上端設置有三通C，該三通C的一端與第一氣囊連通，另兩端分別與第一進氣管和第一排氣管相連；第一容器的下端設置第一進水管和第一排水管，第一進水管處設置有第一進水電磁閥，第一排水管處設置有第一排水電磁閥；第二容器的上端設置有三通A，該三通A的一端與第二氣囊連通，另兩端分別與第二進氣管和第二排氣管相連；第二容器的下端設置第二進水管和第二排水管，第二進水管處設置有第二進水電磁閥，第二排水管處設置有第二排水電磁閥；風機的排氣管經換向閥分別與第一進氣管和第二進氣管相連；儲氣罐經換向閥分別與第一進氣管和第二進氣管相連；從高處流下的水經第一進水電磁閥和第二進水電磁閥分別與第一進水管和第二進水管相連，第一排水管和第二排水管分別經第一排水電磁閥和第二排水電磁閥接到排水管。優選地，所述綜合利用系統還包括電機，所述電機能夠帶動換向閥的閥芯旋轉以
使風機交替地給第一氣囊和第二氣囊提供常壓空氣，并交替地使第一氣囊和第二氣囊中的壓縮空氣存入儲氣罐。優選地，所述綜合利用系統還包括變壓整流濾波器和控制器，其中，所述變壓整流濾波器用于將發電機所提供的交流電能進行變壓、整流并濾波以提供給控制器所需要的直流電能，所述控制器用于控制電機、風機、第一進水電磁閥、第二進水電磁閥、第一排水電磁閥和第二排水電磁閥的式工作狀態。
優選地，所述的水力勢能綜合利用系統包括管道網絡，所述管道網絡將壓縮空氣傳輸到用戶。優選地，所述用戶利用壓縮空氣驅動空氣動力裝置。優選地，所述管道網絡沿公路設置，在公路邊設置壓縮空氣站，所述空氣動力裝置為氣動汽車，當氣動汽車的壓縮空氣用盡時，利用壓縮空氣站進行充氣。優選地，空氣動力裝置為氣輪機，氣輪機能夠帶動發電機以將氣能轉換為電能供用電設置使用。優選地，空氣動力裝置為氣輪機，氣輪機能夠帶動機械裝置以將氣能轉換為機械倉泛。與現有技術相比，本發明提供的系統能夠將水力勢能轉換為壓縮空氣，以氣體的形式存儲或者遠距離傳輸。
圖1A是本發明提供的電動換向閥在閥芯處于第一位置時的沿軸線的縱向截面示意圖；圖1B是本發明提供的電動換向閥在閥芯處于第二位置時的沿軸線的縱向截面示意圖；圖
2A
2B
3A
3B
是本發明提供的換向閥的閥體的立體示意是本發明提供的換向閥的閥體的沿軸線縱向截面示意圖；是本發明提供的換向閥的閥芯立體示意是本發明提供的換向閥的閥芯的沿軸線縱向截面示意圖。
4是利用本發明提供的水力勢能綜合利用系統的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發明。圖1A是本發明提供的電動換向閥在閥芯處于第一位置時的沿軸線的縱向截面示意圖；圖1B是本發明提供的電動換向閥在閥芯處于第二位置時的沿軸線的縱向截面示意圖，截面圖中，閥體的通孔14、15、16和17并不存在，而圖中標出，只是為了說明問題。如圖1A或者IB所示，本發明提供的電動換向閥包括閥體2、閥芯4和設置于閥體兩端并與閥體密封配合的閥蓋I和3，其中，閥芯4的一端沿軸線設置有軸5，調速電機可以帶到該軸旋轉，軸5旋轉時可以帶動閥芯4在閥體2的圓柱形腔體內旋轉。閥體2沿徑向設置有橫截面為圓形的通孔6、通孔7、通孔8、通孔9、通孔14、通孔15、通孔16和通孔17，其中通孔6和通孔7關于軸線AB對稱，通孔8和通孔9關于軸線AB對稱，通孔14和通孔15關于軸線AB對稱，通孔16和通孔17關于軸線AB對稱。閥芯4沿徑向垂直于軸線設置有橫截面為橢圓形的貫通孔10、貫通孔11、貫通孔12和貫通孔13。圓形的直徑等于橢圓形的短軸長。閥芯4在閥體2的圓柱形腔體內旋轉到一定位置時，通孔6和通孔7經貫通孔10連通，通孔16和通孔17經貫通孔12連通。通孔8和通孔9被閥芯阻斷，通孔14和通孔15被閥芯阻斷。閥芯4在閥體2的圓柱形腔體內旋轉到另一位置時，通孔8和通孔9經貫通孔13連通，通孔14和通孔15經貫通孔11連通。通孔6和通孔7被閥芯阻斷，通孔16和通孔17被閥芯阻斷。圖2A是本發明提供的換向閥的閥體的立體示意圖；圖2B是本發明提供的換向閥的閥體的沿軸線縱向截面示意圖。如圖2所示，換向閥的閥體2沿軸向設置有圓柱形腔體，沿徑向設置彼此相錯90度的4排橫截面為圓形的通孔6、8、15、17、7、9、14和16，其中，通孔6和8為第一排，通孔15和17為第二排，通孔7和9為第三排，通孔14和16為第四排，即每排通孔為2個，第一、第二、第三和第四排通孔彼此相錯90度。閥體2還設有三個注油孔，這三個注油孔設置在第三排中。圖3A是本發明提供的換向閥的閥芯立體示意圖；圖3B是本發明提供的換向閥的閥芯的沿軸線縱向截面示意圖。如圖3所示，所述閥芯為圓柱形，其直徑等于閥體沿軸向設置的圓柱形腔體的直徑，閥芯沿徑向設置有2排相互彼此相錯90度的橫截面為橢圓形的貫通孔10、11、12和13,貫通孔10和11為第一排,貫通孔12和13為第二排,第一排和第二排貫通孔相互垂直。所述閥體和閥芯均采用耐磨材料制成。圖4是利用本發明提供的水力勢能綜合利用系統的示意圖。如圖4所示，本發明提供的系統包括水輪機25、發電機26和空氣壓縮系統，其中，從高處的儲水池30的向下流動的水流入水輪機的入水口以帶動水輪機的葉輪旋轉，水輪機的葉輪帶動發電機的轉子轉動，發電機就產生了所需要的電能。空氣壓縮系統包括氣囊空氣壓縮裝置、換向閥38、中壓風機33和高壓氣罐34 (所述高壓氣的壓強是標準大氣壓的10倍以上)，其中，氣囊空氣壓縮裝置包括容器19、容器20、設置在容器19內的氣囊30和設置在容器20內的氣囊31，容器19的上端設置有三通A，該三通A的一端與氣囊30連通，另兩端可與進氣管和排氣管分別相連；容器19的下端設置有第一進水管和第一排水管，進水管處 設置有第一進水電磁閥21，第一排水管處設置有第一排水電磁閥22。容器20的上端設置有三通C，該三通C的一端與氣囊31連通，另兩端可與進氣管和排氣管分別相連；容器20的下端設置有第二進水管和第二排水管，第二進水管處設置有第二進水電磁閥23，第一排水管處設置有第二排水電磁閥24。如圖4所示，將與氣囊30連通的進氣管連接到換向閥18的閥體的通孔14，中壓風機的排氣管連接到換向閥20的閥體的通孔15，將與氣囊30連通的排氣管連接到換向閥18的閥體的通孔7，換向閥18的閥體的通孔6經三通的第一端連接到高壓氣罐。將與氣囊31連通的進氣管連接到換向閥18的閥體的通孔17，中壓風機的排氣管連接到換向閥18的閥體的通孔16，將與氣囊31連通的排氣管連接到換向閥18的閥體的通孔9，換向閥18的閥體的通孔8經三通的第二端連接到高壓氣罐34。將與容器19連通的進水管連接水輪機的排水管。將與容器20連通的進水管連接水輪機的排水管。容器19的排水管和容器20的排水管均通過水管連接到比容器19和20低的地方。高壓氣罐34所存儲壓縮空氣，可以通過管道網絡傳送給用戶。高壓氣罐34也可以用地下密閉洞穴代替。本發明提供水力勢能進行空氣壓縮的的工作原理如下:容器19和容器20相當于人的心臟的兩個心室，安裝于容器19內的頂部的氣囊30和安裝于容器20內的頂部氣囊31相當于人心臟的兩個心房，控制氣囊30和氣囊31交替收縮與膨脹，就會將氣囊內的空氣壓
縮到高壓氣罐34。在O到;時間段內，中壓風機的進氣管與氣囊31的進氣管接通，氣囊30
4
的排氣管與高壓氣罐34接通，電磁閥21和24打開，電磁閥22和23關閉，通過中壓風機將空氣充入到氣囊31，從高處流下的水充入到容器19，當氣囊31充滿空氣后，控制換向閥18
換向，即*到I時間段內，中壓風機的進氣管與氣囊30的進氣管接通，氣囊31的排氣管與高
壓氣罐接通，電磁閥21和24關閉，電磁閥22和23打開，通過中壓風機給氣囊30充氣，同時從高入流下的水充入進入容器20，氣囊31的空氣受到擠壓，通過換向閥18充入到高壓氣
罐，當氣囊30內的空氣充滿且氣囊31完全充收縮后，控制氣動換向閥18動作，即在I到時間段內，中壓風機的進氣管與氣囊31的進氣管接通，氣囊30的排氣管與高壓氣罐接通，電磁閥21和24打開，電磁閥22和23關閉，通過中壓風機將空氣充入到氣囊30，從高處流下的水充入到容器19，氣囊30內的空氣充入到高壓氣罐，中壓風機給氣囊31充氣，容器25
內的蒸汽進入冷凝器，重復;到#的過程，就將空氣壓縮到高壓氣罐。
所述水力勢能綜合利用系統還包括變壓整流濾波器28和控制器29，其中，所述變壓整流濾波器28用于將發電機所提供的交流電能進行變壓、整流并濾波以提供給控制器29所需要的直流電能，所述控制器用于控制電機、風機、進水電磁閥21、進水電磁閥23、排水電磁閥22和排水電磁閥24的式工作狀態。控制器29通過控制開關K2的通斷以控制驅動換向閥38的馬達27的運行或者停止。控制器29通過控制開關Kl的通斷以控制中壓風機的運行或者停止。所述的水力勢能綜合利用系統包括管道網絡，所述管道網絡將壓縮空氣傳輸到用戶。所述的水力勢能綜合利用系統包括管道網絡，所述管道網絡將壓縮空氣傳輸到用戶，所述用戶利用壓縮空氣驅動空氣動力裝置。所述管道網絡沿公路設置，在公路邊設置壓縮空氣站，所述空氣動力裝置為氣動汽車，當氣動汽車的壓縮空氣用盡時，利用壓縮空氣站進行充氣。優選地，空氣動力裝置為氣輪機，氣輪機能夠帶動發電機以將氣能轉換為電能供用電設置使用。優選地，空氣動力裝置為氣輪機，氣輪機能夠帶動機械裝置以將氣能轉換為機械能。以上結合附圖詳細說明了本發明的工作原理，但是具體實施方式
僅是用于示范地說明本發明。說明書僅是用于解釋權利要求書。但本發明的保護范圍并不局限于說明書。任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明批露的技術范圍內，可輕易想到的變化或者替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種水力勢能綜合利用系統，所述系統包括水輪機、發電機和空氣壓縮系統，其中，水輪機將水力勢能轉換為驅動發電機的轉子轉動的機械能；發電機將機械能轉換為電能，以及空氣壓縮系統將水力勢能轉為壓縮空氣以氣能的形式存儲或者傳輸。
2.根據權利要求1所述的水力勢能綜合利用系統，其中，空氣壓縮系統包括風機、空氣壓縮裝置、換向閥和儲氣容器，空氣壓縮裝置包括第一容器、第二容器、設置在第一容器內的第一氣囊和設置在第二容器內的第二氣囊，第一容器的上端設置有三通C，該三通C的一端與第一氣囊連通，另兩端分別與第一進氣管和第一排氣管相連；第一容器的下端設置第一進水管和第一排水管，第一進水管處設置有第一進水電磁閥，第一排水管處設置有第一排水電磁閥；第二容器的上端設置有三通A，該三通A的一端與第二氣囊連通，另兩端分別與第二進氣管和第二排氣管相連；第二容器的下端設置第二進水管和第二排水管，第二進水管處設置有第二進水電磁閥，第二排水管處設置有第二排水電磁閥；風機的排氣管經換向閥分別與第一進氣管和第二進氣管相連；儲氣罐經換向閥分別與第一進氣管和第二進氣管相連；從高處流下的水經第一進水電磁閥和第二進水電磁閥分別與第一進水管和第二進水管相連，第一排水管和第二排水管分別經第一排水電磁閥和第二排水電磁閥接到總排水管。
3.根據權利要求2所述的水力勢能綜合利用系統，其特征在于，所述綜合利用系統還包括電機，所述電機能夠帶動換向閥的閥芯旋轉以使風機交替地給第一氣囊和第二氣囊提供空氣，并交替地使第一氣囊和第二氣囊中的壓縮空氣存入儲氣罐。
4.根據權利要求2所述的水力勢能綜合利用系統，其特征在于，所述綜合利用系統還包括變壓整流濾波器和控制器，其中，所述變壓整流濾波器用于將發電機所提供的交流電能進行變壓、整流并濾波以提供給控制器所需要的直流電能，所述控制器用于控制電機、風機、第一進水電磁閥、第二進水電磁閥、第一排水電磁閥和第二排水電磁閥的式工作狀態。
5.根據權利要求4所述的水力勢能綜合利用系統，其特征在于，所述的水力勢能綜合利用系統包括管道網絡，所述管道網絡將壓縮空氣傳輸到用戶。
6.根據權利要求5所述的水力勢能綜合利用系統，其特征在于，所述用戶利用壓縮空氣驅動空氣動力裝置。
7.根據權利要求6所述的水力勢能綜合利用系統，其特征在于，所述管道網絡沿公路設置，在公路邊設置壓縮空氣站，所述空氣動力裝置為氣動汽車，當氣動汽車的壓縮空氣用盡時，利用壓縮空氣站進行充氣。
8.根據權利要求6所述的水力勢能綜合利用系統，其特征在于，空氣動力裝置為氣輪機，氣輪機能夠帶動發電機以將氣能轉換為電能供用電設置使用。
9.根據權利要求6所述的水力勢能綜合利用系統，其特征在于，空氣動力裝置為氣輪機，氣輪機能夠帶動機械裝置以將氣能轉換為機械能。
全文摘要
本發明涉及一種水力勢能綜合利用系統，屬于水力余能再利用技術領域。所述水力勢能綜合利用系統包括水輪機、發電機和空氣壓縮系統，其中，水輪機將水力勢能轉換為驅動發電機的轉子轉動的機械能；發電機將機械能轉換為電能，空氣壓縮系統將水力勢能轉為壓縮空氣以氣能的形式存儲或者傳輸。本發明提供的空氣壓縮系統能夠將水力勢能轉換為可以存儲并能遠距離傳輸的氣能。
文檔編號F03B13/00GK103161653SQ201310059588
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月26日 優先權日2013年2月26日
發明者劉典軍 申請人:青島格蘭德新能源有限公司