生产清洁电能的可移动重力系统与方法技术方案

产生清洁电能的可运输重力系统和方法为一种机电式系统，它使用浮力驱动系统，和使用链轮和皮带轮，链条和齿形带(与同步交流发电机互连)的动力传输系统。该系统使用真空泵(通过低压产生空气)和调速电动机作为支撑系统，并通过电气控制系统和电子处理器对发电系统进行整体控制。该系统利用了浸没在水柱中，由驱动链条悬挂的金属容器中的空气浮力；同时使用了扭矩倍增链轮和机械传动系统，以获得足够的转速来驱动同步交流发电机的轴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生产清洁电能的可移动重力系统与方法
本专利技术的技术属于机械和电力领域，尤其集中于生产清洁电力能源方面。本专利技术提供了一种新颖的重力机械系统，该系统使用空气和水作为所需机械动力的来源，通过产生径向运动和足够的每分钟转数来发动同步交流发动机，由此在一个封闭紧密的系统中产生三相交流电。
技术介绍
长久以来人类一直利用风能和水能发电，使有关物体，机械，轮船和工厂等成功运转。这其中，阿基米德原理的应用为航行以及通过浮力获得旋转机械力的系统带来了极大的好处：阿基米德原理作为一种物理原理指出“一个物体全部或部分浸没在静止的流体中时，会受到从下向上的推力作用，等于其排出的流体的重量”，该力又被称为静水力或阿基米德推力，以牛顿为测量单位(SI中的Nm)。与此同时，现代人通过自然能发电的愿景催生了无数的相关专利技术与专利，这些专利在几个世纪以来利用浮力实现了许多特定目标：在机械工程或力学研究中涉及符号为g的地球引力，等效于9.81m/s2，它使得海洋和水域保持在其地面位置，正是从这一现象中派生出许多相关的定律和物理原理。比如说，在水体或水柱中会发生漂浮现象，当将容器浸入空气中时，漂浮现象会受到与其内部置换的水量成正比的力。使用水时，流体密度等于1gr/cm3＝1000kg/m3。需要注意的是，水的密度在不同的温度下会产生变化，以kg/m3表示。同样需要简要说明的是，在阿基米德公式里，E＝mpg分别为：E:推力m:容器的质量或体积，或排出的水量p:流体密度g:地球引力在这种情况下，推力取决于流体密度，物体体积以及该位置存在的重力。推力与作用在人体重心的上升力矢量垂直作用，这一点被称为稳心高度。现存的有关专利和专利申请大多使用更基本的重力系统，例如德国的一项已在PCT中公开的专利申请，专利号为DE102014106202A1，名称是“通过在液体浮体中环流的链式输送机的循环来取力和提升能量的过程及设备”，简而言之，其要求保护的专利技术为：已知的提升体充满空气并会被水压压缩，充水和浮力阻止系统需要水。浮力体的额外能量会向下传输，卷绕和提起周围的浮子时必须有更大的能量。循环体在浮力体之间被引导，在入口孔中，液体流对漂浮施加压力，并在离开开口的旋转和上升浮体中液体位移的较低转折点处被承载。浮体可以通过带有侧向供气孔的压缩空气分配器的壳体填充，并在此处临时为接收进气口安装压缩空气。最后通过机械驱动压缩空气获得能量，产生电流。该专利在WIPO官网上的链接为:https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf？docId＝DE173396761&redirectedID＝true另一项同样使用了较为简单的重力系统的PCT专利，标题为“利用环形循环链式输送机的在液体中循环的浮体的磨损和浮力的方法及其装置”，专利号为DE102014019254A1，其摘要为：已知的浮体充满空气并被水压压缩，向下和向上提升水位需要来自锁定系统中的水。此外，还需要能量来降低浮力。对循环浮力的升力，应采取更好的作用力。与专利申请AZ102014016202.8相比，沉入循环链之间的液体浮体通过系统从下方流入，该装置可以提升输出功率的上升式气垫，获得压缩空气发生器的机械驱动能量。可以在以下链接中找到该PCT申请:https://patentscope.wipo.int/search/es/detail.jsf？docId＝DE174256008&redirectedID＝true以上提到的两个用到用铲斗填充或注入空气的德国专利，都使用高压系统。该系统平均所需时长更长，因为会失去浮力和上升矢量力的适当作用，并无法控制变速箱的速度。因此，一旦最终电荷相互连接，会无法控制系统的发电量。此外，在使用高压和喷射脉冲时，铲斗最大填充量仅为50％。同样，上述专利仅限于达到最大每分钟400rpm的转数。
技术实现思路
与同类现存专利技术和上述两种专利技术不同，本专利技术不仅利用浸入水柱中，由传动链悬挂的金属容器的空气浮力，还通过扭矩齿轮箱和机械传动系统使用机械力。该机械传动系统增加了系统的转数以获得足够的驱动力，并根据交流发电机的类型，以1800Rpm每分钟的转数激发同步交流发电机的中心轴。推导径向扭矩增加的公式如下：T＝M*G*RT:扭矩M:质量G:重力加速度R:链轮半径通过将安装的主链轮的半径增加100％，系统的扭矩也增加了一倍，这有助于增加传递至系统同步交流发电机的转数。质量乘以重力加速度等于我们系统的重量或上升力。表示径向扭矩公式的另一种方式是：T＝D/2*FT:扭矩D:直径F:动力此外，我们的系统使用速度控制系统作为旋转导向，向系统指示维持交流发电机每分钟转数所需的必要速度。速度控制系统利用来自红外传感器的信息来检测交流发电机轴的每分钟转数，这将精确地降速或加速整个系统，从而获得整体系统以及交流发电机的理想转速。如此，生成的三相电压将始终相同；在会产生电气负载的互连设备处于启动过程中时，也会在几秒内就得到校正。该申请专利的专利技术为一种机电系统，使用浮力驱动系统；运用链轮和皮带轮，链条和齿形带(它们与交流发电机互连)的动力传输系统。该系统还使用真空泵(通过低压产生空气)和调速电动机作为支撑系统，并使用电气控制系统和电子处理器对发电系统进行整体控制。面对目前工农商业和住房等领域对清洁电能的需求不断攀升的情况，本专利技术为理想的解决方案。它以可靠且适应性强的方式来产生恒定的能量和功率，从而满足每个站点或特定发电项目从100KWh到100MWh规模的互连线路电力需求。附图说明图1展现了该专利技术的外部钢结构；用于容纳水的金属壁；支撑系统和机构的各个组件的内部钢结构；机械系统的某些组件；用于排水的排水管及控制本专利技术机械系统的电气系统。图2为用于容纳水柱的金属壁的内部视图，以及在其内部维持系统和机构的各个部件的内部钢结构的视图，还包括了钢地板和用于操作和维护工作的钢格板。图3为内部钢结构的视图，该内部钢结构在内部维持着系统和机构的不同组件和钢地板。并非所有的部件都已编号，在以下附图中，会对有些部件进行单独展示。图4为机械系统侧面的常规透视图，可以观察到本专利技术的机构的不同部件。需要两种角度来全面地观察该机制的不同组成部分。图5为机械系统左下侧到常规透视图，在其中可以观察到本专利技术的机构的不同部件。需要两种角度来全面地观察该机制的不同组成部分，以及更详细地了解位于底部的排气三叉戟。图6为左侧的常规透视图，详细示出了除了装有空气的铲斗以外，本专利技术机械部分的所有部件，以便更好地理解其机械系统。图7为本专利技术的上部机械部件的右侧俯视图，其中可以更详细地观察到使用齿轮，链轮，皮带轮，链条和皮带的动力传输系统，以及参与系统速度控制的电动机。在右上方的透视图中，该图的编号是气泵，发动机和链轮的编号；左上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.这种“生产清洁电能的可运输的重力方法”，其特征在于，该系统在水罐(水容器)(2)内进行，从底部向上三分之二的位置有钢结构(1)加固，有一个排水装置(3)；水罐(2)的内部会容纳5米的水柱；在水罐(2)内部几近上端的位置，在机械周围有钢格板(5)覆盖，它起到维护本专利技术的机械和电气组件的作用；该重力方法包含两个电池(47a,47b)和一个电气控制板(42)，通过板内部的电气开关(43a，43b,44,45,46a,46b)，例如变频器(VFD)(46a,46b),可编程逻辑控制器(PLC)(44)及其电源模块(45),来作为控制电动机(8，9)和设备操作系统的电子大脑，该系统从带有空气过滤器的真空泵(12)开始，启动并运作程序：真空泵(12)产生的空气会通过直径为2英寸的PVC管被送至机械系统的底部，该管有一个止回阀防止水在水平和上升段淹没PVC管，管在出口处为3英寸，通过三叉戟(13a,13b,13c)把空气注入水中，以快速且完全填充地方式充满分布在水罐上升侧的铲斗(7a–7q)；垂直平行的铲斗链条(39a,39b),通过在驱动系统两侧带有比例张力绳的螺钉系统将其张紧，并随着主链轮(26)的运动启动机械系统，从而将动力传递到上部的传输系统；由主动力驱动的链轮(25)，由传动链和主动力驱动器(38)拉紧，通过把齿轮或变速箱的传动比由1改到3(齿轮倍数的改变使主链轮(26)的转数增加3倍)，来增加水下电动机轴(28a，28b)的每分钟转数；水下电动机轴(28a)和链轮(27a,27b，26)的轴相同。之后的一组链轮(23，24)，其中链轮(24)是次导电体，链轮(23)则通过链条(37)进行次级动力驱动；链轮(24，25)的中心轴与轴(29)相同；其连续运动将机械力传递给链轮(21和22)，链轮(21)是第三导体，链轮(22)是与链条(36)连接的第三驱动，链轮(21，23)的中心轴与轴(30)相同；它的连续运动将机械力传递给链轮(20和49)，链轮(49)是第四导体，链轮(20)是由链条(31)连接的第四驱动；因此，将机械力传递给链轮(18和19)，其中链轮(19)是第五导体，链轮(18)与链条(34)连接，链轮(20，19)的中心轴和轴(42)为同一个，机械力最终传递到一组高速齿轮(17)和高速从动齿轮(16)上，后者与带动齿形带(33)运动的交流发电机的轴为同一个。这时，已产生了恒定的额定三相电力，该电力被传输到电气接收设备(配电板或变电站)。/n与机械系统相结合，本专利技术使用复杂的电气控制系统，其中包括控制面板(42)，启动器(43a，43b)，可编程逻辑控制器(PLC)(44)及其电源模块(45)；启动该系统会用到存储在电池(47a,47b)和电容器(48a,48b)的电能，电容器还包括与发动机(8，9)相连的变频器(VDF)(46a，46b)，并且为带有空气过滤器的真空泵(12)供电；真空泵可提供大量空气，并以快速且完全填充地方式充满位于上升侧的铲斗(7i–7q)。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.这种“生产清洁电能的可运输的重力方法”，其特征在于，该系统在水罐(水容器)(2)内进行，从底部向上三分之二的位置有钢结构(1)加固，有一个排水装置(3)；水罐(2)的内部会容纳5米的水柱；在水罐(2)内部几近上端的位置，在机械周围有钢格板(5)覆盖，它起到维护本发明的机械和电气组件的作用；该重力方法包含两个电池(47a,47b)和一个电气控制板(42)，通过板内部的电气开关(43a，43b,44,45,46a,46b)，例如变频器(VFD)(46a,46b),可编程逻辑控制器(PLC)(44)及其电源模块(45),来作为控制电动机(8，9)和设备操作系统的电子大脑，该系统从带有空气过滤器的真空泵(12)开始，启动并运作程序：真空泵(12)产生的空气会通过直径为2英寸的PVC管被送至机械系统的底部，该管有一个止回阀防止水在水平和上升段淹没PVC管，管在出口处为3英寸，通过三叉戟(13a,13b,13c)把空气注入水中，以快速且完全填充地方式充满分布在水罐上升侧的铲斗(7a–7q)；垂直平行的铲斗链条(39a,39b),通过在驱动系统两侧带有比例张力绳的螺钉系统将其张紧，并随着主链轮(26)的运动启动机械系统，从而将动力传递到上部的传输系统；由主动力驱动的链轮(25)，由传动链和主动力驱动器(38)拉紧，通过把齿轮或变速箱的传动比由1改到3(齿轮倍数的改变使主链轮(26)的转数增加3倍)，来增加水下电动机轴(28a，28b)的每分钟转数；水下电动机轴(28a)和链轮(27a,27b，26)的轴相同。之后的一组链轮(23，24)，其中链轮(24)是次导电体，链轮(23)则通过链条(37)进行次级动力驱动；链轮(24，25)的中心轴与轴(29)相同；其连续运动将机械力传递给链轮(21和22)，链轮(21)是第三导体，链轮(22)是与链条(36)连接的第三驱动，链轮(21，23)的中心轴与轴(30)相同；它的连续运动将机械力传递给链轮(20和49)，链轮(49)是第四导体，链轮(20)是由链条(31)连接的第四驱动；因此，将机械力传递给链轮(18和19)，其中链轮(19)是第五导体，链轮(18)与链条(34)连接，链轮(20，19)的中心轴和轴(42)为同一个，机械力最终传递到一组高速齿轮(17)和高速从动齿轮(16)上，后者与带动齿形带(33)运动的交流发电机的轴为同一个。这时，已产生了恒定的额定三相电力，该电力被传输到电气接收设备(配电板或变电站)。
与机械系统相结合，本发明使用复杂的电气控制系统，其中包括控制面板(42)，启动器(43a，43b)，可编程逻辑控制器(PLC)(44)及其电源模块(45)；启动该系统会用到存储在电池(47a,47b)和电容器(48a,48b)的电能，电容器还包括与发动机(8，9)相连的变频器(VDF)(46a，46b)，并且为带有空气过滤器的真空泵(12)供电；真空泵可提供大量空气，并以快速且完全填充地方式充满位于上升侧的铲斗(7i–7q)。


2.此“生产清洁电能的可运输的重力方法”，其特征在于，该系统在水罐(水容器)(2)内进行，从底部向上三分之二的位置有钢结构(1)加固，并有一个排水装置(3)；水罐(2)的内部会容纳5m的水柱；在水罐(2)内部几近上端的位置，在机械周围有钢格板(5)覆盖，它起到维护本发明的机械和电气组件的作用；该方法包含两个电池(47a,47b)和一个电气控制板(42)，通过板内部的电气开关(43a，43b,44,45,46a,46b)，例如变频器(VFD)(46a,46b),可编程逻辑控制器(PLC)(44)及其电源模块(45),作为控制电动机(8，9)和设备操作系统的电子大脑，从带有空气过滤器的真空泵(12)开始，启动并运作相关程序：真空泵(12)产生的空气会通过直径为2英寸的PVC管被送至机械系统的底部，该管有一个止回阀防止水在水平和上升段淹没PVC管，管在出口处为3英寸，通过三叉戟(13a,13b,13c)把空气注入水中，空气以快速且完全填充地方式充满分布在水罐上升侧的铲斗(7a–7q)；垂直平行的铲斗链条(39a,39b),通过在驱动系统两侧带有比例张力绳的螺钉系统将其张紧，并随着主链轮(26)的运动启动机械系统，从而将动力传递到上部的传输系统；由主动力驱动的链轮(25)，由传动链和主动力驱动器(38)拉紧，通过将齿轮或变速箱的传动比由1改至3(齿轮倍数的改变使主链轮(26)的转数增加3倍)，可以增加水下电动机轴(28a，28b)的每分钟转数；水下电动机轴(28a)和链轮(27a,27b，26)的轴相同。之后的一组链轮(23，24)，其中链轮(24)是次导电体，链轮(23)则通过链条(37)进行次级动力驱动；链轮(24，25)的中心轴与轴(29)相同；其连续运动将机械力传递给链轮(21和22)，链轮(21)是第三导体，链轮(22)是与链条(36)连接的第三驱动，链轮(21，23)的中心轴与轴(30)相同；它的连续运动将机械力传递给链轮(20和49)，链轮(49)是第四导体，链轮(20)是由链条(31)连接的第四驱动；因此，将机械力传递给链轮(18和19)，其中链轮(19)是第五导体，链轮(18)与链条(34)连接，链轮(20，19)的中心轴和轴(42)为同一个，机械力最终传递到一组高速齿轮(17)和高速从动齿轮(16)上，后者与带动齿形带(33)运动的交流发电机的轴为同一个。至此，对机械系统的描述就结束了；并且这时已产生了恒定的额定三相电力，该电力被传输到电气接收设备(配电板或变电站)。与机械系统相结合，本发明使用了复杂的电气控制系统，其中包括控制面板(42)，启动器(43a，43b)，可编程逻辑控制器(PLC)(44)及其电源模块(45)；启动该系统会用到存储在电池(47a,47b)和电容器(48a,48b)的电能，电容器还包括与发动机(8，9)相连的变频器(VDF)(46a，46b)，并且为带有空气过滤器的真空泵(12)供电；真空泵可提供大量空气，并以快速且完全填充地方式充满位于上升侧的铲斗(7i–7q)。


3.根据权利要求1和2所述的“生产清洁电能的可运输的重力方法”，其主速度控制电动机(8)为电气系统，与真空泵(12)和交流发电机的(11)的电动机相同。这些系统与发电的机械传输系统互连，以提供即时的补充扭矩和足够的速度。即使在电动机，泵或其他设备对功率要求很高的情况下，也可以有效地激发交流发电机(11)在220V或440V中良好运行。在所述设备启动的最初几秒内，启动功率会在额定工作电压的2或3倍之间振荡；正在这段时间里，重力系统有能力加速并及时补偿峰值要求的功率。


4.根据权利要求1和2所述的“生产清洁电能的可运输的重力方法”，包括一个提供反馈的速度调节器系统，该系统确保交流发电机(11)的每分钟转数与产生的电能一致(恢复时间为1至5秒)。


5.根据权利要求2,3和4所述的“生产清洁电能的可运输的重力方法”，其特征在于，通过使用生态无污染的溴化锌电池(47a，47b),无需外部三相电流即可启动和维持自身系统，并产生恒定的额定交流电。需要注意的是，同样可以使用三相电流来启动机械系统：一旦系统开始运行，由于同步交流发电机(11)具有为电池(47a,47b)和电容器(48a,48b)持续充电的能力，系统能够保持自身运作且无需继续与电流连接，使用的功率逆变器可提供直流电，从而建立起自主恒定的工作状态(称为ROCA)。


6.根据权利要求2,3,4和5所述的“生产清洁电能的可运输的重力方法”，其中，所述控制板(42)使用两个变频器(46a和46b),和两个电池来存储电能(47a,47b)来获得连续的电流，可以确保在任何天气条件下启动设备时不会出现问题；可编程逻辑控制器(PLC)(44)及其电源模块(45)安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易斯·温特格斯特费希，
申请(专利权)人：路易斯·温特格斯特费希，
类型：发明
国别省市：墨西哥;MX