專利名稱：利用潮汐發(fā)電的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)電方法及裝置，具體地說是指利用潮汐發(fā)電的方法及裝置。
背景技術：
眾所周知，傳統(tǒng)的用水發(fā)電的方法是利用具有一定落差的水由高處流向低處，其勢能轉化為動能，帶動水輪發(fā)電機轉動進行發(fā)電。通常在地勢較高的位置設置水庫蓄水，在地勢較低的位置安裝水輪發(fā)電機，水從高處落下，對水輪發(fā)電機的葉片做功。這種方式通常是利用較大的水量沖擊尺寸較小的葉片，大量的水從葉片圓周外或葉片之間流過，因而大量的水力沒有得到充分利用，造成大量水力資源的浪費。
在當今世界能源日益缺乏的情況下，如何節(jié)約能源、充分有效地利用能源已是當前世界發(fā)展必須解決的一個重要課題，由于環(huán)境遭到嚴重破壞，許多河流產生斷流、干涸的現(xiàn)象，水力資源嚴重不足。除了對水輪發(fā)電機進行改進，以提高其發(fā)電效率，人們還想到了利用潮汐來進行發(fā)電。
如中國專利86103832號公開了一種“浮體潮汐發(fā)電的方法”，該方法主要原理是在海面上設置水槽，并使兩個水槽內的水位根據(jù)潮汐的漲落形成一水位差，或使一個水槽內的水位和海面之間形成水位差，利用該水位差勢能推動水輪發(fā)電機組發(fā)電。該種發(fā)電方法與傳統(tǒng)的水力發(fā)電方法其本相同，其區(qū)別僅在于其用于發(fā)電的水位落差由潮汐的漲落產生。由于潮汐所形成的落差一般不超過五米，而水輪機要求有較大的水位落差，因此，該方法的發(fā)電效率極低，而且僅能實現(xiàn)間隔性地發(fā)電，因而不能得到推廣應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于克服前述發(fā)電方法的缺點，而提供一種能充分利用潮汐進行發(fā)電的方法及裝置，本發(fā)明的目的還在于克服現(xiàn)有利用潮汐進行發(fā)電的方法發(fā)電效率低的缺點。
本發(fā)明采用如下技術方案利用潮汐發(fā)電的方法，包括以下步驟1)漲潮時，使海水積蓄于水槽中；2)使水槽內的海水逐漸排出水槽，水槽中的水位逐漸降低；3)水槽中的水位降低時，浮設于水槽內水面上的-浮錘隨之逐漸下降；4)浮錘下降時帶動連設于浮錘上的桿體運動，桿體的直線運動帶動一發(fā)電齒輪轉動，該發(fā)電齒輪帶動發(fā)電機發(fā)電。
前述方法中，漲潮時使海水積蓄于多個水槽中，并使各水槽中的海水按一定的先后順序依次連續(xù)排出，以帶動多個發(fā)電齒輪連續(xù)轉動，從而帶動發(fā)電機進行連續(xù)發(fā)電。
前述方法進一步包括1)前一水槽排完水時，后一水槽開始排水；2)后一水槽開始排水一段時間后，前一水槽再次開始積蓄海水；3)最后一個水槽排完水時，第一水槽開始再次排水。
利用潮汐發(fā)電的裝置，包括一水槽，包括一與海面連通的進水口和一連通到一與海面隔離的蓄水池的排水口，進水口和排水口分別設有進水閥和排水閥；一浮錘，浮設于水槽內的水面上，可隨水槽內水位的升降而升降；一桿體，豎直地連設于浮錘上方，可隨浮錘的升降作上下直線運動，該桿體側面設有一齒條；一發(fā)電齒輪，該發(fā)電齒輪與一發(fā)電機的輸入軸相連，且該發(fā)電齒輪與前述桿體的齒條嚙合，隨該桿體的直線運動而轉動。
前述裝置還包括1)多個水槽，每一水槽均具有相同的附屬結構；2)每一水槽均設有進水閥關閉控制輪，每一桿體上均設有與進水閥關閉控制輪配合的第一控制齒，以連動控制同一水槽的進水閥關閉；3)每一水槽均設有進水閥開啟控制輪，每一桿體上均設有與進水閥開啟控制輪配合的第二控制齒，連動控制上一水槽的進水閥開啟；4)每一水槽均設有排水閥關閉控制輪，每一桿體上均設有與排水閥關閉控制輪配合的第三控制齒，連動控制同一水槽的排水閥關閉；4)每一水槽均設有排水閥開啟控制輪，每一桿體上均設有與排水閥開啟控制輪配合的第四控制齒，連動控制下一水槽的排水閥開啟。
前述裝置中，最后一個水槽靠上部旁連設有一小水槽，該小水槽距離其底部一定高度處設有與最后一個水槽相連通的進水口，小水槽底部設有連通到一與海面隔離的蓄水池的排水口，排水口分別設有排水閥，小水槽內的水面上浮設有一可隨水槽內水位的升降而升降的浮錘，浮錘上方豎直地連設有一桿體，該桿體旁于相同高度設有進水閥開啟控制輪、排水閥關閉控制輪，桿體上設有當小水槽內的水位降至最低時可分別連動控制進水閥開啟控制輪、排水閥關閉控制輪的控制齒，最后一個水槽的排水閥開啟控制輪連動控制第一水槽的排水閥開啟，同時連動控制小水槽的排水閥開啟，小水槽的進水閥開啟控制輪連動控制最后一個水槽的進水閥開啟，其排水閥關閉控制輪連動控制其自身的排水閥關閉。
前述裝置中，進水閥關閉控制輪的位置高于進水閥開啟控制輪的位置，進水閥開啟控制輪的位置高于排水閥開啟控制輪和排水閥關閉控制輪的位置，所述桿體的截面的形狀為工字形，各控制齒分而于其中三個邊上，與發(fā)電齒輪相嚙合的齒條設于其另一邊上，各控制齒位于相同高度。
前述裝置中，浮錘上半部分為空心體，下半部分為實心體。
前述裝置中，桿體的上端部滑設于一豎直方向的柱形槽中，該上端部通過設于其兩側的滑輪與該柱形槽可滑動配合，浮錘下方豎直地連設一定位桿，該定位桿通過設于其兩側的滑輪活動配合于一設于水槽底部的柱形的限位槽中。
前述裝置中，蓄水池側面設有一出水口，該出水口上滑設有一閘板，閘板上連設有一浮于海面上的浮體。
由上述對本發(fā)明的描述可知，本發(fā)明具有如下優(yōu)點一，能充分利用潮汐的漲落進行發(fā)電，由于本發(fā)明并不是利用水輪機進行發(fā)電，而是利用水槽內浮錘的直線運動帶動發(fā)電齒輪進行發(fā)電，因此不會浪費水的勢能，發(fā)電效率較高；二，多個水槽連續(xù)工作，可實現(xiàn)全天連續(xù)發(fā)電，不象以往利用潮汐發(fā)電僅能進行間隔性地發(fā)電；三，使用方便，可實現(xiàn)自動連續(xù)發(fā)電；四，海水用完后又排入大海中，不會造成任何環(huán)境污染，不會破壞生態(tài)平衡；五，可方便地安裝于海邊，其動力來源取之不盡，用之不竭。


圖1為本發(fā)明總體結構示意圖；圖2為本發(fā)明最后一個水槽的結構示意圖；圖3為圖1中桿體局部放大圖；圖4為圖3的右視圖；圖5為圖3的左視圖；圖6為本發(fā)明桿體局部立體示意圖；圖7為本發(fā)明蓄水池的立體結構示意圖。
具體實施例參照圖1至圖7，詳細說明本發(fā)明的具體實施例。
該利用潮汐發(fā)電的裝置可安裝于海邊潮水退潮時的最低水位處，該裝置包括多個結構相同的水槽，下面以其中第一個水槽1為例來說明其結構。
該水槽1頂部邊緣高于潮水漲潮時的最高水位，其靠底部的一側設有一個與海面連通的進水口11，該進水口11的高度只要低于漲潮時的最高水位即可，最好是接近于退潮時的最低水位，且該進水口11設有進水閥110；該水槽1靠底部的另一側設有一排水口12，該排水口12的高度應高于退潮時的最低水位，才能進行排水，且最好接近于退潮時的最低水位，以便充分利用潮汐的水位差，該排水口12連通到一蓄水池10，排水口12設有排水閥120。
參照圖7，該蓄水池10與海面隔離，該蓄水池10通過入水口101和水槽1的排水口12連接，蓄水池10側面設有一出水口102，該出水口102上設有一可上下滑動的閘板103，閘板103頂部連設有一浮于海面上的浮體104。該蓄水池10的頂部邊緣高于漲潮時的最高水位，其出水口102低于水槽1的排水口12，但高于退潮時的最低水位。且該水槽的面積足夠大，能容納各水槽中排出的水。退潮時，閘板103隨浮體104向下滑動，出水口102打開，蓄水池10內的積水排入大海，漲潮時，閘板103隨浮體104上升，出水口102被封閉，蓄水池10內部與海面之間被分隔開，以便各水槽能向蓄水池10中排水。
水槽1中設有一浮錘13，該浮錘13浮設于水槽1內的水面上，可隨水槽1內水位的升降而升降，該浮錘13上方豎直地連設有一桿體14，該桿體14可隨浮錘13的升降作上下直線運動。參照圖3至圖6，該桿體14的截面為工字形，其左前側、左后側、右前側的三個邊上于相同高度位置分別設有一控制齒，右前側的控制齒為第一控制齒142，左后側的控制齒為第二/第三控制齒144，左前側的控制齒為第四控制齒143；桿體14右后側設有一齒條141，該齒條141的頂部與各控制齒的頂部平齊，其底部延伸至浮錘13上表面。
上述浮錘13上半部分為空心體，下半部分為實心體，使其既可以隨著水槽1中的水位上升，下降時又可以產生足夠的向下的拉力。
水槽1上方靠近其頂部邊緣處設有位于同一高度且排列于桿體14周圍的排水閥關閉控制輪19，排水閥開啟控制輪17和發(fā)電齒輪15。排水閥關閉控制輪19與第二/第三控制齒144對應配合，且排水閥關閉控制輪19為單向輪，僅當?shù)诙?第三控制齒144向下運動時排水閥關閉控制輪19才會動作；排水閥開啟控制輪17與第四控制齒143對應配合，且排水閥開啟控制輪17為單向輪，僅當?shù)谒目刂讫X143向下運動時排水閥關閉控制輪17才會動作；發(fā)電齒輪15與齒條141對應配合，且發(fā)電齒輪15為單向輪，僅當齒條141向下運動時發(fā)電齒輪15才會動作。
排水閥關閉控制輪19的正上方一定高度位置設有一進水閥開啟控制輪16，該進水閥開啟控制輪16與第二/第三控制齒144對應配合，且該進水閥開啟控制輪16為單向輪，僅當?shù)诙?第三控制齒144向下運動時進水閥開啟控制輪16才會動作；對應于第一控制齒142設有一進水閥關閉控制輪18，該進水閥關閉控制輪18的位置高于進水閥開啟控制輪16，該進水閥關閉控制輪18為單向輪，且僅當?shù)谝豢刂讫X142向上動動時，該進水閥關閉控制輪18才會動作。
上述各控制輪及發(fā)電齒輪15均為單向轉動輪，其具體結構可有多種，且為現(xiàn)有技術，在此不詳述。
桿體14的上端部滑設于一豎直方向的柱形槽145中，該上端部通過設于其兩側的滑輪146與該柱形槽145可滑動配合，浮錘13下方豎直地連設一定位桿147，該定位桿147活動配合于一設于水槽1底部的柱形的限位槽148中，定位桿147底部兩側設有滑輪149，可于限位槽148兩側壁上滑動，該種結構使浮錘13及桿體14能穩(wěn)定地在豎直方向上做直線運動。
參照圖1，第二水槽2和第三水槽3和第一水槽1的結構相同，其相應技術特征分別為第二水槽2進水口21、進水閥210、排水口22、排水閥220、浮錘23、桿體24、發(fā)電齒輪25、進水閥開啟控制輪26、排水閥開啟控制輪27、進水閥關閉控制輪28、排水閥關閉控制輪29、柱形槽245、滑輪246、定位桿247、限位槽248、滑輪249；第三水槽3進水口31、進水閥310、排水口32、排水閥320、浮錘33、桿體34、發(fā)電齒輪35、進水閥開啟控制輪36、排水閥開啟控制輪37、進水閥關閉控制輪38、排水閥關閉控制輪39、柱形槽345、滑輪346、定位桿347、限位槽348、滑輪349。
雖然圖1僅顯示三個水槽，但本發(fā)明可依該原理連接任意數(shù)量的同種結構的水槽，如圖2所示，最后一個水槽n的結構也和前述各水槽結構相同，其對應的主要技術特征有進水口n1、進水閥n10、排水口n2、排水閥n20、浮錘n3、桿體n4、發(fā)電齒輪n5、進水閥開啟控制輪n6、排水閥開啟控制輪n7、進水閥關閉控制輪n8、排水閥關閉控制輪n9。最后一個水槽n的工作原理也和前述各水槽相同。
參照圖2，最后一個水槽n側壁靠上位置還連設有一個小水槽a，其結構和原理和前述各水槽大體相同，對應的技術特征主要有與最后一個水槽n連通的進水口a1、排水口a2、排水閥a20、浮錘a3、桿體a4、進水閥開啟控制輪a6、排水閥關閉控制輪a9。其中，進水閥開啟控制輪a6、排水閥關閉控制輪a9位于同一高度，桿體a4上設有當小水槽a內的水位降至最低時可分別連動控制進水閥開啟控制輪a6、排水閥關閉控制輪a9的控制齒。另外，進水口a1距離小水槽a的底部有一定的高度。
最后一個水槽n的排水閥開啟控制輪n7連動控制第一水槽1的排水閥120開啟，同時連動控制小水槽a的排水閥a20開啟，小水槽a的進水閥開啟控制輪a6連動控制最后一個水槽n的進水閥n10開啟，其排水閥關閉控制控制輪a9連動控制其自身的排水閥a20關閉。
下面詳細說明本裝置的工作過程。
初始狀態(tài)下，每一水槽1、2、3的進水閥110、210、310開啟，排水閥120、220、320關閉，漲潮時海水通過各進水口11、21、31進入每一水槽1、2、3中，每一水槽1、2、3內的水位逐漸上升，每一水槽1、2、3內的浮錘13、23、33隨之上升，當該水位上升到一定高度時，每一桿體14、24、34的第一控制齒142、242、342帶動對應的進水閥關閉控制輪18、28、38動作，使每一進水閥110、210、310關閉，每一進水口11、21、31被阻斷而不再進水；最后一個水槽n也如上所述的步驟充滿水，小水槽a也同樣充滿水。
此時，人工開啟第一個水槽1的排水閥110，第一水槽1內的海水逐漸排入蓄水池10，其水位逐漸下降，其浮錘13隨之下降，當下降到最低位置時，其桿體14上的第二/第三控制齒144帶動排水閥關閉控制19輪動作，使第一水槽的排水閥120關閉，同時其第四控制齒143帶動排水閥開啟控制輪17動作，使第二水槽2的排水閥220開啟；第二水槽2內的海水開始逐漸排入蓄水池10，當其浮錘23下降到一定位置時，其桿體24上的第二/第三控制齒帶動其進水閥開啟控制輪26動作，使第一水槽1的進水閥110開啟，以便進行下一次進水；而當?shù)诙?的水位降至最低位置時，其桿體24上的第二/第三控制齒帶動對應的排水閥關閉控制輪29動作，使其排水閥220關閉，同時其第四控制齒帶動對應的排水閥開啟控制輪27，打開第三水槽3的排水閥320，使第三水槽3開始排水。
第三水槽3的工作原理與前述類似，其進水閥開啟控制輪36可控制第二水槽2的進水閥210打開。以此類推，第三水槽3之后的各個水槽動作過程也相同。最后一個水槽n排完水時，小水槽內的水面位于其進水口a1處，而第一個水槽1已經再次充滿水，此時海平面恰好再次漲至最高，最后一個水槽n的排水閥開啟控制輪n7連動控制第一水槽1的排水閥120打開，使第一水槽1開始再次排水，進入下一循環(huán)，最后一個水槽n的排水閥開啟控制輪n7同時連動控制小水槽a的排水閥a20打開，使其可開始排水，當小水槽a內的水排完時，其排水閥關閉控制輪a9連動控制其自身的排水閥a20關閉，以便小水槽a進入可再次被充水的狀態(tài)，而其進水閥開啟控制輪a6則連動控制最后一個水槽n的進水閥n10打開，使最后一個水槽n也可再次進入充水狀態(tài)。
由上可見，設計小水槽a的作用在于，小水槽a可控制最后一個水槽n在排完水后才打開其進水閥n10，這樣既可保證最后一個水槽n能順利排水，又能使最后一個水槽n能順利地進行下一次充水，以保證前述各水槽進行連續(xù)循環(huán)排水。如此可形成循環(huán)控制，根據(jù)潮汐周期及各水槽進水和排水的時間，可計算出所需水槽的總個數(shù)，從而可實現(xiàn)不間斷連續(xù)地發(fā)電。各控制齒或控制輪的高度可設計為調，根據(jù)潮汐水位高低不同，可調節(jié)各控制齒或控制輪的高度以和潮汐水位相適配。
圖1和圖2中的虛線表示各控制輪與各進水閥、排水閥之間的控制關系，該種連動控制機構可有多種，如鏈條傳動、皮帶傳動、齒輪傳動等等，均為現(xiàn)有技術，在此不再說明。
上述僅為本發(fā)明的一個具體實施例，但本發(fā)明的設計構思并不局限于此。例如，利用該構思，可輕易地設計出，將本發(fā)明中的桿體改為一齒輪體，而浮錘上連設一鏈條，該鏈條繞設于該齒輪體上，鏈條的另一端連接一懸空的重量適當?shù)闹匚?，該浮錘隨著水槽內水位的升降而升降，并帶動齒輪體轉動，從而帶動發(fā)電機發(fā)電。而且本發(fā)明也并不僅僅適用于利用潮汐發(fā)電，只需要具備一定落差的水源對本發(fā)明中的水槽灌水即可，在此種情況下，只需設置至少兩個水槽即可實現(xiàn)自動循環(huán)控制，達到不間斷發(fā)電的目的。凡利用此構思對本發(fā)明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發(fā)明保護范圍的行為。
權利要求
1.利用潮汐發(fā)電的方法，包括以下步驟1)漲潮時，使海水積蓄于水槽中；2)使水槽內的海水逐漸排出水槽，水槽中的水位逐漸降低；3)水槽中的水位降低時，浮設于水槽內水面上的一浮錘隨之逐漸下降；4)浮錘下降時帶動連設于浮錘上的桿體運動，桿體的直線運動帶動一發(fā)電齒輪轉動，該發(fā)電齒輪帶動發(fā)電機發(fā)電。
2.如權利要求1所述的利用潮汐發(fā)電的方法，其特征在于漲潮時使海水積蓄于多個水槽中，并使各水槽中的海水按一定的先后順序依次連續(xù)排出，以帶動多個發(fā)電齒輪連續(xù)轉動，從而帶動發(fā)電機進行連續(xù)發(fā)電。
3.如權利要求2所述的利用潮汐發(fā)電的方法，進一步包括1)前一水槽排完水時，后一水槽開始排水；2)后一水槽開始排水一段時間后，前一水槽再次開始積蓄海水；3)最后一個水槽排完水時，第一水槽開始再次排水。
4.利用潮汐發(fā)電的裝置，包括一水槽，包括一與海面連通的進水口和一連通到一與海面隔離的蓄水池的排水口，進水口和排水口分別設有進水閥和排水閥；一浮錘，浮設于水槽內的水面上，可隨水槽內水位的升降而升降；一桿體，豎直地連設于浮錘上方，可隨浮錘的升降作上下直線運動，該桿體側面設有一齒條；一發(fā)電齒輪，該發(fā)電齒輪與一發(fā)電機的輸入軸相連，且該發(fā)電齒輪與前述桿體的齒條嚙合，隨該桿體的直線運動而轉動。
5.如權利要求4所述的利用潮汐發(fā)電的裝置，還包括1)多個水槽，每一水槽均具有相同的附屬結構；2)每一水槽均設有進水閥關閉控制輪，每一桿體上均設有與進水閥關閉控制輪配合的第一控制齒，以連動控制同一水槽的進水閥關閉；3)每一水槽均設有進水閥開啟控制輪，每一桿體上均設有與進水閥開啟控制輪配合的第二控制齒，連動控制上一水槽的進水閥開啟；4)每一水槽均設有排水閥關閉控制輪，每一桿體上均設有與排水閥關閉控制輪配合的第三控制齒，連動控制同一水槽的排水閥關閉；5)每一水槽均設有排水閥開啟控制輪，每一桿體上均設有與排水閥開啟控制輪配合的第四控制齒，連動控制下一水槽的排水閥開啟。
6.如權利要求5所述的利用潮汐發(fā)電的裝置，其特征在于最后一個水槽靠上部旁連設有一小水槽，該小水槽距離其底部一定高度處設有與最后一個水槽相連通的進水口，小水槽底部設有連通到一與海面隔離的蓄水池的排水口，排水口分別設有排水閥，小水槽內的水面上浮設有一可隨水槽內水位的升降而升降的浮錘，浮錘上方豎直地連設有一桿體，該桿體旁于相同高度設有進水閥開啟控制輪、排水閥關閉控制輪，桿體上設有當小水槽內的水位降至最低時可分別連動控制進水閥開啟控制輪、排水閥關閉控制輪的控制齒，最后一個水槽的排水閥開啟控制輪連動控制第一水槽的排水閥開啟，同時連動控制小水槽的排水閥開啟，小水槽的進水閥開啟控制輪連動控制最后一個水槽的進水閥開啟，其排水閥關閉控制輪連動控制其自身的排水閥關閉。
7.如權利要求5所述的利用潮汐發(fā)電的裝置，其特征在于進水閥關閉控制輪的位置高于進水閥開啟控制輪的位置，進水閥開啟控制輪的位置高于排水閥開啟控制輪和排水閥關閉控制輪的位置，所述桿體的截面的形狀為工字形，各控制齒分而于其中三個邊上，與發(fā)電齒輪相嚙合的齒條設于其另一邊上，各控制齒位于相同高度。
8.如權利要求4所述的利用潮汐發(fā)電的裝置，其特征在于所述的浮錘上半部分為空心體，下半部分為實心體。
9.如權利要求4所述的利用潮汐發(fā)電的裝置，其特征在于所述桿體的上端部滑設于一豎直方向的柱形槽中，該上端部通過設于其兩側的滑輪與該柱形槽可滑動配合，浮錘下方豎直地連設一定位桿，該定位桿通過設于其兩側的滑輪活動配合于一設于水槽底部的柱形的限位槽中。
10.如權利要求4所述的利用潮汐發(fā)電的裝置，其特征在于所述蓄水池側面設有一出水口，該出水口上滑設有一閘板，閘板上連設有一浮于海面上的浮體。
全文摘要
利用潮汐發(fā)電的方法，包括以下步驟漲潮時，使海水積蓄于水槽中；使水槽內的海水逐漸排出水槽，水槽中的水位逐漸降低；水槽中的水位降低時，浮設于水槽內水面上的一浮錘隨之逐漸下降；浮錘下降時帶動連設于浮錘上的桿體運動，桿體的直線運動帶動一發(fā)電齒輪轉動，該發(fā)電齒輪帶動發(fā)電機發(fā)電。本發(fā)明能充分利用潮汐的漲落進行發(fā)電，不會浪費水的勢能，發(fā)電效率較高；可實現(xiàn)全天連續(xù)發(fā)電，不象以往利用潮汐發(fā)電僅能進行間隔性地發(fā)電；使用方便，可實現(xiàn)自動連續(xù)發(fā)電；海水用完后又排入大海中，不會造成任何環(huán)境污染，不會破壞生態(tài)平衡；可方便地安裝于海邊，其動力來源取之不盡，用之不竭。
文檔編號F03B13/26GK1796770SQ20041007578
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月30日 優(yōu)先權日2004年12月30日
發(fā)明者阮露 申請人:阮露