CN103147906B - 气动式传动装置及气动式传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气动式传动装置，其特征在于：包括浮力装置，所述浮力装置包括容器、充气后体积膨胀的浮力体、输气管和传动杆，浮力体设置在容器内且浮力体与输气管相连，传动杆包括与输气管铰接的连接部以及设置在连接部两端的彼此之间留有输气管让位间隙的两个传动部；所述传动杆的传动部连接安装在机架上的动力输出轴。本发明的气动式传动装置结构简单，传动效率高，可作为动力装置使用，尤其适合用于浮力发电领域，环保节能，维护方便，成本低廉，且发电效率高。

Description

气动式传动装置及气动式传动系统

技术领域

    本发明涉及一种传动装置和传动系统，尤其涉及一种在发电领域应用的气动式传动装置和气动式传动系统。

背景技术

目前，电能被广泛应用在动力、照明、冶金、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、国民经济腾飞的主要动力。随着社会不断发展，对于电能的需求越来越高。现有的发电方式主要有：火力发电，水里发电，风能发电以及太阳能发电。除此之外，还有一种浮力发电系统，该系统包含发电机和动力设备，动力设备提供发电机运转动能，动力设备包含储液槽、气浮装置、供气装置、坠体装置以及传动装置。但目前现有的利用浮力发电的装置和系统结构比较复杂，占地面积大，使用成本高。尤其是带动发电机的动力设备其能耗较高，导致发电效率较低。

发明内容

本发明的目的在于在此提供一种结构简单的气动式传动装置。

本发明是这样实现的，构造一种气动式传动装置，其特征在于：

    包括浮力装置，所述浮力装置包括容器、充气后体积膨胀的浮力体、输气管和传动杆，浮力体设置在容器内且浮力体与输气管相连，传动杆包括与输气管铰接的连接部以及设置在连接部两端的彼此之间留有输气管让位间隙的两个传动部：所述传动杆的传动部连接安装在机架上的动力输出轴。

根据本发明所述的气动式传动装置，其特征在于：

    所述输气管通过控制阀与传动杆的连接部铰接，所述控制阀包括壳体以及设置在壳体内部的与壳体转动配合的转子，所述转子安装在传动杆的连接部上，所述壳体上设置有进气孔和排气孔，壳体内设置有与进气孔连通的进气通道以及与排气孔连通的排气通道；

     所述输气管包括与浮力体相连的进气支管和排气支管，进气支管与进气通道相连，排气支管与排气通道相连；

     进气通道内设置有进气塞体，进气通道内还设置有位于进气支管与进气孔之间的进气通道挡肩，进气塞体上设置有进气塞体挡肩，

进气塞体上套接有进气塞体复位弹簧，进气塞体复位弹簧位于进气通道挡肩和进气塞体挡肩之间；

     排气通道内设置有排气塞体，排气通道内还设置有位于排气支管与排气孔之间的排气通道挡肩，排气塞体上设置有排气塞体挡肩，排气塞体上套接有排气塞体复位弹簧，排气塞体复位弹簧位于排气通道挡肩和排气塞体挡肩之间。

    当传动杆由下向上运动时，转子仅对排气塞体施加压力，使得排气孔与排气支管之间被排气塞体堵塞，且进气塞体在进气塞体复位弹簧作用下远离进气孔，使得进气孔与进气支管连通；当传动杆由上向下运动时，转子仅对进气塞体施加压力，使得进气孔进气支管之间被进气塞体堵塞，且排气塞体在排气塞体复位弹簧作用下远离排气孔，使得排气孔与排气支管连通。

根据本发明所述的气动式传动装置，其特征是：所述传动杆为U形。

根据本发明所述的气动式供动装置，其特征是：所述浮力体为橡胶球。

一种气动式传动系统，其特征是：包括至少两个并列排布的权利要求1所述的浮力装置，相邻两个传动杆的相邻的传动部之间连接有安装在机架上的中间传动轴，并列排布的各个浮力装置中位于两端的浮力装置的传动杆的外侧传动部连接有安装在机架上的动力输出轴。

根据本发明所述的气动式传动系统，其特征是：所述输气管通过控制阀与传动杆的连接部铰接，所述控制阀包括壳体以及设置在壳体内部的与壳体转动配合的转子，所述转子安装在传动杆的连接部上，所述壳体上设置有进气孔和排气孔，壳体内设置有与进气孔连通的进气通道以及与排气孔连通的排气通道；

     所述输气管包括与浮力体相连的进气支管和排气支管，进气支管与进气通道相连，排气支管与排气通道相连；

     进气通道内设置有进气塞体，进气通道内还设置有位于进气支管与进气孔之间的进气通道挡肩，进气塞体上设置有进气塞体挡肩，

进气塞体上套接有进气塞体复位弹簧，进气塞体复位弹簧位于进气通道挡肩和进气塞体挡肩之间；

     排气通道内设置有排气塞体，排气通道内还设置有位于排气支管与排气孔之间的排气通道挡肩，排气塞体上设置有排气塞体挡肩，排气塞体上套接有排气塞体复位弹簧，排气塞体复位弹簧位于排气通道挡肩和排气塞体挡肩之间。

    当传动杆由下向上运动时，转子仅对排气塞体施加压力，使得排气孔与排气支管之间被排气塞体堵塞，且进气塞体在进气塞体复位弹簧作用下远离进气孔，使得进气孔与进气支管连通；当传动杆由上向下运动时，转子仅对进气塞体施加压力，使得进气孔与进气支管之间被进气塞体堵塞，且排气塞体在排气塞体复位弹簧作用下远离排气孔，使得排气孔与排气支管连通。

根据本发明所述的气动式传动系统，其特征是：

     所述壳体内设置有进气塞体限位结构，进气塞体限位结构位于转子与进气塞体挡肩之间，壳体内设置有排气塞体限位结构，排气塞体限位结构位于转子与排气塞体挡肩之间。

根据本发明所述的气动式传动系统，其特征是：所述传动杆为U形，相邻两个传动杆之间的夹角为大于0度且小于180度。

根据本发明所述的气动式传动系统，其特征是：包括4个浮力装置，各个浮力装置的传动杆按照中间传动轴的周向依次相间90度夹角设置。

根据本发明所述的气动式传动系统，其特征是：所述浮力体为橡胶球。

本发明的有益效果是：（1）本发明的气动式传动装置结构简单，传动效率高，可作为动力装置使用，尤其适合用于浮力发电领域，环保节能，维护方便，成本低廉，且发电效率高。（2）本发明的气动式传动系统结构简单，运转稳定，传动效率高，可作为动力装置使用，尤其适合用于浮力发电领域，环保节能，维护方便，成本低廉，且发电效率高。

附图说明

图1为由4套浮力装置组成的气动式传动系统的示意图;

图2为图1中A区域的放大图；

图3为控制阀的内部结构示意图；

图中：1、容器，2、浮力体，3、传动部，4、连接部，5、动力输出轴，6、中间传动轴，7、排气支管，8、壳体，801、排气通道挡肩，802、排气孔，803、排气塞体复位弹簧，804、排气塞体挡肩，805、排气塞体限位结构，806、排气塞体，807、转子，808、进气塞体，809、进气塞体限位结构，811、进气通道挡肩，812、进气塞体挡肩，813、进气塞体复位弹簧，814、进气孔，815、排气通道，816、进气通道，9、进气支管，10、输气管，11、输气管让位间隙。

具体实施方式

下面结体附图1-3和具体实施方式对本发明进一步说明：

如图1和图2所示，本发明所述的气动式传动装置，包括浮力装置，所述浮力装置包括容器1、充气后体积膨胀的浮力体2、输气管10和传动杆，浮力体2设置在容器1内且浮力体2与输气管10相连，传动杆包括与输气管10铰接的连接部4以及设置在连接部4两端的彼此之间留有输气管让位间隙11的两个传动部3；所述传动杆的两个传动部3分别连接有安装在机架上的动力输出轴5，也就是将图1中的单独一套浮力装置进行应用。使用时，向容器1内灌水，将输气管与气源相连，利用输气管以及浮力体2自身的重力使浮力体下沉至水底，然后通过输气管向浮力体内充气，浮力体2在充气后体积膨胀，膨胀后的浮力体会由水底浮起，利用水的浮力可借助输气管驱动传动杆转动，进而带动动力输出轴转动180度后，将浮力体内气体排出，这时浮力体借助重力可下沉，在下沉过程中会借助输气管驱动传动杆转动，进而带动力输出轴继续转动180度，这样周而复始，可使动力输出轴持续转动。动力输出轴可与需要带动的机械相连，使得本发明的气动式传动装置可作为一个动力装置使用。例如动力输出轴可与发电机相连，这样就可使用本发明的上述气动式传动装置进行发电。上述浮力体可为一个橡胶制成的球体，该球体充气后体各膨胀，排气后气体收缩。当然，上述浮力体也可为其它充气后体积可膨胀的材料制成。上述传动杆的实施方式有多种，例如可为V形等。为了便于加工以及设置和安装，所述传动杆为U形，如图1所示，U形传动杆的连接部和两个传动部可分别加工成型，然后通过螺栓相互组装成一体。

为了通过简单的结构实现浮力体的自动充放气，所述输气管10通过控制阀与传动杆的连接部铰接，所述控制阀包括壳体8以及设置在壳体8内部的与壳体转动配合的转子807，所述转子807安装在传动杆的连接部4上，所述壳体8上设置有进气孔814和排气孔802，壳体8内设置有与进气孔814连通的进气通道816以及与排气孔802连通的排气通道815；所述输气管10包括与浮力体2相连的进气支管9和排气支管7，进气支管9与进气通道816相连，排气支管7与排气通道815相连；进气通道816内设置有进气塞体808，进气通道816内还设置有位于进气支管9与进气孔814之间的进气通道挡肩811，进气塞体808上设置有进气塞体挡肩812，进气塞体808上套接有进气塞体复位弹簧813，进气塞体复位弹簧813位于进气通道挡肩811和进气塞体挡肩812之间；排气通道815内设置有排气塞体806，排气通道815内还设置有位于排气支管7与排气孔802之间的排气通道挡肩801，排气塞体806上设置有排气塞体挡肩804，排气塞体806上套接有排气塞体复位弹簧803，排气塞体复位弹簧803位于排气通道挡肩801和排气塞体挡肩804之间；当传动杆由下向上运动时，转子807仅对排气塞体806施加压力，使得排气孔802与排气支管7之间被排气塞体806堵塞，且进气塞体808在进气塞体复位弹簧813作用下远离进气孔814，使得进气孔814与进气支管9连通；当传动杆由上向下运动时，转子807仅对进气塞体808施加压力，使得进气孔814与进气支管9之间被进气塞体808堵塞，且排气塞体806在排气塞体复位弹簧803作用下远离排气孔802，使得排气孔802与排气支管7连通。上述控制阀在使用时，在浮力体上升过程中，排气孔与排气支管之间被堵塞，无法排气，可保证浮力体具有稳定的浮力支撑其持续上升；在浮力体下降过程中，进气孔与进气支管之间被堵塞，浮力体只能排气，不能充气，可使浮力体迅速下沉。这样可保证浮力体迅速上升和下沉，也简化了用于控制浮力体充气和排气的系统，通过简单的结构实现了浮力体稳定的充气和排气。

  在上述基础上，为了提高传动的连续性和稳定性，有效提高动力输出轴的转速，本发明还提供了一种气动式传动系统，如图1所示，包括至少两个并列排布的上述浮力装置，相邻两个传动杆的相邻的传动部3之间连接有安装在机架上的中间传动轴6，并列排布的各个浮力装置中位于两端的浮力装置的传动杆的外侧传动部连接有安装在机架上的动力输出轴5。采用上述结构，使用时，每个传动杆的上升或下降会相应的通过中间传动轴带动其他传动杆的上升或下降，从而可有效提高传动的连续性和稳定性，也可提高动力输出轴的转速。在上述基础上，上述气动式传动系统中也可使用上述控制阀来实现浮力体的自动充放气。进一步的是，为了控制进气塞体和排气塞体在各自复位弹簧作用下的回弹位置，防止进气塞体或排气塞体与壳体内结构发生不必要的冲撞，如图3所示，所述壳体8内位于转子807与进气塞体挡肩812之间设置有进气塞体限位结构809，壳体8内位于转子807与排气塞体挡肩804之间设置有排气塞体限位结构805。

   虽然通过设置多个浮力装置可显著提高传动功率，但在供气过程中，由于操作不当也有可能出现死点，出现死点时，虽然可通过手动调整使系统继续工作，但这样势必影响整个系统长期稳定的运行。为了克服上述不足，所述传动杆为U形，相邻两个传动杆之间的夹角为大于0度且小于180度。由于相邻的传动杆之间都存在夹角，因此当其中一个传动杆位于死点位置时，与它相邻的传动杆不会位于死点位置，其他传动杆的运动会带动该传动杆转过死点位置继续转动，所以采用上述结构可有效避免死点位置，保证系统持续稳定正常运转。在上述基础上，一方面使结构简化，减少设备占地面积，另一方面保证该系统拥有较高的传动功率，如图1所示，该系统包括4个浮力装置，各个浮力装置的传动杆按照中间转动轴的周向依次相间90度夹角设置。

Claims (8)

1.一种气动式传动装置，其特征在于：

  包括浮力装置，所述浮力装置包括容器（1）、充气后体积膨胀的浮力体（2）、输气管（10）和传动杆，浮力体（2）设置在容器（1）内且浮力体（2）与输气管（10）相连，传动杆包括与输气管（10）铰接的连接部（4）以及设置在连接部（4）两端的彼此之间留有输气管让位间隙（11）的两个传动部（3）；所述传动杆的传动部（3）连接安装在机架上的动力输出轴（5）；

  所述输气管（10）通过控制阀与传动杆的连接部（4）铰接，所述控制阀包括壳体（8）以及设置在壳体（8）内部的与壳体转动配合的转子（807），所述转子（807）安装在传动杆的连接部（4）上，所述壳体（8）上设置有进气孔（814）和排气孔（802），壳体（8）内设置有与进气孔（814）连通的进气通道（816）以及与排气孔（802）连通的排气通道（815）；

  所述输气管包括与浮力体（2）相连的进气支管（9）和排气支管（7），进气支管（9）与进气通道（816）相连，排气支管（7）与排气通道（815）相连；

  进气通道（816）内设置有进气塞体（808），进气通道（816）内还设置有位于进气支管（9）与进气孔（814）之间的进气通道挡肩（811），进气塞体上设置有进气塞体挡肩（812）；

进气塞体（808）上套接有进气塞体复位弹簧（813），进气塞体复位弹簧（813）位于进气通道挡肩（811）和进气塞体挡肩（812）之间；

  排气通道（815）内设置有排气塞体（806），排气通道（815）内还设置有位于排气支管（7）与排气孔（802）之间的排气通道挡肩（801），排气塞体（806）上设置有排气塞体挡肩（804），排气塞体（806）上套接有排气塞体复位弹簧（803），排气塞体复位弹簧（803）位于排气通道挡肩（801）和排气塞体挡肩（804）之间。

2.根据权利要求l所述的气动式传动装置，其特征是：所述传动杆为U形。

3.根据权利要求l所述的气动式供动装置，其特征是：所述浮力体（2）为橡胶球。

4.一种气动式传动系统，其特征是：包括至少两个并列排布的权利要求1所述的浮力装置，相邻两个传动杆的相邻的传动部之间连接有安装在机架上的中间传动轴（6），并列排布的各个浮力装置中位于两端的浮力装置的传动杆的外侧传动部连接有安装在机架上的动力输出轴（5）；

所述输气管（10）通过控制阀与传动杆的连接部铰接，所述控制阀包括壳体（8）以及设置在壳体（8）内部的与壳体转动配合的转子（807），所述转子(807)安装在传动杆的连接部上，壳体（8）内设置有与进气孔（814）连通的进气通道（816）以及与排气孔（802）连通的排气通道（815）;

  所述输气管包括与浮力体（2）相连的进气支管（9）和排气支管（7），进气支管（9）与进气通道（816）相连，排气支管（7）与排气通道（815）相连；

  进气通道（816）内设置有进气塞体（808），进气通道（816）内还设置有位于进气支管（9）与进气孔（814）之间的进气通道挡肩（811），进气塞体上设置有进气塞体挡肩（812），

进气塞体（808）上套接有进气塞体复位弹簧（813），进气塞体复位弹簧（813）位于进气通道挡肩（811）和进气塞体挡肩（812）之间；

  排气通道（815）内设置有排气塞体（806），排气通道（815）内还设置有位于排气支管（7）与排气孔（802）之间的排气通道挡肩（801），排气塞体（806）上设置有排气塞体挡肩（804），排气塞体（806）上套接有排气塞体复位弹簧（803），排气塞体复位弹簧（803）位于排气通道挡肩（801）和排气塞体挡肩（804）之间。

5.根据权利要求4所述的气动式传动系统，其特征是：所述壳体（8）内设置有进气塞体限位结构（809），进气塞体限位结构（809）位于转子（807）与进气塞体挡肩（8l2）之间，壳体（8）内设置有排气塞体限位结构（805），排气塞体限位结构（805）位于转子（807）与排气塞体挡肩（804）之间。

6.根据权利要求4所述的气动式传动系统，其特征是：所述传动杆为U形，相邻两个传动杆之间的夹角为大于0度且小于180度。

7.根据权利要求6所述的气动式传动系统，其特征是：包括4个浮力装置，各个浮力装置的传动杆按照中间传动轴的周向依次相间90度夹角设置。

8.根据权利要求4所述的气动式传动系统，其特征是：所述浮力体（2）为橡胶球。