CN104454296A - 一种全自动水下浮力发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动水下浮力发电系统，包括具有多个水轮机的水轮机组、发电机组以及给所述水轮机供水的循环给水系统，每个所述水轮机包括依次连接的储水箱、加压装置、高压水箱、涡轮装置和排水装置；所述涡轮装置包括外壳、转轴和位于所述外壳内部且沿着转轴的周向分布的多个涡轮叶片，所述涡轮叶片的两个侧面均为波浪面，所述转轴的输出端连接有万向轴承和与所述万向轴承连接的万向轴；所述水轮机组的相邻的两个水轮机的万向轴通过同步器连接，且所述水轮机组的输出轴通过传动件与发电机组连接。该全自动水下浮力发电系统的结构设计可以有效地提高涡轮叶片的转速以提高全自动水下浮力发电系统的发电量。

Description

一种全自动水下浮力发电系统

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，更具体地说，涉及一种全自动水下浮力发电系统。

背景技术

目前全自动水下浮力发电系统一般包括多个水轮机并联的水轮机组、发电机组以及给水轮机供水的给水系统，其中水轮机组的输出轴与发电机组的输入轴连接。水轮机利用水流一泻而下的流水冲击力，带动水轮机的涡轮叶片旋转进而实现发电。水轮机包括依次连接的储水箱、高压水箱、涡轮装置和排水装置，其中高压水箱的出水口与涡轮装置的进水口连通，涡轮装置的出水口与排水装置的进口连通，涡轮装置包括外壳、转轴、设置于外壳内部的涡轮叶片和设置于外壳外部的飞轮，多个涡轮叶片沿着转轴的周向均匀分布，飞轮与多个涡轮叶片同轴设置。现有技术中，涡轮装置的涡轮叶片的两个侧面均为平滑的曲面，即涡轮叶片沿着平行于转轴轴线的面剖切的得到的图形为平滑曲线或者直线，如此设置水流与多个涡轮叶片接触且冲击多个涡轮叶片时，大部分水流会涌向涡轮叶片的与转轴的连接端，如此大部分水流的力矩较小，水流对涡轮叶片冲击力变小，导致多个涡轮叶片的转速较小，进而使得全自动水下浮力发电系统的发电量低。

综上所述，如何有效地提高涡轮叶片的转速以提高全自动水下浮力发电系统的发电量，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全自动水下浮力发电系统，该全自动水下浮力发电系统的结构设计可以有效地提高涡轮叶片的转速以提高全自动水下浮力发电系统的发电量。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全自动水下浮力发电系统，包括具有多个水轮机的水轮机组、发电机组以及给所述水轮机供水的循环给水系统，

每个所述水轮机包括依次连接的储水箱、加压装置、高压水箱、涡轮装置和排水装置；

所述涡轮装置包括外壳、转轴和位于所述外壳内部且沿着转轴的周向分布的多个涡轮叶片，所述涡轮叶片的两个侧面均为波浪面，所述转轴的输出端连接有万向轴承和与所述万向轴承连接的万向轴；

所述水轮机组的相邻的两个水轮机的万向轴通过同步器连接，且所述水轮机组的输出轴通过传动件与发电机组连接。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述涡轮叶片的两个侧面的波峰和波谷均由两个平面相交形成。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，还包括位于所述外壳外部的飞轮，所述转轴的轴向沿着水平方向，所述飞轮与多个所述涡轮叶片同轴设置；所述储水箱、加压装置、高压水箱和涡轮装置由上至下依次排布。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，还包括与所述涡轮装置的外壳内部连通的真空泵和真空表。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述传动件为斜齿轮，且所述发电机组具有与传动件啮合的斜齿轮。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，还包括连通相邻的两个水轮机的涡轮装置的外壳内部的平衡管路。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述循环给水系统包括：

稳定平台；

位于所述稳定平台下方的缸体，所述缸体的上端与所述稳定平台固定连接，且所述缸体上端开设有进水口和出水通道，所述进水口处具有进水阀门；

与所述缸体内壁密封接触的第一活塞和上端与所述第一活塞固定连接的活塞杆，且所述第一活塞能够沿着所述缸体内壁上下滑动；

与所述活塞杆的下端相对固定的具有浮力腔的浮力管，所述浮力腔具有流水口和通气口，还包括与所述通气口连通的气管且所述气管上设置有阀门；

能够将所述浮力腔中的水排出的驱动装置。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，还包括支撑平台，所述活塞杆的下端与所述支撑平台上侧固定连接，且所述浮力管与所述支撑平台固定连接。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述出水通道穿过所述稳定平台沿着竖直方向设置。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述循环给水系统包括：

稳定平台；

位于所述稳定平台下方的缸体，所述缸体的上端与所述稳定平台固定连接，且所述缸体上端开设有进水口和出水通道，所述进水口处具有进水阀门；

与所述缸体内壁密封接触的第一活塞和上端与所述第一活塞固定连接的活塞杆，且所述第一活塞能够沿着所述缸体内壁上下滑动；

支撑平台，所述活塞杆的下端与所述支撑平台上侧固定连接；

多个浮力管组，每个浮力管组包括多个具有浮力腔的浮力管，所述浮力腔具有流水口和通气口，还包括与所述通气口连通的气管和能够将所述浮力腔中的水排出的驱动装置，且所述气管上设置有阀门；

多组升降组件，每组所述升降组件包括定滑轮组和缠绕在所述定滑轮组上的绳索，所述绳索的一端与一个浮力管组固定连接另一端与稳定平台或者支撑平台固定连接，所述浮力管组上升时带动所述支撑平台上升，所述浮力管组下降时所述支撑平台下降。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述绳索的一端与一个浮力管组固定连接，另一端与支撑平台固定连接。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述定滑轮组包括并排固定在所述稳定平台下侧的第一定滑轮和第二定滑轮以及并排固定在所述支撑平台上侧的第三定滑轮、第四定滑轮和第五定滑轮，所述绳索由与支撑平台固定连接的一端至另一端依次绕过第一定滑轮、第三定滑轮、第二定滑轮、第四定滑轮和第五定滑轮。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，每个浮力管组中相邻的两个所述浮力管之间的空隙内填充有固体浮力材料。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述浮力管包括：

管本体，所述管本体内部中空形成浮力腔；

设置于所述管本体内部且与所述管本体内壁密封接触的第二活塞，所述第二活塞在所述流水口和通气口之间滑动；

所述驱动装置能够驱动所述第二活塞沿着所述管本体内壁滑动。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述管本体一端封闭另一端开口，且所述管本体的开口端为流水口且固定有阻挡件。

优选地，上述全自动水下浮力发电系统中，所述管本体的数量为两个，且每个所述管本体内部均具有第二活塞，且每个所述管本体的浮力腔均连接有气管。

本发明提供的全自动水下浮力发电系统包括具有多个水轮机的水轮机组、发电机组以及给所述水轮机供水的循环给水系统，其中水轮机组驱动发电机组的输入轴转动，水轮机组与发电机组之间连接有变速箱。其中，每个水轮机包括依次连接的储水箱、加压装置、高压水箱、涡轮装置和排水装置，即储水箱的出水口与加压装置的进水口连通，加压装置的出水口与高压水箱的进水口连通，高压水箱的出水口与涡轮装置的进水口连通，涡轮装置的出水口与排水装置的进水口连通。涡轮装置包括外壳、转轴和位于外壳内部且沿着转轴的周向分布的多个涡轮叶片，即多个涡轮叶片均与转轴固定连接。其中涡轮叶片的两个侧面均为波浪面，即涡轮叶片的两个侧面沿着平行于转轴轴线的面或者平行于转轴轴线的面剖切的得到的图形为波浪线。转轴的输出端连接有万向轴承和与万向轴承连接的万向轴，其中转轴的输出端即为转轴驱动其它部件转动的端部。水轮机组的相邻的两个水轮机的万向轴通过同步器连接，且水轮机组的输出轴通过传动件与发电机组连接，其中最两端的水轮机的转轴为水轮机组的输出轴，在输出轴上设置传动件，通过传动件将机械能传递至发电机组。

应用本发明提供的全自动水下浮力发电系统时，由于储水箱和高压水箱之间增加了加压装置，故储水箱中的水经加压装置加压后进入高压水箱，使得高压水箱中的水的压力大大增加，故从高压水箱流入涡轮装置中的水流的势能和流速大大增加，并且单位时间内流入涡轮装置水流量增加，进而提供了水流对涡轮压片的冲击力，大大提供了多个涡轮叶片的转速，进而提高了该全自动水下浮力发电系统的发电量。另外，涡轮叶片的两个侧面均为波浪面，如此当水流进入涡轮装置内时，由于波浪面的波峰阻挡作用和水流与涡轮叶片的接触面积增加作用，涌向涡轮叶片与转轴连接的端部的水流量减少，如此增加了力矩较大的水流量，即大部分水流的力矩较大，进而提高了涡轮叶片的转速，提高了该全自动水下浮力发电系统的发电量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的水轮机的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的全自动水下浮力发电系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的循环给水系统一种状态的结构示意图；

图4为图3中沿着A-A面剖切得到的剖视图；

图5为本发明实施例提供的循环给水系统另一种状态的结构示意图；

图6为本发明另一实施例提供的循环给水系统一种状态的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的浮力管的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第二活塞的结构示意图。

附图中标记如下：

1-储水箱、2-加压装置、3-高压水箱、4-通断阀门、5-涡轮装置、5a-飞轮、5b-转轴、5c-外壳、5d-涡轮叶片、6-排水装置、7-真空泵、8-第一护罩、9-斜齿轮、10-平衡管路、11-发电机组、12-变速箱、13-万向轴、14-万向轴承、15-同步器、16-配重块、17-稳定平台、18-出水通道、19-进水口、20-第一活塞、21-缸体、22-活塞杆、23-支撑平台、24-浮力管、25-支撑架、25a-竖杆、25b-横杆、25c-加强杆、26-第二定滑轮、27-第一定滑轮、28-第三定滑轮、29-第四定滑轮、30-第五定滑轮、31-绳索、32-驱动装置、a-阻挡件、b-管本体、c-第二活塞、c1-圆锥部、c2-圆柱部、d-第一油封、e-气封、f-气管、g-浮力腔、h-双水封、i-第二油封、j-密封隔板。

具体实施方式

本发明的目的在于提供一种全自动水下浮力发电系统，该全自动水下浮力发电系统的结构设计可以有效地提高涡轮叶片的转速以提高全自动水下浮力发电系统的发电量。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图8，本发明提供的全自动水下浮力发电系统包括具有多个水轮机的水轮机组、发电机组11以及给所述水轮机供水的循环给水系统，其中水轮机组驱动发电机组11的输入轴转动，水轮机组与发电机组11之间连接有变速箱12。其中，每个水轮机包括依次连接的储水箱1、加压装置2、高压水箱3、涡轮装置5和排水装置6，即储水箱1的出水口与加压装置2的进水口19连通，加压装置2的出水口与高压水箱3的进水口19连通，高压水箱3的出水口与涡轮装置5的进水口19连通，涡轮装置5的出水口与排水装置6的进水口19连通。涡轮装置5包括外壳5c、转轴5b和位于外壳5c内部且沿着转轴5b的周向分布的多个涡轮叶片5d，即多个涡轮叶片5d均与转轴5b固定连接。其中涡轮叶片5d的两个侧面均为波浪面，即涡轮叶片5d的两个侧面沿着平行于转轴5b轴线的面或者平行于转轴5b轴线的面剖切的得到的图形为波浪线。转轴5b的输出端连接有万向轴承14和与万向轴承14连接的万向轴13，其中转轴5b的输出端即为转轴5b驱动其它部件转动的端部。水轮机组的相邻的两个水轮机的万向轴13通过同步器15连接，且水轮机组的输出轴通过传动件与发电机组11连接，其中最两端的水轮机的转轴5b为水轮机组的输出轴，在输出轴上设置传动件，通过传动件将机械能传递至发电机组11。

应用本发明提供的全自动水下浮力发电系统时，由于储水箱1和高压水箱3之间增加了加压装置2，故储水箱1中的水经加压装置2加压后进入高压水箱3，使得高压水箱3中的水的压力大大增加，故从高压水箱3流入涡轮装置5中的水流的势能和流速大大增加，并且单位时间内流入涡轮装置5水流量增加，进而提供了水流对涡轮压片的冲击力，大大提供了多个涡轮叶片5d的转速，进而提高了该全自动水下浮力发电系统的发电量。另外，涡轮叶片5d的两个侧面均为波浪面，如此当水流进入涡轮装置5内时，由于波浪面的波峰阻挡作用和水流与涡轮叶片5d的接触面积增加作用，涌向涡轮叶片5d与转轴5b连接的端部的水流量减少，如此增加了力矩较大的水流量，即大部分水流的力矩较大，进而提高了涡轮叶片5d的转速，提高了该全自动水下浮力发电系统的发电量。

其中，储水箱1的容积应该大于高压水箱3的容积。加压装置2可以为市场上较为常见的加压装置2。并且，涡轮装置5的应该为密封外壳5c，外壳5c的外部可以设置高压密封圈。

其中，涡轮叶片5d的两个侧面的波峰和波谷可以均由两个平面相交形成，即涡轮叶片5d的两个侧面沿着平行于转轴5b轴线的面剖切的得到的线为由多段直线首尾相连形成的曲折线或者涡轮叶片5d的两个侧面沿着垂直于转轴5b轴线的面剖切的得到的线为由多段直线首尾相连形成的曲折线。

另外，涡轮叶片5d的两个侧面的波峰和波谷还可以均由两个圆滑曲面相交形成，即涡轮叶片5d的两个侧面沿着平行于转轴5b轴线的面剖切的得到的线为类似于正弦曲线的线或者涡轮叶片5d的两个侧面沿着垂直于转轴5b轴线的面剖切的得到的线为类似于正弦曲线的线。

现有技术中的转轴5b的轴线均沿着竖直方向设置，然而如此设置由于占地面积的限制，涡轮装置5的直径也会受到限制，致使涡轮叶片5d的尺寸较小。本申请中，还包括位于外壳5c外部的飞轮5a，并且飞轮5a与转轴5b固定连接，以使得该水轮机转动更加平稳。转轴5b的轴向沿着水平方向，飞轮5a与多个涡轮叶片5d同轴设置，即飞轮5a和多个涡轮叶片5d的轴线均沿着水平方向，如此可以在不增加占地面积的同时增加涡轮叶片5d的长度，进而增加涡轮叶片5d的尺寸，可以使得更多的水流入涡轮装置5，相应的提高了涡轮叶片5d的转速，提高了该全自动水下浮力发电系统的发电量。

进一步地，储水箱1、加压装置2、高压水箱3和涡轮装置5可以由上至下依次排布，如此水从高处落下，通过自身重力作用加速，进一步增加了水流的流速，提高了势能的转化率，进一步提高了涡轮叶片5d的转速。

为了使更多的水流入涡轮装置5，还可以包括涡轮装置5的外壳5c内部连通的真空泵7，如此涡轮装置5的内部形成负压作用，水流进入涡轮装置5的流速和流量均大大增加，进而提高了涡轮叶片5d的转速和该全自动水下浮力发电系统的发电量。进一步地，还可以包括与涡轮装置5的外壳5c内部连通的真空表，如此通过真空表可以及时了解涡轮装置5的外壳5c内部的真空度，进而根据外壳5c内部的真空度调节真空泵7的工作状态。

其中，传动件可以为斜齿轮9，且发电机组11具有与传动件啮合的斜齿轮，发电机组11的输入轴上具有斜齿轮9，如此水轮机组的输出轴上的斜齿轮9与发电机组11的输入轴的斜齿轮9啮合，进而将机械能传递。斜齿轮9的传动性能较好且扭力大，降低了机械能传递过程中的损耗。进一步地，水轮机组的输出轴还可以连接万向轴承14和万向轴13，然后万向轴13与变速箱12的输入轴连接，变速箱12的输出轴上设置上述传动件。此时变速箱12的输出轴即为水轮机组的输出轴。

进一步地，为了防止灰尘落在飞轮5a和皮带轮上，还可以包括罩设在飞轮5a外部的第一护罩8和罩设在斜齿轮9外部的第二护罩。

当然，驱动件还可以为设置在输出轴上的皮带轮，将皮带轮与飞轮5a通过皮带连接，在此不作限定。

另外，为了便于控制高压水箱3的出水状态，还可以在高压水箱3的出水口和涡轮装置5的进水口19之间设置通断阀门4，如此可以控制通断阀门4启闭实现对水轮机的控制。

其中，水轮机组可以包括两台水轮机，当然还可以为三台或者更多，在此不作限定。

为了保证多台水轮机的转轴5b转动同步，还可以设置连通相邻的两个水轮机的涡轮装置5的外壳5c内部的平衡管路10，如此多个水轮机的外壳5c内部的压力相同，可以保证涡轮叶片5d的转速相同，转轴5b的转动相同。

其中循环给水系统可以包括稳定平台17、缸体21、第一活塞20、活塞杆22、浮力管24以及驱动装置32。其中，缸体21位于稳定平台17下方，并且缸体21的上端与稳定平台17固定连接，缸体21上端开设有进水口19和出水通道18，进水口19处设置有进水阀门。第一活塞20与缸体21内壁密封接触，且第一活塞20能够沿着缸体21内壁上下滑动，活塞杆22的上端与第一活塞20固定连接。浮力管24与活塞杆22的下端相对固定，并且浮力管24具有浮力腔，浮力腔具有流水口和通气口，还包括与浮力腔的通气口连通的气管f且气管f上设置有阀门，驱动装置32能够将浮力腔中的水排出。

应用时，将稳定平台17漂浮在水面上，此时缸体21、第一活塞20、活塞杆22和浮力管24均位于水中，然后打开与浮力腔连通的气管f上的阀门，此时浮力腔中的气体由于水压作用排出，由于浮力管24位于水中，故当浮力腔中的气体排出时水会自动通过流水口流入浮力腔直至水充满浮力腔。上述过程中浮力腔中水逐渐增加时，浮力腔中的气体逐渐排出，故浮力管24在充水过程中会逐渐下沉，由于活塞杆22的下端与浮力管24相对固定，故活塞杆22也会带动第一活塞20逐渐下降，此时打开缸体21的进水口19的进水阀门，第一活塞20下降的过程中，缸体21内部压力变小，水会从进水口19流入缸体21内部，直至第一活塞20下降至缸体21的下端，缸体21内部充满水。然后将缸体21的进水口19处的进水阀门关闭，打开气管f上的阀门，利用驱动装置32将浮力腔中的水排出使得浮力腔中充满气体，此过程中随着浮力腔中的气体量的增加，浮力管24受到的浮力增加，故浮力管24在排水的过程中会逐渐上升，由于活塞杆22的下端与浮力管24相对固定，故活塞杆22也会带动第一活塞20逐渐上升，此时由于第一活塞20逐渐上升缸体21中的水会从缸体21的出水通道18排出，出水通道18的水平横截面的面积小于缸体21的水平横截面的面积，水进入出水通道18后会沿着其上升至一定高度后，从出水通道18的出口排出，然后将从出水通道18排出的水导向水轮机，进行做功。如此循环的向浮力腔中充水和排出水，可以实现该循环给水系统的长期运行。使用本发明提供的循环给水系统，只需将稳定平台17漂浮于水中，即可实现水进入出水通道18并沿着其上升至一定高度以提高水的位能，从而可以不必再修建大坝，降低了投入成本，节省了人力、物力和财力。

其中，缸体21的进水口19数量可以为多个，比如两个，具体的进水口19可以沿着水平方向设置。缸体21的下端可以固定挡板，活塞杆22可以穿过固定挡板并且沿着固定挡板上下移动。

为了便于活塞杆22的下端与浮力管24的相对固定，该循环给水系统还可以包括支撑平台23，其中活塞杆22的下端与支撑平台23的上侧固定连接，且浮力管24与支撑平台23固定连接，即支撑平台23位于稳定平台17的下方，且活塞杆22上下移动时，支撑平台23与活塞杆22一起上下移动。如此设置，使得活塞杆22的上下移动过程更加稳定不易偏离。进一步地，支撑平台23可以由多根杆相互连接形成，支撑平台23可以包括外方框、设置在外方框内部的内方框和两根交叉杆，其中每根交叉杆同时与外方框和内方框的对角固定连接。如此设置，支撑平台23中间镂空，水可以从外方框、内方框和交叉杆之间的间隙流动，以减小支撑台受到的水的阻力。

进一步地，上述循环给水系统还可以包括支撑架25，其中支撑架25包括多根竖杆25a和多根横杆25b，竖杆25a的下端与支撑平台23上侧固定连接，竖杆25a的上端穿过稳定平台17且能够上下滑动，即正常工作时稳定平台17始终漂浮在水面上，由于竖杆25a和活塞杆22均与支撑平台23固定连接，故第一活塞20上下移动时，竖杆25a也会相对于稳定平台17上下滑动。横杆25b的一端与竖杆25a固定连接，横杆25b的另一端与缸体21的外壁连接，且横杆25b能够沿着缸体21的外壁上下滑动。即竖杆25a、横杆25b和支撑平台23与第一活塞20一起上下移动，如此第一活塞20和活塞杆22上下移动时，整个支撑架25上下移动，且支撑架25与支撑平台23固定连接，使得第一活塞20和活塞杆22上下移动过程中更加稳定，不易发生偏移。其中，可以在缸体21的外壁上设置上下延伸的滑槽，如此横杆25b的一端可以直接设置在滑槽内并沿着滑槽上下滑动，横杆25b的位于滑槽内的端部还可以设置滑轮，以减小摩擦。

支撑架25的多根横杆25b可以沿着竖直方向分多层布置，每层具有至少两根横杆25b，且每层的多根横杆25b沿着缸体21的周向均匀分布，每根横杆25b的长度沿着缸体21的径向设置，如此将多根横杆25b均匀布置使得该支撑架25更加稳定。多根竖杆25a可以沿着缸体21径向分多层布置，即每层竖杆25a位于同一圆周上，每层的多根竖杆25a沿着缸体21的周向均匀分布。其中竖杆25a沿着竖直方向设置，横杆25b沿着水平方向设置。另外，还可以在竖杆25a与横杆25b之间、两根竖杆25a之间或者两根横杆25b之间设置加强杆25c，如此使得该支撑架25更加稳定。当然，也可以仅设置一层竖杆25a和一层横杆25b，在此不作限定。

稳定平台17上具有供竖杆25a穿过的通孔，通孔的内壁上可以覆盖有摩擦系数小的防摩片，该防摩片的摩擦系数应该小于稳定平台17的摩擦系数，具体的防摩片可以通过螺栓固定在稳定平台17上。

优选地，出水通道18可以沿着竖直方向设置，即出水通道18的轴线沿着竖直方向，且出水通道18的水平横截面的面积应该小于缸体21的水平横截面的面积，如此可以使出水通道18能够上升至更高的高度。出水通道18可以穿过稳定平台17向上延伸。当然，出水通道18也与竖直方向呈一定角度设置，即出水通道18的轴线与竖直方向之间的角度大于0，比如出水通道18的轴线与竖直方向之间的夹角为5°、10°等。

为了防止稳定平台17被缸体21或者竖杆25a等顶起脱离水面，该循环给水系统还可以包括固定在稳定平台17上侧的多个配重块16。如此配重块16的设置增加了该稳定平台17的稳定性。进一步地，多个配重块16可以沿着缸体21的周向均匀分布，如此使得稳定平台17更加平衡，不会发生歪斜。

为了使第一活塞20的移动更加稳定，活塞杆22的数量可以为多个，且其中一根活塞杆22沿着第一活塞20的轴线设置，其余的活塞杆22沿着第一活塞20的周向均匀分布。当然，也可以仅设置一根沿着第一活塞20的轴线设置的活塞杆22，在此不作限定。

另一实施例中，循环上水系统还可以包括稳定平台17、缸体21、第一活塞20、活塞杆22、支撑平台23、气管f、驱动装置32、多个浮力管组和多组升降组件。其中，缸体21位于稳定平台17下方，并且缸体21的上端与稳定平台17固定连接，缸体21上端开设有进水口19和出水通道18，进水口19处设置有进水阀门。第一活塞20与缸体21内壁密封接触，且第一活塞20能够沿着缸体21内壁上下滑动，活塞杆22的上端与第一活塞20固定连接。活塞杆22的下端与支撑平台23的上侧固定连接。每个浮力管组包括多个具有浮力腔的浮力管24，浮力腔具有流水口和通气口，气管f与通气口连通且气管f上设置有阀门，驱动装置32能够将浮力腔中的水排出。每组升降组件包括定滑轮组和缠绕在定滑轮组上的绳索31，绳索31的一端与一个浮力管组固定连接另一端与稳定平台17或者支撑平台23固定连接，浮力管组上升时带动支撑平台23上升，浮力管组下降时支撑平台23下降。即每个升降组件对应一个浮力管组。

应用时，将稳定平台17漂浮在水面上，此时缸体21、第一活塞20、活塞杆22、浮力管组和升降组件均位于水中，然后打开与浮力腔连通的气管f上的阀门，此时浮力腔中的气体由于水压作用排出，由于浮力管组位于水中，故当浮力腔中的气体排出时水会自动通过流水口流入浮力腔直至水充满浮力腔。上述过程中浮力腔中水逐渐增加时，浮力腔中的气体逐渐排出，故浮力管组在充水过程中会逐渐下沉，由于浮力管组通过定滑轮组和绳索31与支撑平台23或稳定平台17连接，故浮力管组下沉时升降组件的绳索31会松弛，活塞杆22和支撑平台23会由于重力或者浮力管组的下压也下沉，活塞杆22带动第一活塞20逐渐下降，此时打开缸体21的进水口19的进水阀门，第一活塞20下降的过程中，缸体21内部压力变小，水会从进水口19流入缸体21内部，直至第一活塞20下降至缸体21的下端，缸体21内部充满水。然后将缸体21的进水口19处的进水阀门关闭，打开气管f上的阀门，利用驱动装置32将浮力腔中的水排出使得浮力腔中充满气体，此过程中随着浮力腔中的气体量的增加，浮力管24受到的浮力增加，故浮力管24在排水的过程中会逐渐上升，由于浮力管组通过定滑轮组和绳索31与支撑平台23或稳定平台17连接，故浮力管组上升时升降组件的绳索31会绷紧，使得支撑平台23和活塞杆22上升，活塞杆22带动第一活塞20逐渐上升，此时由于第一活塞20逐渐上升缸体21中的水会从缸体21的出水通道18排出，出水通道18的水平横截面的面积小于缸体21的水平横截面的面积，水进入出水通道18后会沿着其上升至一定高度后，从出水通道18的出口排出，然后将从出水通道18排出的水导向水轮机，进行做功。如此循环的向浮力腔中充水和排出水，可以实现该循环上水系统的长期运行。使用本发明提供的循环上水系统，只需将稳定平台17漂浮于水中，即可实现水进入出水通道18并沿着其上升至一定高度以提高水的位能，从而可以不必再修建大坝，降低了投入成本，节省了人力、物力和财力。

优选地，绳索31的一端与一个浮力管组固定连接，另一端与支撑平台23固定连接。进一步地，定滑轮组包括并排固定在稳定平台17下侧的第一定滑轮27和第二定滑轮26以及并排固定在支撑平台23上侧的第三定滑轮28、第四定滑轮29和第五定滑轮30，绳索31由与支撑平台23固定连接的一端至另一端依次绕过第一定滑轮27、第三定滑轮28、第二定滑轮26、第四定滑轮29和第五定滑轮30，如此使得绳索31的收紧和松弛更加稳定。绳索31可以为钢丝绳等。

当然，升降组件还可以为其它方式，比如绳索31的一端与一个浮力管组固定连接，另一端与支撑平台23固定连接，定滑轮组包括分别固定在稳定平台17和支撑平台23上的两个定滑轮，绳索31由与支撑平台23固定连接的一端至另一端依次绕过稳定平台17上的定滑轮和支撑平台23上的定滑轮。另外，也可以绳索31的一端与一个浮力管组固定连接，另一端与稳定平台17固定连接，定滑轮组包括固定在稳定平台17的定滑轮和支撑平台23上的两个定滑轮，绳索31由与稳定平台17固定连接的一端至另一端依次绕过支撑平台23上的一个定滑轮、稳定平台17上的定滑轮和支撑平台23上的另一个定滑轮。

其中，多个浮力管组可以沿着缸体21的周向均匀分布，如此使得支撑平台23和稳定平台17的受力更加均匀，进而第一活塞20的滑动更加稳定。当然，多个浮力管组也可以左右均匀布置，在此不作限定。

其中，浮力管组的相邻的两个浮力管24之间的空隙内填充有固体浮力材料。固定浮力材料一般为无机轻质填充材料，该材料是一种低密度、高强度、少吸水的聚合物基固体材料。具体的，浮力管组的多个浮力管可以上下分层设置，可以设置安装箱，且在安装箱内并排布置多个浮力管24。

优选地，浮力管24包括管本体和第二活塞c，其中管本体b内部中空形成浮力腔g，浮力腔g具有流水口和通气口，气管f与浮力腔g的通气口连通且气管f上设置有阀门。第二活塞c位于管本体b内部且与管本体b内壁密封接触，且第二活塞c在通气口与流水口之间滑动，即第二活塞c位于流水口和通气口之间，以实现改变浮力腔g内的气体量和水含量。驱动装置32能够驱动第二活塞c沿着管本体b内壁滑动。当第二活塞c滑动时，气体通过气管f进入或者排出浮力腔g。进行工作时，当浮力管24需要上升时，可以通过驱动装置32驱动第二活塞c沿着管本体b内壁向靠近流水口的方向滑动，以此逐渐使第二活塞c与通气口之间的空间增加，气体通过气管f进入浮力腔g，水从流水口流出浮力腔g，直至第二活塞c滑动至流水口处气体充满浮力腔g，上述过程中浮力管24逐渐上升。当浮力管24需要下降时，可以通过驱动装置32驱动第二活塞c沿着管本体b内壁向远离流水口的方向滑动，以此逐渐使第二活塞c与通气口之间的空间减小，浮力腔g内的气体通过气管f排出，水从流水口流入浮力腔g，直至第二活塞c滑动至通气口处水充满浮力腔g，上述过程中浮力管24逐渐下降。上述浮力管24的结构简单，便于操作。

其中，管本体b可以一端封闭另一端开口，管本体b的开口端为浮力腔g的流水口，管本体b的开口端固定有阻挡件a。阻挡件a可以具体为固定在管本体b的开口端的挡环，以防止第二活塞c滑出管本体b。气管f可以设置在管本体b的封闭端处，第二活塞c在气管f与流水口之间滑动，以实现改变浮力腔g内的气体量和水含量。

进一步地，管本体b的数量可以为两个，且每个管本体b内部均具有第二活塞c，且每个管本体b的浮力腔g均连接有气管f。即每个浮力管24包括两个管本体b，如此设置提高了空间利用率。两个管本体b的封闭端固定连接，如此更加便于加工制作，即可以直接在一体式的管中设置密封隔板j，以此将一根管制作为两个管本体b。

当然，管本体b也可以两端开口，如此管本体b的两端均为流水口，在其内部设置两个第二活塞c，通气口位于两个第二活塞c之间。两个第二活塞c相互远离时，气体通过通气口进入浮力腔g，水从两端的流水口排出。两个第二活塞c相互靠近时，气体通过通气口排出浮力腔g，水从两端的流水口流入浮力腔g。

其中，驱动装置32可以位于第二活塞c和管本体b的封闭端之间，如此驱动装置32可以抵在管本体b的封闭端上，或者驱动装置32可以固定在第二活塞c上。当然，驱动装置32也可以位于第二活塞c和管本体b的开口端之间，在此不作限定。

为了减小第二活塞c滑动的阻力，第二活塞c可以包括圆柱部c2和圆锥部c1，圆柱部c2和圆锥部c1的轴线与管本体b的轴线重合，且圆锥部c1的圆平面与圆柱部c2连接，圆锥部c1的尖端距流水口的距离小于其距通气口的距离。即圆锥部c1的尖端朝向流水口，会冲击圆锥部c1的尖端时，阻力较小。圆柱部c2和圆锥部c1可以为一体式结构。当然，第二活塞c也可以直接为圆柱形，或者包括楔形部和圆柱部c2，在此不作限定。

具体地，驱动装置32可以为伸缩缸或能够向浮力腔g中充入气体的气泵，其中伸缩缸可以为气缸、伸缩式液压油缸等。气泵向浮力腔g中充入气体时，第二活塞c会向靠近流水口的方向滑动。

为了保证第二活塞c与管本体b内壁之间的密封，第二活塞c与管本体b内壁之间可以设置有双水封h、气封e和第一油封d和第二油封i。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种全自动水下浮力发电系统，包括具有多个水轮机的水轮机组、发电机组(11)以及给所述水轮机供水的循环给水系统，其特征在于，

每个所述水轮机包括依次连接的储水箱(1)、加压装置(2)、高压水箱(3)、涡轮装置(5)和排水装置(6)；

所述涡轮装置(5)包括外壳(5c)、转轴(5b)和位于所述外壳(5c)内部且沿着转轴(5b)的周向分布的多个涡轮叶片(5d)，所述涡轮叶片(5d)的两个侧面均为波浪面，所述转轴(5b)的输出端连接有万向轴承(14)和与所述万向轴承(14)连接的万向轴(13)；

所述水轮机组的相邻的两个水轮机的万向轴(13)通过同步器(15)连接，且所述水轮机组的输出轴通过传动件与发电机组(11)连接。

2.根据权利要求1所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述涡轮叶片(5d)的两个侧面的波峰和波谷均由两个平面相交形成。

3.根据权利要求1所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，还包括位于所述外壳(5c)外部的飞轮(5a)，所述转轴(5b)的轴向沿着水平方向，所述飞轮(5a)与多个所述涡轮叶片(5d)同轴设置；所述储水箱(1)、加压装置(2)、高压水箱(3)和涡轮装置(5)由上至下依次排布。

4.根据权利要求1所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，还包括与所述涡轮装置(5)的外壳(5c)内部连通的真空泵(7)和真空表。

5.根据权利要求1所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述传动件为斜齿轮(9)，且所述发电机组(11)具有与传动件啮合的斜齿轮。

6.根据权利要求1所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，还包括连通相邻的两个水轮机的涡轮装置(5)的外壳(5c)内部的平衡管路(10)。

7.根据权利要求1所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述循环给水系统包括：

稳定平台(17)；

位于所述稳定平台(17)下方的缸体(21)，所述缸体(21)的上端与所述稳定平台(17)固定连接，且所述缸体(21)上端开设有进水口(19)和出水通道(18)，所述进水口(19)处具有进水阀门；

与所述缸体(21)内壁密封接触的第一活塞(20)和上端与所述第一活塞(20)固定连接的活塞杆(22)，且所述第一活塞(20)能够沿着所述缸体(21)内壁上下滑动；

与所述活塞杆(22)的下端相对固定的具有浮力腔(g)的浮力管(24)，所述浮力腔(g)具有流水口和通气口，还包括与所述通气口连通的气管且所述气管上设置有阀门；

能够将所述浮力腔(g)中的水排出的驱动装置(32)。

8.根据权利要求7所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，还包括支撑平台(23)，所述活塞杆(22)的下端与所述支撑平台(23)上侧固定连接，且所述浮力管(24)与所述支撑平台(23)固定连接。

9.据权利要求7所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述出水通道(18)穿过所述稳定平台(17)沿着竖直方向设置。

10.据权利要求1所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述循环给水系统包括：

稳定平台(17)；

位于所述稳定平台(17)下方的缸体(21)，所述缸体(21)的上端与所述稳定平台(17)固定连接，且所述缸体(21)上端开设有进水口(19)和出水通道(18)，所述进水口(19)处具有进水阀门；

与所述缸体(21)内壁密封接触的第一活塞(20)和上端与所述第一活塞(20)固定连接的活塞杆(22)，且所述第一活塞能够沿着所述缸体(21)内壁上下滑动；

支撑平台(23)，所述活塞杆(22)的下端与所述支撑平台(23)上侧固定连接；

多个浮力管组，每个浮力管组包括多个具有浮力腔(g)的浮力管(24)，所述浮力腔(g)具有流水口和通气口，还包括与所述通气口连通的气管和能够将所述浮力腔(g)中的水排出的驱动装置(32)，且所述气管上设置有阀门；

多组升降组件，每组所述升降组件包括定滑轮组和缠绕在所述定滑轮组上的绳索(31)，所述绳索(31)的一端与一个浮力管组固定连接另一端与稳定平台(17)或者支撑平台(23)固定连接，所述浮力管组上升时带动所述支撑平台(23)上升，所述浮力管组下降时所述支撑平台(23)下降。

11.据权利要求10所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述绳索(31)的一端与一个浮力管组固定连接，另一端与支撑平台(23)固定连接。

12.根据权利要求11所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述定滑轮组包括并排固定在所述稳定平台(17)下侧的第一定滑轮(27)和第二定滑轮(26)以及并排固定在所述支撑平台(23)上侧的第三定滑轮(28)、第四定滑轮(29)和第五定滑轮(30)，所述绳索(31)由与支撑平台(23)固定连接的一端至另一端依次绕过第一定滑轮(27)、第三定滑轮(28)、第二定滑轮(26)、第四定滑轮(29)和第五定滑轮(30)。

13.根据权利要求7或10所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，每个浮力管组中相邻的两个所述浮力管(24)之间的空隙内填充有固体浮力材料。

14.根据权利要求7或10所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述浮力管包括：

管本体(b)，所述管本体(b)内部中空形成浮力腔(g)；

设置于所述管本体(b)内部且与所述管本体(b)内壁密封接触的第二活塞(c)，所述第二活塞(c)在所述流水口和通气口之间滑动；

所述驱动装置(32)能够驱动所述第二活塞(c)沿着所述管本体(b)内壁滑动。

15.根据权利要求14所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述管本体(b)一端封闭另一端开口，且所述管本体(b)的开口端为流水口且固定有阻挡件(a)。

16.根据权利要求15所述的全自动水下浮力发电系统，其特征在于，所述管本体(b)的数量为两个，且每个所述管本体(b)内部均具有第二活塞(c)，且每个所述管本体(b)的浮力腔(g)均连接有气管(f)。