CN105626369A - 浮力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮力发电装置，包括浮升机构和充气系统，充气系统由空气压缩机、冷却器、油水分离器和储气罐依次连接构成，在浮升机构上有充放气装置，充气系统与充放气装置连接，浮升机构的输出端连接发电机，本发明的浮升机构具有多个气囊，气囊外面有保护筒，气囊置于液体或气体介质中，介质比重大于气囊中气体的比重，气囊的充气浮升和排气降落带动发电机转动发电。本发明利用自然界中的水或空气的浮力发电，环保无污染，成本低，发电量较大，可以安装在任意的固定地方，也可以安装在车辆、船舶、火车等交通工具上，基本上不受环境和地理位置的影响。本发明的应用前景是非常广阔的，它的应用将会使人们更容易地获取电能。减少火力发电等方式，使环境得到改善，可以改变人们的生活方式。

Description

浮力发电装置

一、技术领域

本发明属于发电技术领域，具体涉及一种利用浮力发电的装置。

二、背景技术

现有发电装置的种类大致可分为：火力发电、水力发电、潮汐发电、太阳能发电、风力发电和核能发电等等。

火力发电就是利用燃料（固体、液体、气体）如：煤、木柴、柴油、煤气、天然气等燃料，通过燃料在锅炉中的燃烧加热锅炉中的水，使其变成蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，带动发电机转动发出电能。

水利发电是通过在河流、湖泊等地修筑大坝，使大坝两侧形成一定的落差，在大坝的出水孔内安装水轮机，水由大坝内高处进水口进入，经由安装水轮机大坝的低处的流出带动水轮机转动，水轮机的转动带动发电机转动而发电。

潮汐发电是利用海水的涨潮、落潮来发电的。在沿海海边有条件的地方，通过修筑坝体，涨潮时，通过坝体上的闸门，把海水放入大坝内，落潮时，把海水放出坝体，海水经过安装在坝体出水口内的水轮机，利用大坝内、外侧落差，海水由坝内出水口流出，带动水轮机转动，水轮机带动发电机转动而发电。

太阳能发电就是通过太阳能电池板，把太阳能转变为电能。

风力发电就是利用风的流动，带动风力发电机叶轮的转动，叶轮再带动发电机转动而发电。

核能发电就是利用原子的受控核裂变过程中产生的大量热量，通过蒸发器中水吸收其热量，使水变成蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机的转动而发电。

火力发电由于要燃烧燃料，燃烧燃料过程中，要产生大量的有害气体和颗粒，对人和环境有一定的危害。

水力发电由于要修筑大坝，对环境有一定的影响，造价高，工期长，对河流及湖泊有一定的要求。

潮汐发电由于要修筑大坝，成本高，大坝内、外侧的海水落差小，发电量小，对环境有一定的影响。

太阳能发电量小，对环境及日照的长短有要求。占地面积大。

风力发电受地理环境影响，风大的地方效果好，风小的地方效果不好。

大型的风力发电机造价高。

核能发电发电量大，但造价高，对安装环境有一定要求，安全性要求很高。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种无污染、造价低的浮力发电装置，使人们能够更好的利用电能，以改善人们的生产生活条件，同时使人与自然和平相处。

本发明的技术方案是：浮力发电装置包括浮升机构和充气系统，充气系统由空气压缩机、冷却器、油水分离器和储气罐依次连接构成，在浮升机构上有充放气装置，充气系统与充放气装置连接，浮升机构的输出端连接发电机。本发明的浮升机构具有多个气囊，气囊外面有保护筒，气囊置于液体或气体介质中，介质比重大于气囊中气体的比重，气囊的充气浮升和排气降落带动发电机转动发电。为了充分利用能量，气囊排出的压缩空气通过气马达带动另外一台发电机发电。

工作时，启动空气压缩机，调整阀门开度，当储气罐的压力达到要求时，打开储气罐的阀门，通过连接管给充放气装置供气。充放气装置通过气管轴内的多个气管通道和与之相通的表面气孔，给分布在气管轴上的气囊充气，当气囊下落到底部开始充气位置时开始充气，气囊受到浮力向上运动。当气囊上升到顶部开始放气位置时开始放气，放气的气囊没有浮力，向下降落。气囊的顺序浮升和降落带动气管轴转动，气管轴通过联轴器带动增速机转动，增速机再经联轴器带动发电机转动而发电。给气囊充完气后，排出的压缩空气进入气马达内驱动气马达转动，气马达通过联轴器带动与其相连接的增速机转动，增速机通过联轴器带动与其相连接的发电机转动而发电。以达到能量得到充分利用。

本发明是利用自然界中的水或空气的浮力来发电的。即利用气囊浮力所做的功与所发的电能之间能量守恒，空气压缩机产生的压缩空气所消耗电能与利用压缩空气所发的电能之间也能量守恒。当空气压缩机产生的压缩空气，给气囊充气时，气囊体积增大，气囊产生了一个由水（或其它液体）给它的浮力，由于水（或其它液体）的比重远大于气囊中的压缩空气的比重，所以这个浮力是较大的，压缩空气充起气囊的力与气囊本身的张力（即弹力），属于作用力与反作用力相等平衡，气囊排出的压缩空气，依靠气囊本身张力，又把压缩空气给气囊的作用力给返还回来了，气囊和压缩空气与水（或其它液体）之间没有能量交换。气囊在充气上升与排气下降循环过程中，气囊要克服水(或其它液体)的压强，与水(或其它液体)给气囊施加的压强相等相互抵消。由浮力所做的功与所发的电能之间能量守恒，浮力发电装置就是利用这个浮力做功来发电的。由空气压缩机消耗电能从大气中吸入的空气量，给气囊充完气后排出，又全部被气马达吸入驱动气马达转动，带动增速机和发电机转动发电了，它们之间也是能量守恒的。利用空气浮力的原理也是这样的。这样就可以利用浮力来发电了，再次利用压缩空气发电充分利用了能量。

由于它环保无污染，减少雾霾，净化空气，水（或其它液体）及空气提供的浮力，是取之不尽，用之不绝的，成本低，发电量较大，可以安装在任意的固定地方，也可以安装在车辆、船舶、火车等交通工具上，基本上不受环境和地理位置的影响。

本发明的应用前景是非常广阔的，它的应用将会使人们更容易地获取电能。减少火力发电等方式，使环境得到改善，可以改变人们的生活方式。

四、附图说明

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3为以空气为介质的浮升机构结构示意图；

图4为具有氦气循环利用装置的充气系统示意图；

图5为充放气装置实施方式的结构示意图；

图6为图5的B-B剖视图；

图7为另一种充放气装置实施方式的结构示意图；

图8为图7的C-C剖视图；

五、具体实施方式

浮力发电装置包括浮升机构6和充气系统，充气系统由空气压缩机1、冷却器2、油水分离器3和储气罐4依次用气管连接构成，空气压缩机1上有压力表和阀门，储气罐4上有压力表、安全阀和阀门。在浮升机构6上有充放气装置5，充气系统出气口与充放气装置5充气主管21连接。浮升机构6的输出端连接增速机Ⅰ9和发电机Ⅰ10，充放气装置5的排气主管22连接气马达12的进气口11，气马达12的转动轴经联轴器与增速机Ⅱ13和发电机Ⅱ14相连接，浮升机构6内有气囊16，气囊16外面有保护筒17，气囊16置于液体或气体介质8中，介质8比重大于气囊16中气体的比重，气囊16的充气浮升和排气降落，带动增速机Ⅰ9、发电机Ⅰ10转动发电，利用空气浮力来发电的浮力发电装置，气马达排气管15与空气压缩机1的进气口和储气罐4相连接，使得给气囊16充入的氦气得到循环利用，所说的浮升机构6是在一个气管轴7上一周均匀布满放射状的气管18，气管轴7内有多个气管通道31连通气管轴7表面各自的气孔，每个气孔分别与各自的气管18相通，每一个气管18末端连通一个气囊16，一周气囊16固定在一个圆环体上组成一个浮升体，这样的浮升体在气管轴（7）上有多个，气管轴7一端连接充放气装置5，另一端经联轴器连接增速机Ⅰ9和发电机Ⅰ10。充放气装置5通过气管轴7和气管18向气管轴7一周连接的气囊16依次充气和放气，当气管轴7顺时针转动时，由第四象限进入第三象限充气位置时，气囊开始充气，由第二象限进入第一象限放气位置时，气囊开始放气，气囊16在介质8中不断地升起和落下使气管轴7转动。浮起气囊16的介质8可以是液体也可以是气体，当所说的介质8是水（或其它液体）时，浮升机构6具有密闭的外部箱体，气管轴7安装在充满水（或其它液体）的箱体内，气管轴7两端与箱体相接的部位有轴承和密封件。当所说的介质8是空气，气囊中充入的是氦气，气管轴7两端经轴承、轴座安装在支架19、20上；充气系统加入一套氦气循环利用装置，充气系统的空气压缩机1经冷却器2、油水分离器3连接气囊16的充气主管21，气囊16的排气主管22连接空气压缩机1的进口和储气罐4。氦气需要循环利用，给气囊16充入的氦气顺着充放气装置5的充气主管21进入充气腔37给气囊充气，气囊排气后，氦气又进入充放气装置5的排气腔35内顺着排气主管22回到空气压缩机1的进口，循环往复使用。

所说的充放气装置5是在轴座内安装与气囊数量相等的气动换向阀（三位四通阀）23，气动换向阀23均匀的安装在放射状的安装板上，气动换向阀23通过电源线24连接的炭刷25和铜环26、接线柱27、连接线28相连接，用来给每个气动换向阀23连续供电，每个气囊都用一个气动换向阀23连通控制，通过PLC自动控制换向通气，控制时间、压力、流量、位置，经充气室30、排气室29给每个气囊充气、排气。当给气囊充气时，压缩空气经充气主管21进入充气室30，通过换向阀23与充气室30之间的气管给需要充气的气囊充气，再通过气动换向阀23换向，接通换向阀23与排气室29之间的气管，给需要排气的气囊排气。充气室30内有各个出口，与各个气动换向阀23进气口用气管相连通，回气室29内有各个进口，与各个气动换向阀23排气口用气管相连通。气管轴7旋转时，铜环26、接线柱27、连接线28、气动换向阀23、排气室29、充气室30随着气管轴7一起转动。

所说的充放气装置5是在轴座内气管轴7的端头设置密封圈32，密封圈32外面有固定套34，密封圈32中间有一周凹槽对应气管轴7上的气管通道31相通的表面气孔。在密封圈32内部有上分隔块36和下分隔块33，上分隔块36和下分隔块33将密封圈32中间的凹槽分隔成充气腔37和排气腔35，充气腔37连通充气主管21，排气腔35连通排气主管22，充气腔37凹槽对应气管轴7上的7个气管通道31和与之相通的表面气孔，给7个气囊充气；排气腔35凹槽对应气管轴7上的9个气管通道31和与之相通的表面气孔，给9个气囊排气。气管轴7转动时密封圈32固定静止。为了充分利用能量，由空气压缩机产生的压缩空气在给气囊充完气后，排出的压缩空气带动另外一台发电机转动发电。充放气装置（5）的排气主管（22）与气马达（12）的进气口（11）相连接，气马达的转动轴与增速机Ⅱ（13）和发电机Ⅱ（14）相连接，气囊（16）排出的压缩空气驱动气马达（12）转动，带动增速机Ⅱ（13）、发电机Ⅱ（14）转动发电,做完功的压缩空气由气马达（12）的排气管（15）排出。

本发明装置的气囊的材料可以是橡胶，也可以是布的，形状既可以是球体形，也可以是纺锤体形和圆柱体形。

Claims (8)

1.一种浮力发电装置，包括浮升机构（6）和充气系统，充气系统由空气压缩机（1）、冷却器（2）、油水分离器（3）和储气罐（4）依次连接构成，在浮升机构（6）上有充放气装置（5），充气系统与充放气装置（5）连接，浮升机构（6）的输出端连接发电机Ⅰ（10），其特征是：浮升机构（6）具有多个气囊（16），气囊（16）外面有保护筒（17），气囊（16）置于液体或气体介质（8）中，介质（8）比重大于气囊（16）中气体的比重，气囊（16）的充气浮升和排气降落带动发电机Ⅰ(10)转动发电。

2.根据权利要求1所述的浮力发电装置，其特征是：所说的浮升机构（6）是在一个气管轴（7）上一周均匀布满放射状的气管（18），气管轴（7）内有多个气管通道（31）连通气管轴（7）表面各自的气孔，每个气孔分别与各自的气管（18）相通，每一个气管（18）末端连通一个气囊（16），一周气囊（16）固定在一个圆环体上组成一个浮升体，这样的浮升体在气管轴（7）上有多个，气管轴（7）一端连接充放气装置（5），另一端经联轴器连接增速机Ⅰ（9）和发电机Ⅰ（10）。

3.根据权利要求2所述的浮力发电装置，其特征是：充放气装置（5）通过气管轴（7）和气管（18）向气管轴（7）一周连接的气囊（16）依次充气和放气，当气管轴（7）顺时针转动时，由第四象限进入第三象限的气囊开始充气，由第二象限进入第一象限的气囊开始放气，气囊（16）在介质（8）中不断地升起和落下使气管轴（7）转动。

4.根据权利要求2所述的浮力发电装置，其特征是：所说的介质（8）是水或其它液体，浮升机构（6）具有密闭的外部箱体，气管轴7安装在充满水或其它液体的箱体内，气管轴（7）两端与箱体相接的部位有轴承和密封件。

5.根据权利要求2所述的浮力发电装置，其特征是：所说的介质（8）是空气，气囊中充入的是氦气，气管轴（7）两端经轴承、轴座安装在支架（19）、(20）上；充气系统加入一套氦气循环利用装置，充气系统的空气压缩机（1）经冷却器（2）、油水分离器（3）连接气囊（16）的充气主管（21），气囊（16）的排气主管（22）连接空气压缩机（1）的进气口和储气罐（4）。

6.根据权利要求1或2所述的浮力发电装置，其特征是：所说的充放气装置（5）是在轴座内安装与气囊数量相等的气动换向阀(23)，气动换向阀(23)均匀的安装在放射状的安装板上，气动换向阀(23)通过电源线(24)连接的炭刷(25)和铜环(26)、接线柱（27）、连接线（28）相连接，用来给每个气动换向阀（23）连续供电，每个气囊都用一个气动换向阀（23）连通控制，通过PLC自动控制换向通气，经充气室（30）、排气室（29）给每个气囊充气、排气。

7.根据权利要求1或2所述的浮力发电装置，其特征是：所说的充放气装置(5)是在轴座内气管轴(7)的端头设置密封圈(32)，密封圈(32)外面有固定套(34)，密封圈(32)中间有一周凹槽对应气管轴(7)上的气管通道(31)相通的表面气孔；在密封圈(32)内部有上分隔块(36)和下分隔块(33)，上分隔块(36)和下分隔块(33)将密封圈(32)中间的凹槽分隔成充气腔(37)和排气腔(35)，充气腔(37)连通充气主管(21)，排气腔(35)连通排气主管(22)。

8.根据权利要求1所述的浮力发电装置，其特征是：充放气装置（5）的排气主管（22）与气马达（12）的进气口（11）相连接，气马达的转动轴与增速机Ⅱ（13）和发电机Ⅱ（14）相连接，气囊（16）排出的压缩空气驱动气马达（12）转动，带动增速机Ⅱ（13）、发电机Ⅱ（14）转动发电,做完功的压缩空气由气马达（12）的排气管（15）排出。