CN110397549A - 浮力动能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明浮力动能发电装置,其特征在于,由浮力动能发生装置、浮力动能放大和增效装置、动能传导装置、双向合一动能整合和缓释装置组成。利用这种装置,依靠山涧落差恒流或江河一般性落差水位,将水流动能转化为纵向稳定可控的浮力动能来驱动上述装置带动发电机发电,这种装置也可以直接利用海洋自然波动进行发电。所述发电方式资源分布地域广泛,可有许多不同的实现方式,可不间断发电无需储能设备,不受地域、时间、天气的影响,产能稳定能效高寿命长,涉及的构件可工厂化预制,施工简单投入成本低。这种浮力动能发电装置,具有实际实施运用价值,且可以有许多不同的实现方式;该装置无需燃料消耗、零排放不影响环境、可有效解决发展急需的电能需求,改变目前燃烧排放对人类环境造成的污染。

Description

浮力动能发电装置
技术领域
本发明涉及新能源技术领域,涉及利用浮力发电的技术,具体的是一种利用山涧恒流(包括水利工程或水库泄水)或一般性江河水流落差以及海洋自然波动而设计的能够控制水位升降频率的围堰和进出水阀门机构相配合的浮力发电装置。
技术背景
目前的发电方式主要有火力发电、水电、核电、太阳能发电、风力发电、潮汐发电、地热发电以及磁流体发电等等,其中,后几项属于新能源技术。为保护环境、减少碳排放,世界各先进国家都在大力研究新的能源技术。事实证明,燃煤发电对环境的负面作用是非常严重的,不仅资源消耗大、污染环境,而且生产运输环节成本高、效能低,同时也污染环境。目前最经济环保且能长期可靠发电的方式是水力发电,包括水电站、潮汐发电和利用浮力的发电。其中,水电站选址难、投入大、施工周期长、远距离输电损耗大,且常常对生态产生不可逆的影响;而潮汐发电和利用浮力的发电技术则还在不断研究和探索中,就目前已有的一些装置来看似乎还不完善,工作效率低下,且实用性较差,无法进行大规模运用。
中国专利(201410071221.8)公开了“一种浮力发电装置”,它具体涉及一种浮力发电装置。该浮力发电装置包括水池、浮力滚轮、浮力滚轮轴、变速箱、发电机、隔水通道和水泵。水池一侧设置有变速箱和发电机,变速箱通过输出轴与发电机连接,水池的中间部位通过隔水通道和轴承座装有浮力滚轮轴,浮力滚轮轴上装有浮力滚轮,浮力滚轮轴端头装有传动轮,传动轮通过传动带与变速箱的输入轴连接。这是一种滚轮式浮力装置,需要利用水泵进行人为的不平衡注水,其耗能与产能之间能否实现盈余很是怀疑的。
中国专利(201410386953.6)公开了“一种用浮力发电的方式方法”,其关键的方式是利用多艘如潜艇一样可浮沉的装置。其主部件由立浮沉仓、控制沉仓、气压调节仓组成,关键技术是:一条连通各浮沉艇的环形输送气管道,能让空气调送到适当的位置上,让浮沉控制仓能顺利调节和控制各艘浮沉艇的沉浮,保障浮力能顺利地推动发电机发电。该技术实际上是一种浮筒链,需要附加空气压缩机不停耗电充气产生浮力带动链轴运行,问题同样是:耗能与产能之间能否实现盈余?
中国专利(201410491175.7)公开了“一种用浮力发电的方式方法,涉及一种浮力发电装置,其包括巨型浮体、拉拽长索链、滑动转动杆、电动机、发电机和套环圈;电动机连接滑动转动杆;套环圈与滑动转动杆同轴;套环圈上设置有第一轴承和第二轴承,位于套环圈的任一圆周切线的两端;第一轴承与第二轴承的中心轴平行;第一轴承与第二轴承均与滑动转动杆转动连接且相切;巨型浮体设置在滑动转动杆的上方,通过拉拽长索链与套环圈连接;滑动转动杆一端和套环圈一侧分别连接发电机。该发明的巨型浮体在浮力发电方式中并非是必要的,作用不大,且其并未具体公开有说服力的驱动发电机的传动机构,并且同样需要电动机为之驱动助力。
上述技术最大的问题在于看不出具体的实用价值,它们显然缺乏整体技术构成的可行性和实际运用价值。
发明内容
本发明目的在于克服上述不足,提供一种浮力动能发电装置,它采用水位升降和浮力动能发生装置、浮力动能放大和增效装置、动能传导装置、双向合一动能整合和缓释装置来实现水动能的转换,利用所述发电装置可选择合适的山涧落差恒流或江河一般性落差水位,将水流动能转化为纵向稳定可控的浮力动能来驱动所述发电装置运转,为人类社会提供急需的电能。
为实现上述目的,本发明采取了以下技术方案
一种浮力动能发电装置,其特征在于,含有浮力动能发生装置、浮力动能放大和增效装置、动能传导装置、双向合一动能整合和缓释装置;所述浮力动能发生装置由定位安装的立柱和波动浮筒组成;所述波动浮筒半浮于水面,在波动浮筒内的底部设有浮桶配重,在波动浮筒的中央对称位置设有两垂直并列的立柱中央管腔,所述立柱在立柱中央管腔内滑动配合并贯穿其中,在所述波动浮筒的顶部中央设有浮筒端铰接安装点;所述浮力动能放大和增效装置设于浮筒的上方、两立柱之间,由一级X形比例力矩杠杆单元构成的一级动能放大段和由一级X形等比力矩杠杆单元阵列叠加构成的一级动能增效段组成;所述一级X形比例力矩杠杆单元的交叉受力点与两立柱固定铰接安装点铰接,阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元的各交叉铰接点上的定位垂直行走滑轮与设置于两立柱相向一侧的垂直行走滑轨滑动配合;在所述一级X形等比力矩杠杆单元组的顶端连接一根或一组增效段平衡配重索,所述配重索的另一端绕经设置在所述立柱顶端的增效段平衡配重索滑轮后与所述立柱内的增效段平衡配重块连接;所述一级X形比例力矩杠杆单元的一级X形长力矩杠杆拉杆连接端通过两个一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂与所述浮筒端铰接安装点铰接,构成浮力发电装置的动能发生、放大与增效部分,所述增效部分的一级X形等比力矩杠杆单元的累叠单元数取决于水位的升降幅度和发电机的转速;在所述阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元组的顶端设有抽拉动力索驱动滑轮;在所述波动浮筒上下两端的所述立柱上设置了上限位缓冲装置和下限位缓冲装置;所述动能传导装置为一根或一组一端固定于立柱或上限位缓冲装置上的一个或一组抽拉动力索固定筘上的抽拉动力传导索,该抽拉动力传导索的另一端依序分别绕经一个或一组抽拉动力索驱动滑轮、一个或一组第一绕索定位论、一个或一组第二绕索定位论c32、一个或一组第三绕索定位论后,再绕经双向合一动能整合和缓释装置的一个或一组动力索传导轮或或后,连接到抽拉动力索平衡配重块上;所述双向合一动能整合和缓释装置能将双向往复波动产生的断续动能整合为单方向连续的缓释动能,所述双向合一动能整合和缓释装置由单轴动能整合装置主轴以及依序设置于所述单轴动能整合装置主轴上的动力索传导轮、单向动能输入齿轮、单向动能输出齿轮、双向合一储能缓释盘、输入和输出变向传动齿轮组组成;其中,所述单轴动能整合装置主轴通过一对s基座轴承安装于基座上;所述动力索传导轮通过一定位卡销与所述单轴动能整合装置主轴固定,所述动力索传导轮的一侧设有一向内阵列的传导轮单向撑牙组并与所述单向动能输入齿轮配合,所述单向动能输入齿轮与单轴动能整合装置主轴以输入齿轮轴承配合;所述单向动能输出齿轮通过输出齿轮轴承与单轴动能整合装置主轴配合,所述单向动能输出齿轮与所述单向动能输入齿轮之间通过输入和输出变向齿轮组啮合传动;所述输入和输出变向齿轮组为两组联动齿轮,它们分别由第一变向齿轮组和第二变向齿轮组组成,所述第一变向齿轮组和第二变向齿轮组在所述的单向动能输入齿轮与所述的单向动能输出齿轮之间起换向桥接作用;所述单向动能输出齿轮的另一侧设有向内的内单向齿该内单向齿与主轴撑牙设置轮上的阵列s设置轮撑牙组配合并单向传动,所述主轴撑牙设置轮与所述单轴动能整合装置主轴通过定位卡销紧密配合;在所述单向动能输出齿轮的一侧设有发条固定柱,在与所述发条固定柱的同一侧设置有双向合一储能缓释盘,所述双向合一储能缓释盘的翻口笼罩在所述发条固定柱的外围,所述发条固定柱通过储能缓释发条与所述双向合一储能缓释盘翻口上的储能缓释发条固定卡槽连接,所述双向合一储能缓释盘通过s缓释盘轴承与所述单轴动能整合装置主轴活动配合,所述双向合一储能缓释盘的s缓释盘轴承的外围设有啮齿,所述双向合一储能缓释盘通过所述啮齿与发电机端齿轮啮合连接。
进一步,所述浮力动能发电装置的波动浮筒半浮于水面,所述波动浮筒分为上下两部分,上半部分为不封顶的敞口式蓄水器,下半部分为中空密封舱,在所述敞口式蓄水器的底部设有敞口式波动浮筒泄水道,所述泄水道的上端设有电磁泄水阀;在所述波动浮筒内的底部不设浮筒配重,山涧落差水流能直接流入所述敞口式蓄水器产生重力使波动浮筒下沉,当所述电磁泄水阀打开后,敞口式蓄水器内的蓄水即流出,所述波动浮筒浮起,如此往复波动;所述敞口式蓄水器的中央设有两个位置对称、垂直并列、贯穿波动浮筒的立柱中央管腔,立柱中央管腔上端的高度高于敞口式蓄水器上端,所述立柱在中央管腔内滑动配合并贯穿其中;在所述两根立柱中央管腔顶部之间的中央位置设有浮筒端铰接安装点。
进一步,所述浮力动能发生装置的立柱或是单柱或是多柱,所述立柱的横截面能做成各种形状,所述立柱能直接固定于水下底部或通过立柱固定支架固定于水位升降池岸边,或固定于某种形式的半浮式浮岛上的管状立柱的悬臂式支架上或固定柱桩上;或在所述波动浮筒的外围设置滑配装置,所述滑配装置与周围水位升降池壁或固定柱桩滑动配合,所述立柱则通过所述立柱固定支架悬空固定于所述波动浮筒的上方。
进一步,所述浮力动能放大和增效装置在一级X形比例力矩杠杆单元的交叉受力点与两立柱固定铰接安装点以下的浮力动能放大部分增设第二组动能放大和增效装置,构成复合加强的浮力动能放大装置,所述浮力动能放大和增效装置的二级X形等比力矩杠杆单元组的顶端也与所述立柱固定铰接安装点铰接,而原来作为所述波动浮筒施力部分的所述一级X形长力矩杠杆拉杆连接端则通过两根一级X形长力矩杠杆端拉杆连到第二组二级X形长力矩杠杆中央的一级长臂端拉杆固定点上,而二级X形长力矩杠杆拉杆连接端则再通过两二级X形长力矩杠杆端拉杆连接到所述波动浮筒顶端的浮筒端铰接安装点上,构成复合的浮力动能放大装置,所述的二级X形等比力矩杠杆单元根据需求能增或减单元叠加数;所述复合的浮力动能放大装置与所述立柱有两种固定铰接方式:加强伸缩力形式——铰接安装于上方第一组一级X形比例力矩杠杆单元的交叉受力点和立柱固定铰接安装点;加长伸缩距形式——铰接安装于下方第二组二级X形比例力矩杠杆单元铰接点。
进一步,所述双向合一动能整合和缓释装置为双轴结构,设有动能整合装置主轴、以及依序设置于所述动能整合装置主轴上的动力索传导轮、单向动能输入齿轮、主轴单向齿扩展轮、主轴单向链轮和撑牙盘;动能整合装置从轴、以及依序设置于所述动能整合装置从轴上的单向动能输出齿轮和链轮、发条固定柱、从轴双向合一储能缓释盘;其中,所述动能整合装置主轴通过一对主轴轴承和所述动能整合装置从轴通过一对从轴轴承安装于同一基座上,所述动力索传导轮通过一个定位卡销与所述动能整合装置主轴固定配合,在其一侧设有一组向内阵列的动力索传导轮单向撑牙组能与所述单向动能输入齿轮配合,所述单向动能输入齿轮与所述动能整合装置主轴由所述输入齿轮轴承组配合;所述单向动能输出齿轮和链轮通过定位卡销与所述动能整合装置从轴固定配合,能与所述单向动能输入齿轮直接啮合;所述单向动能输出齿轮和链轮与通过链轮和撑牙盘轴承设置于动能整合装置主轴上的主轴单向链轮和撑牙盘上的链轮以链条链接,该链条传动部分能以齿轮作换向桥来接实现同样的传动功能;所述主轴单向链轮和所述撑牙盘内设有阵列向内的链轮撑牙盘单向撑牙组,它们与通过定位卡销固定于动力整合装置主轴上的主轴单向齿扩展轮配合;所述动力整合装置从轴上的单向动能输出齿轮和所述链轮的侧面设有发条固定柱,在所述发条固定柱的同一侧设有从轴双向合一储能缓释盘,所述从轴双向合一储能缓释盘的翻口笼罩在所述发条固定柱外围,所述发条固定柱通过储能缓释发条与所述从轴双向合一储能缓释盘翻口上的储能缓释发条固定卡槽连接,所述从轴双向合一储能缓释盘通过缓释盘轴承与所述动能整合装置从轴活动配合,该缓释盘轴承处的从轴双向合一储能缓释盘外侧设有啮齿与发电机端齿轮啮合。
进一步,所述双向合一动能整合和缓释装置为行星齿轮结构,设有单轴动能整合装置主轴、以及依序通过固定卡销设置于所述单轴动能整合装置主轴上的主轴扩展轮、与所述主轴扩展轮并列并通过连接块轴承设置于单轴动能整合装置主轴上的内齿轮盘连接块、以及通过两个设置于所述主轴扩展轮和内齿轮盘连接块两外侧上的动力索传导轮轴承与动力索传导轮安装配合,所述动力索传导轮内设有两组阵列向内、方向相反的单向撑牙组,它们分别与所述主轴扩展轮和所述内齿轮盘连接块上的单向齿配合;单向动能输入外齿轮盘通过连接螺栓固定在所述内齿轮盘连接块的一侧,所述单向动能输入外齿轮盘与单向动能输出内齿轮盘之间设有阵列的行星齿轮组,行星齿轮调速盘安装在行星齿轮固定轴的单向动能输入外齿轮盘开口侧,所述行星齿轮固定轴的另一端、即行星齿轮组内侧由行星齿轮组固定圈固定,所述行星齿轮组固定圈、行星齿轮调速盘与行星齿轮固定轴一体动作;所述单向动能输出内齿轮盘与所述单轴动能整合装置主轴之间设有输出内齿轮盘轴承组,所述单向动能输出内齿轮盘的一侧设有向内的单向撑牙齿,它们与通过轮轴定位卡销设置于所述单轴动能整合装置主轴上的主轴撑牙设置轮上的p设置轮撑牙组配合,而发条固定柱设置在所述单向动能输出内齿轮盘的单向撑牙齿外围的同一侧,与所述发条固定柱同一侧设有双向合一储能缓释盘,所述双向合一储能缓释盘的翻口笼罩在所述发条固定柱的外围,所述发条固定柱通过储能缓释发条与所述双向合一储能缓释盘翻口上的储能缓释发条固定卡槽连接,所述双向合一储能缓释盘通过p缓释盘轴承与所述单轴动能整合装置主轴活动配合,该p缓释盘轴承处的双向合一储能缓释盘的外侧设有啮齿与发电机端齿轮啮合。
进一步,所述浮力发电装置的立柱为水上悬浮式结构的悬浮式立柱,所述悬浮式立柱垂直贯穿安装在水下定深的悬浮式立柱姿态浮筒上,在所述悬浮式立柱穿过所述悬浮式立柱姿态浮筒的延伸段下端设有悬浮式垂直立柱姿态配重块,所述悬浮式垂直立柱姿态配重块的下端连接着定深锚链,所述定深锚链的另一端连接到重力定位定深固定块上;所述波动浮桶的中央管腔与所述悬浮式立柱滑动配合,所述波动浮桶半浮在所述悬浮式立柱姿态浮筒上方的水面上,所述波动浮筒顶端的浮筒端铰接安装点通过一对一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂连接到所述一级X形长力矩杠杆拉杆连接端。
进一步,所述浮力发电装置的立柱直接安装在半浮式浮筒上,整个波动浮桶由半浮式浮筒和垂直筒身构成,在所述垂直筒身的底部设有垂直筒身姿态配重;在整个波动浮桶的中央设有贯穿的垂直筒身中央管腔,在所述垂直筒身中央管腔内设置悬浮式抽芯立柱,所述悬浮式抽芯立柱的下半部设有升力稳定浮筒,在所述悬浮式抽芯立柱的顶端铰接一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂,在所述悬浮式抽芯立柱的下端连接定深锚链,所述定深锚链的另一端连接在重力定位定深固定块上;工作时,所述悬浮式抽芯立柱在升力稳定浮筒的作用下不做升降运动,由所述半浮式浮筒和所述垂直筒身带动立柱固定安装点随浪波动升降,驱动浮力动能放大和增效装置起作用。
本发明利用浮力的发电装置的积极效果是
(1)提供了一种采用浮力动能发生装置、浮力动能放大和增效装置、动力传导装置、双向合一动能整合和缓释装置,依靠山涧恒流落差或者江河一般性水位落差,将水流动能转化为纵向稳定可控的浮力动能来驱动发电的浮力动能发电装置,它也可直接利用海洋自然波动进行发电。
(2)所述发电方式资源分布地域广泛,可利用资源无以计数,可以有许多不同的实现方式,分散式分布规模可大可小,无需储能设备不间断发电,技术简单可靠性好,产能稳定能效高寿命长,涉及的构件可工厂化预制,施工简单投入成本低,不受时间、天气(全天候发电)的影响,发电量稳定,可避免搭建远距离输电线路和输电损耗,具有实际的应用价值。
(3)无需燃料消耗实现零排放不影响环境,可有效改变目前燃煤排放对人类环境的污染,避免核能发电存在的诸多潜在的不可预知的风险。
附图说明
图01为本发明浮力动能发电装置的基本功能示意图。
图02-1为本发明浮力动能发电装置的结构示意图。
图02-2为本发明浮力动能发电装置的结构侧视图。
图02-3为本发明浮力动能发电装置的俯视结构示意图。
图02-4为本发明浮力动能发电装置的局部放大结构示意图。
图03为敞口蓄水式波动浮筒的功能示意图。
图04为支架悬空立柱式浮力动能发电装置的示意图。
图05为复合浮力动能放大和增效装置的浮力动能发电装置的结构示意图。
图06为漂浮立柱式浮力动能发电装置的结构示意图。
图07-1为抽芯立柱式浮力动能发电装置的结构示意图。
图07-2为抽芯立柱式浮力动能发电装置的结构侧视图。
图08为实施例1以山涧恒流布设的浮力动能发电装置的梯级水位升降池示意图。
图09-1为实施例2利用江河一般性水流落差布设的浮力动能发电装置的俯视图。
图09-2为实施例2利用江河一般性水流落差布设的浮力动能发电装置的示意图。
图10为实施例2利用江河一般性落差水位布设的浮力动能发电装置的俯视图。
图11为实施例3海上人工浮岛布设的浮力动能发电装置的示意图。
图12-1为单轴的双向合一动能整合和缓释装置的结构示意图。
图12-2为单轴的双向合一动能整合和缓释装置的动力索传导轮单向牙撑组结构侧视图。
图12-3为单轴的双向合一动能整合和缓释装置的输入和输出变向传动齿轮组的局部结构俯视图。
图13-1为双轴的双向合一动能整合和缓释装置的结构俯视图。
图13-2为双轴的双向合一动能整合和缓释装置的传动链结构侧视图。
图14-1为单轴行星齿轮式双向合一动能整合和缓释装置的结构示意图。
图14-2为单轴行星齿轮式双向合一动能整合和缓释装置的动力索传导轮单向牙撑组结构侧视图。
图14-3为单轴行星齿轮式双向合一动能整合和缓释装置的储能缓释盘结构侧视图。
图14-4为单轴行星齿轮式双向合一动能整合和缓释装置的行星齿轮调速盘结构侧视图。
图中的标号分别为
A.重力定位定深固定块;A1.定深锚链;a1.立柱;a11.悬浮式立柱;a1x.固定柱桩;a2+上限位缓冲装置;a2-.下限位缓冲装置;a3垂直行走滑轨;a12.悬浮式垂直立柱姿态配重块;Awp.预蓄水渠;
B0.基座;b0.等臂X形杠杆组铰接点;b0+.等臂X形杠杆组叠加铰接点;b0x.定位垂直行走滑轮;b1.增效段平衡配重索;b3.增效段平衡配重索滑轮;b4.增效段平衡配重块;
c0.抽拉动力索固定筘;c1.抽拉动力传导索;c2.抽拉动力索驱动滑轮;c31.第一绕索定位论;c32.第二绕索定位论;c33.第二绕索定位论;c321.c35.绕索定位论;c4.抽拉动力索平衡配重块;cs.立柱固定支架;
d000.动能整合装置主轴;d0’00.动能整合装置从轴;d001.主轴轴承;d0’01.从轴轴承;d002.定位卡销;d0’02.定位卡销;d003.主轴单向齿扩展轮;d004.定位卡销;d100.动力索传导轮;d102.动力索传导轮单向撑牙组;d2’+d03.链条;d200.单向动能输入齿轮;d2’00.单向动能输出齿轮/链轮;d201.输入齿轮轴承;d2’02.发条固定柱;d300.主轴单向链轮和撑牙盘;d301.链轮和撑牙盘轴承;d302.链轮撑牙盘单向撑牙组;d400.从轴双向合一储能缓释盘;d401.缓释盘轴承;d402.储能缓释发条;d403.缓释盘发条固定卡槽;d404.啮齿;
E01.发电机端齿轮;
f0.浮筒端铰接安装点;f01.抽芯立柱端铰接安装点;f1.波动浮筒;f2.悬浮式立柱姿态浮筒;3.悬浮式抽芯立柱;f4.升力稳定浮筒;f10.半浮式浮筒;f10+.垂直筒身;f11.浮桶配重;f12.立柱中央管腔;f13.滑配装置;f14.敞口式蓄水器;f15.敞口式波动浮筒电磁泄水阀;f16.波动浮筒泄水道;f101.垂直筒身姿态配重;f102.垂直筒身中央管腔;
mc.预制件安装接口;mf1.半浮式浮岛;mf1+.浮岛垂直桶身;mf11.浮岛筒身姿态配重;mf/cs.管状立柱;
p000.单轴的动能整合装置主轴;p002.固定卡销;p003.主轴扩展轮;p004.定位卡销;p005.主轴撑牙设置轮;p006.p设置轮撑牙组;p100.动力索传导轮;p102.p102’.单向撑牙组;p104.动力索传导轮轴承;p105.连接块轴承;p200.行星齿轮调速盘;p201.单向动能输入外齿轮盘;p202.内齿轮盘连接块;p202’.p003’.单向齿;p203.连接螺栓;p204.行星齿轮组;p205.行星齿轮固定轴;p206.行星齿轮组固定圈;p210.调速电机;p211.调速电机蜗杆;p300.单向动能输出内齿轮盘;p300’.单向撑牙齿;p301.输出内齿轮盘轴承,p302.发条固定柱;p400.双向合一储能缓释盘;p401.p缓释盘轴承;p402.储能缓释发条;p403.储能盘缓释发条固定卡槽;p404.啮齿;
s.p.d.双向合一动能整合和缓释装置;s000.单轴动能整合装置主轴;s0″00.输入和输出变向传动齿轮组;s001.s基座轴承;s002.定位卡销;s004.定位卡销;s005.主轴撑牙设置轮;s006.s设置轮撑牙组;s100.动力索传导轮;s102.传导轮单向撑牙组;s121.输入和输出变向传动齿轮组;s200.单向动能输入齿轮;s201.输入齿轮轴承;s201’.s202’.第一变向齿轮组;s2’01’.s2’02’.第二变向齿轮组;s300.单向动能输出齿轮;s300’.内单向齿;s301.输出齿轮轴承;s302.发条固定柱;s400.双向合一储能缓释盘;s401.储能缓释发条;s402.s缓释盘轴承;s403.储能缓释发条固定卡槽;s404.啮齿;sv.智能电磁水阀;
w.水面;wa.出水道;we.进水道;w+.进水;w-.出水;wp.水位升降池;wc.潮汐和风暴水位自适应配重索平衡滑轮;wA1.潮汐/风暴水位自适应配重索;wc4.潮汐和风暴水位自适应平衡配重块;Wv+.进水阀门;wv-.出水阀门;
1bn.一级X形等比力矩杠杆单元;1bn+.浮力动能增效部分;1bx.浮力动能放大部分;1b2x一级X形比例力矩杠杆单元;1x0.立柱固定铰接安装点;11.一级X形长力矩杠杆端拉杆;110.一级X形长力矩杠杆拉杆连接端;
210.二级X形长力矩杠杆拉杆连接端;21.二级X形长力矩杠杆端拉杆;212b0.一级长臂端拉杆固定点;2b2x.二级X形长力矩杠杆;2bn.二级等臂X形杠杆单元;2x0.二级X形比例力矩杠杆单元铰接点。
具体实施方式
以下具体介绍本发明利用浮力的发电装置的具体实施方式,但需要指出,本发明的实施远不限于以下3种实施方式。
实施例1
一种利用山涧恒流设置的梯级水位升降池浮力发电装置(参见图08),由浮力动能发生装置、浮力动能放大和增效装置、动能传导装置、双向合一动能整合和缓释装置组成(参见图01)。所述浮力动能发生装置由定位安装的立柱a1和波动浮筒f1组成;波动浮筒f1半浮于水面,其波动浮筒f1内的底部设有浮桶配重f11,其中央对称位置设有两垂直并列的立柱中央管腔f12,立柱a1在立柱中央管腔f12内滑动配合并贯穿其中,在所述波动浮筒f1的顶部中央设有浮筒端铰接安装点f0;所述浮力动能放大和增效装置设于浮筒的上方、两个立柱a1之间,由一级X形比例力矩杠杆单元1b2x构成的一级动能放大段1bx和由一级X形等比力矩杠杆单元1bn阵列叠加构成的一级动能增效段1bn+组成;所述一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的交叉受力点与两个立柱固定铰接安装点1x0铰接,阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元1bn的各交叉铰接点上的定位垂直行走滑轮b0x与设置于两立柱a1相向一侧的垂直行走滑轨a3滑动配合;在所述一级X形等比力矩杠杆单元1bn组的顶端连接一根或一组增效段平衡配重索b1,该配重索b1的另一端绕经设置在所述立柱a1顶端的增效段平衡配重索滑轮b3后与所述立柱a1内的增效段平衡配重块b4连接;所述一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的一级X形长力矩杠杆拉杆连接端110通过两个一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂11与浮筒端铰接安装点f0铰接,构成浮力发电装置的动能发生、放大与增效部分,增效部分的一级X形等比力矩杠杆单元1bn的累叠单元数取决于水位的升降幅度和发电机的转速;在所述阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元1bn组的顶端设有抽拉动力索驱动滑轮c2;波动浮筒f1上下两端的所述立柱a1上设置了上限位缓冲装置a2+和下限位缓冲装置a2-;所述动能传导装置为一根或一组一端固定于立柱或上限位缓冲装置a2+上的一个或一组抽拉动力索固定筘c0上的抽拉动力传导索c1,该抽拉动力传导索c1的另一端依序分别绕经一个或一组抽拉动力索驱动滑轮c2、一个或一组第一绕索定位论c31、一个或一组第二绕索定位论c32、一个或一组第三绕索定位论c33后,再绕经双向合一动能整合和缓释装置s,p.d的一个或一组动力索传导轮s100或p100或d100后,连接到抽拉动力索平衡配重块c4上(参见图02)。
所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d能将双向往复波动产生的断续动能整合为单方向连续的缓释动能,所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d由单轴动能整合装置主轴s000以及依序设置于所述单轴动能整合装置主轴s000上的动力索传导轮s100、单向动能输入齿轮s200、单向动能输出齿轮s300、双向合一储能缓释盘s400、输入和输出变向传动齿轮组s0″00组成;其中,单轴动能整合装置主轴s000通过一对s基座轴承s001安装于基座B0上;动力索传导轮s100通过一定位卡销s002与所述单轴动能整合装置主轴s000固定,它的一侧设有一向内阵列的传导轮单向撑牙组s102并与所述单向动能输入齿轮s200配合作用,单向动能输入齿轮s200与单轴动能整合装置主轴s000以输入齿轮轴承s201配合;单向动能输出齿轮s300通过输出齿轮轴承s301与单轴动能整合装置主轴s000配合,它与单向动能输入齿轮s200之间通过输入和输出变向齿轮组s0″00啮合传动;所述输入和输出变向齿轮组s0″00为两组联动齿轮它们分别由第一变向齿轮组s201’、s202’和第二变向齿轮组s2’01’、s2’02’组成,它们在单向动能输入齿轮s200与所述的单向动能输出齿轮s300之间起换向桥接作用;单向动能输出齿轮s300的另一侧设有向内的内单向齿s300’它与主轴撑牙设置轮s005上的阵列s设置轮撑牙组s006配合并单向传动,主轴撑牙设置轮s005与所述单轴动能整合装置主轴s000通过定位卡销s004紧密配合;单向动能输出齿轮s300的一侧设有发条固定柱s302,与发条固定柱s302的同一侧设置有双向合一储能缓释盘s400,该双向合一储能缓释盘s400的翻口笼罩在发条固定柱s302的外围,发条固定柱s302通过储能缓释发条s401与双向合一储能缓释盘s400翻口上的储能缓释发条固定卡槽s403连接,双向合一储能缓释盘s400通过s缓释盘轴承s402与所述单轴动能整合装置主轴s000活动配合,该双向合一储能缓释盘s400的s缓释盘轴承s402的外围设有啮齿s404,与发电机端齿轮E01啮合连接。(参见图12)
所述浮力动能发生装置的波动浮筒f1半浮于水面,它分为上下两部分,上半部分为不封顶的敞口式蓄水器f14,下半部分为中空密封舱。所述敞口式蓄水器f14底部设有敞口式波动浮筒泄水道f16,所述泄水道的上端设有电磁泄水阀f15。所述波动浮筒f1内的底部不设浮筒配重f11,落差水流能直接流入敞口式蓄水器f14内,产生重力使波动浮筒f1下沉。当所述电磁泄水阀f15打开后,敞口式蓄水器f14内的蓄水流出,波动浮筒f1浮起;如此往复波动。在敞口式蓄水器f14的中央对称位置同样设有两个垂直并列贯穿波动浮筒f1的立柱中央管腔f12,该立柱中央管腔f12上端的高度高于敞口式蓄水器f14上端,立柱a1能在该立柱中央管腔f12内滑动配合并贯穿其中。在所述两根立柱中央管腔f12顶部之间的中央位置设有浮筒端铰接安装点f0(参见图03)。
所述浮力动能发生装置的立柱a1可采用单柱也可采用多柱。所述立柱a1的横截面可采用各种形状。所述立柱a1可直接固定于水下底部或通过立柱固定支架cs固定于水位升降池wp岸边或某种形式的半浮式浮岛mf1上管状立柱mf/cs的悬臂式支架cs或固定柱桩a1x上;滑配装置f13也可以设置在波动浮筒f1的外围,与周围水位升降池wp壁或固定柱桩a1x滑动配合,立柱a1则通过立柱固定支架cs悬空固定于波动浮筒f1的上方(参见图04,图11)。
所述浮力动能放大和增效装置有另一种复合形式,在其一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的交叉受力点与两立柱固定铰接安装点1x0以下的浮力动能放大部分增设第二组动能放大和增效装置,构成复合加强的浮力动能放大装置,其二级X形等比力矩杠杆单元2bn组的顶端也与立柱固定铰接安装点1x0铰接,而原来作为波动浮筒f1施力部分的一级X形长力矩杠杆拉杆连接端110,通过两一级X形长力矩杠杆端拉杆11连到第二组二级X形长力矩杠杆2b2x中央的一级长臂端拉杆固定点212b0上,而二级X形长力矩杠杆拉杆连接端210则再通过两二级X形长力矩杠杆端拉杆21连接到波动浮筒f1顶端的浮筒端铰接安装点f0上,构成复合的浮力动能放大装置,其中二级X形等比力矩杠杆单元2bn可以根据需求增减单元叠加数;复合浮力动能放大装置与立柱a1有两种固定铰接方式:铰接安装于上方第一组一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的交叉受力点和立柱固定铰接安装点1x0的加强伸缩力形式与铰接安装于下方第二组二级X形比例力矩杠杆单元铰接点的2x0的加长伸缩距形式(参见图05)。
所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d的另一种形式是双轴的;它有动能整合装置主轴d000、以及依序设置于该主轴上的动力索传导轮d100、单向动能输入齿轮d200、主轴单向齿扩展轮d003,主轴单向链轮和撑牙盘d300,动能整合装置从轴d0’00、以及依序设置于动能整合装置从轴d0’00上的单向动能输出齿轮和链轮d2’00,发条固定柱d2’02、从轴双向合一储能缓释盘d400组成;其中,所述动能整合装置主轴d000通过一对主轴轴承d001和所述动能整合装置从轴d0’00通过一对从轴轴承d0’01安装于同一基座B0上,动力索传导轮d100通过一个定位卡销d002与动能整合装置主轴d000固定配合,它的一侧设有一组向内阵列的动力索传导轮单向撑牙组d102能与相应的单向动能输入齿轮d200配合,单向动能输入齿轮d200与动能整合装置主轴d000由输入齿轮轴承d201组配合;单向动能输出齿轮和链轮d2’00通过定位卡销d0’02与动能整合装置从轴d0’00固定配合,它与单向动能输入齿轮d200直接啮合;单向动能输出齿轮和链轮d2’00与通过链轮和撑牙盘轴承d301设置于动能整合装置主轴d000上的主轴单向链轮和撑牙盘d300上的链轮以链条d2’+d3链接,该链条传动部分也能以齿轮作换向桥来接实现同样的传动功能;该主轴单向链轮和撑牙盘d300内设有阵列向内的链轮撑牙盘单向撑牙组d302,它们与通过定位卡销d004固定设置于动力整合装置主轴d000上的主轴单向齿扩展轮d003配合作用;动力整合装置从轴d0’00上的单向动能输出齿轮和链轮d2’00的侧面设有发条固定柱d2’02,与发条固定柱d2’02的同一侧设有从轴双向合一储能缓释盘d400,该从轴双向合一储能缓释盘d400的翻口笼罩在发条固定柱d2’02外围,发条固定柱d2’02通过储能缓释发条d402与所述从轴双向合一储能缓释盘d400翻口上的储能缓释发条固定卡槽d403连接,从轴双向合一储能缓释盘d400通过d缓释盘轴承d401与动能整合装置从轴d0’00活动配合,该d缓释盘轴承d401处的从轴双向合一储能缓释盘d400的外侧设有啮齿d404与发电机端齿轮E01啮合(见图13)。
所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d的另一种形式是采用行星齿轮方式实现:它有单轴动能整合装置主轴p000、以及依序通过固定卡销p002设置于该轴上的主轴扩展轮p003、与主轴扩展轮p003并列并通过连接块轴承p105设置于单轴动能整合装置主轴p000上的内齿轮盘连接块p202、以及通过两个设置于主轴扩展轮p003和内齿轮盘连接块p202两外侧上的动力索传导轮轴承p104与动力索传导轮p100安装配合,该动力索传导轮p100内设有两组阵列向内、方向相反的单向撑牙组p102.p102’,它们分别与主轴扩展轮p003和内齿轮盘连接块p202上的单向齿p202’.p003’.配合作用;动力索传导轮p100内设有两组阵列向内、方向相反的单向撑牙组p102、p102’,它们分别与主轴扩展轮p003和内齿轮盘连接块p202上的单向齿p202’、p003’配合;单向动能输入外齿轮盘p201通过连接螺栓p203固定在内齿轮盘连接块p202的一侧,单向动能输入外齿轮盘p201与单向动能输出内齿轮盘p300之间设有阵列的行星齿轮组p204,行星齿轮调速盘p200安装在行星齿轮固定轴p205的单向动能输入外齿轮盘p201开口侧,行星齿轮固定轴p205的另一端由行星齿轮组固定圈p206固定,行星齿轮组固定圈p206、行星齿轮调速盘p200与行星齿轮固定轴p205一体动作;单向动能输出内齿轮盘p300与单轴动能整合装置主轴p000之间设有输出内齿轮盘轴承p301组,单向动能输出内齿轮盘p300的一侧设有向内的单向撑牙齿p300’,与通过轮轴定位卡销p004设置于所述单轴动能整合装置主轴p000上的主轴撑牙设置轮p005上的p设置轮撑牙组p006配合作用,而发条固定柱p302设置在单向动能输出内齿轮盘p300的单向撑牙齿p300’外围的同一侧,与发条固定柱p302同一侧设有双向合一储能缓释盘p400,该双向合一储能缓释盘p400的翻口笼罩在所述发条固定柱p302的外围,发条固定柱p302通过储能缓释发条p402与双向合一储能缓释盘p400翻口上的储能缓释发条固定卡槽p403连接,双向合一储能缓释盘p400通过p缓释盘轴承P401与单轴动能整合装置主轴P000活动配合,该p缓释盘轴承P401处的双向合一储能缓释盘p400的外侧设有啮齿p404与发电机端齿轮E01啮合(见图14)
所述浮力动能发电装置(见图08)适合设置在恒流的山涧,视其水量和落差配置发电机的功率、数量、水池大小以及梯级层级次数,中国(不局限于中国)山系发达,山涧恒流无以计数,水量充沛,可以广泛分布利用,甚至可以在只有1000mm-1200mm左右的小落差设置单台(或视水流量设置单水池多台)浮力发电装置,而落差较大的环境下,可以将水位升降池wp梯级累叠设置(见图08),水位升降池wp可以工厂标准化预制后现场装配调试,水位升降池wp进水w+量出水w-量、水位升降频率、补充水量等均可由智能电磁水阀sv或由计算机精确控制实现,也可以先建水库蓄水,然后按需精确控制泄水量,与梯级水位升降池wp配合泄水发电,在水量充沛的前提下,可以设置两套并列分导的梯级水位升降池,利用水位的升降间隙等比切换注水,使发电量成倍增加(参见图09-1);也可大小容量配合分导、水利和发电设施并举。这类发电方式的最大特点是,只要有合适的来水量或落差,都可以采用梯级串联布设,产生出乎想象的发电量。
实施例2
一种利用江河一般性落差水位设置的浮力发电装置(参见图09、10),由浮力动能发生装置、浮力动能放大和增效装置、动能传导装置、双向合一动能整合和缓释装置组成(参见图01)。
所述浮力动能发生装置由定位安装的立柱a1和波动浮筒f1组成;波动浮筒f1半浮于水面,其波动浮筒f1内的底部设有浮桶配重f11,其中央对称位置设有两垂直并列的立柱中央管腔f12,立柱a1在立柱中央管腔f12内滑动配合并贯穿其中,在所述波动浮筒f1的顶部中央设有浮筒端铰接安装点f0;所述浮力动能放大和增效装置设于浮筒的上方、两个立柱a1之间,由一级X形比例力矩杠杆单元1b2x构成的一级动能放大段1bx和由一级X形等比力矩杠杆单元1bn阵列叠加构成的一级动能增效段1bn+组成;所述一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的交叉受力点与两个立柱固定铰接安装点1x0铰接,阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元1bn的各交叉铰接点上的定位垂直行走滑轮b0x与设置于两立柱a1相向一侧的垂直行走滑轨a3滑动配合;在所述一级X形等比力矩杠杆单元1bn组的顶端连接一根或一组增效段平衡配重索b1,该配重索b1的另一端绕经设置在所述立柱a1顶端的增效段平衡配重索滑轮b3后与所述立柱a1内的增效段平衡配重块b4连接;所述一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的一级X形长力矩杠杆拉杆连接端110通过两个一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂11与浮筒端铰接安装点f0铰接,构成浮力发电装置的动能发生、放大与增效部分,增效部分的一级X形等比力矩杠杆单元1bn的累叠单元数取决于水位的升降幅度和发电机的转速;在所述阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元1bn组的顶端设有抽拉动力索驱动滑轮c2;波动浮筒f1上下两端的所述立柱a1上设置了上限位缓冲装置a2+和下限位缓冲装置a2-;所述动能传导装置为一根或一组一端固定于立柱或上限位缓冲装置a2+上的一个或一组抽拉动力索固定筘c0上的抽拉动力传导索c1,该抽拉动力传导索c1的另一端依序分别绕经一个或一组抽拉动力索驱动滑轮c2、一个或一组第一绕索定位论c31、一个或一组第二绕索定位论c32、一个或一组第三绕索定位论c33后,再绕经双向合一动能整合和缓释装置s.p.d的一个或一组动力索传导轮s100或p100或d100后,连接到抽拉动力索平衡配重块c4上(参见图02)。
所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d能将双向往复波动产生的断续动能整合为单方向连续的缓释动能,所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d由单轴动能整合装置主轴s000以及依序设置于所述单轴动能整合装置主轴s000上的动力索传导轮s100、单向动能输入齿轮s200、单向动能输出齿轮s300、双向合一储能缓释盘s400、输入和输出变向传动齿轮组s0″00组成;其中,单轴动能整合装置主轴s000通过一对s基座轴承s001安装于基座B0上;动力索传导轮s100通过一定位卡销s002与所述单轴动能整合装置主轴s000固定,它的一侧设有一向内阵列的传导轮单向撑牙组s102并与所述单向动能输入齿轮s200配合作用,单向动能输入齿轮s200与单轴动能整合装置主轴s000以输入齿轮轴承s201配合;单向动能输出齿轮s300通过输出齿轮轴承s301与单轴动能整合装置主轴s000配合,它与单向动能输入齿轮s200之间通过输入和输出变向齿轮组s0″00啮合传动;所述输入和输出变向齿轮组s0″00为两组联动齿轮,它们分别由第一变向齿轮组s201’、s202’和第二变向齿轮组s2’01’、s2’02’组成,它们在单向动能输入齿轮s200与所述的单向动能输出齿轮s300之间起换向桥接作用;单向动能输出齿轮s300的另一侧设有向内的内单向齿s300’它与主轴撑牙设置轮s005上的阵列s设置轮撑牙组s006配合并单向传动,主轴撑牙设置轮s005与所述单轴动能整合装置主轴s000通过定位卡销s004紧密配合;单向动能输出齿轮s300的一侧设有发条固定柱s302,与发条固定柱s302的同一侧设置有双向合一储能缓释盘s400,该双向合一储能缓释盘s400的翻口笼罩在发条固定柱s302的外围,发条固定柱s302通过储能缓释发条s401与双向合一储能缓释盘s400翻口上的储能缓释发条固定卡槽s403连接,双向合一储能缓释盘s400通过s缓释盘轴承s402与所述单轴动能整合装置主轴s000活动配合,该双向合一储能缓释盘s400的s缓释盘轴承s402的外围设有啮齿s404,与发电机端齿轮E01啮合连接。(参见图12)
所述浮力动能发生装置的波动浮筒f1半浮于水面,它分为上下两部分,上半部分为不封顶的敞口式蓄水器f14,下半部分为中空密封舱。所述敞口式蓄水器f14底部设有敞口式波动浮筒泄水道f16,所述泄水道的上端设有电磁泄水阀f15,在所述波动浮筒f1内的底部不-设浮筒配重f11,落差水流能直接流入所述敞口式蓄水器f14内,产生重力使波动浮筒f1下沉。当所述电磁泄水阀f15打开后,敞口式蓄水器f14内的蓄水流出,波动浮筒f1浮起,如此往复波动。在敞口式蓄水器f14的中央对称位置设有两个垂直并列贯穿波动浮筒f1的立柱中央管腔f12,该立柱中央管腔f12上端的高度高于敞口式蓄水器f14上端,立柱a1在所述立柱中央管腔f12内滑动配合并贯穿其中。在所述两根立柱中央管腔f12顶部之间的中央位置设有浮筒端铰接安装点f0(参见图03)。
所述浮力动能发生装置的立柱a1可采用单柱也可采用多柱。所述立柱a1的横截面可采用各种形状。立柱a1可以直接固定于水下底部或通过立柱固定支架cs固定于水位升降池wp岸边或某种形式的半浮式浮岛mf1上管状立柱mf/cs的悬臂式支架cs或固定柱桩a1x上;滑配装置f13也可以设置在波动浮筒f1的外围,与周围水位升降池wp壁或固定柱桩a1x滑动配合,立柱a1则通过立柱固定支架cs悬空固定于波动浮筒f1的上方(参见图04和图11)。
所述浮力动能放大和增效装置有另一种复合形式,在其一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的交叉受力点与两立柱固定铰接安装点1x0以下的浮力动能放大部分增设第二组动能放大和增效装置,构成复合加强的浮力动能放大装置,其二级X形等比力矩杠杆单元2bn组的顶端也与立柱固定铰接安装点1x0铰接,而原来作为波动浮筒f1施力部分的一级X形长力矩杠杆拉杆连接端110,通过两一级X形长力矩杠杆端拉杆11连到第二组二级X形长力矩杠杆2b2x中央的一级长臂端拉杆固定点212b0上,而二级X形长力矩杠杆拉杆连接端210则再通过两二级X形长力矩杠杆端拉杆21连接到波动浮筒f1顶端的浮筒端铰接安装点f0上,构成复合的浮力动能放大装置,其中二级X形等比力矩杠杆单元2bn可以根据需求增减单元叠加数;复合浮力动能放大装置与立柱a1有两种固定铰接方式:铰接安装于上方第一组一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的交叉受力点和立柱固定铰接安装点1x0的加强伸缩力形式与铰接安装于下方第二组二级X形比例力矩杠杆单元铰接点的2x0的加长伸缩距形式(参见图05)。
所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d的另一种形式是双轴的;它有动能整合装置主轴d000、以及依序设置于该主轴上的动力索传导轮d100、单向动能输入齿轮d200、主轴单向齿扩展轮d003,主轴单向链轮和撑牙盘d300,动能整合装置从轴d0’00、以及依序设置于动能整合装置从轴d0’00上的单向动能输出齿轮和链轮d2’00,发条固定柱d2’02、从轴双向合一储能缓释盘d400组成;其中,所述动能整合装置主轴d000通过一对主轴轴承d001和所述动能整合装置从轴d0’00通过一对从轴轴承d0’01安装于同一基座B0上,动力索传导轮d100通过一个定位卡销d002与动能整合装置主轴d000固定配合,它的一侧设有一组向内阵列的动力索传导轮单向撑牙组d102能与相应的单向动能输入齿轮d200配合,单向动能输入齿轮d200与动能整合装置主轴d000由输入齿轮轴承d201组配合;单向动能输出齿轮和链轮d2’00通过定位卡销d0’02与动能整合装置从轴d0’00固定配合,它与单向动能输入齿轮d200直接啮合;单向动能输出齿轮和链轮d2’00与通过链轮和撑牙盘轴承d301设置于动能整合装置主轴d000上的主轴单向链轮和撑牙盘d300上的链轮以链条d2’+d3链接,该链条传动部分也能以齿轮作换向桥来接实现同样的传动功能;该主轴单向链轮和撑牙盘d300内设有阵列向内的链轮撑牙盘单向撑牙组d302,它们与通过定位卡销d004固定设置于动力整合装置主轴d000上的主轴单向齿扩展轮d003配合作用;动力整合装置从轴d0’00上的单向动能输出齿轮和链轮d2’00的侧面设有发条固定柱d2’02,与发条固定柱d2’02的同一侧设有从轴双向合一储能缓释盘d400,该从轴双向合一储能缓释盘d400的翻口笼罩在发条固定柱d2’02外围,发条固定柱d2’02通过储能缓释发条d402与所述从轴双向合一储能缓释盘d400翻口上的储能缓释发条固定卡槽d403连接,从轴双向合一储能缓释盘d400通过d缓释盘轴承d401与动能整合装置从轴d0’00活动配合,该d缓释盘轴承d401处的从轴双向合一储能缓释盘d400的外侧设有啮齿d404与发电机端齿轮E01啮合(见图13)。
所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d的另一种形式是采用行星齿轮方式实现:它有单轴动能整合装置主轴p000、以及依序通过固定卡销p002设置于该轴上的主轴扩展轮p003、与主轴扩展轮p003并列并通过连接块轴承p105设置于单轴动能整合装置主轴p000上的内齿轮盘连接块p202、以及通过两个设置于主轴扩展轮p003和内齿轮盘连接块p202两外侧上的动力索传导轮轴承p104与动力索传导轮p100安装配合,该动力索传导轮p100内设有两组阵列向内、方向相反的单向撑牙组p102.p102’,它们分别与主轴扩展轮p003和内齿轮盘连接块p202上的单向齿p202’.p003’.配合作用;动力索传导轮p100内设有两组阵列向内、方向相反的单向撑牙组p102、p102’,它们分别与主轴扩展轮p003和内齿轮盘连接块p202上的单向齿p202’、p003’配合;单向动能输入外齿轮盘p201通过连接螺栓p203固定在内齿轮盘连接块p202的一侧,单向动能输入外齿轮盘p201与单向动能输出内齿轮盘p300之间设有阵列的行星齿轮组p204,行星齿轮调速盘p200安装在行星齿轮固定轴p205的单向动能输入外齿轮盘p201开口侧,行星齿轮固定轴p205的另一端由行星齿轮组固定圈p206固定,行星齿轮组固定圈p206、行星齿轮调速盘p200与行星齿轮固定轴p205一体动作;单向动能输出内齿轮盘p300与单轴动能整合装置主轴p000之间设有输出内齿轮盘轴承p301组,单向动能输出内齿轮盘p300的一侧设有向内的单向撑牙齿p300’,与通过轮轴定位卡销p004设置于所述单轴动能整合装置主轴p000上的主轴撑牙设置轮p005上的p设置轮撑牙组p006配合作用,而发条固定柱p302设置在单向动能输出内齿轮盘p300的单向撑牙齿p300’外围的同一侧,与发条固定柱p302同一侧设有双向合一储能缓释盘p400,该双向合一储能缓释盘p400的翻口笼罩在所述发条固定柱p302的外围,发条固定柱p302通过储能缓释发条p402与双向合一储能缓释盘p400翻口上的储能缓释发条固定卡槽p403连接,双向合一储能缓释盘p400通过p缓释盘轴承P401与单轴动能整合装置主轴P000活动配合,该p缓释盘轴承P401处的双向合一储能缓释盘p400的外侧设有啮齿p404与发电机端齿轮E01啮合(见图14)。
所述浮力发电装置的立柱是水上悬浮式的,悬浮式立柱a11垂直贯穿并固定安装在水下定深的悬浮式立柱姿态浮筒f2上,穿过所述悬浮式立柱姿态浮筒f2的延伸段下端设有悬浮式垂直立柱姿态配重块a12,该配重块的下端连接着定深锚链A1,定深锚链A1的另一端连接到重力定位定深固定块A上;波动浮桶f1的中央管腔f12与悬浮式立柱a11滑动配合,波动浮桶f1半浮在悬浮式立柱姿态浮筒f2上方的水面W上,波动浮筒f1顶端的浮筒端铰接安装点f0通过一对一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂11连接到一级X形长力矩杠杆拉杆连接端11o(参见图06)。
所述浮力发电装置的立柱a1直接安装于半浮式浮筒f10上,整个浮筒由半浮式浮筒f10和垂直筒身f10+组成,垂直筒身f10+底部设有垂直筒身姿态配重f101;整个浮筒中央设有贯穿的垂直筒身中央管腔f102,悬浮式抽芯立柱f3从浮筒中央的垂直筒身的中央管腔f102滑配穿过,悬浮式抽芯立柱f3下半部设有升力稳定浮筒f4,而一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂11的另一端铰接安装点则铰接在悬浮式抽芯立柱f3的顶端;悬浮式抽芯立柱f3的下端连接着定深锚链A1,该锚链另一端连接到重力定位定深固定块A上,工作时悬浮式抽芯立柱f3在升力稳定浮筒f4的作用下不做升降运动,有半浮式浮筒f10和垂直筒身f10+带动立柱固定安装点1x0随浪波动升降,驱动浮力动能放大和增效装置起作用(参见图07)。
上述浮力发电装置(见图09)可在水流较急浅滩水道或在一段距离内水位落差达到1000mm-1200mm江河段内,设置水位升降池wp,利用水位升降池wp两端进水阀门wv+和出水阀门wv-交替开合,实现水位升降池wp的水位升降,带动浮力发电装置发电;水位升降池wp的进出水阀门是垂直圆柱式90度旋转通断阀门,反应迅速简洁;通常在水道拐弯处或狭窄水道后容易产生明显的水位落差,(也可以采用水下涵管或在水道一侧开挖明渠形式来避免水面航道变窄)利用这种方法可以避开狭窄水面布设装机,依靠水流自身的动力和阀门切换使水位升降池wp中水位升降;也可以人为的在宽阔水域设置障碍物或增设水位升降池wp使水流变急产生落差发电(见图10),对于水位落差值不足的,可以在水位升降池前端增设预置的预蓄水渠Awp提高进水水位,或延长出水道wa降低出水口水位,加大两端水位落差(均可用涵管替代,陆上布置水位升降池);对于无需交通、水位又不稳定的水流,可以先筑堤坝稳定水位,然后建造浮力发电装置;而对于有枯水和丰水交替周期的水道,浮力发电装置需要设置水位感应装置和相应的适应水位变化的调节机构来保证装置的正常工作,总之形式可以因地制宜;具体方案:水位升降池wp进水阀门wv+和出水阀门wv-可以同时设置在进水w+口一侧,这种形式的优点是每一台浮力发电装置接受水位升降的时间比较均等,缺点是需修建专用的排水通道到水位升降池wp的下游,以确保形成水位差;而进水阀门wv+和D出水阀门wv-也可以分别设置在水位升降池上下游两端(参见图09),这样的形式会使每一台浮力发电装置的浮筒接受水位升降的时间不均等,需要通过其它技术手段调整,而它的优点是进出水流比较流畅,水位升降频率相对较高;当然,对于不需要通航流量大的水流也可以设置横置式的,即拦腰截断T字来水,多入口进出水,加快水位升降频率;另外,纵向布置的浮力发电装置分列两排布置则可以加倍提高发电效率,进出水阀交替轮流灌排(参见图09-1);中国山涧、江河水系发达,源远流长、落差较大,资源分布广泛,这种形式最大的特点是,对于水流干道不需要在水道上拦腰筑坝,适宜布设的范围广,不易对生态造成影响;再则利用密集度高,建造成本也低,更可以开发预制件组装。
实施例3
一种海基锚链定位定深悬浮平台式浮力发电装置(参见图11),由浮力动能发生装置、浮力动能放大和增效装置、动能传导装置、双向合一动能整合和缓释装置组成(参见图01)。所述浮力动能发生装置由定位安装的立柱a1和波动浮筒f1组成;波动浮筒f1半浮于水面,其波动浮筒f1内的底部设有浮桶配重f11,其中央对称位置设有两垂直并列的立柱中央管腔f12,立柱a1在立柱中央管腔f12内滑动配合并贯穿其中,在所述波动浮筒f1的顶部中央设有浮筒端铰接安装点f0;所述浮力动能放大和增效装置设于浮筒的上方、两个立柱a1之间,由一级X形比例力矩杠杆单元1b2x构成的一级动能放大段1bx和由一级X形等比力矩杠杆单元1bn阵列叠加构成的一级动能增效段1bn+组成;所述一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的交叉受力点与两个立柱固定铰接安装点1x0铰接,阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元1bn的各交叉铰接点上的定位垂直行走滑轮b0x与设置于两立柱a1相向一侧的垂直行走滑轨a3滑动配合;在所述一级X形等比力矩杠杆单元1bn组的顶端连接一根或一组增效段平衡配重索b1,该配重索b1的另一端绕经设置在所述立柱a1顶端的增效段平衡配重索滑轮b3后与所述立柱a1内的增效段平衡配重块b4连接;所述一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的一级X形长力矩杠杆拉杆连接端110通过两个一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂11与浮筒端铰接安装点f0铰接,构成浮力发电装置的动能发生、放大与增效部分,增效部分的一级X形等比力矩杠杆单元1bn的累叠单元数取决于水位的升降幅度和发电机的转速;在所述阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元1bn组的顶端设有抽拉动力索驱动滑轮c2;波动浮筒f1上下两端的所述立柱a1上设置了上限位缓冲装置a2+和下限位缓冲装置a2-;所述动能传导装置为一根或一组一端固定于立柱或上限位缓冲装置a2+上的一个或一组抽拉动力索固定筘c0上的抽拉动力传导索c1,该抽拉动力传导索c1的另一端依序分别绕经一个或一组抽拉动力索驱动滑轮c2、一个或一组第一绕索定位论c31、一个或一组第二绕索定位论c32、一个或一组第三绕索定位论c33后,再绕经双向合一动能整合和缓释装置s.p.d的一个或一组动力索传导轮s100或p100或d100后,连接到抽拉动力索平衡配重块c4上(参见图02)。
所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d能将双向往复波动产生的断续动能整合为单方向连续的缓释动能,所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d由单轴动能整合装置主轴s000以及依序设置于所述单轴动能整合装置主轴s000上的动力索传导轮s100、单向动能输入齿轮s200、单向动能输出齿轮s300、双向合一储能缓释盘s400、输入和输出变向传动齿轮组s0″00组成;其中,单轴动能整合装置主轴s000通过一对s基座轴承s001安装于基座B0上;动力索传导轮s100通过一定位卡销s002与所述单轴动能整合装置主轴s000固定,它的一侧设有一向内阵列的传导轮单向撑牙组s102并与所述单向动能输入齿轮s200配合作用,单向动能输入齿轮s200与单轴动能整合装置主轴s000以输入齿轮轴承s201配合;单向动能输出齿轮s300通过输出齿轮轴承s301与单轴动能整合装置主轴s000配合,它与单向动能输入齿轮s200之间通过输入和输出变向齿轮组s0″00啮合传动;所述输入和输出变向齿轮组s0″00为两组联动齿轮,它们分别由第一变向齿轮组s201’、s202’和第二变向齿轮组s2’01’、s2’02’组成,它们在单向动能输入齿轮s200与所述的单向动能输出齿轮s300之间起换向桥接作用;单向动能输出齿轮s300的另一侧设有向内的内单向齿s300’它与主轴撑牙设置轮s005上的阵列s设置轮撑牙组s006配合并单向传动,主轴撑牙设置轮s005与所述单轴动能整合装置主轴s000通过定位卡销s004紧密配合;单向动能输出齿轮s300的一侧设有发条固定柱s302,与发条固定柱s302的同一侧设置有双向合一储能缓释盘s400,该双向合一储能缓释盘s400的翻口笼罩在发条固定柱s302的外围,发条固定柱s302通过储能缓释发条s401与双向合一储能缓释盘s400翻口上的储能缓释发条固定卡槽s403连接,双向合一储能缓释盘s400通过s缓释盘轴承s402与所述单轴动能整合装置主轴s000活动配合,该双向合一储能缓释盘s400的s缓释盘轴承s402的外围设有啮齿s404,与发电机端齿轮E01啮合连接(参见图12)。
所述浮力动能发生装置的立柱a1可以是单柱也可以是多柱,所述立柱a1的横截面可以是各种形状。立柱a1可以直接固定于水下底部或通过立柱固定支架cs固定于水位升降池wp岸边或某种形式的半浮式浮岛mf1上管状立柱mf/cs的悬臂式支架cs或固定柱桩a1x上;滑配装置f13也可以设置在波动浮筒f1的外围,与周围水位升降池wp壁或固定柱桩a1x滑动配合,立柱a1则通过立柱固定支架cs悬空固定于波动浮筒f1的上方(参见图04和图11)。
所述浮力动能放大和增效装置有另一种复合形式,在其一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的交叉受力点与两立柱固定铰接安装点1x0以下的浮力动能放大部分增设第二组动能放大和增效装置,构成复合加强的浮力动能放大装置,其二级X形等比力矩杠杆单元2bn组的顶端也与立柱固定铰接安装点1x0铰接,而原来作为波动浮筒f1施力部分的一级X形长力矩杠杆拉杆连接端110,通过两一级X形长力矩杠杆端拉杆11连到第二组二级X形长力矩杠杆2b2x中央的一级长臂端拉杆固定点212b0上,而二级X形长力矩杠杆拉杆连接端210则再通过两二级X形长力矩杠杆端拉杆21连接到波动浮筒f1顶端的浮筒端铰接安装点f0上,构成复合的浮力动能放大装置,其中二级X形等比力矩杠杆单元2bn可以根据需求增减单元叠加数;复合浮力动能放大装置与立柱a1有两种固定铰接方式:铰接安装于上方第一组一级X形比例力矩杠杆单元1b2x的交叉受力点和立柱固定铰接安装点1x0的加强伸缩力形式与铰接安装于下方第二组二级X形比例力矩杠杆单元铰接点的2x0的加长伸缩距形式(参见图05)。
所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d的另一种形式是双轴的;它有动能整合装置主轴d000、以及依序设置于该主轴上的动力索传导轮d100、单向动能输入齿轮d200、主轴单向齿扩展轮d003,主轴单向链轮和撑牙盘d300,动能整合装置从轴d0’00、以及依序设置于动能整合装置从轴d0’00上的单向动能输出齿轮和链轮d2’00,发条固定柱d2’02、从轴双向合一储能缓释盘d400组成;其中,所述动能整合装置主轴d000通过一对主轴轴承d001和所述动能整合装置从轴d0’00通过一对从轴轴承d0’01安装于同一基座B0上,动力索传导轮d100通过一个定位卡销d002与动能整合装置主轴d000固定配合,它的一侧设有一组向内阵列的动力索传导轮单向撑牙组d102能与相应的单向动能输入齿轮d200配合,单向动能输入齿轮d200与动能整合装置主轴d000由输入齿轮轴承d201组配合;单向动能输出齿轮和链轮d2’00通过定位卡销d0’02与动能整合装置从轴d0’00固定配合,它与单向动能输入齿轮d200直接啮合;单向动能输出齿轮和链轮d2’00与通过链轮和撑牙盘轴承d301设置于动能整合装置主轴d000上的主轴单向链轮和撑牙盘d300上的链轮以链条d2’+d3链接,该链条传动部分也能以齿轮作换向桥来接实现同样的传动功能;该主轴单向链轮和撑牙盘d300内设有阵列向内的链轮撑牙盘单向撑牙组d302,它们与通过定位卡销d004固定设置于动力整合装置主轴d000上的主轴单向齿扩展轮d003配合作用;动力整合装置从轴d0’00上的单向动能输出齿轮和链轮d2’00的侧面设有发条固定柱d2’02,与发条固定柱d2’02的同一侧设有从轴双向合一储能缓释盘d400,该从轴双向合一储能缓释盘d400的翻口笼罩在发条固定柱d2’02外围,发条固定柱d2’02通过储能缓释发条d402与所述从轴双向合一储能缓释盘d400翻口上的储能缓释发条固定卡槽d403连接,从轴双向合一储能缓释盘d400通过d缓释盘轴承d401与动能整合装置从轴d0’00活动配合,该d缓释盘轴承d401处的从轴双向合一储能缓释盘d400的外侧设有啮齿d404与发电机端齿轮E01啮合(见图13)。
所述双向合一动能整合和缓释装置s.p.d的另一种形式是采用行星齿轮方式实现:它有单轴动能整合装置主轴p000、以及依序通过固定卡销p002设置于该轴上的主轴扩展轮p003、与主轴扩展轮p003并列并通过连接块轴承p105设置于单轴动能整合装置主轴p000上的内齿轮盘连接块p202、以及通过两个设置于主轴扩展轮p003和内齿轮盘连接块p202两外侧上的动力索传导轮轴承p104与动力索传导轮p100安装配合,该动力索传导轮p100内设有两组阵列向内、方向相反的单向撑牙组p102.p102’,它们分别与主轴扩展轮p003和内齿轮盘连接块p202上的单向齿p202’.p003’.配合作用;动力索传导轮p100内设有两组阵列向内、方向相反的单向撑牙组p102、p102’,它们分别与主轴扩展轮p003和内齿轮盘连接块p202上的单向齿p202’、p003’配合;单向动能输入外齿轮盘p201通过连接螺栓p203固定在内齿轮盘连接块p202的一侧,单向动能输入外齿轮盘p201与单向动能输出内齿轮盘p300之间设有阵列的行星齿轮组p204,行星齿轮调速盘p200安装在行星齿轮固定轴p205的单向动能输入外齿轮盘p201开口侧,行星齿轮固定轴p205的另一端由行星齿轮组固定圈p206固定,行星齿轮组固定圈p206、行星齿轮调速盘p200与行星齿轮固定轴p205一体动作;单向动能输出内齿轮盘p300与单轴动能整合装置主轴p000之间设有输出内齿轮盘轴承p301组,单向动能输出内齿轮盘p300的一侧设有向内的单向撑牙齿p300’,与通过轮轴定位卡销p004设置于所述单轴动能整合装置主轴p000上的主轴撑牙设置轮p005上的p设置轮撑牙组p006配合作用,而发条固定柱p302设置在单向动能输出内齿轮盘p300的单向撑牙齿p300’外围的同一侧,与发条固定柱p302同一侧设有双向合一储能缓释盘p400,该双向合一储能缓释盘p400的翻口笼罩在所述发条固定柱p302的外围,发条固定柱p302通过储能缓释发条p402与双向合一储能缓释盘p400翻口上的储能缓释发条固定卡槽p403连接,双向合一储能缓释盘p400通过p缓释盘轴承P401与单轴动能整合装置主轴P000活动配合,该p缓释盘轴承P401处的双向合一储能缓释盘p400的外侧设有啮齿p404与发电机端齿轮E01啮合(见图14)。
所述浮力发电装置的立柱是水上悬浮式的,悬浮式立柱a11垂直贯穿并固定安装在水下定深的悬浮式立柱姿态浮筒f2上,穿过所述悬浮式立柱姿态浮筒f2的延伸段下端设有悬浮式垂直立柱姿态配重块a12,该配重块的下端连接着定深锚链A1,定深锚链A1的另一端连接到重力定位定深固定块A上;波动浮桶f1的中央管腔f12与悬浮式立柱a11滑动配合,波动浮桶f1半浮在悬浮式立柱姿态浮筒f2上方的水面W上,波动浮筒f1顶端的浮筒端铰接安装点f0通过一对一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂11连接到一级X形长力矩杠杆拉杆连接端11o(参见图06)。
所述浮力发电装置的立柱a1直接安装于半浮式浮筒f10上,整个浮筒由半浮式浮筒f10和垂直筒身f10+组成,垂直筒身f10+底部设有垂直筒身姿态配重f101;整个浮筒中央设有贯穿的垂直筒身中央管腔f102,悬浮式抽芯立柱f3从浮筒中央的垂直筒身的中央管腔f102滑配穿过,悬浮式抽芯立柱f3下半部设有升力稳定浮筒f4,而一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂11的另一端铰接安装点则铰接在悬浮式抽芯立柱f3的顶端;悬浮式抽芯立柱f3的下端连接着定深锚链A1,该锚链另一端连接到重力定位定深固定块A上,工作时悬浮式抽芯立柱f3在升力稳定浮筒f4的作用下不做升降运动,有半浮式浮筒f10和垂直筒身f10+带动立柱固定安装点1x0随浪波动升降,驱动浮力动能放大和增效装置起作用(参见图07)。
除了实施例1和2以外,还可以有悬浮立柱式浮力发电装置(参见图06)和抽芯立柱式浮力发电装置(参见图07);它们都是适合于较深水域,主要是近海,也是适合于江河较深水系设置的浮力发电装置。这里介绍一种更适于海上设置的浮力发电装置的形式,利用效率会更高更稳定更经济的海基锚链定深浮岛式浮力发电装置(参见图02、图11)。
首先,在海上设置浮力发电装置需要有一个相对稳定的安装承载平台作为恒定的基座,这个平台既要有足够稳定的承载能力,又要能够适应潮汐和风暴引起的大范围大落差水位变化,使之能克服适应发电所需频率和波幅极限以外的大幅度水位变化,这是利用海洋动能较难克服的不利因素,海基锚链定深浮岛式浮力发电装置其承载平台为一大型半浮式浮岛mf1,在它的正下方水下连接着一浮岛垂直桶身mf1+,垂直筒身底部设有浮岛筒身姿态配重mf1’,以确保浮岛始终垂直漂浮于水面,在垂直筒身的下端设有一潮汐和风暴水位自适应配重索平衡滑轮wc,一端固定连接在沉压于海底的重力定位定深固定块A上的潮汐和风暴水位自适应配重索wA’向上绕经潮汐和风暴水位自适应配重索平衡滑轮wc后,与悬挂的潮汐和风暴水位自适应平衡配重块wc4连接,此机构仅用于抵御极端海况与潮汐引起的大范围海面水位变化,避免浮力发电装置过载冲顶或无法波动;在大型半浮式浮岛mf1上方中央设有多个垂直管状立柱mf/cs.浮力动能发生装置的悬臂式立柱固定支架cs.就固定在该立柱上;而动能传导装置的抽拉动力传导索c1则通过该管状立柱mf/cs顶端的绕索定位论c35经该管状立柱mf/cs内,传递到设置于半浮式浮岛mf1舱内的双向合一动能整合和缓释装置s.p.d的动力索传导轮s100后,与抽拉动力索平衡配重块c4相连,目的是利用海面的局部相对波动来带动浮力动能发生装置发电。设置浮力发电装置的数量可以根据浮岛的排水量而定。
以上浮力动能发电装置与现有的大型水力发电设施可同时发挥作用,甚至可以进一步结合水利整治目的综合利用,可以根据不同的地形、气候和水资源条件因地制宜的创造开发出许多不同形式的利用方式,更进一步的利用方法将会在后续的研究中逐步创造出来。

Claims (8)

1.一种浮力动能发电装置,其特征在于,含有浮力动能发生装置、浮力动能放大和增效装置、动能传导装置、双向合一动能整合和缓释装置(s.p.d);所述浮力动能发生装置由定位安装的立柱(a1)和波动浮筒(f1)组成;所述波动浮筒(f1)半浮于水面,在波动浮筒(f1)内的底部设有浮筒配重(f11),在波动浮筒(f1)的中央对称位置设有两垂直并列的立柱中央管腔(f12),所述立柱(a1)在立柱中央管腔(f12)内滑动配合并贯穿其中,在所述波动浮筒(f1)的顶部中央设有浮筒端铰接安装点(f0);所述浮力动能放大和增效装置设于浮筒的上方、两立柱(a1)之间,由一级X形比例力矩杠杆单元(1b2x)构成的一级动能放大段(1bx)和由一级X形等比力矩杠杆单元(1bn)阵列叠加构成的一级动能增效段(1bn+)组成;所述一级X形比例力矩杠杆单元(1b2x)的交叉受力点与两立柱固定铰接安装点(1x0)铰接,阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元(1bn)的各交叉铰接点上的定位垂直行走滑轮(b0x)与设置于两立柱(a1)相向一侧的垂直行走滑轨(a3)滑动配合;在所述一级X形等比力矩杠杆单元(1bn)组的顶端连接一根或一组增效段平衡配重索(b1),所述配重索(b1)的另一端绕经设置在所述立柱(a1)顶端的增效段平衡配重索滑轮(b3)后与所述立柱(a1)内的增效段平衡配重块(b4)连接;所述一级X形比例力矩杠杆单元(1b2x)的一级X形长力矩杠杆拉杆连接端(110)通过两个一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂(11)与所述浮筒端铰接安装点(f0)铰接,构成浮力发电装置的动能发生、放大与增效部分,所述增效部分的一级X形等比力矩杠杆单元(1bn)的累叠单元数取决于水位的升降幅度和发电机的转速;在所述阵列叠加的一级X形等比力矩杠杆单元(1bn)组的顶端设有抽拉动力索驱动滑轮(c2);在所述波动浮筒(f1)上下两端的所述立柱(a1)上设置了上限位缓冲装置(a2+)和下限位缓冲装置(a2-);所述动能传导装置为一根或一组一端固定于立柱或上限位缓冲装置(a2+)上的一个或一组抽拉动力索固定筘(c0)上的抽拉动力传导索(c1),该抽拉动力传导索(c1)的另一端依序分别绕经一个或一组抽拉动力索驱动滑轮(c2)、一个或一组第一绕索定位论(c31)、一个或一组第二绕索定位论(c32)、一个或一组第三绕索定位论(c33)后,再绕经双向合一动能整合和缓释装置(s.p.d)的一个或一组动力索传导轮(s100或p100或d100)后,连接到抽拉动力索平衡配重块(c4)上;所述双向合一动能整合和缓释装置(s.p.d)能将双向往复波动产生的断续动能整合为单方向连续的缓释动能,所述双向合一动能整合和缓释装置(s.p.d)由单轴动能整合装置主轴(s000)以及依序设置于所述单轴动能整合装置主轴(s000)上的动力索传导轮(s100)、单向动能输入齿轮(s200)、单向动能输出齿轮(s300)、双向合一储能缓释盘(s400)、输入和输出变向传动齿轮组(s0″00)组成;其中,所述单轴动能整合装置主轴(s000)通过一对s基座轴承(s001)安装于基座(B0)上;所述动力索传导轮(s100)通过一定位卡销(s002)与所述单轴动能整合装置主轴(s000)固定,所述动力索传导轮(s100)的一侧设有一向内阵列的传导轮单向撑牙组(s102)并与所述单向动能输入齿轮(s200)配合,所述单向动能输入齿轮(s200)与单轴动能整合装置主轴(s000)以输入齿轮轴承(s201)配合;所述单向动能输出齿轮(s300)通过输出齿轮轴承(s301)与单轴动能整合装置主轴(s000)配合,所述单向动能输出齿轮(s300)与所述单向动能输入齿轮(s200)之间通过输入和输出变向齿轮组(s0″00)啮合传动;所述输入和输出变向齿轮组(s0″00)为两组联动齿轮,它们分别由第一变向齿轮组(s201’、s202’)和第二变向齿轮组(s2’01’、s2’02’)组成,所述第一变向齿轮组(s201’、s202’)和第二变向齿轮组(s2’01’、s2’02’)在所述的单向动能输入齿轮(s200)与所述的单向动能输出齿轮(s300)之间起换向桥接作用;所述单向动能输出齿轮(s300)的另一侧设有向内的内单向齿(s300’)该内单向齿(s300’)与主轴撑牙设置轮(s005)上的阵列s设置轮撑牙组(s006)配合并单向传动,所述主轴撑牙设置轮(s005)与所述单轴动能整合装置主轴(s000)通过定位卡销(s004)紧密配合;在所述单向动能输出齿轮(s300)的一侧设有发条固定柱(s302),在与所述发条固定柱(s302)的同一侧设置有双向合一储能缓释盘(s400),所述双向合一储能缓释盘(s400)的翻口笼罩在所述发条固定柱(s302)的外围,所述发条固定柱(s302)通过储能缓释发条(s401)与所述双向合一储能缓释盘(s400)翻口上的储能缓释发条固定卡槽(s403)连接,所述双向合一储能缓释盘(s400)通过s缓释盘轴承(s402)与所述单轴动能整合装置主轴(s000)活动配合,所述双向合一储能缓释盘(s400)的s缓释盘轴承(s402)的外围设有啮齿(s404),所述双向合一储能缓释盘(s400)通过所述啮齿(s404)与发电机端齿轮(E01)啮合连接。
2.根据权利要求1所述的浮力动能发电装置,其特征在于,所述波动浮筒(f1)半浮于水面,波动浮筒(f1)分为上下两部分,上半部分为不封顶的敞口式蓄水器(f14),下半部分为中空密封舱;在所述敞口式蓄水器(f14)的底部设有敞口式波动浮筒泄水道(f16),所述敞口式波动浮筒泄水道(f16)的上端设有电磁泄水阀(f15);在所述波动浮筒(f1)内的底部不设浮筒配重(f11),山涧落差水流能直接流入敞口式蓄水器(f14)内,产生重力使波动浮筒(f1)下沉;当所述电磁泄水阀(f15)打开后,敞口式蓄水器(f14)内的蓄水流出,波动浮筒(f1)浮起,如此往复波动;在所述敞口式蓄水器(f14)中央对称位置设有两个垂直并列贯穿波动浮筒(f1)的立柱中央管腔(f12),所述立柱中央管腔(f12)上端的高度高于敞口式蓄水器(f14)上端,立柱(a1)在立柱中央管腔(f12)内滑动配合并贯穿其中;在所述两根立柱中央管腔(f12)顶部之间的中央位置设有浮筒端铰接安装点(f0)。
3.根据权利要求1所述的浮力动能发电装置,其特征在于,所述浮力动能发生装置的立柱(a1)或是单柱或是多柱,所述立柱(a1)的横截面能做成各种形状,所述立柱(a1)能直接固定于水下底部或通过立柱固定支架(cs)固定于水位升降池(wp)岸边,或固定于某种形式的半浮式浮岛(mf1)上的管状立柱(mf/cs)的悬臂式支架(cs)上或固定柱桩(a1x)上;或在所述波动浮筒(f1)的外围设置滑配装置(f13),所述滑配装置(f13)与周围水位升降池(wp)壁或固定柱桩(a1x)滑动配合,所述立柱(a1)则通过所述立柱固定支架(cs)悬空固定于所述波动浮筒(f1)的上方。
4.根据权利要求l所述的浮力动能发电装置,其特征在于,所述浮力动能放大和增效装置在一级X形比例力矩杠杆单元(1b2x)的交叉受力点与两立柱固定铰接安装点(1x0)以下的浮力动能放大部分增设第二组动能放大和增效装置,构成复合加强的浮力动能放大装置,所述浮力动能放大和增效装置的二级X形等比力矩杠杆单元(2bn)组的顶端也与所述立柱固定铰接安装点(1x0)铰接,而原来作为所述波动浮筒(f1)施力部分的所述一级X形长力矩杠杆拉杆连接端(110)则通过两根一级X形长力矩杠杆端拉杆(11)连到第二组二级X形长力矩杠杆(2b2x)中央的一级长臂端拉杆固定点(212b0)上,而二级X形长力矩杠杆拉杆连接端(210)则再通过两个二级X形长力矩杠杆端拉杆(21)连接到所述波动浮筒(f1)顶端的浮筒端铰接安装点(f0)上,构成复合的浮力动能放大装置,所述的二级X形等比力矩杠杆单元(2bn)根据需求能增或减单元叠加数;所述复合的浮力动能放大装置与所述立柱(a1)有两种固定铰接方式:加强伸缩力形式一一铰接安装于上方第一组一级X形比例力矩杠杆单元(1b2x)的交叉受力点和立柱固定铰接安装点(1x0);加长伸缩距形式一一铰接安装于下方第二组二级X形比例力矩杠杆单元铰接点(2x0)。
5.根据权利要求1所述的浮力动能发电装置,其特征在于,所述双向合一动能整合和缓释装置(s.p.d)为双轴结构,设有动能整合装置主轴(d000)、以及依序设置于所述动能整合装置主轴(d000)上的动力索传导轮(d100)、单向动能输入齿轮(d200)、主轴单向齿扩展轮(d003)、主轴单向链轮和撑牙盘(d300);动能整合装置从轴(d0’00)、以及依序设置于所述动能整合装置从轴(d0’00)上的单向动能输出齿轮和链轮(d2’00)、发条固定柱(d2’02)、从轴双向合一储能缓释盘(d400);其中,所述动能整合装置主轴(d000)通过一对主轴轴承(d001)和所述动能整合装置从轴(d0’00)通过一对从轴轴承(d0’01)安装于同一基座(B0)上,所述动力索传导轮(d100)通过一个定位卡销(d002)与所述动能整合装置主轴(d000)固定配合,在其一侧设有一组向内阵列的动力索传导轮单向撑牙组(d102)能与所述单向动能输入齿轮(d200)配合,所述单向动能输入齿轮(d200)与所述动能整合装置主轴(d000)由所述输入齿轮轴承(d201)组配合;所述单向动能输出齿轮和链轮(d2’00)通过定位卡销(d0’02)与所述动能整合装置从轴(d0’00)固定配合,能与所述单向动能输入齿轮(d200)直接啮合;所述单向动能输出齿轮和链轮(d2’00)与通过链轮和撑牙盘轴承(d301)设置于动能整合装置主轴(d000)上的主轴单向链轮和撑牙盘(d300)上的链轮以链条(d2’+d3)链接,该链条传动部分能以齿轮作换向桥来接实现同样的传动功能;所述主轴单向链轮和所述撑牙盘(d300)内设有阵列向内的链轮撑牙盘单向撑牙组(d302),它们与通过定位卡销(d004)固定于动力整合装置主轴(d000)上的主轴单向齿扩展轮(d003)配合;所述动力整合装置从轴(d0’00)上的单向动能输出齿轮和所述链轮(d2’00)的侧面设有发条固定柱(d2’02),在所述发条固定柱(d2’02)的同一侧设有从轴双向合一储能缓释盘(d400),所述从轴双向合一储能缓释盘(d400)的翻口笼罩在所述发条固定柱(d2’02)外围,所述发条固定柱(d2’02)通过储能缓释发条(d402)与所述从轴双向合一储能缓释盘(d400)翻口上的储能缓释发条固定卡槽(d403)连接,所述从轴双向合一储能缓释盘(d400)通过d缓释盘轴承(d401)与所述动能整合装置从轴(d0’00)活动配合,该d缓释盘轴承(d401)处的从轴双向合一储能缓释盘(d400)外侧设有啮齿(d404)与发电机端齿轮(E01)啮合。
6.根据权利要求1所述的浮力动能发电装置,其特征在于,所述双向合一动能整合和缓释装置(s.p.d)为行星齿轮结构,设有单轴动能整合装置主轴(p000)、以及依序通过固定卡销(p002)设置于所述单轴动能整合装置主轴(p000)上的主轴扩展轮(p003)、与所述主轴扩展轮(p003)并列并通过连接块轴承(p105)设置于单轴动能整合装置主轴(p000)上的内齿轮盘连接块(p202)、以及通过两个设置于所述主轴扩展轮(p003)和内齿轮盘连接块(p202)两外侧上的动力索传导轮轴承(p104)与动力索传导轮(p100)安装配合,所述动力索传导轮(p100)内设有两组阵列向内、方向相反的单向撑牙组(p102、p102’),它们分别与所述主轴扩展轮(p003)和所述内齿轮盘连接块(p202)上的单向齿(p202’、p003’)配合;单向动能输入外齿轮盘(p201)通过连接螺栓(p203)固定在所述内齿轮盘连接块(p202)的一侧,所述单向动能输入外齿轮盘(p201)与单向动能输出内齿轮盘(p300)之间设有阵列的行星齿轮组(p204),行星齿轮调速盘(p200)安装在行星齿轮固定轴(p205)的单向动能输入外齿轮盘(p201)开口侧,所述行星齿轮固定轴(p205)的另一端、即行星齿轮组内侧由行星齿轮组固定圈(p206)固定,所述行星齿轮组固定圈(p206)、行星齿轮调速盘(p200)与行星齿轮固定轴(p205)一体动作;所述单向动能输出内齿轮盘(p300)与所述单轴动能整合装置主轴(p000)之间设有输出内齿轮盘轴承(p301)组,所述单向动能输出内齿轮盘(p300)的一侧设有向内的单向撑牙齿(p300’),它们与通过轮轴定位卡销(p004)设置于所述单轴动能整合装置主轴(p000)上的主轴撑牙设置轮(p005)上的p设置轮撑牙组(p006)配合,而发条固定柱(p302)设置在所述单向动能输出内齿轮盘(p300)的单向撑牙齿(p300’)外围的同一侧,与所述发条固定柱(p302)同一侧设有双向合一储能缓释盘(p400),所述双向合一储能缓释盘(p400)的翻口笼罩在所述发条固定柱(p302)的外围,所述发条固定柱(p302)通过储能缓释发条(p402)与所述双向合一储能缓释盘(p400)翻口上的储能缓释发条固定卡槽(p403)连接,所述双向合一储能缓释盘(p400)通过p缓释盘轴承(P401)与所述单轴动能整合装置主轴(P000)活动配合,该p缓释盘轴承(p401)处的双向合一储能缓释盘(p400)的外侧设有啮齿(p404)与发电机端齿轮(E01)啮合。
7.根据权利要求1所述的浮力动能发电装置,其特征在于,所述浮力发电装置的立柱为水上悬浮式结构的悬浮式立柱(a11),所述悬浮式立柱(a11)垂直贯穿安装在水下定深的悬浮式立柱姿态浮筒(f2)上,在所述悬浮式立柱(a11)穿过所述悬浮式立柱姿态浮筒(f2)的延伸段下端设有悬浮式垂直立柱姿态配重块(a12),所述悬浮式垂直立柱姿态配重块(a12)的下端连接着定深锚链(A1),所述定深锚链(A1)的另一端连接到重力定位定深固定块(A)上;所述波动浮桶(f1)的中央管腔(f12)与所述悬浮式立柱(a11)滑动配合,所述波动浮桶(f1)半浮在所述悬浮式立柱姿态浮筒(f2)上方的水面(W)上,所述波动浮筒(f1)顶端的浮筒端铰接安装点(f0)通过一对一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂(11)连接到所述一级X形长力矩杠杆拉杆连接端(110)。
8.根据权利要求1所述的浮力动能发电装置,其特征在于,所述浮力发电装置的立柱(a1)直接安装在半浮式浮筒(f10)上,整个波动浮桶(f1)由半浮式浮筒(f10)和垂直筒身(f10+)构成,在所述垂直筒身(f10+)的底部设有垂直筒身姿态配重(f101);在整个波动浮桶(f1)的中央设有贯穿的垂直筒身中央管腔(f102),在所述垂直筒身中央管腔(f102)内设置悬浮式抽芯立柱(f3),所述悬浮式抽芯立柱(f3)的下半部设有升力稳定浮筒(f4),在所述悬浮式抽芯立柱(f3)的顶端铰接一级X形长力矩杠杆端拉杆连接臂(11),在所述悬浮式抽芯立柱(f3)的下端连接定深锚链(A1),所述定深锚链(A1)的另一端连接在重力定位定深固定块(A)上;工作时,所述悬浮式抽芯立柱(f3)在升力稳定浮筒(f4)的作用下不做升降运动,由所述半浮式浮筒(f10)和所述垂直筒身(f10+)带动立柱固定安装点(1x0)随浪波动升降,驱动浮力动能放大和增效装置起作用。
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WO2021180192A1 (zh) * 2020-03-12 2021-09-16 封晏 浮力摆动重力自平衡组发电装置

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