CN110469453A - 一种利用浮力形成的发电系统 - Google Patents

Abstract

一种利用浮力形成的发电系统，涉及浮力式发电系统技术领域，包括沿纵向圆周转动设置的气囊，且气囊沿上升时处于鼓起形态，沿下降时处于扁平形态。本发明解决了传统技术中的浮力发电系统，忽略了如何充分利用浮体的运动行程实现连续式发电；以及无法充分利用浮体的特性，使其产生附加动力；及忽略了驱动消耗能量与发电量比值的问题。

Description

一种利用浮力形成的发电系统

技术领域

本发明涉及浮力式发电系统技术领域，具体涉及一种利用浮力形成的发电系统。

背景技术

能源是人类生存的基础条件之一，是经济发展的基础，社会进步离开能源也无从谈起，大力发展新能源已成为新一轮经济革命的突破口。常见的发电方式包括火电、水电、风电、核电等。其中，煤电火力发电消耗大地资源较多；水力水坝发电建需要将河流截断筑坝；风力发电受季节性风力影响较大；光伏发电比较受太阳光照自然环境影响；核电发电不易选地址，需多方论证才能确定。

相对比之下，浮力发电无疑是环保又可稳定持久提供能源的新发电方式。每年都有许多人在研究浮力发电，但基本都是利用浮力定理，用齿轮，链条，浮筒组成的简单传动装置，并不能成功实现并持久地发电，要如何解决上述习用的问题与缺失，即为本行业内相关研发人员及厂商所亟欲研究改善的方向所在。

中国国家知识产权局公开一个申请号为201910484440.1的专利，该方案特别是在只有少量水源的条件下，通过把水源的水引进液体溶器里，使经过最大化利用浮力设计和增加平衡仓的设计的浮体向上浮动的浮力发电的装置。装置结构简间，安装使用的环境只要有水源或是有少量合适的水源，加上水源和装置液体容器上的排水通道阀门有一定的高度落差就可以安装使用发电。装置就是这样去利用最大化利用浮体浮力和增加平衡仓的设计，不管是在有丰富的水源时，还是在有少量的水源时，在消耗更少的水源时，都最大化利用浮体被放大多倍的浮力，用这些相等浮体体积向上浮动产生的浮力发电，这样就形成了浮力发电装置。

但是经过分析后发现，利用该装置虽然能够实现利用浮力进行发电，但是其在如何保证连续发电上也存在了以下不足之处：

第一，该装置通过对容器内进行注水，进而使得浮体上升，当浮体上升到顶部极限位置后，需要放水，使得浮体复位，以便于再次进行下次上方发电操作，但是该方式只能利用浮体上升时单程发电，使得其发电的持续性出现间断性，无法满足连续性发电要求。

第二，该浮体的上升时浮力速度完全取决于其注水速度，其无法充分的利用浮体自身的特性，使其靠自身特性使其上浮，这就导致了其上浮速度局限于容器的注水量。

第三，该装置的发电源动力是来于液体的注入，其中液体的注入及排出液体受液体的张力及压力影响，得需要大的能量用以控制液体的注入及排出动作，使得需耗费大的驱动能量，大大的降低了发电机组的发电效率，使得实用性差。

综上，便是该浮力发电所在的问题，其研发方向是均是如何围绕如何利用浮力进行初始发电，缺忽略了如何充分利用浮体的运动行程实现连续式发电；以及无法充分利用浮体的特性，使其产生动力；及忽略了驱动消耗能量与发电量比值的现象。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种利用浮力形成的发电系统，用以解决传统技术中的浮力发电系统，忽略了如何充分利用浮体的运动行程实现连续式发电；以及无法充分利用浮体的特性，使其产生附加动力；及忽略了驱动消耗能量与发电量比值的问题。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种利用浮力形成的发电系统，包括沿纵向圆周转动设置的气囊，且所述气囊沿上升时处于鼓起形态，沿下降时处于扁平形态。

作为一种改进的方案，所述气囊沿转动方向处于最低运动位置时利用充气机构进行充气动作。

作为一种改进的方案，所述气囊沿转动方向处于最高运动位置时利用放气机构进行放气动作。

作为一种改进的方案，若干所述气囊共同围设于一圆形机架上，所述圆形机架的中心处安装有发电机。

作为一种改进的方案，所述圆形机架包括依次同轴套装的大环形筒及小环形筒，且所述大环形筒与小环形筒之间固接有连杆。

作为一种改进的方案，若干所述气囊均布于所述大环形筒的外壁上，并通过所述充气机构连通于所述大环形筒的内腔。

作为一种改进的方案，所述大环形筒上安装有对应每个所述气囊的压力传感器。

作为一种改进的方案，所述充气机构包括连通所述气囊的进气嘴，所述进气嘴的进气口位于所述大环形筒内，且所述进气嘴上还安装有进气电磁阀。

作为一种改进的方案，所述放气机构包括连通所述气囊的放气嘴，所述放气嘴的出气口连接外界，且所述放气嘴上还安装有放气电磁阀。

作为一种改进的方案，所述小环形筒连接有进气机构，所述连杆上还开设有用以将所述大环形筒与所述小环形筒相连通的通气道。

作为一种改进的方案，所述进气机构包括进气环形筒，所述进气环形筒的一端转动安装于所述小环形筒内，且所述进气环形筒的外壁与所述小环形筒的内壁之间分别开设有通气孔，所述进气环形筒另一端安装有连通其内腔的进气管。

作为一种改进的方案，所述进气环形筒的外壁与所述小环形筒的内壁之间并列安装有两个密封圈，且所述通气孔开设于两个所述密封圈之间。

作为一种改进的方案，所述发电机的外壳与所述大环形筒相固接，所述发电机的转子的两端分别安装于所述支臂上。

作为一种改进的方案，且所述转子其中一端贯穿所述进气环形筒，且所述进气环形筒与所述转子之间密封连接。

作为一种改进的方案，所述连杆沿横截面方向呈菱形设置。

作为一种改进的方案，所述圆形机架通过并列设置的两个支臂固定安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

利用圆周式转动实现循环式转动，其中利用气囊的充气可以增加其体积，使得加大与水的接触面积，增大浮力，驱动原型机架转动，当气囊处于顶端时进行放气，放气后的气囊处于扁平状态，减小其体积，降低与水的接触面积后处于下行状态，降低下行的摩擦力及浮力，使得辅助加快处于上行的气囊，进而加快圆形机架的转动速度，加大了发电机的发电量；实现了连续转动，连续性发电；并且不仅利用的水的浮力，并且还充分的利用充气后气囊的浮力，使的其自身的特性结合水的特性实现双重动力，降低驱动能量的消耗；并且利用气体作为驱动源，其供入气体的动力能量消耗要远小于供入液体的动力能量消耗；使得在最小的动能消耗的前提下，保证了大的发电量；提高了工作效率；简化随动部件，降低工作过程中的故障率的发生；提高工作过程中的稳定性；部件少，工序简便，且故障率低；结构简单，使用寿命长；操作控制简便，易于大规模制造与安装，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明充气、放气机构的结构示意图；

图3为本发明进气机构的结构示意图；

图4为本发明连杆的结构示意图；

图中：1-支臂，2-连杆，3-大环形筒，4-气囊，5-小环形筒，6-进气电磁阀，7-放气嘴，8-放气电磁阀，9-进气嘴，10-转子，11-外壳，12-进气环形筒，13-进气管，14-通气孔，15-密封圈，16-通气道，17-耳板，18-压力传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一，

如图1至图4所示，利用浮力形成的发电系统，包括沿纵向圆周转动设置的气囊4，且气囊4沿上升时处于鼓起形态，沿下降时处于扁平形态。

气囊4沿转动方向处于最低运动位置时利用充气机构进行充气动作。

气囊4沿转动方向处于最高运动位置时利用放气机构进行放气动作。

若干气囊4共同围设于一圆形机架上，圆形机架的中心处安装有发电机。

气囊4与圆形机架上分别设有耳板17，并通过耳板17进行铰接安装。

圆形机架包括依次同轴套装的大环形筒3及小环形筒5，且大环形筒3与小环形筒5之间固接有连杆2。

其中圆形机架设置于水内，其中机架的最顶面高于水面。

若干气囊4均布于大环形筒3的外壁上，并通过充气机构连通于大环形筒3的内腔。

大环形筒3上安装有对应每个气囊4的压力传感器18。

利用压力传感器18实现当其处于不同水位时所受的压力进行相应信号传输。

充气机构包括连通气囊4的进气嘴9，进气嘴9的进气口位于大环形筒3内，且进气嘴9上还安装有进气电磁阀6。

放气机构包括连通气囊4的放气嘴7，放气嘴7的出气口连接外界，且放气嘴7上还安装有放气电磁阀8。

其中当压力传感器18从检测的压力由大变小时对进气电子阀传输信号，进气电磁阀6开启，开始注气，放气电磁阀8关闭；当压力传感器18检测信号由小变大时，放气电磁阀8开启，开始放气，进气电磁阀6关闭，依次循环往复进行充放气动作。

小环形筒5连接有进气机构，连杆2上还开设有用以将大环形筒3与小环形筒5相连通的通气道16，减少部件的附加。

进气机构包括进气环形筒12，进气环形筒12的一端转动安装于小环形筒5内，且进气环形筒12的外壁与小环形筒5的内壁之间分别开设有通气孔14，进气环形筒12另一端安装有连通其内腔的进气管13，进气管13用以连接高压气源。

进气环形筒12的外壁与小环形筒5的内壁之间并列安装有两个密封圈15，且通气孔14开设于两个密封圈15之间，防止漏气。

发电机的外壳11与大环形筒3相固接，发电机的转子10的两端分别安装于支臂1上。

且转子10其中一端贯穿进气环形筒12，且进气环形筒12与转子10之间密封连接，保证密封性。

连杆2沿横截面方向呈菱形设置，可以减小转动时，水对其的阻力。

其中该装置还可以应用于船体上，实现对船体提供前进的动力。

圆形机架通过并列设置的两个支臂1固定安装，并且利用支臂1进行固定。

其中涉及到的相关电气元件的电连接关系属于本领域技术人员所公知的，因不属于本方案的创新，所以在此不多做赘述。

实施例二，

本实施例的不同之处在于气囊之间的连接关系，其中大环形筒3的外壁包覆有一环形气囊，环形气囊内设有若干个分隔的空间，并利用分隔的空间形成若干个小型气囊，进行充放气动作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：包括沿纵向圆周转动设置的气囊(4)，且所述气囊(4)沿上升时处于鼓起形态，沿下降时处于扁平形态。

2.根据权利要求1所述的一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：所述气囊(4)沿转动方向处于最低运动位置时利用充气机构进行充气动作。

3.根据权利要求2所述的一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：所述气囊(4)沿转动方向处于最高运动位置时利用放气机构进行放气动作。

4.根据权利要求3所述的一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：若干所述气囊(4)共同围设于一圆形机架上，所述圆形机架的中心处安装有发电机。

5.根据权利要求4所述的一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：所述圆形机架包括依次同轴套装的大环形筒(3)及小环形筒(5)，且所述大环形筒(3)与小环形筒(5)之间固接有连杆(2)。

6.根据权利要求5所述的一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：若干所述气囊(4)均布于所述大环形筒(3)的外壁上，并通过所述充气机构连通于所述大环形筒(3)的内腔。

7.根据权利要求5所述的一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：所述大环形筒(3)上安装有对应每个所述气囊(4)的压力传感器(18)。

8.根据权利要求5所述的一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：所述充气机构包括连通所述气囊(4)的进气嘴(9)，所述进气嘴(9)的进气口位于所述大环形筒(3)内，且所述进气嘴(9)上还安装有进气电磁阀(6)。

9.根据权利要求5所述的一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：所述放气机构包括连通所述气囊(4)的放气嘴(7)，所述放气嘴(7)的出气口连接外界，且所述放气嘴(7)上还安装有放气电磁阀(8)。

10.根据权利要求5所述的一种利用浮力形成的发电系统，其特征在于：所述小环形筒(5)连接有进气机构，所述连杆(2)上还开设有用以将所述大环形筒(3)与所述小环形筒(5)相连通的通气道(16)。