CN1743663A - 浮力发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮力发电设备，主要由循环控制槽、浮子、连接机构、发电机等部件构成，循环控制槽为一个分为两个室的容器，中间安装有隔板，隔板的一边装有液体，另一边自由落体工作室，自由落体工作室的底部有浮子传递工作室，浮子传递工作室有控制门和控制门，浮子传递工作室还有与高位水池和低位水池连通的连通门，高位水池和低位水池之间安装有控制水泵，循环控制槽内安置有若干个浮子，浮子通过连接机构与发电机连接，其工作原理是使利用浮子在循环控制槽上升过程带动连接机构，使发电机连续做功发电。

Description

浮力发电设备

技术领域

本发明涉及一种利用自然力发电的设备，特别是利用水、油或者其他液体的浮力进行发电的设备。

背景技术

目前我国电力的来源以火电和水电为主，同时积极开发核电、风电、光电和潮汐电，全国总装机约6000亿KW。建一个50万千瓦电厂，水电的项目建设时间差不多需要6年，投资约50亿元；火电的项目差不多需要5年，投资约30亿元，而火电不仅会污染环境，且需二十年才能回收成本；核能发电，投资约80亿元，而核废料处理很麻烦，投资回收期更长，并且反应炉内部之蒸发水和外部冷却水需消耗极大水资源(包括水力、火力发电等)。近年来一些公开文献报道了一些利用浮体在浮力作用下做功原理设计的浮力、重力式发电装置，开创了动力的新能源。经过检索，我们查到以下的一些中国专利文献：

1、【名称】浮力、重力循环供水发电装置【申请(专利)号】89107864.9【申请(专利权)人】王德海【地址】广东省深圳市金碧酒店皇后歌舞厅乐队【摘要】浮力，重力循环供水发电装置，是利用液体的浮力和重物的重力通过一个可以伸缩的密封仓相互作用，把水输送到高处，并利用其产生的水位差发电的装置。该密封仓内顶部有一个浮体空间，仓外顶部有一定重量的重物；打开进水管筏门，将水源的水排入仓内，仓体在仓内浮体的浮力作用下上升打开。关闭进水筏门，打开排水筏门，仓内的水在仓体及仓顶重物的压迫下进入排水管。

2、【名称】圆柱体浮动机【申请(专利)号】90104705.8【申请(专利权)人】许交春【地址】江西省彭泽县马乡船形小学【摘要】本发明是一种将圆柱体在水中的一部份浮力转变成旋转动力的机械。$该机械由圆柱体、外罩、圆心轴组成，其工作原理是：圆柱体在水中部份因受到浮力而向上转动，转动后，又有外罩空间内的半圆柱体来补充，这样在水里的部份，永远保持上浮状态，也就不停的转动，圆心轴带动其它机械。$本发明可在静水中转动，构造简单，可用来发电、抽水等等。可在海、江、河、湖中建起大小中型浮力发电站。

3、【名称】浮力发电机系统【申请(专利)号】00109970.1【申请(专利权)人】吴克松【地址】云南省昆明市西坝昆明瓶酒厂吴晓兰收转【摘要】本发明公开了一种浮力发电机系统。用于解决依靠能够循环产生的浮力进行发电的问题。其主要特征为：发电机7，变速器6，上位水池1，下位水池2，落球管3，浮球4，浮球动力发生装置5，上位水池1和下位水池2有相对落差。该发电系统可用于小落差小水量的发电。(本申请已授权)

4、【名称】浮力发电的方法及其装置【申请(专利)号】02138559.9【申请(专利权)人】周惠国；苏进村【地址】台湾省台北县汐止市水源路2段62号2楼【摘要】一种浮力发电的方法及其装置，其包含如下程序：以推进装置依序将浮球置入浮力室中；使液体槽中的液体进入浮力室中，并使浮球自然上升进入液体槽；浮球进入液体槽后，借助液体的自然浮力作用自动顶推传动装置，从而使传动装置运作，进而使传动装置的输出端产生转动力，以供作发电之用。利用该方法制造的浮力发电装置，其构造上包含：容置架，供置入数浮球；推进装置，具有可前后位移的顶压轴；浮力室，供浮球及液体进入，并使浮球上升；输水装置，使浮力室中的液体排出；断水装置，具有顶压轴当浮力室中浮球上升后，液体不再进入浮力室中；液体槽，槽中装有具浮力的液体及传动装置，传动装置具有输出端。

5、【名称】浮力源【申请(专利)号】03106280.6【申请(专利权)人】罗新红【地址】广东省惠州市惠城区黄家塘41号3楼【摘要】一种水力发电装置，它利用液体中浮箱上浮时带动负荷的浮力，并把该力转换成能量输出的装置。该装置浸在液体中，可转动的传动带连接着箱体：浮箱上浮，强迫伸缩体内的液体，在液体进出口中流进或流出，从而带动水力发电箱的发电系统发出电能。部分电能使传动带转动：因转动，一边的箱体下沉，一边的箱体上升，同时，不停地输出能量；因转动，经过皮带轮的箱体移到输出能量的位置，在再次下沉和上升时输出电能……，如此循环，不断地输出大部分能量供人民使用。

6、【名称】浮重动力机【申请(专利)号】02140494.1【申请(专利权)人】黄振忠【地址】天津市和平区宝鸡西道吉星北大楼3栋608【摘要】浮重动力机是将液体向上的浮力和物体向下的重力为动力源，用机械的方法统一起来产生动力的动力机。这种浮重动力机是由浮液、浮液槽、重力块、反向轮、连板、联动锁钥、接液槽、整形板、梁架等组合构成。这种浮重动力机在产生动力时，不耗能、制造简单，维修简便费低，运行条件不高，一次性投入小，无污染，并能长时间产生动力的动力机。可与发电设备相联，再用电力和电力产品去驱动其它机械，他潜在的优势会在今后遂步开发中显现。

7、【名称】吸气式浮力发电系统【申请(专利)号】200310110795.3【申请(专利权)人】吴克松【地址】云南省昆明市北京路542号省科技大楼15楼陈左转【摘要】本发明公开了一种吸气式浮力发电系统。解决了用浮力发电的技术难题。整个系统主要由蓄水池1、注水池4、落水管6、浮力水池7、上下槽轮8、9、传动链10、集气箱11、传动带12、变速传动轮13、发电机15组成。只要有水流、水落差很小的地方均可用本系统建浮力发电厂或站，建设占地少，投资小，运行操作简便，安全可靠地获得稳定的电能。

8、【名称】一种浮力与重力联合推动的动力输出装置【申请(专利)号】99122571.6【申请(专利权)人】张惠君【地址】吉林省长春市兴隆山镇公路工程局一处刘其才转【摘要】一种浮力与重力联合推动的动力输出装置，它把比水比重小的物体在水中向上浮的自然力和离开水的重力联合起来转变成机械力的装置：即利用水的上浮力把物体浮到高处到顶后离开水，下降到底，物体通过入水装置进入水中，物体入水后，压把式水阀关闭，箱内的水由排水装置排出，如此无限反复，其结构是用中间有活动密封挡水装置的箱体，使箱体一侧有水另一侧无水，箱中心有浮坠体旋转，带动中轴输出动力。使人类得到无污染机械力，可以用于发电、行车、行船等，它于水力发电机有接近处，都是把自然力转动变成机械力，电力的转变机。

9、【名称】水浮力发电装置及其方法【申请(专利)号】00123568.0【申请(专利权)人】陆晋全【地址】台湾省新竹县【摘要】一种水浮力发电装置及其方法，该装置包括一充满水的直筒水塔，其底端则垂直连设有一输送管道，一输送装置恰好设置在输送管道中，且输送装置上并设有一容置槽，一发电组是平行设置在直筒水塔旁，包含上下排列的一链轮及一发电机，另有一链条套接在链轮及发电机的齿轮上，且在链轮的外缘垂直设有多个横板，一滑道则设在直筒水塔与发电组间的横板正下方，且位在输送装置的容置槽正上方，使多个浮球在上述各组件所组成的路径中循环运作而达到发电的目的。

10、【名称】浮力位能【申请(专利)号】200410085353.2【申请(专利权)人】杨世维【地址】辽宁省鞍山市鞍钢化检验中心【摘要】比重小于液体的重物，在液体中自动上升获得位能，通过重物下落将释放的位能转换为机械能或电能输出。是一种浮力位能与永久磁铁的磁力相结合，将比重小于液体的重物强行送入到液体中，利用液体的浮力使重物提升高度并获取到相对应的位能，将重物从液体中取出，在重物的下落过程中把位能转化为机械能；再将重物送入到液体中，如此反复循环，就可以不断的获取能量。这些能量，既可以作为作为机械能源直接使用，也可以发电，或转化为其它能源。本发明是一种可持续发展的绿色新能源，自成体系、密闭循环，不使用任何燃料，没有环境污染，在世界上的所有地区都可以使用。

11、【名称】浮力发电装置【申请(专利)号】93239797.2【申请(专利权)人】祝天镇【地址】四川省南充市顺庆区莲池路45号区政协【摘要】一种浮力发电装置，设置至少两个结构及部件完全相同的圆筒形容器，圆筒内部装配有可根据所受水的浮力的变化作升降运动的浮筒；供给水源的水交替进入二个圆筒，水的势能以水对浮筒的浮力而转换为动能，所产生的动能通过与浮筒相联系的机械传动装置带动发电机发电。所说的浮力发电装置结构简单紧凑，易于推广，适用于利用各种低水头、小流量的水源发电。

12、【名称】浮力发电装置【申请(专利)号】02258308.4【申请(专利权)人】周惠国；苏进村【地址】台湾省台北县汐止市水源路2段62号2楼【摘要】一种浮力发电装置，构造上包含：容置架，可供置入数个浮球；推进装置，具有可前后位移的顶压轴；浮力室，供浮球及液体进入，并使浮球上升；输水装置，使浮力室中的液体排出；断水装置，具有顶压轴，使浮力室中浮球上升后，液体不再进入浮力室；液体槽，槽中装有具浮力的液体及传动装置，传动装置具有输出端，当浮球由浮力室进入液体槽中后，借助液体自然浮力的作用自动顶推传动装置，而使传动装置运作，并使其输出端产生一转动力，以供作发电之用。

从上述检索到的文献了解到，目前公开文献报道的浮力发电机(装置)主要由浮筒、浮子、连接机构、发电机等部件构成，浮筒内装有液体，浮筒上部和底部有推动浮球的装置，连接机构将浮子与发电机连系，其工作原理是使利用浮子在浮筒的液体上升过程带动连接机构，使发电机做功发电。

但公开文献的浮力发电机各自存在一些不足之处，有的机构复杂，浮子需要推动机构；有的浮筒设计不合理，无法完成自动循环；有的需要设计落差较大的水池，做功效率低。

发明内容

本发明人经过多年艰辛的研究和试验，设计完成了一种通过重力补功浮力做功形成一种具有较佳发电效果的、发电过程中不污染环境的、采用少量水、结构简单、投资省、建设环境灵活的浮力发电设备，可以克服现有技术的上述缺点，较好地将浮子在液体的浮力作用以及自由落体重力过程中连续循环做功，既经济又实用。

本发明的技术方案是这样实现的：

浮力发电设备包含高位水池、低位水池、浮子、提供浮子做功的循环控制槽，控制槽内装有水或其它液体和连接机构，连接机构与发电机连接，其特点是：循环控制槽为一个分为两个室的容器，中间安装有隔板，隔板的一边装有水，为液体室，另一边为自由落体工作室(空室)，自由落体工作室底部有浮子传递工作室，浮子传递工作室有控制门(A)和控制门(B)，控制门(A)控制自由落体工作室的开启，控制门(B)控制液体室的开启，浮子传递工作室还有与高位水池和低位水池连通的连通门，高位水池和低位水池之间安装有控制水泵，循环控制槽内安置有若干个浮子，浮子通过连接机构与发电机连接。

以上所述的浮力发电设备，控制槽内的水也可以用常温常压下不挥发的液体代替，如密度与水接近或小于水的的矿物油、植物油、混合油等。

以上所述的浮力发电设备，高位水池进水管可以连到有落差的河流、水库或水塔下方。

以上所述的浮力发电设备，控制槽可以是圆筒形，或者为矩形，浮子的形状可以是圆球形，或者为矩形。

以上所述的浮力发电设备，控制槽内的隔板顶部与控制槽有适当距离，大于浮子的直径或矩形边长。

以上所述的浮力发电设备，连接机构可以是传动链条，或者连杆、皮带等。

以上所述的浮力发电设备，循环控制槽侧边的控制门(简称A门)设在空室和高位水池的下方，底部的控制门(简称B门)设在空室的下方，高位水池的的上方。控制门的控制可以采用计算机全自动控制的方式。

本发明浮力发电设备的工作原理如下：

浮力与重力是方向相反的力，通过密闭浮子传递工作，在两个力的作用下，浮子便在左右通道中不断循环，浮力与重力的作用通过传动链不断带动发电机转动，发电机便输出电力。

当浮子接近A门时，A门打开，而浮子进入密闭浮子传递工作室后A门关闭。高位水池之水即刻灌入密闭浮子传递工作室，满后B门即刻打开，浮子进入右浮子通道后，B门即刻关闭。浮子依靠浮力上升到顶部最高点，由于受到重力作用成自由落体下落。在浮子进入液体室后，密闭浮子传递工作室的水即刻放到低位水池。低位水池的水通过控制液位水泵抽到高位水池。每个浮子的工作一样，使得浮子不断循环工作而不断地输出电力。

本发明浮力发电设备的关键技术是由于设计了浮子传递工作室，浮子传递工作室有控制门(A)和控制门(B)，控制高位水池的进水以及能让浮子可以自动进入液体室，当浮子在隔板顶部最高点受到重力作用下落，A门自动打开，浮子进入传递工作室后A门关闭，液体灌满密闭浮子传递工作室，满后B门打开，浮子进入浮子通道的液体室后B门关闭，浮子依靠浮力上升，带动连接机构，并带动发电机转动发出电力。

本发明浮力发电设备可广泛应用于城乡，其场所或为单个生活小区、办公区或某乡镇、村屯，也可用于需要产生大量电力的场所，以达到扩增电力或取代现有水电、火电、核电等发电厂的效果。当具有河流、水库落差高的环境时效果更好。

与现有技术相比，本发明浮力发电设备的特点是：因惯性动量和浮力工作环境稳定，所以产生的电能和输出电能稳定性好；本系统装置所需要和所耗费的外界能量极小，基本靠液体自然浮力循环做功而产生能量，并将其有效转化为电能，在根本上与既有电力产生方式相区别；其中的液体可循环重复利用，由于所采用机械框架属于常规牢固的机械框架；浮力装置可重复循环使用，使电力产生保证，维修工作量小，投资效益好；不像水电、火电、核电、风力发电等电力产生方式需依赖外界之水量大小、煤炭数量及质量、核原料、风力大小等人力所难以控制之自然条件，浮力发电因不需依赖外界提供原料而产尘动力，不受外界物质影响，消耗能量小，无污染物产生和排放而具有显著优势。

本发明浮力发电设备从2003年在发明人的家乡江西省萍乡市安源区安装小型样机以来，已经正常运行了两年，除了有时自动门出故障需要维修外，基本能够稳定输出电力。

附图说明

图1是本发明浮力发电设备的其中一个实施结构，控制槽为矩形，浮子的形状为矩形。

图2是本发明浮力发电设备的另一个实施结构，控制槽为圆筒形，浮子的形状是圆球形。

具体实施方式

如图1所示，浮力发电设备包含高位水池10、低位水池9、浮子3，4、提供浮子做功的循环控制槽，控制槽为圆筒形，浮子的形状是圆球形，控制槽内装有液体和链条传动带2，链条传动带2与发电机1连接，循环控制槽为一个分为两个室的容器，中间安装有隔板，隔板的一边是液体室5(右室)，另一边为浮子自由落体工作室13(左室)，自由落体工作室13底部有浮子传递工作室8，浮子传递工作室8有控制门7(A)和控制门6(B)，控制门(A)控制自由落体工作室13的开启，控制门(B)控制液体室5的开启，浮子传递工作室8还有与高位水池10和低位水池9相通的连通门，高位水池10和低位水池9之间安装有控制液体水泵11。高位水池10可以利用河流、水库或水塔落差的水补充。

如图2所示，浮力发电设备包含高位水池10、低位水池9、浮子3，4、提供浮子做功的循环控制槽，控制槽内装有液体和链条传动带2，链条传动带2通过传动齿轮12与发电机1连接，循环控制槽为一个分为两个室的容器，中间安装有隔板，隔板的一边是液体室5，另一边为浮子自由落体工作室13，自由落体工作室13底部有浮子传递工作室8，浮子传递工作室8侧边和底部有控制门7(A)和控制门6(B)，控制门(A)控制自由落体工作室13的开启，控制门(B)控制液体室5的开启，浮子传递工作室8还有与高位水池10和低位水池9相通的连通门，高位水池10和低位水池9之间安装有控制液体水泵11。高位水池10可以利用河流、水库或水塔落差的水补充。

以下是本发明浮力发电设备的输出电力计算实施例：

设浮子通道长10米，浮子重50公斤，体积1立方米。两个浮子，运行速度1米/秒。

两个浮子功率＝[F浮×H通道÷时间+F重×H通道÷时间]×2

＝[(1×103×9.8×1-50×9.8)×10/10+50×9.8×10/10]×2

＝19.6KW

控制液位水泵扬程5米，流量0.05M3/秒，电机2.5KW，总控系统和不可预见耗损0.4KW。

电力输出＝19.6-2.5-0.4＝16.7(KW)

功率转换率16.7÷19.6＝85％

Claims (7)

1、一种浮力发电设备，包含高位水池、低位水池、浮子、提供浮子做功的循环控制槽，控制槽内装有水和连接机构，连接机构与发电机连接，其特征在于：循环控制槽为一个分为两个室的容器，中间安装有隔板，隔板的一边装有水，为液体室(5)，另一边为自由落体工作室(13)，自由落体工作室(13)底部有浮子传递工作室(8)，浮子传递工作室有控制门(A)和控制门(B)，控制门(A)控制自由落体工作室的开启，控制门(B)控制液体室的开启，浮子传递工作室(8)还有与高位水池(10)和低位水池(9)连通的连通门，高位水池和低位水池之间安装有控制水泵(9)，循环控制槽内安置有若干个浮子，浮子通过连接机构与发电机(1)连接。

2、根据权利要求1所述的浮力发电设备，其特征在于：控制槽内的水可以用常温常压下不挥发的，密度与水接近的矿物油、植物油、混合油代替。

3、根据权利要求1所述的浮力发电设备，其特征在于：高位水池(10)的高位水池(10)进水管可以连到有落差的河流、水库或水塔下方。

4、根据权利要求1所述的浮力发电设备，其特征在于：控制槽可以是圆筒形，或者为矩形，浮子的形状可以是圆球形，或者为矩形。

5、根据权利要求1所述的浮力发电设备，其特征在于：控制槽内的隔板顶部与控制槽有适当距离，大于浮子的直径或矩形边长。

6、根据权利要求1所述的浮力发电设备，其特征在于：连接机构可以是传动链条，或者连杆、皮带。

7、根据权利要求1所述的浮力发电设备，其特征在于：控制门(A)和控制门(B)的控制可以采用计算机全自动控制的方式。

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