CN204386798U - 往复式浮力推动曲轴发电装置 - Google Patents

Abstract

一种往复式浮力推动曲轴发电装置，在浮力池内注入液体，在浮力池内的两侧各设置水平轨道，在凹槽形的水平轨道内安装滑动齿条；环形翻转器的两端的中心轴的顶端磁悬浮在水平轨道内，在该中心轴上装有与该滑动齿条啮合的中心轴齿轮；在环形翻转器内设有凹槽形的翻转器滑道，磁悬浮升降器的左右两侧磁悬浮在翻转器滑道内，该磁悬浮升降器的上下端的顶杆滑动穿过自动锁销，并与曲轴传动连接；用曲轴带动发电机；在滑动齿条通过动力输入齿轮和传动机构与动力输入装置传动连接。优点是：充分利用永磁悬浮技术和液体浮力势能，通过全套环形翻转升降装置对溪流、潮汐能量，以及工厂排放的废水能量进行转换发电，结构简单，操作简便，投资少，运行成本低。

Description

往复式浮力推动曲轴发电装置

技术领域

本实用新型具体设计一种结构简单，运行稳定，能够充分利用浮力势能通过机械转换达到高效发电的能量转换装置，用于自然界的能量（如溪流、潮汐能量、以及工厂排放的废水能量）利用。

背景技术

目前能源是整个世界发展的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。能源危机，污染等问题严重的威胁着人类的生存与发展，所带来的种种不良后果在世界各个角落发酵。目前太阳能、风能、火力、水利、核能、潮汐能的能源为人类的发展提供着保障，但这类能源有投资大、能量转换效率低下和运行成本高、污染等诸多问题，在这种情况下，研究如何提高能源的利用率，解决能源危机刻就刻不容缓。

发明内容

本实用新型公开了一种结构简单，操作简便，投资少，运行成本低以及能量转换效率高的往复式浮力推动曲轴发电装置。

本实用新型的技术方案是：一种往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：包括浮力池、环形翻转器、动力输入装置、动力输入齿轮、滑动齿条、翻转器滑道、水平轨道、磁悬浮升降器、曲轴和发电机，在所述的浮力池内注入液体，在浮力池内的两侧各设置水平轨道，在凹槽形的水平轨道内安装能够沿轨道滑动的滑动齿条；环形翻转器的两端的中心轴的顶端通过磁悬浮轴承转动支撑在水平轨道内，在该中心轴上装有与该滑动齿条啮合的中心轴齿轮；在环形翻转器的环形框架内设有凹槽形的翻转器滑道，磁悬浮升降器的左右两侧通过一磁悬浮装置悬浮在翻转器滑道内，在该磁悬浮升降器的上下端各连接一顶杆，该顶杆滑动穿过设在环形框架上的自动锁销，并与曲轴传动连接；曲轴的一端与发电机传动连接；在所述的滑动齿条上装有动力输入齿轮，该动力输入齿轮通过传动机构与动力输入装置传动连接；所述的磁悬浮升降器为密闭的圆筒状结构；同一所述的水平轨道内共用一组动力输入装置通过滑道齿条带动多组环形翻转器；所述的滑动齿条通过两侧和底部的导轮安装在所述的水平轨道内下面的U形导轨内。

所述的磁悬浮装置由静磁铁和动磁铁组成，静磁铁固定在翻转器滑道的凹槽的两个相对内侧，动磁铁设在磁悬浮升降器的左右两侧，并位于静磁铁之间，静磁铁与动磁铁对应面磁性相斥；在磁悬浮升降器的左右两侧装有定位轮。

所述的自动锁销由电磁线圈和锁销杆组成，锁销杆滑动设在电磁线圈轴向的骨架内；在所述的顶杆上设有与锁销杆对应的锁孔。

所述的顶杆顶端通过叉爪与所述的曲轴传动连接，该叉爪为U形，叉爪的一边与顶杆铰接，在叉爪之间设有拉簧；在顶杆的根部设有限位簧。

所述的磁悬浮轴承由轴承壳、轴承静磁铁和轴承动磁铁组成，在圆筒状的轴承壳内的内周面设置轴承静磁铁，在所述的中心轴的外周面设有轴承动磁铁，轴承静磁铁与轴承动磁铁的磁性相斥。

所述的动力输入齿轮与动力输入装置之间的传动机构为链传动机构，由主动链轮、链条和从动链轮组成，从动链轮与动力输入齿轮同轴连接，主动链轮支撑在所述的浮力池的上面。

所述的动力输入装置包括驱动板、连接臂和复位弹簧，连接臂的两端分别与所述的主动链轮和驱动板连接，复位弹簧连接在连接臂与浮力池的上面之间。

所述的动力输入装置包括动力支架、杠杆、磁悬浮滑车、胶管、配重齿条和驱动变速齿轮，动力支架的底端连接在所述的浮力池的上面，配重齿条滑动纵向安装在动力支架的一边的滑槽内，驱动变速齿轮与所述的主动链轮同轴连接，并与配重齿条相啮合；杠杆的支点连接在动力支架的顶端，杠杆的一端与配重齿条的顶端铰接；在杠杆上滑动安装磁悬浮滑车，在杠杆内设有杠杆空腔，在杠杆空腔内设有胶管，在该胶管内注入一半液体。

所述的磁悬浮滑车包括外壳、配重、滑车静磁铁和滑车动磁铁，外壳体为下面设有缩口的矩形壳体，在外壳体内的顶部设有配重，在配重的下面及外壳体内的下面各装有滑车动磁铁，在所述的杠杆的上、下面设有与该滑车动磁铁对应并相斥的滑车静磁铁；在外壳体内的两侧装有定位滚轮；配重为液体或固体。

所述的磁悬浮升降器内注入氦气。

本实用新型的优点是：充分利用永磁悬浮技术和液体浮力势能，通过全套环形翻转升降装置对溪流、潮汐能量、以及工厂排放的废水能量转换为机械能能量用于发电，具有结构简单，操作简便，投资少，运行成本低以及能量转换效率高的特点。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是图1中A向视图（翻转器与轨道组合的结构示意图）；

图3是图2的B-B剖视图（纵向磁悬浮导轨的结构示意图）；

图4是本实用新型的多组组合使用的结构示意图；

图5是本实用新型动力输出曲轴的结构示意图；

图6是本实用新型的滑动齿条轮与U形滑轨的截面结构示意图；

图7是图6的C-C剖视图；

图8是本实用新型的磁悬浮升降器的结构示意图；

图9是本实用新型的另一动力输入装置的结构示意图；

图10是图9的D-D剖视图（磁悬浮滑车的结构图）。

图中标记：1—浮力池，2—水平轨道，3—环形翻转器，4—磁悬浮升降器，5—中心轴，6—磁悬浮轴承，7—中心轴齿轮，8—滑动齿条，9—U形滑轨，10—动力输入齿轮，11—链条，12—主动链轮，13—曲轴，14—叉爪，141—拉簧，15—顶杆，16—自动锁销，17—翻转器滑道，171—静磁铁，18—动磁铁，19—轴承动磁铁，20—轴承静磁铁，21—定位轮，22—变速机，23—轮盘，24—发电机，25—支座，26—联轴器，27—操控箱，28—限位簧，29—杠杆，30—磁悬浮滑车，31—胶管，32—配重齿条，33—变速齿轮，34—滑车静磁铁，35—滑车动磁铁，36—定位滚轮，37—滑槽，39—配重，40—导轮，41—驱动板，42—连接臂，43—复位弹簧，44—动力支架。

具体实施方式

如图1-图10所示，本实用新型一种往复式浮力推动曲轴发电装置，包括浮力池1、环形翻转器3、动力输入装置P、动力输入齿轮10、滑动齿条8、翻转器滑道17、水平轨道2、磁悬浮升降器4、曲轴13和发电机24，在浮力池1内注入液体，在浮力池1内的两侧各设置水平轨道2，在凹槽形的水平轨道2内安装能够沿轨道滑动的滑动齿条8。环形翻转器3的两端的中心轴5的顶端通过磁悬浮轴承6转动支撑在水平轨道2内，在该中心轴5上装有与该滑动齿条8啮合的中心轴齿轮7。在环形翻转器3的环形框架内设有凹槽形的翻转器滑道17，磁悬浮升降器4的左右两侧通过一磁悬浮装置悬浮在翻转器滑道17内，在该磁悬浮升降器4的上下端各连接一顶杆15，该顶杆15滑动穿过设在环形框架上的自动锁销16，并与曲轴13传动连接。曲轴13的一端（或两端）与发电机24同轴连接或传动连接。在所述的滑动齿条8上装有与之啮合的动力输入齿轮10，该动力输入齿轮10通过传动机构与动力输入装置传动P连接。所述的磁悬浮升降器4为密闭的圆筒状结构,两端可以为子弹头形状或其他形状。

参见图2和图3，所述的磁悬浮装置由静磁铁171和动磁铁18组成，静磁铁171固定在翻转器滑道17的（V形）凹槽的两个相对内侧，动磁铁18设在磁悬浮升降器4的左右两侧，并位于两侧的静磁铁171之间，静磁铁171与动磁铁18对应面磁性相斥；在磁悬浮升降器4的左右两侧装有定位轮21。磁悬浮装置可减少磁悬浮升降器4升降时的噪音和摩擦阻力，根据需要也可采用全轮式滑动的方法。

所述的自动锁销16由电磁线圈和锁销杆组成，锁销杆滑动设在电磁线圈轴向的骨架内（电磁铁结构）；在所述的顶杆15上设有与锁销杆对应的锁孔。自动锁销16与磁悬浮升降器4顶杆配合用于控制磁悬浮升降器4整体升降转换。所述的锁销16采用磁传感器定位方法打开和关闭。

参见图8，所述的顶杆15的顶端通过叉爪14与所述的曲轴13传动连接，该叉爪14为U形，一边与顶杆15铰接，在叉爪14两叉之间设有拉簧141；在顶杆15的根部设有轴卧和限位簧28，用于限定顶杆15活动。

所述的磁悬浮轴承6由轴承壳、轴承静磁铁20和轴承动磁铁19组成，在圆筒状的轴承壳内的内周面设置轴承静磁铁20，在所述的中心轴的外周面设有轴承动磁铁19，轴承静磁铁20与轴承动磁铁19的相对面磁性相斥。

所述的动力输入齿轮10与动力输入装置P之间的传动机构为链传动机构（一般为多级传动，也可采用齿轮组），由主动链轮12、链条11和从动链轮组成，从动链轮与动力输入齿轮10同轴连接，主动链轮12支撑在所述的浮力池1的上面（参见图1）。

所述的动力输入装置的实施例之一：包括驱动板41、连接臂42和复位弹簧43，连接臂42的两端分别与所述的主动链轮和驱动板41连接，复位弹簧43连接在连接臂42与浮力池的上面之间（参见图1）。

所述的动力输入装置实施例之二参见图9和图10，包括动力支架44、杠杆29、磁悬浮滑车30、胶管31、配重齿条32和驱动变速齿轮33，U形的动力支架44的底端连接在所述的浮力池的上面，配重齿条32滑动纵向安装在动力支架44的一边的滑槽37内，驱动变速齿轮3与所述的主动链轮同轴连接，并与配重齿条32相啮合；杠杆29的支点连接在动力支架44另一边的顶端，杠杆29的一端与配重齿条32的顶端铰接；在杠杆29上滑动安装磁悬浮滑车30，在杠杆29内设有杠杆空腔，在杠杆空腔内设有胶管31，在该胶管31内注入一半液体。杠杆29为弧线形或直线形。

所述的磁悬浮滑车30包括外壳、配重39、滑车静磁铁34和滑车动磁铁35，外壳体为下面设有缩口的矩形壳体，在外壳体内的顶部设有配重39，在配重39的下面及外壳体内的下面各装有滑车动磁铁35，在所述的杠杆29的上、下面设有与该滑车动磁铁35对应并相斥的滑车静磁铁34；在外壳体内的两侧装有定位滚轮36；配重39为液体或固体。

参见图6和图7，所述的滑动齿条8通过两侧和底部的导轮40安装在所述的水平轨道2内下面的U形导轨9内，用于滑动稳定和减小摩擦。

参见图4和图5，同一所述的水平轨道2内共用一组动力输入装置P带动多组环形翻转器3（包括磁悬浮升降器4等有关的部件）同时做功。采用支座25和连轴器26将多组曲轴13连接在同一轴线上形成一体主轴交错做功，持续转动，通过变速机22、轮盘23、发电机24组成发电系统。

通过一组或两组滑车30在杠杆29的轨道上自动位移带动杠杆29上下运动，同时使胶管31内液体不断流动和改变方向，快速增加杠杆29一端的重量，使其快速升降，在杠杆29的一端连接配重齿条32采用磁悬浮形式限位在固定滑槽37内，驱动变速齿轮33转动，再通过链传动机构驱动浮力池1内的动力输入齿轮10完成动力输入。

本实用新型在工作时，浮力池1内注入液体，由于环形翻转器3内的磁悬浮升降器4是空腔（内部可以充入轻质气体），在浮力池1内液体（如水）浮力的作用下，静止状态的磁悬浮升降器4位于最上方（水面），顶杆15被自动锁销16锁定；当外界的水流或潮汐力间歇地作用于动力输入装置P的驱动板41上面时（例如利用间歇地阻挡和释放水流冲击驱动板41的上面），带动连接臂42上下摆动，带动主动链轮12往复转动一定角度，通过传动机构和动力输入齿轮10带动滑动齿条8同步往复地直线运动，滑动齿条8带动环形翻转器3往复转动半周（通过控制传动机构的传动比使得滑动齿条8运动的距离复合该要求）；最初，环形翻转器3在滑动齿条8带动下转动180度后，磁悬浮升降器4转动到最下方时，自动锁销16自动打开，磁悬浮升降器4上的顶杆15叉爪14上行环抱并推动曲轴13的连杆轴颈向上运动一定角度；磁悬浮升降器4能量释放完毕后，叉爪14脱离曲轴13，锁销16自动关闭，同上述的方法，环形翻转器3带动磁悬浮升降器4往复进行180度的转动时，使叉爪14继续推动曲轴13转动。此模式可以并列设置多组交错连接在同一轴线上，即形成持续、稳定的输出动力（与多缸内燃机的结构类似）。

本实用新型的环形翻转器3的翻转和自动锁销16控制采用位置传感器和单片机或PLC控制器进行控制（属于常规技术）。按下启动开关即可开始运行，整体运行由操控台27智能化控制。

本实用新型的特点在于，通过水平轨道2内共用一组动力输入装置P带动多组环形翻转器3（包括磁悬浮升降器4等有关的部件）同时驱动曲轴13做功发电（与内燃机的多缸与曲轴的设计相同），磁悬浮升降器4在环形翻转器3上转动到下止点（最低点），逐渐积累浮力势能，而到达下止点后，自动锁销16开启释放，磁悬浮升降器4在浮力的作用下急剧上升，产生向上的冲击力，带动顶杆15顶端的叉爪14上升并与转动到对应位置的曲轴13的连杆轴颈（此时转过下止点几度角）结合并推动后者向上转动90多度的角度。各个磁悬浮升降器4依次作用于不同角度的曲轴13的连杆轴颈，实现曲轴的连续运转。利用该装置可以将零散的自然界的能量转换为可以利用的电力。而零散的自然界的能量（如水流和工厂废水）不能连续地驱动曲轴运转发电。

Claims (10)

1.一种往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：包括浮力池、环形翻转器、动力输入装置、动力输入齿轮、滑动齿条、翻转器滑道、水平轨道、磁悬浮升降器、曲轴和发电机，在所述的浮力池内注入液体，在浮力池内的两侧各设置水平轨道，在凹槽形的水平轨道内安装能够沿轨道滑动的滑动齿条；环形翻转器的两端的中心轴的顶端通过磁悬浮轴承转动支撑在水平轨道内，在该中心轴上装有与该滑动齿条啮合的中心轴齿轮；在环形翻转器的环形框架内设有凹槽形的翻转器滑道，磁悬浮升降器的左右两侧通过一磁悬浮装置悬浮在翻转器滑道内，在该磁悬浮升降器的上下端各连接一顶杆，该顶杆滑动穿过设在环形框架上的自动锁销，并与曲轴传动连接；曲轴的一端与发电机传动连接；在所述的滑动齿条上装有动力输入齿轮，该动力输入齿轮通过传动机构与动力输入装置传动连接；所述的磁悬浮升降器为密闭的圆筒状结构；同一所述的水平轨道内共用一组动力输入装置通过滑道齿条带动多组环形翻转器；所述的滑动齿条通过两侧和底部的导轮安装在所述的水平轨道内下面的U形导轨内。

2.根据权利要求1所述的往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：所述的磁悬浮装置由静磁铁和动磁铁组成，静磁铁固定在翻转器滑道的凹槽的两个相对内侧，动磁铁设在磁悬浮升降器的左右两侧，并位于静磁铁之间，静磁铁与动磁铁对应面磁性相斥；在磁悬浮升降器的左右两侧装有定位轮。

3.根据权利要求1所述的往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：所述的自动锁销由电磁线圈和锁销杆组成，锁销杆滑动设在电磁线圈轴向的骨架内；在所述的顶杆上设有与锁销杆对应的锁孔。

4.根据权利要求1所述的往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：所述的顶杆顶端通过叉爪与所述的曲轴传动连接，该叉爪为U形，叉爪的一边与顶杆铰接，在叉爪之间设有拉簧；在顶杆的根部设有限位簧。

5.根据权利要求1所述的往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：所述的磁悬浮轴承由轴承壳、轴承静磁铁和轴承动磁铁组成，在圆筒状的轴承壳内的内周面设置轴承静磁铁，在所述的中心轴的外周面设有轴承动磁铁，轴承静磁铁与轴承动磁铁的磁性相斥。

6.根据权利要求1所述的往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：所述的动力输入齿轮与动力输入装置之间的传动机构为链传动机构，由主动链轮、链条和从动链轮组成，从动链轮与动力输入齿轮同轴连接，主动链轮支撑在所述的浮力池的上面。

7.根据权利要求6所述的往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：所述的动力输入装置包括驱动板、连接臂和复位弹簧，连接臂的两端分别与所述的主动链轮和驱动板连接，复位弹簧连接在连接臂与浮力池的上面之间。

8.根据权利要求6所述的往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：所述的动力输入装置包括动力支架、杠杆、磁悬浮滑车、胶管、配重齿条和驱动变速齿轮，动力支架的底端连接在所述的浮力池的上面，配重齿条滑动纵向安装在动力支架的一边的滑槽内，驱动变速齿轮与所述的主动链轮同轴连接，并与配重齿条相啮合；杠杆的支点连接在动力支架的顶端，杠杆的一端与配重齿条的顶端铰接；在杠杆上滑动安装磁悬浮滑车，在杠杆内设有杠杆空腔，在杠杆空腔内设有胶管，在该胶管内注入一半液体。

9.根据权利要求8所述的往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：所述的磁悬浮滑车包括外壳、配重、滑车静磁铁和滑车动磁铁，外壳体为下面设有缩口的矩形壳体，在外壳体内的顶部设有配重，在配重的下面及外壳体内的下面各装有滑车动磁铁，在所述的杠杆的上、下面设有与该滑车动磁铁对应并相斥的滑车静磁铁；在外壳体内的两侧装有定位滚轮；配重为液体或固体。

10.根据权利要求8所述的往复式浮力推动曲轴发电装置，其特征是：所述的磁悬浮升降器内注入氦气。