CN2191293Y - 浮力发电装置 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种利用水的浮力产生动能的装置，它是将水的势能通过水对物体的浮力而转换为动能，及利用所产生的动能带动机械做功的一种装置，例如带动发电机发电等。

利用水的势能做功的方法是多种多样的，例如人类广泛在江河上修建水力发电站发电等，但是将水的势能通过水对物体的浮力而转换为动能，进而利用所产生的动能发电，目前，在公开的应用领域里还未见有先例。自然界存在着丰富的水力资源，除大江大河外，还有难以计数的小河渠小溪沟；人们常常在这些河渠溪沟上节节筑堤，拦水蓄水，而这些低矮堰内的水一般流量较小，落差不大，不适宜采用水轮发电机组发电，水的势能也很少得到开发利用。如果能将这些河渠溪沟水的势能转换为一种可以利用的清洁的能源，其总量是极为可观的，对人类生活的意义也是巨大的。

本实用新型的目的就在于提供一种能把低水头、小流量的水具有的势能通过水对物体的浮力而转换为动能，及利用所产生的动能带动机械做功的装置，例如带动发电机发电等。

本实用新型利用阿基米德浮力原理，即物体在流体中所受的浮力等于该物体所排开的流体的重量。由于流体的重量与其体积的大小成正比，因此，只要有一定容积的容器，能容纳并排出一定数量的水，就可以利用具有适当体积的物体来获得足够大的浮力，并转换为机械的动能。于是，利用低水头、小流量的水的势能做功便成为可能。

为实现上述目的，本实用新型的方案，包括：在作为供给水源的堰的下游一侧，设置至少两个间隔一定距离而结构及部件完全相同的园筒形容器（以下称园筒），所说的园筒里装配有可根据所受水的浮力的变化作升降运动的浮筒；控制水对浮筒浮力变化的进水阀和排水阀由分别与园筒和浮筒相联接的机构传动；所说的进水阀与堰之间用管道连接；所说的堰里的水位相对于进水阀有一定落差；所说的浮筒顶部安装有立柱，立柱上安装有齿轮，所说的齿轮通过机械传动机构带动发电机发电。

在本实用新型的方案中，包含的运动过程为：当第一园筒的进水阀打开一排水阀关闭时，堰里的水通过管道流进第一园筒，第一园筒里的第一浮筒在浮力作用下向上浮起，第一浮筒顶部立柱上的齿轮推动与之啮合的齿条向上移动，从而推动传动机械运转，带动发电机发电。当第一园筒的进水阀关闭一排水阀打开时，第一园筒里的水从排水阀排出，第一园筒里的第一浮筒则在其自身重力和水的吸附力作用下下降，第一浮筒顶部立柱上的齿轮带动与之啮合的齿条向下移动，此时，不推动机械做功，让与之相联系的传动机械空转。

在第一园筒的进水阀关闭一排水阀打开、第一园筒里的第一浮筒下降时，第二园筒则进水阀打开一排水阀关闭，这时，第二园筒里的第二浮筒重复刚才第一园筒里的第一浮筒上升的运动过程，推动发电机发电；而当第一园筒的进水阀打开一排水阀关闭、第一园筒里的第一浮筒上升时，第二园筒则进水阀关闭一排水阀打开，这时，第二园筒里的第二浮筒重复刚才第一园筒里的第一浮筒下降的运动过程，不推动机械做功，让与之相联系的传动机械空转。这样，堰里的水交替地进入第一园筒和第二园筒，第一园筒里的第一浮筒和第二园筒里的第二浮筒两者之中，总有一个在推动发电机发电，如此周而复始，从而实现了本实用新型的目的！

下面，通过实施例对本实用新型的方案作更详细的说明。

图1为浮力发电装置的侧向视图；

图2为浮力发电装置的P向视图；

图3为A－A剖视图；

图4为B－B剖视图；

图5为增速器传动轴平面布置图；

图6为浮力发电装置第一园筒和第二园筒阶梯式排列图；

在图1至图5中，在作为供给水源的蓄水堰1的下游一侧，并列地设置两个园筒形容器（以下称园筒）2及2′；两个园筒（2及2′）的结构和所属部件完全相同，其相同部件的编号均以数字和在数字的右上角加“′”符号一一对应。

当蓄水堰1中的水，经管道3、进水阀5（在图1中，进水阀5处于关闭状态）进入第一园筒2，第一园筒2中的第一浮筒4受水的浮力作用而上升。第一浮筒4顶部安装有立柱9，立柱9上端安装有齿轮10，齿轮10同时与定齿条11和两侧都具有齿条的动齿条杆12的一侧齿条啮合；在第一浮筒4上升的过程中，齿轮10既随第一浮筒4上升而向上移动，又与定齿条11啮合而转动；因此，齿轮10既由于向上移动而推动动齿条杆12向上移动，又由于转动而带动动齿条杆12向上移动，于是，动齿条杆12向上移动的距离为第一浮筒4上升距离的2倍。与此同时，动齿条杆12的另一侧齿条因与增速器17的齿轮15啮合，所以动齿条杆12向上移动时，将带动齿轮15沿反时针方向转动。当离合器16结合时，齿轮15将传动增速器17，增速器17通过联轴器19带动发电机20转动而发电。离合器16的作用是，必要时将离合器16分开，增速器17和发电机20则停止转动。

在第一浮筒4上升的过程中，安装在其底部的齿条框21也随之上升。这时，齿条框21上的齿条22驱动齿轮6沿反时针方向旋转，因齿轮6内设置有单向制动装置24，所以，这时齿轮6仅作空转运动。在第一浮筒4上升终了之前，齿条框21的齿条23驱动齿轮6沿顺时针方向旋转，将进水阀5关闭，而将排水阀7打开，于是，第一园筒2中的水从排水阀7排出。第一浮筒4则在重力和水的吸附力作用下随着第一园筒2中的水位下降而下降。

在第一浮筒4下降的过程中，第一浮筒4顶部的立柱9及齿轮10也随之向下移动，齿轮10因与定齿条11啮合而转动，又因与动齿条杆12啮合，于是带动动齿条杆12向下移动，动齿条杆12向下移动的距离为第一浮筒4下降距离的2倍。与此同时，动齿条杆12另一侧的齿条则带动齿轮15沿顺时针方向转动，因增速器17内设置有自动离合装置18（图5），所以，齿轮15仅作空转运动，而不能带动增速器17和发电机20转动发电。

在第一浮筒4下降的过程中，安装在其底部的齿条框21也随之下降，这时，齿条框21上的齿条23驱动齿轮6沿反时针方向旋转，因齿轮6内设置有单向制动装置24，所以，这时齿轮6仅作空转运动。当第一园筒2中的水即将排空，第一浮筒4下降终了之前，齿条框21的齿条22又驱动齿轮6沿顺时针方向旋转，将排水阀7关闭，而将进水阀5打开。于是，蓄水堰1中的水又通过管道3、进水阀5进入第一园筒2，开始新一轮循环。

在第一园筒2的进水阀5关闭——排水阀7打开，第一园筒2里的第一浮筒4下降的同时，与第一园筒2相隔一个距离处并列设置的第二园筒2′则进水阀5′打开一排水阀7′关闭，这时第二园筒2′里的第二浮筒4′重复刚才第一园筒2里的第一浮筒4上升的运动过程，推动发电机20发电；而当第一园筒2的进水阀5打开——排水阀7关闭，第一园筒2里的第一浮筒4上升时，第二园筒2′则进水阀5′关闭——排水阀7′打开，这时第二园筒2′里的第二浮筒4′重复刚才第一园筒2里的第一浮筒4下降的运动过程，齿轮15′仅作空转运动，而不带动增速器17和发电机20转动发电。

这样，第一园筒2里的第一浮筒4和第二园筒2′里的第二浮筒4′互相错开半个运动周期，周而复始地作升降运动，两个浮筒之中，总有一个在推动增速器17和发电机20不停地运转，不停地发电，从而使发电机20保持了运动的连续性。

因为自然界地理条件千差万别，在有的地方，水的流量较小，但落差较大。为了充分利用流水具有的势能，第一园筒2和第二园筒2′可以组成阶梯式排列（图6），即蓄水堰1中的水在第一园筒2中进行能量转换以后，排入接水池30，然后进入第二园筒2′再次进行能量转换，最后排出，这时，第一园筒2和第二园筒2′之间的高程差H应当等于或大于第一园筒2和第二园筒2′中的浮筒（4，4′）上升（下降）的最大行程。

从上述说明可以看出，本浮力发电装置设计新颖独特，结构简单紧凑，易于推广，能广泛适用于利用各种低水头、小流量的水源发电的需要，为人类生活带来巨大的利益。

在上述说明书附图中，其它标号为：8为伸缩孔，13为滚动体，14为导轨，25为底壳，26为支架，27为销轴，28为滚轮，29为导槽，不再作详细说明。

Claims (5)

1、一种发电装置，特别是一种利用水的势能作功的浮力发电装置，其特征在于：该装置有至少两个结构完全相同的园筒2，园筒2通过管道3与蓄水堰1相通；根据所受水的浮力的变化作升降运动的浮筒4位于园筒2内；园筒2底部设置有控制进水和排水的进水阀5和排水阀7，进水阀5和排水阀7由分别与园筒2和浮筒4相联接的控制机构控制；齿轮10安装在浮筒4顶部立柱9上，并同时与定齿条11和动齿条杆12相啮合；动齿条杆12与发电机的机械传动装置连接。

2、根据权利要求1所述的浮力发电装置，其特征是：所说的园筒2和浮筒4之间安装有均匀分布的滚轮28，滚轮28通过支架26及销轴27固定在浮筒4的外壁上；所说的滚轮28沿园筒2内壁均匀分布的导槽29滚动。

3、根据权利要求1所述的浮力发电装置，其特征是：所说的进水阀5和排水阀7由固定于园筒2底部的齿轮6和固定于浮筒4底部的齿条框21传动；所说的齿轮6内部有单向制动装置24；所说的齿条框21上有齿条22和齿条23。

4、根据权利要求1所述的浮力发电装置，其特征是：所说的动齿条杆12一侧齿条与齿轮10啮合，另一侧齿条与增速器17的齿轮15啮合。

5、根据权利要求1及4所述的浮力发电装置，其特征是：所说的动齿条杆12一端安装有滚动体13，所说的滚动体13沿导轨14滚动。

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