本发明涉及水力发电技术领域，具体是一种基于重力和浮力作动的水力发电装置。
背景技术：
电能是现今社会不可或缺的能源之一，几乎所有与人类生活相关的物品，比如：计算机、手机、电视、电灯、冰箱、洗衣机等各式样家电皆需靠电能才能作用，随着科技的不断进步，各种依耐电能作动的物品亦因应而生。现今电力取得的方式繁多，其中又以火力、水力、风力、核能及太阳能等等发电方式为主，而火力、核能发电生成电能所占的比例最重也最高，但两者却需以非再生能源，如煤炭、石油、液化天然气等作为能量产生的媒介，而透过这些非再生能源虽然能快速而有效的取得能源，并将之转换为电能，但依目前广泛使用的实际情况，在不久的将来，这些非再生能源将会消耗殆尽，同时这些非再生能源取得电能的方式会对环境造成严重危害，况且，目前全球环保意识的越发重视，人们逐渐运用到太阳能、风力、水力、海洋潮汐、海流等，但这些方式均有气候、地形、地理位置的种种局限与限制，而非可广泛应用于各种地理环境的再生循环使用的能源。
因此，根据上述现状，研发一种利用可再生能源的可再生循环使用的环保的电能生成装置，并使此再生循环使用的能源具有可广泛应用于各种地理环境的特性，十分必要。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提出了一种基于重力和浮力作动的水力发电装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于重力和浮力作动的水力发电装置，包括发电机组、供气装置以及重力浮力组件，还包括具有垂直岸基及水面深度的水池，所述发电机组与供气装置均设置在靠近岸基的地面上，所述重力浮力组件包括支架、浮筒、底座、输气管件、链条以及链轮；
所述支架设置在岸基且与发电机组相对应，所述底座具有内腔，且设置在位于支架下方的池底；
还包括开设在地下的第一井槽与第二井槽，所述第一井槽呈l形，且第一井槽的端部与底座连通，所述第二井槽与第一井槽的水平部分连通，所述链轮为三个，且分别设置在支架、底座及第一井槽的水平部分，所述链条与三个链轮及发电机组的动力输入轮构成位于同一竖直面内的呈四边形的链传动结构，所述输气管件的进气端与供气装置连接，输气管件的出口端穿过第二井槽及第一井槽与底座连接；
所述浮筒连接在位于支架与底座之间的链条上，浮筒包括具有中空腔体的容器及设置在容器上的配重体，在所述容器的底部开有多个与中空腔体连通的通孔，且其中一个通孔与输气管件的出口端相对应，在容器的顶部开有开关阀；
还包括分别设置在支架与底座上的第一触控开关与第二触控开关以及设置在配重体上且分别与第一触控开关与第二触控开关相对应的第一触片与第二触片；
当浮筒接触支架，且第一触控开关与第一触片相触碰时，开关阀打开，水进入中空腔体，浮筒在重力作用下下沉，进而带动链条实现对发电机组的动力输入轮作动，且第一触控开关与第一触片相脱离时，开关阀关闭；
当浮筒接触底座，且第二触控开关与第二触片相触碰时，供气装置启动，并通过输气管件的出口端及通孔向中空腔体充气，浮筒在浮力作用下上浮，进而带动链条实现对发电机组的动力输入轮作动，且第二触控开关与第二触片相脱离时，供气装置关闭。
进一步的，所述配重体包括呈矩形的框架体，所述容器设置在框架体的内侧，在框架体的上端与下端分别设有连接部，所述连接部用于与链条固定连接，且连接部位于浮筒的竖向重心轴线上。
进一步的，还包括：一上缓冲组件，所述上缓冲组件包括设置在配重体上的支块以及设置在支架上的第一缓冲胶块，所述支块靠近配重体的上端，且第一缓冲胶块与支块的设置位置相对应，在浮筒上升至靠近支架时，第一缓冲胶块与支块及第一触控开关与第一触片同步相触碰；
一下缓冲组件，所述下缓冲组件包括设置在配重体底部的第二缓冲胶块，所述第二缓冲胶块的数量为多个，在浮筒下沉至靠近底座时，第二缓冲胶块与底座及第二触控开关与第二触片同步相触碰。
进一步的，所述输气管件的出口端向底座的上方延伸，且在第二触控开关与第二触片相触碰时，该出口端延伸入容器的中空腔体内。
进一步的，所述浮筒的数量为多个，且多个浮筒呈串连在支架与底座之间的链条上。
进一步的，所述链传动结构呈矩形状。
进一步的，还包括用于安装第一触控开关的第一缓冲机构，所述第一缓冲机构包括固定在支架上的套筒、内套于套筒且前端向套筒外延伸的套体、连接在套体后端的弹性件以及连接在套筒后端用于固定弹性件的盖体，所述第一触控开关与套体相卡接，正常时，第一触控开关在弹性件的弹力作用下向套筒外延伸，在第一触控开关轴向前端被触压时，第一触控开关与套体向套筒内收进，弹性件被压缩。
进一步的，还包括用于安装第二触控开关的第二缓冲机构，所述第二缓冲机构与第一缓冲机构的结构相同，且第二缓冲机构的套筒固定在底座上。
进一步的，还包括控制单元，所述控制单元与第一触控开关、第一触片、第二触控开关、第二触片及供气装置电连接，以集成控制。
进一步的，所述供气装置为空气压缩机。
本发明的有益效果：
本技术方案利用浮筒的重力与浮力带动浮筒在水中上升与下沉以实现对发电机组作动的工作原理，包括发电机组、供气装置以及重力浮力组件，还包括具有垂直岸基及水面深度的水池，重力浮力组件包括支架、浮筒、底座、输气管件、链条以及链轮；当浮筒接触支架，且第一触控开关与第一触片相触碰时，开关阀打开，水进入中空腔体，浮筒在重力作用下下沉，且第一触控开关与第一触片相脱离时，开关阀关闭；当浮筒接触底座，且第二触控开关与第二触片相触碰时，供气装置启动，并通过输气管件的出口端及通孔向中空腔体充气，浮筒在浮力作用下上浮，且第二触控开关与第二触片相脱离时，供气装置关闭，周而复始，在浮筒上升与下沉过程中进而带动链条实现对发电机组的动力输入轮作动，具有结构简单、可适于不同地理环境、可再生循环与环保的优点，并具有良好的社会与经济价值，适于推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例的连接结构示意图；
图2为本发明实施例的浮筒上浮与支架接触状态；
图3为本发明实施例的第一缓冲机构结构示意图；
图4为本发明实施例的浮筒上浮与底座接触状态；
图5为本发明实施例的一种连接实施结构示意图一；
图6为本发明实施例的一种连接实施结构示意图二。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明作进一步详细说明。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-4所示，一种基于重力和浮力作动的水力发电装置，包括发电机组1、供气装置2以及重力浮力组件，还包括具有垂直岸基13及水面深度的水池14，所述发电机组与供气装置均设置在靠近岸基的地面上，上述垂直岸基并非限定为狭义上的陆地，可以包括任意自然岸基、人造建筑或平台等，水池也可包括任意有容纳具有一定深度的水，可为人工建造的，也可以实际地理环境的江河或海洋等等；所述重力浮力组件包括支架3、浮筒4、底座5、输气管件6、链条7以及链轮8；所述支架设置在岸基且与发电机组相对应，所述底座具有内腔，且设置在位于支架下方的池底。
还包括开设在地下的第一井槽101与第二井槽102，所述第一井槽呈l形，且第一井槽的端部与底座连通，所述第二井槽与第一井槽的水平部分连通，所述链轮为三个，且分别设置在支架、底座及第一井槽的水平部分，所述链条与三个链轮及发电机组的动力输入轮构成位于同一竖直面内的呈四边形的链传动结构，所述输气管件的进气端与供气装置连接，输气管件的出口端穿过第二井槽及第一井槽与底座连接，优选的，所述供气装置为空气压缩机，空气压缩机为输气管件提供具有设定气压压力的充气气源；为便于第一井槽与第二井槽的开设以及三个链轮的安装，优选所述链传动结构呈矩形状，进而可使位于第一井槽的水平部分上的链轮与发电机组的动力输入轮处于同一竖直线上。
所述浮筒连接在位于支架与底座之间的链条上，浮筒包括具有中空腔体的容器41及设置在容器上的配重体42，在所述容器的底部开有多个与中空腔体连通的通孔43，且其中一个通孔与输气管件的出口端相对应，在容器的顶部开有开关阀44。
还包括分别设置在支架与底座上的第一触控开关103与第二触控开关104以及设置在配重体上且分别与第一触控开关与第二触控开关相对应的第一触片105与第二触片106。
本发明一种基于重力和浮力作动的水力发电装置的工作原理：
当浮筒接触支架，且第一触控开关与第一触片相触碰时，第一触控开关被触发，进而控制开关阀打开，水从开关阀迅速进入中空腔体，当中空腔体内被充满水，或者浮筒的浮力小于浮筒的重力后，浮筒在自身重力作用下向下沉，进而带动链条实现对发电机组的动力输入轮作动，且第一触控开关与第一触片相脱离时，开关阀关闭；上述开关阀可采用现有成熟技术的电磁阀或电动阀，并通过第一触控开关与第一触片相触碰与脱离，以实现对该开关阀的自动控制打开与关闭；
当浮筒下沉接触到底座，且第二触控开关与第二触片相触碰时，供气装置启动，并通过输气管件的出口端及通孔向中空腔体充气，充入的气体形成连续的气泡不断向上充入中空腔体，而中空腔体内的水被不断的挤压从其它通孔向外排出，使中空腔体逐渐被气体排满，在中空腔体或容器的浮力大于浮筒的重力后，浮筒在浮力作用下向上浮，进而带动链条实现对发电机组的动力输入轮作动，且第二触控开关与第二触片相脱离时，供气装置关闭，周而复始；根据上述技术方案，结合现有自动化控制技术，优选的，还包括控制单元，所述控制单元与第一触控开关、第一触片、第二触控开关、第二触片及供气装置电连接，以实现集成控制；
同时，由上述发电装置的技术原理所知，浮筒由自身重力及容器的中空腔体产生的浮力而产生下沉及上浮运动，进而提供给发电机组的动力输入轮作动，还需克服链条与链轮之间的摩擦阻力，进而合理设定配重体的重量以及中空腔体的体积大小。另外，链条的长度在不限定情况下，理论上会产生远大于供气装置所消耗的能量，由上述技术方案可知，本装置所输出的机械动能是随浮筒的下沉与上升呈反向输出的，而且，在开关阀打开充水以及供气装置充气，均需一定的间歇时间，也即，本发电装置所输出或产生的动能为正反交替且呈间歇性输出的特点，适于类似太阳能或风能的蓄能转化应用，具有可适于不同地理环境，可再生循环，环保的优点。
作为优选的一种技术方案，所述配重体包括呈矩形的框架体，所述容器设置在框架体的内侧，在框架体的上端与下端分别设有连接部421，所述连接部用于与链条固定连接，且连接部位于浮筒的竖向重心轴线上，进而使链条的受力均匀，且保证浮筒的竖直上浮与下沉。
作为对上述技术方案的进一步改进，还包括：一上缓冲组件9，所述上缓冲组件包括设置在配重体上的支块9a以及设置在支架上的第一缓冲胶块9b，所述支块靠近配重体的上端，且第一缓冲胶块与支块的设置位置相对应，在浮筒上升至靠近支架时，第一缓冲胶块与支块及第一触控开关与第一触片同步相触碰，进而有效防止浮筒上浮与支架产生硬性碰撞以致使浮筒或支架受损。
一下缓冲组件10，所述下缓冲组件包括设置在配重体底部的第二缓冲胶块10a，所述第二缓冲胶块的数量为多个，在浮筒下沉至靠近底座时，第二缓冲胶块与底座及第二触控开关与第二触片同步相触碰，下缓冲组件的设置与上缓冲组件的设置作用相似，可起到防止浮筒下沉与底座产生硬性碰撞以致使浮筒或底座受损。
作为优选的一种技术方案，所述输气管件的出口端向底座的上方延伸，且在第二触控开关与第二触片相触碰时，该出口端延伸入容器的中空腔体内，进而有利于出口端输出气体有效快速的填充如中空腔体内，以缩短中空腔体的充气时间。
作为对上述技术方案的进一步改进，还包括用于安装第一触控开关的第一缓冲机构11，所述第一缓冲机构包括固定在支架上的套筒11a、内套于套筒且前端向套筒外延伸的套体11b、连接在套体后端的弹性件11c以及连接在套筒后端用于固定弹性件的盖体11d，所述第一触控开关与套体相卡接，正常时，第一触控开关在弹性件的弹力作用下向套筒外延伸，在第一触控开关轴向前端被触压时，第一触控开关与套体向套筒内收进，弹性件被压缩，进而起到对第一触控开关的保护作用，避免第一触控开关受损，同时，在弹性件的弹力作用下，还能保证第一触控开关始终与第一触片相触碰。
作为对上述技术方案的进一步改进，还包括用于安装第二触控开关的第二缓冲机构，所述第二缓冲机构与第一缓冲机构的结构相同，且第二缓冲机构的套筒固定在底座上，第二缓冲机构的作用与上述第一缓冲机构相似，起到对第二触控开关的保护作用，还能保证第二触控开关始终与第二触片相触碰。
如图5所示，作为优选的一种技术方案，所述浮筒的数量为多个，且多个浮筒呈串连在支架与底座之间的链条上，浮筒的具体数量可根据实际需要浮力的大小及支架与底座之间链条的长度进行具体设定，以满足设定的提供给发电机组的机械能需要。
如图6所示，作为一种优选的技术方案，还可以是，将支架、浮筒、底座、输气管件分为以发电机组为中心对称设置的两组，所述链轮的数量为四个，且分别设置在两个支架与两个底座上，四个链轮与发电机组的动力输入轮构成位于同一竖直面内的呈四边形的链传动结构，第一井槽呈竖向设置，第二井槽呈水平设置，且第一井槽与第二井槽相交呈倒t字形，第二井槽的两端分别与两个底座连通，工作时，两组浮筒作反向升降运动，也即当其中一组的浮筒上升时，另一组的浮筒下沉，从而有效提高对发电机组的动力输入轮的输出动能，满足不同的应用需要。
以上的说明和实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。