一种浮力蓄能发电动力装置的制作方法

本发明属于水力发动装置及节能环保发电技术领域。

背景技术：

现有的主流发电设备及发电方式主要有火力发电、水力发电、风力发电、光伏发电、核能发电等，火力发电消耗能源严重，建设投入大，对环境污染严重；水力发电在枯水季节发电能力受影响，发电量难以保证，并且兴建水库、水坝投资大，建设时间长，对生态平衡、地质力态平衡也有影响。风力发电风速不稳定影响发电质量，建设和维护成本也较高；光伏发电需要足够的蓄能，否则在夜晚和阴天都不能直接发电。核能发电投入巨大，且对技术和安全要求极为严格。上述所有这些发电设备均存在建设成本高、投入大、技术要求高等，水力发电、风力发电、光伏发电及核能发电对建设地点的自然条件都有特殊要求。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种结构简单、建设和维护成本低、对建设地点没有特殊要求、节能环保的浮力蓄能发电动力装置。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种浮力蓄能发电动力装置，包括有钢结构框架、安装在框架内的浮力机构、

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种浮力蓄能发电动力装置，包括有钢结构框架、安装在框架内的循环浮力机构、安装于循环浮力机构底端下方的向上吹气的吹气机构、连接吹气机构的空气压缩机、连接循环浮力机构的变速箱或者伺服系统、连结变速箱或者伺服系统的发电机；

所述浮力机构包括分别安装于框架顶部和底部的顶部转轴和底部转轴、分别对称安装于顶部转轴和底部转轴两端的链轮、上下分别套装于顶部转轴和底部转轴两端链轮上的两条垂直循环传送链、顺序横向设置于两条传送链之间且两端固定安装于两条传送链上的圆柱形浮漂瓶组，所述浮漂瓶组的每个浮漂瓶底部均开设有槽口；

循环浮力机构连接变速箱或者伺服系统的结构形式有如下三种方式：

a.循环浮力机构的顶部转轴延伸至框架外部与变速箱的输入轴联结或者与伺服系统连接，变速箱的输出轴或者伺服系统联结发电机；

b.循环浮力机构的底部转轴延伸至框架外部与变速箱的输入轴联结或者与伺服系统连接，变速箱的输出轴或者伺服系统联结发电机；

c.在顶部转轴上方安装与顶部转轴平行的过渡轴，在顶部转轴和过渡轴的外端分别安装相互啮合且同步转动的主动齿轮和被动齿轮，过渡轴的另一端连接变速箱的输入轴或者伺服系统，变速箱的输出轴或者伺服系统联结发电机；

所述吹气机构为设置有向上的吹气口的气管，气管外接空气压缩机，吹气口对向浮漂瓶组最低位置的槽口向下的漂浮瓶，从下向上向漂浮瓶槽口连续吹气，以此驱动漂浮瓶组不断上升循环。

进一步地，在吹气机构的吹气口安装有止逆阀。

进一步地，在循环浮力机构的顶部转轴或者过渡轴或者底部转轴上安装有制动装置。

本发明工作时，空气压缩机吹出的压缩空气通过吹气机构的吹气口，朝上连续吹向位于底部的槽口向下的浮漂瓶的槽口内，压缩空气冲入浮漂瓶中。由于压缩空气在水中的排开性很强，当压缩空气进入浮漂瓶中受到浮漂瓶的阻力，压缩空气会把进入浮漂瓶中的水排出，在水中的浮漂瓶中聚集压缩空气时产生浮力，推动漂浮瓶上浮，实现漂浮瓶组向上运动，当漂浮瓶运行至循环传送链顶部时，通过沿链轮运行的半圆轨迹，漂浮瓶的槽口逐渐向上翻转，直至槽口完全朝上，将浮漂瓶中的空气顺槽口排出。传送链一侧的漂浮瓶组槽口向下，被进入瓶中的压缩空气聚集产生浮力向上运动，传送链另一侧的漂浮瓶组槽口朝上，无负载下沉，由此形成漂浮瓶组的不断循环运动，浮漂瓶组在连续循环运行的过程中，带动顶部转轴或底部转轴转动，进而通过变速箱或者伺服系统带动发电机启动发电，仅需通过耗用较少的市电启动空气压缩机，通过储蓄浮漂瓶组上升循环蓄积的能量，就能够产生出数倍甚至数百倍的电量，达到低电耗，高输出。

本发明结构简单可靠，投资建设成本低，易于维护，而且建设地点不受地理位置的限制。蓄水池的水也可以反复使用，还可以使用经污水处理厂处理的二次水或者直接采用海水、河水等，并实现零排放，节能环保。

下面结合说明书附图和实施例进一步阐述本发明的内容。

附图说明

图1是本发明第一种实施例的结构示意图；

图2是图1的左视示意图；

图3是本发明第二种实施例的结构示意图；

图4是图3的左视示意图；

图5是本发明第三种实施例的结构示意图；

图6是本发明第四种实施例的结构示意图；

图7是本发明第五种实施例的结构示意图；

图8是单个浮漂瓶两端固定安装于传送链上并从槽口方向看的结构示意图。

具体实施方式

如图1～图7所示，一种浮力蓄能发电动力装置，包括有钢结构框架1、安装在框架内的循环浮力机构、安装于循环浮力机构底端下方的向上吹气的吹气机构3、连接吹气机构的空气压缩机6、连接循环浮力机构的变速箱4或者伺服系、连结变速箱或者伺服系统的发电机5。

所述浮力机构包括安装于框架顶部的顶部转轴2a、安装于框架底部的底部转轴2b、安装于顶部转轴两端的链轮2c、与顶部转轴的链轮安装位置相对称的安装于底部转轴两端的链轮2c、上下分别套装于顶部转轴和底部转轴同侧链轮上的两条垂直循环传送链2d、顺序横向设置于两条垂直循环传送链之间且两端分别固定安装于两条传送链上的圆柱形浮漂瓶组2e。所述浮漂瓶组的每个浮漂瓶如图8所示，在漂浮瓶底部开设有槽口2，漂浮瓶两端带有安装头2g，浮漂瓶通过安装头2g固定安装于传送链2d上。漂浮瓶可用透明塑料或者不透明的工程塑料制作，也可采用其他适合的材料制作(图2、图4示意性地画出透明的漂浮瓶)。浮漂瓶为开槽的圆柱形瓶，一方面在槽口向下时便于聚集从底部吹入的压缩空气，使漂浮瓶产生浮力上升，另一方面在槽口朝上下沉时，可减小下沉的阻力。顶部转轴2a和底部转轴2b两端均通过防水轴承11安装于框架1上。

所述发电机5可为直流发电机或者交流发电机，当采用直流发电机时，可采用变速箱4驱动直流发电机。当采用交流发电机时，可配置伺服系统驱动交流发电机。

所述变速箱、伺服系统、直流发电机、交流发电机均为现有技术装置，可以市购或者根据现有已知技术进行定制。所述制动装置10采用现有技术的鼓式制动器或者盘式制动器均可，市购直接安装即可。

所述吹气机构3为气管，气管的一段水平设置于循环浮力机构底端下方，可固定安装或焊接于框架1的底部，也可根据本发明的实际安装场所进行安装固定。气管上设置有向上出气的吹气口3a，吹气口对向浮漂瓶组最低位置的槽口向下的漂浮瓶，从下向上向漂浮瓶槽口连续吹气，以此驱动漂浮瓶组不断上升循环。吹气口可以沿气管设置多个，对向漂浮瓶的长条状槽口。在吹气机构的吹气口安装有止逆阀，以防止气流倒灌和进水。气管外接空气压缩机6，空气压缩机为现有技术装置。

如图2、图4所示，环绕传送链安装的漂浮瓶，槽口正对向下方的一列漂浮瓶组位于吹气机构的吹气口上方，此为漂浮瓶组启动的起始位置，当吹气机构连续喷吹压缩空气时，压缩空气吹入槽口2f内，聚集在漂浮瓶内，使漂浮瓶产生浮力上升，漂浮瓶组向上运动，当漂浮瓶运行至循环传送链顶部时，通过沿链轮运行的半圆轨迹，漂浮瓶的槽口逐渐向上翻转，直至槽口完全朝上，将浮漂瓶中的空气顺槽口排出。传送链一侧的漂浮瓶组槽口向下，受浮力作用向上运动，传送链另一侧槽口朝上的漂浮瓶组无负载下沉，由此形成漂浮瓶组的不断循环运动，浮漂瓶组在连续循环运行的过程中，带动顶部转轴或者底部转轴转动。

本发明循环浮力机构连接变速箱或者伺服系统的结构形式有如下三种方式：

第一种形式如图1、图2所示，循环浮力机构的底部转轴2b延伸至框架外部，通过第一联轴器12与变速箱4的输入轴联结，变速箱的输出轴通过第二联轴器13联结发电机5。或者用伺服系统取代变速箱，将伺服系统连接于底部转轴2b和发电机5之间，以控制底部转轴的转速，从而控制浮漂瓶组的运行，让每一个浮漂瓶都能在位于底部时就装满压缩空气，在输出时也能够调节至发电机相匹配转速。伺服系统直接市购，按现有技术安装并连接底部转轴2b和发电机即可。在底部转轴2b上安装有制动装置10。

此种形式适用于在陆地上建设使用，在合适的地点建设蓄水池14，底部转轴2b(即主动力转轴)穿出蓄水池，通过第一联轴器12与位于蓄水池外的变速箱联结或者直接连接伺服系统。在蓄水池池壁上开设轴孔并安装防水轴承，用于安装穿过的底部轴承。

工作时，空气压缩机6吹出的压缩空气通过吹气机构3的吹气口3a，朝上连续吹向位于底部的槽口向下的浮漂瓶2e的槽口2f内，压缩空气冲入浮漂瓶中，漂浮瓶中聚集压缩空气，产生浮力，带动漂浮瓶组向上运动，当漂浮瓶运行至循环传送链顶部时，通过沿链轮运行的半圆轨迹，漂浮瓶的槽口逐渐向上翻转，直至槽口完全朝上，将浮漂瓶中的空气顺槽口排出。传送链一侧的漂浮瓶组槽口向下，被上冲的压缩空气冲击向上运动，传送链另一侧的漂浮瓶组槽口朝上，无负载下沉，由此形成漂浮瓶组的不断循环运动，浮漂瓶组在连续循环运行的过程中，带动底部转轴转动，进而通过变速箱或者伺服系统带动发电机5启动发电，此种形式维护伺服系统及发电机等较为方便。

第二种形式如图3、图4所示，在顶部转轴上方安装与顶部转轴平行的过渡轴7，过渡轴两端通过防水轴承11安装于框架1上。在顶部转轴和过渡轴的外端分别安装相互啮合且同步转动的主动齿轮8和被动齿轮9，过渡轴的另一端通过第一联轴器12联结变速箱的输入轴，变速箱的输出轴通过第二联轴器13联结发电机5。或者用伺服系统取代变速箱，将伺服系统直接连接于过渡轴7和发电机5之间。在过渡轴7上安装有制动装置10。所述主动齿轮8的齿数大于或者等于被动齿轮9的齿数，可以使过渡轴的转速大于或等于顶部转轴的转速。所述主动齿轮和被动齿轮也可以用同步带轮代替，通过现有技术的同步带结构实现顶部转轴2a带动过渡轴7同步转动。

此种形式适用于海洋、湖泊、河流、水库等环境。将本发明装置的循环浮力机构部分安装于海洋、湖泊、河流、水库等中的适合位置，水位线l以上部分机构如变速箱4或者伺服系统、发电机5、空气压缩机6等放置在另外搭建的操作平台上。此种形式的建设成本相对较大。此种形式可在浮力机构外加装保护罩，一方面保护浮力机构，还可稳定水流，确保浮力机构工况稳定。

工作时，空气压缩机6吹出的压缩空气通过吹气机构3的吹气口3a，朝上连续吹向位于底部的槽口向下的浮漂瓶2e的槽口2f内，压缩空气冲入浮漂瓶中，漂浮瓶中聚集压缩空气，产生浮力向上运动，当漂浮瓶运行至循环传送链顶部时，漂浮瓶的槽口逐渐向上翻转，直至槽口完全朝上，将浮漂瓶中的空气顺槽口排出。传送链一侧的漂浮瓶组槽口向下，被上冲的压缩空气冲击向上运动，传送链另一侧的漂浮瓶组槽口朝上，无负载下沉，由此形成漂浮瓶组的不断循环运动，浮漂瓶组在连续循环运行的过程中，带动顶部转轴2a转动，从而带动主动齿轮8转动，进而带动与主动齿轮啮合的被动齿轮9转动，以此带动过渡轴7转动，过渡轴再带动变速箱4或者伺服系统，变速箱或者伺服系统带动发电机5启动发电。此种形式维护伺服系统及发电机等较为方便。

第三种形式如图5所示，循环浮力机构的顶部转轴2a延伸至框架外部与变速箱的输入轴通过第一联轴器12联结，变速箱的输出轴通过第二联轴器13联结发电机5。或者用伺服系统取代变速箱，将伺服系统直接连接于顶部转轴2a和发电机5之间。在顶部转轴2a上安装有制动装置10。

工作时，空气压缩机6吹出的压缩空气通过吹气机构3的吹气口3a，朝上连续吹向位于底部的槽口向下的浮漂瓶2e的槽口2f内，压缩空气冲入浮漂瓶中，漂浮瓶中聚集压缩空气，产生浮力向上运动，当漂浮瓶运行至循环传送链顶部时，通过沿链轮运行的半圆轨迹，漂浮瓶的槽口逐渐向上翻转，直至槽口完全朝上，将浮漂瓶中的空气顺槽口排出。传送链一侧的漂浮瓶组槽口向下，聚集压缩空气产生浮力向上运动，传送链另一侧的漂浮瓶组槽口朝上，无负载下沉，由此形成漂浮瓶组的不断循环运动，浮漂瓶组在连续循环运行的过程中，带动顶部转轴转动，进而通过变速箱或者伺服系统带动发电机5启动发电。此种形式需另外搭建安装变速箱或者伺服系统、发电机5、空气压缩机6等的操作平台，维护伺服系统及发电机等也较为方便。

本发明的浮力蓄能发电动力装置可以依次串联，或者进行矩阵式布设，多个浮力蓄能发电动力装置形成一个矩阵，各个矩阵相互连接，组成发电能力大幅提升的发电站。如图6所示，是将两台浮力蓄能发电动力装置并排设置，两台装置的底部转轴2b同时输出动力传输给变速箱4或者伺服系统，带动发电机5转动。如图7所示，是将两台浮力蓄能发电动力装置并排设置，两台装置的过渡轴7同时输出动力传输给变速箱4或者伺服系统，带动发电机5转动。

本发明在所有设备安装完毕后，先用制动装置10控制住作为主动力转轴的顶部转轴2a或底部转轴2b或过渡轴7不转动，使浮漂瓶组固定不动。然后放水进入蓄水装置(蓄水池14中或者保护罩中或者其它蓄水设施)，水位缓慢的上升并逐渐注满蓄水装置，在逐渐淹没全组浮漂瓶的过程中，因为水基本进入不了槽口朝下的浮漂瓶内，所以浮漂瓶槽口朝下全部都产生浮力，当把制动装置放开，浮漂瓶组就自动运行，带动主动力转轴转动，进而带动变速箱4或者伺服系统及发电机5开始发电，启动空气压缩机6，吹气机构3向漂浮瓶组吹气，浮漂瓶组就自动运行，带动主动力转轴转动，进而带动变速箱4或者伺服系统及发电机5开始发电。空气压缩机6可以由市电供电启动，也可以用本发明发电机发的电来供电启动，实现无外部电力的情况下也可以运行本发明装置来持续发电。本发明的浮力机构高度越高，可以安装的漂浮瓶的数量越多，浮漂瓶的浮力越大，输出的动能就越大，发电机发电能力就越强。本发明的空气压缩机也可采用蓄电池供电，在没有市电的情况下仍然可以正常使用，十分方便。

本发明仅需通过耗用较少的市电启动空气压缩机，通过储蓄浮漂瓶上升循环蓄积的能量，就能够产生出数倍甚至数百倍的电量，达到低电耗，高输出。

本发明结构简单可靠，投资建设成本低，易于维护，而且建设地点不受地理位置的限制，可以修建蓄水池，只要深度能将浮力机构放入即可，占地面积不大。蓄水池的水也可以反复使用，还可以使用经污水处理厂处理的二次水或者直接采用海水、河水等，并实现零排放，节能环保。建设采用本发明装置的发电站，一年365天24小时都可以满负荷发电并确保供电稳定。本发明可用于局域网供电，也可以增加机组数量达到跨区域供电。