一种静流体水浮力的发电装置的制作方法

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种静流体水浮力的发电装置。

背景技术：

当前节能和环保已成世界各国的重要议事日程，随着地球上的石化能源不断减少，人们把目光投向太阳能、风能、水能等可再生和可持续的新能源，陆地上的水能比如大江、大河的水和大海中的水，比比皆是，人们利用高水位水源在大河流中截流筑坝，在大海滩中建潮汐发电站，但是这些利用水能发电形式都受地理环境限制，建设难度大、成本高，极大的浪费了水资源。

技术实现要素：

鉴于目前利用水资源发电存在的上述不足，本发明提供一种静流体水浮力的发电装置，结构简单、成本底、易推广、发电可靠稳定。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种静流体水浮力的发电装置，所述静流体水浮力的发电装置包括水箱、回水槽、至少两块挡水板、V型水压板、进水装置、至少两个水浮力动力装置、发电装置，所述水箱底部设置有出水口，所述挡水板垂直固定在水箱内壁上，所述V型水压板安装在相邻两挡水板之间且与挡水板固定连接形成M型结构挡水支架，所述出水口处于M型结构挡水支架内部，所述进水装置与水箱活动连接，所述回水槽与水箱出水口相连接，所述进水装置与回水槽相连接，所述水浮力动力装置在M型结构挡水支架上相向设置，所述水浮力动力装置一端与M型结构挡水支架上部活动连接，另一端与M型结构挡水支架内的水箱底板固定连接，所述发电装置与水浮力动力装置相连接，所述水浮力动力装置由水浮轮、传动轮与传动带构成。

依照本发明的一个方面，所述挡水板包括挡水立柱、插槽边板、隔水板，所述挡水立柱与水箱内壁固定连接，所述挡水立柱上设置有插槽，所述插槽边板与挡水立柱插槽活动连接且可在挡水立柱插槽中上下运动，所述隔水板与滑槽边板固定连接，在挡水立柱中部位置沿水箱侧壁至挡水立柱插槽处开设有空腔，在挡水立柱空腔内的水箱侧 辟上设置有竖向滑槽，所述水浮力动力装置的上部与竖向滑槽活动连接。

依照本发明的一个方面，所述挡水板和V型水压板上开有矩形孔，所述矩形孔与穿过的水浮轮径向高度和轴向宽度相适应，所述水浮轮穿过挡水板和V型水压板，所述水浮轮与隔水板活动连接，所述水浮轮与挡水板和V型水压板矩形孔之间设有泄水缝。

依照本发明的一个方面，所述挡水板还包括阻水胶片，所述阻水胶片设置在隔水板下部，所述阻水胶片一端与隔水板固定连接，另一端封盖水浮轮下部与隔水板矩形孔之间的泄水缝。

依照本发明的一个方面，所述进水装置包括输水管、抽水泵、抽水过滤器，所述抽水过滤器通过输水管与抽水泵相连接，所述抽水泵通过输水管与水箱相连接。

依照本发明的一个方面，所述发电装置包括相互连接的变速器、发电机、充电机、蓄电池组、逆变器、配电箱，所述水浮轮动力装置通过连接器与变速器连接，所述蓄电池与进水装置连接。

依照本发明的一个方面，所述水浮力动力装置包括水浮轮、至少两个第一传动轮、至少两个第二传动轮、传动轴、轴承座和传送带，所述水浮轮为圆柱体型内凸空心外壳，所述第一传动轮固定设置在圆柱体型内凸空心外壳的两侧，所述轴承座固定设置在水箱底板上，所述传动轴与轴承座活动连接，所述第二传动轮固定设置在传动轴上，所述第一传动轮与第二传动轮通过传送带相连接。

依照本发明的一个方面，所述水浮力动力装置还包括无缝浮力管、滑块，所述无缝浮力管轴向穿过圆柱体型内凸空心外壳并与其固定连接，所述第一传动轮固定设置在无缝浮力管上，所述滑块固定设置在无缝浮力管两端，所述无缝浮力管上开设有若干连通孔。

依照本发明的一个方面，所述水浮力动力装置还包括传动齿轮，所述传动齿轮设置在水箱外侧，所述传动齿轮与传动轴固定连接，所述传动齿轮与发电装置相连接。

本发明实施的优点：通过在水箱中设置M型结构挡水支架和水浮力动力装置，M型结构挡水支架将水箱分成两个浮力区和一个重力区，水浮力动力装置的水浮轮安装在M型结构挡水支架的上部位置，水轮轮一半在浮力区，另一半在重力区从而使水浮轮两边受力不平衡而产 生自转，为了保持水浮轮产生向上浮力和与向下重力，需要通过水泵向水箱中的浮力区和M型结构挡水支架顶部持续加水，水箱底部留有出水口，让从重力区流下的水可以排到水箱外的回水槽，再通过水泵抽出循环使用，这样可持续利用水的浮力和重力带动水浮轮装置的水浮轮旋转，水浮轮装置的水浮轮旋转带动发电装置发电，发电装置为蓄电池组充电并为其他设备供电，因为水的浮力是用之不竭的，可持续发电并为传动装置提供电力，上述结构的静流体水浮力的发电装置，结构简单、易于建造、发电安全可靠稳定、节能降耗、无污染物排放、成本低、用途广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述的一种静流体水浮力的发电装置的水浮轮结构示意图；

图2为本发明所述的一种静流体水浮力的发电装置的水浮轮后视图；

图3为本发明所述的一种静流体水浮力的发电装置的结构示意图；

图4为本发明所述的一种静流体水浮力的发电装置的水浮轮受力示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图3和图4所示，一种静流体水浮力的发电装置，所述静流体水浮力的发电装置包括水箱1、回水槽2、至少两块挡水板3、V型水压板4、进水装置5、至少两个水浮力动力装置6、发电装置7，所述水箱1底部设置有出水口8，所述挡水板3垂直固定在水箱1 内壁上，所述V型水压板4安装在相邻两挡水板3之间且与挡水板3固定连接形成M型结构挡水支架9，所述出水口8处于M型结构挡水支架9内部，所述进水装置5与水箱1活动连接，所述回水槽2与水箱1出水口8相连接，所述进水装置5与回水槽2相连接，所述水浮力动力装置6在M型结构挡水支架9上相向设置，所述水浮力动力装置6一端与M型结构挡水支架9上部活动连接，另一端与M型结构挡水支架9内的水箱1底板固定连接，所述发电装置7与水浮力动力装置6相连接，所述水浮力动力装置6由水浮轮、传动轮与传动带构成。

在本实施例中，挡水板3包括挡水立柱31、插槽边板32、隔水板33，所述挡水立柱31与水箱1内壁固定连接，所述挡水立柱31上设置有插槽39，所述插槽边板32与挡水立柱插槽活动连接且可在挡水立柱插槽39中上下运动，所述隔水板33与滑槽边板32固定连接，在挡水立柱中部位置沿水箱侧壁至挡水立柱插槽39处开设有空腔34，在挡水立柱空腔34内的水箱1侧辟上设置有竖向滑槽35，所述水浮力动力装置6的上部与竖向滑槽35活动连接。

在本实施例中，挡水板3和V型水压板4上开有矩形孔36，所述矩形孔36与穿过的水浮轮径向高度和轴向宽度相适应，所述水浮轮穿过挡水板3和V型水压板4，所述水浮轮与隔水板33活动连接，所述水浮轮与挡水板3和V型水压板4矩形孔36之间设有泄水缝37。

在本实施例中，挡水板3还包括阻水胶片38，所述阻水胶片38设置在隔水板33下部，所述阻水胶片38一端与隔水板33固定连接，另一端封盖水浮轮下部与隔水板33矩形孔36之间的泄水缝37。

在本实施例中，进水装置5包括输水管51、抽水泵52、抽水过滤器53，所述抽水过滤器53通过输水管51与抽水泵52相连接，所述抽水泵通52过输水管51与水箱1相连接。

在本实施例中，发电装置7包括相互连接的变速器10、发电机11、充电机12、蓄电池组13、逆变器14、配电箱15，所述水浮轮动力装置6通过连接器17与变速器10连接，所述蓄电池13与进水装置5连接。

在本实施例中，水浮力动力装置6包括水浮轮61、至少两个第一传动轮62、至少两个第二传动轮63、传动轴64、轴承座65和传送带66，所述水浮轮61为圆柱体型内凸空心外壳，所述第一传动轮62固 定设置在圆柱体型内凸空心外壳的两侧，所述轴承座65固定设置在水箱1底板上，所述传动轴64与轴承座65活动连接，所述第二传动轮63固定设置在传动轴64上，所述第一传动轮62与第二传动轮63通过传送带66相连接。

在本实施例中，水浮力动力装置6还包括无缝浮力管67、滑块68，所述无缝浮力管67轴向穿过圆柱体型内凸空心外壳并与其固定连接，所述第一传动轮62固定设置在无缝浮力管67上，所述滑块68固定设置在无缝浮力管67两端，所述无缝浮力管67上开设有若干连通孔。

在本实施例中，水浮力动力装置6还包括传动齿轮16，所述传动齿轮16设置在水箱1外侧，所述传动齿轮16与传动轴64固定连接，所述传动齿轮16与发电装置7相连接。

本发明的静流体水浮力的发电装置的工作原理：

如图1所示，通过M型结构挡水支架将水箱分成两个浮力区和一个重力区，水浮力动力装置的水浮轮安装在M型结构挡水支架的上部位置，M型结构挡水支架的隔水板和V型水压板的矩形孔与水浮轮之间设有5mm的泄水缝，水轮轮一半在浮力区，另一半在重力区，水浮轮的一半在水液体作用下产生上浮力，依据阿基米德定律，水浮力垂直向上，水浮轮的另一半处于V型水压板下的重力区，其重力垂直向下，由于水浮轮是用木质结构加玻璃钢制成，在水中属于水浮体，该水浮轮由于受第二传动轮的传送带的限制和水通过泄水缝流向重力区的流向力作用，使垂直上升态势变为向第二传动轮右方旋动态势，处于重力区的水浮轮在水的重力作用下，使水浮轮两边受力不平衡而产生自转。

水浮力动力装置的水浮轮安装在M型结构挡水支架的上部位置，M型结构挡水支架的隔水板和V型水压板的矩形孔与水浮轮之间设有5mm的泄水缝，使两个浮力区的水和M型结构挡水支架顶部的水可以渗到重力区，渗到重力区的水通过水箱底部出水口排出到回水槽，重力区积水与水箱底板的第二传动轮没有接触，不会增加第二传动轮的旋转阻力。

水箱内的水由水泵抽取回水槽内的水供给，但水泵提供的水流量必大于水箱底部出水口排水量。

水泵提供的水源远远少于常规水力发电所需的水量，如图1中， 设在两个浮力区的水浮轮的排水量为1吨，再加上重力区的水压，该水浮轮产生的扭力最少为1000N，常规的水力发电拦水河坝的水流量要达到扭力1000N，最少水流量每秒1立方米，本发明的进水装置每秒150L的水流量即可，每小时比拦水河坝的水流量节省水源3000立方米，且本发明采用水泵抽取回水槽的水再送入水箱，因水资源不会流失。

例如：可设两个浮力区的水浮轮的直径为2m，圆面宽为1m，每个水浮轮排水量为3.14m³，两个水浮轮各一半在水中，两个共计为3.14m³，即浮力为3000N(扣除重量)。

设重力区水的重量为2m³即2000kg，作用于重力区的两个水浮力的上，其合力为2000N。

水浮轮的浮力和重力合计为5000N，乘以75％的利用率，合力计3750N.M。

设水浮轮每两秒一转，即每秒功率为1875N.M，转速每分钟30转，则每分钟功率＝每秒功率乘以转速，水浮轮功率为：1875N.M乘以30＝56250N.M/min。

水浮轮上的第一传动轮的直径为1000mm，固定在水箱底板上的第二传动轮的直径为200mm，其转速比为1：5。

第二传动轮的转速为：150r/min。

第二传动轮功率为：56250N.M/5＝11250N.M/min。

设发电机转速为1500r/min，第二传动轮通过变速箱以1：10变速。

变速箱功率为：1125N.M/min，转速为1500转/分。

在实际应用中，乘以有效率70％，实得787N.M(扭距)。

实际可把120KW发电机运转发电。

外泄水流量为：0.07^-2*2(水流速)＝0.14m³/s。每小时水流量：0.14*60*60＝504m³/h。

适用水泵：

型号：300-235B

流量Q＝420-650(m³/h)

水箱中的水浮轮转化为发电机功率为120kw,利用外电耗能55kw，可产生65kw的新能源。

水浮轮上的第一传动轮通过传动带与第二传动轮拉紧连接，把水浮轮的上升浮力化为第二传动轮的旋转动力，通过第二传动轮将旋转动力输向发电装置。

如图3所示，将水浮轮制作成圆柱体型，两端面同凸成140度锥面，依据阿基米德定律，使水浮轮圆周面产生下、下差的水浮力，轴向端面也同时产生水浮力，并且使水浮轮的浮力由内向外逐升浮力力度，加强水浮轮离心自旋态势。

水浮轮由木质架外包玻璃钢制成，使水浮轮耐碱耐腐蚀，重量轻，圆周面加设两条橡胶条，使水浮轮与滑动轮接触面产生摩擦力，水浮轮受滑动轮驱动而运转。

如图2所示，水浮轮输出的动力传递动变速器中，再由变速器传递到发电机，发电机发出的电能通过充电器，充电器把电能输向蓄电池组，蓄电池组中的电能再通过逆变器输向配电箱，逆变器可使蓄电池组的直流电变为220V或380V,以便通过配电箱向外供电。

本发明静流体水浮力发电装置，不需水流量的冲击，只在平时水气蒸发中补充水量，与传统水力发电相比具备如下优点：

不需要在高山峻岭中建立水库，不用在大河中建立拦水坝，不需要传统的水力轮机等。

可利用的水资源比比皆是，而且耗水量极少，提高水资源的利用价值。

实现污染物零排放，杜绝水库排放的水流冲刷力，有效保护土壤流失，保护生态环境。

结构简单，材料易购，施工方便，安全有保证。

建设周期短，规模大、小可控，投资成本回收快。

不会发生水坝决堤等重大事故，容易避开自然灾害等造成的损失。

容易选择建站地址，实现荒岛、边远地区的供电，有利国防守护、农村电气化建设，同时在城市中也可设立电站，方便市民住宅和工厂用电。

本发明静流体水浮力发电装置可安装在船体中，作为驱动动力，可大量节约船只对石化能源的消耗，同时也不需要波浪等能量，可在内港、内河、水库中利用。

本发明静流体水浮力发电装置可普遍推广，利于国家节能减排和能源安全战略。

本发明实施的优点：通过在水箱中设置M型结构挡水支架和水浮力动力装置，M型结构挡水支架将水箱分成两个浮力区和一个重力区，水浮力动力装置的水浮轮安装在M型结构挡水支架的上部位置，水轮轮一半在浮力区，另一半在重力区从而使水浮轮两边受力不平衡而产生自转，为了保持水浮轮产生向上浮力和与向下重力，需要通过水泵向水箱中的浮力区和M型结构挡水支架顶部持续加水，水箱底部留有出水口，让从重力区流下的水可以排到水箱外的回水槽，再通过水泵抽出循环使用，这样可持续利用水的浮力和重力带动水浮轮装置的水浮轮旋转，水浮轮装置的水浮轮旋转带动发电装置发电，发电装置为蓄电池组充电并为其他设备供电，因为水的浮力是用之不竭的，可持续发电并为传动装置提供电力，上述结构的静流体水浮力的发电装置，结构简单、易于建造、发电安全可靠稳定、节能降耗、无污染物排放、成本低、用途广泛。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。