一种循环利用水浮力与重力的动力装置的制作方法

本发明涉及一种动力装置，特别是涉及一种循环利用水浮力与重力的动力装置。

背景技术：

现有的动力机主要是将热能、电能等变为机械能。利用热能的蒸汽机、内燃机及燃气轮机等需要燃烧巨量的化石燃料，通常涉及严重的环境污染及能源危机等问题。电动机则通常依赖于火力、水力、核能、风电、光伏及光热等发电方式。其中：火力发电亦需要大量消耗化石燃料，环境污染严重，成本较高；水力发电则需要建设大型蓄水设施，依赖充足的水源流量，受地理位置和气候条件等因素制约并不适宜普通场所；核能发电建设费用昂贵，安全保障严格，一旦发生泄漏，易造成灾难性环境污染，且核废料的处理也异常困难；风力发电、光伏或光热发电等同样受到地理位置的限制，天气状况也会影响设备的正常运转。近年来，现有技术中公开了一些利用浮力、重力循环做功的动力装置，提供了动力装置设计的新思路，经过检索，查到以下一些技术方案：

公开号为cn1273325a的发明专利公布一种浮力与重力联合推动的动力输出装置，它利用水的上浮力把物体浮到高处，到顶后离开水受重力作用下降到底，上浮物体通过入水装置箱再进入水中，如此反复，其具体结构是在容水箱的侧下部开口安装浮坠体入水装置箱，上面安装出水闸板，利用浮坠体在水内水外的旋转带动连接板或链条来驱动输出轴输出动力；

公开号为cn1338570a的发明专利公布一种水浮力及重力发电装置及其方法，利用水的上浮力把浮球推到高处，到顶后浮球离开水受重力作用下落到链轮的横板上，进而推动链轮做功及发电。浮球再次入水是靠带有容置槽的输送管道来完成的，即浮球落到容置槽后辅助电机水平推动输送管道，进而将容置槽内的浮球送入水底。

公开号为cn1395036a的发明专利公布一种浮力及重力循环发电装置。该装置由上浮及下落导轨、控制导轨、齿形导轨、螺旋齿形轮轴组成了连接贯通的上浮、下落通道和输送通道。若干个浮体或重物体在上浮或下落通道中带动动力传动链轮运行发电，浮体或重物体在输送通道中被螺旋齿形轴推动旋转输送进入液体深处或高处，循环返回上浮或下落通道。

公开号为cn1831327a的发明专利公布一种水力浮力重力联合发电技术装置，即直立水塔内的质子在浮力的作用下向上运动，而在直立水塔外的质量子受重力作用向下运动，由于质子均固定在链条上，链条就会在上下导轮的导向下进行定向循环运动，而这时的平衡惯性主动轮，就会在链条的带动下进行高速旋转，从而使发电机旋转发电。当直立水塔外的质子达到塔底时，进入浮力重力转换器负压导向管，并在负向导压管的抽吸力作用下从塔外进入塔内。

公开号为cn10156064a的发明专利公布一种链齿式重浮力连续循环动力机，即活塞在浮力作用下升至盛液容器的顶部，并由翻板系统滑落至与空气接触的活塞通道，使通道内的若干活塞重力之和发生变化，大于通道底部与液体接口处的压力，将最下方那个活塞推出，该活塞又进入链齿翻板，如此循环。

公开号为cn101943141a的发明专利公布一种浮力、重力做功装置，该装置有一半弧形水箱，三个固定于转臂上的空心铁球，在水箱下部设有空心球进入水箱的上下阀门，在水箱的侧壁有供转臂滑动的导槽，并装有密封圈，防止水流出。它工作时主要利用了一个空心球在水中产生浮力而在空中时又有一个向下的重力来让它旋转，进而带动传动轴做功。

公开号为cn10511423a的发明专利公布一种水浮力、重力发电机，它由立式水箱、水浮箱、链条和链轮组成，立式水箱固定在地面上，链轮一上一下设在立式水箱一侧，链条从水浮箱顶部一侧边部穿过，并固定在水浮箱顶部，链条带着水浮箱挂在上下两个链轮上；在立式水箱底部靠近链轮的一侧，设有一个水浮箱循环进口，链条带着水浮箱从循环进口穿过；下面的下链轮连接动力轴，若干个机组上的下链轮串联在一个动力轴上，动力轴经变速装置连接发电机。

从上述公开的背景技术可知，现有的利用浮力及重力的动力装置在技术方案上主要存在下述缺点：

1)循环传动结构过于复杂，多采用链轮、齿形导轨或二者的耦合结构。一方面使得对做功主体——浮子的运动控制异常复杂；另一方面，大幅度增加了装置的功损(克服摩擦力等)；

2)所有的浮力、重力联合做功或者发电装置均存在一个关键技术环节，即重力做功模式完毕后，浮子必须重新进入容液装置(一般为水塔)的底部才能开启新一轮的浮力做功模式，循环也才能得以继续，因此必须有一个输送装置克服容液装置底部的高压力而将浮子推入。现有的技术方案给出了多种带密封的输送装置结构，但都过于复杂，而且均存在漏液的问题，这在很大程度上限制了这些技术方案的实施与推广。

基于上述现有技术存在的弊病，本发明设计了一种涉及水力浮力和重力理论，同时涉及机械传动的动力装置，并通过动力装置中独特的机械装置的设计而发明出一种不受地理及气候等条件限制、不消耗化石燃料及水源等自然资源、没有环境污染、循环利用水的浮力及重力且结构简单实用的动力输出装置，用以解决现有技术中浮力-重力循环动力装置结构相对复杂、多数情况下难以实施与推广等一系列问题。

技术实现要素：

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

提供了一种循环利用水浮力与重力的动力装置，包括：一充满水的直立水塔；若干浮球；浮球下落控制闸板；浮球下落导向通道；带横板的轮轴；与轮轴连接的动力输出机构；接纳下落浮球的容置箱；输送浮球的两个闸阀；装置控制系统。其具体结构包括：充满水的直立水塔固定在地面基础上，在其底部平行竖立接纳下落浮球的容置箱，二者有高度差；直立水塔底部与容置箱有通道连接，通道中设置两个可以自动控制的闸阀；直立水塔内的水位保持恒定，设立自动补水装置；容置箱的水位保持恒定，设立自动排水装置；直立水塔的顶部设置控制浮球下落时机的闸板，以及浮球下落导向通道；浮球下落导向通道的下方设置带横板的轮轴，即轮轴外沿上每隔120°设置一矩形横板，共计三个；在与下落浮球接触瞬间，水平横板的中心与浮球下落导向通道水平截面的中心、容置箱水平截面的中心在一条竖直线上；所述的浮球内部充有部分水，浮球本体材质的比重比水小；轮轴与动力输出装置一体连接。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的浮球运动结构示意图。

1、直立水塔；2、容置箱；3、浮球；4、第一闸阀；5、第二闸阀；6、闸板；7-浮球下落导向通道；8、轮轴；9、自动补水管；10、自动排水管；11、自动补水管。

具体实施方式：如图1所示，通过装置控制系统控制，当第一闸阀4在关闭的状态下，第二闸阀5打开，浮球3就会在水浮力的作用下上浮，并与其上面的若干浮球合力将直立水塔顶部的浮球推出水面；被推出水面的浮球在闸板6打开后经导向通道7下落，下落过程中与带横板的轮轴8接触，进而推动轮轴8做功，与轮轴一体连接的变速装置将最终输出稳定的机械功；浮球的下落时机受闸板6和轮轴8转速的协同控制，控制原则是必须保证在下落浮球与轮轴8上的横板接触瞬间水平横板的中心与浮球下落导向通道水平截面的中心、容置箱水平截面的中心在一条竖直线上；如图2所示，浮球下落推动轮轴8做功完毕后会坠入容置箱2，此时通过装置控制系统控制，当第二闸阀5处于关闭的状态时，第一闸阀4打开，容置箱2最下面的浮球就会在上面浮球的重力作用下被推向直立水塔的底部；然后，第一闸阀4关闭，第二闸阀5随后打开，开启新一轮的做功循环。循环过程中为了使水位1保持恒定，补水管9自动微量补水，亦可启动补水管11补水；为了使水位2保持恒定，排水管10自动微量排水。

本发明是利用水的浮力将具有重量的浮球，从低处送至高处后，使其脱离水面，再利用此浮球下坠过程中的重力做功推动轮轴旋转，进而输出动力。本发明通过使用装置控制系统控制闸阀，并巧妙设置两个闸阀的开启组合使浮球从重力做功模式向浮力做功模式的连续转换，不仅结构简单，还易于实现。同时，本发明通过设置两个闸板有效地控制浮球下坠的时机与频率，使浮力、重力循环做功更顺畅。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。