專利名稱：浮力發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
一種利用水的浮力產(chǎn)生動能的裝置，它是將水的勢能通過水對物體的浮力而轉(zhuǎn)換為動能，及利用所產(chǎn)生的動能帶動機械做功的一種裝置，例如帶動發(fā)電機發(fā)電等。
利用水的勢能做功的方法是多種多樣的，例如人類廣泛在江河上修建水力發(fā)電站發(fā)電等，但是將水的勢能通過水對物體的浮力而轉(zhuǎn)換為動能，進而利用所產(chǎn)生的動能發(fā)電，目前，在公開的應用領域里還未見有先例。自然界存在著豐富的水力資源，除大江大河外，還有難以計數(shù)的小河渠小溪溝；人們常常在這些河渠溪溝上節(jié)節(jié)筑堤，攔水蓄水，而這些低矮堰內(nèi)的水一般流量較小，落差不大，不適宜采用水輪發(fā)電機組發(fā)電，水的勢能也很少得到開發(fā)利用。如果能將這些河渠溪溝水的勢能轉(zhuǎn)換為一種可以利用的清潔的能源，其總量是極為可觀的，對人類生活的意義也是巨大的。
本實用新型的目的就在于提供一種能把低水頭、小流量的水具有的勢能通過水對物體的浮力而轉(zhuǎn)換為動能，及利用所產(chǎn)生的動能帶動機械做功的裝置，例如帶動發(fā)電機發(fā)電等。
本實用新型利用阿基米德浮力原理，即物體在流體中所受的浮力等于該物體所排開的流體的重量。由于流體的重量與其體積的大小成正比，因此，只要有一定容積的容器，能容納并排出一定數(shù)量的水，就可以利用具有適當體積的物體來獲得足夠大的浮力，并轉(zhuǎn)換為機械的動能。于是，利用低水頭、小流量的水的勢能做功便成為可能。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的方案，包括在作為供給水源的堰的下游一側(cè)，設置至少兩個間隔一定距離而結(jié)構(gòu)及部件完全相同的園筒形容器(以下稱園筒)，所說的園筒里裝配有可根據(jù)所受水的浮力的變化作升降運動的浮筒；控制水對浮筒浮力變化的進水閥和排水閥由分別與園筒和浮筒相聯(lián)接的機構(gòu)傳動；所說的進水閥與堰之間用管道連接；所說的堰里的水位相對于進水閥有一定落差；所說的浮筒頂部安裝有立柱，立柱上安裝有齒輪，所說的齒輪通過機械傳動機構(gòu)帶動發(fā)電機發(fā)電。
在本實用新型的方案中，包含的運動過程為當?shù)谝粓@筒的進水閥打開一排水閥關閉時，堰里的水通過管道流進第一園筒，第一園筒里的第一浮筒在浮力作用下向上浮起，第一浮筒頂部立柱上的齒輪推動與之嚙合的齒條向上移動，從而推動傳動機械運轉(zhuǎn)，帶動發(fā)電機發(fā)電。當?shù)谝粓@筒的進水閥關閉一排水閥打開時，第一園筒里的水從排水閥排出，第一園筒里的第一浮筒則在其自身重力和水的吸附力作用下下降，第一浮筒頂部立柱上的齒輪帶動與之嚙合的齒條向下移動，此時，不推動機械做功，讓與之相聯(lián)系的傳動機械空轉(zhuǎn)。
在第一園筒的進水閥關閉一排水閥打開、第一園筒里的第一浮筒下降時，第二園筒則進水閥打開一排水閥關閉，這時，第二園筒里的第二浮筒重復剛才第一園筒里的第一浮筒上升的運動過程，推動發(fā)電機發(fā)電；而當?shù)谝粓@筒的進水閥打開一排水閥關閉、第一園筒里的第一浮筒上升時，第二園筒則進水閥關閉一排水閥打開，這時，第二園筒里的第二浮筒重復剛才第一園筒里的第一浮筒下降的運動過程，不推動機械做功，讓與之相聯(lián)系的傳動機械空轉(zhuǎn)。這樣，堰里的水交替地進入第一園筒和第二園筒，第一園筒里的第一浮筒和第二園筒里的第二浮筒兩者之中，總有一個在推動發(fā)電機發(fā)電，如此周而復始，從而實現(xiàn)了本實用新型的目的！下面，通過實施例對本實用新型的方案作更詳細的說明。


圖1為浮力發(fā)電裝置的側(cè)向視圖；圖2為浮力發(fā)電裝置的P向視圖；圖3為A－A剖視圖；圖4為B－B剖視圖；圖5為增速器傳動軸平面布置圖；圖6為浮力發(fā)電裝置第一園筒和第二園筒階梯式排列圖；在
圖1至圖5中，在作為供給水源的蓄水堰1的下游一側(cè)，并列地設置兩個園筒形容器(以下稱園筒)2及2′；兩個園筒(2及2′)的結(jié)構(gòu)和所屬部件完全相同，其相同部件的編號均以數(shù)字和在數(shù)字的右上角加“′”符號一一對應。
當蓄水堰1中的水，經(jīng)管道3、進水閥5(在
圖1中，進水閥5處于關閉狀態(tài))進入第一園筒2，第一園筒2中的第一浮筒4受水的浮力作用而上升。第一浮筒4頂部安裝有立柱9，立柱9上端安裝有齒輪10，齒輪10同時與定齒條11和兩側(cè)都具有齒條的動齒條桿12的一側(cè)齒條嚙合；在第一浮筒4上升的過程中，齒輪10既隨第一浮筒4上升而向上移動，又與定齒條11嚙合而轉(zhuǎn)動；因此，齒輪10既由于向上移動而推動動齒條桿12向上移動，又由于轉(zhuǎn)動而帶動動齒條桿12向上移動，于是，動齒條桿12向上移動的距離為第一浮筒4上升距離的2倍。與此同時，動齒條桿12的另一側(cè)齒條因與增速器17的齒輪15嚙合，所以動齒條桿12向上移動時，將帶動齒輪15沿反時針方向轉(zhuǎn)動。當離合器16結(jié)合時，齒輪15將傳動增速器17，增速器17通過聯(lián)軸器19帶動發(fā)電機20轉(zhuǎn)動而發(fā)電。離合器16的作用是，必要時將離合器16分開，增速器17和發(fā)電機20則停止轉(zhuǎn)動。
在第一浮筒4上升的過程中，安裝在其底部的齒條框21也隨之上升。這時，齒條框21上的齒條22驅(qū)動齒輪6沿反時針方向旋轉(zhuǎn)，因齒輪6內(nèi)設置有單向制動裝置24，所以，這時齒輪6僅作空轉(zhuǎn)運動。在第一浮筒4上升終了之前，齒條框21的齒條23驅(qū)動齒輪6沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，將進水閥5關閉，而將排水閥7打開，于是，第一園筒2中的水從排水閥7排出。第一浮筒4則在重力和水的吸附力作用下隨著第一園筒2中的水位下降而下降。
在第一浮筒4下降的過程中，第一浮筒4頂部的立柱9及齒輪10也隨之向下移動，齒輪10因與定齒條11嚙合而轉(zhuǎn)動，又因與動齒條桿12嚙合，于是帶動動齒條桿12向下移動，動齒條桿12向下移動的距離為第一浮筒4下降距離的2倍。與此同時，動齒條桿12另一側(cè)的齒條則帶動齒輪15沿順時針方向轉(zhuǎn)動，因增速器17內(nèi)設置有自動離合裝置18(圖5)，所以，齒輪15僅作空轉(zhuǎn)運動，而不能帶動增速器17和發(fā)電機20轉(zhuǎn)動發(fā)電。
在第一浮筒4下降的過程中，安裝在其底部的齒條框21也隨之下降，這時，齒條框21上的齒條23驅(qū)動齒輪6沿反時針方向旋轉(zhuǎn)，因齒輪6內(nèi)設置有單向制動裝置24，所以，這時齒輪6僅作空轉(zhuǎn)運動。當?shù)谝粓@筒2中的水即將排空，第一浮筒4下降終了之前，齒條框21的齒條22又驅(qū)動齒輪6沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，將排水閥7關閉，而將進水閥5打開。于是，蓄水堰1中的水又通過管道3、進水閥5進入第一園筒2，開始新一輪循環(huán)。
在第一園筒2的進水閥5關閉——排水閥7打開，第一園筒2里的第一浮筒4下降的同時，與第一園筒2相隔一個距離處并列設置的第二園筒2′則進水閥5′打開一排水閥7′關閉，這時第二園筒2′里的第二浮筒4′重復剛才第一園筒2里的第一浮筒4上升的運動過程，推動發(fā)電機20發(fā)電；而當?shù)谝粓@筒2的進水閥5打開——排水閥7關閉，第一園筒2里的第一浮筒4上升時，第二園筒2′則進水閥5′關閉——排水閥7′打開，這時第二園筒2′里的第二浮筒4′重復剛才第一園筒2里的第一浮筒4下降的運動過程，齒輪15′僅作空轉(zhuǎn)運動，而不帶動增速器17和發(fā)電機20轉(zhuǎn)動發(fā)電。
這樣，第一園筒2里的第一浮筒4和第二園筒2′里的第二浮筒4′互相錯開半個運動周期，周而復始地作升降運動，兩個浮筒之中，總有一個在推動增速器17和發(fā)電機20不停地運轉(zhuǎn)，不停地發(fā)電，從而使發(fā)電機20保持了運動的連續(xù)性。
因為自然界地理條件千差萬別，在有的地方，水的流量較小，但落差較大。為了充分利用流水具有的勢能，第一園筒2和第二園筒2′可以組成階梯式排列(圖6)，即蓄水堰1中的水在第一園筒2中進行能量轉(zhuǎn)換以后，排入接水池30，然后進入第二園筒2′再次進行能量轉(zhuǎn)換，最后排出，這時，第一園筒2和第二園筒2′之間的高程差H應當?shù)扔诨虼笥诘谝粓@筒2和第二園筒2′中的浮筒(4，4′)上升(下降)的最大行程。
從上述說明可以看出，本浮力發(fā)電裝置設計新穎獨特，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于推廣，能廣泛適用于利用各種低水頭、小流量的水源發(fā)電的需要，為人類生活帶來巨大的利益。
在上述說明書附圖中，其它標號為8為伸縮孔，13為滾動體，14為導軌，25為底殼，26為支架，27為銷軸，28為滾輪，29為導槽，不再作詳細說明。
權利要求1.一種發(fā)電裝置，特別是一種利用水的勢能作功的浮力發(fā)電裝置，其特征在于該裝置有至少兩個結(jié)構(gòu)完全相同的園筒2，園筒2通過管道3與蓄水堰1相通；根據(jù)所受水的浮力的變化作升降運動的浮筒4位于園筒2內(nèi)；園筒2底部設置有控制進水和排水的進水閥5和排水閥7，進水閥5和排水閥7由分別與園筒2和浮筒4相聯(lián)接的控制機構(gòu)控制；齒輪10安裝在浮筒4頂部立柱9上，并同時與定齒條11和動齒條桿12相嚙合；動齒條桿12與發(fā)電機的機械傳動裝置連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的浮力發(fā)電裝置，其特征是所說的園筒2和浮筒4之間安裝有均勻分布的滾輪28，滾輪28通過支架26及銷軸27固定在浮筒4的外壁上；所說的滾輪28沿園筒2內(nèi)壁均勻分布的導槽29滾動。
3.根據(jù)權利要求1所述的浮力發(fā)電裝置，其特征是所說的進水閥5和排水閥7由固定于園筒2底部的齒輪6和固定于浮筒4底部的齒條框21傳動；所說的齒輪6內(nèi)部有單向制動裝置24；所說的齒條框21上有齒條22和齒條23。
4.根據(jù)權利要求1所述的浮力發(fā)電裝置，其特征是所說的動齒條桿12一側(cè)齒條與齒輪10嚙合，另一側(cè)齒條與增速器17的齒輪15嚙合。
5.根據(jù)權利要求1及4所述的浮力發(fā)電裝置，其特征是所說的動齒條桿12一端安裝有滾動體13，所說的滾動體13沿導軌14滾動。
專利摘要一種浮力發(fā)電裝置，設置至少兩個結(jié)構(gòu)及部件完全相同的圓筒形容器，圓筒內(nèi)部裝配有可根據(jù)所受水的浮力的變化作升降運動的浮筒；供給水源的水交替進入二個圓筒，水的勢能以水對浮筒的浮力而轉(zhuǎn)換為動能，所產(chǎn)生的動能通過與浮筒相聯(lián)系的機械傳動裝置帶動發(fā)電機發(fā)電。所說的浮力發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，易于推廣，適用于利用各種低水頭、小流量的水源發(fā)電。
文檔編號F03B17/02GK2191293SQ9323979
公開日1995年3月8日 申請日期1993年12月28日 優(yōu)先權日1993年12月28日
發(fā)明者祝天鎮(zhèn) 申請人:祝天鎮(zhèn)