本發(fā)明涉及發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種靜流體水浮力的發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前節(jié)能和環(huán)保已成世界各國(guó)的重要議事日程，隨著地球上的石化能源不斷減少，人們把目光投向太陽能、風(fēng)能、水能等可再生和可持續(xù)的新能源，陸地上的水能比如大江、大河的水和大海中的水，比比皆是，人們利用高水位水源在大河流中截流筑壩，在大海灘中建潮汐發(fā)電站，但是這些利用水能發(fā)電形式都受地理環(huán)境限制，建設(shè)難度大、成本高，極大的浪費(fèi)了水資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于目前利用水資源發(fā)電存在的上述不足，本發(fā)明提供一種靜流體水浮力的發(fā)電裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本底、易推廣、發(fā)電可靠穩(wěn)定。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

一種靜流體水浮力的發(fā)電裝置，所述靜流體水浮力的發(fā)電裝置包括水箱、回水槽、至少兩塊擋水板、V型水壓板、進(jìn)水裝置、至少兩個(gè)水浮力動(dòng)力裝置、發(fā)電裝置，所述水箱底部設(shè)置有出水口，所述擋水板垂直固定在水箱內(nèi)壁上，所述V型水壓板安裝在相鄰兩擋水板之間且與擋水板固定連接形成M型結(jié)構(gòu)擋水支架，所述出水口處于M型結(jié)構(gòu)擋水支架內(nèi)部，所述進(jìn)水裝置與水箱活動(dòng)連接，所述回水槽與水箱出水口相連接，所述進(jìn)水裝置與回水槽相連接，所述水浮力動(dòng)力裝置在M型結(jié)構(gòu)擋水支架上相向設(shè)置，所述水浮力動(dòng)力裝置一端與M型結(jié)構(gòu)擋水支架上部活動(dòng)連接，另一端與M型結(jié)構(gòu)擋水支架內(nèi)的水箱底板固定連接，所述發(fā)電裝置與水浮力動(dòng)力裝置相連接，所述水浮力動(dòng)力裝置由水浮輪、傳動(dòng)輪與傳動(dòng)帶構(gòu)成。

依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述擋水板包括擋水立柱、插槽邊板、隔水板，所述擋水立柱與水箱內(nèi)壁固定連接，所述擋水立柱上設(shè)置有插槽，所述插槽邊板與擋水立柱插槽活動(dòng)連接且可在擋水立柱插槽中上下運(yùn)動(dòng)，所述隔水板與滑槽邊板固定連接，在擋水立柱中部位置沿水箱側(cè)壁至擋水立柱插槽處開設(shè)有空腔，在擋水立柱空腔內(nèi)的水箱側(cè) 辟上設(shè)置有豎向滑槽，所述水浮力動(dòng)力裝置的上部與豎向滑槽活動(dòng)連接。

依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述擋水板和V型水壓板上開有矩形孔，所述矩形孔與穿過的水浮輪徑向高度和軸向?qū)挾认噙m應(yīng)，所述水浮輪穿過擋水板和V型水壓板，所述水浮輪與隔水板活動(dòng)連接，所述水浮輪與擋水板和V型水壓板矩形孔之間設(shè)有泄水縫。

依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述擋水板還包括阻水膠片，所述阻水膠片設(shè)置在隔水板下部，所述阻水膠片一端與隔水板固定連接，另一端封蓋水浮輪下部與隔水板矩形孔之間的泄水縫。

依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述進(jìn)水裝置包括輸水管、抽水泵、抽水過濾器，所述抽水過濾器通過輸水管與抽水泵相連接，所述抽水泵通過輸水管與水箱相連接。

依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述發(fā)電裝置包括相互連接的變速器、發(fā)電機(jī)、充電機(jī)、蓄電池組、逆變器、配電箱，所述水浮輪動(dòng)力裝置通過連接器與變速器連接，所述蓄電池與進(jìn)水裝置連接。

依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述水浮力動(dòng)力裝置包括水浮輪、至少兩個(gè)第一傳動(dòng)輪、至少兩個(gè)第二傳動(dòng)輪、傳動(dòng)軸、軸承座和傳送帶，所述水浮輪為圓柱體型內(nèi)凸空心外殼，所述第一傳動(dòng)輪固定設(shè)置在圓柱體型內(nèi)凸空心外殼的兩側(cè)，所述軸承座固定設(shè)置在水箱底板上，所述傳動(dòng)軸與軸承座活動(dòng)連接，所述第二傳動(dòng)輪固定設(shè)置在傳動(dòng)軸上，所述第一傳動(dòng)輪與第二傳動(dòng)輪通過傳送帶相連接。

依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述水浮力動(dòng)力裝置還包括無縫浮力管、滑塊，所述無縫浮力管軸向穿過圓柱體型內(nèi)凸空心外殼并與其固定連接，所述第一傳動(dòng)輪固定設(shè)置在無縫浮力管上，所述滑塊固定設(shè)置在無縫浮力管兩端，所述無縫浮力管上開設(shè)有若干連通孔。

依照本發(fā)明的一個(gè)方面，所述水浮力動(dòng)力裝置還包括傳動(dòng)齒輪，所述傳動(dòng)齒輪設(shè)置在水箱外側(cè)，所述傳動(dòng)齒輪與傳動(dòng)軸固定連接，所述傳動(dòng)齒輪與發(fā)電裝置相連接。

本發(fā)明實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)：通過在水箱中設(shè)置M型結(jié)構(gòu)擋水支架和水浮力動(dòng)力裝置，M型結(jié)構(gòu)擋水支架將水箱分成兩個(gè)浮力區(qū)和一個(gè)重力區(qū)，水浮力動(dòng)力裝置的水浮輪安裝在M型結(jié)構(gòu)擋水支架的上部位置，水輪輪一半在浮力區(qū)，另一半在重力區(qū)從而使水浮輪兩邊受力不平衡而產(chǎn) 生自轉(zhuǎn)，為了保持水浮輪產(chǎn)生向上浮力和與向下重力，需要通過水泵向水箱中的浮力區(qū)和M型結(jié)構(gòu)擋水支架頂部持續(xù)加水，水箱底部留有出水口，讓從重力區(qū)流下的水可以排到水箱外的回水槽，再通過水泵抽出循環(huán)使用，這樣可持續(xù)利用水的浮力和重力帶動(dòng)水浮輪裝置的水浮輪旋轉(zhuǎn)，水浮輪裝置的水浮輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)電，發(fā)電裝置為蓄電池組充電并為其他設(shè)備供電，因?yàn)樗母×κ怯弥唤叩?，可持續(xù)發(fā)電并為傳動(dòng)裝置提供電力，上述結(jié)構(gòu)的靜流體水浮力的發(fā)電裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于建造、發(fā)電安全可靠穩(wěn)定、節(jié)能降耗、無污染物排放、成本低、用途廣泛。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明所述的一種靜流體水浮力的發(fā)電裝置的水浮輪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的一種靜流體水浮力的發(fā)電裝置的水浮輪后視圖；

圖3為本發(fā)明所述的一種靜流體水浮力的發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明所述的一種靜流體水浮力的發(fā)電裝置的水浮輪受力示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種靜流體水浮力的發(fā)電裝置，所述靜流體水浮力的發(fā)電裝置包括水箱1、回水槽2、至少兩塊擋水板3、V型水壓板4、進(jìn)水裝置5、至少兩個(gè)水浮力動(dòng)力裝置6、發(fā)電裝置7，所述水箱1底部設(shè)置有出水口8，所述擋水板3垂直固定在水箱1 內(nèi)壁上，所述V型水壓板4安裝在相鄰兩擋水板3之間且與擋水板3固定連接形成M型結(jié)構(gòu)擋水支架9，所述出水口8處于M型結(jié)構(gòu)擋水支架9內(nèi)部，所述進(jìn)水裝置5與水箱1活動(dòng)連接，所述回水槽2與水箱1出水口8相連接，所述進(jìn)水裝置5與回水槽2相連接，所述水浮力動(dòng)力裝置6在M型結(jié)構(gòu)擋水支架9上相向設(shè)置，所述水浮力動(dòng)力裝置6一端與M型結(jié)構(gòu)擋水支架9上部活動(dòng)連接，另一端與M型結(jié)構(gòu)擋水支架9內(nèi)的水箱1底板固定連接，所述發(fā)電裝置7與水浮力動(dòng)力裝置6相連接，所述水浮力動(dòng)力裝置6由水浮輪、傳動(dòng)輪與傳動(dòng)帶構(gòu)成。

在本實(shí)施例中，擋水板3包括擋水立柱31、插槽邊板32、隔水板33，所述擋水立柱31與水箱1內(nèi)壁固定連接，所述擋水立柱31上設(shè)置有插槽39，所述插槽邊板32與擋水立柱插槽活動(dòng)連接且可在擋水立柱插槽39中上下運(yùn)動(dòng)，所述隔水板33與滑槽邊板32固定連接，在擋水立柱中部位置沿水箱側(cè)壁至擋水立柱插槽39處開設(shè)有空腔34，在擋水立柱空腔34內(nèi)的水箱1側(cè)辟上設(shè)置有豎向滑槽35，所述水浮力動(dòng)力裝置6的上部與豎向滑槽35活動(dòng)連接。

在本實(shí)施例中，擋水板3和V型水壓板4上開有矩形孔36，所述矩形孔36與穿過的水浮輪徑向高度和軸向?qū)挾认噙m應(yīng)，所述水浮輪穿過擋水板3和V型水壓板4，所述水浮輪與隔水板33活動(dòng)連接，所述水浮輪與擋水板3和V型水壓板4矩形孔36之間設(shè)有泄水縫37。

在本實(shí)施例中，擋水板3還包括阻水膠片38，所述阻水膠片38設(shè)置在隔水板33下部，所述阻水膠片38一端與隔水板33固定連接，另一端封蓋水浮輪下部與隔水板33矩形孔36之間的泄水縫37。

在本實(shí)施例中，進(jìn)水裝置5包括輸水管51、抽水泵52、抽水過濾器53，所述抽水過濾器53通過輸水管51與抽水泵52相連接，所述抽水泵通52過輸水管51與水箱1相連接。

在本實(shí)施例中，發(fā)電裝置7包括相互連接的變速器10、發(fā)電機(jī)11、充電機(jī)12、蓄電池組13、逆變器14、配電箱15，所述水浮輪動(dòng)力裝置6通過連接器17與變速器10連接，所述蓄電池13與進(jìn)水裝置5連接。

在本實(shí)施例中，水浮力動(dòng)力裝置6包括水浮輪61、至少兩個(gè)第一傳動(dòng)輪62、至少兩個(gè)第二傳動(dòng)輪63、傳動(dòng)軸64、軸承座65和傳送帶66，所述水浮輪61為圓柱體型內(nèi)凸空心外殼，所述第一傳動(dòng)輪62固 定設(shè)置在圓柱體型內(nèi)凸空心外殼的兩側(cè)，所述軸承座65固定設(shè)置在水箱1底板上，所述傳動(dòng)軸64與軸承座65活動(dòng)連接，所述第二傳動(dòng)輪63固定設(shè)置在傳動(dòng)軸64上，所述第一傳動(dòng)輪62與第二傳動(dòng)輪63通過傳送帶66相連接。

在本實(shí)施例中，水浮力動(dòng)力裝置6還包括無縫浮力管67、滑塊68，所述無縫浮力管67軸向穿過圓柱體型內(nèi)凸空心外殼并與其固定連接，所述第一傳動(dòng)輪62固定設(shè)置在無縫浮力管67上，所述滑塊68固定設(shè)置在無縫浮力管67兩端，所述無縫浮力管67上開設(shè)有若干連通孔。

在本實(shí)施例中，水浮力動(dòng)力裝置6還包括傳動(dòng)齒輪16，所述傳動(dòng)齒輪16設(shè)置在水箱1外側(cè)，所述傳動(dòng)齒輪16與傳動(dòng)軸64固定連接，所述傳動(dòng)齒輪16與發(fā)電裝置7相連接。

本發(fā)明的靜流體水浮力的發(fā)電裝置的工作原理：

如圖1所示，通過M型結(jié)構(gòu)擋水支架將水箱分成兩個(gè)浮力區(qū)和一個(gè)重力區(qū)，水浮力動(dòng)力裝置的水浮輪安裝在M型結(jié)構(gòu)擋水支架的上部位置，M型結(jié)構(gòu)擋水支架的隔水板和V型水壓板的矩形孔與水浮輪之間設(shè)有5mm的泄水縫，水輪輪一半在浮力區(qū)，另一半在重力區(qū)，水浮輪的一半在水液體作用下產(chǎn)生上浮力，依據(jù)阿基米德定律，水浮力垂直向上，水浮輪的另一半處于V型水壓板下的重力區(qū)，其重力垂直向下，由于水浮輪是用木質(zhì)結(jié)構(gòu)加玻璃鋼制成，在水中屬于水浮體，該水浮輪由于受第二傳動(dòng)輪的傳送帶的限制和水通過泄水縫流向重力區(qū)的流向力作用，使垂直上升態(tài)勢(shì)變?yōu)橄虻诙鲃?dòng)輪右方旋動(dòng)態(tài)勢(shì)，處于重力區(qū)的水浮輪在水的重力作用下，使水浮輪兩邊受力不平衡而產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。

水浮力動(dòng)力裝置的水浮輪安裝在M型結(jié)構(gòu)擋水支架的上部位置，M型結(jié)構(gòu)擋水支架的隔水板和V型水壓板的矩形孔與水浮輪之間設(shè)有5mm的泄水縫，使兩個(gè)浮力區(qū)的水和M型結(jié)構(gòu)擋水支架頂部的水可以滲到重力區(qū)，滲到重力區(qū)的水通過水箱底部出水口排出到回水槽，重力區(qū)積水與水箱底板的第二傳動(dòng)輪沒有接觸，不會(huì)增加第二傳動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)阻力。

水箱內(nèi)的水由水泵抽取回水槽內(nèi)的水供給，但水泵提供的水流量必大于水箱底部出水口排水量。

水泵提供的水源遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于常規(guī)水力發(fā)電所需的水量，如圖1中， 設(shè)在兩個(gè)浮力區(qū)的水浮輪的排水量為1噸，再加上重力區(qū)的水壓，該水浮輪產(chǎn)生的扭力最少為1000N，常規(guī)的水力發(fā)電攔水河壩的水流量要達(dá)到扭力1000N，最少水流量每秒1立方米，本發(fā)明的進(jìn)水裝置每秒150L的水流量即可，每小時(shí)比攔水河壩的水流量節(jié)省水源3000立方米，且本發(fā)明采用水泵抽取回水槽的水再送入水箱，因水資源不會(huì)流失。

例如：可設(shè)兩個(gè)浮力區(qū)的水浮輪的直徑為2m，圓面寬為1m，每個(gè)水浮輪排水量為3.14m³，兩個(gè)水浮輪各一半在水中，兩個(gè)共計(jì)為3.14m³，即浮力為3000N(扣除重量)。

設(shè)重力區(qū)水的重量為2m³即2000kg，作用于重力區(qū)的兩個(gè)水浮力的上，其合力為2000N。

水浮輪的浮力和重力合計(jì)為5000N，乘以75％的利用率，合力計(jì)3750N.M。

設(shè)水浮輪每?jī)擅胍晦D(zhuǎn)，即每秒功率為1875N.M，轉(zhuǎn)速每分鐘30轉(zhuǎn)，則每分鐘功率＝每秒功率乘以轉(zhuǎn)速，水浮輪功率為：1875N.M乘以30＝56250N.M/min。

水浮輪上的第一傳動(dòng)輪的直徑為1000mm，固定在水箱底板上的第二傳動(dòng)輪的直徑為200mm，其轉(zhuǎn)速比為1：5。

第二傳動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為：150r/min。

第二傳動(dòng)輪功率為：56250N.M/5＝11250N.M/min。

設(shè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min，第二傳動(dòng)輪通過變速箱以1：10變速。

變速箱功率為：1125N.M/min，轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分。

在實(shí)際應(yīng)用中，乘以有效率70％，實(shí)得787N.M(扭距)。

實(shí)際可把120KW發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電。

外泄水流量為：0.07^-2*2(水流速)＝0.14m³/s。每小時(shí)水流量：0.14*60*60＝504m³/h。

適用水泵：

型號(hào)：300-235B

流量Q＝420-650(m³/h)

水箱中的水浮輪轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)功率為120kw,利用外電耗能55kw，可產(chǎn)生65kw的新能源。

水浮輪上的第一傳動(dòng)輪通過傳動(dòng)帶與第二傳動(dòng)輪拉緊連接，把水浮輪的上升浮力化為第二傳動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，通過第二傳動(dòng)輪將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力輸向發(fā)電裝置。

如圖3所示，將水浮輪制作成圓柱體型，兩端面同凸成140度錐面，依據(jù)阿基米德定律，使水浮輪圓周面產(chǎn)生下、下差的水浮力，軸向端面也同時(shí)產(chǎn)生水浮力，并且使水浮輪的浮力由內(nèi)向外逐升浮力力度，加強(qiáng)水浮輪離心自旋態(tài)勢(shì)。

水浮輪由木質(zhì)架外包玻璃鋼制成，使水浮輪耐堿耐腐蝕，重量輕，圓周面加設(shè)兩條橡膠條，使水浮輪與滑動(dòng)輪接觸面產(chǎn)生摩擦力，水浮輪受滑動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)而運(yùn)轉(zhuǎn)。

如圖2所示，水浮輪輸出的動(dòng)力傳遞動(dòng)變速器中，再由變速器傳遞到發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過充電器，充電器把電能輸向蓄電池組，蓄電池組中的電能再通過逆變器輸向配電箱，逆變器可使蓄電池組的直流電變?yōu)?20V或380V,以便通過配電箱向外供電。

本發(fā)明靜流體水浮力發(fā)電裝置，不需水流量的沖擊，只在平時(shí)水氣蒸發(fā)中補(bǔ)充水量，與傳統(tǒng)水力發(fā)電相比具備如下優(yōu)點(diǎn)：

不需要在高山峻嶺中建立水庫，不用在大河中建立攔水壩，不需要傳統(tǒng)的水力輪機(jī)等。

可利用的水資源比比皆是，而且耗水量極少，提高水資源的利用價(jià)值。

實(shí)現(xiàn)污染物零排放，杜絕水庫排放的水流沖刷力，有效保護(hù)土壤流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，材料易購，施工方便，安全有保證。

建設(shè)周期短，規(guī)模大、小可控，投資成本回收快。

不會(huì)發(fā)生水壩決堤等重大事故，容易避開自然災(zāi)害等造成的損失。

容易選擇建站地址，實(shí)現(xiàn)荒島、邊遠(yuǎn)地區(qū)的供電，有利國(guó)防守護(hù)、農(nóng)村電氣化建設(shè)，同時(shí)在城市中也可設(shè)立電站，方便市民住宅和工廠用電。

本發(fā)明靜流體水浮力發(fā)電裝置可安裝在船體中，作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，可大量節(jié)約船只對(duì)石化能源的消耗，同時(shí)也不需要波浪等能量，可在內(nèi)港、內(nèi)河、水庫中利用。

本發(fā)明靜流體水浮力發(fā)電裝置可普遍推廣，利于國(guó)家節(jié)能減排和能源安全戰(zhàn)略。

本發(fā)明實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)：通過在水箱中設(shè)置M型結(jié)構(gòu)擋水支架和水浮力動(dòng)力裝置，M型結(jié)構(gòu)擋水支架將水箱分成兩個(gè)浮力區(qū)和一個(gè)重力區(qū)，水浮力動(dòng)力裝置的水浮輪安裝在M型結(jié)構(gòu)擋水支架的上部位置，水輪輪一半在浮力區(qū)，另一半在重力區(qū)從而使水浮輪兩邊受力不平衡而產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，為了保持水浮輪產(chǎn)生向上浮力和與向下重力，需要通過水泵向水箱中的浮力區(qū)和M型結(jié)構(gòu)擋水支架頂部持續(xù)加水，水箱底部留有出水口，讓從重力區(qū)流下的水可以排到水箱外的回水槽，再通過水泵抽出循環(huán)使用，這樣可持續(xù)利用水的浮力和重力帶動(dòng)水浮輪裝置的水浮輪旋轉(zhuǎn)，水浮輪裝置的水浮輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電裝置發(fā)電，發(fā)電裝置為蓄電池組充電并為其他設(shè)備供電，因?yàn)樗母×κ怯弥唤叩?，可持續(xù)發(fā)電并為傳動(dòng)裝置提供電力，上述結(jié)構(gòu)的靜流體水浮力的發(fā)電裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于建造、發(fā)電安全可靠穩(wěn)定、節(jié)能降耗、無污染物排放、成本低、用途廣泛。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的技術(shù)人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。