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)：

當前節(jié)能和環(huán)保已成世界各國的重要議事日程，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，極大的浪費了水資源。

技術(shù)實現(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)簡單、成本底、易推廣、發(fā)電可靠穩(wěn)定。

為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(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、進水裝置、至少兩個水浮力動力裝置、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，所述進水裝置與水箱活動連接，所述回水槽與水箱出水口相連接，所述進水裝置與回水槽相連接，所述水浮力動力裝置在M型結(jié)構(gòu)擋水支架上相向設(shè)置，所述水浮力動力裝置一端與M型結(jié)構(gòu)擋水支架上部活動連接，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)電裝置與水浮力動力裝置相連接，所述水浮力動力裝置由水浮輪、傳動輪與傳動帶構(gòu)成。

依照本發(fā)明的一個方面，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連接且可在擋水立柱插槽中上下運動，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，所述水浮力動力裝置的上部與豎向滑槽活動連接。

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

依照本發(fā)明的一個方面，所述水浮力動力裝置包括水浮輪、至少兩個第一傳動輪、至少兩個第二傳動輪、傳動軸、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，所述傳動軸與軸承座活動連接，所述第二傳動輪固定設(shè)置在傳動軸上，所述第一傳動輪與第二傳動輪通過傳送帶相連接。

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

本發(fā)明實施的優(yōu)點：通過在水箱中設(shè)置M型結(jié)構(gòu)擋水支架和水浮力動力裝置，M型結(jié)構(gòu)擋水支架將水箱分成兩個浮力區(qū)和一個重力區(qū)，水浮力動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，因為水的浮力是用之不竭的，可持續(xù)發(fā)電并為傳動裝置提供電力，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)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，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。

具體實施方式

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

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、進水裝置5、至少兩個水浮力動力裝置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，所述進水裝置5與水箱1活動連接，所述回水槽2與水箱1出水口8相連接，所述進水裝置5與回水槽2相連接，所述水浮力動力裝置6在M型結(jié)構(gòu)擋水支架9上相向設(shè)置，所述水浮力動力裝置6一端與M型結(jié)構(gòu)擋水支架9上部活動連接，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與水浮力動力裝置6相連接，所述水浮力動力裝置6由水浮輪、傳動輪與傳動帶構(gòu)成。

在本實施例中，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連接且可在擋水立柱插槽39中上下運動，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，所述水浮力動力裝置6的上部與豎向滑槽35活動連接。

在本實施例中，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。

在本實施例中，進水裝置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。

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

在本實施例中，水浮力動力裝置6包括水浮輪61、至少兩個第一傳動輪62、至少兩個第二傳動輪63、傳動軸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，所述傳動軸64與軸承座65活動連接，所述第二傳動輪63固定設(shè)置在傳動軸64上，所述第一傳動輪62與第二傳動輪63通過傳送帶66相連接。

在本實施例中，水浮力動力裝置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。

在本實施例中，水浮力動力裝置6還包括傳動齒輪16，所述傳動齒輪16設(shè)置在水箱1外側(cè)，所述傳動齒輪16與傳動軸64固定連接，所述傳動齒輪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浮力區(qū)和一個重力區(qū)，水浮力動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)勢變?yōu)橄虻诙鲃虞営曳叫齽討B(tài)勢，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輪沒有接觸，不會增加第二傳動輪的旋轉(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。

水泵提供的水源遠遠少于常規(guī)水力發(fā)電所需的水量，如圖1中， 設(shè)在兩個浮力區(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到扭力1000N，最少水流量每秒1立方米，本發(fā)明的進水裝置每秒150L的水流量即可，每小時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，因水資源不會流失。

例如：可設(shè)兩個浮力區(qū)的水浮輪的直徑為2m，圓面寬為1m，每個水浮輪排水量為3.14m³，兩個水浮輪各一半在水中，兩個共計為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)的兩個水浮力的上，其合力為2000N。

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

設(shè)水浮輪每兩秒一轉(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輪的直徑為1000mm，固定在水箱底板上的第二傳動輪的直徑為200mm，其轉(zhuǎn)速比為1：5。

第二傳動輪的轉(zhuǎn)速為：150r/min。

第二傳動輪功率為：56250N.M/5＝11250N.M/min。

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

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

在實際應(yīng)用中，乘以有效率70％，實得787N.M(扭距)。

實際可把120KW發(fā)電機運轉(zhuǎn)發(fā)電。

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

適用水泵：

型號：300-235B

流量Q＝420-650(m³/h)

水箱中的水浮輪轉(zhuǎn)化為發(fā)電機功率為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輪通過傳動帶與第二傳動輪拉緊連接，把水浮輪的上升浮力化為第二傳動輪的旋轉(zhuǎn)動力，通過第二傳動輪將旋轉(zhuǎn)動力輸向發(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，加強水浮輪離心自旋態(tài)勢。

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，使水浮輪與滑動輪接觸面產(chǎn)生摩擦力，水浮輪受滑動輪驅(qū)動而運轉(zhuǎn)。

如圖2所示，水浮輪輸出的動力傳遞動變速器中，再由變速器傳遞到發(fā)電機，發(fā)電機發(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，只在平時水氣蒸發(fā)中補充水量，與傳統(tǒng)水力發(fā)電相比具備如下優(yōu)點：

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值。

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

結(jié)構(gòu)簡單，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，實現(xiàn)荒島、邊遠地區(qū)的供電，有利國防守護、農(nóng)村電氣化建設(shè)，同時在城市中也可設(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)動動力，可大量節(jié)約船只對石化能源的消耗，同時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，利于國家節(jié)能減排和能源安全戰(zhàn)略。

本發(fā)明實施的優(yōu)點：通過在水箱中設(shè)置M型結(jié)構(gòu)擋水支架和水浮力動力裝置，M型結(jié)構(gòu)擋水支架將水箱分成兩個浮力區(qū)和一個重力區(qū)，水浮力動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，因為水的浮力是用之不竭的，可持續(xù)發(fā)電并為傳動裝置提供電力，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)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，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)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準。