浮沉式水力驅(qū)動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種水力驅(qū)動裝置，具體講是一種利用物體在水中受到的下沉力和上浮力進行驅(qū)動的裝置，可成為一種新型清潔能源裝置。
【背景技術】
[0002]煤、石油等化石類能源已經(jīng)被大量開采和使用，其不僅逐漸受到自然資源存量的制約，而且也是導致目前環(huán)境污染的重要因素，因此對風能、水能、太陽能等清潔能源的開發(fā)和利用，目前已日益受到重視并大力開展研宄和開發(fā)。
[0003]以對水能的利用為例，目前廣泛采用的水力發(fā)電，以及早有研宄的潮汐發(fā)電等，其所利用的都是由水流的沖擊/推動力做功產(chǎn)生的能量或驅(qū)動力。實踐表明，在對水流沖擊/推動力的利用時，不僅常會受到包括地質(zhì)、環(huán)境、氣候等自然條件的制約和影響，而且都需有包括建壩、蓄水、以及包括配套設備的制造、安裝、維護等大量的投資，建設和運行成本通常都很大。由于水對物體的作用形式是多方面的，而目前除對上述水流的沖擊/推動力的利用外，對水能其它方面的利用，則目前尚少有研宄和報道而有待開發(fā)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對上述情況，本實用新型將提供一種利用水對物體的浮-沉作用原理的浮沉式水力驅(qū)動裝置，為充分利用水資源的多方面功能開發(fā)新型清潔能源而提供一條新途徑。
[0005]由潛艇的下沉-上浮過程，以及水(海)底打撈沉積物的作業(yè)原理等可知，物體的比重大于其所處環(huán)境的水時物體會因重力而下沉，反之則會受到水的上升推舉力而上浮，而且水的這種上浮推舉力可隨物體比重的減小而增大。
[0006]基于此原理，本實用新型浮沉式水力驅(qū)動裝置的基本結(jié)構(gòu)，是在可置于水中固定的支承結(jié)構(gòu)上，沿垂直方向至少設有上下兩個旋轉(zhuǎn)輪；在兩旋轉(zhuǎn)輪之間配合有閉合環(huán)狀的傳動結(jié)構(gòu)，傳動結(jié)構(gòu)上以間隔方式至少設有兩個分別具有閉合空間的倉體單元，各倉體單元中分別設置有帶有注氣單項閥的高壓儲氣結(jié)構(gòu)；在所述倉體中閉合空間的壁上分別設有與外界連通的進水單向閥和排氣單向閥，在倉體單元的壁外側(cè)還分別設有能與外設的進水控制結(jié)構(gòu)相配合的進水-排氣聯(lián)動觸發(fā)開關，以及能與外設的排水控制結(jié)構(gòu)相配合的注氣-排水聯(lián)動觸發(fā)開關。所述的聯(lián)動觸發(fā)開關，可以選擇常用的電磁閥式聯(lián)動開關，或相應的電子聯(lián)動開關等。
[0007]本實用新型上述驅(qū)動裝置的運行，正是通過交替控制所述的進水-排氣聯(lián)動觸發(fā)開關，使所述倉體單元中的閉合空間注滿水而獲得下沉運動的重力，以及控制所述的注氣-排水聯(lián)動觸發(fā)開關，向所述倉體單元中的閉合空間注入高壓氣體再將閉合空間水排出而獲得上升運動的浮力。特別是，通過設置在閉合環(huán)狀傳動結(jié)構(gòu)上不同位置處的倉體單元中的一側(cè)倉體單元注水后的下沉和另一側(cè)倉體單元注氣排水后的上浮而共同產(chǎn)生的合力，使倉體單元帶動所連接的閉合環(huán)狀傳動結(jié)構(gòu)在進行周而復始的循環(huán)運動中，帶動所述的旋轉(zhuǎn)輪持續(xù)穩(wěn)定地輸出可利用的驅(qū)動力。該旋轉(zhuǎn)輪所輸出的驅(qū)動力雖轉(zhuǎn)速上一般低于與水流沖擊水輪機等形式相比，但其扭矩大，且可通過目前常用的變速/調(diào)速裝置或系統(tǒng)，使其能達到滿足使用需要的轉(zhuǎn)速。
[0008]由本實用新型驅(qū)動裝置的上述工作原理和過程可知，各倉體單元在隨閉合環(huán)狀傳動結(jié)構(gòu)作周而復始的循環(huán)運行過程中，通過所述的聯(lián)動觸發(fā)開關向所述倉體單元中的閉合空間注水-排氣而開始下沉運動，是從翻過最上端的旋轉(zhuǎn)輪開始的，而向閉合空間中注氣-排水而開始的上浮運動，則是從翻過最下端的旋轉(zhuǎn)輪開始的，即上下兩端的該旋轉(zhuǎn)輪，是運動形式改變的轉(zhuǎn)折點。因此，在上述結(jié)構(gòu)中，用于與所述倉體單元的壁外側(cè)進水-排氣聯(lián)動觸發(fā)開關配合的外設進水控制結(jié)構(gòu)，優(yōu)選設置在與最上端旋轉(zhuǎn)輪相適應的位置處；用于與所述倉體單元的壁外側(cè)注氣-排水聯(lián)動觸發(fā)開關配合的外設排水控制結(jié)構(gòu)，則優(yōu)選設置在與最下端旋轉(zhuǎn)輪相適應的位置處。
[0009]根據(jù)本實用新型上述驅(qū)動裝置的工作原理，所述倉體單元在水中浸沒的深度越深，可以獲得的上升浮力也越大。據(jù)此，在本實用新型上述浮沉式驅(qū)動裝置基本結(jié)構(gòu)的基礎上，所述的閉合環(huán)狀傳動結(jié)構(gòu)優(yōu)選配合在沿垂直方向設置于支承結(jié)構(gòu)的最上端和最下端的兩個旋轉(zhuǎn)輪間，且最上端的旋轉(zhuǎn)輪宜位于水面之上。
[0010]另一方面，為使注氣排水后的倉體單元在上升過程中獲得更大的上浮推力，宜增大該下端旋轉(zhuǎn)輪在水中的浸沒深度，但此時用于配合閉合環(huán)狀傳動結(jié)構(gòu)的上、下兩端的旋轉(zhuǎn)輪的間距也被顯著拉大。此時，為提高上、下端旋轉(zhuǎn)輪在運行過程中的穩(wěn)定性，在該上、下端位置的旋轉(zhuǎn)輪之間的閉合環(huán)狀傳動結(jié)構(gòu)中，可以根據(jù)實際需要增加設置一個或更多個輔助性的支承旋轉(zhuǎn)輪。
[0011]同樣，增加本實用新型上述裝置中在所述閉合環(huán)狀傳動結(jié)構(gòu)中設置的倉體單元的數(shù)量，也是可以有效增加所產(chǎn)生的驅(qū)動力的一種措施，并且使所述的倉體單元在閉合環(huán)狀傳動結(jié)構(gòu)上以等間距或基本等間距的方式設置，更可以有效提高一側(cè)倉體單元的注水下沉與另一側(cè)倉體單元的注氣排水上浮所產(chǎn)生合力的保持平穩(wěn)和平衡。
[0012]在上述結(jié)構(gòu)基礎上，還可以進一步單獨或任意組合采用的優(yōu)選方式還可包括:
[0013]優(yōu)選使所述的倉體單元具有外凸曲線型的外廓前端部，如圓弧型、流線型、水滴型等外凸曲線型外廓的前端部，有利于降低倉體單元在水中下沉/上浮運行過程中的阻力，以及對所獲得驅(qū)動力的不必要消耗。
[0014]所述的高壓儲氣結(jié)構(gòu)可優(yōu)選設置在所述倉體單元的前端位置，可更有利于倉體單元下沉運行時的重力配置及上浮過程中的排氣操作。
[0015]優(yōu)選將開設在所述倉體單元中閉合空間壁部的排氣單向閥設于所述倉體單元中閉合空間的尾部，和/或?qū)⑦M水單向閥則設于閉合空間的前方，都將更有利于該閉合空間的注水和/或充氣排水的順利進行。
[0016]此外，所述各倉體單元優(yōu)選由比重大于水的大比重材質(zhì)，如常用的鋼鐵等大比重的金屬材質(zhì)構(gòu)成更為適宜，有利于提高倉體單元的下降速度。
[0017]如上述，本實用新型上述驅(qū)動裝置的運行，是通過循環(huán)交替地向所述倉體單元的閉合空間中注水-排氣和注氣-排水實現(xiàn)的。注水過程可通過所述倉體單元進入水中后隨進水單向閥和排氣單向閥的打開自動完成，高壓氣體排水則是在關閉進水單向閥和打開排氣單向閥(排水)后，由倉體單元中帶有注氣單項閥的高壓儲氣結(jié)構(gòu)向閉合空間中高壓注氣而將水排出。為實現(xiàn)本實用新型上述驅(qū)動裝置的長時間持續(xù)運轉(zhuǎn)，當使用如高壓氣體儲瓶等儲氣設備時，只需根據(jù)高壓儲氣結(jié)構(gòu)中的氣體壓力變化，定期更換該高壓氣體儲瓶等儲氣設備，或直接向該高壓氣體儲瓶等儲氣設備中加壓充氣即可。由計算可知，即使上述最下端旋轉(zhuǎn)輪浸入水中達數(shù)十米深，目前常用高壓氣體儲瓶等設備中的高壓氣體足以維持上述裝置數(shù)小時至數(shù)十小時的排水需要。如果進一步以并列方式在所述的旋轉(zhuǎn)輪上同軸設置有兩組或多組上述同樣的裝置，并以交替方式對各組裝置中的高壓儲氣結(jié)構(gòu)分別更換或加壓充氣，則更可將因?qū)Ω邏簝馄康母鼡Q或充氣所帶來的影響大幅降低甚至可忽略不予考慮O
[0018]所述的高壓儲氣結(jié)構(gòu)除可以上述方式直接更換或加壓充氣外，還可以采用固定式的高壓儲氣結(jié)構(gòu)，并使各倉體單元中的高壓儲