一种循环浮动装置及发电系统

技术领域

本发明涉及动力装置技术领域，尤其涉及一种循环浮动装置及发电系统。

背景技术

当前电力行业发电的方式主要由火力发电，目前，随着矿物燃料的供应前所未有地趋近枯竭，且火力发电二氧化碳排放的增多，使得温室效应日益恶化，因此需要采用其它环保发电代替火力发电。

太阳能发电和风能发电存在太多自然条件和不可控制因素，他们也永远担不起电力行业主流的担子。虽然它们不消耗能源，但是对自然环境的高要求，使它们不能稳定、持续、大量的电力输出。

水力发电的基本原理就是利用水力(具有水头)推动水力机械(水轮机)转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械(发电机)随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。为实现将水能转换为电能，需要兴建不同类型的水电站。水能是一种取之不尽、用之不竭、可再生的清洁能源。但为了有效利用天然水能，需要人工修筑能集中水流落差和调节流量的水工建筑物，如大坝等，因此具有工程投资大，建筑周期长的弊端。

美国专利(公开号：US3994134A))中公开了一种用于在深海水中发电的装置，在其第一循环中，充填浸没于水中的容器腔室的水流经一旋转式电力发电机。在第二循环中，电动机使容器和柱塞缸体在呈角度定位的边板上同步向下移动，从而造成柱塞被推入到容器腔室内，以将水从腔室中挤压出。在第三循环中，借助于悬挂在缆线上的配重，容器和柱塞缸体在边板上同步向上移动，以将柱塞从腔室中牵拉出来。在向上移动期间将压缩气体泵入到腔室内，以避免在腔室中形成真空该装置的复杂性使其在深海环境中使用时并不具有实用性。另一缺点在于，当容器在下循环和上循环过程当中进行移动时，该装置的泵送为间断性的，这大大地降低了其效率。最后，在循环过程当中，需要辅助能源，用以协助装置的组成零部件进行移动的压缩空气和电动机，这降低了装置的总能量效率。

因此如何研究一种对环境污染小、投资小，能稳定、持续、大量的进行电力输出的发电系统已经成为本领域技术人员致力于研究的方向。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开了一种循环浮动装置及发电系统，以解决现有技术中的发电装置采用太阳能或风能不能稳定、持续、大量的电力输出，采用水力发电不经济的问题。

一方面，本发明公开了一种循环浮动装置，应用于液体中，其中，所述循环浮动装置包括至少一对上下设置的横向固定轴，且每对横向固定轴上均设置有至少一传动轮结构；

所述传动轮结构包括上传动轮、下传动轮和传动带，所述上传动轮套设于位于上方的横向固定轴上并沿所述横向固定轴做定轴转动，所述下传动轮套设于位于下方的横向固定轴上并沿所述横向固定轴做定轴转动，且所述上传动轮和所述下传动轮之间通过传动带连接在一起；

所述传动轮结构的左右两侧均对称布置有多个固定支架，且各所述固定支架均固定连接在所述传动带上，各所述固定支架内均设置有大小相同的容纳腔，且所述容纳腔与外部空间相连通，每个所述容纳腔内均设置有气囊和套圈，各所述容纳腔内的气囊之间通过气管相连接，所述套圈套设于所述气管上，且各所述固定支架的安装方向一致；

其中，位于所述传动轮结构一侧的各固定支架内的所述气囊均处于膨胀状态，位于所述传动轮结构另一侧的固定支架内所述气囊均处于压缩状态。

在其中的一些实施例中，所述套圈为气圈或金属圈；

当所述套圈为气圈时，任一所述固定支架内，所述气圈在液体中受到的浮力大于所述气囊处于膨胀状态时在液体中受到的浮力；

当所述套圈为金属圈时，任一所述固定支架内，所述金属圈的重力与其在液体中受到的浮力之差大于所述气囊处于膨胀状态时在液体中受到的浮力。

在其中的一些实施例中，所述上传动轮和所述下传动轮均为链轮，所述传动带为链条。

在其中的一些实施例中，所述固定支架通过连接杆固定在所述传送带上，所述连接杆的一端通过螺栓与所述链条紧固连接在一起，所述连接杆的另一端焊接固定在所述固定支架上。

在其中的一些实施例中，所述循环浮动装置包括多对所述横向固定轴，且多对所述横向固定轴呈阵列设置。

本发明还公开了一种发电系统，包括上述的循环浮动装置和发电机，且所述发电机与所述传动轮结构相连接。

另一方面，本发明公开了一种循环浮动装置，其中，所述循环浮动装置包括至少一横向固定轴，且每个横向固定轴上均设置有至少一可沿所述横向固定轴做定轴转动的旋转轮；

所述旋转轮的左右两侧均对称布置有多个固定支架，且各所述固定支架均固定连接在所述旋转轮上，各所述固定支架内均设置有大小相同的容纳腔，且所述容纳腔与外部空间相连通，每个所述容纳腔内均设置有气囊和套圈，各所述容纳腔内的气囊之间均通过气管相连通，所述套圈套设于所述气管上，且各所述固定支架的安装方向一致；

其中，位于所述旋转轮一侧的各固定支架内的所述气囊均处于膨胀状态，位于所述旋转轮另一侧的固定支架内所述气囊均处于压缩状态。

在其中的一些实施例中，所述套圈为气圈或金属圈；

当所述套圈为气圈时，任一所述固定支架内，所述气圈在液体中受到的浮力大于所述气囊处于膨胀状态时在液体中受到的浮力；

当所述套圈为金属圈时，任一所述固定支架内，所述金属圈的重力与其在液体中受到的浮力之差大于所述气囊处于膨胀状态时在液体中受到的浮力。

在其中的一些实施例中，所述循环浮动装置包括多个所述横向固定轴，且多个所述横向固定轴呈阵列设置。

本发明还公开了一种发电系统，包括上述的循环浮动装置和发电机，且所述发电机与所述旋转轮相连接。

上述发明至少具有如下优点或者有益效果之一：

本发明提供了一种循环浮动装置，该循环浮动装置利用套圈将位于传动轮结构/旋转轮一侧的气囊内的气体压缩到对侧的气囊内，从而使得传动轮结构/旋转轮的两侧能够产生浮力差，最终形成循环浮动；该传动轮结构/旋转轮可阵列式排布，从而能够提供稳定、持续、大量的动力输出，且利用该循环浮动装置进行发电，可以提供稳定、持续、大量的电力输出；该循环浮动装置安全，无污染，是一种非常环保的动力装置，且该循环浮动装置动力输出及发电技术原理由小型发电机到大型发电厂均可使用，实用性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为本发明实施例一中循环浮动装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一中固定支架、气囊和气圈的立体示意图；

图3为本发明实施例二中循环浮动装置的结构示意图；

图4为本发明实施例四中循环浮动装置的结构示意图；

图5为本发明实施例五中循环浮动装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明进行进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

实施例一：

如图1和2所示，本实施例公开了一种循环浮动装置，应用于水或其他液体中，具体的，该循环浮动装置可设置于液体槽、江、河、湖、海、水库或池塘内，本实施例以循环浮动装置设置于液体槽为例来进行具体的说明。

上述循环浮动装置包括设置于液体槽11内的至少一对上下设置的横向固定轴(图中仅示出了一对横向固定轴)，该横向固定轴可固定在液体槽11的槽壁上，且每对横向固定轴上均设置有至少一传动轮结构(图中仅示出了一个传动轮结构)；该传动轮结构包括上传动轮(传动轮结构中位于上方的传动轮12)、下传动轮(传动轮结构中位于下方的传动轮12)和传动带13，该上传动轮套设于位于上方的横向固定轴上并沿横向固定轴做定轴转动，该下传动轮套设于位于下方的横向固定轴上并沿横向固定轴做定轴转动，且该上传动轮和下传动轮之间通过传动带13连接在一起；该传动轮结构的左右两侧均对称布置有多个固定支架14，且各固定支架14均固定连接在传动带13上，各固定支架14内均设置有大小相同的容纳腔，且容纳腔与外部空间相连通(即各固定支架14为镂空结构，容纳腔不密封可渗水)，每个容纳腔内均设置有气囊16和气圈17(各固定支架14内的气囊16规格相同，各固定支架14内的气圈17规格也相同)，且各容纳腔内的气囊16之间通过气管15相连接，该气圈17套设于气管15上；其中，在初始状态下，位于传动轮结构一侧的各固定支架14内的气囊16均处于膨胀状态，位于传动轮结构另一侧的固定支架14内气囊16均处于压缩状态，且各固定支架14的安装方向一致，具体的，各固定支架14内的气囊16和气圈17在该传动轮结构的周向上安装方向一致，具体的，各固定支架14内的气圈17均相对于该固定支架14内的气囊16均设置于传动带13周向的前方或各固定支架14内的气圈17均相对于该固定支架14内的气囊16均设置于传动带13周向的后方，那么若位于传动带13左侧的各固定支架14内的气圈17位于气囊16之上，则位于传动带13右侧的各固定支架14内的气圈17必然位于气囊16之下；若位于传动带13左侧的各固定支架14内的气圈17位于气囊16之下，则位于传动带13右侧的各固定支架14内的气圈17必然位于气囊16之上。且在任一固定支架14内，气圈17在液体中受到的浮力大于气囊16处于膨胀状态时在液体中受到的浮力(一般的，通过设置气圈17的体积大于气囊16处于最大膨胀状态时的体积以确保气圈17在液体中受到的浮力大于气囊16处于膨胀状态时在液体中受到的浮力)；从而使得在传动带13旋转至气圈17位于气囊16下方时，气圈17能够将气囊16的气体压缩到对侧的气囊16内，使得传动机构两侧的气囊16始终是一侧处于膨胀状态，另一侧处于压缩状态，两侧始终具有浮力差，从而能够使得该循环浮动装置能够循环浮动。

具体的，上述上传动轮和下传动轮均为链轮，传动带13为链条。该固定支架14通过一个或多个连接杆18固定在传送带13上，该连接杆18的一端通过螺栓与链条紧固连接在一起，该连接杆18的另一端焊接固定在固定支架14上。且该上传动轮和下传动轮与横向固定轴的连接处设置有刹车组件，从而使得该传动轮结构在安装时能够保持位于传动轮结构一侧的各固定支架14内的气囊16均处于膨胀状态，位于传动轮结构另一侧的固定支架14内气囊16均处于压缩状态。

优选的，上述固定支架14可以采用金属笼。

优选的，上述循环浮动装置包括多对横向固定轴，且多对横向固定轴呈阵列设置，从而使得该传动轮结构能够呈阵列设置，从而能够一起形成大型的水下动力系统。

实施例二：

如图3所示，本实施例与实施例一大致相同，区别仅在于本实施例采用金属圈27代替上述实施例一中的气圈；在此需要说明的是，本实施例中，在任一固定支架内，金属圈27的重力与其在液体中受到的浮力之差大于气囊26处于膨胀状态时在液体中受到的浮力，从而使得在传动带23旋转至金属圈27位于气囊26上方时，金属圈27能够将气囊26的气体压缩到对侧的气囊26内，使得传动机构两侧的气囊26始终是一侧处于膨胀状态，另一侧处于压缩状态，两侧始终具有浮力差，从而使得该循环浮动装置能够循环浮动。实际上本实施例采用金属圈27代替气圈，其目的和气圈一样把气囊26的气体压缩到对边的气囊26里，不同的是压缩方向相反，气圈受浮力是向上挤压，金属圈27受重力是向下压缩。

实施例三：

本实施例还公开了一种发电系统，包括上述实施例一/二的循环浮动装置和发电机，且该发电机与循环浮动装置的传动轮结构相连接。

实施例四：

如图4所示，本实施例公开了一种循环浮动装置，应用于水或其他液体中，具体的，该循环浮动装置可设置于液体槽、江、河、湖、海、水库或池塘内，本实施例以循环浮动装置设置于液体槽为例来进行具体的说明。

上述循环浮动装置包括包括设置于液体槽31内的至少一横向固定轴(图中仅示出了一个横向固定轴)，且每个横向固定轴上均设置有至少一可沿横向固定轴做定轴转动的旋转轮(图中仅示出了一个旋转轮)；该旋转轮包括中心轴套32和同轴设置于该中心轴套32上的轮盘33，且该轮盘33和中心轴套32之间连接有多个支杆34，该旋转轮通过该中心轴套32转动连接在该横向固定轴上并可沿该横向固定轴做定轴转动。该旋转轮的左右两侧均对称布置有多个固定支架36，且各固定支架36均固定连接在旋转轮的轮盘33上，各固定支架36内均设置有大小相同的容纳腔，且容纳腔与外部空间相连通(即各固定支架36为镂空结构，容纳腔不密封可渗水)，每个容纳腔内均设置有气囊38和气圈39(各固定支架36内的气囊38规格相同，各固定支架36内的气圈39规格也相同)，且各容纳腔内的气囊38之间通过气管37相连接，该气圈39套设于气管37上；其中，在初始状态下，位于旋转轮的一侧的各固定支架36内的气囊38均处于膨胀状态，位于旋转轮的另一侧的固定支架36内气囊38均处于压缩状态，且各固定支架36的安装方向一致，具体的，各固定支架36内的气囊38和气圈39在该旋转轮的周向上安装方向一致，具体的，各固定支架36内的气圈39均相对于该固定支架36内的气囊38均设置于旋转轮的周向的前方或各固定支架36内的气圈39均相对于该固定支架36内的气囊38均设置于旋转轮的周向的后方，那么若位于旋转轮左侧的各固定支架36内的气圈39位于气囊38之上，则位于旋转轮的右侧的各固定支架36内的气圈39必然位于气囊38之下；若位于旋转轮左侧的各固定支架36内的气圈39位于气囊38之下，则位于旋转轮的右侧的各固定支架36内的气圈39必然位于气囊38之上。且在任一固定支架36内，气圈39在液体中受到的浮力大于气囊38处于膨胀状态时在液体中受到的浮力(一般的，通过设置气圈39的体积大于气囊38处于最大膨胀状态时的体积以确保气圈39在液体中受到的浮力大于气囊38处于膨胀状态时在液体中受到的浮力)；从而使得在旋转轮旋转至气圈39位于气囊38下方时，气圈39能够将气囊38的气体压缩到对侧的气囊38内，使得旋转轮的两侧的气囊38始终是一侧处于膨胀状态，另一侧处于压缩状态，两侧始终具有浮力差，从而能够使得该循环浮动装置能够循环浮动。

在其中的一些实施例中，所述循环浮动装置包括多个所述横向固定轴，且多个所述横向固定轴呈阵列设置。

具体的，上述固定支架36通过连接杆35固定在旋转轮的轮盘33上，该连接杆35的一端通过螺栓与旋转轮紧固连接在一起，该连接杆35的另一端焊接固定在固定支架36上。且该旋转轮与横向固定轴的连接处设置有刹车组件，从而使得该旋转轮在安装时能够保持位于旋转轮一侧的各固定支架36内的气囊38均处于膨胀状态，位于旋转轮另一侧的固定支架36内气囊38均处于压缩状态。

优选的，上述固定支架36可以采用金属笼。

优选的，上述循环浮动装置包括多个横向固定轴，且多个横向固定轴呈阵列设置，从而使得该旋转轮能够呈阵列设置，从而能够一起形成大型的水下动力系统。

实施例五：

如图5所示，本实施例与实施例四大致相同，区别仅在于本实施例采用金属圈49代替上述实施例一中的气圈；在此需要说明的是，本实施例中，在任一固定支架内，金属圈49的重力与其在液体中受到的浮力之差大于气囊48处于膨胀状态时在液体中受到的浮力，从而使得在旋转轮旋转至金属圈49位于气囊48上方时，金属圈49能够将气囊48的气体压缩到对侧的气囊48内，使得旋转轮两侧的气囊48始终是一侧处于膨胀状态，另一侧处于压缩状态，两侧始终具有浮力差，从而使得该循环浮动装置能够循环浮动。实际上本实施例采用金属圈49代替气圈，其目的和气圈一样把气囊48的气体压缩到对边的气囊48里，不同的是压缩方向相反，气圈受浮力是向上挤压，金属圈49受重力是向下压缩。

实施例六：

本实施例还公开了一种发电系统，包括上述实施例三/四的循环浮动装置和发电机，且该发电机与循环浮动装置的旋转轮相连接。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。