本发明涉及一种借助浮力的水力发电设备，其特征在于：它包括浮力水池及至少一组浮力动力轮组，每组浮力动力轮组包括上动力轮、下动力轮、缠绕于上下动力轮之间的动力轮传送绳或带以及浮体装置，所述浮体装置能使动力轮传送绳或带的上行侧从底部开始便系挂有充气浮体、而动力轮传送绳或带的下行侧不系挂充气浮体或系挂有泄气浮体；所述下动力轮位于浮力水池池体内的下部，上动力轮位于下动力轮上方，所述上动力轮的动力输出轴通过变速器与发电机的动力输入轴连接发电。本发明可借助充气浮体的浮力，利用充气浮体从水底不断上升到水面的过程中产生的动力来发电。
1.一种借助浮力的水力发电设备，其特征在于：它包括浮力水池(2)及至少一组浮力动力轮组，每组浮力动力轮组包括上动力轮(31)、下动力轮(32)、缠绕于上下动力轮(31、
32)之间的动力轮传送绳或带(33)以及浮体装置，所述下动力轮(32)位于浮力水池(2)池体内的下部，上动力轮(31)位于下动力轮(32)上方，所述上动力轮(31)的动力输出轴(8)通过变速器(61)与发电机(62)的动力输入轴连接发电；
所述的浮体装置包括高位水池(40)及浮体输送管道(42)，高位水池(40)的水位高于浮力水池(2)的水位，浮体输送管道(42)顶部设有与高位水池(40)底部的出水口连通的进水口，浮体输送管道(42)底部设有朝向动力轮传送绳或带(33)的上行侧底部的充气浮体出口(41)；浮体输送管道(42)的上部管道壁设有用来放入充气浮体(1)的进浮体舱门(43)，浮体输送管道(42)内设有位于进浮体舱门(43)上方的卷绳器(44)、位于卷绳器(44)上方的上闸门(45)、连接于卷绳器(44)的绳索底部的压球板(46)以及靠近充气浮体出口(41)且位于充气浮体出口上方的下闸门(47)；浮体输送管道(42)在靠近下闸门(47)且位于下闸门(47)上方的局部管道壁上设有排水口(48)及位于排水口内的排水闸(49)，所述卷绳器(44)上连接有用来控制卷绳器卷绳或送绳工作的控制器，所述上闸门(45)、下闸门(47)及排水闸(49)上分别连接有用来控制相应闸门启闭的闸线(45’、47’、49’)；所述充气浮体(1)上设有使其在被推至动力轮传送绳或带(33)底部旁侧时能与动力轮传送绳或带(33)自动连接的浮体固定装置(5)；
或者：所述的浮体装置包括气泵站(71)、设于动力轮传送绳或带(33)的上行侧底部旁侧的充气嘴(72)、连接于气泵站(71)的充气口与充气嘴(72)之间的充气管(73)、设于动力轮传送绳或带(33)的上行侧顶部旁侧的抽气嘴(74)、连接于气泵站(71)的抽气口与抽气嘴(74)之间的抽气管(75)，所述充气嘴(72)上设有能与运行至该处的泄气浮体(1’)自动连接以充气的开关装置，所述抽气嘴(74)上设有能与运行至该处的充气浮体(1)自动连接以放气的开关装置。
2.根据权利要求1所述的借助浮力的水力发电设备，其特征在于：位于充气浮体出口(41)处的浮体输送管道(42)末端管道的管道上壁(41’)与浮体输送管道(42)活动连接，且该管道上壁(41’)与浮体输送管道(42)之间连接有能使两者保持拉紧趋势的弹性连接件。
3.根据权利要求1所述的借助浮力的水力发电设备，其特征在于：所述浮体固定装置(5)包括固定于充气浮体(1)外围的固定壳体(51)，所述固定壳体(51)的前侧设有用来扣置在动力轮传送绳或带(33)外围的至少一个滑槽(52)，滑槽槽口的一侧槽壁设有内凸缘(56)，另一侧槽壁上铰接有活动扣臂(53)，所述活动扣臂(53)与滑槽(52)的槽壁之间连接有扭簧或弹簧(54)，所述扭簧或弹簧(54)能使活动扣臂(53)在无外力作用下扣置在内凸缘(56)内侧，充气浮体(1)运行到浮体输送管道(42)底部的充气浮体出口(41)处时，固定壳体(51)的滑槽(52)槽口正好正对动力轮传送绳或带(33)，所述动力轮传送绳或带(33)沿自身行进方向间隔适当距离设有宽度大于滑槽(52)槽宽的限位块(34)。
4.根据权利要求3所述的借助浮力的水力发电设备，其特征在于：所述活动扣臂(53)上连接有伸出滑槽(52)外的控制柄(55)。
5.根据权利要求1所述的借助浮力的水力发电设备，其特征在于：所述动力轮传送绳或带(33)的上行侧顶部旁侧设有用来将充气浮体(1)从动力轮传送绳或带(33)上摘掉的卸浮体装置。
6.根据权利要求1所述的借助浮力的水力发电设备，其特征在于：所述气泵站(71)的进气口(711)与高位进气装置连接，所述高位进气装置包括高位水塔(76)、设于高位水塔(76)下方的泵体(77)及设于泵体内且能在泵体内上下移动的盛水容器(78)，所述盛水容器(78)的外壁面上下部位与泵体(77)的内壁面之间分别设有密封装置，所述高位水塔(76)的出水管通往盛水容器(78)内腔，所述泵体(77)上方设有通过绳索与盛水容器(78)连接的卷绳器(79)；所述泵体(77)下部的壁体上设有出气(771)，该出气口(771)与气泵站(71)的进气(711)连接；所述泵体(77)下部的壁体上还设有外出水口(772)，所述外出水(772)上设有在无外力作用时能自动关闭、而受到盛水容器(78)的外壁面触碰时能自动开启的触发阀门(773)，所述盛水容器(78)的外壁面设有在其运行到泵体底部时能与外出水口(772)连通的内出水口。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的借助浮力的水力发电设备，其特征在于：所述上动力轮(31)的动力输出轴(8)上还连接有增力装置，所述增力装置包括套置在动力输出轴(8)上的增力轮(91)、位于下位水池(2)外的一对上下排列的水轮(92、93)、连接于上下水轮之间的水轮传送带或绳(94)、连接于上水轮(92)和增力轮(91)之间的增力传送带或绳(95)、连接于水轮传送带或绳(94)上的小蓄水桶(96)及位于上水轮(92)旁侧上方的蓄水池(97)，所述蓄水池的出水口(98)朝向连接在水轮传送带或绳(94)下行侧的小蓄水桶上方；所述水轮传送带或绳(94)的下行侧底部旁侧设有用于将行至该处的小蓄水桶(96)翻转卸水的卸水装置。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的借助浮力的水力发电设备，其特征在于：所述浮力水池(2)顶部设有用来支承动力输出轴(8)的支架(21)。
借助浮力的水力发电设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种水力发电设备，特别是一种借助浮力的水力发电设备。
背景技术
[0002] 目前的水力发电设备基本上都是通过水流带动水轮机进而带动发电机发电，尚未有借助浮力发电的设备。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种借助浮力的水力发电设备，它可借助充气浮体的浮力，利用充气浮体从水底不断上升到水面的过程中产生的动力来发电。
[0004] 本发明的技术方案是这样构成的，一种借助浮力的水力发电设备，其特征在于：它包括浮力水池及至少一组浮力动力轮组，每组浮力动力轮组包括上动力轮、下动力轮、缠绕于上下动力轮之间的动力轮传送绳或带以及浮体装置，所述浮体装置能使动力轮传送绳或带的上行侧从底部开始便系挂有充气浮体、而动力轮传送绳或带的下行侧不系挂充气浮体或系挂有泄气浮体；所述下动力轮位于浮力水池池体内的下部，上动力轮位于下动力轮上方，所述上动力轮的动力输出轴通过变速器与发电机的动力输入轴连接发电。
[0005] a、浮体装置包括高位水池及浮体输送管道，高位水池的水位高于浮力水池的水位，浮体输送管道顶部设有与高位水池底部的出水口连通的进水口，浮体输送管道底部设有朝向动力轮传送绳或带的上行侧底部的充气浮体出口；浮体输送管道的上部管道壁设有用来放入充气浮体的进浮体舱门，浮体输送管道内设有位于进浮体舱门上方的卷绳器、位于卷绳器上方的上闸门、连接于卷绳器的绳索底部的压球板以及靠近充气浮体出口且位于充气浮体出口上方的下闸门；浮体输送管道在靠近下闸门且位于下闸门上方的局部管道壁上设有排水口及位于排水口内的排水闸，所述卷绳器上连接有用来控制卷绳器卷绳或送绳工作的控制器，所述上闸门、下闸门及排水闸上分别连接有用来控制相应闸门启闭的闸线；所述充气浮体上设有使其在被推至动力轮传送绳或带底部旁侧时能与动力轮传送绳或带自动连接的浮体固定装置。
[0006] 或者b、浮体装置包括气泵站、设于动力轮传送绳或带的上行侧底部旁侧的充气嘴、连接于气泵站的充气口与充气嘴之间的充气管、设于动力轮传送绳或带的上行侧顶部旁侧的抽气嘴、连接于气泵站的抽气口与抽气嘴之间的抽气管，所述充气嘴上设有能与运行至该处的泄气浮体自动连接以充气的开关装置，所述抽气嘴上设有能与运行至该处的充气浮体自动连接以放气的开关装置。
[0007] 较之已有技术而言，本发明优点在于：可利用浮体装置使动力轮传送绳或带的上行侧从底部开始便系挂有充气浮体、而动力轮传送绳或带的下行侧不系挂充气浮体或系挂有泄气浮体，之后借助充气浮体在水中受到的浮力作用，利用充气浮体从水底不断上升到水面的过程中产生的动力来使上下动力轮转动，通过上动力轮带动动力输出轴旋转，进而带动发电机发电。
附图说明
[0008] 图1是本发明实施例1构造示意图。
[0009] 图2是图1的A-A放大剖视图。
[0010] 图3是本发明实施例2构造示意图。
[0011] 图4是用来与图3中的气泵站的进气口连接的一种高位进气装置的构造示意图。
[0012] 图中标号说明：
[0013] 1-充气浮体，1’-泄气浮体；2-浮力水池，21-支架；
[0014] 31-上动力轮，32-下动力轮，33-动力轮传送绳或带，34-限位块；
[0015] 40-高位水池，41-充气浮体出口，42-浮体输送管道，43-进浮体舱门，44-卷绳器，45-上闸门，45’-上闸门闸线，46-压球板，47-下闸门，47’-下闸门，48-排水口，49-排水闸，49’-排水闸；
[0016] 浮体装置：
[0017] 5-浮体固定器，51-固定壳体，52-滑槽，53-活动扣臂，54-弹簧，55-控制柄，56-内凸缘；
[0018] 61-变速器；62-发电机；
[0019] 71-气泵站，711-气泵站的进气口，72-充气嘴，73-充气管，74-抽气嘴，75-抽气管，76-高位水塔，77-泵体，771-出气口，772-外出水口，773-触发阀门，78-盛水容器，79-卷绳器；
[0020] 8-动力输出轴；
[0021] 91-增力轮，92-上水轮，93-下水轮，94-水轮传送带或绳，95-增力传送带或绳，96-小蓄水桶，97-蓄水池，98-蓄水池的出水口。
具体实施方式
[0022] 下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明内容进行详细说明：
[0023] 本发明具体实施方式包括浮力水池2及至少一组浮力动力轮组，每组浮力动力轮组包括上动力轮31、下动力轮32、缠绕于上下动力轮31、32之间的动力轮传送绳或带33以及浮体装置，所述浮体装置能使动力轮传送绳或带33的上行侧从底部开始便系挂有充气浮体1、而动力轮传送绳或带33的下行侧不系挂充气浮体1或系挂有泄气浮体1’；所述下动力轮32位于浮力水池2池体内的下部，上动力轮31位于下动力轮32上方，所述上动力轮31的动力输出轴8通过变速器61与发电机62的动力输入轴连接发电。
[0024] 上述充气浮体1在充好气后可呈圆球形、立方形、椭球形等各种形状。图1中仅画出一对上下排列的动力轮31、32，具体实施时，可根据所需产生的动大小设置多对动力轮，各对动力轮的上动力轮31可共同带动动力输出轴8转动，各对动力轮的下动力轮32可同轴连接并支承在浮力水池2底部的轴承座上。
[0025] 实施例1
[0026] 如图1和图2所示为本发明提供的实施例1具体构造示意图，中，所述浮体装置包括高位水池40及浮体输送管道42，高位水池40的水位高于浮力水池2的水位，浮体输送管道42顶部设有与高位水池40底部的出水口连通的进水口，浮体输送管道42底部设有朝向动力轮传送绳或带33的上行侧底部的充气浮体出口41；浮体输送管道42的上部管道壁设有用来放入充气浮体1的进浮体舱门43，浮体输送管道42内设有位于进浮体舱门上方的卷绳器44、位于卷绳器44上方的上闸门45、连接于卷绳器44的绳索底部的压球板46以及靠近充气浮体出口41且位于充气浮体出口41上方的下闸门47；浮体输送管道42在靠近下闸门47且位于下闸门47上方的局部管道壁上设有排水口48及位于排水口内的排水闸49，所述卷绳器44上连接有用来控制卷绳器卷绳或送绳工作的控制器，所述上闸门45、下闸门47及排水闸49上分别连接有用来控制相应闸门启闭的闸线45’、47’、49’；所述充气浮体1上设有使其在被推至动力轮传送绳或带33底部旁侧时能与动力轮传送绳或带33自动连接的浮体固定装置5。
[0027] 为了避免高位水池40的水位过高而冲破上闸门45的拦截，所述浮体输送管道42内在卷绳器44上方最好设有两道或两道以上的上闸门45，当然，根据需要设置一道上闸门45也是可以的。
[0028] 上述浮体装置的工作原理说明如下：
[0029] (一)准备在浮体输送管道42内放入充气浮体1时，先通过上闸门闸线45’关闭上闸门45，通过下闸门闸线47’关闭下闸门47，通过排水闸闸线49’开启排水闸49，通过控制器控制卷绳器44转动，使压球板46被拉至高于进浮体舱门43的位置；
[0030] (二)接着打开进浮体舱门43，放入充气浮体1后，关闭进浮体舱门43；
[0031] (三)之后依次关闭排水闸49，松开卷绳器44，打开上闸门45和下闸门47，使高位水池40的水通过浮体输送管道42高速向下冲，通过推动压球板46下移而推动压球板46底部的充气浮体1向下移动，充气浮体1即从浮体输送管道42底部的充气浮体出口41输出到动力轮传送绳或带33的上行侧底部。当充气浮体1输出时，可通过充气浮体1上的浮体固定装置5(如挂钩或槽道或磁性吸附装置等器具)将充气浮体1直接系挂到动力轮传送绳或带33的上行侧底部。
[0032] 为了使浮体输送管道42末端管道不会影响系挂在动力轮传送绳或带33的上行侧底部的充气浮体1的向上移动，充气浮体出口41处的浮体输送管道42末端管道的管道上壁41’与浮体输送管道42活动连接，且该管道上壁41’与浮体输送管道42之间连接有能使两者保持拉紧趋势的弹性连接件(如弹簧或扭簧)。这样当系挂在动力轮传送绳或带33的上行侧底部的充气浮体1向上移动时，浮体输送管道42末端管道的管道上壁41’可向上翻转让位，而当充气浮体1通过该处后，浮体输送管道42末端管道的管道上壁41’又在弹性连接件的拉力作用下向下转动复位。
[0033] 如图2所示，所述浮体固定装置5包括固定于充气浮体1外围的固定壳体51，所述固定壳体51的前侧设有用来扣置在动力轮传送绳或带33外围的至少一个滑槽52，滑槽槽口的一侧槽壁设有内凸缘56，另一侧槽壁上铰接有活动扣臂53，所述活动扣臂53与滑槽52的槽壁之间连接有扭簧或弹簧54，所述扭簧或弹簧54能使活动扣臂53在无外力作用下扣置在内凸缘56内侧，充气浮体1运行到浮体输送管道4底部的充气浮体出口41处时，固定壳体51的滑槽52槽口正好正对动力轮传送绳或带33，所述动力轮传送绳或带33沿自身行进方向间隔适当距离设有宽度大于滑槽52槽宽的限位块34。
[0034] 当充气浮体1从浮体输送管道42底部的充气浮体出口41输出时，由于固定壳体51的滑槽52槽口正好正对动力轮传送绳或带33，因此在动力轮传送绳或带33和后面的充气浮体1的双重压迫下，滑槽52槽口处的活动扣臂53压迫弹簧54让位，使动力轮传送绳或带33进入滑槽52内后，活动扣臂53在弹簧54作用下自动关闭滑槽52槽口。之后充气浮体1便在自身受到的浮力作用下，顺着动力轮传送绳或带33限定的轨道，逐步上移。充气浮体1在上移的过程中通过限位块34带动动力轮传送绳或带33上行侧不断上移，从而带动上下动力轮31、32旋转(图示中上动力轮31顺时针旋转)。上动力轮31的旋转带动动力输出轴8旋转，动力输出轴8通过变速器61提高转速后，带动发电机62发电。
[0035] 当充气浮体1由动力轮传送绳或带33的上行侧底部上升到顶部时，为了便于拆卸下充气浮体1，所述活动扣臂53上连接有伸出滑槽52外的控制柄55。通过卸浮体装置(如设于该处的挡块等)或通过手工转动控制柄55，带动活动扣臂53向内翻转而开启滑槽52的槽口，即可将固定壳体51的滑槽52从动力轮传送绳或带33上脱离下来。
[0036] 为了便于将上升到动力轮传送绳或带33的上行侧顶部的充气浮体1摘除，所述动力轮传送绳或带33的上行侧顶部旁侧设有用来将充气浮体1从动力轮传送绳或带33上摘掉的卸浮体装置，当然也可以不设置卸浮体装置，而采用人工拆卸的方法摘除浮到动力轮传送绳或带33的上行侧顶部的充气浮体1。为了便于放置拆卸下来的充气浮体1，浮力水池2的旁侧还可设置放球场。放球场与浮力水池2之间、放球场与浮体输送管道42的进浮体舱门43之间还可设置用于输送充气浮体1的输送链。
[0037] 实施例2
[0038] 如图3和图4所示为本发明提供的借助浮力的水力发电设备的实施例2具体构造示意图，图中所述动力轮传送绳或带33的上行侧系挂有充气浮体1，下行侧系挂有泄气浮体1’；所述浮体装置包括气泵站71、设于动力轮传送绳或带33的上行侧底部旁侧的充气嘴72、连接于气泵站71的充气口与充气嘴72之间的充气管73、设于动力轮传送绳或带33的上行侧顶部旁侧的抽气嘴74、连接于气泵站71的抽气口与抽气嘴74之间的抽气管75，所述充气嘴72上设有能与运行至该处的泄气浮体1’自动连接以充气的开关装置，所述抽气嘴74上设有能与运行至该处的充气浮体1自动连接以放气的开关装置。
[0039] 所述气泵站71的进气口711与高位进气装置连接，如图4所示，所述高位进气装置包括高位水塔76、设于高位水塔76下方的泵体77及设于泵体内且能在泵体内上下移动的盛水容器78，所述盛水容器78的外壁面上下部位与泵体77的内壁面之间分别设有密封装置(如密封圈等)，所述高位水塔76的出水管通往盛水容器78内腔，所述泵体上方设有通过绳索与盛水容器78连接的卷绳器79；所述泵体77下部的壁体上设有出气口771，该出气口771与气泵站71的进气口711连接；所述泵体77下部的壁体上还设有外出水口772，所述外出水口772上设有在无外力作用时能自动关闭、而受到盛水容器78的外壁面触碰时能自动开启的触发阀门773(如球阀或电磁阀等现有的装置)，所述盛水容器78的外壁面设有在其运行到泵体底部时能与外出水口772连通的内出水口。
[0040] 工作时，通过高位水塔76向盛水容器78内充水，使盛水容器78在重力作用下下移，使泵体77内位于盛水容器78下方的空腔体内的空气受到压缩，通过出气口771向气泵站71的进气口进气，气泵站71通过充气口、充气管73、充气嘴72向运行至动力轮传送绳或带33的上行侧底部的泄气浮体1’充气，使泄气浮体1’充好气后形成充气浮体1而带动动力轮传送绳或带33的上行侧上移发电。当盛水容器78向下移动到泵体77的底部时，由于盛水容器78的外壁面与触发阀门773触碰而使外出水口772开启，因此盛水容器78内的水通过内出水口及外出水口772向外排出，盛水容器78的重力减轻，操作者可通过卷绳器79将盛水容器78上拉回原位。盛水容器78上移时，触发阀门773解除压力便自动关闭外出水口772。
[0041] 而另一方面，气泵站71通过抽气口、抽气管75、抽气嘴74使运行至动力轮传送绳或带33的上行侧顶部的充气浮体1放气而变成泄气浮体1’，这样泄气浮体1’运行至动力轮传送绳或带33的下行侧时，便不会对动力轮传送绳或带33的下行侧的下移产生阻力。
[0042] 上述高位水塔76可根据气泵站71所需进气量和气压的大小而建立在不同的高度位置上，进气量和气压越大，高位水塔76所处的位置越高。
[0043] 为了进一步增强动力输出轴的动力，本发明上述实施例1及实施例2中，所述上动力轮31的动力输出轴8上还连接有增力装置，所述增力装置包括套置在动力输出轴8上的增力轮91、位于下位水池2外的一对上下排列的水轮92和93、连接于上下水轮之间的水轮传送带或绳94、连接于上水轮92和增力轮之间的增力传送带或绳95、连接于水轮传送带或绳94上的小蓄水桶96及位于上水轮92旁侧上方的蓄水池97，所述蓄水池的出水口98朝向连接在水轮传送带或绳94下行侧的小蓄水桶96上方；所述水轮传送带或绳94的下行侧底部旁侧设有用于将行至该处的小蓄水桶97翻转卸水的卸水装置。工作时，蓄水池97通过其出水口98向位于水轮传送带或绳94下行侧的小蓄水桶97倒水，下蓄水痛97在重力作用下下移，带动水轮传送带或绳94下行侧下移，从而使水轮转动，水轮的转动带动增力传送带或绳95移动，进而通过带动增力轮91转动而带动动力输出轴8转动。
[0044] 为了便于支承动力输出轴8，所述浮力水池2顶部设有用来支承动力输出轴8的支架21。
[0045] 本发明中，高位水池40、浮力水池2、及蓄水池97可根据不同的地理位置和环境建造。其中浮力水池2可采用人工建造的水池或水库等人工水池，也可利用当地自然形成的河流、湖泊等具有一定水域面积的自然水源。高位水池40和蓄水池97既可采用人工建造的水池或水库等人工水池，也可采用位于山坡上的水位较高的溪流、泉湾等自然水源。
[0046] 由于高位水池40的水位需高出浮力水池2的水位很多，才能保证足够的输送充气浮体的动力，因此，高位水池40与浮力水池2可能会相隔较远的距离。具体实施时，可通过水管从高位水池40的出水口连接至浮力水池附近后，再与浮体输送管道42的顶部进水口连接。当设置有多组浮力动力轮组时，连接至浮力水池附近的水管可通过多个出水管口与多组浮力动力轮组的浮体输送管道42顶部进水口连接，如图1所示。
