CN104481796A - 一种联动翻转升降式动力转换发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开设计一种联动翻转式动力转换发电装置，包括浮力池、环形翻转器、动力输入***、齿轮、滑动齿板、轨道、磁悬浮升降器、变速飞轮、主轴和发电***，所述的浮力池内设置环形翻转器在轨道上定位悬浮，轨道上设置的滑动齿板与翻转器侧面中心轴上的齿圈咬合，齿板的末端设置固定齿轮，通过浮力池上的动力输入***连接齿轮使翻转器转动。所述的环形翻转器内设有动态磁悬浮升降器，通过翻转器在轨道上往复转动时同步带动磁悬浮升降器至垂直状态时做功。是一种高效、节能环保形的发电装置。所述的动力输入***包括变速电动机驱动和杠杆式动态配重驱动模式。

Description

一种联动翻转升降式动力转换发电装置

技术领域

本发明具体设计一种结构简单，运行稳定，能够充分利用浮力势能通过机械转换达到高效发电的装置。

背景技术

目前能源是整个世界发展的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。能源危机，污染等问题严重的威胁着人类的生存与发展，所带来的种种不良后果在世界各个角落发酵。目前太阳能、风能、火力、水利、核能、潮汐能的能源为人类的发展提供着保障，但这类能源有投资大、能量转换效率低下和运行成本高、污染等诸多问题，在这种情况下，研究如何提高能源的利用率，解决能源危机刻就刻不容缓。 研发一种联动翻转式动力转换发电装置用于发电 ，其优势将是显而易见的，将对绿色能源发展产生重要的意义。

发明内容

本发明结构简单、操作简便、充分利用永磁悬浮技术和液体浮力势能，通过对环形翻转器的合理配重输入较小的能量即可带动磁悬浮升降器产生较大的动力输出，通过机械转换用于发电。

本发明是这样实现的：一种联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：包括浮力池、环形翻转器、动力输入装置、齿轮、滑动齿板、轨道、磁悬浮升降器、变速飞轮、主轴和发电***，所述的浮力池内设置环形翻转器在轨道上定位悬浮，轨道上设置的滑动齿板与环形翻转器侧面中心轴上的齿圈啮合，滑动齿板的末端与齿轮啮合，该齿轮通过传动机构与浮力池上的动力输入装置传动连接；在所述的环形翻转器内通过磁悬浮结构安装磁悬浮升降器；所述的磁悬浮升降器的两端设有顶杆，顶杆的顶端穿过安装在环形翻转器框架上的锁销，顶杆上装有磁悬浮齿板并与变速飞轮啮合，磁悬浮齿板安装在导槽内，变速飞轮安装在一根主轴上；上述的环形翻转器、磁悬浮升降器、顶杆、磁悬浮齿条和变速飞轮的组合并列设置多组，形成联动式交错运动共同驱动主轴转动，在该主轴上装有发电***。

所述浮力池内的轨道为两道并行，在轨道上设置定位箱 ，在定位箱的箱体内上、下设置磁铁；所述的环形翻转器为环形框架组合结构，在环形翻转器的两侧面设置水平轴，在水平轴上安装齿圈和轴承盒，所述的长方形轴承盒的上、下面设置磁铁，侧面设有定位轮；环形翻转器水平轴置于轴承盒内，轴承盒卧于定位箱内；在轨道的定位箱内下面设有滑槽，所述滑动齿板上设有导轮并设在滑槽内。

所述的磁悬浮升降器是由注入氦气的单元体组成的圆筒状结构，两端为弹头形，单元体设有充、放气开关；所述磁悬浮升降器与环形翻转器之间的磁悬浮结构包括：设置在磁悬浮升降器上突出的条形磁铁和滚轮，与环形翻转器中配套的凹槽形的滑轨内的磁铁相对应，条形磁铁和磁铁磁性相斥，使磁悬浮升降器悬浮限位在环形翻转器内。

所述的主轴支座采用磁悬浮轴承结构，包括外壳、外环磁铁、内环磁铁和两端环形磁铁；外壳为半圆封闭式组装结构，在壳内环形密铺的外环磁铁与所述的主轴上的环形密铺的内环磁铁相对称，两端环形磁铁设在外壳两端内。

所述的动力输入装置为杠杆驱动设备或电机，该杠杆驱动设备包括：杠杆和滑动安装在杠杆上的磁悬浮滑车，杠杆采用框架式的结构设置为弧线形或直线形，杠杆上设有用于磁悬浮滑车滑动的轨道，在杠杆内设有胶管，并注入部分液体； 在杠杆的一端连接配重齿板，配重齿板采用磁悬浮结构限位在固定滑槽内，配重齿板与变速齿轮啮合，变速齿轮通过传动机构带动齿轮转动，在杠杆或磁悬浮滑车上装有驱动装置；该电机通过传动机构带动齿轮转动。

所述的磁悬浮滑车采用框架加配重体的结构，配重体为固体；所述的驱动装置为驱动板、电磁棒驱动装置或电机驱动装置，在所述的杠杆的一端或两端连接该驱动板；电磁棒驱动装置由连接在在磁悬浮滑车内的顶部与杠杆之间安装电磁棒和对应的磁条组成；该电机驱动装置采用电动机通过齿轮驱动齿条的结构，齿条固定在杠杆上，电动机安装在磁悬浮滑车上。

所述的磁悬浮齿板与导槽之间、配重齿板与固定滑槽之间、以及磁悬浮滑车与杠杆之间均采用磁悬浮结构，由分别设在两部分之间的磁性相斥的数组磁铁和定位滚轮构成。

同一轴线上的多组变速飞轮采用连轴器依次连接成为一体主轴，通过变速机、配重轮盘、发电机形成动力转换发电***，主轴支座采用磁悬浮轴承支撑主轴。

将所述的浮力池内同一轴线上连接的多组环形翻转器采用防浪涌板分别隔断形成单元格状整体，此模式并列设置多组形成网状；将齿轮分组连接成一个或多个主轴，每组主轴设置一组动力输入装置；所述的环形翻转器内设置的磁悬浮升降器在同一轨道内交错做功，分别将浮力池上面的变速飞轮轴向连接主轴，采用一组动力源带动多组发电***，组成联动式动力组合发电***。

所述的变速飞轮包括外齿圈、棘爪、内齿圈、中间齿轮和中心齿轮，外齿圈和内齿圈分别设置滚珠槽，外齿圈的内周面设有数个棘爪，与内齿圈外周的棘轮齿合；设在内齿圈内周面的齿牙与中间齿轮咬合，多个中间齿轮环抱中心齿轮相互齿合，采用两块挡板将所述的外齿圈、内齿圈、中间齿轮和中心齿轮固定组装。

本发明的优点是：结构简单、操作简便、充分利用永磁悬浮技术和液体浮力势能，通过对环形翻转器的合理配重输入较小的能量即可带动磁悬浮升降器产生较大的动力输出，实现能量形式的转换，通过机械转换用于发电。

附图说明

图1是本发明一个实施例（杠杆驱动）的整体结构示意图；

图2是本发明另一个实施例（电机驱动）的整体结构示意图；

图3是本发明的环形翻转器与轨道组合结构示意图（图1和图2的A-A剖视图）；

图4是图3的B-B剖视图；

图5是本发明的主轴及发电***的组成示意图；

图6是本发明的联动式组合动力***示意图；

图7是本发明的滑动齿板安装结构示意图；

图8是图7的E-E剖视图；

图9是本发明的磁悬浮齿板滑槽组合结构示意图；

图10是图9的F-F剖视图；

图11是本发明的磁悬浮滑车之一的结构示意图（图1中C-C剖视图）；

图12是本发明的磁悬浮滑车之二的结构示意图（图1中C-C剖视图）；

图13是本发明的磁悬浮轴承支座剖视示意图（剖切面与主轴垂直）；

图14是图13的D-D剖视图；

图15是本发明的变速飞轮的内部结构示意图。

图中标记：1—浮力池， 2—轨道，3—环形翻转器，4—磁悬浮升降器， 5—水平轴，6—轴承盒，7—齿圈，8—滑动齿板，9—滑槽，10—齿轮， 11—链条（或轴杆），12—动力链轮， 13—磁悬浮齿板， 14—变速飞轮， 15—顶杆， 16—锁销， 17—滑轨，18—条形磁铁，19—磁铁，20—磁铁，21—定位轮，22—定位箱，23—驱动板， 24—导槽， 25—变速机，26—轮盘， 27—发电机，28—联轴器，29—磁悬浮支座，30—操控台，31—导轮，32—定位轮，33—磁铁，34—磁铁，35—配重体，36—电磁棒，37—电动机，38—变速齿轮，39—配重齿板，40—杠杆，41—磁悬浮滑车，42—胶管。

具体实施方式

如图1-图15所示，本发明一种联动翻转式动力转换发电装置，包括浮力池1、环形翻转器3、动力输入装置、齿轮10、滑动齿板8、轨道2、磁悬浮升降器4、变速飞轮14、主轴50和发电***，所述的浮力池1内设置环形翻转器3在轨道2上定位悬浮，轨道2上设置的滑动齿板8与环形翻转器3侧面中心轴5上的齿圈7啮合，滑动齿板8的末端与齿轮10啮合，该齿轮10通过传动机构与浮力池1上的动力输入装置传动连接；所述的环形翻转器3内通过磁悬浮结构安装磁悬浮升降器4；所述的磁悬浮升降器4的两端设有顶杆15，顶杆15的顶端穿过安装在环形翻转器3框架上的锁销16，顶杆15上装有磁悬浮齿板13并与变速飞轮14啮合，磁悬浮齿板13安装在导槽24内，变速飞轮14安装在一根主轴50上；上述的环形翻转器3、磁悬浮升降器4、顶杆15、磁悬浮齿条13和变速飞轮14的组合并列设置多组，形成联动式交错运动共同驱动主轴50转动，在该主轴50上装有发电***。

所述的轨道2为两道并行，在轨道2上设置定位箱22，在定位箱的箱体内上、下设置磁铁20，所述的环形翻转器3为双环框架组合结构，在环形翻转器的两侧面设置水平轴5，同时在轴上安装齿圈7和轴承盒6，所述的长方形轴承盒的上、下面设置磁铁19，侧面设有定位轮21，将环形翻转器置于轨道时轴承盒6卧于定位箱22内，即形成悬浮限位状态，同时设置滑动齿板与齿圈咬合，通过轨道上设置的滑槽9将滑动齿板8无限延伸至同一轨道的末端，所述滑动齿板8上设有导轮31置于滑槽9内用于滑动稳定和减小摩擦，所述的环形翻转器3内设有磁悬浮升降器4，通过对环形翻滚器3的框架上不规则的安装金属板块合理配重使其整体在液体内处于平衡状态，对其施加很小的力即可使环形翻转器3在轨道2上转动同步带动磁悬浮升降器4改变方向至垂直状态做功。所述的磁悬浮升降器4是由注入氦气的单元体组成的圆筒状结构，两端为弹头形，单元体设有充、放气开关，根据需要磁悬浮升降器4也可设置为多种不同形状。在磁悬浮升降器4里充满氦气是为了增强在液体中的浮力和冲出液体面对齿板的推动力，所指的磁悬浮升降器4冲出液面不包括顶杆15的长度。

所述磁悬浮升降器4上设置突出的密封条形磁铁18和滚轮与环形翻转器3中配套的滑轨17磁铁对称，磁铁可以设置多种组合方式，使磁悬浮升降器4悬浮限位在环形翻转器3中，升降时可减少噪音和摩擦阻力，根据需要也可采用全轮式滑动的方法，所述的磁悬浮升降器4中心设置垂直顶杆15，同时设置锁销16用于磁悬浮翻转器4转动时控制其转换升降。所述滑动齿板8 末端设置齿轮10，通过链条11环形连接设置在浮力池1上面由变速电动机121带动的齿轮12（图2），齿轮12通过链条11驱动滑动齿板8平行推拉浮力池1内环形翻转器3原地转动，也可将滑动齿板8同步延长，使环形翻转器3向前或向后连续带动磁悬浮升降器改变方向至垂直状态做功。所述的翻转器在同一轴线上可以设置多组同时做功 。

根据动力的需要在浮力池1上面设置动力输入装置，该动力输入装置之一是杠杆驱动设备（参见图1），包括杠杆40和滑动安装在杠杆40上的磁悬浮滑车41，杠杆40采用框架式的结构设置为弧线形或直线形，杠杆40上设置轨道用于磁悬浮滑车41滑动，在杠杆40内设有胶管42，并注入一半液体； 在杠杆40的一端连接配重齿板39采用磁悬浮结构限位在固定滑槽391内，配重齿板39驱动变速齿轮38转动，变速齿轮38通过传动机构带动齿轮10转动。

上述的杠杆驱动设备在工作时需要驱动装置驱动杠杆40两端上下摆动。所述的驱动装置之一为驱动板23，在所述的杠杆40的一端或两端连接一个驱动板23，可以利用外界的动力（如水流或工厂排放的废水）冲击驱动板23，带动杠杆40两端上下摆动做功。或利用风力发电机驱动磁悬浮滑车41往复运动，带动杠杆40两端上下摆动做功。

驱动装置之二为电磁棒驱动装置电磁棒驱动装置由连接在在磁悬浮滑车41内的顶部与杠杆之间电磁棒36和对应的磁条361组成。

驱动装置之三为电机驱动装置，采用电动机37通过齿轮372驱动齿条371的结构，齿条371固定在杠杆40上，电动机37安装在磁悬浮滑车41上。

所述的磁悬浮滑车41采用框架加配重体35的结构，配重体35为固体。

综上所述，浮力池1内注入液体，磁悬浮升降器4在环形翻转器3内处于上方时，顶杆15被锁定，并与浮力池1上面变速飞轮14的驱动齿板13接触，通过翻转器在轨道2上转动使磁悬浮升降器4置于环形翻转器3的下方时，齿板13自动降回至初始位置。锁销16自动打开，通过液体浮力势能磁悬浮升降器4的顶杆15向上推动齿板13驱动变速飞轮14转动。所述的齿板13悬浮定位在滑槽24内并设有缓冲装置，为减少摩擦阻力和噪音。磁悬浮升降器4能量释放完毕后，锁销16自动关闭，同上述的方法，环形翻转器3带动磁悬浮升降器4进行180度的转动时，使顶杆15垂直继续推动齿板13做功，此种运行模式为循环往复式运动即形成持续的输出动力。

如图5所示，将同一轴线上的多组变速飞轮14采用连轴器28依次连接成一体主轴50，通过变速机25、配重轮盘26、发电机27形成动力转换发电***，主轴支座29采用磁悬浮轴承结构用于调整***平衡。

如图6所示，为联动式动力组合发电***，即一组动力源带动多组发电装置。将浮力池1内同一轴线上连接的多组翻转器3采用防浪涌板分别隔断形成单元格状整体，此模式并列设置多组形成网状。将环形翻转器3两侧水平轴上的齿圈7分别咬合在同一滑动齿板8上，滑动齿板8末端与齿轮10啮合，同时将齿轮10根据动力需要分组连接成一个或多个输入轴 ，每组输入轴设置一组动力输入装置 ，即形成每一组动力带动多组环形翻转器3转动的模式。所述的环形翻转器3内设置的磁悬浮升降器4在同一轨道2内可以交错做功，分别将浮力池1上面的变速飞轮纵向连接形成多组（动力输出）主轴50，在主轴的末端安装变速机25、轮盘26和发电机27，形成多组发电装置。

所述的磁悬浮齿板13与导槽24之间、配重齿板39与固定滑槽391之间、以及磁悬浮滑车41与杠杆40之间均采用磁悬浮结构，由分别设在两部分之间的磁性相斥的数组磁铁242和定位滚轮241和243构成（参见图10）。

同一轴线上的多组变速飞轮14采用连轴器28依次连接成为一体主轴，通过变速机25、配重轮盘26、发电机27形成动力转换发电***，主轴支座29采用磁悬浮轴承支撑主轴。

将所述的浮力池内同一轴线上连接的多组环形翻转器3采用防浪涌板分别隔断形成单元格状整体，此模式并列设置多组形成网状；将齿轮10分组连接成一个或多个主轴，每组主轴设置一组动力输入装置；所述的环形翻转器3内设置的磁悬浮升降器4在同一轨道2内交错做功，分别将浮力池1上面的变速飞轮14轴向连接主轴，采用一组动力源带动多组发电***，组成联动式动力组合发电***。

如图13-图14所示，主轴支座29采用磁悬浮轴承结构，包括外壳291、主轴50、外环磁铁292、内环磁铁293和两端环形磁铁294。外壳291为半圆封闭式组装结构，在壳内环形密铺的外环磁铁292与主轴上的环形密铺的内环磁铁293相对称，两端环形磁铁294设在外壳291两端内，形成轴杆悬浮。

参见图15，所述的变速飞轮14包括外齿圈141、棘爪145、内齿圈142、中间齿轮143和中心齿轮144，外齿圈141和内齿圈142分别设置滚珠槽，外齿圈141的内周面设有数个棘爪145，与内齿圈142外周的棘轮145齿合；设在内齿圈142内周面的齿牙与中间齿轮144咬合，多个中间齿轮143环抱中心齿轮144相互齿合，采用两块挡板将所述的外齿圈141、内齿圈142、中间齿轮143和中心齿轮144固定组装。

综上所述，因环形翻转器3的相错运行程序以设定好，按下启动开关即可开始运行 ，整体运行由操控台30智能化控制。

    本发明的动力输入装置可以利用自然界的能源（如溪流、潮汐、风能驱动。

Claims (10)

1.一种联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：包括浮力池、环形翻转器、动力输入装置、齿轮、滑动齿板、轨道、磁悬浮升降器、变速飞轮、主轴和发电***，所述的浮力池内设置环形翻转器在轨道上定位悬浮，轨道上设置的滑动齿板与环形翻转器侧面中心轴上的齿圈啮合，滑动齿板的末端与齿轮啮合，该齿轮通过传动机构与浮力池上的动力输入装置传动连接；在所述的环形翻转器内通过磁悬浮结构安装磁悬浮升降器；所述的磁悬浮升降器的两端设有顶杆，顶杆的顶端穿过安装在环形翻转器框架上的锁销，顶杆上装有磁悬浮齿板并与变速飞轮啮合，磁悬浮齿板安装在导槽内，变速飞轮安装在一根主轴上；上述的环形翻转器、磁悬浮升降器、顶杆、磁悬浮齿条和变速飞轮的组合并列设置多组，形成联动式交错运动共同驱动主轴转动，在该主轴上装有发电***。

2.根据权利要求1所述的联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：所述浮力池内的轨道为两道并行，在轨道上设置定位箱 ，在定位箱的箱体内上、下设置磁铁；所述的环形翻转器为环形框架组合结构，在环形翻转器的两侧面设置水平轴，在水平轴上安装齿圈和轴承盒，所述的长方形轴承盒的上、下面设置磁铁，侧面设有定位轮；环形翻转器水平轴置于轴承盒内，轴承盒卧于定位箱内；在轨道的定位箱内下面设有滑槽，所述滑动齿板上设有导轮并设在滑槽内。

3.根据权利要求1所述的联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：所述的磁悬浮升降器是由注入氦气的单元体组成的圆筒状结构，两端为弹头形，单元体设有充、放气开关；所述磁悬浮升降器与环形翻转器之间的磁悬浮结构包括：设置在磁悬浮升降器上突出的条形磁铁和滚轮，与环形翻转器中配套的凹槽形的滑轨内的磁铁相对应，条形磁铁和磁铁磁性相斥，使磁悬浮升降器悬浮限位在环形翻转器内。

4.根据权利要求1所述的联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：所述的

主轴支座采用磁悬浮轴承结构，包括外壳、外环磁铁、内环磁铁和两端环形磁铁；外壳为半圆封闭式组装结构，在壳内环形密铺的外环磁铁与所述的主轴上的环形密铺的内环磁铁相对称，两端环形磁铁设在外壳两端内。

5.根据权利要求1所述的联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：所述的动力输入装置为杠杆驱动设备或电机，该杠杆驱动设备包括：杠杆和滑动安装在杠杆上的磁悬浮滑车，杠杆采用框架式的结构设置为弧线形或直线形，杠杆上设有用于磁悬浮滑车滑动的轨道，在杠杆内设有胶管，并注入部分液体； 在杠杆的一端连接配重齿板，配重齿板采用磁悬浮结构限位在固定滑槽内，配重齿板与变速齿轮啮合，变速齿轮通过传动机构带动齿轮转动，在杠杆或磁悬浮滑车上装有驱动装置；该电机通过传动机构带动齿轮转动。

6.根据权利要求5所述的联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：所述的磁悬浮滑车采用框架加配重体的结构，配重体为固体；所述的驱动装置为驱动板、电磁棒驱动装置或电机驱动装置，在所述的杠杆的一端或两端连接该驱动板；电磁棒驱动装置由连接在在磁悬浮滑车内的顶部与杠杆之间安装电磁棒和对应的磁条组成；该电机驱动装置采用电动机通过齿轮驱动齿条的结构，齿条固定在杠杆上，电动机安装在磁悬浮滑车上。

7.根据权利要求6所述的联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：所述的磁悬浮齿板与导槽之间、配重齿板与固定滑槽之间、以及磁悬浮滑车与杠杆之间均采用磁悬浮结构，由分别设在两部分之间的磁性相斥的数组磁铁和定位滚轮构成。

8.根据权利要求1所述的联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：同一轴线上的多组变速飞轮采用连轴器依次连接成为一体主轴，通过变速机、配重轮盘、发电机形成动力转换发电***，主轴支座采用磁悬浮轴承支撑主轴。

9.根据权利要求1所述的联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：将所述的浮力池内同一轴线上连接的多组环形翻转器采用防浪涌板分别隔断形成单元格状整体，此模式并列设置多组形成网状；将齿轮分组连接成一个或多个主轴，每组主轴设置一组动力输入装置；所述的环形翻转器内设置的磁悬浮升降器在同一轨道内交错做功，分别将浮力池上面的变速飞轮轴向连接主轴，采用一组动力源带动多组发电***，组成联动式动力组合发电***。

10.根据权利要求1所述的联动翻转式动力转换发电装置，其特征是：所述的变速飞轮包括外齿圈、棘爪、内齿圈、中间齿轮和中心齿轮，外齿圈和内齿圈分别设置滚珠槽，外齿圈的内周面设有数个棘爪，与内齿圈外周的棘轮齿合；设在内齿圈内周面的齿牙与中间齿轮咬合，多个中间齿轮环抱中心齿轮相互齿合，采用两块挡板将所述的外齿圈、内齿圈、中间齿轮和中心齿轮固定组装。