一种浮力能量转换装置的制作方法

1.本实用新型属于能量转换技术领域，具体地说，涉及一种浮力能量转换装置。


背景技术：

2.能源，是指能够提供能量的资源。能源按来源可分为三大类： (1)来自太阳的能量。包括直接来自太阳的能量(如太阳光热辐射能)和间接来自太阳的能量(如煤炭、石油、天然气、油页岩等可燃矿物及薪材等生物质能、水能和风能等)。(2)来自地球本身的能量。一种是地球内部蕴藏的地热能，如地下热水、地下蒸汽、干热岩体；另一种是地壳内铀、钍等核燃料所蕴藏的原子核能。(3)月球和太阳等天体对地球的引力产生的能量，如潮汐能。随着科学的进步和人类在各个领域的不断扩张，需要使用能源的场合越来越多，对能源的索取也越来越迫切，科学家不断尝试开发尽可能多的能源，将能量在各个方式之间转换，对能源的开发管理也由粗放型向精细型转变，在一些清洁能源方面的利用如太阳能、水能、风能等方面都取得了长足的进步，但在水能利用方面一般仅仅利用了其势能和潮汐能，然而地球表面 70％都是水，其中暗含的能量远远超乎我们的想象，因此如何更合理的利用水能是一个具有重大意义的课题。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本实用新型提出了以下技术方案：
4.一种浮力能量转换装置，包含主体，所述主体上设置有绕中心旋转的旋动装置，沿所述旋动装置的周向设置有偶数个气箱组件，所述气箱组件可以在舒张和压缩两个状态间转换；
5.所述偶数个气箱组件两两对应，对应的气箱组件间通过软管连接，其对应关系为，当其中一个气箱组件运动至主体顶端时，另一个气箱组件位于主体底端；
6.在所述主体顶端设置有用于将气箱组件由舒张状态转换为压缩状态的压迫装置，和将气箱组件在压缩状态锁定的锁扣；
7.在所述主体底端设置有用于解开所述锁扣的第一触发装置，和用于将气箱组件由压缩状态转换为舒张状态的拉开装置，所述第一触发装置位于所述拉开装置之前。
8.进一步的，至少一个所述旋动装置上设置有单向止逆机构。
9.进一步的，所述旋动装置为链轮，所述链轮外侧啮合有链条，所述气箱组件固定连接在所述链条上。
10.进一步的，所述气箱组件包括相互铰接的第一夹板和第二夹板，通过在所述的第一夹板和第二夹板间设置无弹性的柔性材料形成一个可容纳气体的空腔。
11.进一步的，所述的压迫装置为压轮，所述拉开装置包括设置在第二夹板上的导引杆和设置在主体上的第一导轨。
12.进一步的，所述锁扣包括第二夹板上设置的棘条和第一夹板上配合设置的棘齿，所述棘齿上设置有棘齿柄，所述第一触发装置为所述主体上设置的第二导轨，当第二导轨
抵压所述棘齿柄时，棘齿打开。
13.进一步的，所述锁扣包括第二夹板上设置的锁轴和第一夹板上配合设置的第一锁钩；所述第一锁钩具有弹性，可通过与锁轴配合将所述气箱组件锁定在压缩状态；在主体底端设置第三导轨作为第一触发装置，当所述第三导轨抵压所述第一锁钩时，锁钩变形让位，锁轴脱开第一锁钩，完成解锁。
14.更进一步的，所述锁扣还包括第二锁钩；所述第二锁钩与第一锁钩结构相同，用于将所述气箱组件锁定在舒张状态；在所述压迫装置之前设置第四导轨，作为第二触发装置，完成第二锁钩的解锁。
15.本实用新型更加有效的利用了水能，且结构简单，成本低廉，易于制作，便于投放，使用寿命长且无需维护，可以适用于各种具有液体的场合，比如在现有技术中的海洋浮标，一般都利用太阳能或者潮汐能来充电，但在连续阴雨天气的情况下，太阳能就会失效，亏电情形下，蓄电池很快就会报废，而利用潮汐能的发电机构必须浮在水面，且易于损坏，亦造成其使用场合受限。若使用本实用新型的一种浮力能量转换装置就可以有效的避免以上弊端的产生。
附图说明
16.图1为本实用新型整体结构示意图
17.图2为本实用新型工作原理示意图
18.图3为本实用新型拉开装置结构示意图
19.图4为本实用新型单向止逆机构结构示意图
20.图5为本实用新型实施例1中锁扣3结构示意图
21.图6为本实用新型实施例2气箱组件锁定在压缩状态示意图
22.图7为本实用新型实施例2气箱组件锁定在舒张状态示意图
23.图8为本实用新型实施例2第二锁钩解锁示意图
24.图9为本实用新型实施例2第一锁钩解锁示意图
25.其中1-气箱组件，1a-舒张状态的气箱组件，1b-压缩状态的气箱组件，2-压轮，3-锁扣，4-链轮，41-棘轮，5-第一触发装置，6-软管，7-第一导轨，11-导引杆，12-棘条，13-棘齿，101-第一夹板，102-第二夹板，103-蒙皮，131-棘齿柄，14-锁轴，15-锁钩，151-第一锁钩，152-第二锁钩，16-第三导轨，17
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第四导轨。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
27.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包
括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
28.在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
29.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
30.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
32.实施例1
33.一种浮力能量转换装置，包含主体，所述主体上设置有绕中心旋转的旋动装置，所述旋动装置为链轮4，在其他实施例中，还可以在其中至少一个链轮4上设置棘轮41，作为单向止逆机构，棘轮41的棘爪与主体固定连接，防止链轮倒转。
34.沿所述链轮4的周向设置链条，所述链条与所述链轮4啮合且张紧，在所述链条上设置偶数个气箱组件1，在本实施例中共设置有16个气箱组件1，所述气箱组件1包括受压轮2压迫后体积可变小的气箱组件和可将气箱组件1锁定在压缩状态的锁扣3；
35.所述16个气箱组件1两两对应，成对布置，参见图2和图 3，对应的气箱组件1间通过软管6连接，1号气箱组件1与a 号气箱组件1连接，2号气箱组件1与b号气箱组1件连接，以此类推。每个气箱组件1上都设有充气口，且充气口可根据需要进行封闭。其位置对应关系为：当其中一个气箱组件1运动至主体顶端时，另一个气箱组件1位于主体底端；
36.所述气箱组件1包括相互铰接的第一夹板101和第二夹板 102，通过在所述的第一夹板101和第二夹板102间设置蒙皮103，形成一个可容纳气体的空腔，所述蒙皮103采用无弹性的柔性材料制成，比如表面涂覆橡胶或高分子材料的纺织品。
37.在一个气箱组件1为压缩状态(见压缩状态的气箱组件1b)，另一个气箱组件1为舒张状态(见舒张状态的气箱组件1a)时，采用软管6将对应的两个气箱组件1的空腔连通并密封。这时，两个空腔、软管6就形成了一个与外界隔绝的空间，压缩其中一个舒张状态的气箱组件1时，空腔内的气体就会转移到对应的压缩状态的气箱组件1中去，并将其撑开成为舒张状态。
38.在主体顶端附近安装有压迫装置，在本实施例中所述的压迫装置为压轮2，所述压轮2为一个可沿轴旋转的滚筒，滚筒轴固定连接在主体上，压轮2与链条之间的距离设置为足以对气箱组件1进行压缩至其被锁定即可。
39.在主体底端附近安装有拉开装置，在本实施例中所述拉开装置包括设置在第二夹板102上的导引杆11和设置在主体上的第一导轨7，为了防止受力不均导致第二夹板102在张开的过程中被卡死，在一些实施例中可以在第二夹板102两侧对称设置导引杆11，并对应的在主体上设置两条第一导轨7，所述第一导轨7 与导引杆11配合，并沿气箱组件1行进方向逐渐远离主体，以便拉开气箱组件1。需要强调的是，第一导轨7的设置是与压轮 2相配合的，以保证消耗最小的能量将气体从一个气箱组件1挤压至对应的另一个气箱组件1中去，其最优选择为：当对应的气箱组件1的第二夹板102开始受到压迫时，第一导轨7开始远离本体，当这个第二夹板102压迫结束时，第一导轨7也停止远离主体。
40.为了保证气箱组件1被压缩或者舒张的状态不会随意被改变，在气箱组件1上还应设置锁扣3。
41.在本实施例中所述锁扣3包括第二夹板上设置的棘条12和第一夹板101上配合设置的棘齿13，所述棘齿13上设置有棘齿柄131，为了保证气箱组件1按计划张开，在主体底端还设置有第一触发装置5，在本实施例中，所述第一触发装置5为所述主体上设置的第二导轨，当第二导轨抵压所述棘齿柄131时，棘齿 13打开，如图5所示。为了保证棘条12顺利滑动，还可以在第一夹板101上设置与棘条12配合的滑套，需要指出的是，图5 仅仅是一种帮助理解的示意，只公开了一种最常见的触发装置，关于锁扣与解锁的触发装置对本领域技术人员来说是显而易见的，不再赘述。至与图中棘齿柄131与棘条12的位置关系，只要进行简单的错位，就不会发生干涉。
42.在其他实施例中，为了防止气箱组件1在舒张状态时受到干扰，还可以选择其他类型的锁扣，使气箱组件1在舒张状态下也被锁定，这时就需要在压轮前方设置第二触发装置来给气箱组件1提前解锁。
43.考虑到水体环境的复杂性，还可以在所述链轮、链条、触发装置、锁扣3表面均设置聚四氟乙烯镀层，或使用光滑耐腐蚀的材料制作，可以有效防止海水侵蚀或者其他杂质附着在活动结构上阻碍运动。
44.使用时，可在主体上部设置浮体，在主体下部设置配重，使整个装置在水体中处于直立状态。主体上端部分露出水面，或者完全沉在水面以下会造成其利用的能源类型有所区别(如露出或接近水面的部分气箱组件受阳光照射，会膨胀更大)，但不会影响其正常运转。在水体波动较厉害的地方使用时，应将气箱组件呈舒张状态的一侧朝向波动源头方向。
45.本实用新型工作原理如下：
46.一、在如图2所示示位置时，2号气箱组件1到8号气箱组件1为充满气的状态，锁扣为锁定状态，舒张状态的气箱组件 1a不能被压缩；或者此时锁扣并未锁定，但由于其对应的压缩状态的气箱组件1b为锁定状态，舒张状态的气箱组件1a并不会轻易被压缩。
47.b号气箱组件1到h号气箱组件1为压缩状态，且锁扣处于关闭锁定状态，不能被打开。
48.由于左侧的气箱组件1体积明显大于右边气箱组件1的体积，其相应的收到的水体波动的推力也更大，而且气箱组件1的形状也注定其接受向上的推力，要远远大于向下的推力，因此也会导致链条的运动。会导致链条运动的因素还有，水体的温度是不均衡的，一般情况下上层的温度要明显高于下层，在阳光照射的情况下，1米内的温差甚至可以达到10℃以上。虽然其变量非常小，但仍然在实验中可以感知到，这个力也会帮助链条的运动。这些
因素在实验中都得到了验证，是确实存在的。
49.根据波义耳定律，在120米的水下，空气体积会被压缩到原来的1/12，此时会大大影响气箱组件1产生的浮力，所以本实用新型中所用的气箱组件1为硬质材料所制，在水下不可被压缩，气箱组件1的体积不受水深影响，即气箱组件1产生的浮力不受水深的影响。
50.二、1号气箱组件1锁扣处于解锁状态。a号气箱组件1在第一触发装置5带动下锁扣解锁，且在第一导轨7作用下向外拉开。在压轮2压迫和拉开力的共同作用下空气从1号气箱组件1 中排出，通过管子进入a号气箱组件1。
51.三，此时在浮力差等因素的综合作用下链条继续运动，当1 号气箱组件1空气排净，离开压轮时，1号气箱组件1锁扣3切换到关闭锁定状态，a号气箱组件1锁扣3切换到打开锁定状态。
52.四，如此循环往复，在浮力差等因素的综合作用下，链条持续运动，始终保持左边气箱组件1为充满气的状态，右边气箱组件1为压扁状态，两边受力始终存在差距，从而带动链轮做功。
53.至此，水体中存在的多种能已经被本装置转换为单一的旋转动能，无论带动发电机还是其他机构运动都是简单易行的了。
54.实施例2
55.在本实施例中，与实施例1不同之处在锁扣结构。
56.在本实施例中，所述锁扣3包括锁钩15和设置在第二夹板 102上的锁轴14，所述锁钩包括设置在第一夹板101上的第一锁钩151，第二锁钩152。所述第一锁钩151，第二锁钩152的自由端外侧为斜面，内侧为平面，由具有弹性的尼龙材料制成。当锁轴14抵压在斜面上时，第一锁钩151，第二锁钩152会在斜面产生的压力下产生一个变形让位，使锁轴14滑动至平面一侧，从而形成锁定。
57.在第一导轨7的前端设置第三导轨16，确保气箱组件1在被拉开之前解锁，所述第三导轨16具有一个距离主体渐近的内曲面，所述第一锁钩151与这个内曲面抵触，在渐近的过程中，第一锁钩151被抵压变形，产生让位，锁轴14摆脱第一锁钩151，从而实现解锁。
58.在压迫装置的前端设置第四导轨17，确保气箱组件1在被压缩之前解锁，所述第四导轨17具有一个距离主体渐远的外曲面，所述第二锁钩152与这个外曲面抵触，在渐远的过程中，第二锁钩152被抵压变形，产生让位，锁轴14摆脱第二锁钩152，从而实现解锁。
59.上述前端等方向都是相对气箱组件1的运动方向而言，先到达的位置为前端。在本实施例中，为确保锁定与解锁的顺利进行，所述第一锁钩151，第二锁钩152在锁轴14轴线方向上的尺寸应大于锁轴14，其目的是为了让所述第一锁钩151，第二锁钩 152能与第三导轨16、第四导轨17良好接触的同时，所述锁轴 14不与第三导轨16、第四导轨17发生干涉。
60.以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。