CN109931208A - 一种用水坝输出动力的系统 - Google Patents

Abstract

一种用水坝输出动力的系统，在水坝的坝体底部设有连通高水位侧与低水位侧的通道，通道设有第一闸门，还设有浮箱、第一移动机构、第二移动机构、起吊机构和第一从动件，还设有强迫浮箱沉到水底的浮箱施压机构，在浮箱施压机构、第一闸门、第一移动机构、第二移动机构与起吊机构的配合下，浮箱可在高水位侧与低水位侧之间循环运动，在浮箱从高水位侧的水底上浮到水面的过程中，浮箱可向上顶住第一牵引部，从而通过第一牵引部带动第一从动件移动，利用第一从动件可输出动力。本发明的优点是扩展了水坝的功能，利用浮箱在高水位侧的水中上浮的过程中带动第一从动件移动，进而输出动力。这种利用浮力输出动力的方法减少了燃烧燃料造成的污染，有利于保护环境。

Description

一种用水坝输出动力的系统

技术领域

本发明涉及利用水浮力产生动力的技术。

背景技术

现有的动力输出系统大多依靠燃烧燃料，存在一定的环境污染。

发明内容

本发明的目的是提供一种用水坝输出动力的系统，该系统可减轻燃烧燃料造成的污染，有利于保护环境。

本发明是这样实现的：一种用水坝输出动力的系统，在水坝的坝体底部设有通道，通道连通坝体的高水位侧与低水位侧的水；

设有浮箱以及对浮箱施力，强迫浮箱沉到水底的浮箱施压机构；

在水底设有第一移动机构，当浮箱施压机构将浮箱沉到低水位侧的水底后，由第一移动机构带动浮箱经过所述通道从低水位侧的水底移动到高水位侧的水底；

在坝体的上方设有第二移动机构和起吊机构，第二移动机构与起吊机构连接，第二移动机构可带动起吊机构往返于低水位侧的上方和高水位侧的上方，起吊机构连接有可抓住浮箱的挂接机构；

在高水位侧的水中设有可被浮箱带动的第一从动件，第一从动件设有第一牵引部，在浮箱从高水位侧的水底上浮到水面的过程中，浮箱可向上顶住第一牵引部，从而通过第一牵引部带动第一从动件移动。

其中一种实施例，所述第一从动件是一个链条链轮机构中的链条，所述第一牵引部连接在链条上，在链条链轮机构中至少有一个链轮连接有第一动力输出轴，由链轮驱动第一动力输出轴转动。

其中一种实施例，所述第一从动件是一条竖立的杆件，所述第一牵引部连接在杆件上，杆件与一个转轮连接，利用向上移动的杆件带动转轮转动，转轮连接有动力输出轴，由转轮驱动动力输出轴转动。

其中一种实施例，所述第一从动件是活塞式压缩机的活塞，所述第一牵引部与活塞连接。

其中一种实施例，在所述低水位侧的水面上方设有可被所述浮箱拖拽的第二从动件，第二从动件设有第二牵引部，在所述浮箱被所述起吊机构放下的过程中，所述浮箱可向下顶住第二牵引部，从而通过第二牵引部拖拽第二从动件移动。

其中一种实施例，所述第二从动件是一个链条链轮机构中的链条，所述第二牵引部连接在该链条上，在链条链轮机构中至少有一个链轮连接有第二动力输出轴，由链轮驱动第二动力输出轴转动。

其中一种实施例，所述第二从动件是一条竖立的杆件，所述第二牵引部连接在该杆件上，杆件与一个转轮连接，利用移动的杆件带动转轮转动，转轮连接有第二动力输出轴，由转轮驱动第二动力输出轴转动。

其中一种实施例，所述第二从动件与活塞式压缩机的活塞连接。

其中一种实施例，所述第二从动件连接有载物箱。

其中一种实施例，在所述第一移动机构上设有浮箱锁定机构，浮箱锁定机构可固定和释放所述浮箱。

其中一种实施例，所述浮箱锁定机构是电磁铁。

其中一种实施例，所述浮箱连接有货物箱，货物箱与所述浮箱一起沉浮。

其中一种实施例，所述通道设有第一闸门，当第一闸门关闭时可将高水位侧与低水位侧之间的水流通路隔断。

其中一种实施例，在低水位侧的水底设有第一隔水墙，所述通道的一端延伸至第一隔水墙，所述第一闸门设置在第一隔水墙与所述坝体之间。

其中一种实施例，在高水位侧的水底设有第二隔水墙，所述通道的一端延伸至第二隔水墙，在第二隔水墙与所述坝体之间设有第二闸门，当第二闸门关闭时可将高水位侧与低水位侧之间的水流通路隔断。

本发明的优点是扩展了水坝的功能，利用浮箱在高水位侧的水中上浮的过程中带动第一从动件移动，进而输出动力。这种利用浮力输出动力的方法减少了燃烧燃料造成的污染，有利于保护环境。

附图说明

图1是本发明实施例一的总体结构示意图；

图2至图6是实施例一的动作过程示意图；

图7是链条链轮机构的另一实施例的示意图；

图8是用导轨约束浮箱的示意图；

图9是本发明实施例二的结构示意图；

图10是本发明实施例三的结构示意图；

图11是本发明实施例四的结构示意图；

图12是本发明实施例五的结构示意图；

图13是本发明实施例六的结构示意图；

图14是本发明实施例七的结构示意图；

图15是本发明实施例八的结构示意图；

图16是本发明实施例九的结构示意图；

图17是本发明实施例十的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面参照附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。本发明所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅用于名称的区分。

实施例一

利用水坝输出动力的系统如图1所示，在水坝的坝体1的底部设有通道47，通道47连通坝体1的高水位侧2与低水位侧3的水。通道47设有第一闸门6，当第一闸门6关闭时可将高水位侧2与低水位侧3之间的水流通路隔断。

设有浮箱8以及对浮箱8施力，强迫浮箱沉到水底的浮箱施压机构44。本实施例的浮箱施压机构44由卷扬机以及连接在卷扬机的牵引绳上的电磁铁45构成。当浮箱8浮在低水位侧2的水面上时，由电磁铁45吸住浮箱8，由卷扬机拖拽浮箱8下沉，从而强迫浮箱8沉到水底。如果浮箱8不具有导磁性，可在浮箱8底部固定铁片等导磁体。浮箱施压机构44除了采用卷扬机外，还可以采用机械手等其他能强迫浮箱下沉的机构。

在水底设有第一移动机构14。当浮箱施压机构44将浮箱8沉到低水位侧的水底后，由第一移动机构14带动浮箱8经过通道47从低水位侧3的水底移动到高水位侧2的水底。第一移动机构14可以采用但不限于丝杆螺母机构或者齿轮齿条机构。

在坝体1的上方设有第二移动机构23和起吊机构24，第二移动机构23与起吊机构24连接，第二移动机构23可带动起吊机构24往返于低水位侧3的上方和高水位侧2的上方。起吊机构24的吊绳连接有可抓住浮箱8的挂接机构25。第二移动机构23可以采用但不限于丝杆螺母机构或者齿轮齿条机构。起吊机构24可以采用但不限于卷扬机。第二移动机构23与起吊机构24、挂接机构25还可以组合成一种组合构件，例如机械手。挂接机构25可采用但不限于电磁铁。如果浮箱8不具有导磁性，可在浮箱8上固定铁片等导磁体。

在高水位侧2的水中设有由链条9和链轮10组成的链条链轮机构。以链条9作为可被浮箱8带动的第一从动件。链条9设有第一牵引部26。在浮箱8从高水位侧2的水底上浮到水面的过程中，浮箱8可向上顶住第一牵引部26，从而通过第一牵引部26带动链条9移动，由链条9带动链轮10转动。在链轮10上连接有转轴11，以该转轴11作为第一动力输出轴11。也可以是在链条链轮机构中的多个链轮上分别连接一条动力输出轴，这样就可以有多条第一动力输出轴11。作为一种实施方式，第一动力输出轴11可以与发电机连接，由第一动力输出轴11驱动发电机旋转发电。

下面结合附图对本发明系统的动作过程作详细说明。如图2所示，由起吊机构24将浮箱8吊到低水位侧3的水面上，浮箱施压机构44的电磁铁45吸住浮箱。然后如图3所示，起吊机构24吊起挂接机构25复位，同时由浮箱施压机构44拖拽浮箱8沉到低水位侧3的水底。然后如图4所示，由第一移动机构14带动浮箱8移动，使浮箱8移动到高水位侧2的水底。在第一移动机构14带动浮箱8移动的过程中，第一闸门6打开。接着如图5所示，浮箱施压机构44释放浮箱8，第一移动机构14带动浮箱施压机构44一起回位到低水位侧3，第一闸门6恢复关闭。第一闸门6恢复关闭后，浮箱8因为水的浮力而上浮到高水位侧2的水面。在浮箱8上浮的过程中，浮箱8向上顶住第一牵引部26，通过第一牵引部26带动链条9，再由链条9带动链轮10转动，最后由链轮10驱动第一动力输出轴11转动，实现动力的输出。接着如图6所示，由第二移动机构23带动起吊机构24移动到高水位侧2的上方，起吊机构24利用吊绳和挂接机构25将浮箱8提起。接着由第二移动机构23带动起吊机构24移动到水位侧的上方。至此回到图1所示状态。此后不断循环重复上述过程，使浮箱8在低水位侧3与高水位侧2之间循环运动，从第一动力输出轴不断11输出动力。为了实现转轴11的连续转动，可在转轴11上安装飞轮，利用飞轮的惯性令转轴11持续转动。

作为最佳实施方式，可在高水位侧2的水底设置浮箱锁定机构。当第一移动机构14带动浮箱8移动到高水位侧2的水底后，先由设置在高水位侧2的水底的浮箱锁定机构将浮箱8固定，待第一移动机构14带动浮箱施压机构44一起回位到低水位侧3，而且第一闸门6恢复关闭后，浮箱锁定机构再释放浮箱8。设置在高水位侧2的水底的浮箱锁定机构可以采用但不限于电磁铁。如果浮箱8不具有导磁性，可在浮箱8上固定铁片等导磁体。

为了让第一牵引部26能够返回到高水位侧2的水底，如图1所示，在链条9的末端连接有配重27。当第一牵引部26没有被浮箱8顶住的时候，依靠配重27带动链条9移动，使第一牵引部26返回到高水位侧2的水底。

链条链轮机构也可以采用图7所示的链条循环行走的结构，在链条9上连接多个第一牵引部26。当其中一个第一牵引部26被浮箱8顶至上方时，另一个第一牵引部26刚好位于高水位侧2的水底，为迎接下一次浮箱的到来做好准备。

为了让第一动力输出轴11只朝单一方向转动，可在第一动力输出轴11与链轮10之间安装单向轴承。只有当链条9被向上浮动的浮箱8带动时，链轮10才带动第一动力输出轴11转动，当链条9朝相反方向运动时，链轮10在第一动力输出轴11上空转。

第一动力输出轴11可以直接连接在链轮10上，也可以在第一动力输出轴11与链轮10之间连接齿轮变速机构，链轮10通过齿轮变速机构带动第一动力输出轴11转动。

为了保证浮箱在升降过程中能够准确到达预定位置，可以采用导轨来约束浮箱的运动轨迹。图8是浮箱与导轨配合的一种实施例。从浮箱8的俯视方向看，浮箱8的四个角带有凹口，四条导轨28分别位于四个凹口内，起到约束浮箱8运动轨迹的作用。图中看到的轨道28是轨道的横截面。

作为一种实施方式，浮箱8可以连接货物箱（图中未示出），货物箱与浮箱8一起沉浮。如此，在浮箱8上浮的时候不仅可以对外输出动力，还可以同时利用货物箱运送货物或者人员。浮箱8与货物箱的连接方式既可以是可拆式连接，也可以是固定连接。可拆式连接可以采用螺栓或者电磁铁连接，通过控制电磁铁来控制浮箱8与货物箱的连接与分离。浮箱8与货物箱的固定连接方式，可以是把一个大的箱体分隔成两个隔离的腔室，分别用作浮箱8与货物箱。

作为一种实施方式，通道47内也可以不设置第一闸门6，让高水位侧与低水位侧的水始终连通。

实施例二

本实施例如图9所示。图9所示结构与图1所示结构基本相同，图9中的与图1相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图9与图1的不同之处仅在于取消了链条链轮机构，以一条竖立的杆件29作为可被浮箱8带动的第一从动件。第一牵引部26连接在杆件29上。杆件29与一个转轮30连接。利用移动的杆件29带动转轮30转动。转轮30连接第一动力输出轴11，由转轮30驱动第一动力输出轴11转动，从而实现动力的输出。杆件29与转轮30的连接方式有多种，例如，杆件29紧压着转轮30，杆件29通过摩擦力带动转轮30转动，或者，将杆件29做成齿条，转轮30做成与该齿条啮合的齿轮，构成齿轮齿条机构，又或者，将杆件29和转轮30连接成曲柄滑块机构，转轮30作为曲柄，杆件29作为带动曲柄转动的滑块。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。

实施例三

本实施例如图10所示。图10中的与图1相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图10与图1的不同之处在于浮箱施压机构44不是固定在第一移动机构14上，而是固定在低水位侧3的水底，而且在第一移动机构14上增设了浮箱锁定机构31。当浮箱施压机构44拖拽浮箱8沉到低水位侧3的水底后，由浮箱锁定机构31将浮箱8固定在第一移动机构14上，使浮箱8不能上浮而且跟随第一移动机构14一起移动。当第一移动机构14带动浮箱8移动到高水位侧2的水底后，浮箱锁定机构31再释放浮箱8，使浮箱8能上浮。浮箱锁定机构31可采用但不限于电磁铁。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。

实施例四

本实施例如图11所示。图11所示结构与图1所示结构基本相同，图11中的与图1相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。本实施例在实施例一的基础上，在低水位侧3的水面上方增设了由链条32和链轮33组成的链条链轮机构。以链条32作为可被浮箱8拖拽的第二从动件。链条32设有第二牵引部34。在浮箱8被起吊机构24放下的过程中，浮箱8可向下顶住第二牵引部34，从而通过第二牵引部34拖拽链条32移动，由链条32带动链轮33转动。在链轮33上连接有第二动力输出轴35，由链轮33驱动第二动力输出轴35转动。通过第二动力输出轴35可向外输出动力。为了让第二牵引部34能够在被浮箱8拖拽后返回到原位，在链条32的末端连接有配重36。

作为一种实施方式，在本实施例所增设的链条链轮机构中，可以在多个链轮上分别连接一条第二动力输出轴35。这样就可以有多条第二动力输出轴35。作为一种实施方式，第二动力输出轴35和第一动力输出轴11可以通过齿轮传动、皮带传动等传动机构连接在一起，使得第二动力输出轴35和第一动力输出轴11联动。

作为一种实施方式，本实施例在作为第二从动件的链条32上连接有载物箱41。当浮箱8带动链条32移动的时候，同时带动载物箱41移动，从而可以利用载物箱41搬运货物或者人员。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。

实施例五

本实施例如图12所示。图12所示结构与图1所示结构基本相同，图12中的与图1相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。本实施例在实施例一的基础上，在低水位侧3的水面上方增设了一条竖立的杆件37作为可被浮箱8拖拽的第二从动件。杆件37连接有第二牵引部34。在浮箱8被起吊机构24放下的过程中，浮箱8可向下顶住第二牵引部34，从而通过第二牵引部34拖拽杆件37向下移动。杆件37与一个转轮38连接。利用向下移动的杆件37带动转轮38转动。转轮38连接第二动力输出轴35，由转轮38驱动第二动力输出轴35转动，从而实现动力的输出。杆件37与转轮38的连接方式有多种，例如，杆件37紧压着转轮38，杆件37通过摩擦力带动转轮38转动，或者，将杆件37做成齿条，转轮38做成与该齿条啮合的齿轮，构成齿轮齿条机构，又或者，将杆件37和转轮38连接成曲柄滑块机构，转轮38作为曲柄，杆件37作为带动曲柄转动的滑块。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。

实施例六

本实施例如图13所示。图13中的与图1相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图13与图1的不同之处仅在于取消了链条链轮机构，以活塞式压缩机的活塞39作为可被浮箱8带动的第一从动件，第一牵引部26与活塞39连接。当浮箱8上浮的时候，浮箱8带动活塞39运动，使活塞式压缩机对外做功，实现对外输出动力。活塞式压缩机的活塞缸40既可以如图13那样浸在高水位侧2的水中，也可以位于高水位侧2的水面之上。活塞缸40内的工作介质可以是空气、水、或者油等各种流体。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。

实施例七

本实施例如图14所示。本实施例与实施例四基本相同。图14中的与图11相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图14与图11的不同之处仅在于，作为第二从动件的链条32与一个活塞式压缩机的活塞42连接。当浮箱8带动链条32移动的时候，同时带动活塞42移动，使活塞式压缩机对外做功，实现对外输出动力。活塞式压缩机的活塞缸43内的工作介质可以是空气、水、或者油等各种流体。

作为本实施例的另外一种实施方式，可以省去链条32和链轮33，将第二牵引部34直接与活塞式压缩机的活塞42连接。在放下浮箱8的时候，浮箱8向下顶住第二牵引部34，从而直接带动活塞42移动。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例四和实施例一。

实施例八

本实施例如图15所示。图15中的与图1相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图15与图1的不同之处在于，在低水位侧的水底设有第一隔水墙48，通道47的一端延伸至第一隔水墙48，第一闸门6设置在第一隔水墙48与坝体1之间。当第一闸门6关闭时可将高水位侧2与低水位侧3之间的水流通路隔断。本实施例的动作原理与实施例一的不同之处在于，第一闸门6是在浮箱8被拖拽入低水位侧3的过程中打开的，待浮箱8沉到低水位侧3的水底后就关闭第一闸门6。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。

实施例九

本实施例如图16所示。图16中的与图1相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。图16与图1的不同之处在于，在高水位侧的水底设有第二隔水墙49，通道47的一端延伸至第二隔水墙49，在第二隔水墙49与坝体1之间设有第二闸门7。当第二闸门7关闭时可将高水位侧与低水位侧之间的水流通路隔断。本实施例的动作原理与实施例一的不同之处在于，第二闸门7是在浮箱8上浮的过程中打开的，待浮箱8上浮经过第二闸门7后就关闭第二闸门7。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。

实施例十

本实施例如图17所示。图17中的与图1相同的标号表示的是功能、结构相同的零部件。本实施例相当于实施例八与实施例九的结合，既设有第一隔水墙48又设有第二隔水墙49，既设有第一闸门6又设有第二闸门7。第一闸门6在浮箱8被拖拽入低水位侧3的过程中打开，第二闸门7在浮箱8上浮的过程中打开，第一闸门6和第二闸门7不同时打开。

本实施例未述及的结构和动作原理可参照实施例一。

以上各实施例的结构可以互相灵活组合构成新的实施例。例如，实施例四中的由链条32和链轮33组成的链条链轮机构，以及第二动力输出轴35可以组合到其他实施例中；又如，实施例五中的杆件37、转轮38以及第二动力输出轴35可以组合到其他实施例中；又如，实施例七中的活塞42和活塞缸43可以组合到实施例五中，在实施例五的杆件37上连接实施例七所述的活塞42。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种用水坝输出动力的系统，其特征是：

在水坝的坝体底部设有通道，通道连通坝体的高水位侧与低水位侧的水；

设有浮箱以及对浮箱施力，强迫浮箱沉到水底的浮箱施压机构；

在水底设有第一移动机构，当浮箱施压机构将浮箱沉到低水位侧的水底后，由第一移动机构带动浮箱经过所述通道从低水位侧的水底移动到高水位侧的水底；

在坝体的上方设有第二移动机构和起吊机构，第二移动机构与起吊机构连接，第二移动机构可带动起吊机构往返于低水位侧的上方和高水位侧的上方，起吊机构连接有可抓住浮箱的挂接机构；

在高水位侧的水中设有可被浮箱带动的第一从动件，第一从动件设有第一牵引部，在浮箱从高水位侧的水底上浮到水面的过程中，浮箱可向上顶住第一牵引部，从而通过第一牵引部带动第一从动件移动。

2.如权利要求1所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述第一从动件是一个链条链轮机构中的链条，所述第一牵引部连接在链条上，在链条链轮机构中至少有一个链轮连接有第一动力输出轴，由链轮驱动第一动力输出轴转动。

3.如权利要求1所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述第一从动件是一条竖立的杆件，所述第一牵引部连接在杆件上，杆件与一个转轮连接，利用向上移动的杆件带动转轮转动，转轮连接有动力输出轴，由转轮驱动动力输出轴转动。

4.如权利要求1所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述第一从动件是活塞式压缩机的活塞，所述第一牵引部与活塞连接。

5.如权利要求1所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：在所述低水位侧的水面上方设有可被所述浮箱拖拽的第二从动件，第二从动件设有第二牵引部，在所述浮箱被所述起吊机构放下的过程中，所述浮箱可向下顶住第二牵引部，从而通过第二牵引部拖拽第二从动件移动。

6.如权利要求5所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述第二从动件是一个链条链轮机构中的链条，所述第二牵引部连接在该链条上，在链条链轮机构中至少有一个链轮连接有第二动力输出轴，由链轮驱动第二动力输出轴转动。

7.如权利要求5所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述第二从动件是一条竖立的杆件，所述第二牵引部连接在该杆件上，杆件与一个转轮连接，利用移动的杆件带动转轮转动，转轮连接有第二动力输出轴，由转轮驱动第二动力输出轴转动。

8.如权利要求5所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述第二从动件与活塞式压缩机的活塞连接。

9.如权利要求5所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述第二从动件连接有载物箱。

10.如权利要求1所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：在所述第一移动机构上设有浮箱锁定机构，浮箱锁定机构可固定和释放所述浮箱。

11.如权利要求10所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述浮箱锁定机构是电磁铁。

12.如权利要求1所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述浮箱连接有货物箱，货物箱与所述浮箱一起沉浮。

13.如权利要求1所述的一种用水坝输出动力的系统，其特征是：所述通道设有第一闸门，当第一闸门关闭时可将高水位侧与低水位侧之间的水流通路隔断。

14.如权利要求13所述的一种利用水坝输出动力的系统，其特征是：在低水位侧的水底设有第一隔水墙，所述通道的一端延伸至第一隔水墙，所述第一闸门设置在第一隔水墙与所述坝体之间。

15.如权利要求1所述的一种利用水坝输出动力的系统，其特征是：在高水位侧的水底设有第二隔水墙，所述通道的一端延伸至第二隔水墙，在第二隔水墙与所述坝体之间设有第二闸门，当第二闸门关闭时可将高水位侧与低水位侧之间的水流通路隔断。