一种管联轴龙旋协同式高效动力转换装置的制作方法

本发明属于能量转换输出设备技术领域，具体涉及一种结构简单、操作简便的，以静水浮力能为动力源的管联轴龙旋协同式高效动力转换装置。

背景技术：

地球上可被开发利用的矿物质能源是有限的，随着人类对能源消耗的日益增加，矿物质能源日渐枯竭。寻求可持续的绿色能源替代是人类不断追寻的目标。自然水力资源、太阳能、风能、潮汐能等都是可持续利用的绿色能源，但是，这类能源均受制于自然条件的影响，时空分布不均，而且现有能量利用技术还存在不少缺陷，利用效率较低，都给人类绿能的综合利用和普及推广带来了诸多困难。

水能载舟，亦能覆舟。水有动水之能，更有静水之力。水作为清洁能源，其中蕴涵着巨大的浮力能。水的浮力能却没有得到更为广泛而高效的利用，至今浮力能的利用方式和途径还主要局限于在交通运输工具方面。现有技术能把浮力能转换成其他形式能量加以利用的设备还很少，更没有广泛地工业化应用。在能源日益紧缺的今天，开发能够充分利用液体浮力能转换为其他能够直接利用的能源，比如机械能或电能，以更方便地服务于人类的生产生活，具有广泛的社会学与经济学意义。本发明人曾开发了多项利用浮力能转换机械能乃至电能的装置，并申请了多项国家发明专利，比如一种垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置（zl2014102484112）；一种水力自浮式大容量高扬程水提升装置（2l2015103762285）；一种水力自浮式高效动力转换输出装置（zl2015103762872）；一种助浮提升式大容量高扬程液体高效泵送装置（zl2015100223080），利用浮力与重力做功对外输出动力。发明人经过多年的潜心试验研究，不断优化浮力能转换与利用的技术方案。实践证明这些发明的技术方案还有很大的改进与优化空间，能够进一步提高浮力能的转换效率，进而提高动力转换与输出的效率与效果，以弥补现有技术浮力能利用不足的缺陷，让静水能量可以像自然水力能那样更高效的加以利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种结构简单，操作简便，能够充分利用、转换静水浮力能的管联轴龙旋协同式高效动力转换装置。

本发明的目的是这样实现的，所述管联轴龙旋协同式高效动力转换装置，包括基础和动力发生装置，所述基础上通过机架设置动力发生装置，所述的动力发生装置包括管联轴和依次联接的动力器组件，所述的动力器组件并通过管联轴之中心轴设置于机架上。

本发明基于管联轴上联结的一组依次转动一定的相位角，螺旋延伸的动力器，并通过两端设置的中心轴，组成一套动力转换装置，即动力器沿管联轴轴向螺旋延伸，形成龙旋状态；动力器内水的浮力作用，使动力器随时转换为“上重下轻”的态势，均布且偏置的动力器有利于推动管联轴按设计旋转方向转动，将动力器内水的浮力能转换为中心轴的转动的机械能。本发明结构紧凑，操作简便，系统自动控制运行，高效转换输出动力。

附图说明

图1为本发明之整体结构示意图；

图2为图1之aa向半剖视示意图；

图3为本发明被动浮力器5和调整浮力器6纵向结构及其与动力棒7、动力棒导管12以及动压板10之间的配合关系半剖视示意图；

图4为本发明之动力棒7、动力棒导管12与力棒锁11之间的配合关系半剖视示意图；

图5为图4之俯视图；

图6为本发明刹车装置结构示意图；

图7为图6之深度半剖视示意图，展示其内为滑轮组与刹车盘通过齿轮之配合关系；

图8为与刹车系统配合的施力装置之纵向剖视示意图；

图9为与刹车系统配合的另一施力装置之纵向剖视示意图。

图中标号：1~管联轴，2~中心轴，3~动力器，4~主动浮力器，5~被动浮力器，6~调整浮力器，7~动力棒，71~应锁装置，8~滑轮，9~传动索，10~动压板，11~力棒锁，12~动力棒导管，13~钢索阻水管，14~轴联法兰，15~锁扣，16~轴承座，17~端罩，18~刹车盘，19~制动器，191~解除杆，192~刹车片，193~解除索，194~施力杆，195~施力弹簧，20~控制舱，21~主动舱，22~助动舱，23~机架，24~基础，25~刹车座，26~压杆导槽，27~施力装置，271~外筒，272~内筒，273~推拉杆，274~下档杆，275~上档凸缘，276~隔板，277~联动索。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

如附图1~图5所示，本发明所述管联轴龙旋协同式高效动力转换装置，包括基础和动力发生装置，所述基础24上通过机架23设置动力发生装置，所述的动力发生装置包括管联轴1和依次联接的动力器组件，所述的动力器组件并通过管联轴1之中心轴2设置于机架23上。

所述动力器组件包括管联轴1和动力器3，两者相交且垂直，即管联轴1垂直于且穿过动力器3纵向轴线中点设置，动力器3两端分别轴联法兰14。

所述动力器3为对称式贯通式舱结构，中心段为主动舱21，两伸展段为助动舱22，所述主动舱21内设置主动浮力器4，所述助动舱22内分别设置被动浮力器5和调整浮力器6，所述主动浮力器4、被动浮力器5和调整浮力器6三者同轴贯通配合；所述主动浮力器4、被动浮力器5和调整浮力器6三者之轴心设置同轴贯通配合之动力导管12，所述动力导管12内设置与之配合的动力棒7，动力棒7依其重力在导管内自由滑动，所述动力棒7两端分别设置锁合装置71。

所述动力器3之助动舱22两端还设置有控制舱20，控制舱20内分别设置两组滑轮8，传动索9绕过滑轮8并穿过各浮力器后闭合，并与滑轮组传动配合；所述传动索9分别于被动浮力器5通过传动索上设置的锁扣15锁定配合，以使分处于上位和下位的被动浮力器5工作配合。

所述被动浮力器5设置于调整浮力器6之外侧，即调整浮力器6设置于主动浮力器4与被动浮力器5之间，被动浮力器5与调整浮力器6两者之间在助动舱22内通过传动索9形成推压式配合关系。

所述动力棒7径向平行设置一对动压杆，且位于主动浮力器4之两端外侧，分别通过压杆导槽26连接动力棒导管12外的动压板10，分别对应设置于主动浮力器4和调整浮力器6之间；两动压板10分别施力于调整浮力器6之上；所述动力棒7两端分别设置应锁装置71，对应于助动舱21外的控制舱21内设置力棒锁11。

所述力棒锁11为永磁材料制作，相应地应锁装置71也为永磁材料制作，且两者极性相反，即相吸态配合。当动力棒7处于下位时，其端部设置的应锁装置71与极性相反的磁性力棒锁11相互吸引，锁定。随着管联轴1带动动力器3旋转，当处于下位的动力棒7随之转到上位，乃至高位时，动力棒7的重力大于磁性锁装置的磁吸力，动力棒7落下直至其另一端应锁装置71与处于低位的力棒锁11相互吸引，锁定。如此循环往复。

所述动力棒7为重力棒，其为空心管式结构，其两端部设置分别应锁装置71，空心结构的动力棒7内，可以调整其内填充物的重量改变动力棒的质量，以调整动力棒7与力棒锁11之间解锁的状态，以及对调整浮力器6的推拉作用力。

所述动力器3通过轴联法兰14相互联结组合，依次沿顺时针或逆时针旋转设计角度联结，即使每个动力器都较前一相邻动力器向一个特定径向方向旋转一个特定的设计角度，依次类推，沿管联轴螺旋延伸，形成所述的龙旋状态；两端部的动力器3通过轴联法兰14联结中心轴2，并通过轴承座设置于机架上；根据设计要求和管联轴长度，动力器3之间可以设置中心轴和中间机架。

作为一个实施例，所述特定径向为顺时针或逆时针，所述特定设计角度（偏转相位角）为22.5°；其他偏转相位角，如15°、30°、45°或60°等，沿径向顺时针或逆时针偏转，均不影响本发明目的的实现。

所述动力器组件之两端部管联轴1设置中心轴2，所述中心轴2联接动力转换装置对外输出动力，所述动力转换装置为机械能转换装置、机械能利用装置或发电设备。

图6、图7示出了本发明刹车装置的结构关系，所述控制舱20内设置刹车装置与刹车盘18、滑轮组，且通过传动索9传统配合，即所述刹车盘18通过设置的传动齿轮181分别与滑轮8同轴设置的随动齿轮81相互啮合，实现滑轮组、传动索和刹车盘的传动配合；所述刹车装置设置于控制舱20与助动舱21之间的基座25上，与刹车盘18实现制动配合。

所述滑轮8侧面与之同轴设置随动齿轮81，每个滑轮8组设置一对滑轮8，两者之间设置刹车盘18，刹车盘18与之同轴设置传动齿轮181，传动齿轮181分别与两个滑轮同轴的随动齿轮81相互啮合，传动配合；传动索9在每组滑轮组的每个滑轮8上绕至少一圈，以提高传动效率和刹车制动即时反应灵敏性。

所述动力器3的传动系统设置2组滑轮组，每个滑轮组有2个滑轮，分别与一根传动索9、一个刹车盘18、一套刹车装置19组成一套传统系统。

所述刹车装置为对称夹持双向施力结构，包括施力杆194、刹车片192、施力弹簧195、解除索193和解除杆191，所述施力杆194对称设置，并在其解除段两者通过铰轴铰接式配合，两施力杆之施力端通过拉力弹簧施力态配合，以使施力杆内侧设置的刹车片192与刹车盘18两侧紧密贴合，且处于刹车状态；两施力杆之解刹端通过解除索193张紧式连接，所述解除索193横向穿过解除杆191施力段，解除杆191前端支点与设置于动力器导轨之端板10上的支座铰轴式配合；解除杆191加力端与动态施力装置27之推拉杆铰接配合，有条件地向解除杆191施力，解除杆191或上或下，拉动或推动解除索193，以牵动解刹端收拢，克服弹簧195拉力解除刹车状态。

图8示出了本发明一种施力装置的结构关系，所述动态施力装置27为套筒式结构，其外筒271与制动舱外41筒相固结，其内筒272为偏心配重式结构，一端为实心，一端为空心，空心端与推拉杆273动态推拉式配合，推拉杆273顶端与解除杆191加力端铰接式配合，推拉杆273设置下档凸缘274和上档凸缘275，分别与内筒272和外筒271限位配合。

图9示出了本发明另一种施力装置的结构关系，所述动态施力装置27为套筒式结构，其外筒与制动舱外筒相固结，其内筒272为分体结构，上下各置一个，两者之间设置上下两块隔板276，两内筒直接通过联动索277连接，联动索277中间节点连接于解除杆191的加力端。

本发明工作原理：

本发明基于管联轴上联结的一组依次转动一定的相位角，螺旋延伸的动力器，并通过两端设置的中心轴，组成一套动力转换装置，即动力器沿管联轴轴向螺旋延伸，形成龙旋状态；动力器内水的浮力作用，使动力器随时转换为“上重下轻”的态势，均布且偏置的动力器有利于推动管联轴按设计旋转方向转动，将动力器内水的浮力能转换为中心轴的转动的机械能。每套动力器3为直筒型结构，每旋转180°就自动转换一次态势，改变主动浮力器4上升产生动力，把上下位被动浮力器5都拉压下去至设计位置。同时动力棒7自动把调整浮力器6也压到了设计位置，又形成了第二次上重下轻态势，这样反反复复的自动调整水的位置，永远都是上重下轻态势，管联轴旋转通过中心轴转换动力。

本发明采取“隔舱式结构”，主动浮力器4、被动浮力器5和调整浮力器6三者隔舱分立设置，发挥协同作用。动力器中主动浮力器4和调整浮力器6两者能量较大发挥主动性作用，被动浮力器5能量较小，处于被动协同运行状态；当一组动力器处于竖直状态时，其中的主动浮力器4和调整浮力器6就向上提升，通过传动索9的牵动作用，把被动浮力器5向下压制而沉降。下位动力器中的被动浮力器5空管就落到下位了，形成了下轻的态势。而上位动力器中的主动浮力器4和调整浮力器6这时也向上浮升，也就把被动浮力器5带压下去了，形成了空管向下，水位向上的上重态势。因此，本发明动力系统之动力来源于动力器中水的浮力能与物体质量间的能量转换，通过系统初始水力能的输入，把系统内调整到“上重下轻”的“准稳态”，通过浮力能转换为物体质量的势能，成组动力器内物体（质量）势能的依次转换，推动转轮动力器带动动力轴旋转，如同杂技演员在滚轮内脚踏滚轮内壁驱动滚轮旋转，滚轮转动形成驱动力一样。将浮力能转换为机械能，机械能可以嘴馋下利用，再行转换或带动发动机发电，对外输出动力。

本发明的工作过程：

认真细致的检查好发动机各种部件，配件的质量和达到启动要求，达到设计标准可以启动时。先把制动器刹车刹紧，然后打开进出气阀，通过进出水阀向动力器内灌水，同时排除舱内气体，满水后，关闭动力器上的进出气阀和进出水阀，各动力器逐一灌满水，动力器进入基础工作状态。把安装好的动力器3内的主动浮力器4调整到做功位置，即向上浮升到了设计位置，同时把上位的被动浮力器5拉下到设计位置，使之能量棒顶端是水，成了重力位置。同时下位的被动浮力器5压到底部位置，使之成为了下面位置没有水，是空的被动浮力器5占据了位置。与此同时，调整动力器6动力棒7上的动压板10压制到了中部位置，使水被排到了离中心轴很近的位置，就形成上重下轻的动力棒，使上位形成了有强大重力，而下位却变成了没有任何重力的空气，即形成了上重下轻的态势，动力器就驱动管联轴旋转啦。

通过刹车装置调整动力器内各浮力器的位态。首先将处于正下位的动力器内各动力器进行调整：让主动浮力器4调整到高位，被动浮力器5处于低位，调整浮力器5处于上位，各偏转相位角设置的动力器3依次如法调整，直到第一个动力器3到了180°相位角位置，发生第一状态翻转。每个动力器到了竖直状态即发生状态翻转，始终有动力器处于“上重下轻”的状态，即处于“蓄势待发”高位势能蓄能状态，即动力发生系统进入工作准备，待启动状态；此时解除刹车，系统会随着管联轴上一组螺旋布局的动力器内状态翻转，而转动并将动力转换输出。