CN101603498B - 海浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海浪发电装置。本发明海浪发电装置，包括至少一个带有取能装置的发电单元，所述发电单元包括一下端为安装部的导向支架和可沿该导向支架上下运行的浮箱，以及随浮箱上下运行的所说的取能装置，其中导向支架竖直的设有齿条，所述取能装置的输入轴相应设有与该齿条啮合的齿轮，用于驱动发电机发电。本发明提供了一种结构简单，成本低，且使用灵活方便的海浪发电装置。

Description

海浪发电装置

(一)技术领域

本发明涉及一种海浪发电装置，其包括至少一个带有取能装置的发电单元，通过浮置装置取海浪势能，并通过所述取能装置将所述海浪势能转化为机械能，进而转化为电能。

(二)背景技术

随着工业的发展和化石燃料的日渐枯竭，包括风能、太阳能在内的新能源开发逐渐为人们所重视，其中新能源还包括潮汐能和海浪能，从应用来看，潮汐能因应用原理简单，已经投入实际使用。利用海浪发电目前尚处于研究阶段，出现了很多应用模型。

其中中国知识产权局第91105954.7发明专利申请公开了一种利用浮箱驱动杠杆，再由杠杆压缩空气，最终由压缩空气驱动发电机的方案，该方案传动机构含有至少三级，结构比较复杂；并且其承载发电设备的装置怎么固定没有示出，实际上，在海洋中构建平台是基础，如果都是漂浮在海面上的部件，各部件同随波浪下上起伏，相互间没有相对运动，根本无法取能。

另，中国第98112040.7号发明专利对目前利用海浪发电的装置作了一定介绍，并公开了一种海浪发电装置，该发电装置利用所说配重浮体和联合浮体的相对运动取能，首先该方案否定了目前大多数海浪发电设备设置锚链的方案，认为其受限于锚链长度不适合深海应用，但其效果说明又提到所获的电能通过电缆传输到岸上。然而其所谓的深海应用并无实际价值，因各国，尤其是我国领海本身都属于浅海区，如果强调深海(多为公海)应用不仅设备设置困难，而且远离领土，所产生的电能输送比较困难。该方案利用浮体作为平台，自身不稳定，可能随着洋流到处飘荡，设置水下输电电缆显然也不合理。再者，利用位于同一区域的两个浮体产生相对运动来取能稳定性偏差，虽然联合浮体受海浪影响小，整体稳定性会因其面积大小而不同，如果面积较小，显然联合浮体局部和该部位的配重浮体一起沉浮，虽然两者会有起伏差，但不足以提供发电动力。

(三)发明内容

因此，本发明针对目前现有技术的上述缺陷，提供了一种结构简单，成本低，且使用灵活方便的海浪发电装置。

本发明采用的技术方案为：

本发明海浪发电装置，包括至少一个带有取能装置的发电单元，所述发电单元包括一下端为安装部的导向支架和可沿该导向支架上下运行的浮箱，以及随浮箱上下运行的所说的取能装置，其中导向支架竖直的设有齿条，所述取能装置的输入轴相应设有与该齿条啮合的齿轮，用于驱动发电机发电。

基于本发明技术方案的海浪发电装置可以单独使用也可以成组使用，有别于现有海浪发电装置必须成组使用的方案，单独使用时，所述导向支架直接固定在海底即可，使用灵活方便。从取能方式上来说，通常的取能方式都是将海浪势能转化为机械能，然后再转化为电能，将机械能转化为电能的技术目前已经非常成熟，本方案采用浮箱取海浪势能，通过与所述导向支架的相对运动将海浪势能转化为浮箱的势能，该势能通过所说的齿轮齿条机构将该势能转化为机械能，进而转化为电能，取能方式更直接，简化了机械结构，成本低。且所说的导向支架既是支架，又对浮筒的上下运动进行导向，这也是发电单元能够单独使用的原因之一，并简化了机械结构。

上述海浪发电装置，所述取能装置包括带有所述输入轴的减速箱，其输出轴与所述发电机相连。

所述导向支架贯穿所述浮箱中部，两者配合面间留有间隙，并通过设于浮箱上的辊子形成滚动摩擦配合。

上述海浪发电装置，所述导向支架采用工字钢、H型钢或横截面具有“工”字结构的支架，其中部的辐板设有所述齿条，两边底板形成与所述辊子配合的轨架。

所述发电单元为多个时，每个发电单元的导向支架上下端设有支架单元，邻近支架单元间通过用于调整发电单元间距的连接部连接。

上述海浪发电装置，所述下连接部为轴套滑动配合部，上连接部为连接板结构，该连接板结构为内外滑动配合的内套管和横截面为C形的外套管，其中内套管的连接板从所述外套管的纵开口探出间隔连接所述上支架单元，外套管的连接板连接其余的上支架单元。

上述海浪发电装置，所述浮箱长度方向垂直于支架单元，并平行于所述辊子轴线。

上述海浪发电装置，所述下支架单元组通过至少两个带有锚链的调整浮筒锚固于海底，其中所述锚链通过卷扬机安装于所述调整浮筒上。

上述海浪发电装置，所述调整浮筒下侧部开有进排水孔，且内设有抽排气装置，用于调整浮筒内的水量。

上述海浪发电装置，所述浮箱为圆柱形或下部具有弧形轮廓的箱体，或具有水平底面的箱体。

(四)附图说明

图1为本发明实施例中发电单元的结构示意图。

图2为本发明实施例中成组发电单元安装结构示意图；图中虚线表示海浪。

图3为内、外套管的一种结构示意图。

图中：1、齿轮，2、轨架，3、齿条，4、辐板，5、辊子，6、支架，7、浮箱，8、安装部，9、发电机，10、减速箱，11、上支架，12、发电单元，13、连接部，14、支架单元，15、吸排气装置，16、锚链，17、调整浮筒，18、卷扬机，19、内套管，20、连接板，21、外套管，22、连接板。

(五)具体实施方式

参照说明附图1至3，基于本发明海浪发电装置技术方案的实施例，包括至少一个带有取能装置的发电单元12，所述发电单元包括一下端为安装部8的导向支架和可沿该导向支架上下运行的浮箱7，以及随浮箱上下运行的所说的取能装置，其中导向支架竖直的设有齿条3，所述取能装置的输入轴相应设有与该齿条啮合的齿轮1，用于驱动发电机9发电。

作为一种简化的机械传动连接，所述取能装置包括带有所述输入轴的减速箱10，其输出轴与所述发电机相连。或者进一步地，减速机的输出轴与发电机的轴为同一根轴，成一体机结构，不仅便于防水设计，结构也会更紧凑，成本也会降低。当然，这里的发电机最好使用防水发电机。

所述导向支架贯穿所述浮箱中部，两者配合面间留有间隙，并通过设于浮箱上的辊子5形成滚动摩擦配合。其中，导向支架贯穿浮箱中部主要考虑受理的均衡性，减小浮箱作用于导向支架的翻转力矩；而两者配合留有间隙，采用滚动摩擦配合，可有效的减小两者相对运动的摩擦力，减小摩擦损耗。

所述导向支架采用工字钢、H型钢或横截面具有“工”字结构的支架，其中部的辐板4设有所述齿条，两边底板形成与所述辊子配合的轨架2。相比之下，本方案倾向于采用型钢，结构强度大，便于大规模生产。而采用其他及加工的具有“工”字结构的支架则可以根据现场情况进行加工，灵活性相对会好一些。

自然，单个发电单元发电能力有限，所以所述发电单元为多个时，每个发电单元的导向支架上下端设有支架单元14，邻近支架单元间通过用于调整发电单元间距的连接部13连接。其中用于调整间距的装置主要是调整发电单元间的间距，以便于获得比较好的取能位置。不过，由于本方案的取能海浪势能的装置为浮箱，单个发电单元浮箱的运行与其他发电单元关系并不很大，因此，采用密排的发电单元结构，舍弃调整装置。

进一步地，所述下连接部为轴套滑动配合部，上连接部为连接板结构，该连接板结构为内外滑动配合的内套管19和横截面为C形的外套管21，其中内套管的连接板20从所述外套管的纵开口探出间隔连接所述上支架单元，外套管的连接板22连接其余的上支架单元。显然，外套管或者内套管之一为固定部件，另一位活动部件，就可以均匀的将发电单元拉开或者进行密排。另外一点是，成排的发电单元对受到水流的影响，而使得其排向于海浪方向一致，便于发电单元方向的自然调节。

为了减小浮箱产生的翻转力矩和辊子接触面的压力，所述浮箱长度方向垂直于支架单元，并平行于所述辊子轴线。

所述下支架单元组通过至少两个带有锚链16的调整浮筒17锚固于海底，其中所述锚链通过卷扬机18安装于所述调整浮筒上。调整浮筒用于调整发电单元入水深度，同时作为支撑。显然的一点是，采用锚链固定有一定的活动性，在海浪冲击过来时，会产生一定的倾斜，这种倾斜是有利的，可以变产生浮筒翻转力矩的力为驱动浮筒沿到支架运行的力，取能效果更好。

所述调整浮筒下侧部开有进排水孔，且内设有抽排气装置5，用于调整浮筒内的水量，进而调整其作为平台的浮力，以适应不同海况下海浪的冲击力。

本方案的一个实施例所述浮箱为圆柱形或下部具有弧形轮廓的箱体，与涌浪波形相似，对浮箱冲击力比较小；本方案的另一个实施例，浮箱采用具有水平底面的箱体，海浪冲击力作用线垂直于水平地面，取能效果更好。

Claims (8)

1.一种海浪发电装置，包括至少一个带有取能装置的发电单元(12)，该发电单元包括一下端为安装部(8)的导向支架和可沿该导向支架上下运行的浮箱(7)，以及随浮箱上下运行的所说的取能装置，其中导向支架竖直的设有齿条(3)，所述取能装置的输入轴相应设有与该齿条啮合的齿轮(1)，用于驱动发电机(9)发电，所述导向支架贯穿所述浮箱中部，两者配合面间留有间隙，并通过设于浮箱上的辊子(5)形成滚动摩擦配合，其特征在于：所述导向支架采用横截面具有“工”字结构的支架，其中部的辐板(4)设有所述齿条，两边底板形成与所述辊子配合的轨架(2)。

2.根据权利要求1所述的海浪发电装置，其特征在于：所述取能装置包括带有所述输入轴的减速箱(10)，其输出轴与所述发电机相连。

3.根据权利要求1所述的海浪发电装置，其特征在于：所述发电单元为多个时，每个发电单元的导向支架上下端设有支架单元(14)，邻近支架单元间通过用于调整发电单元间距的连接部(13)连接。

4.根据权利要求3所述的海浪发电装置，其特征在于：用于调整邻近发电单元间距的一对连接部中位于下部的连接部为轴套滑动配合部，相应地，位于上部的连接部为连接板结构，该连接板结构为内外滑动配合的内套管(19)和横截面为C形的外套管(21)，其中内套管的连接板(20)从所述外套管的纵开口探出间隔连接所述导向支架上端的支架单元，外套管的连接板(22)连接其余的所述导向支架上端的支架单元。

5.根据权利要求4所述的海浪发电装置，其特征在于：所述浮箱长度方向垂直于支架单元，并平行于所述辊子轴线。

6.根据权利要求5所述的海浪发电装置，其特征在于：所述导向支架下端的支架单元组通过至少两个带有锚链(16)的调整浮筒(17)锚固于海底，其中所述锚链通过卷扬机(18)安装于所述调整浮筒上。

7.根据权利要求6所述的海浪发电装置，其特征在于：所述调整浮筒下侧部开有进排水孔，且内设有抽排气装置(5)，用于调整浮筒内的水量。

8.根据权利要求1至7之一所述的海浪发电装置，其特征在于：所述浮箱为圆柱形或下部具有弧形轮廓的箱体，或具有水平底面的箱体。

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