CN101672243A - 摇摆式水下波浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种摇摆式水下波浪发电装置，包括设有一密封开口的抗水压防漏固定座、波浪摇摆受力装置、发电机。波浪摇摆受力装置包括露出在抗水压防漏固定座外的摇板、与摇板相连的连杆及设于连杆底部的弧形齿轮，连杆穿过抗水压防漏固定座上的密封开口，连杆的顶端位于抗水压防漏固定座外，连杆的底端位于抗水压防漏固定座内，设于连杆上的转轴连接在密封开口上，弧形齿轮的设置方向与摇板板面垂直，弧形齿轮与设于抗水压防漏固定座内的发电机之间连接有传动机构，发电机的输出电缆引出抗水压防漏固定座外。本发明中间环节少，实现方便，效率高，电力输出的波动小，能承受灾害性海洋气候的破坏，使用方便，成本低廉，实现稳定，运行安全。

Description

摇摆式水下波浪发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种利用海水波浪产生的能量进行发电的摇摆式水下波浪发电装置。

背景技术

大海波浪能源是一种密度低、不稳定、无污染、可再生、储量大、分布广、利用难的能源。随着世界矿物能源的逐步减少，人们必须寻找新的能源，海洋能源无疑是首选的新能源之一；随着矿物能源对环境的破坏日益严重，人们也在寻找新的替代能源，可再生、清洁的海洋能源，也是最理想的替代能源之一。由于大海波浪的利用地点局限在海岸附近，还容易受到海洋灾害性气候的侵袭，因此开发成本高，规模小，经济效益差，投资回收期长，大大地束缚了波浪能源的大规模商业化开发利用和发展。

虽然波浪能源开发的技术复杂、成本高、投资回收期长，但是近200年来，世界各国还是投入了很大的力量进行了不懈的探索和研究。除了实验室研究外，挪威、日本、英国、美国、法国、西班牙和中国等国家已建成多个数十瓦至数百千瓦的试验波浪发电装置，主要的形式有活动点头鸭、波面筏、海蚌型、浮体式振荡水柱型、固定式(岸式)振荡水柱型、水流型、压力柔性袋型等。但是这些发电装置都存在一个共同的问题，就是波浪能转换成电能的中间环节多，效率低，电力输出波动性大，这也是影响波浪发电大规模开发利用的主要原因之一。把分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，装置及其构筑物能承受灾害性海洋气候的破坏，实现安全运行，是当今波浪能开发的难题和方向。

发明内容

本发明主要解决原有的波浪发电装置中间环节多、效率低、电力输出波动性大、运行不稳定的技术问题；提供一种把分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，中间环节少，实现方便，效率高，减小电力输出的波动，装置及其构筑物能承受灾害性海洋气候的破坏，实现稳定、安全运行的摇摆式水下波浪发电装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括抗水压防漏固定座、波浪摇摆受力装置、发电机，所述的抗水压防漏固定座上设有一密封开口，所述的波浪摇摆受力装置穿过所述的密封开口，波浪摇摆受力装置的顶部露出抗水压防漏固定座外，其底部伸入抗水压防漏固定座内，波浪摇摆受力装置上的转轴连接在所述的密封开口上，所述的波浪摇摆受力装置的底部与设于抗水压防漏固定座内的发电机之间连接有传动机构，发电机的输出电缆引出抗水压防漏固定座外。大海产生的波浪推动波浪摇摆受力装置使其以转轴为支点来回摇晃，不论动力大小，波浪摇摆受力装置都会通过传动机构转动发电机转轴实现发电，产生的电能通过输出电缆传回控制站。本装置将波浪动能转换成电能，中间环节少，实现方便，效率高，减小电力输出的波动，运行稳定且安全。

岸边前浪退下与后浪交会所产生的摇晃的密度、流速及波浪摇摆受力装置的受力面积影响转换成的电能大小，因此波浪摇摆受力装置的受力面积可根据发电机的容量配置。为提高发电效率必须综合环境的风向、风力、潮汐时间、海水深度、海床形状、海床坡度等数据进行详细运算设置。根据发电需求可设置多个摇摆式水下波浪发电装置进行并联发电。抗水压防漏固定座及波浪摇摆受力装置可使用防海水腐蚀的材质，如塑料、精密陶瓷或耐腐蚀的橡胶、不锈钢，也可使用钛、铜或铜合金或其它耐腐蚀合金。

作为优选，所述的波浪摇摆受力装置包括露出在抗水压防漏固定座外的摇板、与摇板相连的连杆及设于连杆底部的弧形齿轮，连杆穿过抗水压防漏固定座上的密封开口，连杆的顶端位于抗水压防漏固定座外，连杆的底端位于抗水压防漏固定座内，所述的转轴设在连杆上，摇板是块平面板体，弧形齿轮的设置方向与所述的摇板板面垂直，弧形齿轮与传动机构啮合。摇板的面积比较大，确保与海水有较大的接触面，海水有点波动就能带动摇板来回摇晃，使之能吸收更多的波浪能源。海水波浪推动摇板，带动弧形齿轮旋转，通过啮合关系，进一步带动传动机构作出一级一级的力的传递，最后传递给发电机的转轴使之旋转，从而实现发电。

作为优选，所述的传动机构包括与弧形齿轮啮合的一号齿轮，一号齿轮的一侧设有正转离合齿轮，一号齿轮的另一侧设有逆转离合齿轮，一号齿轮、正转离合齿轮及逆转离合齿轮都同轴设在第一旋转轴上，第一旋转轴的两端通过轴承安装在所述的抗水压防漏固定座上；所述的正转离合齿轮的下方设有与之啮合的二号齿轮，逆转离合齿轮的下方设有与之啮合的反向轮，反向轮的下方设有与反向轮啮合的三号齿轮，二号齿轮和三号齿轮之间设有四号齿轮，四号齿轮与位于其下方的五号齿轮啮合，五号齿轮设在发电机的转轴上，二号齿轮、三号齿轮及四号齿轮都同轴设在第二旋转轴上，第二旋转轴的两端通过轴承安装在所述的抗水压防漏固定座上。当摇板受到海水波浪的正向推动时，弧形齿轮带动一号齿轮正转，这时正转离合齿轮内部的凸轮展开带动正转离合齿轮旋转，逆转离合齿轮不转动，正转离合齿轮带动二号齿轮旋转，再由二号齿轮通过四号齿轮带动五号齿轮旋转，最后带动发电机转轴正转，实现发电。当摇板受到海水波浪的反向推动时，弧形齿轮带动一号齿轮反转，这时正转离合齿轮不旋转，逆转离合齿轮内部的凸轮展开带动逆转离合齿轮转动，逆转离合齿轮带动反向轮旋转，反向轮再带动三号齿轮旋转，再由三号齿轮通过四号齿轮带动五号齿轮旋转，最后带动发电机转轴正转，实现发电。利用离心原理当摇板正转时，正转离合齿轮内部的凸轮展开带动转动；摇板逆转时，逆转离合齿轮内部的凸轮展开带动转动。故不论海水波浪从哪个方向推动摇板，通过传动机构的转换，发电机都能输出正向电压，确保提供给控制站稳定且安全的电压。

作为优选，所述的抗水压防漏固定座的密封开口上设有陶瓷风箱型密封套，所述的波浪摇摆受力装置从陶瓷风箱型密封套中穿过。风箱型密封套的设置，确保波浪摇摆受力装置既能顺利地来回摇晃，又能起到很好的密封作用，确保抗水压防漏固定座有很好的密封性能，外界的海水不会渗漏进去。

作为优选，所述的抗水压防漏固定座直接或通过支架固定安装在岸边海床上。抗水压防漏固定座及支架通过防锈膨胀螺钉固定安装在岸边海床上。安装牢固，不会随波逐流，使发电装置运行更加稳固。岸边有前浪和回浪，在前浪和回浪相会处，波浪摇摆受力装置会如海草般地受到海浪的前后涌动，使之能吸收更多的波浪能。

本发明的有益效果是：通过波浪摇摆受力装置、传动机构及发电机，仿照水中植物生长方式，将分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，中间环节少，实现方便，效率高，电力输出的波动小，能承受灾害性海洋气候的破坏，使用方便，成本低廉，实现稳定，运行安全。

附图说明

图1是本发明的一种剖视结构示意图。

图2是本发明中的波浪摇摆受力装置的一种侧视结构示意图。

图3是本发明中的正转离合齿轮的一种结构示意图。

图中1.抗水压防漏固定座，2.发电机，3.输出电缆，4.摇板，5.连杆，6.弧形齿轮，7.正转离合齿轮，8.逆转离合齿轮，9.第一旋转轴，10.反向轮，11.一号齿轮，12.二号齿轮，13.三号齿轮，14.五号齿轮，15.四号齿轮，16.第二旋转轴，17.风箱型密封套。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的摇摆式水下波浪发电装置，如图1、图2所示，包括抗水压防漏固定座1、波浪摇摆受力装置、发电机2。抗水压防漏固定座1直接通过防锈膨胀螺钉固定安装在岸边海床上，当然也可以通过与支架相连，再将支架通过防锈膨胀螺钉固定安装在岸边海床上。抗水压防漏固定座1上有一密封开口，密封开口上有风箱型密封套17。波浪摇摆受力装置包括露出在抗水压防漏固定座1外的摇板4、与摇板4相连的连杆5及位于连杆5底部的弧形齿轮6，连杆5从风箱型密封套17中穿过，连杆5的顶端位于抗水压防漏固定座1外，连杆5的底端位于抗水压防漏固定座1内，连杆5上的转轴18连接在密封开口上。摇板4是块面积较大的平面板体，弧形齿轮6的设置方向与摇板4板面垂直。弧形齿轮6与位于抗水压防漏固定座1内的发电机2之间连接有传动机构，发电机2的输出电缆3引出抗水压防漏固定座1外。

如图1、图3所示，传动机构包括与弧形齿轮6啮合的一号齿轮11，一号齿轮11的左侧有正转离合齿轮7，一号齿轮11的右侧有逆转离合齿轮8，一号齿轮11、正转离合齿轮7及逆转离合齿轮8都同轴安装在第一旋转轴9上，第一旋转轴9的两端通过轴承安装在抗水压防漏固定座1上；正转离合齿轮7的下方有与之啮合的二号齿轮12，逆转离合齿轮8的下方有与之啮合的反向轮10，反向轮10的下方有与反向轮10啮合的三号齿轮13，二号齿轮12和三号齿轮13之间有四号齿轮15，四号齿轮15与位于其下方的五号齿轮14啮合，五号齿轮14安装在发电机2的转轴上，二号齿轮12、三号齿轮13及四号齿轮15都同轴安装在第二旋转轴16上，第二旋转轴16的两端通过轴承安装在抗水压防漏固定座1上。

工作过程：当摇板受到海水波浪的正向推动时，弧形齿轮带动一号齿轮正转，正转离合齿轮内部的凸轮展开带动正转离合齿轮旋转，逆转离合齿轮不转动，正转离合齿轮带动二号齿轮旋转，再由二号齿轮通过第二旋转轴带动四号齿轮旋转，四号齿轮再带动五号齿轮旋转，最后带动发电机转轴正转，实现发电。当摇板受到海水波浪的反向推动时，弧形齿轮带动一号齿轮反转，这时通过第一旋转轴的带动，正转离合齿轮不旋转，逆转离合齿轮内部的凸轮展开带动逆转离合齿轮转动，逆转离合齿轮带动反向轮旋转，反向轮再带动三号齿轮旋转，再通过第二旋转轴带动四号齿轮旋转，四号齿轮再带动五号齿轮旋转，最后带动发电机转轴正转，实现发电。经过上述传动机构的力的方向的转换，不论海水波浪从哪儿方向推动摇板，发电机都能输出正向电压，确保提供给控制站稳定且安全的电压，实现正常发电。

本发明仿照水中植物生长方式，将分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，中间环节少，实现方便，效率高，电力输出的波动小，能承受灾害性海洋气候的破坏，使用方便，成本低廉，实现稳定，运行安全。

Claims (5)

1.一种摇摆式水下波浪发电装置，其特征在于包括抗水压防漏固定座(1)、波浪摇摆受力装置、发电机(2)，所述的抗水压防漏固定座(1)上设有一密封开口，所述的波浪摇摆受力装置穿过所述的密封开口，波浪摇摆受力装置的顶部露出抗水压防漏固定座(1)外，其底部伸入抗水压防漏固定座(1)内，波浪摇摆受力装置上的转轴(18)连接在所述的密封开口上，所述的波浪摇摆受力装置的底部与设于抗水压防漏固定座(1)内的发电机(2)之间连接有传动机构，发电机(2)的输出电缆(3)引出抗水压防漏固定座(1)外。

2.根据权利要求1所述的摇摆式水下波浪发电装置，其特征在于所述的波浪摇摆受力装置包括露出在抗水压防漏固定座(1)外的摇板(4)、与摇板(4)相连的连杆(5)及设于连杆(5)底部的弧形齿轮(6)，连杆(5)穿过抗水压防漏固定座(1)上的密封开口，连杆(5)的顶端位于抗水压防漏固定座(1)外，连杆(5)的底端位于抗水压防漏固定座(1)内，所述的转轴(18)设在连杆(5)上，摇板(4)是块平面板体，弧形齿轮(6)的设置方向与所述的摇板(4)板面垂直，弧形齿轮(6)与传动机构啮合。

3.根据权利要求2所述的摇摆式水下波浪发电装置，其特征在于所述的传动机构包括与弧形齿轮(6)啮合的一号齿轮(11)，一号齿轮(11)的一侧设有正转离合齿轮(7)，一号齿轮(11)的另一侧设有逆转离合齿轮(8)，一号齿轮(11)、正转离合齿轮(7)及逆转离合齿轮(8)都同轴设在第一旋转轴(9)上，第一旋转轴(9)的两端通过轴承安装在所述的抗水压防漏固定座(1)上；所述的正转离合齿轮(7)的下方设有与之啮合的二号齿轮(12)，逆转离合齿轮(8)的下方设有与之啮合的反向轮(10)，反向轮(10)的下方设有与反向轮(10)啮合的三号齿轮(13)，二号齿轮(12)和三号齿轮(13)之间设有四号齿轮(15)，四号齿轮(15)与位于其下方的五号齿轮(14)啮合，五号齿轮(14)设在发电机(2)的转轴上，二号齿轮(12)、三号齿轮(13)及四号齿轮(15)都同轴设在第二旋转轴(16)上，第二旋转轴(16)的两端通过轴承安装在所述的抗水压防漏固定座(1)上。

4.根据权利要求1或2所述的摇摆式水下波浪发电装置，其特征在于所述的抗水压防漏固定座(1)的密封开口上设有风箱型密封套(17)，所述的波浪摇摆受力装置从风箱型密封套(17)中穿过。

5.根据权利要求1或2所述的摇摆式水下波浪发电装置，其特征在于所述的抗水压防漏固定座(1)直接或通过支架固定安装在岸边海床上。

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