CN101892940B - 一种利用潮汐能的双向发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用潮汐能的双向发电装置。目前建造利用潮汐能的双向发电装置需修建水池、筑堤坝，安装不便，成本高。本发明包括变速装置、用发电机输入轴与变速装置相连接的发电机、变速器输入轴和齿轮箱，其特征是：还包括滑动装置、水流滑动板、水轮机轴和水轮，齿轮箱包括箱体、正向齿轮装置、反向齿轮装置和水轮机齿轮，正向齿轮装置和反向齿轮装置均用变速器输入轴与变速装置相连接，水轮机齿轮用水轮机轴与水轮相连接，发电机输入轴、变速器输入轴和水轮机轴相平行，水流滑动板用滑动装置与水轮机齿轮相连接，水流滑动板位于箱体的下方，水轮的下部和水流滑动板均位于液面以下。本发明结构设计合理，安装方便，制造成本低，工作效率高。

Description

一种利用潮汐能的双向发电装置

技术领域

本发明涉及一种双向发电装置，尤其是涉及一种利用潮汐能的双向发电装置，在涨潮和落潮时都能够进行发电，属于一种能够双向发电的装置。

背景技术

潮汐是一种自然规律，在海湾或感潮河口，可见到海水或江水每天有两次的涨落现象，早上的称为潮，晚上的称为汐，这种现象主要是由月球、太阳的引潮力以及地球的自转效应所造成的。

潮汐能是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。建设潮汐电站不需要移民、不淹没土地、没有环境污染问题，而且潮汐能比风能、太阳能都更容易预测，所以广泛利用潮汐能发电将是大势所趋。如公开日为1998年07月01日，公开号为CN1186163的中国专利中，公开了一种双向潮汐蓄能发电装置，但是该双向潮汐蓄能发电装置的结构较为复杂，安装较为不便。又如公开日为2002年05月01日，公开号为CN1346936的中国专利中，公开了一种潮汐能发电装置及其发电方法，该潮汐能发电装置的发电效率较低，能源利用率不高。再如公开日为2009年04月01日，公开号为CN201215063的中国专利中，公开了一种潮汐能不间断发电装置，它由高位水库、水坝、水轮发电机组、水库、导向柱水坝、潮水动力泵等部件组成，使得该不间断发电装置的结构复杂，建造成本非常高。

与潮汐发电相关的技术进步极为迅速，现已有多种将潮汐能转变为机械能的机械设备，如螺旋桨式水轮机、轴流式水轮机、开敞环流式水轮机等，但是，建造这些利用潮汐能的双向发电装置都需要进行修建水池、筑堤坝等大工程，从而导致现有的利用潮汐能的双向发电装置的制造成本高，结构复杂，安装不便，存在工作程序冗长而繁琐等不可忽视的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，安装方便，操作容易，工作效率高，制造成本低，潮汐能利用率高的利用潮汐能的双向发电装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该利用潮汐能的双向发电装置包括发电机、发电机输入轴、变速装置、变速器输入轴和齿轮箱，所述发电机通过发电机输入轴与变速装置相连接，其特点在于：还包括滑动装置、水流滑动板、水轮机轴和带有叶片的水轮，所述齿轮箱包括箱体、正向齿轮装置、反向齿轮装置和水轮机齿轮，所述正向齿轮装置、反向齿轮装置和水轮机齿轮均安装在箱体中，所述正向齿轮装置和反向齿轮装置均通过变速器输入轴与变速装置相连接，所述水轮机齿轮通过水轮机轴与水轮相连接，该水轮机齿轮与正向齿轮装置和反向齿轮装置相匹配，所述发电机输入轴、变速器输入轴和水轮机轴相互平行，所述水流滑动板通过滑动装置与水轮机齿轮相连接，该水流滑动板位于箱体的下方，所述水轮的下部和水流滑动板均位于液面以下。

本发明所述正向齿轮装置由发电机一号齿轮和正向齿轮组成，该发电机一号齿轮和正向齿轮相耦合，所述发电机一号齿轮通过变速器输入轴与变速装置相连接，所述正向齿轮与水轮机齿轮相匹配。

本发明所述反向齿轮装置由发电机二号齿轮、反向齿轮和导向齿轮组成，该发电机二号齿轮、反向齿轮和导向齿轮依次耦合，所述发电机二号齿轮通过变速器输入轴与变速装置相连接，所述导向齿轮与水轮机齿轮相匹配。

本发明所述水轮的中心与叶片的间隔部分为空心状结构，所述叶片呈风叶形结构。

本发明所述变速装置安装在齿轮箱的箱体中。

本发明所述正向齿轮装置和反向齿轮装置位于变速装置的同一侧。

本发明所述水轮机齿轮位于正向齿轮装置和反向齿轮装置的下方。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：潮汐能的利用率高，通过涨潮和落潮都能够进行发电，大大提高了能源的利用率和转化率。本发明的结构简单，发电过程不会对环境产生任何污染，设备的安装方便，能够安装在沿海环山地形、水流速较大处、两个山体之间或者两桥墩之间，设备的安装成本低，适用面广。

本发明的设备简单，故障少，性能安全可靠，可以在同一海域安装一套甚至多套发电设备，充分合理的利用自然资源，从而得到匀速、安全和丰富的电量。

本发明中的水轮安装在水轮机轴上，将水轮机轴搭建在水泥台或者山体上，水轮的中间部分为空心状结构，水轮下部的叶片始终保持浸没海水中，发电机和齿轮箱固定于水泥高台上，各传动轴与发电机输入轴平行，有利于减少设备的故障，提升设备的整体性能。本发明利用海水涨落潮产生的潮差推动水轮转动，从而将潮汐能转化为动能，作用于齿轮箱中，再通过调节变速装置，带动发电机进行发电。本发明的效率高，结构简单，既可以安装在两个山体之间，又可以安装在海峡中间修筑的水泥台柱之间，甚至还可以安装在桥梁的石柱之间，并且可以在同一海域安装数套双向发电装置进行同时发电，大大提高了对海洋中能源的利用率。

附图说明

图1是本发明实施例中利用潮汐能的双向发电装置的结构示意图。

图2是本发明实施例中的水轮在使用时的结构示意图。

图3是本发明实施例中水轮的内部结构示意图。

图4是本发明实施例中反向齿轮装置的结构示意图。

图5是本发明实施例中正向齿轮装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例：参见图1至图5，本实施例中利用潮汐能的双向发电装置包括发电机1、变速装置2、齿轮箱3、发电机输入轴4、水轮5、滑动装置6、水流滑动板7、变速器输入轴13和水轮机轴17，其中水轮5中设置有叶片18，该叶片18呈风叶形结构，水轮5的中心与叶片18的间隔部分为空心结构19，叶片18均匀的分布在水轮5中，本发明中的风叶形结构和空心结构19对本领域技术人员来说均为公知常识。本实施例中的水轮5为圆柱形结构，尺寸大，叶片18呈翼形均匀的分布于水轮5内，当本实施例中的双向发电装置在运行时，位于水轮5下方的叶片18始终保持浸在海水中，这样不管潮水深浅，水轮5的受力面积一样，由于叶片18的尺寸大、扭矩大，使得本实施例中双向发电装置产生的功率也大。

本实施例中的发电机1通过发电机输入轴4与变速装置2相连接，变速装置2安装在齿轮箱3中，通过变速装置2能够带动发电机1进行转动，从而实现发电机1发电的功能，本实施例中通过调整变速装置2可以控制发电机1的运转速度及功率，从而保证本实施例中的双向发电装置持续稳定的发电。

本实施例中的齿轮箱3包括箱体20、正向齿轮装置8、反向齿轮装置9和水轮机齿轮10，其中正向齿轮装置8、反向齿轮装置9和水轮机齿轮10均安装在箱体20中，且水轮机齿轮10位于正向齿轮装置8和反向齿轮装置9的下方，正向齿轮装置8和反向齿轮装置9位于变速装置2的同一侧，本实施例中的正向齿轮装置8由发电机一号齿轮11和正向齿轮14组成，该发电机一号齿轮11和正向齿轮14相耦合，其中发电机一号齿轮11通过变速器输入轴13与变速装置2相连接，使得发电机一号齿轮11能够通过变速器输入轴13而带动变速装置2进行转动，本实施例中的正向齿轮14与水轮机齿轮10相匹配，当水轮机齿轮10与正向齿轮14相啮合后，通过水轮机齿轮10能够带动正向齿轮14进行转动。本实施例中的反向齿轮装置9由发电机二号齿轮12、反向齿轮15和导向齿轮16组成，其中发电机二号齿轮12和反向齿轮15相耦合，反向齿轮15和导向齿轮16相耦合，也就是说发电机二号齿轮12、反向齿轮15和导向齿轮16依次耦合，本实施例中的发电机二号齿轮12通过变速器输入轴13与变速装置2相连接，使得发电机二号齿轮12能够通过变速器输入轴13带动变速装置2进行转动，导向齿轮16与水轮机齿轮10相匹配，当水轮机齿轮10与导向齿轮16相啮合后，水轮机齿轮10能够带动导向齿轮16进行转动，当水轮机齿轮10反向转动时，导向齿轮16进行运转后能够改变转动方向，然后带动发电机二号齿轮12进行正向转动，变速器输入轴13正向转动经变速装置2带动发电机1发电，这样使得不管潮水如何流动，发电机输入轴4能够始终保持一个方向进行转动。本实施例中的正向齿轮装置8和反向齿轮装置9能保证本实施例中的双向发电装置在潮汐涨潮和落潮时都可以发电，大大提高了潮汐能的利用率，提高了双向发电装置的工作效率。

本实施例中的水轮机齿轮10通过水轮机轴17与水轮5相连接，通过水轮5的转动能够带动水轮机齿轮10进行转动。本实施例中的滑动装置6安装在箱体20中，且滑动装置6位于箱体20的下部，该滑动装置6能够在箱体20中进行滑动，本实施例中的水流滑动板7通过滑动装置6与水轮机齿轮10相连接，通过滑动装置6的移动能够带动水轮机齿轮10进行移动，水流滑动板7位于箱体20的下方，该水流滑动板7能够在水流作用下随水流进行移动，通过水流滑动板7的移动能够带动滑动装置6进行移动，再通过滑动装置6的移动而带动水轮机齿轮10进行移动，如当水流滑动板7移动到正向齿轮14所在的位置时，滑动装置6也向正向齿轮14所在的位置移动，最终使得水轮机齿轮10能够与正向齿轮14相耦合；当水流滑动板7移动到导向齿轮16所在的位置时，滑动装置6也向导向齿轮16所在的位置移动，最终使得水轮机齿轮10能够与导向齿轮16相耦合。

本实施例中的发电机输入轴4、变速器输入轴13和水轮机轴17相互平行，有利于双向发电装置的性能更加稳定，传动效率更高，从而提高了双向发电装置的工作效率。

本实施例中的水轮5可以安装在水泥台21上，本实施例中利用潮汐能的双向发电装置在使用时，水轮5的下部和水流滑动板7均侵入水中，即水轮5的下部始终位于水平面a以下，由于水轮5的中心部分为空心结构19，方便水轮5过水，叶片18呈风叶形结构，确保本实施例中的利用潮汐能的双向发电装置不管潮水是在涨潮还是落潮时，都能够保证水轮5的受力面积一样，水轮5所受的推动力也一样，使得水轮5能够匀速的转动，提高利用潮汐能的双向发电装置的稳定性。当潮水涨潮时，潮水正向流动，水轮5正转，水流滑动板7随海流方向带动水轮机齿轮10往正向齿轮装置8所在的方向靠近，最终使水轮机齿轮10与正向齿轮14啮合，从而通过正向齿轮14带动发电机一号齿轮11正向转动，此时变速器输入轴13正向转动经过变速装置2带动发电机1进行转动，实现发电机1发电的功能；反之，当潮水落潮时，水流滑动板7随海流方向带动水轮机齿轮10靠近反向齿轮装置9所在的方向，最终使得水轮机齿轮10与反向齿轮装置9中的导向齿轮16相啮合，水轮机齿轮10通过导向齿轮16带动反向齿轮15进行反转，然后由反向齿轮15带动发电机二号齿轮12进行正向转动，此时变速器输入轴13正向转动经过变速装置2带动发电机1进行转动，实现发电机1发电的功能。

本发明反向齿轮装置9中的导向齿轮16用于改变转动方向，确保变速器输入轴13始终保持正向转动，实现涨潮或者落潮时发电机输入轴4始终保持一个方向转动，从而保证发电机1无论在涨潮还是落潮时，都能够保证正转，达到在涨潮和落潮时都能够进行发电的目的，使得本发明属于具有双向发电的功能。本发明中的双向发电装置既可以安装在两个山体之间，又可以安装在海峡中间修筑的水泥台柱之间，甚至还可以安装在桥梁的石柱之间，并且可以在同一海域安装数套双向发电装置进行同时发电，安装方便，适用面广，设备建造成本低，设备简单，低速运行，故障少，安全可靠，能够充分合理的利用海水资源，得到匀速、安全、丰富的电量。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种利用潮汐能的双向发电装置，包括发电机、发电机输入轴、变速装置、变速器输入轴和齿轮箱，所述发电机通过发电机输入轴与变速装置相连接，其特征在于：还包括滑动装置、水流滑动板、水轮机轴和带有叶片的水轮，所述齿轮箱包括箱体、正向齿轮装置、反向齿轮装置和水轮机齿轮，所述正向齿轮装置、反向齿轮装置和水轮机齿轮均安装在箱体中，所述正向齿轮装置和反向齿轮装置均通过变速器输入轴与变速装置相连接，所述水轮机齿轮通过水轮机轴与水轮相连接，该水轮机齿轮与正向齿轮装置和反向齿轮装置相匹配，所述发电机输入轴、变速器输入轴和水轮机轴相互平行，所述水流滑动板通过滑动装置与水轮机齿轮相连接，该水流滑动板位于箱体的下方，所述水轮的下部和水流滑动板均位于液面以下，该水流滑动板能够在水流作用下随水流进行移动，通过水流滑动板的移动能够带动滑动装置进行移动，再通过滑动装置的移动而带动水轮机齿轮进行移动，当涨潮时水流滑动板移动到正向齿轮装置所在的位置，滑动装置也向正向齿轮装置所在的位置移动，最终使得水轮机齿轮能够与正向齿轮装置相耦合；当落潮时水流滑动板移动到反向齿轮装置所在的位置，滑动装置也向反向齿轮装置所在的位置移动，最终使得水轮机齿轮能够与反向齿轮装置相耦合。

2.根据权利要求1所述的利用潮汐能的双向发电装置，其特征在于：所述正向齿轮装置由发电机一号齿轮和正向齿轮组成，该发电机一号齿轮和正向齿轮相耦合，所述发电机一号齿轮通过变速器输入轴与变速装置相连接，所述正向齿轮与水轮机齿轮相匹配。

3.根据权利要求1所述的利用潮汐能的双向发电装置，其特征在于：所述反向齿轮装置由发电机二号齿轮、反向齿轮和导向齿轮组成，该发电机二号齿轮、反向齿轮和导向齿轮依次耦合，所述发电机二号齿轮通过变速器输入轴与变速装置相连接，所述导向齿轮与水轮机齿轮相匹配。

4.根据权利要求1所述的利用潮汐能的双向发电装置，其特征在于：所述水轮的中心与叶片的间隔部分为空心状结构，所述叶片呈风叶形结构。

5.根据权利要求1所述的利用潮汐能的双向发电装置，其特征在于：所述变速装置安装在齿轮箱的箱体中。

6.根据权利要求5所述的利用潮汐能的双向发电装置，其特征在于：所述正向齿轮装置和反向齿轮装置位于变速装置的同一侧。

7.根据权利要求1所述的利用潮汐能的双向发电装置，其特征在于：所述水轮机齿轮位于正向齿轮装置和反向齿轮装置的下方。

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