CN102022247B - 钟摆式波浪发电设备 - Google Patents

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Abstract

钟摆式波浪发电设备，属于波浪能发电设备领域，包括换向变速箱(3)和发电机(21)，动力输出轴(18)与发电机(21)连接，其特征在于：波浪动力板(1)通过连接杆(2)与换向变速箱(3)内的传动轴a(5)活动连接，换向变速箱(3)内设有换向机构和变速机构，换向机构由安装在传动轴a(5)上的正向链轮(4)和反向链轮(6)、安装在传动轴b(7)上的正向飞轮(8)和变向齿轮a(9)以及安装在传动轴c(13)上的变向齿轮b(10)和反向飞轮(12)组成，正向链轮(4)和正向飞轮(8)、反向链轮(6)和反向飞轮(12)分别通过链条传动，变向齿轮a(9)和变向齿轮b(10)为等齿齿轮啮合。本发明具有结构简单、发电效率高，使用范围广等优点。

Description

钟摆式波浪发电设备
技术领域
钟摆式波浪发电设备，属于波浪能发电设备领域，具体涉及一种将波浪能转换为电能的钟摆式波浪发电设备。
背景技术
波浪发电是通过波浪能转换装置将波浪能首先转换为机械能，然后再转换成电能的过程。这一技术兴起于上世纪80年代初，西方海洋大国利用新技术优势纷纷展开实验。波浪能包括海洋表面波浪所具有的动能和势能，是一种在风的作用下产生的，并以动能和势能的形式由短周期波储存的机械能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。我国现在重点开发波浪能和波浪热能。统计显示，海浪每秒钟在1平方千米海面上产生20万千瓦的能量，全世界海洋中可开发利用的波浪能约为27-30亿千瓦，而我国近海域波浪的蕴藏量约为1.5亿千瓦，可开发利用量约3000-3500万千瓦。波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源，尤其是在能源消耗较大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。中国专利(申请号200710191545.5)公开了一种波浪发电装置，该波浪发电装置设有浮器，波浪涨落带动浮器上下运动，通过传动轴上的棘轮齿轮和动力输出轴上的从动齿轮啮合、传动轴上的棘轮链轮带动动力输出轴上从动链轮转动的方式实现将浮器向上或向下的运动转化为同方向的转动。该发明专利主要利用了波浪涨落的势能做功，并将势能转化为机械能。该发明有两点不足之处：1、波浪的平稳涨落过程中，势能的变化并不大，要想得到动力输出轴较快的转速，仅通过换向装置并不能很好的实现，但该发明中没有设置变速装置，因此其发电效率不高，实用性较差；2、江河或浅海滩的波浪正常多为平稳涨落的波浪，要想得到波浪较大的势能，多需要在深海区域或风浪较大的区域，因此该发明的使用范围受到很大影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用波浪前后往返推动力作用，将双向动能转化为机械能，结构简单、发电效率高，使用范围广的钟摆式波浪发电设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该钟摆式波浪发电设备，包括换向变速箱和发电机，换向变速箱内设有换向机构，动力输出轴与发电机连接，其特征在于：波浪动力板通过连接杆与换向变速箱内的传动轴a活动连接，换向变速箱内设有换向机构和变速机构，换向机构由安装在传动轴a上的正向链轮和反向链轮、安装在传动轴b上的正向飞轮和变向齿轮a以及安装在传动轴c上的变向齿轮b和反向飞轮组成，正向链轮和正向飞轮、反向链轮和反向飞轮分别通过链条传动，正向飞轮和反向飞轮逆向安装，变向齿轮a和变向齿轮b为等齿齿轮啮合。正向链轮和正向飞轮用于传递波浪动力板向前推进的动力，反向链轮和反向飞轮用于传递波浪动力板向后运动的动力，变向齿轮a和变向齿轮b为等齿齿轮，仅用于将波浪向前、后两个方向的运动转变为传动轴同向转动的作用。正向飞轮和反向飞轮采用的结构与目前自行车后轮所用飞轮的结构相同，在实现定向传递链条动力的同时可实现中心轴的反向空转。波浪动力板为平面防水轻质板材，根据设计需要确定其尺寸。
变速机构为多级变速，由安装在传动轴c上的变速齿轮a、安装在传动轴d上的变速齿轮b和变速齿轮c以及安装在动力输出轴上的变速齿轮d组成，变速齿轮a和变速齿轮c啮合，变速齿轮b和变速齿轮d啮合。
动力输出轴输出端设有输出齿轮，发电机输入轴轴端设有发电机齿轮，输出齿轮与发电机齿轮啮合。
输出齿轮与发电机齿轮为不等齿齿轮，可在传递动力的同时起到变速作用，也可根据设计需要的不同设为等齿齿轮。
钟摆式波浪发电设备为一组或多组，多组设备组合使用时，可将多台发电机并联或串联使用。
与现有技术相比，本发明的钟摆式波浪发电设备所具有的有益效果是：1、利用波浪前后往返推动力作用，将双向动能转化为机械能，加设变速机构，提高发电效率；2、整体结构紧凑，安装容易、占地面积小、使用范围广，成本低、无污染、无噪音。
附图说明
图1是本发明钟摆式波浪发电设备俯视结构示意图。
其中：1波浪动力板 2连杆 3换向变速箱 4正向链轮 5传动轴a 6反向链轮 7传动轴b 8正向飞轮 9变向齿轮a 10变向齿轮b 11变速齿轮a 12反向飞轮 13传动轴c 14传动轴d 15变速齿轮b 16变速齿轮c17变速齿轮d 18动力输出轴 19输出齿轮 20发电机齿轮 21发电机。
图1是本发明钟摆式波浪发电设备的最佳实施例，下面结合附图1对本发明做进一步说明：
具体实施方式
参照附图1：
钟摆式波浪发电设备主要包括波浪动力板1、换向变速箱3及发电机21，波浪动力板1通过连接杆2与换向变速箱3内的传动轴a5活动连接，将动力传递给换向变速机构。换向变速箱3下方设有支撑架，换向变速箱3内设有换向机构和多级变速机构，输出齿轮19与发电机齿轮20啮合，并将动力传递给发电机21。换向变速箱3内的换向机构由安装在传动轴a5上的正向链轮4和反向链轮6、安装在传动轴b7上的正向飞轮8和变向齿轮a9以及安装在传动轴c13上的变向齿轮b10和反向飞轮12组成，正向链轮4和正向飞轮8、反向链轮6和反向飞轮12分别通过链条传动，变向齿轮a9和变向齿轮b10为等齿齿轮啮合。变速机构为多级变速，由安装在传动轴c13上的变速齿轮a11、安装在传动轴d14上的变速齿轮b15和变速齿轮c16以及安装在动力输出轴18上的变速齿轮d17组成，变速齿轮a11和变速齿轮c16啮合，变速齿轮b15和变速齿轮d17啮合。波浪动力板为平面防水轻质板材，长度为5～10m。
工作原理及工作过程如下：钟摆式波浪发电设备利用波浪向前与向后的冲刷力，使波浪动力板来回运动，从而通过连接杆带动换向变速箱的齿轮转动，换向变速箱把两个方向相反的力量转换成连续不间断的一个方向的两个力，并且进行变速，使转速加快，然后带动发电机进行发电。安装时，固定好支撑架，把换向变速箱3、发电机21固定在支撑架上。波浪动力板1通过连接杆2连接到换向变速箱3上，波浪动力板1放入水中，使波浪往返都推动波浪动力板1，通过连接杆2带动换向变速箱3内的换向和变速机构运动，换向变速箱3把两个方向相反的力量转换成连续不间断的一个方向的两个力，传递到发电机21上进行发电。
波浪向前推进时，推动波浪动力板1向前移动，波浪动力板1通过连接杆2带动换向变速箱3内的传动轴a5正向转动，传动轴a5上设有正向链轮4和反向链轮6，正向链轮4通过链条带动正向飞轮8正向转动，反向齿轮6上的链条在反向飞轮12上空转，正向飞轮8固定在传动轴b7上，带动传动轴b7及固定在传动轴b7上的变向齿轮a9正向转动，变向齿轮a9与变向齿轮b10为等齿齿轮，用于改变传动轴c13的转动方向，通过变向齿轮a9与变向齿轮b10的啮合，使传动轴c13反向转动，同时带动固定在传动轴c13上的变速齿轮a11反向转动，变速齿轮a11与变速齿轮c16啮合变速，并带动传动轴d14正向转动，传动轴d14带动变速齿轮b15正向转动，变速齿轮b15与变速齿轮d17啮合变速，并带动动力输出轴18反向转动。动力输出轴18伸出换向变速箱3，发电机21输入轴轴端设有发电机齿轮20，输出齿轮19与发电机齿轮20啮合，将动力传给发电机21，使发电机21发电。
波浪向后运动时，带动波浪动力板1向后移动，波浪动力板1通过连接杆2带动换向变速箱3内的传动轴a5反向转动，正向链轮4上的链条在正向飞轮8上空转，反向链轮6上的链条带动反向飞轮12反向转动，反向飞轮12固定在传动轴c13上，带动传动轴c13及固定在传动轴c13上的变速齿轮a11反向转动，变向齿轮b10与变向齿轮a9啮合，带动传动轴b7正向转动，此时，传动轴b7在正向飞轮8内空转。变速齿轮a11与变速齿轮c16啮合变速，并带动传动轴d14正向转动，传动轴d14带动变速齿轮b15正向转动，变速齿轮b15与变速齿轮d17啮合变速，并带动动力输出轴18反向转动。动力输出轴18伸出换向变速箱3，输出端设有输出齿轮19，发电机21输入轴轴端设有发电机齿轮20，输出齿轮19与发电机齿轮20啮合，将动力传给发电机21，使发电机21发电，输出齿轮19与发电机齿轮20为不等等齿齿轮。输出齿轮19与发电机齿轮20也可为等齿齿轮。
变速机构为多级变速，本实施例中为四级变速，根据不同设计要求，变速机构可调整变速齿轮和传动轴的数量，从而设置不同的变速级数。钟摆式波浪发电设备为一组或多组，多组设备组合使用时，可将多台发电机并联或串联使用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.钟摆式波浪发电设备，包括换向变速箱(3)和发电机(21)，换向变速箱(3)内设有换向机构，动力输出轴(18)与发电机(21)连接，其特征在于：波浪动力板(1)通过连接杆(2)与换向变速箱(3)内的传动轴a(5)活动连接，换向变速箱内设有换向机构和变速机构，换向变速箱(3)内的换向机构由安装在传动轴a(5)上的正向链轮(4)和反向链轮(6)、安装在传动轴b(7)上的正向飞轮(8)和变向齿轮a(9)以及安装在传动轴c(13)上的变向齿轮b(10)和反向飞轮(12)组成，正向链轮(4)和正向飞轮(8)、反向链轮(6)和反向飞轮(12)分别通过链条传动，正向飞轮(8)和反向飞轮(12)逆向安装，变向齿轮a(9)和变向齿轮b(10)为等齿齿轮啮合，所述变速机构为多级变速，由安装在传动轴c(13)上的变速齿轮a(11)、安装在传动轴d(14)上的变速齿轮b(15)和变速齿轮c(16)以及安装在动力输出轴(18)上的变速齿轮d(17)组成，变速齿轮a(11)和变速齿轮c(16)啮合，变速齿轮b(15)和变速齿轮d(17)啮合，所述波浪动力板(1)为平面防水轻质板材，长度为5～10m。
2.根据权利要求1所述的钟摆式波浪发电设备，其特征在于：动力输出轴(18)输出端设有输出齿轮(19)，发电机(21)输入轴轴端设有电机齿轮(20)，输出齿轮(19)与电机齿轮(20)啮合。
3.根据权利要求2所述的钟摆式波浪发电设备，其特征在于：输出齿轮(19)与电机齿轮(20)为不等齿齿轮。
4.根据权利要求1所述的钟摆式波浪发电设备，其特征在于：钟摆式波浪发电设备为一组或多组。
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