CN102322390A - 伞型波浪能收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于潮汐能源技术领域，特指一种伞型波浪能收集装置，在四边形框架的两竖梁上设置有大浮体、两横梁上竖直设置有一组以上的导向柱，每组导向柱上设置有滑座及固定在滑座下侧的小浮体，滑座的上部设置有与小浮体连接并将海水升降转换成齿条升降的伞形转换装置，在上横梁上设置有将齿条升降运动装换成转轴单向运动的机械运动转换装置，每个机械运动转换装置带动通轴输出转动力矩，优点是：本发明的伞形转换装置在小浪状态下也能收集能量，具有抗风浪能力强的特点，能适应多种环境；本发明的机械运动转换装置可直接将浮体的上下波动转化成机械能；本发明的配件简单可靠，可大规模组合应用，能适应多种水域。

Description

伞型波浪能收集装置
技术领域
本发明属于潮汐能源技术领域，特指一种伞型波浪能收集装置。
背景技术
目前，从水体的波浪运动中提取能量的技术方案需要将浮体上下波动产生的能量进行多次转换，以便得到稳定的机械能或电能，这些技术方案大都比较复杂，且需要占据极大的实施空间和过高的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种能直接将浮体上下波动产生的能量转换为机械能，且简单实用的伞型波浪能收集装置。
本发明的目的是这样实现的：伞型波浪能收集装置：在四边形框架的两竖梁上设置有大浮体、两横梁上竖直设置有一组以上的导向柱，每组导向柱上设置有滑座及固定在滑座下侧的小浮体，滑座的上部设置有与小浮体连接并将海水升降转换成齿条升降的伞形转换装置，在上横梁上设置有将齿条升降运动装换成转轴单向运动的机械运动转换装置，每个机械运动转换装置带动通轴输出转动力矩。
上述的伞形转换装置的具体结构是：导向柱的中下部设置有两侧面带齿的齿板，齿板及导向柱的外侧套装有固定在滑座上的齿轮箱，齿轮箱内竖直设置有伸出到上横梁上部的齿条及分别对齿条和齿板分别进行刹车的自动刹车装置，齿轮箱之上的齿板、齿条及导向柱上套装有推拉滑块，滑座的四周铰接有均布的受力支杆，受力支杆的外侧包覆有强力防水布膜，推拉支杆的一端铰接在受力支杆的内侧、另一端对应铰接在推拉滑块的四周，推拉滑块上设置有为导向柱导向用的导向块，齿条固定在推拉滑块上，受力支杆下部设置有贯穿防水布膜的单向出水阀，伞形转换装置壳体上设置有与齿条啮合传动的固定在齿轮轴上的齿轮，固定在齿轮上的齿轮轴为伞形转换装置的输出轴。
上述的自动刹车装置是：齿板的两侧和齿条的一侧分别设置有与齿板两侧池和齿条啮合传动的单向齿轮，每个单向齿轮上设置有液压碟刹装置，液压碟刹装置的刹车动作由电磁感应传感器提供控制信号并控制电磁阀带动液压碟刹装置刹车。
上述的受力支杆的上端设置有滚轮。
上述的每组导向柱有两根，分设在齿条的两侧。
上述的机械运动转换装置的具体结构是：在一箱体内设置有两个平行设置的轴一及轴二，轴一及轴二上分别固定有相互啮合的一级齿轮，轴一及轴二上分别套装有空心轴，空心轴上分别固连有二级齿轮及与二级齿轮同轴转动的三级齿轮，两个三级齿轮之间设置的输出轴上固连有同时与两个三级齿轮相啮合传动的单向旋转齿轮，轴一及轴二上固连的一级齿轮上分别设置有一级齿轮转动时啮合带动二级齿轮逆时针或顺时针转动的棘爪，上横梁上设置有与齿条啮合传动的齿轮及与齿轮固定连接的齿轮轴，轴一或轴二与所述伞形转换装置上的输出轴固连。
上述的上横梁上设置有受力支杆收拢后将受力支杆限位在收拢状态的液压保护罩。
上述的液压保护罩为两个半圆形的柱体，上端铰接在上横梁上，两个半圆形的柱体收拢后形成管状体，保护罩通过液压缸带动其启闭。
上述的四边形框架或浮体可沿设置在海底或海岸上的导向柱进行上下移动。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1、本发明的伞形转换装置在小浪状态下也能收集能量，具有抗风浪能力强的特点，能适应多种环境。
2、本发明的机械运动转换装置可直接将浮体的上下波动转化成机械能，且能量转换率高达90％以上，利用该机械能可直接进行发电、压缩空气、施工等各种利用机械能工作的设备或机器。
3、本发明的结构简单可靠，可几件或上百件大规模组合应用，能适应小浪或大浪的水域，具有广阔的市场前景。
附图说明
图1是本发明的结构简图。
图2是本发明的伞形转换装置张开时图1的A部示意图。
图3是本发明的伞形转换装置收缩时图1的B部的示意图。
图4是本发明的齿板的结构简图。
图5是本发明的自动刹车装置示意图。
图6是本发明的推拉滑块的示意图。
图7是本发明的机械运动转换装置示意图。
图8是本发明的机械运动转换装置结构简图。
图9是本发明的图1的C部示意图。
图10是本发明的自动刹车装置的另一形式的示意图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1-10：
伞型波浪能收集装置，在四边形框架的两竖梁上1设置有大浮体10、两横梁(6、61)上竖直设置有一组以上的导向柱11，每组导向柱11上设置有滑座12及固定在滑座下侧的小浮体13，滑座12的上部设置有与小浮体13连接并将海水升降转换成齿条5升降的伞形转换装置100，在上横梁6上设置有将齿条5升降运动装换成转轴单向运动的机械运动转换装置3，每个机械运动转换装置3带动通轴4输出转动力矩，通轴4上可以设置惯性储能装置96，以便通轴4能够持续、稳定的输出动力。
上述的伞形转换装置100的具体结构是：导向柱11的中下部设置有两侧面带齿的齿板19，齿板19及导向柱11的外侧套装有固定在滑座12上的齿轮箱20，齿轮箱20内竖直设置有伸出到上横梁6上部的齿条5及分别对齿条5和齿板19分别进行刹车的自动刹车装置，齿轮箱20之上的齿板19、齿条5及导向柱11上套装有推拉滑块18，滑座12的四周铰接有均布的受力支杆15，受力支杆的外侧包覆有强力防水布膜，受力支杆15下部设置有贯穿防水布膜的单向出水阀17，可以及时排出进入伞内的海水，推拉支杆16的一端铰接在受力支杆的内侧、另一端对应铰接在推拉滑块18的四周，推拉滑块18上设置有为导向柱11导向用的导向块32，齿条5固定在推拉滑块18上，伞形转换装置100壳体上设置有与齿条5啮合传动的固定在齿轮轴92上的齿轮93，齿轮轴92为伞形转换装置100的输出轴。
上述的自动刹车装置是：齿板19的两侧和齿条5的一侧分别设置有与齿板两侧齿和齿条啮合传动的单向齿轮(21、23、24)，每个单向齿轮上设置有液压碟刹装置，电磁感应传感器91安装在机械转换装置3的一侧且与电子控制系统电连接，齿条5的上下方向间隔均布有磁块94，电磁感应传感器91可以感应齿条5的运动过程，并将信号传递给控制器，由控制器计算海水波浪的起伏状态，进而控制液压碟刹装置通过电磁阀分别对齿板19及齿条5刹车。
上述的受力支杆15的上端设置有滚轮22。
上述的每组导向柱11有两根，分设在齿条5的两侧。
上述的机械运动转换装置3的具体结构是：在一箱体内设置有两个平行设置的轴一302及轴二39，轴一302及轴二39上分别固定有相互啮合的一级齿轮(36、31)，轴一302及轴二39上分别套装有空心轴(301、38)，空心轴上分别固连有二级齿轮(34、32)及与二级齿轮同轴转动的三级齿轮(303、37)，两个三级齿轮(303、37)之间设置的输出轴300上固连有同时与两个三级齿轮(303、37)相啮合传动的单向旋转齿轮33，轴一302及轴二39上固连的一级齿轮上(36、31)分别设置有一级齿轮转动时啮合带动二级齿轮(34、32)逆时针或顺时针转动的棘爪35，上横梁上6设置有与齿条5啮合传动的齿轮及与齿轮固定连接的齿轮轴，轴一302或轴二39与所述伞形转换装置100上的输出轴固连。
上述的上横梁6上设置有受力支杆15收拢后将受力支杆15限位在收拢状态的液压保护罩2，当海浪过大时，保护罩2开启以避免海浪对伞形转换装置100造成损害。
上述的液压保护罩2为两个半圆形的柱体，上端铰接在上横梁6上，两个半圆形的柱体收拢后形成管状体，保护罩2通过液压缸带动其启闭，受力支杆15的上端的滚轮22可以在保护罩内壁面配合滚动，便于保护罩2收拢伞形转换装置100。
上述的四边形框架111或浮体10可沿设置在海底上的导向柱1进行上下移动或沿与海岸上的导向柱铰接形成的平行四边形机构进行上下移动，四边形框架111或浮体10可以使伞形转换装置100保持在合适的水位上。
本发明的伞形转换装置的工作过程：在可工作气候条件下，保护罩水平打开，海浪处于低谷时，伞叶张开，齿轮箱20内与齿板19上的齿啮合传动的单向齿轮(21、23)处于制动状态，与齿条5上的齿啮合传动的单向齿轮24不制动，即伞形转换装置100的滑座12只能向下移动，推拉滑块18活动无限制，当海浪冲击伞叶时，整个伞形转换装置的滑座12及小浮体13因单向齿轮(21、23)制动而不能上浮，伞叶开始收拢并推动推拉滑块18上移，推拉滑块18上固定的齿条5推动机械转换装置3的受力齿轮作正向旋转，当海浪抬升至顶峰时，伞叶完全收拢，此时，电磁感应传感器91发出信号给控制器，控制器控制单向齿轮(21、23)打开、单向齿轮24制动，伞形转换装置100的滑座12因浮力的作用上升并继续推动推拉滑块18上移，单向齿轮24制动使得伞叶不能张开，推拉滑块18上移并并通过齿条5使机械转换装置3的受力齿轮继续作正向旋转；当海浪开始回落时，单向齿轮(21、23)制动，单向齿轮24打开，此时整个伞形转换装置100的伞叶张开，并带动推拉滑块18下滑，伞业张开的同时，伞形转换装置100本身也在下降，两者共同带动推拉滑块18下滑，推拉滑块18下滑过程中通过齿条5推动械转换装置3的受力齿轮93逆向旋转，伞形转换装置100伞业张开下降至底部，整个伞形转换装置100回到初始状态，并等待下次海浪的冲击，以重复上述动作。
单向制动齿轮(21、23、24)的关系是，当单向齿轮(21、23)制动时，单向齿轮24打开，此时伞形转换装置100的滑座12只能沿导向柱11向下而不能向上运动，推拉滑块18可以上下移动，当单向齿轮(21、23)打开时，单向齿轮24就制动，此时伞形转换装置100的滑座12可以沿导向柱11上下运动，推拉滑块18相对于滑座12只能向上移动，即伞叶不能张开。齿条5上端三分之一段每隔三厘米嵌有一个磁性材料94，在机械转换装置3的一侧安装电磁感应传感器91用于实时控制单向齿轮(21、23、24)，单向齿轮由单向齿轮和液压碟刹器组成，通过输油管与工作平台上的液压泵连接，电子系统的可根据海况自动调节三个单向齿轮的制动状态，刹车方式可以采用气动刹车、液压刹车、电磁刹车和机械刹车等，如图10所示的另一种自动刹车装置为：一种利用压缩空气进行制动的刹车装置，单向齿轮21、单向齿轮23的齿轮轴上分别固定有齿轮211和齿轮231，齿轮211被卡死时单向齿轮21只能做单向转动，齿轮231被卡死时单向齿轮231只能做单向转动，气动器202的气压杆带动刹车杠杆203将齿轮211卡死时，齿轮231打开，气压杆收回时，固定在齿轮箱20内部的弹簧201下压刹车杠杆203，将齿轮211打开，将齿轮231卡死。
机械运动转换装置3的工作原理是：齿条5下降带动受力齿轮92逆时针旋转，带动轴一302上的一级齿轮36逆时针旋转，一级齿轮36带动轴二39上的一级齿轮31顺时针旋转，一级齿轮36通过棘爪35再带动二级齿轮34作同向旋转(此时，轴二39上的一级齿轮31顺时针旋转，一级齿轮31上的棘爪35与二级齿轮32上的齿不啮合，一级齿轮31顺时针空转)，与二级齿轮34固定连接的三级齿轮303带动输出轴300上的齿轮33作顺时针转动；齿条5上升带动受力齿轮92顺时针旋转，轴一302上的一级齿轮36带动轴二39上的一级齿轮31逆时针旋转，一级齿轮31通过棘爪35再带动二级齿轮32作同向旋转(此时，轴一302上的一级齿轮36顺时针旋转，一级齿轮36上的棘爪35与二级齿轮34上的齿不啮合，一级齿轮36顺时针空转)，与二级齿轮32作同向旋转(即与二级齿轮32固定连接或与空心轴38固定连接)的三级齿轮37带动输出轴300上的齿轮33作顺时针转动，这样，无论受力齿轮92逆时针或顺时针旋转，输出轴300均作同方向转动，输出轴300通过同步带轮或链轮97带动通轴4转动。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.伞型波浪能收集装置，其特征在于：在四边形框架的两竖梁上设置有大浮体、两横梁上竖直设置有一组以上的导向柱，每组导向柱上设置有滑座及固定在滑座下侧的小浮体，滑座的上部设置有与小浮体连接并将海水升降转换成齿条升降的伞形转换装置，在上横梁上设置有将齿条升降运动装换成转轴单向运动的机械运动转换装置，每个机械运动转换装置带动通轴输出转动力矩。
2.根据权利要求1所述的伞型波浪能收集装置，其特征在于：所述的伞形转换装置的具体结构是：导向柱的中下部设置有两侧面带齿的齿板，齿板及导向柱的外侧套装有固定在滑座上的齿轮箱，齿轮箱内竖直设置有伸出到上横梁上部的齿条及分别对齿条和齿板分别进行刹车的自动刹车装置，齿轮箱之上的齿板、齿条及导向柱上套装有推拉滑块，滑座的四周铰接有均布的受力支杆，受力支杆的外侧包覆有强力防水布膜，推拉支杆的一端铰接在受力支杆的内侧、另一端对应铰接在推拉滑块的四周，推拉滑块上设置有为导向柱导向用的导向块，齿条固定在推拉滑块上，受力支杆下部设置有贯穿防水布膜的单向出水阀，伞形转换装置壳体上设置有与齿条啮合传动的固定在齿轮轴上的齿轮，固定在齿轮上的齿轮轴为伞形转换装置的输出轴。
3.根据权利要求2所述的伞型波浪能收集装置，其特征在于：所述的自动刹车装置是：齿板的两侧和齿条的一侧分别设置有与齿板两侧池和齿条啮合传动的单向齿轮，每个单向齿轮上设置有液压碟刹装置，液压碟刹装置的刹车动作由电磁感应传感器提供控制信号并控制电磁阀带动液压碟刹装置刹车。
4.根据权利要求2所述的伞型波浪能收集装置，其特征在于：所述的受力支杆的上端设置有滚轮。
5.根据权利要求1所述的伞型波浪能收集装置，其特征在于：所述的每组导向柱有两根，分设在齿条的两侧。
6.根据权利要求1所述的伞型波浪能收集装置，其特征在于：所述的机械运动转换装置的具体结构是：在一箱体内设置有两个平行设置的轴一及轴二，轴一及轴二上分别固定有相互啮合的一级齿轮，轴一及轴二上分别套装有空心轴，空心轴上分别固连有二级齿轮及与二级齿轮同轴转动的三级齿轮，两个三级齿轮之间设置的输出轴上固连有同时与两个三级齿轮相啮合传动的单向旋转齿轮，轴一及轴二上固连的一级齿轮上分别设置有一级齿轮转动时啮合带动二级齿轮逆时针或顺时针转动的棘爪，上横梁上设置有与齿条啮合传动的齿轮及与齿轮固定连接的齿轮轴，轴一或轴二与所述伞形转换装置上的输出轴固连。
7.根据权利要求1所述的伞型波浪能收集装置，其特征在于：所述的上横梁上设置有受力支杆收拢后将受力支杆限位在收拢状态的液压保护罩。
8.根据权利要求7所述的伞型波浪能收集装置，其特征在于：所述的液压保护罩为两个半圆形的柱体，上端铰接在上横梁上，两个半圆形的柱体收拢后形成管状体，保护罩通过液压缸带动其启闭。
9.根据权利要求1-8任一项所述的伞型波浪能收集装置，其特征在于：所述的四边形框架或浮体可沿设置在海底或海岸上的导向柱进行上下移动。
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