CN102434356B - 一种潮流能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种潮流能发电装置，其技术方案的要点是，包括能够随波浪上下往复的浮体，所述的浮体下方设有支架，所述的支架上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器，在所述的横向水流导流加速器的出水口处设有由加速水流冲击转动的叶轮，所述的横向水流导流加速器上设有容置空间，所述的容置空间内设有由所述的叶轮带动转动的发电机，所述的支架上后侧设有用于平衡水流冲击所述的横向水流导向加速器的平衡架，所述的平衡架包括连接在所述的支架后侧的后平衡浮体和底部设有漏水孔且上部设有开口的后平衡水箱。本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供一种结构简单，能利用横向波浪水流发电的潮流能发电装置。

Description

一种潮流能发电装置
【技术领域】
本发明涉及一种发电装置。
【背景技术】
海洋波浪能是绿色环保的能源，研究、创新海洋发电技术意义深远。
在海洋中，近岸波浪与大海中心波浪的各种特性是有区别的。大海中心波浪的特性是分波动层、过度层、静水层，其中波动层与静水层都是横向相对静止的，而且波动层则会不停地上下纵向运动，另外过度层的水流则比较复杂。近岸波浪则表现为一种涌浪，涌浪与风浪相比，具有较规则的外形，排列比较整齐，波峰线较长，波面较平滑，比较接近于正弦波的形状。而近岸波浪的另外一个最大特点就是在涨潮与退潮时还跟随着水下有很强的水流。
利用横向水流的能量来发电值得探索研究。
【发明内容】
本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供一种结构简单，能利用横向波浪水流发电的潮流能发电装置。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种潮流能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体1，所述的浮体1下方设有支架3，所述的支架3上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器4，在所述的横向水流导流加速器4的出水口403处设有由加速水流冲击转动的叶轮5，所述的横向水流导流加速器4上设有容置空间408，所述的容置空间408内设有由所述的叶轮5带动转动的发电机2，所述的支架3上后侧设有用于平衡水流冲击所述的横向水流导向加速器4的平衡架13，所述的平衡架13包括连接在所述的支架3后侧的后平衡浮体133和底部设有漏水孔且上部设有开口的后平衡水箱134，所述的叶轮5上环状分布设置有多个叶片501，所述的横向水流导向加速器4包括盘体401，所述的盘体401包括外圈体4010，所述的外圈体4010内设有盘心体4011，所述的外圈体4010与所述的盘心体4011之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板4012，所述的外圈体4010与所述的盘心体4011以及相邻两导流板4012之间形成水道402，所述的水道402的出水口403与所述的叶片501相对使得水流从所述的出水口403流出冲击所述的叶片501带动叶轮5转动，所述的平衡架13包括连接在所述的支架3下端后侧的向后延伸的平衡杆131，所述的平衡杆131后端上侧设有向上延伸的支杆132，所述的后平衡浮体133和所述的后平衡水箱134设置在所述的支杆132上，所述的平衡杆131下侧设有顺流翼板135。
如上所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的横向水流导向加速器4的前端设有喇叭形的进水腔409，所述的叶轮5连接在所述的横向水流导向加速器4的后端，所述的横向水流导向加速器4的铰接在所述的支架3上，铰接点设置在所述的横向水流导向加速器4的重心前部。
如上所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的浮体1与水流垂直的两侧设有平衡水箱8，所述的平衡水箱8顶部、底部分别设有通水孔801，所述的浮体1为中空的封闭腔体。
如上所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的叶片501为弧形片，所述的叶片501的凹面朝向出水口403使得水流流出所述的的出水口403冲击所述的叶片501凹面。
如上所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的容置空间408设置在所述的盘心体4011靠所述的叶轮5一侧中部，所述的发电机2的外定子201固定连接在所述的盘心体4011上，所述的发电机2的内转子202连接在所述的叶轮5的转轴502上并由转轴502带动转动。
一种潮流能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体1，所述的浮体1下方设有支架3，所述的支架3上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器4，在所述的横向水流导流加速器4的出水口403处设有由加速水流冲击转动的叶轮5，所述的横向水流导流加速器4上设有容置空间408，所述的容置空间408内设有由所述的叶轮5带动转动的发电机2，所述的支架3上还设有用于平衡水流冲击横向水流导向加速器4的平衡翼板6，所述的叶轮5上环状分布设置有多个叶片501，所述的叶片501外端设有连接各叶片501并随叶片501转动的外封口环502。
如上所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的平衡翼板6包括连接在支架3上位于所述的横向水流导向加速器4后侧上的横翼板601，所述的横翼板601尾端中部设有利用水流冲击防止支架3竖向摇摆或旋转并使所述的横向水流导向加速器4的进水口404始终迎着水流方向的竖向平衡板602，所述的平衡架13连接在所述的横向水流导流加速器4的后方。
一种潮流能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体1，所述的浮体1下方设有支架3，所述的支架3上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器4，在所述的横向水流导流加速器4的出水口403处设有由加速水流冲击转动的叶轮5，所述的横向水流导流加速器4上设有容置空间408，所述的容置空间408内设有由所述的叶轮5驱动的空气压缩机12，所述的空气压缩机12的进气口和出气口分别连接有伸出水面的进气管9和出气管10，所述的出气管10与用于带动发电机发电的气压马达11相连，所述的支架3上后侧设有用于平衡水流冲击所述的横向水流导向加速器4的平衡架13，所述的平衡架13包括连接在所述的支架3后侧的后平衡浮体133和底部设有漏水孔且上部设有开口的后平衡水箱134，所述的叶轮5上环状分布设置有多个叶片501。
如上所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的空气压缩机12为螺杆式空气压缩机，包括压缩机壳体1201，所述的压缩机壳体1201内设有相互啮合的主转子1202和副转子1203。
一种潮流能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体1，所述的浮体1下方设有支架3，所述的支架3上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器4，在所述的横向水流导流加速器4的出水口403处设有由加速水流冲击转动的叶轮5，所述的横向水流导流加速器4上设有容置空间408，所述的容置空间408内设有由所述的叶轮5驱动的液压泵15，所述的液压泵15的进油口和出油口分别连接有伸出水面的进油管16和出油管17，所述的进油管16和出油管17与用于带动发电机发电的液压马达18相连，所述的支架3上后侧设有用于平衡水流冲击所述的横向水流导向加速器4的平衡架13，所述的平衡架13包括连接在所述的支架3后侧的后平衡浮体133和底部设有漏水孔且上部设有开口的后平衡水箱134，所述的叶轮5上环状分布设置有多个叶片501。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、本发明采用横向设置的横向水流导向加速器，能够采集横向波浪水流并加速；并且将发电机设置在横向水流导向加速器内，节省了传动机构和减少传动过程的能量损失。
2、本发明采用前后均设有浮体和平衡水箱，在支架和横向水流导向加速器受到水流的冲击而使得后部向上翘时，后平衡水箱内的水的重力就会将其向下压，起到平衡的作用。
3、本发明设置有横翼板和竖向平衡板，横翼板可以平衡由于横向水流导向加速器被水流冲击后产生的使支架下端向后倾斜的力矩，可以平衡因水流冲击横向水流导向加速器而使发电装置前后倾斜摇摆，保证横向水流导向加速器的进水口始终正对迎着水流方向。
4、本发明的浮体两侧设有平衡水箱，防止发电装置左右摇摆。
5、本发明可采用空气压缩机或液压泵将波浪能转化为压力能，然后再通过气压马达或液压马达转化为动能，最后再通过发电机将动能转化为电能。这样发电机的电气元件就不用放置在水下工作，不容易损坏，保养维修成本低，密封成本低。
6、容易将本发明多个空气压缩机产生的高压气体或液压泵产生的高压液压油汇集到一起，汇集高压气或液压油体技术难度低。
【附图说明】
图1是本发明实施例1立体图；
图2是本发明实施例1立体图；
图3是本发明实施例1横向水流导向加速器和水轮分解图；
图4是本发明实施例1剖横向水流导向加速器和水轮视图；
图5是本发明实施例1横向水流导向加速器和水轮剖切图；
图6是本发明实施例2立体图；
图7是本发明实施例2立体图；
图8是本发明实施例2使用状态图；
图9是本发明实施例3立体图；
图10是本发明实施例3立体图；
图11是本发明实施例3分解图；
图12是本发明实施例3分解图；
图13是本发明实施例3汇集高压起源状态图；
图14是本发明实施例4立体图；
图15是本发明实施例4分解图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明进行详细说明：
实施例1：一种潮流能发电装置，包括能够随波浪上下往复的浮体1，所述的浮体1下方设有支架3，所述的支架3上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器4，在所述的横向水流导流加速器4的出水口403处设有由加速水流冲击转动的叶轮5，所述的横向水流导流加速器4上设有容置空间408，所述的容置空间408内设有由所述的叶轮5带动转动的发电机2，所述的支架3上后侧设有用于平衡水流冲击所述的横向水流导向加速器4的平衡架13，所述的平衡架13包括连接在所述的支架3后侧的后平衡浮体133和底部设有漏水孔且上部设有开口的后平衡水箱134。
发电机2也可以设置在叶轮5的外侧，即发电机的外定子与横向水流导向加速器4固定，发电机的内转子固定在叶轮5的外侧。
所述的叶轮5上环状分布设置有多个叶片501，所述的横向水流导向加速器4包括盘体401，所述的盘体401包括外圈体4010，所述的外圈体4010内设有盘心体4011，所述的外圈体4010与所述的盘心体4011之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板4012，所述的外圈体4010与所述的盘心体4011以及相邻两导流板4012之间形成水道402，所述的水道402的出水口403与所述的叶片501相对使得水流从所述的出水口403流出冲击所述的叶片501带动叶轮5转动，所述的叶片501外端设有连接各叶片501并随叶片501转动的外封口环502。
所述的横向水流导向加速器4的前端设有喇叭形的进水腔409，所述的叶轮5连接在所述的横向水流导向加速器4的后端，所述的横向水流导向加速器4的铰接在所述的支架3上，铰接点设置在所述的横向水流导向加速器4的重心前部。
所述的浮体1与水流垂直的两侧设有平衡水箱8，所述的平衡水箱8顶部、底部分别设有通水孔801，所述的浮体1为中空的封闭腔体。
所述的叶片501为弧形片，所述的叶片501的凹面朝向出水口403使得水流流出所述的的出水口403冲击所述的叶片501凹面。
所述的盘心体4011和所述的外圈体4010至少一个为锥形体使得所述的水道402截面渐变，所述的出水口403比进水口404小。
所述的容置空间408设置在所述的盘心体4011靠所述的叶轮5一侧中部，所述的发电机2的外定子201固定连接在所述的盘心体4011上，所述的发电机2的内转子202连接在所述的叶轮5的转轴502上并由转轴502带动转动。
所述的平衡架13包括连接在所述的支架3下端后侧的向后延伸的平衡杆131，所述的平衡杆131后端上侧设有向上延伸的支杆132，所述的后平衡浮体133和所述的后平衡水箱134设置在所述的支杆132上，所述的平衡杆131下侧设有顺流翼板135。
当整个发电装置投入近岸涌浪潮流的海面时，首先我们将多个发电装置进行阵列网状软连接，也即每个装置上部浮体相对固定在原地，由于水是流动的，所以顺流翼板135开始起作用，使横向水流导向加速器4的进水腔409始终正对水流，整个横向水流导向加速器4开始工作，这时进水口404产生阻力力矩，使发电装置下部向后摆动也即支架3向后摆动倾斜，这样使平衡架13尾部开始翘起来，同时后平衡水箱134的重力作用产生一个向下的力而形成一个与进水口404的阻力力矩相反的力矩，水箱内的水从底部的漏水孔中慢慢渗漏，不会在瞬时大量漏出，当进水口404产生的阻力力矩与后平衡水箱134的力矩相等时发电装置就不再摆动而正常工作了，另外正是由于横向水流导向加速器4的前端与支架3下端铰接，所以在支架3发生前后摆动时进水口404也能正对水流，但这并未能完全使发电装置很好的工作，由于水流的原因发电装置下部有可能左右摆动，当向其中一边摆动时支架3带动浮体1也同时转动，同时也会使其中一个平衡水箱8突出水面，而另一个平衡水箱8则下沉，当平衡水箱8突出水面后就马上产生了一个和发电装置下部摆动相反的力矩，所以最终使发电装置保持平衡。以上是在没有波浪或涌浪的情况下所产生的工作情况。
当涌浪向上时，会使浮体1产生带动发电装置向上运动的力，另外又会继续受到水流的作用，这时由于横向水流导向加速器4可以绕两个支点转动，使得横向水流导向加速器4进水腔409的开口方向始终朝着涌浪和水流两个合力的方向，这就使进水腔409的进水量始终保持最大值。同样，当涌浪向下降时两个平衡水箱以及发电装置自身重量的原因产生向下的压力，同时进水腔409的开口方向也会自动调整，使得横向水流导向加速器4进水腔409的开口方向始终朝着涌浪和水流两个合力的方向。
实施例2：与实施例1的区别在于所述的支架3上还设有用于平衡水流冲击横向水流导向加速器4的平衡翼板6。
所述的平衡翼板6包括连接在支架3上位于所述的横向水流导向加速器4后侧上的横翼板601，所述的横翼板601尾端中部设有利用水流冲击防止支架3竖向摇摆或旋转并使所述的横向水流导向加速器4的进水口404始终迎着水流方向的竖向平衡板602。
所述的平衡架13连接在所述的横向水流导流加速器4的后方，可以在此处设置平衡翼板6的角度调节结构来调节横向平衡翼板的工作角度。
当整个发电装置投入近岸涌浪潮流的海面时，首先我们将多个发电装置进行阵列网状软连接，也即每个装置上部浮体相对固定在原地，由于水是流动的，所以竖向平衡板602开始起作用，使横向水流导向加速器4的进水腔409始终正对水流，整个横向水流导向加速器4开始工作，这时进水口404产生阻力力矩，使发电装置下部向后摆动也即支架3向后摆动倾斜，这样使平衡翼板6尾部开始起来，同时横翼板601在水流的冲击作用下产生一个向下的力而形成一个与进水口404的阻力力矩相反的力矩，当进水口404产生的阻力力矩与横翼板601的力矩相等时发电装置就不再摆动而正常工作了，另外正是由于横向水流导向加速器4的前端与支架3下端铰接，所以在支架3发生前后摆动时进水口404也能正对水流，但这并未能完全使发电装置很好的工作，由于水流的原因发电装置下部有可能左右摆动，当向其中一边摆动时支架3带动浮体1也同时转动，同时也会使其中一个平衡水箱8突出水面，而另一个平衡水箱8则下沉，当平衡水箱8突出水面后就马上产生了一个和发电装置下部摆动相反的力矩，所以最终使发电装置保持平衡。以上是在没有波浪或涌浪的情况下所产生的工作情况。
当涌浪向上时，会使浮体1产生带动发电装置向上运动的力，另外又会继续受到水流的作用，这时由于横向水流导向加速器4可以绕两个支点转动，使得横向水流导向加速器4进水腔409的开口方向始终朝着涌浪和水流两个合力的方向，这就使进水腔409的进水量始终保持最大值。同样，当涌浪向下降时两个平衡水箱以及发电装置自身重量的原因产生向下的压力，同时进水腔409的开口方向也会自动调整，使得横向水流导向加速器4进水腔409的开口方向始终朝着涌浪和水流两个合力的方向。
实施例3：与实施例1的区别在于所述的容置空间408内设有由所述的叶轮5驱动的空气压缩机12，所述的空气压缩机12的进气口和出气口分别连接有伸出水面的进气管9和出气管10，所述的出气管10与用于带动发电机发电的气压马达11相连。
所述的空气压缩机12为螺杆式空气压缩机，包括压缩机壳体1201，所述的压缩机壳体1201内设有相互啮合的主转子1202和副转子1203。
可以将多个压缩机压缩的高压起源汇集到一起来推动一台气压马达带动发电机发电。
实施例4：与实施例3的区别在于所述的容置空间408内设有由所述的叶轮5驱动的液压泵15，所述的液压泵15的进油口和出油口分别连接有伸出水面的进油管16和出油管17，所述的进油管16和出油管17与用于带动发电机发电的液压马达18相连，所述的支架3上还设有用于平衡水流冲击横向水流导向加速器4的平衡架13。液压泵与液压马达之间也可以通过液压阀等液压元件连接。
所述的液压泵15为螺杆式空液压泵，包括壳体151，所述的压壳体151内设有相互啮合的泵主转子152和泵副转子153。
类似实施例3，可以将多个液压泵压的高压液压油汇集到一起来推动一台液压马达带动发电机发电。

Claims (9)

1.一种潮流能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体(1)，所述的浮体(1)下方设有支架(3)，所述的支架(3)上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器(4)，在所述的横向水流导流加速器(4)的出水口(403)处设有由加速水流冲击转动的叶轮(5)，所述的横向水流导流加速器(4)上设有容置空间(408)，所述的容置空间(408)内设有由所述的叶轮(5)带动转动的发电机(2)，所述的支架(3)上后侧设有用于平衡水流冲击所述的横向水流导向加速器(4)的平衡架(13)，所述的平衡架(13)包括连接在所述的支架(3)后侧的后平衡浮体(133)和底部设有漏水孔且上部设有开口的后平衡水箱(134)，所述的叶轮(5)上环状分布设置有多个叶片(501)，所述的横向水流导向加速器(4)包括盘体(401)，所述的盘体(401)包括外圈体(4010)，所述的外圈体(4010)内设有盘心体(4011)，所述的外圈体(4010)与所述的盘心体(4011)之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板(4012)，所述的外圈体(4010)与所述的盘心体(4011)以及相邻两导流板(4012)之间形成水道(402)，所述的水道(402)的出水口(403)与所述的叶片(501)相对使得水流从所述的出水口(403)流出冲击所述的叶片(501)带动叶轮(5)转动，所述的平衡架(13)包括连接在所述的支架(3)下端后侧的向后延伸的平衡杆(131)，所述的平衡杆(131)后端上侧设有向上延伸的支杆(132)，所述的后平衡浮体(133)和所述的后平衡水箱(134)设置在所述的支杆(132)上，所述的平衡杆(131)下侧设有顺流翼板(135)。
2.根据权利要求1所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的横向水流导向加速器(4)的前端设有喇叭形的进水腔(409)，所述的叶轮(5)连接在所述的横向水流导向加速器(4)的后端，所述的横向水流导向加速器(4)的铰接在所述的支架(3)上，铰接点设置在所述的横向水流导向加速器(4)的重心前部。
3.根据权利要求1所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的浮体(1)与水流垂直的两侧设有平衡水箱(8)，所述的平衡水箱(8)顶部、底部分别设有通水孔(801)，所述的浮体(1)为中空的封闭腔体。
4.根据权利要求1所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的叶片(501)为弧形片，所述的叶片(501)的凹面朝向出水口(403)使得水流流出所述的的出水口(403)冲击所述的叶片(501)凹面。
5.根据权利要求1所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的容置空间(408)设置在所述的盘心体(4011)靠所述的叶轮(5)一侧中部，所述的发电机(2)的外定子(201)固定连接在所述的盘心体(4011)上，所述的发电机(2)的内转子(202)连接在所述的叶轮(5)的转轴(502)上并由转轴(502)带动转动。
6.一种潮流能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体(1)，所述的浮体(1)下方设有支架(3)，所述的支架(3)上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器(4)，在所述的横向水流导流加速器(4)的出水口(403)处设有由加速水流冲击转动的叶轮(5)，所述的横向水流导流加速器(4)上设有容置空间(408)，所述的容置空间(408)内设有由所述的叶轮(5)带动转动的发电机(2)，所述的支架(3)上还设有用于平衡水流冲击横向水流导向加速器(4)的平衡翼板(6)，所述的平衡翼板(6)包括连接在支架(3)上位于所述的横向水流导向加速器(4)后侧上的横翼板(601)，所述的横翼板(601)尾端中部设有利用水流冲击防止支架(3)竖向摇摆或旋转并使所述的横向水流导向加速器(4)的进水口(404)始终迎着水流方向的竖向平衡板(602)，所述的平衡架(13)连接在所述的横向水流导流加速器(4)的后方，所述的叶轮(5)上环状分布设置有多个叶片(501)，所述的叶片(501)外端设有连接各叶片(501)并随叶片(501)转动的外封口环(502)。
7.一种潮流能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体(1)，所述的浮体(1)下方设有支架(3)，所述的支架(3)上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器(4)，在所述的横向水流导流加速器(4)的出水口(403)处设有由加速水流冲击转动的叶轮(5)，所述的横向水流导流加速器(4)上设有容置空间(408)，所述的容置空间(408)内设有由所述的叶轮(5)驱动的空气压缩机(12)，所述的空气压缩机(12)的进气口和出气口分别连接有伸出水面的进气管(9)和出气管(10)，所述的出气管(10)与用于带动发电机发电的气压马达(11)相连，所述的支架(3)上后侧设有用于平衡水流冲击所述的横向水流导向加速器(4)的平衡架(13)，所述的平衡架(13)包括连接在所述的支架(3)后侧的后平衡浮体(133)和底部设有漏水孔且上部设有开口的后平衡水箱(134)，所述的叶轮(5)上环状分布设置有多个叶片(501)。
8.根据权利要求7所述的潮流能发电装置，其特征在于所述的空气压缩机(12)为螺杆式空气压缩机，包括压缩机壳体(1201)，所述的压缩机壳体(1201)内设有相互啮合的主转子(1202)和副转子(1203)。
9.一种潮流能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体(1)，所述的浮体(1)下方设有支架(3)，所述的支架(3)上铰设有用于收集横向波浪水流并压缩加速的横向水流导流加速器(4)，在所述的横向水流导流加速器(4)的出水口(403)处设有由加速水流冲击转动的叶轮(5)，所述的横向水流导流加速器(4)上设有容置空间(408)，所述的容置空间(408)内设有由所述的叶轮(5)驱动的液压泵(15)，所述的液压泵(15)的进油口和出油口分别连接有伸出水面的进油管(16)和出油管(17)，所述的进油管(16)和出油管(17)与用于带动发电机发电的液压马达(18)相连，所述的支架(3)上后侧设有用于平衡水流冲击所述的横向水流导向加速器(4)的平衡架(13)，所述的平衡架(13)包括连接在所述的支架(3)后侧的后平衡浮体(133)和底部设有漏水孔且上部设有开口的后平衡水箱(134)，所述的叶轮(5)上环状分布设置有多个叶片(501)。
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