CN102536617A

CN102536617A - 潮汐发电装置

Info

Publication number: CN102536617A
Application number: CN2012100816129A
Authority: CN
Inventors: 张超良
Original assignee: 张超良
Current assignee: Foshan tide energy technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: CN102536617B

Abstract

本发明公开了一种潮汐发电装置，包括设置在海平面上方的基台、固定在基台上的发电机及传动齿轮组，传动齿轮组连接有纵向传动杆，其特征在于，所述位于海水平面的纵向传动杆端部固定有浮箱，传动齿轮组连接有贮能机构，贮能机构与发电机轴传动连接；所述换向齿轮传动箱由设置在传动主轴上的主动齿轮、与主动齿轮传动连接的传动齿轮和换向齿轮、与传动齿轮和换向齿轮传动连接的变速齿轮构成，换向齿轮传动箱的传动轴上设置有刺爪轮机构，刺爪轮机构与贮能机构传动连接。采用上述结构的潮汐发电装置具有发电效率高、发电连续均匀，安装方便、结构简单等优点，可在海平面上大规模构筑，为用户提供取之不尽用之不竭的清洁能源。

Description

潮汐发电装置

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体是涉及利用潮汐进行发电的技术领域。

背景技术

海水潮汐是由于月球的引力引起的海水平面上升和下降的过程，利用这种月球引力引起的潮汐能源，是取之不尽用之不竭的清洁能源，并且不存在气候等其它因素的影响又属于稳定的能源。传统的利用潮汐发电的装置一般是采用：一、是围堰式的潮汐发电装置可以做到大功率的发电方式，但存在占地面积大又地理环境选择的影响，不能连续输出稳定电力，能量利用率低（只有5%）等缺点。二、是在海上用叶片式的潮汐发电装置，在潮水上升和下降过程中形成的进退潮海流发电，这种方式同样存在着发电功率小，变更率低，且装置容易受到风暴海潮损坏等缺点，因此上述装置都由于实施性差很少能得到广泛应用。

为了解决上述缺陷，专利号为ZL200410075783.6、授权公告日为2010年5月5日、发明名称为利用潮汐发电的方法及装置的发明专利申请提供了利用海水潮汐上涨和下降实现发电的结构及方法；其是在涨潮时，使海水积蓄于水槽中；使水槽内的海水逐渐排出水槽，水槽中的水位逐渐降低；水槽中的水位降低时，浮设于水槽内水面上的一浮锤随之逐渐下降；浮锤下降时带动连设于浮锤上的杆体运动，杆体的直线运动带动一发电齿轮转动，该发电齿轮带动发电机发电。上述发明专利可利用潮汐的涨落进行发电，但其仅仅利用了水槽中的水位下降时，浮锤下降带动杆体下降而转化的电能，而对于水槽中的水位上升时所产生的能量没有加以利用，虽然其发电效率较传统结构及方式有所提高，但其还是存在安装复杂麻烦等缺陷，尤其发电效率仍然有待进一步提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种发电效率更高、可实现自动连续发电、安装方便的潮汐发电装置。

本发明是通过如下技术方案来达到上述目的的：

一种潮汐发电装置，包括设置在海平面上方的基台、固定在基台上的发电机及传动齿轮组，传动齿轮组连接有纵向传动杆，其特征在于，所述位于海水平面的纵向传动杆端部固定有浮箱，传动齿轮组连接有贮能机构，贮能机构与发电机轴传动连接。

作为上述方案的进一步说明，传动齿轮组还包括有换向齿轮传动箱；所述换向齿轮传动箱由设置在传动主轴上的主动齿轮、与主动齿轮传动连接的传动齿轮和换向齿轮、与传动齿轮和换向齿轮传动连接的变速齿轮构成，换向齿轮传动箱的传动轴上设置有刺爪轮机构，刺爪轮机构与贮能机构传动连接。

所述贮能机构为弹簧贮能箱，弹簧贮能箱内设置弹簧齿轮，弹簧齿轮通过释放传动轮、传动轴、设置在传动轴上的释放离合器与发电机传动连接。

进一步地，在浮箱的两端还固定有立柱，立柱上设置有纵向导槽，浮箱两侧位于导槽内设置有定偏轮。

所述密封的箱体结构，或者箱体结构的浮箱内充填有轻质材料，如泡沫等或其它轻质材料，浮箱可以采用钢板结构材料、铝合金材料，也可以采用其它塑料材质等。

所述发电机通过变配电设备连接外接电网。

所述传动主轴通过设置在两轴承座上的轴承固定在基台上，两轴承座之间固定有定偏模块。

采用上述技术方案后，本发明能达到如下有益效果：

首先，本发明采用了换向齿轮传动装置，从而使浮箱在上升、下降时均能将能量转换为电能，从而使发电效率相比传统的发电装置无法比拟，相对于现在技术的ZL200410075783.6专利技术方案，理论上可提高一倍的发电效率；

二、本发明采用了弹簧贮能箱结构，可连续自动发电，不会浪费水的势能，发电效率较高；可实现全天连续发电，不象以往利用潮汐发电仅能进行间隔性地发电，巧妙解决了目前满潮和枯潮无功时段不能发电的难题，使海潮发电时间得到了增加；

三、本发明装置安装方便，结构也较为简单，使用方便，不会造成任何环境污染，不会破坏生态平衡；可方便地安装于海边，其动力来源取之不尽，用之不竭，无污染，无噪音，有利于环保和降低成本；

四、本发明的立柱与海基的固定方式为辐射状的固定结构，其固定更为牢固，可承受较大的潮汐承受力。

附图说明

下面结合附图对本发明的优选实施方式进行说明：

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明浮箱结构示意图；

图3为本发明浮箱上潮与落潮时示意图；

图4为本发明浮箱压力结构示意图；

图5为本发明立柱与海底固定结构示意图；

图6本发明立柱与海底固定打桩孔结构示意图；

图7为本发明多组发电装置组合结构示意图。

附图标记说明：1、立柱 2、浮箱 3、定偏轮 4、定偏导槽 5、传动杆 6、基台 7、定偏模块 8、传动主轴 9、轴承 10、传动齿轮 11、换向齿轮传动箱 111、传动齿轮 112、主动齿轮 113、换向齿轮 114、变速齿轮 12、刺爪轮机构 13、贮能机构 14、弹簧齿轮 15、释放传动轮 16、传动轴 17、释放离合器 18、发电机 19、交配电设备

A1、落潮时低位水面 A2、上潮时高位水面 A 正常海平面 20、固定钢筋

21、固定钢筋孔。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种潮汐发电装置，包括设置在海平面上方的基台6、固定在基台上的发电机及传动齿轮组，基台6为混凝土基台，混凝土基台下支撑有立柱1，该立柱1为混凝土钢筋立柱，为了获取海潮上升时强大的推动力做功，必须在海床上构筑抓牢海床的钢筋混凝土构筑物，因此钢筋混凝土基台6与立柱1组成整体的钢筋混凝土框架结构，立柱1在海床上构筑显得相当重要。本发明要求在海床上开挖清理淤泥和风化层到岩石后，采用在海床上以基础轴心点向外斜开孔，植入钢筋后加注锚固剂后再浇注混凝土，增加抓牢海床的力量，这也是本发明的关键部分，其整体的钢筋混凝土框架结构保证海体上升时推力。F压>F浮，如图4、图5、图6所示，为了加强立柱与海底的固定强度，本发明的混凝土立柱采用向海底斜向打孔的方式，固定钢筋孔21沿立柱中心径向均匀分布，然后在固定钢筋孔21内设置固定钢筋20，这样固定效果最佳；传动齿轮组连接有纵向传动杆5，该纵向传动杆5由钢柱构成，所述位于海水平面的纵向传动杆端5部固定有浮箱2，传动齿轮组连接有贮能机构13，贮能机构13与发电机轴传动连接，传动齿轮组包括有换向齿轮传动箱11，传动杆5和传动齿轮组起到能量传递的作用。

本发明的换向齿轮传动箱11是由设置在传动主轴8上的主动齿轮112、与主动齿轮112传动连接的传动齿轮111和换向齿轮113、与传动齿轮111和换向齿轮113传动连接的变速齿轮114构成，换向齿轮传动箱11的传动轴上设置有刺爪轮机构12，刺爪轮机构12与贮能机构传动连接。换向齿轮传动箱11能保证海平面上升时浮箱2向上运动作用于传动杆5上升运动作功。海平面下降时，浮箱2在重力的作用下向下移动，这时候启动换向齿轮113，把下降的重力势能转换成有用功作功。

本发明的贮能机构为弹簧贮能箱13，弹簧贮能箱13内设置弹簧齿轮14，它是将海水上升和下降过程中的动力能和重力势能转成弹性势能的储能机构，这也是这个发明重点，弹簧箱储能箱13能把潮汐的往复的间隙动作能量储存起来变成弹性势能加以利用，这种储能方式，能做到：能量利用率高达到95%；能量释放连续稳定及便于操作等特点。

弹簧齿轮14通过释放传动轮15、传动轴16、设置在传动轴16上的释放离合器17与发电机19传动连接，发电机18通过变配电设备19连接外接高压电网，将电能输送出去。

在浮箱2的两端设置在两立柱1之间，立柱1上设置有纵向导槽4，浮箱2两侧位于导槽4内设置有定偏轮3。纵向导槽4和定偏轮3起到稳定上下垂直的直线运动作用。

如图2、图3所示，本发明的浮箱2内充填有泡沫，也是本发明的关键部分。海水潮汐能量的获取是靠浮箱排开海水的体积V1、V2多少及海水潮汐上下的距离来获取能量的，图中所示的A为风平浪静时正常海平面，A1为落潮时海平面，A2为涨潮时海平面：能量E=Vdg*ΔH+G*ΔH本发明是在整体海上构筑物的海平面上设置于箱内充满塑料泡沫的、足够强度的钢结构、合金或其它结构的浮箱。

浮箱2可以由多个浮箱组合构成可拆装结构，图2为4个浮箱拼接组成的浮箱组，传动杆固定在浮箱组上，浮箱2也可以为整体式结构；为了延长使用寿命，浮箱2必须够强度；它采用钢结构中空箱体进行防锈；钢结构箱体中空部分内可填充塑料泡沫或其它轻质材料，填充泡沫是为了在箱体漏水时仍能排开海水的体积具有浮力。如图7所示，可在海平面上平台构筑多组浮箱体结构并联发电，形成在海上潮汐发电基地。

所述传动主轴8通过设置在两轴承座上的轴承9固定在基台6上，两轴承座之间固定有定偏模块7。

刺爪轮机构12：在海平面上升和下降过程中获取的能量转换成弹性势能时储蓄下来，刺爪固定弹簧不反转释放。

释放传动齿轮15：在弹簧储能机构储蓄能量后，根据发电机组所需要的转速，通过释放传动齿轮15传动对发电机组驱动。

释放离合器17：弹簧储能机构储满能量时，弹簧张紧，通过变速箱连接到释放离合器17，在发电机组需要发电时，离合器闭合驱动发电机组发电，在停止时打开离合器，发电机组停止发电。另外离合器不但可以调节弹簧储蓄机构的弹簧张紧度还可以便于检修设备。

发电机组是根据浮箱体积及海平面上下涨落的距离做功率测算，去匹配的发电机组。

变电配电机构19：是发电机组发出电力，另外电高压网同后进行升压变压，并入高压电网向变压电网供电的装置。

作为本发明的其它实施例，所述浮箱还可以采用空箱体结构，其内为中空结构或者也可以充填泡沫或其它轻质材料，箱体除钢板结构外还可以是铝合金或者塑料等制成。同时作为换向齿轮传动箱11也可以单独采用一组换能结构来代替下浮体下行状态时的能量转换，只不过在这种状态下增加了相关设备成本。

以上所述的实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种潮汐发电装置，包括设置在海平面上方的基台、固定在基台上的发电机及传动齿轮组，传动齿轮组连接有纵向传动杆，其特征在于，所述位于海水平面的纵向传动杆上固定有浮箱，传动齿轮组连接有贮能机构，贮能机构与发电机轴传动连接。

2.根据权利要求1所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述传动齿轮组包括有换向齿轮传动箱。

3.根据权利要求2所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述换向齿轮传动箱由设置在传动主轴上的主动齿轮、与主动齿轮传动连接的第二传动齿轮和换向齿轮、与第二传动齿轮和换向齿轮传动连接的变速齿轮构成，换向齿轮传动箱的传动轴上设置有刺爪轮机构，刺爪轮机构与贮能机构传动连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述贮能机构为弹簧贮能箱，弹簧贮能箱内设置弹簧齿轮，弹簧齿轮通过释放传动轮、传动轴、设置在传动轴上的释放离合器与发电机传动连接。

5.根据权利要求1、2或3或所述的潮汐发电装置，其特征在于，在浮箱的两端还固定有立柱，立柱与基台构成框架结构，立柱上设置有纵向导槽，浮箱两侧位于导槽内设置有定偏轮。

6.根据权利要求5所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述立柱为钢筋混凝土结构，其与海底的固定结构为向海底斜向打孔固定钢筋的方式结构，打孔方向沿立柱中心径向圆周均匀分布。

7.根据权利要求5所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述浮箱的外表面为钢板结构。

8.根据权利要求1、2或3所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述浮箱为箱体中空结构，箱体结构的中空部分充填有轻质材料。

9.根据权利要求1、2或3或所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述发电机通过变配电设备连接外接电网。

10.根据权利要求3所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述传动主轴通过设置在两轴承座上的轴承固定在基台上，两轴承座之间固定有定偏模块。

11.根据权利要求1、2或3所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述若干个结构相同的潮汐发电装置并列形成发电装置机组。

12.根据权利要求1、2或3所述的潮汐发电装置，其特征在于，所述浮箱为由多个浮箱组合构成的可拆装结构。