CN104481788A - 一种双向双流道双转子海浪冲击发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种双向双流道双转子海浪冲击发电装置，海水引导槽水平放置与海浪冲击方向平行；上下层叶轮分别位于上下层引导槽内，上层叶轮连接同轴轴杆外轴套，经增速齿轮箱连接双转子电机外转子，下层叶轮连接同轴轴杆内轴心，经增速齿轮箱连接内转子；翻板阀共八个，每层引导槽各四个，分别安装在引导槽两个内侧壁上，位于每层引导槽的同一侧壁上的两个翻板阀开启方向相同，不同侧壁上的翻板阀开启方向相反；每层引导槽各两个翻板阀限位块，上层限位块固定在隔板，下层限位块固定在底板；同轴轴杆外轴套通过轴承座固定在隔板上，内轴心穿过隔板连接下层叶轮。本装置使用时平放在海岸边，充分利用海浪的往复流动性，海浪的往复流动都可发电。

Description

一种双向双流道双转子海浪冲击发电装置
技术领域
本发明涉及一种能够收集海浪的来回、往复冲击动能，并冲击双转子电机发电的装置，属波浪能发电技术领域。
背景技术
海洋波浪能能流密度高、储量巨大且分布广泛，是未来海洋能利用的主要方向。目前，海洋波浪能发电技术已取得长足进步，海浪发电装置种类繁多，绝大多数波浪发电装置都是先将波浪能转换成某个载体的机械能，再将得到的能量转换成旋转机械(如水力透平、空气透平、液压电动机等)的机械能，最后利用发电机将旋转机械的机械能转换成电能。大量研究表明，进一步提高波浪能装置的能量转换效率以及可靠性，是波浪能利用技术发展的关键。但由于波浪运动的多向性和往复性，使得人们至今也未能设计出合理的能量俘获系统和动力摄取系统，因此现有的海浪发电装置普遍存在结构复杂、能量转换效率低、可靠性差的问题，大大影响了该项技术的进一步发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计一套高效的能量捕获装置，充分利用波浪能来回、往复运动蕴含的巨大动能，实现高效率的发电。
本发明所述问题是由以下技术方案实现的：
一种双向双流道双转子海浪冲击发电装置，构成中包括蓄电池、翻板阀、翻板阀限位块、弹簧复位铰接轴、双转子电机、增速齿轮箱、同轴轴杆、隔板、底板、双层海水引导槽和两个叶轮，所述双层海水引导槽水平放置并与海浪的冲击方向平行；所述同轴轴杆竖直放置，分内轴心和外轴套，并通过轴承座固定在中间隔板上。在每层海水引导槽上分别放置一个叶轮，上层海水引导槽中的叶轮通过外轴套与双转子电机的外转子连接，下层海水引导槽中的叶轮通过内轴心与双转子电机的内转子连接，上、下层叶轮旋转方向相反，再经增速齿轮箱加速，驱动双转子电机内、外转子向相反方向旋转发电，并将电能储存在蓄电池中；在每层海水引导槽上分别对称放置四个翻板阀，每层引导槽上的四个翻板阀分成两组，每组的两个翻板阀分别安装在一层海水引导槽的两个内侧壁上，二者相互对应且开启方向相反；位于海水引导槽的同一侧壁上的两个翻板阀开启方向相同。
上述双向双流道双转子海浪冲击发电装置，在上层海水引导槽中，同一组的两个翻板阀之间设置有翻板阀限位块，所述翻板阀限位块固定在中间隔板上，下层海水引导槽与上层布局类似。
上述双向双流道双转子海浪冲击发电装置，所述上、下层海水引导槽的两端均为逐渐扩口的喇叭状，上、下层引导槽通过中间隔板分开。
上述双向双流道双转子海浪冲击发电装置，在上层海水引导槽中，所述翻板阀通过弹簧复位铰接轴与槽的内侧壁连接，下层海水引导槽与上层布局类似。
上述双向双流道双转子海浪冲击发电装置，所述双转子发电机有内转子和外转子且内、外转子都可旋转，在本装置中由两个叶轮通过同轴轴杆与增速齿轮箱分别带动沿相反方向旋转。
上述双向双流道双转子海浪冲击发电装置，所述同轴轴杆由内轴心与外轴套组成，外轴套与内轴心可相对旋转，外轴套通过轴承座固定在中间隔板上，以固定同轴轴杆。
上述双向双流道双转子海浪冲击发电装置，上层海水引导槽中的叶轮通过外轴套与双转子电机的外转子连接，下层海水引导槽中的叶轮通过内轴心与双转子电机的内转子连接。
本发明充分利用了海浪的往复流动特性，在海浪的来、去过程中都可以发电，大大提高了能量转换效率。同传统海浪发电装置相比，本装置还具有结构简单、维修方便、工作安全可靠、运行寿命长、适用范围广等优点。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中上层海水引导槽的俯视图；
图3是图1中下层海水引导槽的俯视图；
图4是本发明在海浪来时，上层海水引导槽的工作状态；
图5是本发明在海浪去时，上层海水引导槽的工作状态；
图6是本发明在海浪来时，下层海水引导槽的工作状态；
图7是本发明在海浪去时，下层海水引导槽的工作状态；
图中标号清单为：1、海水引导槽；2、弹簧复位铰接轴；3、翻板阀限位块；4、叶轮；5、翻板阀；6、双转子电机；7、增速齿轮箱；8、隔板；9、同轴轴杆的外轴套；10、同轴轴杆的内轴心；11、蓄电池；12、底板。
具体实施方式
参看图1、图2、图3，图2是上层海水引导槽的俯视图，图3是下层海水引导槽的俯视图，上、下层海水引导槽的布局类似，上、下层海水引导槽由中间隔板8分隔开。本发明由海水引导槽1(分上下层)，弹簧复位铰接轴2，翻板阀限位块3，叶轮4(分上下层)，翻板阀5，双转子电机6，增速齿轮箱7，隔板8，同轴轴杆的外轴套9，同轴轴杆的内轴心10，蓄电池11，底板12组成。对于每一层海水引导槽中的四个翻板阀5均通过弹簧复位铰接轴2与每层海水引导槽的侧壁连接；对于上层海水引导槽中的两个翻板阀限位块2与隔板8固定连接；对于下层海水引导槽中的两个翻板阀限位块2与底板12固定连接；对于上层海水引导槽中的叶轮4与同轴轴杆的外轴套9连接，外轴套上端再经增速齿轮箱7加速与双转子电机6的外转子连接；对于下层海水引导槽中的叶轮与同轴轴杆的内轴心10连接，内轴心上端再经增速齿轮箱加速与双转子电机的内转子连接。外轴套通过轴承座固定在隔板8上，以固定同轴轴杆，内轴心穿过隔板8与下层叶轮连接，外轴套不穿过隔板8，仅位于隔板8之上，与上层叶轮连接。蓄电池10用于储存双转子电机6发出的电能。
在近海，由于受到海岸线的阻挡，海浪会来回冲击。上层海水引导槽的工作原理是：如图4，当波浪从左向右冲过来时，在上层海水引导槽中，下面的两个翻板阀受冲击打开，上面的两个翻板阀在海浪的冲击下紧紧靠在上层翻板阀限位块上，处于关闭状态。由于处于打开状态的两个翻板阀总是位于海水引导槽的同一侧壁上，因此灌入上层海水引导槽中的巨大的海水冲击上层叶轮逆时针快速旋转，叶轮经增速齿轮箱驱动双转子电机的外转子逆时针快速旋转；同理，如图5，当海浪退去时，即海浪从右向左冲过来，刚刚处于打开状态的两个翻板阀受冲击力及弹簧复位铰接轴的弹力立即关闭，而刚刚处于关闭状态的两个翻板阀则受冲击打开，使叶轮又受到海浪的冲击，又沿逆时针旋转，也即双转子电机的外转子又沿逆时针旋转，因此，对于上层海水引导槽，无论海水的来、去，电机外转子的旋转方向不变，都是逆时针旋转。
下层海水引导槽的工作方式与上层恰好相反：如图6，当波浪从左向右冲过来时，在下层海水引导槽中，上面的两个翻板阀受冲击打开，下面的两个翻板阀关闭，灌入下层海水引导槽中的巨大的海水冲击下层叶轮顺时针快速旋转，叶轮经增速齿轮箱驱动双转子电机的内转子顺时针快速旋转；同理，如图7，当海浪退去时，即海浪从右向左冲过来，刚刚处于打开状态的两个翻板阀受冲击力及弹簧复位铰接轴的弹力立即关闭，而刚刚处于关闭状态的两个翻板阀则受冲击打开，使叶轮又受到海浪的冲击，又沿顺时针旋转，也即双转子电机的内转子又沿顺时针旋转，因此，对于下层海水引导槽，无论海水的来、去，电机内转子的旋转方向不变，都是顺时针旋转。
上、下层海水引导槽在海浪的来、去过程中工作方式恰好相反，这其中的翻板阀限位块3起到了关键的作用，上、下层槽中的翻板阀限位块放置方式恰好相反，以保证实现这种效果。这样在海浪持续不断的冲击下，上、下层叶轮旋转方向总是相反，使双转子电机的内、外转子也保持相反的方向旋转，双转子电机就可源源不断地向外输出电能，储存到蓄电池中，再经输出电路为负载供电。
本装置充分利用海浪的往复流动性，海浪的往复运动都能发电。海水引导槽的入口及出口处设计成喇叭口状，可以增加海水引导槽中波浪的流速，提高波浪能的转化效率。本装置适于安装在近岸且波浪较大的海岸上，出现故障时可把整个装置拿到岸上进行维修，也可将此装置以某种阵列的方式联结来得到较大的电能输出，使在潮涨潮落都能发出电能。本装置安装及维修方便，实际使用时只需将装置投放在大海边即可，而维修时只需把装置拿到岸上进行维修即可。

Claims (6)

1.一种双向双流道双转子海浪冲击发电装置，其特征是，它包括上下层海水引导槽(1)、弹簧复位铰接轴(2)、翻板阀限位块(3)、上下层叶轮(4)、翻板阀(5)、双转子电机(6)、增速齿轮箱(7)、隔板(8)、同轴轴杆的外轴套(9)、同轴轴杆的内轴心(10)、蓄电池(11)、底板(12)。所述海水引导槽(1)水平放置并与海浪的冲击方向平行；所述上下层叶轮(4)分别位于上下层海水引导槽(1)内，其中上层叶轮连接同轴轴杆的外轴套(9)，再经增速齿轮箱(7)与双转子电机(6)的外转子连接，下层叶轮连接同轴轴杆的内轴心(10)，再经增速齿轮箱(7)与双转子电机(6)的内转子连接；所述翻板阀(5)共八个，每层海水引导槽(1)各四个，每层的四个翻板阀(5)分成两组，每组的两个翻板阀(5)分别安装在海水引导槽(1)相对的两个内侧壁上，二者相互对应且开启方向相反，位于每层海水引导槽(1)的同一侧壁上的两个翻板阀(5)开启方向相同；所述翻板阀限位块(3)共四个，每层海水引导槽(1)各两个，其中上层的翻板阀限位块(3)固定在隔板(8)上，下层的翻板阀限位块(3)固定在底板(12)上；所述同轴轴杆的外轴套(9)通过轴承座固定在隔板(8)上，以固定同轴轴杆，同轴轴杆的内轴心(10)穿过隔板(8)与下层叶轮相连；所述双转子电机(6)有内、外转子，内、外转子都可旋转。
2.根据权利要求1所述的双向双流道双转子海浪冲击发电装置，其特征在于，在每层海水引导槽(1)上，在同一组的两个翻板阀(5)之间设置有翻板阀限位块(3)，上层翻板阀限位块(3)固定在隔板(8)上，下层翻板阀限位块(3)固定在底板(12)上。
3.根据权利要求1所述的双向双流道双转子海浪冲击发电装置，其特征在于，所述海水引导槽(1)的两端为喇叭口状。
4.根据权利要求1所述的双向双流道双转子海浪冲击发电装置，其特征在于，所述翻板阀(5)通过弹簧复位铰接轴(2)与海水引导槽(1)的侧壁连接。
5.根据权利要求1所述的双向双流道双转子海浪冲击发电装置，其特征在于，所用电机为双转子电机(6)，分内、外转子，内转子连接下层叶轮，外转子连接上层叶轮。
6.根据权利要求1所述的双向双流道双转子海浪冲击发电装置，其特征在于，所述同轴轴杆由同轴轴杆的外轴套(9)和同轴轴杆的内轴心(10)组成，同轴轴杆的外轴套(9)通过轴承座固定在隔板(8)上，以固定同轴轴杆，外轴套与上层叶轮相连，同轴轴杆的内轴心(10)穿过隔板(8)与下层叶轮相连。
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