CN105041553B - 一种悬浮式水下垂直轴发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬浮式水下垂直轴发电机，包括地基、下平台、立柱、上平台、轴承和叶片；轴承包括下轴承和上轴承，在下平台上设有下轴承，下轴承位于海水或河水内，在上平台上设有上轴承；下轴承包括下轨道、下滚轮和下支架，下滚轮位于下轨道的上方，在下支架上设有下法兰；上轴承包括上轨道、上滚轮和上支架，上滚轮位于上轨道的上方，在上支架上设有上法兰；叶片设在下法兰和上法兰之间；海水或河水对叶片、下滚轮和下支架产生向上的浮力。本发明能提高水下垂直轴发电机的稳定性、提高对能量的利用率、减小机械能的损耗、提高发电效率、解决大型轴承的密封性能，方便更换轴承。

Description

一种悬浮式水下垂直轴发电机

技术领域

本发明涉及水下垂直轴发电机。

背景技术

随着不可再生资源的不断消耗，现在有很多行业都在寻求新的能源，如太阳能、风能和水能等。对于电能来说，目前主要是通过水能、燃烧热能、太阳能和风能转换而成；对于水能来说，现在使用得比较多的是利用水的势能进行转换，这种方式需要修建储水大坝，一方面修建储水大坝需要耗费大量的资金、设备、人力，另一方面在利用储水大坝储水时，在一定程度上破坏了自然生态平衡，比较容易引起如洪涝、旱灾等自然灾害。对于燃烧热能来说，一方面需要消耗大量的如煤、燃油等燃料，另一方面燃料在燃烧时对环境的污染特别严重。太阳能和风能属于清洁能源，是现在大家发展的重要方向。

目前，已经有人对洋流和河流的能源利用进行了相应的研究，如在申请号为201410195967.X申请日为2014.5.9公布日为2014.7.16的专利文献公开了一种水力及风力单向轴双转子的发电装置，该发电装置公开了利用水力和风力进行发电的结构，提高了效率且结构简单，但是将该发电装置的水力发电单元放置到水中后，因水具有流速，而又未对发电装置进行固定，这样，水力发电单元一般漂浮在水面上，无法利用到更深的洋流和河流能量，因此，发电装置的稳定性不好，发电的效率不高。

对于垂直轴水下发电机来说，轴承是至关重要的部件，而如果在水中安装目前的普通轴承，则难以解决水下轴承的密封性能和防腐性能；与此同时，如图7所示，对于普通的轴承，由于叶片等部件的重力基本作用在轴承上，即使水中轴承会受到一定的浮力，但轴承的内圈200与外圈100之间具有滚珠，无论外圈100向下运动还是向上运动，内圈200和外圈100与滚珠之间都会有摩擦力，因此，轴承在旋转时的机械能损耗大。

在申请号为201110116157.7申请号为2011.5.6公开日为2011.9.14的专利文献中公开了一种近海可再生能源综合发电系统，该综合发电系统包括单桩结构和三种发电装置及电气连接电路，三种发电装置包括风力发电装置、波浪能发电装置、潮流能发电装置，其中潮流能发电装置为水平轴发电装置，这种发电系统利用单桩结构虽然能提高稳定性，但是，水平轴发电装置使用的是小轴承，轴承的密封、防腐性能比较好解决。

发明内容

为了能提高水下垂直轴发电机的稳定性、提高对能量的利用率、减小机械能的损耗、提高发电效率、解决大型轴承的密封性能，方便更换轴承，本发明提供了一种悬浮式水下垂直轴发电机。

为达到上述目的，一种悬浮式水下垂直轴发电机，包括地基、下平台、立柱、上平台、轴承和叶片；地基埋设在海床或河床内；下平台设在地基上，下平台位于海水或河水内；立柱设在下平台上，上平台设在立柱上；所述的轴承包括下轴承和上轴承，在下平台上设有下轴承，下轴承位于海水或河水内，在上平台上设有上轴承；所述的下轴承包括下轨道、下滚轮和下支架，下轨道安装在下平台上，下滚轮设在下支架上，下滚轮能在下轨道上滑动，下滚轮位于下轨道的上方，在下支架上设有下法兰；所述的上轴承包括上轨道、上滚轮和上支架，上轨道安装在上平台上，上滚轮设在上支架上，上滚轮能在上轨道上滑动，上滚轮位于上轨道的上方，在上支架上设有上法兰；叶片设在下法兰和上法兰之间；海水或河水对叶片、下滚轮和下支架产生向上的浮力。

上述结构，由于设置了埋设在海床或河床内的地基，立柱安装在下平台上并向上延伸，这样，整个发电机的稳定性非常的好，而且当在下轴承和上轴承之间安装叶片后，深处的洋流和河流能对叶片作用，因此，能提高对能量的利用率，提高了发电效率。由于采用了本发明的下轴承和上轴承，这样，不需要对下轨道、下滚轮、下支架、上轨道、上滚轮和上支架进行密封处理，只需要对下滚轮与下支架的小轴承和上滚轮与上支架的小轴承进行密封处理，而小轴承的密封技术比较成熟，因此，能很好的解决本发明轴承的密封性能，从而大大降低了成本。采用本发明的轴承，如其中的某一部件损坏，只要单独将损坏的部件拆卸下来更换即可，不需要整体拆卸轴承，因此，方便更换、维修轴承。另外，当轴承、安装在轴承之间的叶片位于洋流或河流内后，对轴承和叶片会产生浮力，而由于采用了本发明的轴承结构和安装方式，这样，下滚轮与下轨道之间的摩擦力会减小，上滚轮与下轨道之间的摩擦力会减小，甚至可让下滚轮和上滚轮处于悬浮的运动状态，从而减小了机械能的损失。

进一步的，下轨道的表面上设有防腐层，下支架的外表面上设有防腐层，下滚轮的外表面上设有防腐层。该结构，通过设置防腐层，不仅能保证下轨道、下支架和下滚轮的强度，而且能提高防腐性能，从而延长下轴承的使用寿命。

进一步的，下轨道的横截面包括自下向上依次连接的下底座、下支承部及下导轨，下轨道的横截面为“工”字型，其中，下导轨的长度小于下底座的长度；所述的下滚轮包括下滚轮本体及设在下滚轮本体内侧边缘的下抵挡凸缘；所述的下支架包括呈U型的下架体及设在下架体上的下连接部；上轨道的横截面包括依次连接的上底座、上支承部及上导轨，上轨道的横截面为“工”字型，其中，上导轨的长度小于上底座的长度；所述的上滚轮包括上滚轮本体及设在上滚轮本体内侧边缘的上抵挡凸缘；所述的上支架包括呈U型的上架体及设在上架体上的上连接部。上述结构的下轨道和上轨道，不仅方便固定，而且对下滚轮和上滚轮的导向性能好，所述的下抵挡凸缘和上抵挡凸缘能起到抵挡作用，可有效的防止下滚轮和上滚轮因离心力作用滑离下轨道和上轨道。

进一步的，在上平台上设有供柱塞式液压缸的活塞杆穿过的第一通孔。该结构便于将柱塞式液压缸安装到上平台上，并让活塞杆穿过第一通孔，方便动力的传输。

进一步的，下平台设在立柱的上部，下平台和轴承位于海水或河水内；在立柱的顶端设有上承载平台，该结构，可让安装在下轴承和上轴承之间的叶片完全位于海水或河水内，洋流或河流对叶片的作用面积大，可提高能量的利用率；所述的上承载平台方便安装发电机。

进一步的，在上承载平台上设有供柱塞式液压缸的活塞杆穿过的第二通孔，该结构便于将柱塞式液压缸安装到上承载平台上，并让活塞杆穿过第二通孔，方便动力的传输。

进一步的，在上平台上设有柱塞式液压缸安装位，用于安装柱塞式液压缸。

进一步的，在上承载平台上设有柱塞式液压缸安装位，方便安装柱塞式液压缸。

附图说明

图1为实施例1的立体图。

图2为实施例1的示意图。

图3为下轴承的立体图。

图4为下轴承的分解图。

图5为实施例2的立体图。

图6为实施例2的示意图。

图7为现有普通轴承的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。

实施例1。

如图1至图3所示，悬浮式水下垂直轴发电机包括地基1、下平台2、立柱3、上平台4、轴承和叶片6。

地基1被埋设在海床10或河床内；下平台2设在地基1上；立柱3设在下平台2上；上平台4设在立柱3上；地基1、下平台2、立柱3、上平台4一体建筑成型。

所述的轴承包括下轴承51和上轴承52。

如图1至图4所示，所述的下轴承51包括下轨道511、下滚轮512和下支架513。下轨道511安装在下平台2上，下滚轮512位于下轨道511的上方，如图4所示，下轨道511的横截面包括自下向上依次连接的下底座5111、下支承部5112及下导轨5113，下轨道511的横截面为“工”字型，其中，下导轨5113的长度小于下底座5111的长度，该结构不仅方便安装下轨道511，而且对下滚轮512的导向性能好；下滚轮512包括下滚轮本体5121及设在下滚轮本体5121内侧边缘的下抵挡凸缘5122，该结构，下滚轮512在下轨道上滑行时，在下抵挡凸缘5122的作用下，下滚轮512不易因离心力飞离下轨道511；所述的下支架513包括呈U型的下架体5131及设在下架体上的下连接部5132，下滚轮512通过密封轴承、轴安装到下架体5131内，下连接部5132用于连接下法兰514。下轨道511的表面上设有防腐层，下支架513的外表面上设有防腐层，下滚轮512的外表面上设有防腐层。这样，不仅能保证下轴承的强度，而且能提高防腐性能。

如图1所示，所述的上轴承52包括上轨道521、上滚轮522和上支架523。上轨道521安装在上平台4上，上滚轮522位于上轨道521的上方，上轨道521的横截面包括依次连接的上底座、上支承部及上导轨，上轨道的横截面为“工”字型，其中，上导轨的长度小于上底座的长度，该结构不仅方便安装上轨道521，而且对上滚轮522的导向性能好；上滚轮522包括上滚轮本体及设在上滚轮本体内侧边缘的上抵挡凸缘，该结构，上滚轮在上轨道上滑行时，在上抵挡凸缘的作用上，上滚轮522不易因离心力飞离上轨道521；所述的上支架523包括呈U型的上架体及设在上架体上的上连接部，上滚轮522通过密封轴承、轴安装到上架体内，上连接部用于连接上法兰524。

叶片6连接在下法兰514与上法兰524之间。

在上平台4上设有柱塞式液压缸安装位。

悬浮式水下垂直轴发电机的施工方法是：在海床内浇筑钢筋混凝土地基，然后在地基上浇筑下平台2，在下平台2上浇筑钢筋混凝土立柱，在立柱上浇筑上平台，接着在下平台2上安装下轴承51，在上平台4上安装上轴承52，在下法兰514和上法兰524之间连接叶片6，然后在上法兰524上安装驱动盘，所述的驱动盘上设有曲面，接着在柱塞式液压缸安装位上安装柱塞式液压缸，让柱塞式液压缸的活塞杆与驱动盘的曲面接触。上述施工完成后，下平台2、下轴承51和立柱下端部位于海水中，当洋流对叶片6作用时，能驱动叶片6运动，叶片6通过下法兰514带动下支架513和下滚轮512沿下轨道511滑动，同时，叶片6通过上法兰524带动上支架523和上滚轮522沿上轨道521滑动，上法兰524带动驱动盘旋转，驱动盘驱动柱塞式液压缸的活塞杆运动。

本实施方式的结构，由于设置了埋设在海床内的地基1，立柱3安装在下平台2上并向上延伸，这样，整个发电机的稳定性非常的好，而且当在下轴承51和上轴承52之间安装叶片6后，深处的洋流能对叶片6作用，因此，能提高对能量的利用率，提高了发电效率。由于采用了本发明的下轴承51和上轴承52，这样，不需要对下轨道、下滚轮、下支架、上轨道、上滚轮和上支架进行密封处理，只需要对下滚轮与下支架的小轴承和上滚轮与上支架的小轴承进行密封处理，而小轴承的密封技术比较成熟，因此，能很好的解决本发明轴承的密封性能，从而大大降低了成本。当轴承、安装在轴承之间的叶片6位于洋流内后，对轴承和叶片会产生浮力，而由于采用了本发明的轴承结构和安装方式，这样，下滚轮512与下轨道511之间的摩擦力会减小，上滚轮522与下轨道521之间的摩擦力会减小，甚至可让下滚轮512和上滚轮522处于悬浮的运动状态，从而减小了机械能的损失。

实施例2。

如图5至图6所示，悬浮式水下垂直轴发电机包括地基1、下平台2、立柱3、上平台4、上承载平台400、轴承和叶片6。

地基1被埋设在海床10或河床内；下平台2设在地基1上；立柱3设在下平台2上；上平台4设在立柱3上；上承载平台400安装在立柱3的顶端；地基1、下平台2、立柱3、上平台4、上承载平台400一体建筑成型。

所述的轴承包括下轴承51和上轴承52。

如图3至图6所示，所述的下轴承51包括下轨道511、下滚轮512和下支架513。下轨道511安装在下平台2上，下滚轮512位于下轨道511的上方，如图4所示，下轨道511的横截面包括自下向上依次连接的下底座5111、下支承部5112及下导轨5113，下轨道511的横截面为“工”字型，其中，下导轨5113的长度小于下底座5111的长度，该结构不仅方便安装下轨道511，而且对下滚轮512的导向性能好；下滚轮512包括下滚轮本体5121及设在下滚轮本体5121内侧边缘的下抵挡凸缘5122，该结构，下滚轮512在下轨道上滑行时，在下抵挡凸缘5122的作用下，下滚轮512不易因离心力飞离下轨道511；所述的下支架513包括呈U型的下架体5131及设在下架体上的下连接部5132，下滚轮512通过密封轴承、轴安装到下架体5131内，下连接部5132用于连接下法兰514。下轨道511的表面上设有防腐层，下支架513的外表面上设有防腐层，下滚轮512的外表面上设有防腐层。这样，不仅能保证下轴承的强度，而且能提高防腐性能。

如图6所示，所述的上轴承52包括上轨道521、上滚轮522和上支架523。上轨道521安装在上平台4上，上滚轮522位于上轨道521的上方，上轨道521的横截面包括依次连接的上底座、上支承部及上导轨，上轨道的横截面为“工”字型，其中，上导轨的长度小于上底座的长度，该结构不仅方便安装上轨道521，而且对上滚轮522的导向性能好；上滚轮522包括上滚轮本体及设在上滚轮本体内侧边缘的上抵挡凸缘，该结构，上滚轮在上轨道上滑行时，在上抵挡凸缘的作用上，上滚轮522不易因离心力飞离上轨道521；所述的上支架523包括呈U型的上架体及设在上架体上的上连接部，上滚轮522通过密封轴承、轴安装到上架体内，上连接部用于连接上法兰524。上轨道521的表面上设有防腐层，上支架523的外表面上设有防腐层，上滚轮522的外表面上设有防腐层。这样，不仅能保证上轴承的强度，而且能提高防腐性能。

叶片6设在下法兰514与上法兰524之间。

在上承载平台400上设有供柱塞式液压缸的活塞杆穿过的第二通孔401，在上承载平台400上设有柱塞式液压缸安装位。

水下垂直轴发电机的施工方法是：在海床内浇筑钢筋混凝土地基，然后在地基上浇筑下平台2，在下平台2上浇筑钢筋混凝土立柱，在立柱上浇筑上平台，在立柱3的顶端浇筑上承载平台400，接着在下平台2上安装下轴承51，在上平台4上安装上轴承52，在下法兰514和上法兰524之间连接叶片6，然后在上法兰524上安装驱动盘，所述的驱动盘上设有曲面，接着在柱塞式液压缸安装位上安装柱塞式液压缸，让柱塞式液压缸的活塞杆穿过第二通孔401并让活塞杆与驱动盘的曲面接触。上述施工完成后，下平台2、下轴承51、上平台4、上轴承52和立柱下端部位于海水中，当洋流对叶片作用时，能驱动叶片6运动，叶片6通过下法兰514带动下支架513和下滚轮512沿下轨道511滑动，同时，叶片6通过上法兰524带动上支架523和上滚轮522沿上轨道521滑动，上法兰524带动驱动盘旋转，驱动盘驱动柱塞式液压缸的活塞杆运动。

本实施方式的结构，由于设置了埋设在海床内的地基1，立柱3安装在下平台2上并向上延伸，这样，整个发电机的稳定性非常的好，而且当在下轴承51和上轴承52之间安装叶片6后，深处的洋流能对整个叶片6作用，因此，能提高对能量的利用率，提高了发电效率。由于采用了本发明的下轴承51和上轴承52，这样，不需要对下轨道、下滚轮、下支架、上轨道、上滚轮和上支架进行密封处理，只需要对下滚轮与下支架的小轴承和上滚轮与上支架的小轴承进行密封处理，而小轴承的密封技术比较成熟，因此，能很好的解决本发明轴承的密封性能，从而大大降低了成本。

另外，当轴承、安装在轴承之间的叶片6位于洋流内后，对轴承和叶片会产生浮力，而由于采用了本发明的轴承结构和安装方式，这样，下滚轮512与下轨道511之间的摩擦力会减小，上滚轮522与下轨道521之间的摩擦力会减小，甚至可让下滚轮512和上滚轮522处于悬浮的运动状态，从而减小了机械能的损失。

Claims (8)

1.一种悬浮式水下垂直轴发电机，其特征在于：包括地基、下平台、立柱、上平台、轴承和叶片；地基埋设在海床或河床内；下平台设在地基上，下平台位于海水或河水内；立柱设在下平台上，上平台设在立柱上；所述的轴承包括下轴承和上轴承，在下平台上设有下轴承，下轴承位于海水或河水内，在上平台上设有上轴承；所述的下轴承包括下轨道、下滚轮和下支架，下轨道安装在下平台上，下滚轮设在下支架上，下滚轮能在下轨道上滑动，下滚轮位于下轨道的上方，在下支架上设有下法兰；所述的上轴承包括上轨道、上滚轮和上支架，上轨道安装在上平台上，上滚轮设在上支架上，上滚轮能在上轨道上滑动，上滚轮位于上轨道的上方，在上支架上设有上法兰；叶片设在下法兰和上法兰之间；海水或河水对叶片、下滚轮和下支架产生向上的浮力。

2.根据权利要求1所述的悬浮式水下垂直轴发电机，其特征在于：下轨道的表面上设有防腐层，下支架的外表面上设有防腐层，下滚轮的外表面上设有防腐层。

3.根据权利要求1所述的悬浮式水下垂直轴发电机，其特征在于：下轨道的横截面包括自下向上依次连接的下底座、下支承部及下导轨，下轨道的横截面为“工”字型，其中，下导轨的长度小于下底座的长度；所述的下滚轮包括下滚轮本体及设在下滚轮本体内侧边缘的下抵挡凸缘；所述的下支架包括呈U型的下架体及设在下架体上的下连接部；上轨道的横截面包括依次连接的上底座、上支承部及上导轨，上轨道的横截面为“工”字型，其中，上导轨的长度小于上底座的长度；所述的上滚轮包括上滚轮本体及设在上滚轮本体内侧边缘的上抵挡凸缘；所述的上支架包括呈U型的上架体及设在上架体上的上连接部。

4.根据权利要求1所述的悬浮式水下垂直轴发电机，其特征在于：在上平台上设有供柱塞式液压缸的活塞杆穿过的第一通孔。

5.根据权利要求1所述的悬浮式水下垂直轴发电机，其特征在于：上平台设在立柱的上部，上平台和轴承位于海水或河水内；在立柱的顶端设有上承载平台。

6.根据权利要求5所述的悬浮式水下垂直轴发电机，其特征在于：在上承载平台上设有供柱塞式液压缸的活塞杆穿过的第二通孔。

7.根据权利要求1所述的悬浮式水下垂直轴发电机，其特征在于：在上平台上设有柱塞式液压缸安装位。

8.根据权利要求5所述的悬浮式水下垂直轴发电机，其特征在于：在上承载平台上设有柱塞式液压缸安装位。