CN105041555A - 一种水下垂直轴发电机驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下垂直轴发电机驱动系统，包括安装平台、轴承、驱动盘、一个以上的小液压缸、大液压缸、液压系统、液压马达及发电机；轴承安装在安装平台上；驱动盘与轴承连接，当轴承旋转时，驱动盘跟随旋转，驱动盘上设有曲面；小液压缸安装在安装平台上，小液压缸的活塞杆与驱动盘的曲面接触；所有的小液压缸的出口端与大液压缸通过液压管路连通，液压系统连接在大液压缸与液压马达之间；发电机安装在安装平台上，液压马达驱动发电机旋转。该结构能简化驱动系统的结构，节省成本，减少机械能的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及水下垂直轴发电机的驱动系统。
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；另外，如需要在水中安装轴承，则难以解决水下轴承的密封性能和防腐性能。与此同时，在该技术方案中记载了水力发电单元是通过刚性件带动发电机旋转并实现发电，通过这种结构进行发电一般需要设置变流装置，成本高，另外，水力发电单元的输出不稳定，容易造成发电机的输出不稳定，使得输出的电压不稳定，且容易损坏发电机。
为此，现在出现了在水力发电单元与发电机之间设置液压系统，如在申请号为201310116749.8中公开了一种低速直驱液压型海流发电装置及其控制方法，该液压系统能获得水力发电单元的最大能量并将多余的能量进行储存，在发电机需要能量时，液压系统能将多余的能量释放出来，这样，通过控制液压系统让发电机具有稳定的输出功率。但目前都是应用在水平轴发电机中，如上述专利申请公开的技术方案，在申请号为200610052523.6的专利文献中也公开了一种液压式水下风车发电装置，对于水平轴发电机来水，在发电机的输出轴上可直接连接液压泵，而对于水下垂直轴发电机来说，如果采用液压泵作为动力元件，则需要设置多级齿轮传动才能实现，这样，不仅结构复杂，而且会损耗部分机械能。
发明内容
为了简化传动系统，减少机械能的损耗，本发明提供了一种水下垂直轴发电机驱动系统。
为达到上述目的，一种水下垂直轴发电机驱动系统，包括安装平台、轴承、驱动盘、一个以上的小液压缸、大液压缸、液压系统、液压马达及发电机；轴承安装在安装平台上；驱动盘与轴承连接，当轴承旋转时，驱动盘跟随旋转，驱动盘上设有曲面；小液压缸安装在安装平台上，小液压缸的活塞杆与驱动盘的曲面接触；所有的小液压缸的出口端与大液压缸通过液压管路连通，液压系统连接在大液压缸与液压马达之间；发电机安装在安装平台上，液压马达驱动发电机旋转。
上述结构，驱动盘直接与轴承连接，通过驱动盘上的曲面直接驱动小液压缸工作，各小液压缸将液压油通过管路输送到大液压缸内，通过液压系统驱动液压马达旋转，通过液压马达带动发电机旋转，这样，对于垂直轴的水下发电机，就不需要设置复杂的齿轮传动，不仅简化了结构，降低了成本，而且减少了机械能的损耗。通过本发明的系统，即使驱动盘的转速是不恒定的，通过控制液压系统也能让发电机的输出是稳定的，因此，不仅不易于损坏发电机，而且能直接输出电能。
进一步的，所述的轴承包括轨道、滚轮、支架和法兰，滚轮能在轨道上滑动，滚轮安装在支架上，法兰安装在支架上，滚轮位于轨道的上方或下方。采用本发明的轴承，不需要对轨道、滚轮、支架进行密封处理，只需要对滚轮与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。
进一步的，所述的曲面设在驱动盘的圆周面上。利用圆周面上的曲面驱动小液压缸。
进一步的，所述的曲面上在驱动盘的端面上。利用端面上的曲面驱动小液压缸，这样，可将小液压缸竖直安装，方便固定小液压缸。
进一步的，所述的安装平台包括上安装平台和下安装平台，轴承安装在下安装平台上，上安装平台上设有通孔，小液压缸安装在上安装平台上，小液压缸的活塞杆穿过通孔与曲面接触。该结构，可让安装在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；所述的上安装平台方便安装发电机。
附图说明
图1为水下垂直轴发电机的示意图。
图2为轴承的立体图。
图3为轴承的分解图。
图4驱动系统的示意图。
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。
如图1所示，水下垂直轴发电机包括地基1、下平台2、立柱3、叶片6和驱动系统。
如图1所示，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。
如图1和图4所示，驱动系统包括安装平台、轴承51、驱动盘71、一个以上的小液压缸72、大液压缸73、液压系统74、液压马达75及发电机76。
如图1所示，安装平台包括下安装平台4和上安装平台400；下安装平台4位于立柱3的中部，上安装平台400位于立柱3的顶端；在下平台2和下安装平台4上分别安装有所述的轴承51；地基1、下平台2、立柱3、下安装平台4、上安装平台400一体建筑成型。
如图2至图3所示，所述的轴承51包括轨道511、滚轮512和支架513。轨道511的横截面包括自下向上依次连接的底座5111、支承部5112及导轨5113，轨道511的横截面为“工”字型，其中，导轨5113的长度小于底座5111的长度，该结构不仅方便安装轨道511，而且对滚轮512的导向性能好；滚轮512包括滚轮本体5121及设在滚轮本体5121内侧边缘的抵挡凸缘5122，该结构，滚轮512在轨道上滑行时，在抵挡凸缘5122的作用下，滚轮512不易因离心力飞离轨道511；所述的支架513包括呈U型的架体5131及设在架体上的连接部5132，滚轮512通过密封轴承、轴安装到架体5131内，连接部5132用于连接法兰514。轨道511的表面上设有防腐层，支架513的外表面上设有防腐层，滚轮512的外表面上设有防腐层，法兰的外表面上设有防腐层。这样，不仅能保证轴承的强度，而且能提高防腐性能。
叶片6安装在两轴承的法兰之间。
在上安装平台400上设有小液压缸的活塞杆穿过的通孔，在上安装平台400上设有小液压缸安装位。
驱动盘71安装在位于下安装平台上的轴承的法兰上，当轴承51旋转时，驱动盘71跟随旋转，在驱动盘71的上端面上设有曲面，当然也可以在驱动盘的圆周面上形成曲面；小液压缸72安装在上安装平台400上，小液压缸72的活塞杆与驱动盘71的曲面接触；所有的小液压缸72的出口端与大液压缸73通过液压管路连通，液压系统74连接在大液压缸73与液压马达75之间；发电机76安装在上安装平台400上，液压马达75驱动发电机76旋转。
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，在立柱上浇筑下安装平台4和上安装平台400，接着在下平台2上安装轴承51，在下安装平台4上安装轴承51，在法兰之间连接叶片6，然后安装驱动盘71、小液压缸72，让小液压缸72的活塞杆穿过通孔与驱动盘的曲面接触，然后安装大液压缸73、液压系统74、液压马达75和发电机76，连接液压管路。上述施工完成后，下平台2、轴承51、下安装平台4、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通过轴承带动驱动盘71旋转，驱动盘71驱动小液压缸72的活塞杆运动，小液压缸72的工作将液压油输送到大液压缸73内，大液压缸通过液压系统74驱动液压马达75工作，液压马达75驱动发电机76工作，实现发电，这样，对于垂直轴的水下发电机，就不需要设置复杂的齿轮传动，不仅简化了结构，降低了成本，而且减少了机械能的损耗。通过本发明的系统，即使驱动盘的转速是不恒定的，通过控制液压系统也能让发电机的输出是稳定的，因此，不仅不易于损坏发电机，而且能直接输出电能。
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，而且当在轴承51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轴承51，这样，不需要对轨道、滚轮、支架进行密封处理，只需要对滚轮与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。
Claims (5)
1.一种水下垂直轴发电机驱动系统，其特征在于：包括安装平台、轴承、驱动盘、一个以上的小液压缸、大液压缸、液压系统、液压马达及发电机；轴承安装在安装平台上；驱动盘与轴承连接，当轴承旋转时，驱动盘跟随旋转，驱动盘上设有曲面；小液压缸安装在安装平台上，小液压缸的活塞杆与驱动盘的曲面接触；所有的小液压缸的出口端与大液压缸通过液压管路连通，液压系统连接在大液压缸与液压马达之间；发电机安装在安装平台上，液压马达驱动发电机旋转。
2.根据权利要求1所述的水下垂直轴发电机驱动系统，其特征在于：所述的轴承包括轨道、滚轮、支架和法兰，滚轮能在轨道上滑动，滚轮安装在支架上，法兰安装在支架上，滚轮位于轨道的上方或下方。
3.根据权利要求1所述的水下垂直轴发电机驱动系统，其特征在于：所述的曲面设在驱动盘的圆周面上。
4.根据权利要求1所述的水下垂直轴发电机驱动系统，其特征在于：所述的曲面上在驱动盘的端面上。
5.根据权利要求4所述的水下垂直轴发电机驱动系统，其特征在于：所述的安装平台包括上安装平台和下安装平台，轴承安装在下安装平台上，上安装平台上设有通孔，小液压缸安装在上安装平台上，小液压缸的活塞杆穿过通孔与曲面接触。
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