CN105952599A - 一种单向转换装置及采用该装置的动力系统 - Google Patents

Abstract

一种单向转换装置及采用该装置的动力系统，该装置主要解决现有技术对不规则的动力源回收效率低并且结构复杂、成本高及抗自然灾害能力差等问题。其特征在于：包括所述的单向转换装置安装有多根摇摆输入轴结合超越离合器及齿轮把来自不同方向的摇摆动力源以机械传动的方式，在惯性飞轮的作用下转换为匀速单向旋转的动能，从而产生稳定的单向旋转动力驱动动力负载工作。

Description

一种单向转换装置及采用该装置的动力系统

技术领域

本发明涉及动力转换技术领域，尤其是涉及一种机械能量转换技术。

背景技术

有效的应用动能，特别在自然界中获取更多不规则的绿色能源是全人类共同的目标。大海有着取之不尽用之不完绿色可再生能源，近百年来许多国家投入了大量的资金与人才研究开发海洋发电，但由于大海波动方向很不规则，而且天气变化无常，然而现如今的海洋发电设备大多存在着能量吸收及转换效率低、制造成本高、抗自然灾害能力不足的等因素，导致海洋发电产业长期以来迟迟未能进入产业化发展。

中国发明专利号为201010561662.8专利名称为一种波浪发电方法以及实施此方法的系统，该发明利用浮子在波浪的作用下摇摆浮动带动了单向转换装置做单向旋转发电，虽然该发明能较好的把波浪能以机械能的形式直接带动发电机组件发电，但在海洋中由于波浪能方向的不稳定性只能单方向的吸收海浪的来回动能，如要同时吸收海浪的侧面动能及多角度的波动能则需要同时在不同角度方位安装更多的发电装置，导致该发明海浪的吸收效率较低，成本投入与产出效益低等不足。

发明内容

为了克服现有产品技术的诸多不足，本发明其目的在于减少不稳定动力源对设备的损坏并提供一种能同时吸收来自不同方向的摇摆动力，同时把这种摇摆动力转换为可用的单向旋转动力，并透过惯性飞轮、变速组件把动力传递给动力负载，本发明的齿轮组合结构可交替相互分摊负载最大限度的提高负载承受力。本发明产品结构紧凑、抗自然灾害能力强、造价及维护成本比较低廉，可广泛应用多种环境的海洋发电领域且不限于海洋发电领域。

本发明还包括：所述的单向转换装置、惯性飞轮、变速组件、动力负载、摇摆装置，所述的单向转换装置包括：能吸收前后摇摆动力并利用超越离合器与齿轮相结合转换为单向旋转动力并把这种单向旋转动力传输给动力输出轴的第一摇摆输入轴；能吸收左右摇摆动力并利用超越离合器与齿轮相结合转换为单向旋转动力并把这种单向旋转动力传输给动力输出轴的第二摇摆输入轴；能吸收水平摇摆动力并利用超越离合器与齿轮相结合转换为单向旋转动力并把这种单向旋转动力传输给动力输出轴的第三摇摆输入轴；动力输部件其提供在第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴和/或第三摇摆输入轴之间，其动力输出方向在第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴和/或第三摇摆输入轴至少一者的轴线上。所述的动力输出部件包括第一超越离合器、第二超越离合器、第三超越离合器、第四超越离合器、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和/或第五超越离合器、第六超越离合器、第五齿轮、第六齿轮、动力输出轴；所述的第一摇摆输入轴的轴线上安装有第一齿轮、第二齿轮、第一超越离合器、第二超越离合器，所述的第一超越离合器与第二超越离合器的动力传动方向相反；所述的第二摇摆输入轴的轴线上安装有第三齿轮、第四齿轮、第三超越离合器、第四超越离合器，所述的第三超越离合器与第四超越离合器的动力传动方向相反；所述的第三摇摆输入轴的轴线上安装有第五齿轮、第六齿轮、第五超越离合器、第六超越离合器，所述的第五超越离合器与第六超越离合器的动力传动方向相反，所述的第六齿轮和第五齿轮的齿轮直径大于第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮的齿轮直径；所述的第五齿轮和第六齿轮同时啮合于第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮，但此时的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮的齿轮齿相互不碰触；所述的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮在第一超越离合器、第二超越离合器、第三超越离合器、第四超越离合器、第五超越离合器、第六超越离合器的作用下始终保持独自的单向旋转，所述的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和/或第五齿轮、第六齿轮中的任意一者或一者以上安装动力输出轴。

所述的动力输出轴安装有惯性飞轮，所述的动力输出轴连接增速齿轮组件；所述的变速组件的动力输出轴连接动力负载；所述的第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴、第三摇摆输入轴可选择性的安装摇摆装置；所述的摇摆装置可根据设计需要设置为摆锤、浮力舱、水波轮（螺旋桨或者叶片）或者为其它摇摆物体；所述的第一摇摆输入轴可悬挂安装在摇摆装置上，第二摇摆输入轴安装有摆锤，第三摇摆输入轴安装有水平摆锤；所述的第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴、第三摇摆输入轴、动力输出轴均安装有所需要的轴承及油封以延长使用寿命。

本发明的单向转换装置还可用于与日常生活有关的不稳定动力转换为单向旋转动力的能量回收应用，例如汽车摆动的能量回收、玩具中的滑滑板、浮动在空气中的气球等。

本发明的有益效果是：由于本发明的单向转换装置独特的齿轮与超越离合器的组合方式，每个齿轮在超越离合器的作用下交替传输扭力给左右相邻啮合的两个齿轮，既可以分摊齿轮的负载承受力延长齿轮的使用寿命，另外三支不同方位的摇摆输入轴，可以同时吸收来自不同方向的摇摆动力源，具有不稳定动力源的能量收集机械转换效率高，同时可减少来自不同方向的不稳定动力源对整个装置的硬性冲击，本发明的动力输出可以在多个输入轴方向同时输出，在确保有效的吸收不稳定摇摆动力源的同时可以更好的把动力输出到平稳的工作平台上；本发明具有结构简单紧凑、抗自然灾害能力强、造价与维护成本相对低廉等有益效果，可应用于多种不稳定摇摆动力源的场所发电特别适用于多种海洋环境的发电、海水淡化等动力供给。

附图说明

图1、三摇摆输入轴单向转换装置正视剖面示意图。

图2、三摇摆输入轴单向转换装置侧视剖面示意图。

图3、双摇摆输入轴与动力输出轴不同一方剖面示意图。

图4、双摇摆输入轴与动力输出轴同一方向剖面示意图。

图5、多浮力舱摇摆发电装置组合示意图。

图6、多浮力舱摇摆发电装置组合舱内发电机组合示意图。

图7、摇摆输入轴安装固定海上浮体支架示意图。

图8、网格式摇摆装置安装于海上浮体支架示意图。

图9、单向转换装置安装于海底示意图。

图10、单向转换装置安装重锤悬挂于浮力舱摇摆装置俯视剖面示意图。

图11、单向转换装置安装重锤悬挂于浮力舱摇摆装置侧视结构示意图。

图12、单向转换装置增加辅助摇摆输入轴示意图 。

图13、双单向转换装置组合示意图。

图14、动力输出部件示意图。

附图中标号：

1-第一齿轮；

2-第二齿轮；

3-第三齿轮；

4-第四齿轮；

5-第五齿轮；

6-第六齿轮；

7-第一超越离合器；

8-第二超越离合器；

9-第三超越离合器；

10-第四超越离合器；

11-第五超越离合器；

12-第六超越离合器；

13-第一摇摆输入轴；

14-第二摇摆输入轴；

15-第三摇摆输入轴；

16-动力输出轴；

17-惯性飞轮；

18-支架；

19-动力负载；

20-辅助摇摆输入轴；

21-辅助齿轮组；

22-单向转换装置；

23-摇摆装置；

24-变速组件；

25-变速组件动力输出轴；

26-海上浮体；

27-整流鳍；

28-锚链组件；

29-海底固定物；

30-动力输出部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本发明的单向转换装置如附图1-4和附图14所示；所述的单向转换装置22包括：能连接前后摇摆动力源的第一摇摆输入轴13；能连接左右摇摆动力源的第二摇摆输入轴14；能连接水平摇摆动力源的第三摇摆输入轴15；其中，所述的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14、第三摇摆输入轴15至少有两个摇摆输入轴同时存在；动力输出部件30，其提供在第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14和/或第三摇摆输入轴15之间，其动力输出方向在第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴和/或第三摇摆输入轴至少一者的轴线上。

所述的动力输出部件30包括第一超越离合器7、第二超越离合器8、第三超越离合器9、第四超越离合器10、第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4和/或第五超越离合器11、第六超越离合器12、第五齿轮5、第六齿轮6、动力输出轴16；所述的第一摇摆输入轴13的轴线上安装有第一齿轮1、第二齿轮2、第一超越离合器7、第二超越离合器8，所述的第一超越离合器7与第二超越离合器8的动力传动方向相反；所述的第二摇摆输入轴14的轴线上安装有第三齿轮3、第四齿轮4、第三超越离合器9、第四超越离合器10，所述的第三超越离合器9与第四超越离合器10的动力传动方向相反；所述的第三摇摆输入轴15的轴线上安装有第五齿轮5、第六齿轮6、第五超越离合器11、第六超越离合器12，所述的第五超越离合器11与第六超越离合器12的动力传动方向相反，所述的第六齿轮6和第五齿轮6的齿轮直径大于第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3和第四齿轮4的齿轮直径；所述的第五齿轮5和第六齿轮6同时啮合于第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4，但此时的第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4的齿轮齿相互不碰触；所述的第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4、第五齿轮5和第六齿轮6在第一超越离合器7、第二超越离合器8、第三超越离合器9、第四超越离合器10、第五超越离合器11、第六超越离合器12的作用下始终保持独自的单向旋转，所述的第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4和/或第五齿轮5、第六齿轮6中的任意一者或一者以上安装动力输出轴16。

当动力输出轴16跟摇摆输入轴同一方向时，摇摆输入轴为空心体，动力输出轴16可以穿插于空心的摇摆输入轴内部把单向旋转动力传出，或者也可以动力输出轴16设制为空心体，摇摆输入轴穿插于空心的动力输出轴16轴心内部；所述的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14、第三摇摆输入轴15的其中的任一摇摆输入轴可以不用分为两段左右两边输入。

如附12图所示所述的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14、第三摇摆输入轴15其中的任何输入轴可根据应用需要安装增加辅助摇摆输入轴20及辅助摇摆齿轮组21。在此本发明的单向转换装置22的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14、第三摇摆输入轴15可根据应用需要只保留其中的任何一支或两支摇摆输入轴及相关的齿轮和超越离合器。另外，在本实施方式中对本发明的单向转换装置进行了说明，但本发明的单向转换装置并不限制于此实施方式。例如：本发明的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14和/或第三摇摆输入轴15各自安装连接有液压装置（图未示出），所述的液压装置在单向倒流阀的作用下把流体传输给液压马达（图未示出）；所述的动力输出部件30是液压马达或者其它机械组合来实现单向装换，例如链条、皮带、齿轮中的任何一项或任何一项以上的组合均可以实现把来自不同方向的摇摆动力源转换为单向旋转动力。

进一步的，为了能更全方位的吸收不稳定动力例如附图13，本发明的单向转换装置22至少可以有由两个相互组合成一个单向转换装置22，所述的单向转换装置22由第一个单向转换装置22和第二个单向转换装置22连接组成，所述的第一个单向转换装置22安装有两支动力输出轴16，其中的一支动力输出轴16穿插于能连接水平摇摆动力源的第三摇摆输入轴15内部，另一支动力输出轴16穿插于能连接左右摇摆动力源的第二摇摆输入轴14内部与所述的第二个单向转换装置22的动力输出轴16相连接，所述的第二单向转换装置的动力输出轴16穿插于能连接左右摇摆动力源的第二摇摆输入轴14内部，所述的第二单向转换装置22安装有能连接前后摇摆动力源的第一摇摆输入轴13，所述的第一个单向转换装置22的第二摇摆输入轴14连接固定于第二个单向转换装置22。

本发明还可以相同的方式与第三个、第四个或者更多的单向转换装置22相互组合成一个万向多角度的单向转换装置。

进一步的说明一种动力产生系统，包括：以上所述的任一项所述的单向转换装置22；能吸收来自任何方位的摇摆动力源的摇摆装置23，所述的单向转换装置22的动力输出部件30连接动力负载19。

下面结合附图10-11所示作进一步说明，所述的摇摆装置23为可以随波浪而摆动的浮力舱23或摆锤23，第二摇摆输入轴14安装并固定于摇摆装置（浮力舱）23的支架18上，在此，第二摇摆输入轴14为空心轴体，动力输出轴16穿插于第二摇摆输入轴14一端为空心轴的内部，第一摇摆输入轴13和第三摇摆输入轴15均可以安装摇摆装置（摆锤）23，当浮力舱23在波浪的作用下前后摆动或左右摆动时，第一摇摆输入轴13或第三摇摆输入轴15上的摆锤23会在自身重力的作用下来回摆动或者带动整个单向摇摆装置22来回摆动，都会带动动力输出轴16做单向旋转，动力输出轴16连接变速组件24，动力输出轴16或变速组件动力输出轴25安装有惯性飞轮17，变速组件动力输出轴25连接动力负载19。在此，浮力舱内部至少可以安装一套单向转换装置22及相关的变速组件24、动力负载19，为了能让浮力舱23在海浪的作用下加大摆动能力，浮力舱23可以增加整流鳍27。浮力舱23可以增加锚链组件28固定。在本实施方式中的浮力舱23还可以用其它摇摆装置代替，例如汽车、船只等其它摇摆物体，以上本发明对浮力舱及摆锤作了概括性的描述但并对其形状及材质的限制。

在以上实施方式中，对本发明做了详细说明。但是，本发明并不限定于此结构。例如附图5-6所示，浮力舱23可以由多个浮力舱23结合多个单向转换装置22组成，在此，单向转换装置22为防水密封体结构安装于浮力舱23外部，第二摇摆输入轴14安装固定于浮力舱23外部，动力输出轴16穿插于第二摇摆输入轴14一端为空心轴的内部，惯性飞轮17、变速组件24、动力负载19安装于浮力舱23内部，浮力舱23前后或前后左右均可以如此安装单向转换装置22，每个浮力舱23上的单向转换装置22的第一摇摆输入轴13可以通过连接杆连接另一个浮力舱23或者另一个浮力舱23上的单向转换装置22的第一摇摆输入轴13，浮力舱23上的所有单向转换装置22的动力输出轴16可以相互连接并联动力传输给动力负载19。在本实施方式中浮力舱23可以单排线式排列多浮力舱连接组成，也可以多排网格式并列多浮力舱连接组成，另外，在本实施方式中还可以增加安装第三摇摆输入轴15同时选择性的安装摆锤23或者水波轮23。

在以上实施方式中，对本发明做了详细说明。但是，本发明并不限定于此结构。例如附图7所示，第三摇摆输入轴15安装固定于海上浮体26的支架18，第一摇摆输入轴13和第二摇摆输入轴14安装有可以随海浪漂浮转动的浮力舱23，当浮力舱23受到海浪的冲击时可以带动第一摇摆输入轴13和第二摇摆输入轴14或者带动整个摇摆装置摆动，从而带动第三摇摆输入轴摆动，从而带动动力输出轴16转动，动力输出轴16连接带动变速组件24，变速动力输出轴25连接动力负载19。在此，所述的海上浮体26可以由岸边的固定物或者海底打桩延伸出来的支柱、大型的漂浮物等代替。

在以上实施式中，对发明做了详细说明，但本发明并不限定于此，例如附图8所示，支架18由多个浮力舱23和多个单向转换装置22组合连接成一个可移动的海上浮动平台，每一个浮力舱23连接两个单向转换装置22，第一单向转换装置的第一摇摆输入轴13安装固定于浮力舱23，第二摇摆输入轴14安装固定于第二个单向转换装置22，同时动力输入轴16穿插于第二摇摆输入轴14一端为空心轴的内部，同时连动第二个单向转换装置22的动力输出轴16，第二个单向转换装置的第三摇摆输入轴15安装固定于支架18。同时支架18上的所有动力输出轴可以相互连接并联动力传输给变速组件24，变速组件动力输出轴25连接动力负载19。

在以上实施式中，对发明做了详细说明，但本发明并不限定于此，例如附图9所示，第一摇摆输入轴13安装固定于海底固定物29，第二摇摆输入轴14安装固定于另一个单向转换装置22，同时动力输入轴16穿插于第二摇摆输入轴14一端为空心轴的内部，同时连动第二个单向转换装置22的动力输出轴16，第三摇摆输入轴15安装固定于浮力舱23，动力输出轴穿插于第三摇摆输入轴内部，在此同时动力输出轴16连接变速组件24，变速动力输出轴25连接动力负载19。

其它变形实施方式：在以上实施方式中，对本发明做了详细说明。但是，本发明并不限定于此结构。例如本发明的单向转换装置22可以多个组合连接，同时每个单向装换装置22的摇摆输入轴可以多种方式的安装摇摆装置23；以上所述的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14、第三摇摆输入轴15中任何一支摇摆输入轴可根据需要安装水波轮（螺旋桨或者叶片）23或者摆锤23。以上实施例中所述的海上浮动平台、大型漂浮物还可结合风力发电、潮流发电、海水淡化、蓄能等可拓展性的相互结合。

以上附图只是作为方便对本发明的说明，并不限定本发明产品的结构构思。

在以上实施方式中，对本发明做了详细说明。但是，本发明并不限定于此。例如在不改变本发明的整体构思上，所做的改变均在本发明的权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单向转换装置，其特征在于：所述的单向转换装置包括：能连接前后摇摆动力源的第一摇摆输入轴；能连接左右摇摆动力源的第二摇摆输入轴；能连接水平摇摆动力源的第三摇摆输入轴；其中，所述的第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴、第三摇摆输入轴至少有两个摇摆输入轴同时存在；动力输出部件，其提供在第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴和/或第三摇摆输入轴之间，其动力输出方向在第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴和/或第三摇摆输入轴至少一者的轴线上。

2.根据权利要求1所述的一种单向转换装置，其特征在于：所述的动力输出部件包括第一超越离合器、第二超越离合器、第三超越离合器、第四超越离合器、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和/或第五超越离合器、第六超越离合器、第五齿轮、第六齿轮、动力输出轴；所述的第一摇摆输入轴的轴线上安装有第一齿轮、第二齿轮、第一超越离合器、第二超越离合器，所述的第一超越离合器与第二超越离合器的动力传动方向相反；所述的第二摇摆输入轴的轴线上安装有第三齿轮、第四齿轮、第三超越离合器、第四超越离合器，所述的第三超越离合器与第四超越离合器的动力传动方向相反；所述的第三摇摆输入轴的轴线上安装有第五齿轮、第六齿轮、第五超越离合器、第六超越离合器，所述的第五超越离合器与第六超越离合器的动力传动方向相反，所述的第六齿轮和第五齿轮的齿轮直径大于第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮的齿轮直径；所述的第五齿轮和第六齿轮同时啮合于第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮，但此时的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮的齿轮齿相互不碰触；所述的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮在第一超越离合器、第二超越离合器、第三超越离合器、第四超越离合器、第五超越离合器、第六超越离合器的作用下始终保持独自的单向旋转，所述的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和/或第五齿轮、第六齿轮中的任意一者或一者以上安装动力输出轴。

3.根据权利要求1所述的一种单向转换装置，其特征在于：所述的第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴和/或第三摇摆输入轴各自安装连接有液压装置，所述的动力输出部件是液压马达或其它机械组合。

4.根据权利要求1至4中任一项所述的单向转换装置，其特征在于：所述的单向转换装置由第一个单向转换装置和第二个单向转换装置连接组成，所述的第一个单向转换装置安装有两支动力输出轴，其中的一支动力输出轴穿插于能连接水平摇摆动力源的第三摇摆输入轴内部，另一支动力输出轴穿插于能连接左右摇摆动力源的第二摇摆输入轴内部与所述的第二个单向转换装置的动力输出轴相连接，所述的第二单向转换装置的动力输出轴穿插于能连接左右摇摆动力源的第二摇摆输入轴内部，所述的第二单向转换装置安装有能连接前后摇摆动力源的第一摇摆输入轴，所述的第一个单向转换装置的第二摇摆输入轴连接固定于第二个单向转换装置。

5.一种动力系统，包括：根据权利要求1至5中任一项所述的单向转换装置；能吸收来自任何方位的摇摆动力源的摇摆装置，所述单向转换装置的动力输出部件连接动力负载。

6.根据权利要求6所述的动力系统，其特征在于：所述的摇摆装置为可以随波浪而摆动的浮力舱。

7.根据权利要求6或7所述的动力系统，其特征在于：所述的浮力舱至少安装有一个单向装换装置，所述的第二摇摆输入轴安装固定于浮力舱，所述的第一摇摆输入轴直接连接另一个浮力舱或连接另一个浮力舱上的第一摇摆输入轴，其中，至少有两个浮力舱通过单向转换装置相互连接。

8.根据权利要求6至7中任一项所述的动力系统，其特征在于：所述的第一摇摆输入轴安装固定于所述的浮力舱，所述的第三摇摆输入轴安装固定于海上浮体的支架上，所述的海上浮体支架至少安装一个浮力舱。

9.根据权利要求6至7中任一项所述的动力系统，其特征在于：所述第一摇摆输入轴安装固定于海底，所述的第三摇摆输入轴安装固定于浮力舱。

10.根据权利要求5至6中任一项所述的动力系统，其特征在于：所述的第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴、第三摇摆输入轴至少有一摇摆输入轴安装摆锤，其中，有一支摇摆输入轴安装固定于浮力舱或其它摇摆物体。