CN106246448B - 一种波浪能发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种波浪能发电系统，包括浮体、弹簧、连杆和设置于所述浮体远离海底一面的惯性轮机组，其中，惯性轮机组包括有依次连接的发电机、增速机和偏心轮，发电机与增速机之间、增速机与偏心轮的固定端之间均通过联轴器连接；浮体轴线方向设置与连杆相匹配的第一通孔，连杆贯穿所述第一通孔，连杆的一端固定连接所述偏心轮的偏心轴、另一端固定连接设置于海底的海底固定体；浮体远离海底的一面设置与浮体平行的上限位板，连杆贯穿上限位板；弹簧套设在连杆上，弹簧的一端与上限位板固定连接、另一端与设置在连杆上的下限位板固定连接。本发明实施例提供的波浪能发电系统，结构简单，机械强度高，不易损坏，而且波浪较大时也能正常发电。
Description
技术领域
本发明涉及波浪能发电技术领域，尤其涉及一种波浪能发电系统。
背景技术
波浪能发电是以波浪的能量为动力生产电能。海洋波浪蕴藏着巨大的能量，我国海域十分辽阔，波浪能含量巨大，据专家预算，中国波浪能的理论储量为62000万kW左右，而且波浪能是一种取之不尽用之不竭的优质再生能源，因此，开发海洋波浪能发电技术，对缓解我国能源紧张具有十分重要的意义。
目前常用的波浪能发电系统是浮体绳轮式波浪能发电系统。如图1所示，所述浮体绳轮式波浪能发电系统包括空心浮体01、绳轮02、柔性绳索04和发电机2，其中，所述绳轮02、柔性绳索04和发电机2设置于空心浮体01的内部，所述绳轮02与发电机2通过轴03相连，轴03通过轴固定装置06固定在所述空心浮体01的内壁上，绳轮02上缠绕柔性绳索04，柔性绳索04的另一端与设置在海底的基石05相连。该波浪能发电系统具有能量转换效率高，结构紧凑，成本低、调试容易等优点。
然而，发明人通过研究发现，在上述波浪能发电系统的工作过程中，漂浮在海面上的空心浮体随波浪做升降运动，通过柔性绳索带动绳轮转动，绳轮转动的同时带动发电机的转子转动，从而将波浪能转换为电能。但是，上述系统在使用过程中，柔性绳索易磨损，尤其是当海面波浪较大时，浮体上升或者下降的运动速度过大，对柔性绳索的磨损加剧，严重时甚至导致柔性绳索断裂，导致发电机无法发电。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种波浪能发电系统，包括浮体、弹簧、连杆和设置于所述浮体远离海底一面的惯性轮机组，其中，
所述惯性轮机组包括有依次连接的发电机、增速机和偏心轮，所述发电机与增速机之间、所述增速机与偏心轮的固定端之间均通过联轴器连接；
所述浮体轴线方向设置与所述连杆相匹配的第一通孔，所述连杆贯穿所述第一通孔，所述连杆的一端固定连接所述偏心轮的偏心轴、另一端固定连接设置于海底的海底固定体；
所述浮体远离海底的一面设置与所述浮体平行的上限位板，所述连杆贯穿所述上限位板；
所述弹簧套设在所述连杆上，所述弹簧的一端与所述上限位板固定连接、另一端与设置在所述连杆上的下限位板固定连接。
优选地，所述下限位板与所述连杆活动连接。
优选地，所述浮体远离海底的一面还设置授配电装置，所述授配电装置与发电机电连接。
优选地，所述上限位板上设置防水圈，所述防水圈的内壁与所述连杆相抵触。
优选地，所述连杆包括上连杆和下连杆，所述上连杆和下连杆通过第一连接件连接，所述上连杆贯穿所述第一通孔，所述上连杆的一端固定连接所述偏心轮的偏心轴、另一端与所述第一连接件连接，所述下连杆的一端与第一连接件连接、另一端固定连接设置于海底的海底固定体。
优选地，所述浮体靠近海底的一面设置与海底连接的若干锚链。
优选地，所述偏心轴与所述连杆的一端通过第二连接件连接，所述第二连接件包括与所述偏心轴套接的铜衬瓦，所述铜衬瓦外壁上套接轴向圆轴套，所述轴向圆轴套与所述连杆的一端固定连接；所述轴向圆轴套上设置加油装置，所述加油装置靠近所述轴向圆轴套的一面设置与所述轴向圆轴套、铜衬瓦相贯通的第二通孔。
优选地，所述惯性轮机组的中心轴与所述偏心轴偏心差为3-6cm。
优选地，所述浮体远离海底的一面设置保护盖。
优选地，所述浮体远离海底一面设置两组所述惯性轮机组，所述两组惯性轮机组的中心轴在同一直线上、且所述两组惯性轮机组中偏心轮的偏心轴分别与所述连杆的一端固定连接。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本发明实施例提供的一种波浪能发电系统，浮体随波浪上下运动带动发电机和增速机上下运动，增速机带动偏心轮转动，偏心轮转动带动增速机齿轮快速转动，从而带动发电机的转子转动进行发电。当海浪较大时，浮体上升或下降的高度较高时，套接在连杆上的弹簧进行拉伸或压缩，对浮体上升或者下降有一定的阻尼作用，防止浮体上升或下降高度太高时对偏心轴的力太大导致偏心轮不能正常转动而影响发电机发电。因此，本发明实施例提供的一种波浪能发电系统，结构简单，机械强度高，波浪较大或较小时均能正常发电。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种波浪能发电系统的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种波浪能发电系统的剖面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种波浪能发电系统的俯视图；
图4为本发明实施例提供的另一种波浪能发电系统的剖面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种波浪能发电系统的俯视图；
图6为本发明实施例提供的一种第二连接件的剖面结构示意图；
图1-6中，符号表示：01-空心浮体，02-绳轮，03-轴，04-柔性绳索，05-基石，06-轴固定装置，1-浮体，2-发电机，3-增速机，4-偏心轮，41-偏心轴，5-海底固定体，6-连杆，61-上连杆，62-下连杆，63-第一连接件，7-中空管，8-锚链，9-防水圈，10-弹簧，11-下限位板，12-上限位板，13-授配电装置，14-第二连接件。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例一
参见图2和图3，为本发明实施例提供的一种波浪能发电系统，包括浮体1、连杆6。
所述浮体1能够漂浮在海面上，并随海浪上下浮动。在具体实施过程中，所述浮体1包括不锈钢空心浮体或者含有钢筋网的工程塑料浮体。本发明实施例中，所述浮体1包括圆柱形浮体，当然也可以长方体型或者半球形浮体，圆柱形浮体为浮体1的优选结构，技术人员可根据实际需要任意设定浮体1的结构，在此不做具体限定。
所述浮体1远离海底的一面设置惯性轮机组，所述惯性轮机组包括依次连接的发电机2、增速机3和偏心轮4，所述发电机2与增速机3之间、所述增速机3与偏心轮4的固定端之间均通过联轴器连接。
所述发电机2与增速机3固定设置在所述浮体1远离海底的一面，当浮体1随波浪上下浮动时，带动发电机2和增速机3上下运动，增速机3带动偏心轮4的偏心轴41绕偏心轮4的固定端转动，偏心轮4的转动带动增速机3的齿轮转动，增速机3对转动速度增速后，通过联轴器的带动发电机2的转子快速转动，在发电机2的作用下，使机械能转换成电能。
本发明实施例中，浮体上下运动的动能最终推动偏心轮惯性旋转，使上下运动变成旋转运动，通过增速机增速后进而推动发电机发电，整个过程中能量损失较少，能量转换效率高。
在本发明实施例中，所述惯性轮机组的中心轴与所述偏心轴41偏心差为3-6cm，优选5cm。其中，3-6cm为所述惯性轮机组的中心轴与所述偏心轴41偏心差的优选范围，技术人员可根据实际需要设定所述偏心差为任意数值，在此不做具体限定。
进一步的，所述浮体1远离海底的一面还设置授配电装置13，所述授配电装置13与发电机2电连接。为了保持平衡，所述授配电装置13的中心轴与惯性轮机组的中心轴在同一条直线上。
所述授配电装置13用于储存发电机2产生的电能或者向外输出发电机2产生的电能。在具体实施过程中，所述授配电装置13包括蓄电池，所述蓄电池用于储存所述发电机2产生的电能。
所述浮体1轴线方向设置第一通孔，用于固定偏心轴41的连杆6贯穿所述第一通孔，所述第一通孔与所述连杆6相匹配。其中，所述浮体1轴线方向为所述浮体1垂直于海面的中心轴线方向。
为了避免浮体1在随海浪的上下运动中，海水进入浮体1内部，所述浮体1的第一通孔位置设置中空管7，所述中空管7与第一通孔的内壁相抵触，从而避免海水进入浮体1内部。在具体实施过程中，所述中空管7包括不锈钢管或工程塑料管，当然，在本发明实施例中，所述中空管7还可以包括PVC管，PVC管的抗腐蚀能力较强。
所述连杆6用于固定所述偏心轴41，当增速机3上下运动时，偏心轴41带动偏心轮4绕偏心轮4的固定端转动。所述连杆6的一端固定连接所述偏心轴41、另一端固定连接设置于海底的海底固定体5。
为了适应浮体1在海面上下浮动时水平方向的有位移现象，所述连杆6包括上连杆61和下连杆62，所述上连杆61和下连杆62通过第一连接件63连接。
在具体实施过程中，所述第一连接件63包括万向节或无间隙连接环。在本发明实施例中，通过上连杆61、下连杆62通过第一连接件63连接的设计，适应浮体1在水平方向的位移，防止海浪较大时，浮体1在水平方向位移时导致连杆断裂影响发电。
由于所述上连杆61的部分区域和所述下连杆62要常年浸泡在海水中，因此，在本发明实施例中，所述上连杆61和下连杆62均包括耐腐蚀钢结构连杆，进一步的，所述耐腐蚀钢结构连杆的外壁上套设PVC管，套有PVC管的耐腐蚀钢结构连杆，机械强度高，不易断裂、耐腐蚀。
所述上连杆61贯穿所述第一通孔，所述上连杆61的一端固定连接所述偏心轮4的偏心轴41、另一端与所述第一连接件63连接，所述下连杆62的一端与第一连接件63连接、另一端固定连接设置于海底的海底固定体5。
在具体实施过程中，所述海底固定体5包括质量较大的金属固定体。所述下连杆62的另一端可通过焊接方式固定到所述海底固定体5上。当然，所述下连杆62与海底固定体5之间也可采用连接环连接，在此不做具体限定。
当海浪较大时，浮体1上升或下降的高度较大，为了避免偏心轮4在任一方向上受力太大导致无法转动，所述波浪能发电系统在所述连杆6上套设一弹簧10。所述弹簧10的一端与设置在所述浮体1远离海底的一面、且与所述浮体1平行的上限位板12固定连接，其中所述连杆6贯穿所述上限位板12。所述弹簧10的另一端与设置在所述连杆6上的下限位板11固定连接，其中，所述下限位板11与所述连杆6活动连接，在具体实施过程中，技术人员可根据实际情况，通过调节下限位板11的位置进而改变弹簧10的预设长度，预设长度调整结束后，将所述下限位板11与所述连杆6固定连接。
在本发明实施例中，所述弹簧10套设在所述上连杆61上，所述下限位板11与所述上连杆61活动连接，调整弹簧10的预设长度后，将所述下限位板11固定至所述下连杆62上。当所述浮体1随海浪上升时，所述弹簧10的一端随上限位板12和浮体1上升，由于弹簧10的另一端固定，所述弹簧10沿所述上连杆61被拉伸，因此所述弹簧10给上限位板12和浮体1一个与所述上升方向相反的拉力，对浮体1的上升起一定的阻尼作用，限制其上升的最大高度；而当所述浮体1随海浪下降时，所述弹簧10的一端随上限位板12和浮体1下降，由于弹簧10的另一端固定，所述弹簧10沿所述上连杆61被压缩，因此所述弹簧10给上限位板12和浮体1一个与下降方向相反的弹力，对浮体1的下降起一定的阻尼作用，限制其下降的最大高度。因此，当海浪较大时，由于弹簧的对浮体1的阻尼作用，浮体1上升或者下降的高度得到限制，避免了偏心轮4在任一方向上受力太大导致的无法转动。
进一步的，所述弹簧10的外壁上套设有PVC软管，所述弹簧10的外壁与所述PVC软管的内壁相抵触，防止弹簧10在海水被腐蚀。
为了避免海水通过所述第一通孔进而侵蚀惯性轮机组，所述上限位板12上设置防水圈9，所述防水圈9的内壁与所述连杆6相抵触。在本发明实施例中，防水圈9的内壁与所述上连杆61相抵触。
为了避免浮体1在海面上旋转，所述浮体1靠近海底的一面设置若干锚链8，所述锚链8的一端固定在所述浮体1靠近海底的一面、另一端与海底基石固定连接。在具体实施过程中，所述浮体1靠近海底的一面设置三条锚链8，三条锚链8与所述浮体1的连接点呈等边三角形，这样的设计不仅减少锚链8的数量，而且较为稳固，在这三条锚链连接下，浮体1相对固定，保证不会发生平面内旋转的现象。
进一步的，为了避免所述惯性轮机组受海水或雨水的侵袭，所述浮体1远离海底的一面还设置有保护盖，所述保护盖与所述浮体1相匹配，能保护所述浮体1远离海底的一面的所有装置免受海水或雨水的侵袭。
本发明实施例提供的一种波浪能发电系统，包括浮体、弹簧、连杆和设置于所述浮体远离海底一面的惯性轮机组，其中，所述惯性轮机组包括有依次连接的发电机、增速机和偏心轮，所述发电机与增速机之间、所述增速机与偏心轮的固定端之间均通过联轴器连接；所述浮体轴线方向设置与所述连杆相匹配的第一通孔，所述连杆贯穿所述第一通孔，所述连杆的一端固定连接所述偏心轮的偏心轴、另一端固定连接设置于海底的海底固定体；所述浮体远离海底的一面设置与所述浮体平行的上限位板，所述连杆贯穿所述上限位板；所述弹簧套设在所述连杆上，所述弹簧的一端与所述上限位板固定连接、另一端与设置在所述连杆上的下限位板固定连接。本发明实施例提供的一种波浪能发电系统，浮体随波浪上下运动带动发电机和增速机上下运动，增速机带动偏心轮转动，偏心轮转动带动增速机齿轮快速转动，从而带动发电机的转子转动进行发电。当海浪较大时，浮体上升或下降的高度较高时，套接在连杆上的弹簧进行拉伸或压缩，对浮体上升或者下降有一定的阻尼作用，防止浮体上升或下降高度太高时对偏心轴的力太大导致偏心轮不能正常转动而影响发电机发电。因此，本发明实施例提供的一种波浪能发电系统，结构简单，机械强度高，波浪较大或较小时均能正常发电。
实施例二
参见图4和图5，为本发明提供的另一种波浪能发电系统。本发明提供的另一种波浪能发电系统包括浮体1、弹簧10、连杆6和设置在所述浮体1远离海底一面的惯性轮机组，与实施例一的不同之处在于，所述浮体1远离海底一面设置两组所述惯性轮机组，所述两组惯性轮机组的中心轴在同一直线上、且所述两组惯性轮机组中偏心轮4的偏心轴41分别与所述连杆6的一端固定连接。
在具体实施过程中，为了方便故障维修等人工维护，所述偏心轴41与所述连杆6的一端通过第二连接件14连接，参见图6，所述第二连接件14包括与所述偏心轴41套接的铜衬瓦142，所述铜衬瓦142外壁上套接轴向圆轴套141，所述轴向圆轴套141与所述连杆6的一端固定连接。
进一步的，所述轴向圆轴套141上设置加油装置143，所述加油装置143靠近所述轴向圆轴套141的一面设置与所述轴向圆轴套141、铜衬瓦142相贯通的第二通孔。在具体实施过程中，所述加油装置143包括加油杯，人工维护时，可将润滑油注入加油杯，加油杯里的润滑油通过加油杯靠近海底一面的第二通孔流入轴向圆轴套141和铜衬瓦142，减轻各部件之间的磨损，延长该系统的使用寿命。
进一步的，所述授配电装置13可设置在所述两组惯性轮机组中心轴的两侧。
本发明实施例中，设计两组惯性轮机组，随浮体1上下运动进行发电，其发电量接近一组惯性轮机组发电量的两倍，大大提高了发电效率。当然，在具体实施过程中，所述浮体1远离海底的一面也可设置四组惯性轮机组，设置四组惯性轮机组的波浪能发电系统，发电效率高，而且平衡性好。本发明实施例中，惯性轮机组的具体数量可由技术人员根据实际情况进行设定为任意数值，在此不做具体限定。
本实施例与实施例一的相同之处，参见实施例一，在此不再赘述。
本发明实施例提供的又一种波浪能发电系统，包括浮体、弹簧、连杆和设置于所述浮体远离海底一面的惯性轮机组，其中，所述惯性轮机组包括有依次连接的发电机、增速机和偏心轮，所述发电机与增速机之间、所述增速机与偏心轮的固定端之间均通过联轴器连接；所述浮体轴线方向设置与所述连杆相匹配的第一通孔，所述连杆贯穿所述第一通孔，所述连杆的一端固定连接所述偏心轮的偏心轴、另一端固定连接设置于海底的海底固定体；所述浮体远离海底的一面设置与所述浮体平行的上限位板，所述连杆贯穿所述上限位板；所述弹簧套设在所述连杆上，所述弹簧的一端与所述上限位板固定连接、另一端与设置在所述连杆上的下限位板固定连接；所述浮体远离海底一面设置两组所述惯性轮机组，所述两组惯性轮机组的中心轴在同一直线上、且所述两组惯性轮机组中偏心轮的偏心轴分别与所述连杆的一端固定连接。该波浪能发电系统有两组惯性轮机组，发电量接近一组惯性轮机组发电量的两倍，大大提高了发电效率，而且相对于一组惯性轮机组的波浪能发电系统，平衡性较好。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (7)
1.一种波浪能发电系统，其特征在于，包括浮体(1)、弹簧(10)、连杆(6)和设置于所述浮体(1)远离海底一面的惯性轮机组，其中，
所述惯性轮机组包括有依次连接的发电机(2)、增速机(3)和偏心轮(4)，所述发电机(2)与增速机(3)之间、所述增速机(3)与偏心轮(4)的固定端之间均通过联轴器连接；
所述浮体(1)轴线方向设置与所述连杆(6)相匹配的第一通孔，所述连杆(6)贯穿所述第一通孔，所述连杆(6)的一端固定连接所述偏心轮(4)的偏心轴(41)、另一端固定连接设置于海底的海底固定体(5)；
所述浮体(1)远离海底的一面设置与所述浮体(1)平行的上限位板(12)，所述连杆(6)贯穿所述上限位板(12)；
所述弹簧(10)套设在所述连杆(6)上，所述弹簧(10)的一端与所述上限位板(12)固定连接、另一端与设置在所述连杆(6)上的下限位板(11)固定连接；
所述下限位板(11)与所述连杆(6)活动连接；
所述浮体(1)靠近海底的一面设置与海底连接的三条锚链(8)，三条锚链(8)与所述浮体(1)的连接点呈等边三角形；
所述偏心轴(41)与所述连杆(6)的一端通过第二连接件(14)连接，所述第二连接件(14)包括与所述偏心轴(41)套接的铜衬瓦(142)，所述铜衬瓦(142)外壁上套接轴向圆轴套(141)，所述轴向圆轴套(141)与所述连杆(6)的一端固定连接；所述轴向圆轴套(141)上设置加油装置(143)，所述加油装置(143)靠近所述轴向圆轴套(141)的一面设置与所述轴向圆轴套(141)、铜衬瓦(142)相贯通的第二通孔。
2.根据权利要求1所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述浮体(1)远离海底的一面还设置授配电装置(13)，所述授配电装置(13)与发电机(2)电连接。
3.根据权利要求1所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述上限位板(12)上设置防水圈(9)，所述防水圈(9)的内壁与所述连杆(6)相抵触。
4.根据权利要求1所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述连杆(6)包括上连杆(61)和下连杆(62)，所述上连杆(61)和下连杆(62)通过第一连接件(63)连接，所述上连杆(61)贯穿所述第一通孔，所述上连杆(61)的一端固定连接所述偏心轮(4)的偏心轴(41)、另一端与所述第一连接件(63)连接，所述下连杆(62)的一端与第一连接件(63)连接、另一端固定连接设置于海底的海底固定体(5)。
5.根据权利要求1所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述惯性轮机组的中心轴与所述偏心轴(41)偏心差为3-6cm。
6.根据权利要求1所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述浮体(1)远离海底的一面设置保护盖。
7.根据权利要求1所述的波浪能发电系统，其特征在于，所述浮体(1)远离海底一面设置两组所述惯性轮机组，所述两组惯性轮机组的中心轴在同一直线上、且所述两组惯性轮机组中偏心轮(4)的偏心轴(41)分别与所述连杆(6)的一端固定连接。
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