CN106499566B - 螺旋式波浪发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋式波浪发电设备，包括固定在水底的基座和发电机，所述基座上设有竖直向上的传动杆，传动杆上连接有涡轮，所述涡轮的轴线与传动杆的轴线共线；传动杆的底端与发电机转轴轴向连接。本发明的有益效果是：拥有较高能量利用率。

Description

螺旋式波浪发电设备

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体是一种螺旋式波浪发电设备。

背景技术

大海中的波浪永不停歇的上下翻滚。利用波浪中贮存的势能来发电，既不受天气状况限制，也不受时间限制，可以永久性的进行发电，对于海岸线漫长、域内海洋面积广阔的中国来说，具有特别的优势。中国专利文献CN 204553075U，于2015年8月12日公开了“浮子式新型波浪发电装置”，包括有传动机构和发电机组，所述传动机构包括齿条和2个对称设置的传动单元；所述传动单元包括主动轮、超越离合器和带动轮，所述超越离合器的棘轮嵌入主动轮内，所述超越离合器的棘爪通过主动轮轴与带动轮连接；所述主动轮和带动轮通过肋板与航标灯底座连接；所述齿条与锚链相连；2个传动单元分别置于齿条的两侧，且齿条与2个传动单元的主动轮相啮合，齿条带动2个传动单元的主动轮转动；2个传动单元的带动轮与发电机组的发电机齿轮相啮合，带动轮转动带动发电机齿轮转动，从而使发电机组发电。该技术方案传动结构比较复杂，导致传动过程中能量损耗比较大，最终获得的电力微弱，影响到最终推广的价值。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，现有波浪发电设备的能量利用率低，从而提供一种拥有较高能量利用率的螺旋式波浪发电设备。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种螺旋式波浪发电设备，包括固定在水底的基座和发电机，所述基座上设有竖直向上的传动杆，传动杆上连接有涡轮，所述涡轮的轴线与传动杆的轴线共线；传动杆的底端与发电机转轴轴向连接；还包括异形轴转动连接件；所述传动杆的横截面为正多边形，所述涡轮的转动中心设有涡轮中心孔，涡轮中心孔间隙的套接在传动杆上；所述涡轮为可漂浮在水面的空心材质；所述异形轴转动连接件包括外圈、内圈和若干滚针；所述外圈的横截面的外轮廓为正方形，内轮廓为圆形；所述内圈的横截面的外轮廓为圆形，内轮廓为与所述传动轴的横截面适配的形状；外圈的横截面的外轮廓与内轮廓、内圈的横截面的外轮廓与内轮廓均为同心；所述滚针为轴线平行于传动杆轴向的圆柱体，可滚动的设于由外圈的内轮廓与内圈的外轮廓合围形成的环形的滑道内；所述外圈与基座固定连接，所述内圈上的内轮廓形成传动杆套接孔，所述传动杆紧配合的套接在传动杆套接孔内。

本技术方案在固定于水底的基座上设置了竖直的传动杆，传动杆上套接了涡轮，涡轮的轴向为竖直方向。当波浪从任意方向拍打到涡轮扇叶的时候，都能推动涡轮旋转，从而带动传动轴转动。传动轴的底端与发电机转轴采用联轴器连接或者直接进行轴向连接，带动发电机转轴转动，推动发电机发电。为了使涡轮能持续保持半沉半浮在水面上，最大程度的捕获波浪。本技术方案将传动轴的横截面设计成正多边形，也可以选用椭圆形、梯形等非圆形形状，而将设在涡轮轴向的涡轮中心孔的形状设计为与之间隙匹配，两者套接在一起，使得涡轮可以在传动轴上上下滑动。这样就出现了另一个问题，非圆形横截面的传动轴如何在保持可自由转动的前提下被固定在基座上。为此本技术方案提出的解决方法是，设计了一个专用的异形轴转动连接件。该异形轴转动连接件设有内圈和外圈，内圈中部设适配传动轴横截面形状的通孔，外圈的外轮廓与基座进行固定连接，形状可以根据需要选择的任意形状；内圈的外轮廓与外圈的内轮廓是的同心圆，同心圆的圆心还与内圈通孔的中心重合，同心圆之间的环形空间内在轴向排布一圈圆柱体，圆柱体之间设有间隙，使得圆柱体在这个横截面为圆环的滑道内可滚动。之所以选择圆柱体的滚针，是因为本方案中异形轴转动连接件可以设计的比较长，滚针滚动都是绕轴进行的，上下方向的位移限位要求并不强烈，采用与异形轴转动连接件基本等长的滚针，足以满足滚动要求。经过这样的设计，该异形轴转动连接件的内圈与传动杆套接，基座与外圈固定连接，内圈可以以转动的滚针为中介，在外圈内自由的绕轴转动，从而解决了非圆形传动轴在基座上既要被固定又要可转动的问题。本技术方案的优势在于，可以捕获任意方向的波浪的动力，波浪的起和伏都能推动涡轮转动，能量利用的效率非常高。

作为优选，所述滑道内的滚针之间、滚针与滑道壁之间以润滑剂润滑。为了提高传动效率，减少摩擦对能量的消耗，本方案在滚针所能接触到的范围内均进行润滑。

作为优选，所述滑道的两端密闭的卡接有滑道密封圈。为了避免滚针脱落，保持润滑效果，延长使用寿命，本方案在滑道的上下两端卡接了滑道密封圈。

作为优选，还包括涡轮顶端的密封顶板，所述密封顶板的下端面与涡轮各个扇叶的上侧边密闭连接在一起。当波峰较高时，高于涡轮顶端的波浪就会在没有推动涡轮的情况下越过涡轮，造成能量的流失，而这部分波浪的速度快，惯性大，携带的能量相对也更大。本方案将涡轮各扇叶的上端都封闭在一起，可以完整的兜住较高的波峰，尽可能多的利用能量。

作为优选，所述涡轮内设有密闭的空腔，所述空腔在扇叶的表面设有可开启的密封口。密封口可以用来向空腔内投入配重物，从而调整涡轮在水面的沉浮高度，以适应不同的波浪高度。

作为优选，所述传动杆的下端设有轴向的盲孔，发电机转轴套接在该盲孔内，且发电机转轴与盲孔内壁之间以卷簧连接。波浪是不断起伏往复的，涡轮捕捉到的能量传递到传动轴上形成传动轴间歇式的转动，而传动轴与发电机转轴间以卷簧连接，可以使电机转轴的转速更均匀，有助于发电效率的提升。

综上所述，本发明的有益效果是：拥有较高能量利用率。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图，

图2是图1的A-A剖视图，

图3是本发明的异形轴转动连接件的结构示意图。

其中：1传动杆，2基座，3涡轮，4密封顶板，5异形轴转动连接件，6卷簧，7发电机，8电缆，9波浪，31涡轮中心孔，32扇叶，33空腔，51传动杆套接孔，52滑道密封圈，53内圈，54滚针，55外圈。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例，为一种螺旋式波浪发电设备，包括固定在水底的基座2，发电机7设置在基座内，发电机转轴竖直向上，发电机的电缆8从基座中引出，并入电网。基座上竖直向上的设有传动杆1，传动杆的底端设有盲孔，盲孔的轴线即为传动轴的轴线。电动机转轴间隙的套接在此盲孔内，且盲孔的内侧壁与发动机转轴之间以卷簧6连接。传动杆的顶端高出水面，在水面为位置，传动杆上套接有一个涡轮3。涡轮的轴线与传动杆的轴线共线。涡轮的顶端还设有密封顶板4，密封顶板与涡轮的各个扇叶32的上侧边密闭连接在一起。

如图2所示，本例的涡轮有8片扇叶，扇叶的内部是密闭的空腔33，扇叶的表面上还设有可开启的密封口，用以放入或取值取出配重，调节扇叶的浮力，从而改变涡轮在水面的沉浮高度。本例中传动杆的横截面是正方形的，相应的，涡轮转动中心的涡轮中心孔32也是与传动杆的横截面适配的正方形，两者间隙的套接在一起，保证涡轮在受到浮力时可以沿着传动轴上下滑动升降。

本例中传动杆的中部套接有一个异形轴转动连接件5，该部件包括内圈53、滚针54、外圈55等3个主要零件。如图3所示，从水平截面上看，内圈拥有外圆内方的轮廓，内轮廓构成与传动杆紧配合的方形传动杆套接孔51；外圈拥有外方内圆的轮廓，方形的外轮廓与基座牢固的固定在一起。外圈的内圆轮廓与内圈的外圆轮廓之间形成环形的滑道，滑道内轴向的间隙排布有若干圆柱形的滚针54，滑道内与滚针直接接触的地方和滚针自身都以合适的润滑剂进行润滑。滚针的长度匹配滑道的长度，滑道的长度匹配异形轴转动连接件的长度。在滑道的上下端，各有一个环形的滑道密封圈52卡接在滑道端部，对滑道起密封作用，阻挡滚针因纵向位移导致缺失而引起转动不灵。

本例的一种螺旋式波浪发电设备，其涡轮按照所在水域波浪的高度设定为半沉半浮的漂浮在水面上，并可随着水位高低在传动杆上升降浮动。当波浪9从任意方向袭来时，涡轮被波浪推动，向一个方向转动，带动传动杆同步转动，传动杆的下端又通过卷簧带动发电机转轴转动，从而使发电机不断的进行发电，电能由电缆输送至电网。

Claims (6)

1.一种螺旋式波浪发电设备，包括固定在水底的基座(2)和发电机(7)，其特征是，所述基座上设有竖直向上的传动杆(1)，传动杆上连接有涡轮(3)，所述涡轮的轴线与传动杆的轴线共线；传动杆的底端与发电机转轴轴向连接；还包括异形轴转动连接件(5)；所述传动杆的横截面为正多边形，所述涡轮的转动中心设有涡轮中心孔(31)，涡轮中心孔间隙的套接在传动杆上；所述涡轮为可漂浮在水面的空心材质；所述异形轴转动连接件包括外圈(55)、内圈(53)和若干滚针(54)；所述外圈的横截面的外轮廓为正方形，内轮廓为圆形；所述内圈的横截面的外轮廓为圆形，内轮廓为与所述传动杆的横截面适配的形状；外圈的横截面的外轮廓与内轮廓、内圈的横截面的外轮廓与内轮廓均为同心；所述滚针为轴线平行于传动杆轴向的圆柱体，可滚动的设于由外圈的内轮廓与内圈的外轮廓合围形成的环形的滑道内；所述外圈与基座固定连接，所述内圈上的内轮廓形成传动杆套接孔(51)，所述传动杆紧配合的套接在传动杆套接孔内。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋式波浪发电设备，其特征是，所述滑道内的滚针之间、滚针与滑道壁之间以润滑剂润滑。

3.根据权利要求1或2所述的一种螺旋式波浪发电设备，其特征是，所述滑道的两端密闭的卡接有滑道密封圈(52)。

4.根据权利要求1或2所述的一种螺旋式波浪发电设备，其特征是，还包括涡轮顶端的密封顶板(4)，所述密封顶板的下端面与涡轮各个扇叶(32)的上侧边密闭连接在一起。

5.根据权利要求1或2所述的一种螺旋式波浪发电设备，其特征是，所述涡轮内设有密闭的空腔(33)，所述空腔在扇叶的表面设有可开启的密封口。

6.根据权利要求1或2所述的一种螺旋式波浪发电设备，其特征是，所述传动杆的下端设有轴向的盲孔，发电机转轴套接在该盲孔内，且发电机转轴与盲孔内壁之间以卷簧(6)连接。