CN106555728B - 一种集成优化海流能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种集成优化海流能发电装置，属于海流能利用、海洋发电领域，包括底座、支架、导轨、集成连杆、电机、安装在电机输出端的小齿轮、与小齿轮啮合的大齿轮、传力套筒和两个叶片，集成连杆由中间圆柱体、对称设置在中间圆柱体两端面上的直杆、垂直设置在每个直杆端部的凹槽组成，中间圆柱体的外表面上还设置有滑销，大齿轮安装在传力套筒上，传力套筒的内表面设置有滑槽，滑槽与滑销配合集成连杆的凹槽中均设置有曲柄，每个曲柄的端部与对应叶片的转轴固连。本发明可连续工作，无极限死点，充分利用了海流能，可以保证集成连杆有规律的做往复直线运动，为发电机的主动力轴提供足够的动力，并且能够把所采集的能量平稳地转化为电能。

Description

一种集成优化海流能发电装置
技术领域
本发明涉及一种海流能利用装置，尤其涉及一种集成优化海流能发电装置，适合作为海流能利用、海洋发电及其他动力装置。
背景技术
能源问题日益严峻，随着人们对海洋了解程度的加深，人们逐渐认识到海洋中蕴藏着巨大的能源，如温差能、盐差能、波浪能、海流能、潮汐能等。在涨潮和落潮时时，汹涌的海水具有很大动能，并且在近海岸海底会形成较为稳定的海流。同时，在某些特殊地区，由于海底地势的原因也会存在稳定的海流。经过长期地研究，已经发展出多种多样的海流能利用装置。另外，发电装置对叶片的剖面要求较高，也面临叶片设计难的问题。如中国专利公开号CN 203822534 U所提供的“海流发电装置”，叶片呈一个侧面开口状的三棱柱，海流受力面积较小，叶片很难整周转动，能量利用率较低。所以目前还没有一种海流能发电装置满足体积小，安装方便，不存在海流做负功情况，安全，成本低等条件。需要提出一种新的海流能发电装置形式，来提高当前人们对海流能的利用率。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种容易制造、安装方便、成本低、应用范围广的集成优化海流能发电装置，可以保证集成连杆有规律的做往复直线运动，为发电机的主动力轴提供足够的动力，并且能够把所采集的能量平稳地转化为电能。
本发明的目的是这样实现的：包括底座、安装在底座上的支架、设置在支架上的导轨、安装在导轨中的集成连杆、安装在底座上的电机、安装在电机输出端的小齿轮、与小齿轮啮合的大齿轮、传力套筒和两个叶片，所述集成连杆由中间圆柱体、对称设置在中间圆柱体两端面上的直杆、垂直设置在每个直杆端部的凹槽组成，所述中间圆柱体的外表面上还设置有滑销，所述大齿轮安装在传力套筒上，传力套筒的内表面设置有滑槽，且传力套筒通过滑槽与滑销的配合设置在集成连杆的中间圆柱体上，集成连杆的凹槽中均设置有曲柄，每个曲柄的端部与对应叶片的转轴固连，所述底座上还设置有限制大齿轮移动的限位结构。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述集成连杆、大齿轮、传力套筒均有两个，且底座上对称设置有两组支架，两个集成连杆分别安装在对应的支架上，两个大齿轮同时与小齿轮啮合，两个集成连杆的凹槽中均设置有曲柄，曲柄与叶片的转轴的两端固连。
2.所述滑槽是正弦或余弦曲线式的滑槽。
3.所述叶片的截面形状是中间厚两端薄的菱形形状。
4.所述大齿轮的限位结构由对称设置在大齿轮两侧的两块限位块组成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明不同于一般的发电结构，对于来自一个方向的流体，装置两侧叶片具有整体运动的规则性，叶片可以进行往复或者周转运动，采用对置安装，能够消除由于叶片往复运动产生的振动载荷，在提供主动力的叶片运动时，提供完全对称的动力，使得发电装置运行过程平稳，可提高发电装置的使用寿命。叶片通过曲柄带动集成连杆做往复运动，通过中间的传力套筒以及增速齿轮，直接进行力的转化，减少能量的损失，能够最大程度的利用流体的动能，克服了现有的很多发电机组能量利用率不高的情况。本发明通过集成连杆中间设置的圆柱体表面滑销与传力套筒内表面的滑槽配合，不存在力转化时的“死点”问题，是本发明的一大特点。
也即本发明在海流的作用下实现叶片往复或周转运动，从而带动集成连杆做往复运动，通过中间的传力套筒以及增速齿轮装置，将集成连杆的直线往复运动转化为大齿轮的旋转运动，并通过大齿轮与小齿轮啮合，带动发电机发电。整个装置可以连续工作，无极限死点，充分利用了海流能。
附图说明
图1为本发明的总体外观结构示意图；
图2为本发明的主动力产生结构示意图；
图3为本发明的运动转化结构爆炸示意图；
图4为本发明的传力套筒结构示意图；
图5为本发明的齿轮增速结构示意图；
图6a为本发明的底座的结构示意图，图6b是本发明的支架结构示意图；
图7为本发明的叶片、集成连杆运动规律结构原理图一；
图8为本发明的叶片、集成连杆运动规律结构原理图二。
图中：叶片1、曲柄2、集成连杆3、导轨4、传力套筒5、齿轮限位块6、大齿轮7、支架8、小齿轮9、电机支座10、电机11、底座12。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明的工作原理是：本发明所述装置在海流的作用下实现叶片往复或周转运动，从而带动集成连杆做往复运动，通过中间的传力套筒以及增速齿轮装置，将集成连杆的直线往复运动转化为大齿轮的旋转运动，并通过大齿轮与小齿轮啮合，带动发电机发电。整个装置可以连续工作，无极限死点，充分利用了海流能。
结合图1，本发明是一种集成优化海流能发电装置，能够实现能量的转化，基本的结构至少包括：叶片1、曲柄2、集成连杆3、导轨4、传力套筒5、齿轮限位块6、大齿轮7、支架8、小齿轮9、电机支座10、电机11、底座12。所述集成连杆3中间设置圆柱体，并在圆柱面设置滑销，在集成连杆3的两端设置与直杆方向垂直的凹槽，凹槽内设置叶片曲柄2，叶片曲柄2通过叶片轴与叶片1固连，安装于装置两端的支架8上；支架8上设置用于集成连杆滑动的导轨4，并与底座12通过螺纹固定连接，底座12用于装置的支撑以及海底固定安装；所述集成连杆2的中间圆柱体与传力套筒5内表面配合，套筒5的内表面设置展开后为正弦或余弦曲线式的滑槽，滑槽与圆柱体表面的滑销配合，套筒5的外表面与大齿轮7固定连接，在底座安装用于限制大齿轮移动的限位块6，大齿轮7与小齿轮9啮合，电机11通过电机支座10与小齿轮9固定连接。所述集成连杆、传力套筒以及大齿轮都有两个，对称安装于电机轴的两侧，两个大齿轮同时与电机轴固定连接的小齿轮啮合。所述叶片的叶片截面形状为中间厚两边薄的菱形形状，叶片按相同的数量分别安装于两侧的支架上，通过叶片轴与曲柄固定连接，无相对运动。所述每个大齿轮的限位块有两个，对称安装于齿轮的两侧，安装位置与集成连杆的滑动方向垂直。
所述主动力发生机构，如图2所示，在有海流作用时，会推动叶片1做往复或周转运动，叶片1带动曲柄2做同步运动，曲柄2与集成连杆3的凹槽配合，从而带动集成连杆3做往复运动，集成连杆2的中间圆柱体与传力套筒5内表面配合，套筒5的内表面设置正弦或余弦曲线式滑槽，滑槽与圆柱体表面的滑销配合，套筒5的外表面与大齿轮7固定连接，即可将集成连杆3的直线往复运动转化为大齿轮7的旋转运动。
所述动力转化机构，如图3所示，主要组成部分为：集成连杆3、传力套筒5、齿轮限位块6、大齿轮7，通过细节A可以清晰的看到集成连杆2的中间圆柱体表面设置圆柱形滑销；传力套筒5的具体结构(如图4所示)，套筒5的内表面设置正弦或余弦曲线式滑槽，在机构运动时，滑销会在滑槽内滑动，由于集成连杆2只能在导轨4内做往复运动，因此滑销只能做往复运动，大齿轮7与传力套筒5固定连接，由于受到限位块6的作用，故只能做旋转运动，这样就可实现集成连杆2往复运动转化为传力套筒5与大齿轮7的旋转运动。(限位块6形式并不仅限于此，满足要求的其他结构亦可)。
所述增速齿轮机构，如图5所示，两个完全相同的大齿轮7与小齿轮9啮合，电机11通过电机支座10与小齿轮9同轴固定连接，当两个大齿轮7旋转时，两个大齿轮的旋转方向相同，会同时对小齿轮9产生力的作用，适当控制齿轮的传动比，会产生理想的发电效果，便可将海流能转化为电能。
所述底座12与支架8的结构，如图6a所示，底座主要用于整个装置的支承，以及海底安装的固定；如图6b所示，支架8主要起到导轨4、集成连杆3的安装，以及为叶片1、曲柄2提供安装位置。支架8与底座12通过螺栓固定连接。
本发明所述叶片、集成连杆的运动规律，如图7和图8所示，当受到海流的作用时，叶片1会发生转动，从而带动集成连杆3在导轨4内滑动，当叶片以及集成连杆运动到极限位置时，叶片可以进行周转即继续转动，亦可进行往复运动，即沿路径返回，叶片的转动不受任何限制。由于受到海流的作用，叶片更不会停在中间的位置，处于静止状态，此结构设计是本发明的一大特点。
综上所述，本发明的发电装置将海流的能量通过叶片、集成连杆、传力套筒、齿轮啮合以及其他辅助组件的转化和传递，将海流能不断地输入到动力轴，使动力轴连续沿着一个方向转动，进而带动电机发电。叶片采用对称安装，能够消除由于叶片往复运动产生的振动载荷，使得发电装置运行过程平稳，可提高发电装置的使用寿命。本发明集成连杆两端设置凹槽，与曲柄的配合，减少了叶片的旋转阻力；通过集成连杆中间设置的圆柱体表面滑销与传力套筒内表面的滑槽配合，很好的解决了力转化时的“死点”问题，也是本发明的一大特点。本发明能量利用率高，能够最大程度的利用流体的动能，克服了现有的很多发电机组能量利用率不高的问题。

Claims (7)

1.一种集成优化海流能发电装置，其特征在于：包括底座、安装在底座上的支架、设置在支架上的导轨、安装在导轨中的集成连杆、安装在底座上的电机、安装在电机输出端的小齿轮、与小齿轮啮合的大齿轮、传力套筒和两个叶片，所述集成连杆由中间圆柱体、对称设置在中间圆柱体两端面上的直杆、垂直设置在每个直杆端部的凹槽组成，所述中间圆柱体的外表面上还设置有滑销，所述大齿轮安装在传力套筒上，传力套筒的内表面设置有滑槽，且传力套筒通过滑槽与滑销的配合设置在集成连杆的中间圆柱体上，集成连杆的凹槽中均设置有曲柄，每个曲柄的端部与对应叶片的转轴固连，所述底座上还设置有限制大齿轮移动的限位结构。
2.根据权利要求1所述的一种集成优化海流能发电装置，其特征在于：所述集成连杆、大齿轮、传力套筒均有两个，且底座上对称设置有两组支架，两个集成连杆分别安装在对应的支架上，两个大齿轮同时与小齿轮啮合，两个集成连杆的凹槽中均设置有曲柄，曲柄与叶片的转轴的两端固连。
3.根据权利要求1或2所述的一种集成优化海流能发电装置，其特征在于：所述滑槽是正弦或余弦曲线式的滑槽。
4.根据权利要求3所述的一种集成优化海流能发电装置，其特征在于：所述叶片的截面形状是中间厚两端薄的菱形形状。
5.根据权利要求1或2所述的一种集成优化海流能发电装置，其特征在于：所述大齿轮的限位结构由对称设置在大齿轮两侧的两块限位块组成。
6.根据权利要求3所述的一种集成优化海流能发电装置，其特征在于：所述大齿轮的限位结构由对称设置在大齿轮两侧的两块限位块组成。
7.根据权利要求4所述的一种集成优化海流能发电装置，其特征在于：所述大齿轮的限位结构由对称设置在大齿轮两侧的两块限位块组成。
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