CN107131086A - 一种用于海洋灯塔用电的洋流发电装置 - Google Patents

一种用于海洋灯塔用电的洋流发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其包括支架、两个旋转框架、多个浮筒。每个旋转框架包括呈米字型的六个叶轮和一个中心转轴。每个叶轮转动安装多个扇板，每个扇板包括叶板框、叶板、叶板轴。叶板通过叶板轴安装在叶板框上；叶板包括位于同一平面上的两个叶片部，叶片部一和叶片部二均固定在叶板轴的侧壁上，且分别位于叶板轴的相对两侧。叶板框的内侧上设置一圈内沿，内沿的尺寸满足：叶片部一无法通过叶板框而抵持在内沿上，但允许叶片部二通过叶板框，且在叶片部一抵持在内沿上时，整个叶板遮盖内沿圈成的窗口。叶板框的一侧转动安装在相应的叶轮上，且在转动连接处固定止挡块在叶轮上。

Description

一种用于海洋灯塔用电的洋流发电装置
技术领域
本发明涉及一种洋流发电装置，尤其涉及一种用于海洋灯塔用电的洋流发电装置。
背景技术
海洋是地球上蕴含资源和能量最大的区域，因此海洋里的资源如何能够有效地利用是一个值得人们关注的问题，而利用洋流进行发电是其中一个重要的课题。洋流是海洋表层海水常年大规模按照一定的方向进行的较为稳定的流动。据统计，任何一支洋流所蕴含的动能超过陆地上所有河流流水的动能之和，而目前人们对洋流能的利用微乎其微。
发明内容
为了更好地利用洋流，本发明设计一种用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其扇叶和海水的有效接触面积大、聚能效率高，可以聚集洋流带来的大量动能进行发电，实现对海洋灯塔的供电，从而减少对化石燃料的使用，实现绿色发展。
本发明的解决方案是：一种用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其包括：
支架；
两个旋转框架，每个旋转框架包括呈米字型的六个叶轮和一个中心转轴，六个叶轮的米字型中心通过中心转轴转动安装在支架上，使六个叶轮相对支架旋转；每个叶轮转动安装多个扇板，每个扇板包括叶板框、叶板、叶板轴；叶板通过叶板轴安装在叶板框上；叶板包括位于同一平面上的叶片部一和叶片部二，叶片部一和叶片部二均固定在叶板轴的侧壁上，且分别位于叶板轴的相对两侧；叶板框的内侧上设置一圈内沿，内沿的尺寸满足：叶片部一无法通过叶板框而抵持在内沿上，但允许叶片部二通过叶板框，且在叶片部一抵持在内沿上时，整个叶板遮盖内沿圈成的窗口；叶板框的一侧转动安装在相应的叶轮上，且在转动连接处固定止挡块在叶轮上，止挡块通过自身的厚度限制叶板框在相对叶轮呈90度开合时继续旋转；
多个浮筒，其安装在支架上用于悬浮支架。
作为上述方案的进一步改进，叶板轴固定在叶板的三分之二处。
进一步地，叶片部一占叶板的三分之二，叶片部二占叶板的三分之一。
作为上述方案的进一步改进，叶板轴和叶板一体成型。
作为上述方案的进一步改进，叶片部一上开设至少一个导流孔。
作为上述方案的进一步改进，叶片部二上开设至少一个导流孔。
作为上述方案的进一步改进，所述洋流发电装置还包括安装在支架上用于加强支架的结构强度的多根加强杆。
作为上述方案的进一步改进，每个旋转框架还包括将六个叶轮依次连接在一起的连接杆。
作为上述方案的进一步改进，叶板框的厚度大于内沿的厚度。
作为上述方案的进一步改进，内沿一体成型在叶板框上。
本发明满足海洋供电设备的用电需求，可以将整个装置置于水下，针对海洋洋流和暗流水流的流动形式获得水的流动能，从而可运用在远离陆地且较为恶劣的深海海域中；能够高效利用海洋的洋流或者暗流进行发电，不影响生态环境，满足海洋灯塔设备的日常用电；相比于先有的发电装置较为廉价，加工方便，发电较为稳定，并且可以根据洋流层的厚度调节该装置的位置，使其达到一个较高的发电效率，环境适应性较强。
附图说明
图1为本发明实施例1的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置的结构示意图。
图2为图1中洋流发电装置去除浮筒后的另一个视角的结构示意图。
图3为实施例2的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置的叶板组件的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请参阅图1及图2，本发明的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置包括支架2、两个旋转框架、多个浮筒5、多根加强杆3。加强杆3安装在支架2上用于加强支架2的结构强度。
浮筒5用于将整个装置悬浮于深海中，浮筒5可安装在支架2，也可以安装在两个旋转框架上，还可以在支架2和两个旋转框架上都安装。
在本实施例中，支架2和加强杆3都上设置多个浮筒5，其中位于支架2 和加强杆3端部的浮筒为调节浮筒，通过调节浮筒的控制调整整个装置(可采用一个支架2、两个旋转框架构成)的位置及控制平衡。浮筒5安装在支架2 内，分为预先设置好浮力的浮筒和具有调节能力的调节浮筒，浮筒5为整个装置提供浮力，调节浮筒设置在支架2和加强杆3的端部位置，有利于控制和调节整个装置的位置平衡。
每个旋转框架包括呈米字型的六个叶轮4和一个中心转轴11。呈米字型的六个叶轮4尽量圆周均分，360度均分，能平稳地接收洋流能量和减少单个叶轮4存在的问题，使其发电均衡。六个叶轮4的米字型中心通过中心转轴11 转动安装在支架2上，使叶轮4相对支架2旋转。
由于充分考虑到洋流的力度，可将整个装置延长，支架2顺洋流方向，而加强杆3与洋流方向垂直，设置多个加强杆3、浮筒5以及旋转框架有效的控制了整个装置的位置不会因为洋流推动旋转框架而产生旋转。
由图1可以看出，每个叶轮4上的扇板7并排组合，可以更高效率的捕捉到水流的动能，叶轮4上安装有可以做90°旋转具有单向开合特性的小叶片即扇板7，水流通过时，前后两个叶轮4转向相反。对图1的运动状态进行分析，当水流方向自左向右时，左侧的叶轮4在水流作用下逆时针旋转，一侧小叶片呈打开状态，另一侧呈闭合状态，在与水流方向垂直的地方受到水流的作用力最大，此时小叶片呈完全打开(闭合)状态，以此种单边受力使得叶轮4能够转动起来。再分析右侧的叶轮，当左侧的叶轮小叶片呈打开状态时，有水流通过，右侧的叶轮小叶片受到水流的作用从而呈闭合状态，运动状态与左侧叶轮相反，按顺时针旋转。在设计时要保证小叶片之间互不影响旋转，还要实现自动的开启和关闭，从而带动叶轮旋转。
由图2可以看出，大叶片即叶轮上是由多个小叶片组成的，小叶片可以90 度旋转。在设计时靠近主轴的地方没有安装小叶片，主要有以下几个原因：一是靠近主轴位置的水流作用距离短；二是靠近主轴位置如果安装小叶片，相邻两个大叶片上靠近主轴处的小叶片由于距离过近，在转动时可能会互相影响，反而效果不好。
为了发电机发电效率更高，需要对叶轮的转速进行增速处理，在传动机构上安装不同大小机械齿轮组合，这个齿轮组合的传动比需要进行计算，根据发电机的额定转速和叶轮的实际转速来确定需要的传动比。主轴上端与能量传导绳索相连，导致该能量传导绳索也发生转动并产生扭转力，从而该扭转能量传递到了能量传导绳索的末端，又由于该能量传导绳索的末端与发电机主轴相连，因此该扭转力传递给了海流能发电机主轴带动主轴转动，从而实现电能的产生。
由图1可以看出，为了使整个发电装置能够悬浮在海水中，该装置增加了悬浮机构的设计：该装置的悬浮主要依靠安装在外围框架上的圆台形状的悬浮桶来完成。根据装置自身重力来安装相对应的悬浮桶数量，使得装置可以稳定悬浮于水中。而且可以根据洋流的深度来改变悬浮桶的数量以调整装置的位置使装置发电效率最高，具有一定程度的灵活性。
实施例2
实施例2的洋流发电装置与实施例1的洋流发电装置的区别在于，实施例 2的洋流发电装置对每个扇板7进行了改造。
请结合图3，每个叶轮4包括多个扇板7，每个扇板7包括叶板框10、叶板8、叶板轴9。叶板8通过叶板轴9安装在叶板框10上。叶板8包括位于同一平面上的叶片部一81和叶片部二82。叶片部一81和叶片部二82均固定在叶板轴9的侧壁上，且分别位于叶板轴9的相对两侧。
叶轮4之间以连接杆12连接。连接杆12将所有叶轮4的6个边一一连接，使其形成一个受力整体，保护了旋转框架每组扇板7的受力安全，同时又消减了力臂过长而带来的弯折力，消除在运动中出现憋死现象的可能。
叶板框10的内侧上设置一圈内沿83，内沿83的尺寸满足：叶片部一81 无法通过叶板框10而抵持在内沿83上，但允许叶片部二82通过叶板框10，且在叶片部一81抵持在内沿83上时，整个叶板8遮盖内沿83圈成的窗口84。
也就是说，叶板轴9的顶端和底端分别转动安装在叶板框10的相对两侧上，并与叶板8固定而将叶板8转动安装在叶板框10上。叶板框10的一侧转动安装在相应的叶轮4上，且在转动连接处固定止挡块13在叶轮4上，止挡块13 通过自身的厚度限制叶板框10在相对叶轮4呈90度开合时继续旋转。
叶板框10一般采用矩形结构，如图3中的长方形。多个叶板框10可拼接成网格格局的框架，每个叶板框10为该框架的其中一个网格，每个网格内安装一个叶板8。叶板8区别于传统技术的结构，叶板8不再是一个单独的平板，而是采用两个尺寸不同的叶片部：叶片部一81和叶片部二82。叶片部一81的一端为自由端，叶片部一81的相对另一端固定在叶板轴9上，叶片部二82的一端也为自由端，叶片部二82的相对另一端也固定在叶板轴9上，且叶片部一 81和叶片部二82分别位于叶板轴9的相对两侧上。
在本实施例中，叶板8包括位于同一平面上的叶片部一81和叶片部二82，叶片部一81和叶片部二82均固定在叶板轴9的侧壁上，且分别位于叶板轴9 的相对两侧。叶板框10的内侧上设置一圈内沿6，内沿6的尺寸满足：叶片部一81无法通过叶板框10而抵持在内沿6上，但允许叶片部二5通过叶板框10，且在叶片部一81抵持在内沿83上时，整个叶板8遮盖内沿83圈成的窗口84。叶板组件能够在深海中在洋流的作用下更好的开合，使得洋流发电装置的工作更稳定，效率更高。
为了提高内沿83的结构强度，内沿83可一体成型在叶板框10上。叶片部一81上可开设至少一个导流孔85，或叶片部二82上可开设至少一个导流孔85，或叶片部一81和叶片部二82上可分别开设至少一个导流孔85。叶板框10的厚度大于内沿83的厚度。叶板轴9固定在叶板8的三分之二处，如叶片部一 81占叶板8的三分之二，叶片部二82占叶板8的三分之一。叶板8与叶板轴9 可为一体成型结构。
通过安装在叶板框10上，在需要叶板8受力的时候，通过水流的作用，使得叶板8的叶片部一81被压到叶板框10的内沿83上，使得力传递到叶板框 10上，以此来带动整个装置的转动。在需要叶板8开启得时候，在水流的作用下，部分水流通过导流孔85使得叶板8后面的水由类似于禁止状态变为流动状态，以此使得叶板8能够更好的打开，以此使得整个装置运行的更为平稳。
值得说明的是本发明中所提到的叶板轴9的位置不一定非要是三分之一处，应当根据实验结果相应的进行调整。同理叶板8上的导流孔8的数量、大小等也应该根据相应的实验结果进行调整，以达到最好的效果。
扇板7与中心转轴11连接处的扇板框内设置浮筒5，不设置叶板。舍弃中心位置叶板8而改为浮筒5，其原因主要是，中心叶板8的力矩不大，由于旋转框架的重量过重，必须考虑框架底部支撑轴承的受力和使用寿命，因此采用此种设计，减轻了底部支撑轴承的负重，使其转动更灵活，同时延长使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：其包括：
支架(2)；
两个旋转框架，每个旋转框架包括呈米字型的六个叶轮(4)和一个中心转轴(11)，六个叶轮(4)的米字型中心通过中心转轴(11)转动安装在支架(2)上，使六个叶轮(4)相对支架(2)旋转；每个叶轮(4)转动安装多个扇板(7)，每个扇板(7)包括叶板框(10)、叶板(8)、叶板轴(9)；叶板(8)通过叶板轴(9)安装在叶板框(10)上；叶板(8)包括位于同一平面上的叶片部一(81)和叶片部二(82)，叶片部一(81)和叶片部二(82)均固定在叶板轴(9)的侧壁上，且分别位于叶板轴(9)的相对两侧；叶板框(10)的内侧上设置一圈内沿(83)，内沿(83)的尺寸满足：叶片部一(81)无法通过叶板框(10)而抵持在内沿(83)上，但允许叶片部二(82)通过叶板框(10)，且在叶片部一(81)抵持在内沿(83)上时，整个叶板(8)遮盖内沿(83)圈成的窗口(84)；叶板框(10)的一侧转动安装在相应的叶轮(4)上，且在转动连接处固定止挡块(13)在叶轮(4)上，止挡块(13)通过自身的厚度限制叶板框(10)在相对叶轮(4)呈90度开合时继续旋转；
多个浮筒(5)，其安装在支架(2)上用于悬浮支架(2)。
2.如权利要求1所述的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：叶板轴(9)固定在叶板(8)的三分之二处。
3.如权利要求2所述的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：叶片部一(81)占叶板(8)的三分之二，叶片部二(82)占叶板(8)的三分之一。
4.如权利要求1所述的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：叶板轴(9)和叶板(8)一体成型。
5.如权利要求1所述的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：叶片部一(81)上开设至少一个导流孔(85)。
6.如权利要求1所述的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：叶片部二(82)上开设至少一个导流孔(85)。
7.如权利要求1所述的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：所述洋流发电装置还包括安装在支架(2)上用于加强支架(2)的结构强度的多根加强杆(3)。
8.如权利要求1所述的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：每个旋转框架还包括将六个叶轮(4)依次连接在一起的连接杆(12)。
9.如权利要求1所述的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：叶板框(10)的厚度大于内沿(83)的厚度。
10.如权利要求1所述的用于海洋灯塔用电的洋流发电装置，其特征在于：内沿(83)一体成型在叶板框(10)上。
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