CN107476932A - 一种水翼潮流能发电装置 - Google Patents

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王佼龙
王化明
陈林
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Abstract

本发明公开了一种水翼潮流能发电装置，包括固定在海底的支架，支架中心设置有一根转轴，转轴上设置有震荡悬臂，震荡悬臂端部固定有刚性波浪形的水翼，当水流冲击到波浪形水翼的表面时，波浪形的水翼发生摆动并通过悬臂带动转轴转动，转轴下端设置有密封的电机腔，电机腔内设置有双向液压泵，液压泵的转动轴与转轴传动连接，液压泵的出油口和进油口通过油管连接有梭阀，梭阀的出油口与液压马达进油口相连，液压马达的出油口通过两根回油管分别与双向液压泵的进油口及出油口相连，回油管上均设置有防止液压油流向液压马达出油口的单向阀，液压马达的转动轴与发电机的输入轴传动相连。该装置结构较为简单，安装维护较为方便。

Description

一种水翼潮流能发电装置
技术领域
本发明涉及电能传输装置，特别涉及一种水翼潮流能发电装置。
背景技术
伴随着石油和煤炭等化石燃料的过度消耗，像潮流能、风能、太阳能等可再生能源的开发利用越来越受到世界各国的重视。潮流能作为海洋能的重要形式，与太阳能、风能相比，具有能量密度大、对环境污染小，变化有规律，可预测性好等优点，也被称为世界未来十大清洁能源之一。目前，对潮流能的利用形式多为旋转叶片的水轮机配合相应的发电机进行能量捕获，然而这种潮流能量捕获方式已经遇到一些指责，如：占地面积大，需要的潮流速度快，噪声大，水轮机叶片旋转速度快时会对周围的海洋生物产生影响等。
目前公告号为CN104481785B的中国专利公开了一种摆动式水翼潮流能发电装置，包括主支撑框架、副支撑框架、发电机、旋转轴、摆动轴、俯仰轴、第一俯仰连杆、第二俯仰连杆、摆动连杆，旋转轴、摆动轴、俯仰轴按照自上而下的顺序依次安装在主支撑框架里，摆动轴和俯仰轴通过其各自对应的轴承与主支撑框架配合，旋转轴包括第一段-第四段，第一段通过轴承与主支撑框架配合，第一段和第二段之间安装第一组俯仰曲柄，第一俯仰连杆上端通过销轴与第一组俯仰曲柄相连，第二段和第三段之间安装摆动曲柄，摆动连杆的上端通过销轴与摆动曲柄相连，第三段和第四段之间安装第二组俯仰曲柄，第二俯仰连杆通过销轴与第二组俯仰曲柄相连，第四段通过轴承与主支撑框架配合，摆动轴上安装摆动摆杆、大轮，摆动摆杆和摆动连杆通过销轴相连，俯仰轴上安装第一俯仰摆杆、第一带轮、小轮、第二俯仰摆杆，第一俯仰摆杆和第二俯仰摆杆的端部之间安装翼片，翼片上安装第二带轮，第一带轮和第二带轮上缠绕匀速同步带，小轮和大轮上缠绕增速同步带，第一俯仰摆杆与第一俯仰连杆通过销轴相连，第二俯仰摆杆和第二俯仰连杆通过销轴相连，发电机安装在副支撑框架上，发电机与旋转轴的第四段相连。该装置虽然能够通过水翼实现对于潮流能的利用，不过整体结构较为复杂，生产、安装、维护均较为不便。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水翼潮流能发电装置，能较好地克服上述技术问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种振荡式水翼潮流能发电装置，包括固定在海底的支架，其特征是：支架中心设置有一根转轴，转轴上设置有悬臂，悬臂端部固定有刚性波浪形的水翼，当水流冲击到波浪形水翼的表面时，波浪形的水翼发生摆动并通过悬臂带动转轴转动，转轴下端设置有密封的电机腔，电机腔内设置有双向液压泵，双向液压泵的转动轴与转轴传动连接，双向液压泵的出油口和进油口通过油管连接有梭阀，梭阀的出油口与液压马达进油口相连，液压马达的出油口通过两根回油管分别与双向液压泵的进油口及出油口相连，回油管上均设置有防止液压油流向液压马达出油口的单向阀，液压马达的转动轴与发电机的输入轴传动相连。
通过上述技术方案，刚性、波浪形的水翼和海鳗游动时的姿态相似，当波浪形的水翼收到潮流的冲击时能够较为方便地将横向流动的潮流能转化为转轴的来回摆动。转轴下端传动连接有双向液压泵能够将转轴上的转矩转变成液压油的压力能并驱动液压马达转动，液压马达的转动轴与发电机的输入轴传动连接，当液压马达转动的同时发电机转动进行发电。通过双向液压泵和液压马达的设置可以较为方便地进行能量传递，简化整体的结构，方便安装、维护。
优选的，所述转轴与双向液压泵的转动轴之间通过齿轮进行传动，双向液压泵的转速高于转轴的转速。
通过上述技术方案，转轴和双向液压泵的传动轴之间通过齿轮进行传动，两者之间传动较为可靠，同时可以较为方便的控制传动比，提高双向液压泵转动轴的转速。
优选的，所述悬臂及水翼使用时全部浸没在海水中，悬臂和水翼为中空结构，其所受的浮力和重力相同。
通过上述技术方案，悬臂和水翼完全浸没在海水中可以充分利用水翼的表面对潮流能进行收集，悬臂和水翼为中空结构、其所受的重力和浮力相同可以避免悬臂和水翼固定在转轴上使转轴受到弯矩的作用，使转轴转动时更加顺畅并增加转轴的使用寿命。
优选的，所述悬臂端部向下倾斜，水翼固定在悬臂末端，水翼后端向上方倾斜。
通过上述技术方案，悬臂端部向下倾斜可以降低装置的整体高度。由于近海的潮流一般都是沿着海床进行流动，水翼后端向上方倾斜能够更好地对潮流能进行收集。
优选的，所述水翼表面塑封有塑料薄膜。
通过上述技术方案，可以方便对水翼表面进行维护。由于水翼长时间浸泡在海水中，水翼表面容易附着浮游生物及藤壶、螺类等海洋生物，水翼上附着这些生物后会破坏水翼表面形状，影响水翼对于潮流能的利用。在水翼表面塑封塑料薄膜可以较为方便的对这些生物进行清理，只要将设置在水翼表面的塑料薄膜撕下，然后重新在水翼表面塑封上塑料薄膜即可完成对于水翼的维护。同时塑料薄膜还可以减少水翼表面所受到的海水的腐蚀。
优选的，所述回油管上还连接有油箱，油箱设置在电机腔内，油箱位置高于双向液压泵进油口及出油口位置，油箱内装有液压油。
通过上述技术方案，油箱的设置可以增加液压系统内的液压油的总量，并与控制液压系统内的液压油的温度，同时油箱位置高于双向液压泵进油口及出油口的位置可以较为方便地对液压系统泄漏的少量液压油进行补充，避免产生吸空现象。
附图说明
图1为实施例的结构示意图；
图2为电机腔内的结构示意图；
图3为实施例的液压原理图；
图4为水翼的截面示意图；
图5为图4中A处的放大图。
具体实施方式
下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步描述。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
一种振荡式水翼潮流能发电装置，包括固定在海底的支架1，支架1呈四棱锥形,支架1中心设置有一根转轴4，转轴4顶端固定有悬臂5，悬臂5的端部固定有刚性波浪形的水翼6，水翼6的外形与游动的海鳗形状类似。当水流冲击到波浪形水翼6的表面时，波浪形的水翼6发生摆动并通过悬臂5带动转轴4转动，转轴4下端设置有密封的电机腔3，转轴4下端伸入到电机腔3内。
电机腔3内设置有双向液压泵2，双向液压泵2的转动轴与转轴4传动连接，双向液压泵2的出油口和进油口通过油管9与梭阀7的两个进油口相连，梭阀7的出油口与液压马达8进油口相连，液压马达8的出油口通过两根回油管8a分别与双向液压泵2的进油口及出油口分别相连。两根回油管8a上均连接有防止液压油流向液压马达8出油口的单向阀14。
液压马达8的转动轴与发电机10的输入轴传动相连。刚性、波浪形的水翼6和海鳗游动时的姿态相似，当波浪形的水翼6受到潮流的冲击时能够较为方便地将横向流动的潮流能转化为转轴4的来回摆动的扭矩。转轴4下端传动连接有双向液压泵2，不管转轴4是顺时针方向转动还是逆时针方向转动，双向液压泵2总能提供压力油驱动液压马达8转动，液压马达8的转动轴与发电机10的输入轴传动连接，当液压马达8转动的同时发电机10的输入轴转动进行发电，从而将潮流能转化为电能。通过双向液压泵2和液压马达8的设置可以较为方便地进行能量传递，简化整体的结构，方便安装、维护。梭阀7的设置可以对双向液压泵2的油液流动方向进行调整，使双向液压泵2的两个油口中压力较高的一个与液压马达8连通，使水翼6转化的潮流能能够充分的转化为电能。
回油管8a上还连接有油箱13，油箱13设置在电机腔3内，油箱13位置高于双向液压泵2进油口及出油口位置，油箱13内装有液压油。油箱13的设置可以增加液压系统内的液压油的总量，并与控制液压系统内的液压油的温度，同时油箱13位置高于双向液压泵2进油口及出油口的位置可以较为方便地对液压系统泄漏的少量液压油进行补充，避免产生吸空现象。
转轴4与双向液压泵2的转动轴之间通过齿轮进行传动，转轴4上连接有大齿轮11，双向液压泵2的转动轴上的连接有小齿轮12，大齿轮11的外径大于小齿轮12的外径。当转轴4转动时，齿轮组将转轴4的转速进行增大，使双向液压泵2能够较为稳定地做间歇性的转动。转轴4和双向液压泵2的传动轴之间通过齿轮进行传动，两者之间传动较为可靠，同时可以较为方便的控制传动比，提高双向液压泵2转动轴的转速。
悬臂5及水翼6使用时全部浸没在海水中，悬臂5和水翼6为中空结构，其所受的浮力和重力相同。悬臂5和水翼6完全浸没在海水中可以充分利用水翼6的表面对潮流能进行收集，悬臂5和水翼6为中空结构、其所受的重力和浮力相同可以避免悬臂5和水翼6固定在转轴4上使转轴4受到弯矩的作用，使转轴4转动时更加顺畅并增加转轴4的使用寿命。
悬臂5端部向下倾斜，水翼6固定在悬臂5末端，水翼6后端向上方倾斜。悬臂5端部向下倾斜可以降低装置的整体高度。由于近海的潮流一般都是沿着海床进行流动，水翼6后端向上方倾斜能够更好地对潮流能进行收集。
此外，水翼6表面塑封有塑料薄膜15。塑料薄膜15的设置可以对水翼6表面进行保护。由于水翼6长时间浸泡在海水中，水翼6表面容易附着浮游生物及藤壶、螺类等海洋生物，水翼6上附着这些生物后会破坏水翼6表面形状，影响水翼6对于潮流能的利用。在水翼6表面塑封塑料薄膜15可以较为方便的对这些生物进行清理，只要将设置在水翼6表面的塑料薄膜15撕下，然后重新在水翼6表面塑封上塑料薄膜15即可完成对于水翼6的维护。同时塑料薄膜15还可以减少水翼6表面所受到的海水的腐蚀。
上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水翼潮流能发电装置，包括固定在海底的支架，其特征是：支架中心设置有一根转轴，转轴上设置有悬臂，悬臂端部固定有刚性波浪形的水翼，当水流冲击到波浪形水翼的表面时，波浪形的水翼发生摆动并通过悬臂带动转轴转动，转轴下端设置有密封的电机腔，电机腔内设置有双向液压泵，双向液压泵的转动轴与转轴传动连接，双向液压泵的出油口和进油口通过油管连接有梭阀，梭阀的出油口与液压马达进油口相连，液压马达的出油口通过两根回油管分别与双向液压泵的进油口及出油口相连，回油管上均设置有防止液压油流向液压马达出油口的单向阀，液压马达的转动轴与发电机的输入轴传动相连。
2.根据权利要求1所述的一种水翼潮流能发电装置，其特征是：所述转轴与双向液压泵的转动轴之间通过齿轮进行传动，双向液压泵的转速高于转轴的转速。
3.根据权利要求1所述的一种水翼潮流能发电装置，其特征是：所述悬臂及水翼使用时全部浸没在海水中，悬臂和水翼为中空结构，其所受的浮力和重力相同。
4.根据权利要求3所述的一种水翼潮流能发电装置，其特征是：所述悬臂端部向下倾斜，水翼固定在悬臂末端，水翼后端向上方倾斜。
5.根据权利要求4所述的一种水翼潮流能发电装置，其特征是：所述水翼表面塑封有塑料薄膜。
6.根据权利要求1所述的一种水翼潮流能发电装置，其特征是：所述回油管上还连接有油箱，油箱设置在电机腔内，油箱位置高于双向液压泵进油口及出油口位置，油箱内装有液压油。
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