CN107956630B - 摆动式海浪发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种摆动式海浪发电装置，包括位于两端的支架，两支架之间设置有在海浪作用下作往复摆动的叶板组件；叶板组件两端经摆臂吊装于两端的支架上，两端的摆臂下端均铰接于叶板组件上，至少一端的摆臂上端经能量转化机构带动发电机发电。本发明摆动式海浪发电装置将潮汐的往复运动转化为旋转运动进行发电，具有投资小、造价低、能量利用率大、受海浪冲击小、抗台风能力强、稳定好等优点；提高能量采集效率和潮汐能利用率。

Description

摆动式海浪发电装置
技术领域
本发明涉及一种摆动式海浪发电装置。
背景技术
潮汐是一种蕴藏量极大、取之不尽、用之不竭、不需开采和运输、洁净无污染的可再生能源。
目前的涌浪发电存在发电效率低，能量采集效率低的问题；1983年日本推摆式波浪发电装置由摆板、转轴、传动系统组成。海浪垂直作用于摆板，摆板饶摆轴前后摆动，这种原理结构最大缺点是摆幅越大，与水平面之间的夹角会变小，受力面就越小，无法始终保持与水流方向垂直的最大受力面，能量浪费大，采集效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种能量浪费少，能量采集效率高的摆动式海浪发电装置。
本发明采用以下方案实现：一种摆动式海浪发电装置，包括位于两端的支架，两支架之间设置有在海浪作用下作往复摆动的叶板组件；叶板组件两端经摆臂吊装于两端的支架上，两端的摆臂下端均铰接于叶板组件上，至少一端的摆臂上端经能量转化机构带动发电机发电。
进一步的，所述叶板组件包括固定架和沿固定架长度方向成排排列的叶板，每片叶板的长度方向与转轴平行、宽度方向与水平面相垂直。
进一步的，所述固定架呈弧形，固定架上的叶板也排列成弧形；所述叶板包括框体和位于框体中部的柔性面料，所述框体的上边框内设置有用以卷绕柔性面料的卷轴，柔性面料的下边沿设置有下拉条，所述框体的下边框内设置有通过拉线向下拉动下拉条的电机。
进一步的，所述下拉条上开设有通孔，所述框体的下边框上设置有转动后可穿过通孔拉住下拉条的转钩，所述转钩固定于一转动轴上。
进一步的，所述能量转化机构包括油缸和液压马达，所述液压马达的主轴与发电机的主轴同轴连接，油缸的活塞杆与摆臂活动连接，油缸的一端连接有分别通往液压马达进油端和出油端的出油管A和进油管A，油缸另一端连接有分别通往液压马达进油端和出油端的出油管B和进油管B，所述出油管A上设置有只允许液压油从油缸单向流向液压马达的出油单向阀A，所述出油管B上设置有只允许液压油从油缸单向流向液压马达的出油单向阀B，所述进油管A上设置有只允许液压油从液压马达单向流向油缸的进油单向阀A，所述进油管B上设置有只允许液压油从液压马达单向流向油缸的进油单向阀B。
进一步的，所述摆臂长度可伸缩调节，所述摆臂经横设与支架上方的转轴与能量转化机构传动连接，所述摆臂上端固连于转轴上，所述转轴端部设置有刹车装置。
进一步的，所述能量转化机构包括与转轴同轴连接的旋转叶片泵，所述旋转叶片泵经液压管与液压发动机相连接，所述液压发动机的主轴与发电机的主轴同轴连接。
进一步的，所述能量转化机构采用输出端转向始终一致的齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括安装于一变速箱输入轴上的齿轮A、与齿轮A相啮合的齿轮B、与齿轮B同轴设置的齿轮C以及安装于转轴上的单向齿轮，所述单向齿轮和齿轮C通过中间齿轮相啮合；所述转轴与变速箱的输入轴通过单向联轴器同轴连接，所述变速箱的输出轴上设置有飞轮并与发电机的主轴同轴连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明摆动式海浪发电装置将潮汐的往复运动转化为旋转运动进行发电，具有投资小、造价低、能量利用率大、受海浪冲击小、抗台风能力强、稳定好等优点；提高能量采集效率和潮汐能利用率。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例构造立体图；
图2是本发明实施例正视图；
图3是本发明实施例工作状态正视图；
图4是本发明实施例原理图；
图5是本发明实施例中叶板正视图；
图6是本发明实施例中叶板断面图；
图7是本发明实施例中叶板工作状态示意图；
图8是本发明实施例1一种状态齿轮传动机构构造示意图；
图9是本发明实施例1另一状态齿轮传动机构构造示意图；
图10是本发明实施例中刹车装置安装示意图；
图11是本发明实施例2中能量转化机构构造示意图；
图12是本发明实施例3中能量转化机构构造示意图；
图中标号说明：100-支架、110-摆臂、120-转轴、121-刹车装置、130-横杆、200-叶板组件、210-固定架、220-叶板、221-框体、222-柔性面料、223-卷轴、224-下拉条、225-拉线、226-电机、227-通孔、228-转钩、229-转动轴、300-发电机、400-变速箱、410-单向联轴器、420-飞轮、500-齿轮传动机构、510-齿轮A、520-齿轮B、530-齿轮C、540-单向齿轮、550-中间齿轮、600-油缸、610-出油管A、620-出油管B、630-出油管B、640-进油管B、650-出油单向阀A、660-出油单向阀B、670-进油单向阀A、680-进油单向阀B、700-液压马达、800-旋转叶片泵、900-液压发动机。
具体实施方式
实施例1：如图1~10所示，一种摆动式海浪发电装置，包括位于两端的支架100，两支架100之间设置有在海浪作用下作往复摆动的叶板组件200；叶板组件200两端经摆臂110吊装于两端的支架100上，两端的摆臂100下端均铰接于叶板组件上，其中一端的摆臂100上端经能量转化机构带动发电机发电，所述摆臂100经横设与支架100上方的转轴120与能量转化机构传动连接，所述摆臂100上端固连于转轴120上，另一端的摆臂上端铰接于支架上的横杆130上，在具体实施过程中，为了提高发电效率，也可以两端摆臂各驱动一台发电机工作，即将横杆130替换成转轴，两端支架上都横设有与对应端摆臂上端相固连的转轴，两端的转轴各带动一台发电机工作。叶板组件200摆动带动摆臂摆动，通过摆臂的摆动带动转轴转动，转轴转动带动发电机发电，由于叶板组件200与摆臂是相铰接的，在叶板组件200摆动过程中，叶板组件上的叶板始终保持与水平面垂直，即与水流方向垂直，始终保持最大受力面，采集到最大的海浪推力，减少能量浪费。
在本实施例中，所述叶板组件200包括固定架210和沿固定架长度方向成排排列的叶板220，每片叶板200的长度方向与转轴平行、宽度方向与水平面相垂直；叶板组件上的叶板将流体来回动能转化为机械能，叶板组件上的所有叶板形成一个整体起到聚能的效果，就是把多片分散的叶板，聚合成一体，把分散的能量变为整体，同时带动发电机发电。成排的叶板组成的叶板组与单片叶板对比，单片叶板吸海浪能散，不但受力面积远远小于叶板组，而且单片叶板在来回摆动时，摆动幅度越大，受力面就越小，因为单片叶板只垂直于主动轴心，幅度越大，叶板与水面夹角就越小，受力面就越少，夹角最后近于零，就没有受力了，叶板组恰恰相反，始终垂直于水面，受最大推力。
在本实施例中，所述固定架210呈弧形，固定架210上的叶板也排列成弧形，弧形结构的叶板组件200像不倒翁一样重心下垂，叶板组件整体不会离开水面，使得每片叶板都垂直于水面或保持流体推力垂直于叶板，取得推力最大化。所述叶板220包括框体221和位于框体中部的柔性面料222，所述框体221的上边框内设置有用以卷绕柔性面料222的卷轴223，柔性面料222的下边沿设置有下拉条224，所述框体221的下边框内设置有通过拉线225向下拉动下拉条224的电机226；柔性面料可选复合材料膜，碳纤维等等高强度抗拉、不渗漏材料，柔性面料镶嵌在框体221中，在海水的推动下形成一个凹面，能够很好的聚集海水，增大能量的采集。
在本实施例中，所述下拉条224上开设有通孔227，所述框体的下边框上设置有转动后可穿过通孔拉住下拉条的转钩228，所述转钩固定于一转动轴229上；叶板里面的柔性面料可以卷起来，台风来时，叶板下边框里的转动轴229驱动转钩脱离下拉条，框体上边框的卷轴便转动卷起柔性面料，这样叶板就只剩下叶板框，不怕台风吹打；台风结束时，电机226通过拉线225向下拉动下拉条224使柔性面料展开并被转钩锁住。
在本实施例中，所述摆臂110长度可伸缩调节，所述转轴120端部设置有刹车装置121，刹车装置在台风来时或维修时工作，起到固定住轴和叶板作用，便于维修。
在本实施例中，所述齿轮传动机构包括安装于一变速箱400输入轴上的齿轮A510、与齿轮A相啮合的齿轮B520、与齿轮B同轴设置的齿轮C530以及安装于转轴120上的单向齿轮540，所述单向齿轮540和齿轮C530通过中间齿轮550相啮合；所述转轴120与变速箱400的输入轴通过单向联轴器410同轴连接，所述变速箱400的输出轴上设置有飞轮420并与发电机的主轴同轴连接，当海浪进潮或退潮时，推动叶板组件200往复移动，同时通过齿轮传动机构将往复运动转化为转向始终不变的旋转运动并带动发电机工作，不论进潮还是退潮，都能够实现发电，发电效率高；由于海潮进退有间歇性，叶板组件工作同样具有间歇性，而发电机发电是需要一个匀速稳定的动力来发电的，安装飞轮420具有较大转动惯量，它贮蓄能量，减少发电机转轴速度波动，使输出扭矩更均匀。
实施例2：如图11所示，本实施例与实施例1的区别在于能量转化机构不同，在本实施例中，摆臂上端铰接于支架上，所述能量转化机构包括油缸600和液压马达700，所述液压马达的主轴与发电机的主轴同轴连接，油缸的活塞杆与摆臂110活动连接，摆臂与支架的铰接部具有向上延伸的摆臂延伸部，油缸的活塞杆与摆臂的摆臂延伸部活动连接，油缸的一端连接有分别通往液压马达进油端和出油端的出油管A610和进油管A620，油缸另一端连接有分别通往液压马达进油端和出油端的出油管B630和进油管B640，所述出油管A上设置有只允许液压油从油缸单向流向液压马达的出油单向阀A650，所述出油管B上设置有只允许液压油从油缸单向流向液压马达的出油单向阀B660，所述进油管A上设置有只允许液压油从液压马达单向流向油缸的进油单向阀A670，所述进油管B上设置有只允许液压油从液压马达单向流向油缸的进油单向阀B680；当摆臂推动活塞向右移时，液压油经进油单向阀A进入油缸左腔，右腔液压油经出油单向阀B进入液压马达，驱动液压马达运转，输出转矩或直接带动发动机发电。反之，活塞向左，油经进油单向阀B进入油缸右腔，左腔中的压力油经出油单向阀A进入液压马达，驱动液压马达连续旋转，或作功或发电，不论摆臂朝哪个方向摆动，均能够驱动发电机发电，这样效能更高。
实施例3：如图12所示，本实施例与实施例1的区别在于能量转化机构不同，在本实施例中，摆臂110上端铰接于支架100上，所述能量转化机构包括与转轴同轴连接的旋转叶片泵800，所述旋转叶片泵经液压管与液压发动机900相连接，所述液压发动机的主轴与发电机的主轴同轴连接。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种摆动式海浪发电装置，其特征在于：包括位于两端的支架，两支架之间设置有在海浪作用下作往复摆动的叶板组件；叶板组件两端经摆臂吊装于两端的支架上，两端的摆臂下端均铰接于叶板组件上，叶板组件上的叶板始终保持与水平面垂直，至少一端的摆臂上端经能量转化机构带动发电机发电；所述叶板组件包括固定架和沿固定架长度方向成排排列的叶板，所述固定架呈弧形，固定架上的叶板也排列成弧形。
2.根据权利要求1所述的摆动式海浪发电装置，其特征在于：每片叶板的长度方向与摆臂上端的转轴平行、宽度方向与水平面相垂直。
3.根据权利要求2所述的摆动式海浪发电装置，其特征在于：所述叶板包括框体和位于框体中部的柔性面料，所述框体的上边框内设置有用以卷绕柔性面料的卷轴，柔性面料的下边沿设置有下拉条，所述框体的下边框内设置有通过拉线向下拉动下拉条的电机。
4.根据权利要求3所述的摆动式海浪发电装置，其特征在于：所述下拉条上开设有通孔，所述框体的下边框上设置有转动后可穿过通孔拉住下拉条的转钩，所述转钩固定于一转动轴上。
5.根据权利要求1所述的摆动式海浪发电装置，其特征在于：所述能量转化机构包括油缸和液压马达，所述液压马达的主轴与发电机的主轴同轴连接，油缸的活塞杆与摆臂活动连接，油缸的一端连接有分别通往液压马达进油端和出油端的出油管A和进油管A，油缸另一端连接有分别通往液压马达进油端和出油端的出油管B和进油管B，所述出油管A上设置有只允许液压油从油缸单向流向液压马达的出油单向阀A，所述出油管B上设置有只允许液压油从油缸单向流向液压马达的出油单向阀B，所述进油管A上设置有只允许液压油从液压马达单向流向油缸的进油单向阀A，所述进油管B上设置有只允许液压油从液压马达单向流向油缸的进油单向阀B。
6.根据权利要求1所述的摆动式海浪发电装置，其特征在于：所述摆臂长度可伸缩调节，所述摆臂经横设于 支架上方的转轴与能量转化机构传动连接，所述摆臂上端固连于转轴上，所述转轴端部设置有刹车装置。
7.根据权利要求6所述的摆动式海浪发电装置，其特征在于：所述能量转化机构包括与转轴同轴连接的旋转叶片泵，所述旋转叶片泵经液压管与液压发动机相连接，所述液压发动机的主轴与发电机的主轴同轴连接。
8.根据权利要求6所述的摆动式海浪发电装置，其特征在于：所述能量转化机构采用输出端转向始终一致的齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括安装于一变速箱输入轴上的齿轮A、与齿轮A相啮合的齿轮B、与齿轮B同轴设置的齿轮C以及安装于转轴上的单向齿轮，所述单向齿轮和齿轮C通过中间齿轮相啮合；所述转轴与变速箱的输入轴通过单向联轴器同轴连接，所述变速箱的输出轴上设置有飞轮并与发电机的主轴同轴连接。
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