CN107989740A - 一种波浪能量捕获器 - Google Patents

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吴子英
刘强
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Abstract

本发明公开了一种波浪能量捕获器，包括密封的外箱体，外箱体内设置有机械传动装置，该机械传动装置包括水平摆，水平摆上竖直设置有水平摆主轴，水平摆主轴通过凸缘联轴器连接有齿轮增速箱，齿轮增速箱通过弹性套联轴器连接有发电机；该发电装置有效的提高了波浪能吸收的效率，进而提高了波浪能的发电效率；同时，该发电装置采用封闭结构，能有效的避免海水对发电装置的腐蚀、破坏，延长能量捕获器的使用寿命。

Description

一种波浪能量捕获器
技术领域
本发明属于海洋能源设备技术领域，具体涉及一种波浪能量捕获器。
背景技术
在地球表面，大约有70％的面积都被海洋所覆盖，海洋中贮藏了大量以潮汐、海水温差、海流以及波浪等形式存在的能量资源；其中，波浪能具有能量密度大、分布区域广等优点，若开发得当，能有效减缓当前能源危机的压力。
目前，波浪能发电装置主要有三种：振荡水柱式、振荡浮子式和越浪式。在《振荡浮筒式波浪能发电装置设计与实验研究》(作者：石晶鑫，发表期刊：船舶，第24卷第6期，发表时间：2013年12月) 论文中，提出了一种振荡浮筒式波浪能发电装置，该装置通过浮筒的上下运动来吸收波浪能，之后将波浪能转换为浮筒的机械能，再将机械能转换为液压能，最后通过液压马达驱动装置将液压能转换为电能；然而，该装置只能在振荡浮子上升或者下降时单方向吸收波浪能，整个波浪周期中，只有二分之一的波浪能被转换吸收，波浪吸收效率低；且该装置吸收波浪能的部件与发电部件是隔分开的，中间过程需要液压设备和各种控制线路连接，结构复杂，造价高。
发明内容
本发明的目的是提供一种波浪能量捕获器，解决了波浪能发电装置吸收波浪能效率低、结构复杂的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种波浪能量捕获器，包括外箱体，外箱体内设置有水平摆，水平摆上竖直设置有水平摆主轴，水平摆主轴通过凸缘联轴器连接有齿轮增速箱，齿轮增速箱通过弹性套联轴器连接有发电机。
本发明的特点还在于，
外箱体的内侧壁上呈上下水平固接有水平板、第一肋板和第二肋板，齿轮增速箱固接在第一肋板上，发电机固接在第二肋板上。
水平摆上水平设置有长向摆轴，长向摆轴上设置有质量块，质量块底部安装有滑轮，滑轮和水平摆和水平板相接触。
齿轮增速箱中竖直设置有齿轮增速箱输入轴、齿轮增速箱中间轴和齿轮增速箱输出轴，齿轮增速箱输入轴与一级行星轮系的行星架连接，一级行星轮系中的中心轮轴与齿轮增速箱中间轴连接，齿轮增速箱中间轴与二级行星轮系的行星架连接，二级行星轮系中的中心轮轴与齿轮增速箱输出轴连接，一级行星轮系内设置有三个行星轮，二级行星轮系内设置有四个行星轮。
发电机的底部与外箱体底部之间有间隙。
外箱体的底部外设置有外箱下端盖，外箱体的顶部外设置有外箱上端盖，外箱上端盖和外箱下端盖均通过螺栓固定在外箱体上，所述外箱上端盖和外箱下端盖内圈使用O型密封圈密封。
本发明的有益效果是：
(1)本发明波浪能量捕获器，采用机械传动，结构简单紧凑，造价远低于液压传动装置，且工作过程中不会产生任何污染物质，环保安全；
(2)本发明波浪能量捕获器，采用封闭结构，将捕能装置、传递装置、发电装置都封闭在圆柱形桶内，能有效的避免海水对发电装置的腐蚀、破坏，延长能量捕获器的使用寿命；
(3)本发明波浪能量捕获器，将发电机置于波浪能量捕获器箱体的最低端，箱体的底端是浸泡在海水中的，因此发电机切割磁感线发生感应电流造成的热量可以通过传递给箱体被流到的海水及时带走，能有效散热。
附图说明
图1是本发明一种波浪能量捕获器的结构示意图；
图2是本发明一种波浪能量捕获器中外箱体的结构示意图；
图3是本发明一种波浪能量捕获器中外箱体的B-B向视图；
图4是本发明一种波浪能量捕获器的A-A向视图。
图中，1.外箱体，2.质量块，3.水平摆，4.水平板，5.水平摆主轴， 6.凸缘联轴器，7.齿轮增速箱输入轴，8.一级行星轮系，9.第一肋板， 10.齿轮增速箱，11.齿轮增速箱中间轴，12.二级行星轮系，13.齿轮增速箱输出轴，14.弹性套联轴器，15.发电机，16.外箱下端盖，17.外箱上端盖，18.第二肋板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种波浪能量捕获器，如图1所示，包括密封的外箱体1，外箱体1中呈上下水平设置有水平板4、第一肋板9和第二肋板18，如图2及图3所示，外箱体1的内侧壁上呈上下水平固接有水平板4、第一肋板9和第二肋板18，齿轮增速箱10固接在第一肋板9上，发电机15固接在第二肋板18上。
外箱体1内设置有机械传动装置，该机械传动装置包括水平摆3，水平摆3上沿水平方向设置有长向摆轴，长向摆轴转动设置在水平摆 3上，水平摆3的长向摆轴上设置有质量块2，质量块2底部安装有滑轮，滑轮和水平摆3均与水平板4相接触，水平摆3上竖直设置有水平摆主轴5，水平摆主轴5的一端与长向摆轴的一端垂直相连，水平摆主轴5通过凸缘联轴器6连接有齿轮增速箱10，齿轮增速箱10 位于第一肋板9上。
齿轮增速箱10中呈上下竖直设置有齿轮增速箱输入轴7、齿轮增速箱中间轴11和齿轮增速箱输出轴13，齿轮增速箱输入轴7与一级行星轮系8的行星架连接，一级行星轮系8中的中心轮轴与齿轮增速箱中间轴11连接，齿轮增速箱中间轴11与二级行星轮系12的行星架连接，二级行星轮系12中的中心轮轴与齿轮增速箱输出轴13连接；一级行星轮系8内设置有三个行星轮，其传动比为4，二级行星轮系12内设置有四个行星轮，其传动比为5。
齿轮增速箱10通过弹性套联轴器14连接有发电机15，发电机 15通过螺栓固定在第二肋板18上，发电机15的底部与外箱体1底部之间有间隙，外箱体1的底部外设置有外箱下端盖16，外箱体1 的顶部外设置有外箱上端盖17，外箱上端盖17和外箱下端盖16均通过螺栓固定在外箱体1上，外箱上端盖17和外箱下端盖16内圈使用O型密封圈密封。
本发明一种波浪能量捕获器，具体工作原理是：
当波浪的振动时，带动水平摆3上竖直设置的水平摆主轴5上下摆动，会带动质量块2往相对位置更低的地方运动，如图4所示，由于水平摆3的长向摆轴限制质量块2轴向方向的运动，因此质量块2 会做圆周运动，由于质量块2底部安置有滑轮，滑轮减小了质量块2与水平摆3的长向摆轴之间的摩擦，使质量块2更加容易做圆周运动，质量块2带动水平摆3的长向摆轴做圆周运动，水平摆3的长向摆轴带动水平摆主轴5做旋转运动，水平摆主轴5通过凸缘联轴器6带动齿轮增速箱10中的齿轮增速箱输入轴7做旋转运动，齿轮增速箱输入轴7将旋转运动传递给一级行星轮系8，一级行星轮系8中的三个行星轮能增加旋转运动的转速，其传动比为4，之后通过齿轮增速箱中间轴11将旋转运动传递给二级行星轮系12，二级行星轮系12中的四个行星轮能进一步增加旋转运动的转速，其传动比为5，旋转运动通过齿轮增速箱输出轴13传递给发电机15，发电机15切割磁感线发电，同时，产生的热量通过外箱下端盖16直接传递到流到的海水中，这样可有效的进行散热。
本发明波浪能量捕获器，通过波浪振荡引起水平摆的摆动，水平摆上的质量块安装有两个滑轮，能有效的减小摩擦，使水平摆更容易随波浪起伏振动起来；采用齿轮增速箱来传递旋转运动，同时齿轮增速箱也能增大转速，使发电机做切割磁感线的速度更快，发电效率更高；
本发明波浪能量捕获器，外箱采用圆桶形结构，将该波浪能量捕获器置于海水中，圆柱的外形能使外箱各个角度受力均匀，使波浪的上升下降都能有效的将振动传递给箱内的水平摆，提高装置吸收波浪能的效率，进而提高发电效率。

Claims (7)

1.一种波浪能量捕获器，其特征在于，包括外箱体(1)，所述外箱体(1)内设置有水平摆(3)，所述水平摆(3)上竖直设置有水平摆主轴(5)，所述水平摆主轴(5)通过凸缘联轴器(6)连接有齿轮增速箱(10)，齿轮增速箱(10)通过弹性套联轴器(14)连接有发电机(15)。
2.根据权利要求1所述的一种波浪能量捕获器，其特征在于，所述外箱体(1)的内侧壁上呈上下水平固接有水平板(4)、第一肋板(9)和第二肋板(18)，所述齿轮增速箱(10)固接在第一肋板(9)上，所述发电机(15)固接在第二肋板(18)上。
3.根据权利要求2所述的一种波浪能量捕获器，其特征在于，所述水平摆(3)上沿水平方向设置有长向摆轴，所述长向摆轴转动设置在水平摆(3)上，且所述长向摆轴的一端与水平摆主轴(5)的一端相连，所述长向摆轴上设置有质量块(2)，所述质量块(2)底部安装有滑轮，所述滑轮和水平摆(3)均与所述水平板(4)相接触。
4.根据权利要求1所述的一种波浪能量捕获器，其特征在于，所述齿轮增速箱(10)中竖直设置有齿轮增速箱输入轴(7)、齿轮增速箱中间轴(11)和齿轮增速箱输出轴(13)，所述齿轮增速箱输入轴(7)与一级行星轮系(8)的行星架连接，所述一级行星轮系(8)中的中心轮轴与齿轮增速箱中间轴(11)连接，所述齿轮增速箱中间轴(11)与二级行星轮系(12)的行星架连接，所述二级行星轮系(12)中的中心轮轴与齿轮增速箱输出轴(13)连接。
5.根据权利要求4所述的一种波浪能量捕获器，其特征在于，所述一级行星轮系(8)内设置有三个行星轮，所述二级行星轮系(12)内设置有四个行星轮。
6.根据权利要求1所述的一种波浪能量捕获器，其特征在于，所述发电机(15)的底部与所述外箱体(1)底部之间有间隙。
7.根据权利要求1所述的一种波浪能量捕获器，其特征在于，所述外箱体(1)的底部外设置有外箱下端盖(16)，所述外箱体(1)的顶部外设置有外箱上端盖(17)，所述外箱上端盖(17)和外箱下端盖(16)均通过螺栓固定在外箱体(1)上，所述外箱上端盖(17)和外箱下端盖(16)内圈使用O型密封圈密封。
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