CN108223255A - 一种波浪和洋流发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波浪和洋流发电装置，涉及一种波浪和洋流发电技术领域。达里厄Φ型风轮机构的上、下两端板均与防水深沟球轴承外圈过盈配合，轴套颈部外圈与左旋斜齿轮通过平键连接，两个右旋齿轮分别通过平键与发电机的输入轴连接，发电机倒立设置，与隔板通过螺栓连接，隔板通过方形法兰与碳纤维管通过螺栓固定；丝杠的下端与碳纤维管的顶端通过联轴器连接，丝杠与两个螺母的螺纹间隙配合，上侧螺母通过推力球轴承与竖直套筒下端连接，固定板被固定在“T字形”套筒下部内壁，同时螺母分别与单向锥齿轮通过键连接，垂直向锥齿轮分别与第二发电机的输入轴通过平键连接，第二发电机通过电机座与“T字形”套筒的水平端固连。

Description

一种波浪和洋流发电装置
技术领域
本发明涉及一种波浪和洋流发电装置，具体涉及一种振荡浮子波浪能和海中洋流能发电的装置。
背景技术
随着化石能源等不可再生能源被逐渐消耗，现在对波浪能、洋流能等清洁能源采集的需求正急剧增加。我国拥有广阔的海洋资源，东南沿海一带拥有丰富的波浪能、洋流能资源，且能量密度高，具有较大的开采价值。
目前已有的波浪能发电装置，如专利号为201710313970.0名称为“一种超越离合器式波浪能发电装置”的中国专利，该专利公开了一种超越离合器式波浪能发电装置，包括壳体，壳体内设有发电机、传动机构和传动杆，传动机构分别与发电机和传动杆齿轮链接，传动杆从壳体底部贯穿，传动杆底部还设有阻尼盘。该专利所述的装置体积过大，且用了过多的齿轮，对能量利用效率不高。
又如专利号为201710366788.1名称为“一种振荡浮子波浪能发电的装置”的中国专利，该专利提供了一种振荡浮子波浪能发电的装置，包括装置主体、浮子和底座；还设置有一体结构的传动装置，传动装置包括设置在装置本体内相互平行的上板和下圆环板，还包括第一齿条和第二齿条；上板上还固定连接有延伸到装置本体外用于连接浮子的连接滑杆；传动装置与设置在装置本体内的固定滑杆滑动配合；还设置有与第一齿条啮合的第一齿轮和与第二齿条啮合的第二齿轮；转动轴上还固定设置有第三齿轮，第三齿轮与发电机转轴前端的第四齿轮啮合；传动轴可转动的设置在装置本体内；改发明浮子上、下两个过程中都能驱动发电机朝一个方向发电。虽然效率较高，但是整体机构体积庞大，且只针对波浪能进行了收集，未对海中流动的洋流进行有效收集。
鉴于以上情况，有必要研发一种能量利用效率高，可以利用多种能量的海洋能量收集装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种波浪和洋流发电装置，它能有效地解决波浪和洋流发电的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种波浪和洋流发电装置，包括达里厄Φ型风轮机构，S型洋流机构和悬浮机构，达里厄Φ型风轮机构的立柱为碳纤维管，下端与浮座中心固定，达里厄Φ型风轮机构的上、下两端板均与防水深沟球轴承外圈过盈配合，防水深沟球轴承内圈与碳纤维管外壁过盈配合，轴套与达里厄Φ型风轮机构的上端板的上表面固连，轴套颈部外圈与左旋斜齿轮通过平键连接，该左旋斜齿轮分别与两侧的右旋齿轮啮合，两个右旋齿轮分别通过平键与第一发电机的输入轴连接，第一发电机倒立设置，与隔板通过螺栓连接，隔板通过方形法兰与碳纤维管通过螺栓固定；丝杠的下端与碳纤维管的顶端通过联轴器连接；上、下两个螺母分别与单向锥齿轮通过键连接并与丝杠中部的螺纹间隙配合，上侧的螺母通过推力球轴承与竖直套筒下端连接，竖直套筒中部外壁与“T字形”套筒顶部筒壁过盈配合，下侧的螺母通过推力球轴承与“T字形”套筒下部内壁的固定板连接，固定板中部通孔内壁与碳纤维管外壁间隙配合，上、下两个水平单向锥齿轮分别与两个垂直向锥齿轮啮合，垂直向锥齿轮分别与第二发电机的输入轴通过平键连接，第二发电机通过电机座与“T字形”套筒的水平端固连。
所述达里厄Φ型风轮机构上端面与S型洋流机构下面板通过防水推力球轴承连接，S型洋流机构下面板中孔与轴套的外壁间隙配合，S型洋流机构上面板与轴套的内壁通过防水单向轴承过盈配合，轴套内表面与碳纤维管外壁通过防水深沟球轴承过盈配合。
所述丝杠与限位壳体固连，限位壳体与“T字形”套筒间隙配合，限位壳体与竖直套筒之间设置有弹簧，弹簧一端与限位壳体连接，另一端与“T字形”套筒的顶部连接。
所述“T字形”套筒左右两侧并排连接浮筒。
所述单向锥齿轮对向放置且水平单向锥齿轮之间的方向相反。
所述第一发电机、第二发电机均带有增速器。
所述套筒与其他零件连接处均采用橡胶活塞环密封。
本发明通过丝杠的使用，实现了将竖直方向的上下运动分解为两个相反方向的旋转运动，再利用单向锥齿轮在一个方向上可以自由转动，在另一个方向上锁死的特点，以及锥齿轮之间的啮合，将两个相反方向的旋转运动转换为电机轴的单向旋转运动，从而带动电机轴朝一个方向旋转进行发电，避免由于转换旋转方向带来的能量损失，同时延长电机的使用寿命。同时本发明充分利用水下洋流的能量，设置有S型洋流发电机构和达里厄Φ型风轮机构，S型洋流发电机构力矩大，可带动达里厄Φ型风轮机构起动，同时达里厄Φ型风轮机构效率较高，可将方向不规则的洋流转化为单向转动，提升了发电效率。
本发明工作过程和原理是：
在近海中，套筒和浮筒在海浪拍打下由于浮力和弹簧的作用会相对丝杠上下浮动，同时限位壳体会限制套筒的旋转运动。当套筒上移时，螺母会朝相同方向旋转，由于单向锥齿轮在一个方向上可以自由转动，在另一个方向上锁死，所以一个单向锥齿轮锁死，另一个自由转动，带动锥齿轮向一个方向旋转，带动第二发电机电机轴向相同方向旋转。当套筒下移时，在上移时锁死的单向锥齿轮自由转动，另一个锁死，带动锥齿轮向相同方向转动，第二发电机电机轴仍向原方向转动。
S型洋流机构产生较大力矩带动达里厄Φ型风轮机构转动。达里厄Φ型风轮机构的叶片采用类水滴的形状，起动后的达里厄Φ型风轮机构可以采集任意方向的洋流能量，并转化为单向转动，通过左旋斜齿轮和右旋斜齿轮的啮合带动第一发电机发电。
本发明的有益效果是：
一、本发明将波浪能和洋流能发电装置有机的结合在一起，充分利用近海海面上和海洋中的空间和能量。
二、本发明利用丝杠和锥齿轮，巧妙地将上下运动转化为单向旋转运动，使传动连续不间断，避免由于转换旋转方向带来的能量损失，发电机效率更高，延长了发电机的使用寿命。
三、本发明结构紧凑，发电装置集成在套筒中，实用性强。
附图说明
图1是本发明整体结构部分剖视图
图2是本发明波浪能发电部分结构示意图
图3是本发明洋流能发电部分结构示意图
图4是本发明隔板示意图
图5是本发明洋流能收集装置部分剖视图
图6是本发明整体外观示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的详细说明。
一种波浪和洋流发电装置，包括达里厄Φ型风轮机构，S型洋流机构和悬浮机构，达里厄Φ型风轮机构3的立柱为碳纤维管2，下端与悬浮座1中心固定，达里厄Φ型风轮机构的上、下两端板17均与防水深沟球轴承18外圈过盈配合，防水深沟球轴承18内圈与碳纤维管2外壁过盈配合，轴套4与达里厄Φ型风轮机构3的上表面固连，轴套4颈部外圈与左旋斜齿轮5通过平键连接，该左旋斜齿轮5分别与两侧的右旋齿轮6啮合，两个右旋齿轮6分别通过平键与第一发电机8的输入轴连接，第一发电机8倒立设置，与隔板19通过螺栓连接，隔板19通过方形法兰7与碳纤维管2通过螺栓固定；丝杠13的下端与碳纤维管2的顶端通过联轴器20连接，丝杠13与两个螺母21的螺纹间隙配合，上侧螺母21通过推力球轴承与竖直套筒23下端连接，竖直套筒23中部外壁与“T字形”套筒15内壁过盈配合，下侧螺母21通过推力球轴承与固定板24连接，固定板24中部通孔内壁与碳纤维管2外壁间隙配合，固定板24被固定在“T字形”套筒15下部内壁，同时螺母21分别与单向锥齿轮10通过键连接，上、下两个水平单向锥齿轮10分别与各自的垂直向锥齿轮9啮合，垂直向锥齿轮9分别与第二发电机12的输入轴通过平键连接，第二发电机12通过电机座11与“T字形”套筒15的水平端固连。
所述达里厄Φ型风轮机构3上端板17与S型洋流机构22下面板通过防水推力球轴承连接，S型洋流机构22下面板中孔与轴套4的外壁间隙配合，S型洋流机构22上面板与轴套4的内壁通过防水单向轴承过盈配合，轴套内表面与碳纤维管2外壁通过防水深沟球轴承18过盈配合。
所述丝杠13与限位壳体14固连，限位壳体14与“T字形”套筒15间隙配合，限位壳体14与竖直套筒23之间设置有弹簧，弹簧一端与限位壳体14连接，另一端与“T字形”套筒15的顶部连接。
所述“T字形”套筒15左右两侧并排连接浮筒16。
所述单向锥齿轮10对向放置且水平单向锥齿轮10之间的方向相反。
所述第一发电机8、第二发电机12均带有增速器。
所述套筒15与其他零件连接处均采用橡胶活塞环密封。
本发明通过丝杠13的使用，实现了将竖直方向的上下运动分解为两个相反方向的旋转运动，再利用单向锥齿轮10在一个方向上可以自由转动，在另一个方向上锁死的特点，以及与锥齿轮9之间的啮合，将两个相反方向的旋转运动转换为电机轴的单向旋转运动，从而带动电机轴朝一个方向旋转进行发电，避免由于转换旋转方向带来的能量损失，同时延长电机的使用寿命。同时本发明充分利用水下洋流的能量，设置有S型洋流发电机构22和达里厄Φ型风轮机构17，S型洋流发电机构22力矩大，可带动达里厄Φ型风轮机构17起动，同时达里厄Φ型风轮机构17效率较高，可将方向不规则的洋流转化为单向转动，提升了发电效率。
本发明工作过程和原理是：
近海中套筒15和浮筒16在海浪拍打下由于浮力和弹簧会相对丝杠13上下浮动，同时限位壳体14会限制套筒15的旋转运动。当套筒15上移时，螺母21会朝相同方向旋转，由于单向锥齿轮10在一个方向上可以自由转动，在另一个方向上锁死，所以一个1单向锥齿轮10锁死，另一个自由转动，带动锥齿轮9向一个方向旋转，带动第二发电机12电机轴向相同方向旋转。当套筒15下移时，在上移时锁死的单向锥齿轮10自由转动，另一个锁死，带动锥齿轮9向相同方向转动，第二发电机12电机轴仍向原方向转动。
S型洋流机构22产生较大力矩带动达里厄Φ型风轮机构3转动。达里厄Φ型风轮机构17的叶片3采用类水滴的形状，起动后的达里厄Φ型风轮机构3可以采集任意方向的洋流能量，并转化为单向转动，通过左旋斜齿轮6和右旋斜齿轮5的啮合带动第一发电机8发电。
进一步的，本发明达里厄Φ型风轮机构3的叶片的倾斜度、偏心度、安装攻角可以考虑实际情况进行修改以取得最大的发电效率。
进一步的，本发明应用时可将多个装置的悬浮座1的底部通过刚性绳连接在一起，并通过刚性绳固定在海底，防止装置被海浪推走。

Claims (7)

1.一种波浪和洋流发电装置，包括达里厄Φ型风轮机构，S型洋流机构和悬浮机构，其特征在于：达里厄Φ型风轮机构(3)的立柱为碳纤维管(2)，下端与悬浮座(1)中心固定，达里厄Φ型风轮机构的上、下两端板(17)均与防水深沟球轴承(18)外圈过盈配合，防水深沟球轴承(18)内圈与碳纤维管(2)外壁过盈配合，轴套(4)与达里厄Φ型风轮机构(3)的上端板(17)的上表面固连，轴套(4)颈部外圈与左旋斜齿轮(5)通过平键连接，该左旋斜齿轮(5)分别与两侧的右旋齿轮(6)啮合，两个右旋齿轮(6)分别通过平键与第一发电机(8)的输入轴连接，第一发电机(8)倒立设置，与隔板(19)通过螺栓连接，隔板(19)通过方形法兰(7)与碳纤维管(2)通过螺栓固定；丝杠(13)的下端与碳纤维管(2)的顶端通过联轴器(20)连接；上、下两个螺母(21)分别与单向锥齿轮(10)通过键连接并与丝杠(13)中部的螺纹间隙配合，上侧的螺母(21)通过推力球轴承与竖直套筒(23)下端连接，竖直套筒(23)中部外壁与“T字形”套筒(15)顶部筒壁过盈配合，下侧的螺母(21)通过推力球轴承与“T字形”套筒(15)下部内壁的固定板(24)连接，固定板(24)中部通孔内壁与碳纤维管(2)外壁间隙配合，上、下两个水平单向锥齿轮(10)分别与两个垂直向锥齿轮(9)啮合，垂直向锥齿轮(9)分别与第二发电机(12)的输入轴通过平键连接，第二发电机(12)通过电机座(11)与“T字形”套筒(15)的水平端固连。
2.根据权利要求1所述的一种波浪和洋流发电装置，其特征在于：所述达里厄Φ型风轮机构(3)上端面与S型洋流机构(22)下面板通过防水推力球轴承连接，S型洋流机构(22)下面板中孔与轴套(4)的外壁间隙配合，S型洋流机构(22)上面板与轴套(4)的内壁通过防水单向轴承过盈配合，轴套内表面与碳纤维管(2)外壁通过防水深沟球轴承(18)过盈配合。
3.根据权利要求(1)所述的一种波浪和洋流发电装置，其特征在于：所述丝杠(13)与限位壳体(14)固连，限位壳体(14)与“T字形”套筒(15)间隙配合，限位壳体(14)与竖直套筒(23)之间设置有弹簧，弹簧一端与限位壳体(14)连接，另一端与“T字形”套筒(15)的顶部连接。
4.根据权利要求(1)所述的一种波浪和洋流发电装置，其特征在于：所述“T字形”套筒(15)左右两侧并排连接浮筒(16)。
5.根据权利要求(1)所述的一种波浪和洋流发电装置，其特征在于：所述单向锥齿轮(10)对向放置且水平单向锥齿轮(10)之间的方向相反。
6.根据权利要求(1)所述的一种波浪和洋流发电装置，其特征在于：所述第一发电机(8)、第二发电机(12)均带有增速器。
7.根据权利要求(1)所述的一种波浪和洋流发电装置，其特征在于：所述套筒(15)与其他零件连接处均采用橡胶活塞环密封。
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