CN108386309A - 一种潮汐发电设施 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潮汐发电设施，旨在利用环保，可持续的新能源。潮汐发电是在海上海水涨潮较高的海边水域建造一个坚固的水池，在海水涨潮时按需适时向水池内放海水发电，在海水退潮时按需适时把池内的海水排回大海发电。在海水退潮后海水水面以下的池壁上每8米长上连设四个孔洞，在四个孔洞上装有四个发电装置为一套。在每一个装置的柱塞缸外径上装有控制柱塞缸的进出水口的开关。缸内装有柱塞，及双节连杆，救生器，柱塞上的齿条，缸外齿轮、棘轮、单双圆销外啮合槽轮机构、锥形齿轮等来完成装置运转的四个过程。过程一，打开进水口，关闭出水口。过程二，柱塞移动带动发电机转90度。过程三，关闭进水口，打开出水口。过程四，柱塞回移。四个发电装置在一个过程时间内各完成一个过程，带动发电机连续发电。

Description

一种潮汐发电设施

技术领域

本发明是一种潮汐发电设施，更具体的说：它涉及到海上海水涨潮较高的海边浅水区域，用钢筋混泥土围成一个水池和安装水池壁上的发电装置，用潮汐的涨潮蓄水发电，利用潮汐的退潮排水发电。

背景技术

目前全世界只有苏格兰建有一座潮汐涡轮发电站，这种涡轮发电是利用潮汐海水流动的极少数冲击力来使涡轮转动发电。所以潮汐能的利用率很低，更重要的是还未曾见到蓄排两功能水池的柱塞式水利发电的先例。

发明内容

本发明的目的是有效利用潮汐发电的一种设施。提供一种可以实施的一个方案，实现绿色可持续能源的利用率。

本发明潮汐发电设施，通过下述方案予以实现。在海上海水涨潮较高的海边区域，用钢筋混泥土墙围成一个水池。在水池墙壁下部，在海水退潮后的海水水面以下的围墙上，每8米的长度内装有一块带有四个孔洞的不锈钢的钢板，在每个孔洞上都装有一个发电装置，四个发电装置为一套，作用于一个轴，带动一个发电机发电。所述的发电装置，一半用于蓄水发电，另一半是用于排水发电。两种发电装置的设置是一样的，只不过是在水池墙上安装时方向正相反而已。所有的发电装置上同样都装有柱塞缸，缸内一端装有柱塞，在柱塞缸上设有间隔弧度50的四个弧度40的进水口，设有间隔弧度50的四个弧度40的出水口。在柱塞缸外径上套有管控柱塞缸的进出水口的自动套阀。所述的缸外套筒阀是通过动力轴上的一个锥形齿轮，再通过另一个锥形齿轮向上转向，再通过另外两个锥形齿轮向侧向转向，再通过与锥形齿轮同轴的双圆销外啮合槽轮机构的主动轮带动从动轮，从动轮转动带动筒套阀作间歇45度的旋转。在柱塞缸内的内径的一端装有管控发电装置的启动与停止发电的电控开关。所述的电控开关是现有技术。设施中有多套电控开关，一部分是管控蓄水发电装置的启动和停机。另一部分是管控排水发电装置的启动与停机。电控开关是按需适时启动，适时停机。所述的柱塞缸和柱塞缸外自动套阀的一端截面是封闭的，另一端截面是敞开的。柱塞缸内柱塞的一端装有控制柱塞往复运动的双节连杆。所述的双节连杆一端固定在柱塞上，另一端固定在支架上，双节连杆中间的连接处的轴与套环粗于两端的轴与套环。在柱塞缸内还设有阻止连杆和柱塞在往复运动中出现死点的救生器。所述的救生器是由定位柱、弹簧、滑件构成。柱塞的另一端面上装有传送动力的上下面带齿的齿条。所述的发电装置还设有与齿条下齿啮合的传送动力的棘轮齿轮，与棘轮齿轮同轴的齿轮，与此齿轮啮合的传送动力于主动力轴的又一棘轮齿轮，还有与此齿轮同轴的单圆销外啮合槽轮机构的从动轮，从动轮轴，主动轮，主动轮轴，主动轮轴是与动力轴同轴。所述的齿条下齿与之啮合的棘轮齿轮开始旋转时与棘轮齿轮同轴的单圆销外啮合槽轮机构的从动轮也开始转动。另一套单圆销外啮合槽轮机构是通过动力轴上的齿轮带动另外两个互相啮合的齿轮旋转，与其中一个齿轮同轴的主动轮同时旋转，主动轮旋转带动从动轮作90度间歇转动，从动轮作间歇运动时带动与其同轴的与齿条上齿啮合的不完全齿轮带动齿条作回移运动。发电装置的运转有四个过程，其中一个过程是带动发电机轴旋转90度。完成潮汐海水连续发电是四个发电装置为一套，每一个发电装置同时各完成四个过程中的其中一个过程，使发电机连续发电。

本发明有如下有益效果

1、潮汐能是绿色无污染的清洁能源，提高人类的绿色发展指数。

2、潮汐能是不消耗自然资源的能源，为未来发展留一些自然资源。

3、因为海水和日月永在，所以这种能源是可持续的不竭能源。

附图说明

图1是本发明的水池与发电装置的简易结构示意图也是说明书摘要示意图；

图2是本发明的一个发电装置的正视结构简易示意图；

图3是本发明的一个发电装置的左视结构简易示意图；

图4是本发明的一个发电装置的俯视结构简易示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

在图中：钢筋混凝土筑建的围墙1围成的蓄排双向发电设施的水池2，发电设施水池2的前壁孔洞上的蓄水发电装置示意3。水池2的后壁孔洞上的蓄水发电装置示意4，水池2的左壁孔洞上的排水发电装置示意5，水池2的右壁孔洞上的排水发电装置的示意6。发电装置示意3的进水口7、出水口8。排水发电装置示意5的进水口9、出水口10。水池2的护固墙11。水池2的墙壁孔洞上的钢板12。潮汐发电装置的启动、停机的筒式电控开关13、电动机14、小链轮15、传动链条16、大链轮17。发电装置的柱塞缸18、柱塞19，柱塞的一端截面上所装的齿条20、与齿条下齿啮合的棘轮齿轮21、棘轮齿轮21的轴22、与棘轮齿轮21同轴22上的齿轮23、齿轮23与之啮合的动力轴24一体的棘轮25、与棘轮21、齿轮23的共用轴22也是单圆销外啮合槽轮机构的从动轮26的轴、与从动轮26啮合的主动轮27。主动轮27的轴也是动力轴24。在动力轴24上的齿轮28、与齿轮28相啮合的齿轮29、齿轮29的轴30，与齿轮29相啮合的齿轮31，齿轮31的轴32，与齿轮31共轴的单圆销外啮合槽轮机构的主动轮33，从动轮34，从动轮34的轴35，与从动轮同轴的、与齿条20上齿啮合的90度有齿、270度无齿的不完全齿轮59、操纵齿条20、柱塞18做回移运动。在动力轴24上向上转向的锥形齿轮36、37，锥形齿轮37的轴38，在轴38上的向侧向转向的锥形齿轮39、40，锥形齿轮40的轴41，在轴41上的双圆销外啮合槽轮机构的主动轮42、从动轮43、从动轮的轴44，在从动轮轴44的另一端齿轮45，与齿轮45相啮合的齿轮46，齿轮46是柱塞缸18的外径上所套有的控制发电装置的柱塞缸的进出水口的间歇作45度旋转的自动控制筒式套阀47。在柱塞18的里端端面上装有控制柱塞作往复运动的两套双节连杆48。所述的双节连杆48的一端固定在柱塞19上，另一端固定在支架50上，双节连杆的两端细轴51、小径套环52、中间连接处是粗轴53、大径套环54，在柱塞缸内还设有阻止连杆和柱塞在往复运动时出现死点的救生器。所述的救生器是由固定在柱塞缸上的定位柱55、弹簧56、滑件57构成。所述的柱塞缸靠近进水口的一端截面58是封闭的。柱塞缸和自动套阀靠近出水口的一端面49是敞开的。齿轮箱代支架61，水池壁洞口65，和部分部件，密封圈等。

潮汐发电设施的全部工作流程是：在潮汐来临之前，潮汐发电设施的每一套的每一个发电装置的柱塞缸的进出水口的电控开关13全部是关闭的。海上的潮汐大约24小时发生两次低潮，两次高潮。根据用电需要可随意调整发电设施的启动、停机。比如：只考虑多发电而不考虑均匀的长时间的连续性。那么，当海水涨潮涨到满朝前两小时，把水池2的前后壁上的蓄水发电装置的每一套的每一个发电装置的柱塞缸的电控启、停开关13打开，让集聚在水池外的潮汐的高位海水进入水池2内，在高位海水通过发电装置进入水池2的过程中发电。在潮汐满潮后，过了平潮期后，关闭电控启动、停机开关13。当潮汐退潮到涸潮前两小时前打开水池2的左右壁上的发电装置的电控开关13，让水池2内的海水排入大海，在排水的过程中，海水通过排水发电装置时发电。在潮汐涸潮后涨潮前关闭发电设施的所有发电装置的电控开关13。如果需要较长时间连续发电，那么，我们可以在潮汐涨潮涨到涸潮面以上1.5米高时打开水池2前后壁上的发电装置的电控开关13。潮汐满潮后关闭前后壁上的发电装置的电控开关13。当潮汐退潮到水池内的海水下降1.5米时，打开设施的左右壁上的排水发电装置的电控开关13，进行排水发电，排水发电到下一次涨潮开始时，关闭设施所有的发电装置的所有电控开关13。总之，潮汐发电的启动和停机是按照需要来进行的。上述的前一种方式是发电多、时间短，后一种方式是发电少、时间长。

无论是蓄水发电还是排水发电都是高位海水向对面流动，通过发电装置的过程中发电。以一套蓄水发电装置为例，当打开电控开关时，四个发电装置为一套发电装置的其中一个发电装置正处在开始进行发电装置的四个运转过程的第二过程，也就是说有一个发电装置已经打开柱塞缸18的进水口7的自动套阀47，在套阀47打开进水口7的同时也已经关闭本柱塞缸的出水口8。所述的柱塞缸上设有四个弧度40的进水口7、设有与进水口相交错的四个弧度40的出水口8。所述的自动套阀47是套在柱塞缸外径上的筒式套阀，筒式套阀上的通口也是弧度40的弧口，覆盖柱塞缸通口的套阀是弧度50的筒壁。自动套阀一次的运动角度是45度。当筒式套阀47在第二运转过程开始时是已经打开进水口7、关闭出水口。这时，集聚在水池2墙外的高位海水通过前后壁上的每一套的其中一个发电装置的进水口7进入柱塞缸18之内，对柱塞缸内的柱塞19的一个截面产生压力，推动19移动做功。柱塞19移动时柱塞的另一截面62把柱塞缸18内的海水从柱塞缸内通过未封闭的柱塞缸和自动筒式套阀一截面通口49推入水池2中。同时柱塞也把装在自身上的齿条20推移，齿条20移动时推动棘轮21在定轴22上转动，定轴22转动时带动本轴上的齿轮23转动，齿轮23转动时带动与之啮合的棘轮25转动，棘轮25顺时针转动时带动本套发电装置的动力轴24旋转90度。动力轴24旋转时，带动向上转向的一套锥形齿轮36、37旋转。锥形齿轮37在定轴38上，定轴38与发电机60同轴，所以动力轴24转90度时也带动发电机轴38转90度。此时水池2的前后壁上的每一套四个发电装置的其中一个发电装置完成了第二过程。然后每套发电装置的另外三个发电装置一个接一个连续完成第二过程。使动力轴24能够连续旋转。使发电机连续发电。一个发电装置在完成第二过程未了时，柱塞受到双节连杆48的牵拉而停止运动。所述的双节连杆是两套固定在支架50上的定位轴63、套环64、定位在柱塞上的定轴51、套环52和双节连杆的连接粗轴53、大径套环54构成。双节连杆是受到救生器的阻拦而不能伸直。所述的救生器是由固定在柱塞缸18上的定位柱55、弹簧56、滑件57构成。救生器的作用是：当双节连杆随着柱塞运动到一定的位置时、双节连杆48的中间连接轴53和轴套环54受到救生器的滑件57的阻挡而减小双节连杆的动力，但是还在运动。当救生器的滑件57与救生器的固位柱55接触时，阻挡双节连杆继续运动，这时，双节连杆之间出现一个夹角这是为柱塞回移时双节连杆不能处在死点上。在一套四个发电装置的一个发电装置的第二过程完成时，动力轴24带动与之一体的单圆销外啮合槽轮机构的主动轮27控制从动轮26停歇到主动轮旋转270度后，从动轮26再度随与同轴22的棘轮21、槽轮23同步作一个第二过程。

第三过程：关闭进水口7、打开出水口8：在动力轴24的持续旋转发电的过程中，动力轴24也在带动与之一体的锥形齿轮36旋转、锥形齿轮36旋转时带动与之啮合的在轴38上的锥形齿轮37旋转，同时也带动轴38上的锥形齿轮39旋转，齿轮39旋转时带动与之啮合的转向锥形齿轮40旋转，锥形齿轮40旋转时带动与之一体的定轴41旋转，定轴41的旋转带动与之一体的双圆销啮合槽轮机构的主动轮42旋转，主动轮42旋转带动从动轮43，作90度间歇转动，从动轮43作90度间歇旋转时，也带动与从动轮轴44同轴的齿轮45作间歇90度转动时，带动柱塞缸的进出水口的自动筒式套阀开关47作45度的间歇转动.本次筒式套阀自动开关的45度转动是关闭进水口7，打开出水口8，发电装置的第三过结束。

第四过程：柱塞返回，在动力轴24的连续旋转发电的过程中，也在带动与动力轴24同轴的齿轮28旋转，齿轮28的旋转，带动在定轴30上的齿轮29旋转，齿轮29旋转时带动在定轴32上的齿轮31旋转，齿轮31的旋转带动与32同轴的主动轮33旋转，主动轮33的旋转可带动从动轮34和从动轮轴35一起做90度间歇转动。从动轮34和它的轴35转动90度的过程中，带动与从动轮轴35同轴的不完全齿轮59作逆时针转动90度，不完全齿轮59转动带动齿条20、柱塞18做回返运动。当柱塞回返时，柱塞把柱塞缸内的海水从柱塞缸的出水口8排挤到水池2内。当不完全齿轮59向逆时针转动停止时，水池2的前后壁上的发电装置的各套发电装置的某一个发电装置的，第四过程结束。

第一过程：打开进水口7、关闭出水口8。柱塞缸外径上套有的自动筒式套阀开关47，在第三过程后，停歇一个过程，停歇一个过程后，再通过第三过程的方式在转45度，完成第一过程。四个发电装置为一套的其中一个发电装置的四个过程结束，同时其他三个发电装置的四个过程也结束，接下来进行下一个轮回，蓄水发电结束后，发电设施的水池2的前后壁上的发电装置全部关闭电控启动、停机开关13。

在海水退潮到涸潮前的特定时间，打开发电设施的水池2的左右壁上的排水发电装置的全部电控开关13。发电方式与蓄水发电基本相同，不相同的是，蓄水发电是将潮汐海水放入水池2内，而排水发电是将水池2内的海水放回大海。

在蓄排双向发电设施每一套的四个发电装置，在一个过程的时间内，同时进行四个过程，四个发电装置各进行一个过程，并交错进行运转，使得动力轴24能够连续旋转，带动定轴38旋转使发电机在一定时间内连续发电。

Claims (10)

1.一种潮汐发电设施，包括容纳潮水的水池，发电装置，发电装置的电控启动、停机开关，其特征是：所述的容纳潮水的水池是在于在海上海水涨潮较高的海边浅水区域，用钢筋混泥土围成的容纳潮汐海水的水池。所述发电装置是柱塞式发电装置，安装在海水退潮后的海水水面以下钢板上的孔洞上，孔洞的外径距水面以下20厘米左右，发电装置一半用于蓄水发电，另一半用于排水发电，在每一个发电装置上都设有带进水口和出水口的柱塞缸、柱塞，控制柱塞作往复运动的双节连杆、救生器，柱塞上的齿条以及齿轮、棘轮齿轮、不完全齿轮、锥形齿轮、间歇机构，在间歇机构的控制下作间歇45度旋转的柱塞缸的进出水口的筒式阀门，所述柱塞缸的一端截面是封闭的，柱塞缸的另一端截面是敞开的，所述的发电装置，四个发电装置为一套，发电装置的运转都有四个过程，在四个过程中，其中有一个过程是带动发电机轴旋转90度，完成潮汐海水连续发电是由四个发电装置为一套的每一个发电装置完成四个过程的其中一个过程，使发电机连续发电。

2.根据权利要求1所述的发电装置的电控启动、停机开关，其特征是，电控启动、停机的开关是装在柱塞缸内的筒式开关。

3.根据权利要求1所述的一种潮汐发电设施，其特征是，在水池围墙的下半部，在海水退潮的海水水面以下设有多个孔洞，在孔洞内装有柱塞式水利发电装置。

4.根据权利要求1所述的潮汐发电设施，其特征是，在于容纳潮水的水池是海水涨潮时蓄水发电，海水退潮时排水发电的潮汐的两次利用。

5.根据权利要求1所述的蓄水发电装置或排水发电装置，其特征是，在于在每个柱塞缸上分布着相隔弧度50均匀交错的弧度40的四个进水口、四个出水口，在柱塞缸外径外套有负责柱塞缸进出水口的自动开关，在间歇机构的控制下，向一个方向作45度的间歇旋转。

6.根据权利要求1所述的潮汐发电设施，其特征是，距柱塞缸上进水口较近一端的截面是封闭的，距出水口较近的一端截面是敞开的。

7.根据权利要求1所述的控制柱塞作往复运动的连杆救生器，其特征是，双节相连接的能伸缩的，在救生器的阻止下不能伸直的双节连杆，双节连杆的一端是固定在柱塞上，另一端固定在支架上。

8.根据权利要求1所述的救生器是由定位柱、弹簧、滑块构成。

9.根据权利要求1所述的间歇机构，其特征是，由两套单圆销外啮合槽轮机构通过棘轮齿轮、不完全齿轮控制齿条的间歇往复运动，再由一套双圆销外啮合槽轮机构作单向间歇旋转来控制套在柱塞缸径外的套阀作间歇开关。

10.根据权利要求1所述的发电装置，其特征是，由四个发电装置为一套，共同交替完成发电装置的四个过程，达到发电机的连续发电。