CN109185035B - 一种自平衡的潮流能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种自平衡的潮流能发电装置，包括浮板，浮板上通过回转结构固定一个转接板；回转结构包括回转底座、回转支承座和回转压盖；转接板的底部呈圆周状设有均匀布设四个第一支撑杆，第一支撑杆穿过设置在浮板上的第一导向槽延伸至浮板下方，四个第一支撑杆的底部沿顺时针方向分别设有第一风机、第二风机、第三风机和第四风机，转接板的底部还设有两个支撑板，两个支撑板位于对称设置的两个第一支撑杆之间，两个支撑板穿过设置在浮板上的第二导向槽延伸至浮板下方，两个支撑板之间固定一个发电组件；本发明稳定性好，大幅提高了安全性能。

Description

一种自平衡的潮流能发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，特别涉及一种自平衡的潮流能发电装置。
背景技术
随着能源结构的调整，风能、海洋能等清洁能源逐渐成为各国能源技术发展的焦点。在风能的利用上，各国已经在陆地上进行了一定规模的开发利用，风力发电技术在一些地方已经得到了相当程度的利用。海洋风能储量同样丰富，我国大部分海域的风能密度都在200w/m2，风能技术开发量都在2×103kw·h/m2。中国规模最大的海上风电场龙源江苏如东150兆海上示范风电场年上网量达到3.75亿千瓦时，海上风能利用前景是十分广阔的。
在潮流能的利用上，全球潮流能储藏量约50亿千瓦，可开发利用的潮流能总量达3亿千瓦，中国沿海潮流能比较丰富。目前，潮流能发电装置高昂的运输与安装成本，这使得潮流能技术的推广受到了阻碍。
专利CN201610860559.0公开了一种折叠式海上风能和海下潮流能联合发电装置，包括支撑结构、风能收集装置、潮流能收集装置和能量转换装置；该装置用支柱将漂浮台固定，漂浮台上部是风能收集装置，下部连接潮流能收集装置，整个装置通过传动装置组装在一起。风能收集装置和潮流能收集装置均通过支柱固定在漂浮台上。支柱上端安装轴承，增速箱，发电机。两边支柱通过中间主轴连接。主轴装有采集臂，叶片和主轴通过采集臂连接。叶片、支柱和主轴均采用锁紧装置。
专利CN201711042358.0公开了一种风能、潮流能发电装置，包括：浮体、分别垂直设于浮体正上方和正下方的风力发电机构和潮流能发电机构。风力发电机构包括风机和电能转化组件。潮流能发电机构包括转轮组件和电能转化组件。风力发电机构和潮流能发电机构的电能转化组件均包括壳体、设于壳体内壁相对设置的一对固定架、缠绕在固定架上的定子线圈，以及设于一对固定架之间的磁铁，上旋转轴或下旋转轴轴向伸入壳体内腔中部，上旋转轴或下旋转轴的端部通过一轴承固定于壳体内壁上，磁铁设于上旋转轴或下旋转轴上。
上述的装置功能较多导致装置整体稳定性较差，无法适应复杂的海况，安全性较差。
发明内容
本发明针对上述问题提出了一种自平衡的潮流能发电装置，稳定性好，大幅提高了安全性能。
具体的技术方案如下：
一种自平衡的潮流能发电装置，包括浮板，浮板上通过回转结构固定一个转接板；
回转结构包括回转底座、回转支承座和回转压盖；
回转底座通过螺丝固定在浮板上，回转底座上设有第一凹槽；
圆柱体结构的回转支承座的顶部向上凸起的设有支撑顶板，支撑顶板为上小下大的圆台形结构，回转支承座的外壁上设有一圈限位环，限位环设置在支撑顶板与回转支承座的连接处，限位环的上表面水平设置、限位环的下表面倾斜设置，使限位环的厚度自内向外逐渐增加，限位环通过螺丝锁紧固定在第一凹槽中，回转支承座的侧壁上可转动的设有一圈滚轴；
回转压盖包括圆形结构的压盖顶板和垂直设置在压盖顶板边缘处的一圈压盖侧板，压盖侧板的底部向内弯折的设有一圈限位压板，限位压板的厚度自外向内逐渐增加，回转压盖盖设在回转支承座上，使限位压板压设在限位环与回转底座之间；
转接板通过螺丝固定在回转压盖上，使转接板可在浮板上进行转动；
转接板的底部呈圆周状设有均匀布设四个第一支撑杆，第一支撑杆穿过设置在浮板上的第一导向槽延伸至浮板下方，四个第一支撑杆的底部沿顺时针方向分别设有第一风机、第二风机、第三风机和第四风机，第一风机和第三风机的扰流方向相反，第二风机与第四风机的扰流方向相反，第一风机与第二风机的扰流方向相互垂直；
第一风机、第二风机、第三风机和第四风机分别通过一个第一电机控制转动，当第一风机和第三风机同时启动时、转接板顺时针转动，当第二风机和第四风机同时启动时、转接板逆时针转动；
转接板的底部还设有两个支撑板，两个支撑板位于对称设置的两个第一支撑杆之间，两个支撑板穿过设置在浮板上的第二导向槽延伸至浮板下方，两个支撑板之间固定一个发电组件；
发电组件包括截面为圆环形结构的导流通道，导流通道中通过第一支架固定一个固定座，固定座上可转动的设有叶轮，叶轮的转轴穿过固定座与位于固定座另一端的发电机的输入轴相连接，发电机通过第二支架固定在导流通道中。
进一步的，回转结构的限位环的上表面上设有一圈支承组件，支承组件包括下支承板、上支承板和第一弹簧，下支承板通过粘接或者螺丝锁紧固定在限位环上，上支承板通过多个呈圆环状分布的第一弹簧固定在下支承板的上方，上支承板上设有多个滚珠；上支承板在第一弹簧的作用下与压盖顶板贴合设置。
进一步的，相邻的两个第一支撑杆之间通过至少一个第一固定杆加以连接。
进一步的，发电组件位于第一风机的上方。
进一步的，导流通道的两端分别设有一个导向罩，导向罩为中空的圆台形结构，导向罩的内径自连接端向自由端逐渐增加，导向罩的连接端上设有一圈圆柱体结构的延伸罩，延伸罩上设有多个插接柱，延伸罩套设在导流通道的外壁上，使设有外螺纹的插接柱穿过固定在导流通道外壁上的插接环、并通过螺母加以锁紧固定；插接柱上套设第二弹簧，第二弹簧压设在延伸罩与插接环之间。
进一步的，转接板上可拆卸的设有保护平台，转接板设置在保护平台下方，保护平台上可用于固定风速传感器、温度传感器、湿度传感器或视频摄像头。
进一步的，浮板的侧壁上设有多个挂耳，每个挂耳上通过铰链分别固定一个平衡块；平衡块包括上平衡块和下平衡块，上平衡块为圆柱体结构，下平衡块为上大下小的圆锥体结构，上平衡块中设有空腔，空腔中通过水平设置的分隔板分隔成上调节腔和下调节腔，上调节腔中设有水泵，水泵的两端分别设有第一管道和第二管道，第一管道穿过上平衡块与外部链接，第二管道穿过分隔板延伸至下平衡块的底部。
进一步的，导流通道的底部设有水流传感器，水流传感器用于监测海水的流向。
本发明的工作原理如下：
平时状态时，浮板漂浮在海面上，发电组件延伸至海面下，潮流推动叶轮转动从而带动发电机带动实现发电；
水流传感器实时监测海水的流向，当监测到水流流向发生改变时，控制第一风机和第三风机同时启动或者第二风机和第四风机同时启动，使导流通道的方向随转接板进行转动，直至与水流方向一致；
当风浪较大时，水泵向下调节腔中抽入海水，增加平衡块的重量，当风浪减小时，水泵排出下调节腔中的海水。
本发明的有益效果为：
(1)本发明减小了发电装置整体的高度，并且通过平衡块辅助稳定整个装置，适应性强；
(2)本发明通过四个风机调整导流通道的朝向，大幅度的提高了对潮流能的利用率，提高了发电效率；
(3)本发明在导流通道的两端套设导向罩，用于辅助导流，进一步的提高了发电效率；
(4)综上所述，本发明稳定性好，大幅提高了安全性能。
附图说明
图1为本发明结构图；
图2为图1中A部分放大图；
图3导流通道剖视图；
图4为平衡块剖视图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
附图标记
浮板1、回转结构2、转接板3、回转底座4、回转支承座5、回转压盖6、第一凹槽7、支撑顶板8、限位环9、滚轴10、压盖顶板11、压盖侧板12、限位压板13、第一支撑杆14、第一导向槽15、第一风机16、第二风机17、第三风机18、支撑板19、第二导向槽20、导流通道21、第一支架22、定座23、叶轮24、发电机25、第二支架26、下支承板27、上支承板28、第一弹簧29、滚珠30、第一固定杆31、导向罩32、延伸罩33、插接柱34、插接环35、第二弹簧36、保护平台37、挂耳38、铰链39、平衡块40、上平衡块41、下平衡块42、分隔板43、上调节腔44、下调节腔45、水泵46、第一管道47、第二管道48、水流传感器49。
如图所示一种自平衡的潮流能发电装置，包括浮板1，浮板上通过回转结构2固定一个转接板3；
回转结构包括回转底座4、回转支承座5和回转压盖6；
回转底座通过螺丝固定在浮板上，回转底座上设有第一凹槽7；
圆柱体结构的回转支承座的顶部向上凸起的设有支撑顶板8，支撑顶板为上小下大的圆台形结构，回转支承座的外壁上设有一圈限位环9，限位环设置在支撑顶板与回转支承座的连接处，限位环的上表面水平设置、限位环的下表面倾斜设置，使限位环的厚度自内向外逐渐增加，限位环通过螺丝锁紧固定在第一凹槽中，回转支承座的侧壁上可转动的设有一圈滚轴10；
回转压盖包括圆形结构的压盖顶板11和垂直设置在压盖顶板边缘处的一圈压盖侧板12，压盖侧板的底部向内弯折的设有一圈限位压板13，限位压板的厚度自外向内逐渐增加，回转压盖盖设在回转支承座上，使限位压板压设在限位环与回转底座之间；
转接板通过螺丝固定在回转压盖上，使转接板可在浮板上进行转动；
转接板的底部呈圆周状设有均匀布设四个第一支撑杆14，第一支撑杆穿过设置在浮板上的第一导向槽15延伸至浮板下方，四个第一支撑杆的底部沿顺时针方向分别设有第一风机16、第二风机17、第三风机18和第四风机，第一风机和第三风机的扰流方向相反，第二风机与第四风机的扰流方向相反，第一风机与第二风机的扰流方向相互垂直；
第一风机、第二风机、第三风机和第四风机分别通过一个第一电机控制转动，当第一风机和第三风机同时启动时、转接板顺时针转动，当第二风机和第四风机同时启动时、转接板逆时针转动；
转接板的底部还设有两个支撑板19，两个支撑板位于对称设置的两个第一支撑杆之间，两个支撑板穿过设置在浮板上的第二导向槽20延伸至浮板下方，两个支撑板之间固定一个发电组件；
发电组件包括截面为圆环形结构的导流通道21，导流通道中通过第一支架22固定一个固定座23，固定座上可转动的设有叶轮24，叶轮的转轴穿过固定座与位于固定座另一端的发电机25的输入轴相连接，发电机通过第二支架26固定在导流通道中。
进一步的，回转结构的限位环的上表面上设有一圈支承组件，支承组件包括下支承板27、上支承板28和第一弹簧29，下支承板通过粘接或者螺丝锁紧固定在限位环上，上支承板通过多个呈圆环状分布的第一弹簧固定在下支承板的上方，上支承板上设有多个滚珠30；上支承板在第一弹簧的作用下与压盖顶板贴合设置。
进一步的，相邻的两个第一支撑杆之间通过至少一个第一固定杆31加以连接。
进一步的，发电组件位于第一风机的上方。
进一步的，导流通道的两端分别设有一个导向罩32，导向罩为中空的圆台形结构，导向罩的内径自连接端向自由端逐渐增加，导向罩的连接端上设有一圈圆柱体结构的延伸罩33，延伸罩上设有多个插接柱34，延伸罩套设在导流通道的外壁上，使设有外螺纹的插接柱穿过固定在导流通道外壁上的插接环35、并通过螺母加以锁紧固定；插接柱上套设第二弹簧36，第二弹簧压设在延伸罩与插接环之间。
进一步的，转接板上可拆卸的设有保护平台37，转接板设置在保护平台下方，保护平台上可用于固定风速传感器、温度传感器、湿度传感器或视频摄像头。
进一步的，浮板的侧壁上设有多个挂耳38，每个挂耳上通过铰链39分别固定一个平衡块40；平衡块包括上平衡块41和下平衡块42，上平衡块为圆柱体结构，下平衡块为上大下小的圆锥体结构，上平衡块中设有空腔，空腔中通过水平设置的分隔板43分隔成上调节腔44和下调节腔45，上调节腔中设有水泵46，水泵的两端分别设有第一管道47和第二管道48，第一管道穿过上平衡块与外部链接，第二管道穿过分隔板延伸至下平衡块的底部。
进一步的，导流通道的底部设有水流传感器49，水流传感器用于监测海水的流向。
本发明的工作原理如下：
平时状态时，浮板漂浮在海面上，发电组件延伸至海面下，潮流推动叶轮转动从而带动发电机带动实现发电；
水流传感器实时监测海水的流向，当监测到水流流向发生改变时，控制第一风机和第三风机同时启动或者第二风机和第四风机同时启动，使导流通道的方向随转接板进行转动，直至与水流方向一致；
当风浪较大时，水泵向下调节腔中抽入海水，增加平衡块的重量，当风浪减小时，水泵排出下调节腔中的海水。

Claims (8)

1.一种自平衡的潮流能发电装置，其特征为，包括浮板，浮板上通过回转结构固定一个转接板；
回转结构包括回转底座、回转支承座和回转压盖；回转底座通过螺丝固定在浮板上，回转底座上设有第一凹槽；圆柱体结构的回转支承座的顶部向上凸起的设有支撑顶板，支撑顶板为上小下大的圆台形结构，回转支承座的外壁上设有一圈限位环，限位环设置在支撑顶板与回转支承座的连接处，限位环的上表面水平设置、限位环的下表面倾斜设置，使限位环的厚度自内向外逐渐增加，限位环通过螺丝锁紧固定在第一凹槽中，回转支承座的侧壁上可转动的设有一圈滚轴；回转压盖包括圆形结构的压盖顶板和垂直设置在压盖顶板边缘处的一圈压盖侧板，压盖侧板的底部向内弯折的设有一圈限位压板，限位压板的厚度自外向内逐渐增加，回转压盖盖设在回转支承座上，使限位压板压设在限位环与回转底座之间；
转接板通过螺丝固定在回转压盖上，使转接板可在浮板上进行转动；转接板的底部呈圆周状设有均匀布设四个第一支撑杆，第一支撑杆穿过设置在浮板上的第一导向槽延伸至浮板下方，四个第一支撑杆的底部沿顺时针方向分别设有第一风机、第二风机、第三风机和第四风机，第一风机和第三风机的扰流方向相反，第二风机与第四风机的扰流方向相反，第一风机与第二风机的扰流方向相互垂直；
第一风机、第二风机、第三风机和第四风机分别通过一个第一电机控制转动，当第一风机和第三风机同时启动时、转接板顺时针转动，当第二风机和第四风机同时启动时、转接板逆时针转动；转接板的底部还设有两个支撑板，两个支撑板位于对称设置的两个第一支撑杆之间，两个支撑板穿过设置在浮板上的第二导向槽延伸至浮板下方，两个支撑板之间固定一个发电组件；发电组件包括截面为圆环形结构的导流通道，导流通道中通过第一支架固定一个固定座，固定座上可转动的设有叶轮，叶轮的转轴穿过固定座与位于固定座另一端的发电机的输入轴相连接，发电机通过第二支架固定在导流通道中。
2.如权利要求1所述的一种自平衡的潮流能发电装置，其特征为，回转结构的限位环的上表面上设有一圈支承组件，支承组件包括下支承板、上支承板和第一弹簧，下支承板通过粘接或者螺丝锁紧固定在限位环上，上支承板通过多个呈圆环状分布的第一弹簧固定在下支承板的上方，上支承板上设有多个滚珠；上支承板在第一弹簧的作用下与压盖顶板贴合设置。
3.如权利要求1所述的一种自平衡的潮流能发电装置，其特征为，相邻的两个第一支撑杆之间通过至少一个第一固定杆加以连接。
4.如权利要求1所述的一种自平衡的潮流能发电装置，其特征为，发电组件位于第一风机的上方。
5.如权利要求1所述的一种自平衡的潮流能发电装置，其特征为，导流通道的两端分别设有一个导向罩，导向罩为中空的圆台形结构，导向罩的内径自连接端向自由端逐渐增加，导向罩的连接端上设有一圈圆柱体结构的延伸罩，延伸罩上设有多个插接柱，延伸罩套设在导流通道的外壁上，使设有外螺纹的插接柱穿过固定在导流通道外壁上的插接环、并通过螺母加以锁紧固定；插接柱上套设第二弹簧，第二弹簧压设在延伸罩与插接环之间。
6.如权利要求1所述的一种自平衡的潮流能发电装置，其特征为，转接板上可拆卸的设有保护平台，转接板设置在保护平台下方，保护平台上可用于固定风速传感器、温度传感器、湿度传感器或视频摄像头。
7.如权利要求1所述的一种自平衡的潮流能发电装置，其特征为，浮板的侧壁上设有多个挂耳，每个挂耳上通过铰链分别固定一个平衡块；平衡块包括上平衡块和下平衡块，上平衡块为圆柱体结构，下平衡块为上大下小的圆锥体结构，上平衡块中设有空腔，空腔中通过水平设置的分隔板分隔成上调节腔和下调节腔，上调节腔中设有水泵，水泵的两端分别设有第一管道和第二管道，第一管道穿过上平衡块与外部链接，第二管道穿过分隔板延伸至下平衡块的底部。
8.如权利要求1所述的一种自平衡的潮流能发电装置，其特征为，导流通道的底部设有水流传感器，水流传感器用于监测海水的流向。
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