CN109209745A - 一种海浪发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海浪发电装置，发电机组固定安装于发电机组外架上，在发电机组外架上设置与固定桩一一对应的套筒，各套筒与对应的固定桩滑动配合，且发电机组外架上装有至少一个浮箱；发电机组具有外壳，该外壳内可转动地设置有从动轴和第一主动轴，从动轴与第一主动轴之间通过齿轮组和链轮组连接，各轴与对应的齿轮或链轮之间装有单向器；在壳体外设置有第一浮动球箱，该第一浮动球箱通过连杆与第一主动轴连接。本发电传动装置内部实现了不需工作的每组传动机构为全超越脱开状态，有效提高了传动效率，随着海浪的起伏能够持续发电，避免了内耗，大大提高了发电效率；不仅结构简单、可靠性好、制造成本低，而且任何时候都能有效的发电。

Description

一种海浪发电装置
技术领域
本发明属于发电技术领域，具体地说，特别涉及一种利用海浪发电的装置。
背景技术
目前，人类可循环利用能源基本都是以太阳能、风能和水能为主。太阳能由于转换效率低，元件制造成本高，占地面积大，加之太阳能分布不均匀，时有时无，从而不能提供均衡的电力。而风能更是制造成本高昂，风力不均衡，有时风很大，而有时又无风，所以至今风能电没有真正应用入网。那么水能电呢？我国能建江河流域发电站的地方非常有限，除了部分河流建有水电站以外，绝大部分河流无法修建水力发电站，并且建造一个大坝投资巨大。
利用海浪发电是全世界一直都想实现的一个理想，它资源丰富，持续稳定，环保且取之不尽。但到目前为止，人们还未找到一种较好的方式来有效实现海浪发电。如：汕尾建设的100KW振荡水柱式波浪发电站，中间环节多而效率低，输出电流波动大；而另一种名为“波浪动力机构及具有该机构的海洋波浪能发电机”(专利号为：CN201621355146.9)，利用了单向器的原理，将海浪上下运动改变成了旋转运动，可实现发电，但该装置在运动传递过程中，每一次无论是向上或是向下运动，其内部正反向两组齿轮都要同时旋转运动，且一组可以做功，而另一组却做的是无用功，关键还要损耗掉部分功率形成内耗，其制造成本较高，结构相对复杂，最关键是没有有效的解决三大问题，第一：由于该装置没有合理的整机固定装置，当海浪来临时，该装置会随着海浪起伏而同时起伏，会造成该发电机组与摆臂一起同时随着海浪上下波动，不能使浮箱摆臂有效实现摆动，从而大大降低了动力转换能力；第二：如果不将发电机组固定在能自动升降的装置上，那么当潮起潮落时又不能保持永远与海平面接触，造成不能有效发电；第三：海浪运动也是不规则的，海平面的高低和海浪的大小随时都在不断的发生变化，当海浪峰波过后，第二峰波未到时，发电机为停止状态，使电流时有时无，所以发出来的电流电压均为不均衡的，而不能入网应用。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种海浪发电装置。
本发明技术方案如下：一种海浪发电装置，其特征在于：发电机组位于多根相互平行的固定桩所围成的空间内，该发电机组固定安装于发电机组外架上，在所述发电机组外架上设置与固定桩一一对应的套筒，各套筒与对应的固定桩滑动配合，且发电机组外架上装有至少一个使发电机组外架及发电机组始终漂浮于海面上的浮箱；
所述发电机组具有外壳，该外壳内可转动地设置有从动轴，在从动轴上安装发电机，且从动轴上通过第二正向单向器套装第一从动齿轮，从动轴上通过第三正向单向器还套装从动链轮，所述第一从动齿轮与第一主动齿轮啮合，第一主动齿轮通过第一正向单向器套装于第一主动轴上，所述从动链轮通过链条与主动链轮连接，该主动链轮通过反向单向器套装于第一主动轴上，所述第一主动轴与壳体可转动连接，在壳体外设置有第一浮动球箱，该第一浮动球箱与第一浮球连杆的一端连接，第一浮球连杆的另一端与所述第一主动轴连接。
采用以上技术方案，第一浮动球箱通过海浪上下运动产生一种上下动力，当第一浮动球箱上下运动时，通过连杆使第一主动轴形成上下旋转运动，第一浮动球箱向下运动时，第一主动轴向下转动，并带动第一正向单向器进入夹紧状态，使第一主动齿轮同时向顺时针方向旋转，第一主动齿轮带动第一从动齿轮向逆时针方向旋转，第一从动齿轮内圈安装的第二正向单向器将从动轴夹紧，使从动轴逆时针方向旋转，从而驱动发电机运转进行发电；此过程中，第一主动轴上的反向单向器与主动链轮被超越脱开，使主动链轮不产生旋转动力，而从动轴上的第三正向单向器同时被自动超越形成空转，以此形成齿轮组为工作状态，链轮组为全超越状脱开态。
当第一浮动球箱向上运动时，第一主动轴向上转动，并带动反向单向器进入夹紧状态，使主动链轮同时向逆时针方向旋转，主动链轮通过链条带动从动链轮向逆时针方向旋转，从动链轮内圈安装的第三正向单向器将从动轴夹紧，使从动轴逆时针方向旋转，从而驱动发电机运转进行发电；此过程中，第一主动轴上的第一正向单向器与第一主动齿轮被超越脱开，使第一主动齿轮不产生旋转动力，而从动轴上的第二正向单向器同时被自动超越形成空转，以此形成链轮组为工作状态，齿轮组为全超越脱开状态。
由此可见，随着海浪的起伏，第一浮动球箱每一次无论是向上运动或是向下运动，始终有一组传动机构(齿轮组或链轮组)会带动从动轴转动进行发电，从而有效避免了内耗，大大提高了发电效率。
发电机组安装在发电机组外架上，发电机组外架通过套筒与固定桩滑动配合，限定了发电机组只能在上下方向运动，在浮箱的作用下，整个发电机组及发电机组外架随海水潮汐的降低而降低，升高而升高，使整个发电机组永远保持在与海水平面接触，这样浮动驱动第一主动轴运转的连杆能有效实现摆动，从而大大提高了动力转换能力，确保了发电的有效性和持续性。
为了进一步增强发电机组定位的可靠性，设置有四根固定桩按矩形分布，在所述发电机组外架的四个角处均固定有套筒，该套筒活套于对应的固定桩上。
作为优选，四根固定桩的顶端之间通过外架框架连接在一起，在外架框架的四个角处设置固定座，各固定座固套于对应的固定桩上。
为了使发电机组受到的浮力更均衡，在每个套筒的旁边均设置有浮箱，四个浮箱按矩形分布。
作为优选，所述浮箱的顶部与发电机组外架相固定。
为了简化结构，便于发电机组安装，确保发电机组安装牢靠，在所述发电机组外壳的顶部固定两根相互平行的悬臂，各悬臂的端部安装固定套，该固定套固套于所述发电机组外架上。
为了使发出的电能够入网应用，所述发电机接出有发电输出电缆，发电机通过发电输出电缆将电流输送到储能电池箱，储能电池箱储备的电能通过储能控制系统将电流电压保持在所需要的设定值后，再通过电源输出端将电力输出。
在所述发电机组外壳外面相对于第一浮动球箱的另一侧设置有第二浮动球箱，所述第二浮动球箱与第二浮球连杆的一头连接，第二浮球连杆的另一头通过第四正向单向器套装于第二主动轴上，所述第二主动轴与发电机组的外壳可转动连接，在第二主动轴位于发电机组外壳内的轴身上通过第五正向单向器套装第二主动齿轮，所述第二主动齿轮与第二从动齿轮啮合，第二从动齿轮通过第六正向单向器套装于从动轴上。
由于海浪是一个接一个连续不断的，当第一浮动球箱处于前一个海浪的波峰位置时，后一个海浪托起第二浮动球箱向上运动，第二浮动球箱带动第二浮球连杆，使第四正向单向器处于夹紧状态，进而带动第二主动轴顺时针方向转动，第二主动轴转动的同时使第五正向单向器处于夹紧状态，第二主动齿轮也顺时针方向转动，第二主动齿轮带动第二从动齿轮，使第六正向单向器也夹紧，从而将扭矩传递给从动轴，驱动发电机运转进行发电；第二浮动球箱随海浪下降时，第四、第五、第六正向单向器均处于脱开状态，第二从动齿轮空转，此时发电机只由第一浮动球箱产生的力矩带动发电。以上结构利用海浪一个接一个连续不断的特性，增加了海浪利用的效率，避免了发电工作出现停顿，有效确保了发电的持续性和稳定性。
作为优选，在所述发电机组外壳外面相对于第一浮动球箱的另一侧设置有多个第二浮动球箱，每个第二浮动球箱配备一根第二浮球连杆，各第二浮动球箱与第二主动轴的距离不相等。以上结构将多个第二浮动球箱设置于海浪前进方向的不同位置，随着海浪的不断向前推进，始终有至少一个第二浮动球箱会被托起向上运动，从而进一步确保了海浪发电的利用率及连续性。
本发明的有益效果是：
1)本发电传动装置内部实现了不需工作的每组传动机构均为全超越脱开状态，有效提高了传动效率，随着海浪的起伏能够持续发电，避免了内耗，大大提高了发电效率；
2)本发明结构简单、可靠性好、制造成本低；
3)本发明可随时在潮起潮落时，永远保持与海平面接触，保证任何时候都能有效的发电；
4)本发明由于有自动升降功能，同时又有固定功能把发电机组固定在发电机组外架上，可以保证发电机组不偏移，而只让第一浮动球箱上下摆动，且随时保证有效发电；
5)本发明设有电力储能系统，可将每一次不均衡发出的电直接输入到储能电池箱内进行储存，这样不仅可以将不均衡的电流变得均衡，同时还可将夜间发的电能储存起来，在白天用电高峰时输出来使用；
6)本装置还设有一个电力平衡控制系统，可将储能电池箱内的电能控制在很稳定的电流、电压下将其输送到终端使用，同时还能保障发电机发出的电能瞬间输入到储能电池箱内。
附图说明
图1是实施例1主视方向的结构示意图。
图2是实施例1俯视方向的结构示意图。
图3是实施例1发电机组的结构示意图。
图4是实施例1第一主动齿轮带动第一从动齿轮的示意图。
图5是实施例1主动链轮带动从动链轮的示意图。
图6是实施例2主视方向的结构示意图。
图7是实施例2发电机组的结构示意图。
图8是第二浮动球箱驱动第二主动轴的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
如图1、图2、图3、图4、图5所示，发电机组P由外壳、第一主动轴3、从动轴7、第一主动齿轮11、第一从动齿轮12、主动链轮4、链条5、从动链轮6、轴承和单向器等部件组成。在外壳内设置两根相互平行的第一主动轴3和从动轴7，第一主动轴3的两头以及从动轴7的两头均通过轴承与发电机组P的外壳相支承。在从动轴7的中部安装发电机8，发电机8接出有发电输出电缆13，发电机8通过发电输出电缆13将电流输送到储能电池箱14，储能电池箱14位于外壳的外面，储能电池箱14储备的电能通过储能控制系统15将电流电压保持在所需要的设定值后，再通过电源输出端16将电力输出。储能控制系统15采用现有技术，在此不做赘述。
在从动轴7的一端通过第二正向单向器10套装第一从动齿轮12，从动轴7的另一端通过第三正向单向器9A套装从动链轮6，第一从动齿轮12与第一主动齿轮11啮合，第一主动齿轮11通过第一正向单向器9套装于第一主动轴3的一端，从动链轮6通过链条5与主动链轮4连接，该主动链轮4通过反向单向器10A套装于第一主动轴3的另一端。单向器也称超越离合器，具有接合与脱离两种状态，单向器接合时，齿轮或链轮与对应的轴成为一个整体，能够一起转动；单向器脱离时，齿轮或链轮与对应的轴处于分开状态，不能相互传递动力。单向器的结构及工作原理为现有技术，在此不做赘述。
在发电机组P的壳体外设置有第一浮动球箱1，该第一浮动球箱1活套于第一浮球连杆2一端的端部，第一浮球连杆2的另一端与第一主动轴3固定连接在一起。
发电机组P位于多根相互平行的固定桩17所围成的空间内，本实施例设置有四根固定桩17按矩形分布。四根固定桩17的顶端之间通过外架框架24连接在一起，在外架框架24的四个角处设置固定座18，各固定座18固套于对应的固定桩17上。在发电机组P外壳的顶部固定两根相互平行的悬臂25，各悬臂25的端部安装固定套21，该固定套21固套于发电机组外架19上，同一个发电机组外架19上可设置一个或多个发电机组。在发电机组外架19的四个角处均固定有套筒23，该套筒23活套于对应的固定桩17上，套筒23与对应的固定桩17滑动配合。在发电机组外架19上装有至少一个使发电机组外架19及发电机组P始终漂浮于海面上的浮箱20，本实施例中，在每个套筒23的旁边均设置有浮箱20，四个浮箱20按矩形分布，浮箱20的顶部与发电机组外架19相固定。
本发明的工作原理如下：
如图3、图4所示，第一浮动球箱1通过海浪上下运动产生一种上下动力，当第一浮动球箱1上下运动时，通过浮球连杆2使第一主动轴3形成上下旋转运动，第一浮动球箱1向下运动时，第一主动轴3向下转动，并带动第一正向单向器9进入夹紧状态，使第一主动齿轮11同时向顺时针方向旋转，第一主动齿轮11带动第一从动齿轮12向逆时针方向旋转，第一从动齿轮12内圈安装的第二正向单向器10将从动轴7夹紧，使从动轴7逆时针方向旋转，从而驱动发电机8运转进行发电；此过程中，第一主动轴3上的反向单向器10A与主动链轮4被超越脱开，使主动链轮4不产生旋转动力，而从动轴7上的第三正向单向器9A同时被自动超越形成空转，以此形成齿轮组为工作状态，链轮组为全超越状脱开态。
如图3、图5所示，当第一浮动球箱1向上运动时，第一主动轴3向上转动，并带动反向单向器10A进入夹紧状态，使主动链轮4同时向逆时针方向旋转，主动链轮4通过链条5带动从动链轮6向逆时针方向旋转，从动链轮6内圈安装的第三正向单向器9A将从动轴7夹紧，使从动轴7逆时针方向旋转，从而驱动发电机8运转进行发电；此过程中，第一主动轴3上的第一正向单向器9与第一主动齿轮11被超越脱开，使第一主动齿轮11不产生旋转动力，而从动轴7上的第二正向单向器10同时被自动超越形成空转，以此形成链轮组为工作状态，齿轮组为全超越脱开状态。
由此可见，随着海浪的起伏，第一浮动球箱1每一次无论是向上运动或是向下运动，始终有一组传动机构(齿轮组或链轮组)会带动从动轴7转动进行发电，随着海浪起伏，齿轮组和链轮组交替传动，使从动轴持续旋转带动发电机8发电。
发电机组P安装在发电机组外架19上，发电机组外架19与固定桩17滑动配合，限定了发电机组P只能在上下方向运动，在浮箱20的作用下，整个发电机组P及发电机组外架19随海水潮汐的降低而降低，升高而升高，使整个发电机组永远保持在与海水平面接触。
实施例2
如图6、图7、图8并结合图3、图4、图5所示，本实施例在实施例1的基础上增加了一套增力机构，该增力机构由第二浮动球箱26、第二浮球连杆27、第四正向单向器28、第二主动轴29、第五正向单向器30、第二主动齿轮31、第二从动齿轮32和第六正向单向器33等构成。其中，第二浮动球箱26设置于发电机组P外壳的外面，第二浮动球箱26和第一浮动球箱1分居在发电机组P外壳的两侧。第二浮动球箱26的数目可以是一个、两个或者多个，每个第二浮动球箱26均配备一根第二浮球连杆27。第二浮动球箱26与第二浮球连杆27的一头连接，第二浮球连杆27的另一头通过第四正向单向器28套装于第二主动轴29上。当第二浮动球箱26的数目为多个时，各第二浮动球箱26与第二主动轴29的距离不相等。
第二主动轴29穿过发电机组P的外壳，第二主动轴29通过轴承与发电机组P的外壳可转动连接。在第二主动轴29位于发电机组P外壳内的轴身上通过第五正向单向器30套装第二主动齿轮31，第二主动齿轮31与第二从动齿轮32啮合，第二从动齿轮32通过第六正向单向器33套装于从动轴7上。
增力机构的工作原理如下：
由于海浪是一个接一个连续不断的，当第一浮动球箱1处于前一个海浪的波峰位置时，后一个海浪托起第二浮动球箱26向上运动，第二浮动球箱26带动第二浮球连杆27，使第四正向单向器28处于夹紧状态，进而带动第二主动轴29顺时针方向转动，第二主动轴29转动的同时使第五正向单向器30处于夹紧状态，第二主动齿轮31也顺时针方向转动，第二主动齿轮31带动第二从动齿轮32逆时针转动，使第六正向单向器33也夹紧，从而将附加扭矩传递给从动轴7，驱动发电机8运转进行发电；第二浮动球箱26随海浪下降时，第四、第五、第六正向单向器均处于脱开状态，第二从动齿轮32空转，此时发电机只由第一浮动球箱1产生的力矩带动发电。
第一浮动球箱1和第二浮动球箱26向下运动时主要由其自身的重力起作用，为了增加发电效率，可以将第一浮动球箱1设计得尽可能大。作为等同的替换：第四、第五、第六正向单向器也可以全部由反向单向器替代，此时第二主动轴29与从动轴7之间配置合适的传动结构，使第二浮动球箱26向下运动时将力矩传动给从动轴7，而第二浮动球箱26向上运动时第二从动齿轮32空转。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，如改变浮动球箱与连杆的连接方式、或者改变发电机组与发电机组外架的安装方式、或者改变浮箱的数目、或者改变固定桩的分布形式等等，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种海浪发电装置，其特征在于：发电机组(P)位于多根相互平行的固定桩(17)所围成的空间内，该发电机组(P)固定安装于发电机组外架(19)上，在所述发电机组外架(19)上设置与固定桩(17)一一对应的套筒(23)，各套筒(23)与对应的固定桩(17)滑动配合，且发电机组外架(19)上装有至少一个使发电机组外架(19)及发电机组(P)始终漂浮于海面上的浮箱(20)；
所述发电机组(P)具有外壳，该外壳内可转动地设置有从动轴(7)，在从动轴(7)上安装发电机(8)，且从动轴(7)上通过第二正向单向器(10)套装第一从动齿轮(12)，从动轴(7)上通过第三正向单向器(9A)还套装从动链轮(6)，所述第一从动齿轮(12)与第一主动齿轮(11)啮合，第一主动齿轮(11)通过第一正向单向器(9)套装于第一主动轴(3)上，所述从动链轮(6)通过链条(5)与主动链轮(4)连接，该主动链轮(4)通过反向单向器(10A)套装于第一主动轴(3)上，所述第一主动轴(3)与壳体可转动连接，在壳体外设置有第一浮动球箱(1)，该第一浮动球箱(1)与第一浮球连杆(2)的一端连接，第一浮球连杆(2)的另一端与所述第一主动轴(3)连接。
2.如权利要求1所述的海浪发电装置，其特征在于：设置有四根固定桩(17)按矩形分布，在所述发电机组外架(19)的四个角处均固定有套筒(23)，该套筒(23)活套于对应的固定桩(17)上。
3.如权利要求2所述的海浪发电装置，其特征在于：四根固定桩(17)的顶端之间通过外架框架(24)连接在一起，在外架框架(24)的四个角处设置固定座(18)，各固定座(18)固套于对应的固定桩(17)上。
4.如权利要求2所述的海浪发电装置，其特征在于：在每个套筒(23)的旁边均设置有浮箱(20)，四个浮箱(20)按矩形分布。
5.如权利要求4所述的海浪发电装置，其特征在于：所述浮箱(20)的顶部与发电机组外架(19)相固定。
6.如权利要求1任一所述的海浪发电装置，其特征在于：在所述发电机组(P)外壳的顶部固定两根相互平行的悬臂(25)，各悬臂(25)的端部安装固定套(21)，该固定套(21)固套于所述发电机组外架(19)上。
7.如权利要求3所述的海浪发电装置，其特征在于：所述发电机(8)接出有发电输出电缆(13)，发电机(8)通过发电输出电缆(13)将电流输送到储能电池箱(14)，储能电池箱(14)储备的电能通过储能控制系统(15)将电流电压保持在所需要的设定值后，再通过电源输出端(16)将电力输出。
8.如权利要求1-7任一所述的海浪发电装置，其特征在于：在所述发电机组(P)外壳外面相对于第一浮动球箱(1)的另一侧设置有第二浮动球箱(26)，所述第二浮动球箱(26)与第二浮球连杆(27)的一头连接，第二浮球连杆(27)的另一头通过第四正向单向器(28)套装于第二主动轴(29)上，所述第二主动轴(29)与发电机组(P)的外壳可转动连接，在第二主动轴(29)位于发电机组(P)外壳内的轴身上通过第五正向单向器(30)套装第二主动齿轮(31)，所述第二主动齿轮(31)与第二从动齿轮(32)啮合，第二从动齿轮(32)通过第六正向单向器(33)套装于从动轴(7)上。
9.如权利要求8所述的海浪发电装置，其特征在于：在所述发电机组(P)外壳外面相对于第一浮动球箱(1)的另一侧设置有多个第二浮动球箱(26)，每个第二浮动球箱(26)配备一根第二浮球连杆(27)，各第二浮动球箱(26)与第二主动轴(29)的距离不相等。
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