CN109989872B - 一种具有自动调节功能的洋流能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种具有自动调节功能的洋流能发电装置，属于新能源利用技术领域。它解决了现有洋流能发电装置不能自动调节等技术问题。本洋流能发电装置包括支撑柱，支撑柱由上至下依次间隔套设有上环体、中环体和下环体，上环体轴向固定周向转动连接在支撑柱上且上环体上连接有发电机转子，中环体和下环体均滑动套设在支撑柱上，中环体和下环体之间通过套筒相连接，套筒滑动套设在支撑柱上；下环体下方还连接有套管，套管上连接有升降翼和尾翼；升降翼在气流的驱动下能够带动套管轴向移动，上环体和中环体通过多级平行四杆机构连接有发电叶片。本发明中的洋流能发电装置能够根据洋流力的大小自动调节发电叶片的直径，减小波动，提高了其使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于新能源利用装置技术领域，涉及一种洋流能发电装置，特别是一种具有自动调节功能的洋流能发电装置。
背景技术
海洋中除了由引潮力引起的潮汐运动外，海水还具有洋流运动，洋流是大洋表层海水常年大规模的沿一定方向进行的较为稳定的流动，引起洋流运动的因素主要动力是风，也可以是热盐效应造成的海水密度分布的不均匀性。巨大的洋流系统促进了地球高低纬度地区的能量交换。洋流与所经流经区域之间，也通过能力交换改变其环境特征。
随着人们对环保的日益重视，洋流能利用逐渐被提上日程，最容易想到的就是利用洋流能进行发电，减少火力发电大量燃烧带来的二氧化碳污染以及燃煤污染。海洋洋流能的能量丰富，如果能够高效利用起来，必将能够造福人类。但是由于洋流能很不稳定，时大时小，导致现有的利用洋流能进行发电的装置及技术还不够成熟。海洋洋流向及洋流速波动较大，较小的洋流力有时启动不了发电叶轮，较大的洋流力又会使得发电机承受不了冲击，对发电机设备造成不利影响。
中国专利(公告号：CN103133226A，公开日：2013-06-05)公开了一种集聚风发电和洋流发电于一体的发电系统，其包括浮动体，浮动体上有聚风发电单元和洋流发电单元，浮动体为船形空腔，洋流发电单元处于浮动体内，洋流发电单元包括处于浮动体两端的洋流入口和尾流出口，洋流入口与尾流出口间连有洋流增速管道。洋流入口处有聚流斗，该聚流斗的外端和里端均为长方形且其口径自其外端到里端逐渐变小；洋流增速管道的口径为长方形，其与聚流斗相连的一端口径与聚流斗相同，且洋流增速管道的口径自其与聚流斗相连的一端到另一端逐渐变大。洋流增速管道上方的浮动内有空压机、输变电装置、水轮机和电机，电机的输出端子借助电缆与输变电装置相连。电机的输出轴与水轮机的输出轴相连。水轮机及电机至少有两套，且这些水轮机及电机沿聚流管道的纵向布置。水轮机含有筒状外壳，该筒状外壳呈封闭状，筒状外壳的纵向一侧加工贯通其长度的开口。洋流增速管道上壁上有开口，该开口四周与筒状外壳上的开口四周间呈密封状连接在一起。空压机的出气口借助管道与筒状外壳的内腔上部相连通。筒状外壳内设置有转轴，转轴两端借助轴承分别与筒状外壳两端板上的中心孔相配合。转轴四周均布有四列连杆，连杆里端固定在转轴上，每列连杆的外端固定有一个水斗，并使水斗转至邻近洋流入口一侧时，水斗的口部朝上或朝前，由筒状外壳、转轴、连杆和水斗构成水轮机。
上述专利文献中的水轮机及电机不能自动调节，不能很好的适应复杂的海洋环境。
发明内容
本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种具有自动调节功能的洋流能发电装置，本发明所要解决的技术问题是：如何提高洋流能发电装置的自动调节能力从而适应不同的洋流大小海况。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种具有自动调节功能的洋流能发电装置，包括支撑柱，其特征在于，所述支撑柱由上至下依次间隔套设有上环体、中环体和下环体，所述上环体轴向固定周向转动连接在所述支撑柱上且所述上环体上连接有发电机转子，所述中环体和下环体均滑动套设在所述支撑柱上，所述中环体和下环体之间通过套筒相连接，所述套筒滑动套设在所述支撑柱上；所述下环体下方还连接有套管，所述套管上连接有升降翼和尾翼；所述升降翼在气流的驱动下能够带动所述套管轴向移动，所述上环体和中环体通过多级平行四杆机构连接有发电叶片。
其原理如下：上环体连接发电机转子，洋流通过发电叶片带动上环体转动时，驱动发电机转子转动产生电能，中环体与下环体能够沿着支撑柱上下移动，上环体与中环体分别连接多级平行四杆机构的两个端点，即每个发电叶片由多级平行四杆机构控制其伸缩，中环体与下环体通过套筒连接，使得中环体与下环体同步上下运动，套管上设置的升降翼与飞机的机翼原理相似，洋流流过升降翼会使得升降翼上升从而使得多级平行四杆机构变形，进一步使得发电叶片直径变小，减小发电机受到的力矩。反之，当洋流速降低时，升降翼下降，中环体在下环体及套筒的重力作用下下降，从而使得发电叶片直径变大，以便提高力矩。套管上设置的尾翼保证升降翼始终朝向洋流流来的方向。
本洋流能发电装置能够根据洋流力的大小自动调节发电叶片的直径，从而使得发电叶片的大小能够根据洋流力做适应性的调节，当洋流速较小时增大发电叶片直径使其获得更大的力矩，以便启动发电机，当洋流力较大时，能够减小发电叶片的直径从而降低发电机受到大的力矩，减小波动，提高其使用寿命。
在上述的具有自动调节功能的洋流能发电装置中，所述多级平行四杆机构包括连杆一、连杆二、连杆三、连杆四和连接杆，所述连杆一的一端与所述上环体的外周面相铰接，所述连杆二的一端与所述中环体的外周面相铰接，所述连杆三的一端与所述发电叶片的上侧相铰接，所述连杆四的一端与所述发电叶片的下侧相铰接；所述连杆一的另一端与所述连杆三的另一端以及连接杆的一端相铰接，所述连杆二的另一端与所述连杆四的另一端以及连接杆的另一端相铰接。
在上述的具有自动调节功能的洋流能发电装置中，所述发电叶片的数量为六个且沿所述支撑柱的周向均匀间隔分布，每个所述发电叶片均通过一个所述多级平行四杆机构与所述上环体以及中环体相连接。
在上述的具有自动调节功能的洋流能发电装置中，所述下环体的底部与所述套管的上端通过轴向推力轴承相连接。
下环体与套管接触的地方通过设置轴向推力轴承，减小了下环体相对套管转动时受到的摩擦力，减少磨损。
在上述的具有自动调节功能的洋流能发电装置中，所述尾翼具有连接臂，所述连接臂与所述套管周向固连，所述升降翼的一端与所述套管固连，另一端沿所述套管的径向向外延伸；所述升降翼的数量为两个且对称设置在所述套管的两侧；所述尾翼的数量为一个，所述尾翼呈竖向设置的板状，所述连接臂的长度方向与所述升降翼的长度方向相垂直。
与现有技术相比，本发明中的洋流能发电装置能够根据洋流力的大小自动调节发电叶片的直径，从而使得发电叶片的大小能够根据洋流力做适应性的调节，当洋流速较小时增大发电叶片直径使其获得更大的力矩，以便启动发电机，当洋流力较大时，能够减小发电叶片的直径从而降低发电机受到大的力矩，减小波动，提高其使用寿命。
附图说明
图1是本洋流能发电装置的结构示意图。
图2是本洋流能发电装置的局部俯视结构示意图。
图3是本洋流能发电装置的局部侧视结构示意图。
图中，1、支撑柱；2、上环体；3、中环体；4、下环体；5、多级平行四杆机构；51、连杆一；52、连杆二；53、连杆三；54、连杆四；55、连接杆；6、发电叶片；8、套筒；9、套管；10、升降翼；11、尾翼；11a、连接臂；12、轴向推力轴承；13、发电机转子。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2和图3所示，本洋流能发电装置包括支撑柱1，支撑柱1由上至下依次间隔套设有上环体2、中环体3和下环体4，上环体2轴向固定周向转动连接在支撑柱1上且上环体2上连接有发电机转子13，中环体3和下环体4均滑动套设在支撑柱1上，中环体3和下环体4之间通过套筒8相连接，套筒8滑动套设在支撑柱1上；下环体4下方还连接有套管9，下环体4的底部与套管9的上端通过轴向推力轴承12相连接，套管9上连接有升降翼10和尾翼11；升降翼10在气流的驱动下能够带动套管9轴向移动，上环体2和中环体3通过多级平行四杆机构5连接有发电叶片6。
进一步的，如图1所示，多级平行四杆机构5包括连杆一51、连杆二52、连杆三53、连杆四54和连接杆55，连杆一51的一端与上环体2的外周面相铰接，连杆二52的一端与中环体3的外周面相铰接，连杆三53的一端与发电叶片6的上侧相铰接，连杆四54的一端与发电叶片6的下侧相铰接；连杆一51的另一端与连杆三53的另一端以及连接杆55的一端相铰接，连杆二52的另一端与连杆四54的另一端以及连接杆55的另一端相铰接。
如图2所示，发电叶片6的数量为六个且沿支撑柱1的周向均匀间隔分布，每个发电叶片6均通过一个多级平行四杆机构5与上环体2以及中环体3相连接。
结合如图3所示，尾翼11具有连接臂11a，连接臂11a与套管9周向固连，升降翼10的一端与套管9固连，另一端沿套管9的径向向外延伸；升降翼10的数量为两个且对称设置在套管9的两侧；尾翼11的数量为一个，尾翼11呈竖向设置的板状，连接臂11a的长度方向与升降翼10的长度方向相垂直。
使用时，洋流通过发电叶片6带动上环体2转动，驱动发电机转子13转动产生电能，中环体3与下环体4能够沿着支撑柱1上下移动，上环体2与中环体3分别连接多级平行四杆机构5的两个端点，即每个发电叶片6由多级平行四杆机构5控制其伸缩，中环体3与下环体4通过套筒8连接，使得中环体3与下环体4同步上下运动，套管9上设置的升降翼10与飞机的机翼原理相似，洋流流过升降翼10会使得升降翼10上升从而使得多级平行四杆机构5变形，进一步使得发电叶片6直径变小，减小发电机受到的力矩。反之，当洋流速降低时，升降翼10下降，中环体3在下环体4及套筒8的重力作用下下降，从而使得发电叶片6直径变大，以便提高力矩。套管9上设置的尾翼11保证升降翼10始终朝向洋流流来的方向。
本洋流能发电装置能够根据洋流力的大小自动调节发电叶片6的直径，从而使得发电叶片6的大小能够根据洋流力做适应性的调节，当洋流速较小时增大发电叶片6直径使其获得更大的力矩，以便启动发电机，当洋流力较大时，能够减小发电叶片6的直径从而降低发电机受到大的力矩，减小波动，提高其使用寿命。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了1、支撑柱；2、上环体；3、中环体；4、下环体；5、多级平行四杆机构；51、连杆一；52、连杆二；53、连杆三；54、连杆四；55、连接杆；6、发电叶片；8、套筒；9、套管；10、升降翼；11、尾翼；11a、连接臂；12、轴向推力轴承；13、发电机转子等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (3)
1.一种具有自动调节功能的洋流能发电装置，包括支撑柱(1)，其特征在于，所述支撑柱(1)由上至下依次间隔套设有上环体(2)、中环体(3)和下环体(4)，所述上环体(2)轴向固定周向转动连接在所述支撑柱(1)上且所述上环体(2)上连接有发电机转子(13)，所述中环体(3)和下环体(4)均滑动套设在所述支撑柱(1)上，所述中环体(3)和下环体(4)之间通过套筒(8)相连接，所述套筒(8)滑动套设在所述支撑柱(1)上；所述下环体(4)下方还连接有套管(9)，所述套管(9)上连接有升降翼(10)和尾翼(11)；所述升降翼(10)在气流的驱动下能够带动所述套管(9)轴向移动，所述上环体(2)和中环体(3)通过多级平行四杆机构(5)连接有发电叶片(6)；所述多级平行四杆机构(5)包括连杆一(51)、连杆二(52)、连杆三(53)、连杆四(54)和连接杆(55)，所述连杆一(51)的一端与所述上环体(2)的外周面相铰接，所述连杆二(52)的一端与所述中环体(3)的外周面相铰接，所述连杆三(53)的一端与所述发电叶片(6)的上侧相铰接，所述连杆四(54)的一端与所述发电叶片(6)的下侧相铰接；所述连杆一(51)的另一端与所述连杆三(53)的另一端以及连接杆(55)的一端相铰接，所述连杆二(52)的另一端与所述连杆四(54)的另一端以及连接杆(55)的另一端相铰接；所述下环体(4)的底部与所述套管(9)的上端通过轴向推力轴承(12)相连接。
2.根据权利要求1所述的具有自动调节功能的洋流能发电装置，其特征在于，所述发电叶片(6)的数量为六个且沿所述支撑柱(1)的周向均匀间隔分布，每个所述发电叶片(6)均通过一个所述多级平行四杆机构(5)与所述上环体(2)以及中环体(3)相连接。
3.根据权利要求1或2所述的具有自动调节功能的洋流能发电装置，其特征在于，所述尾翼(11)具有连接臂(11a)，所述连接臂(11a)与所述套管(9)周向固连，所述升降翼(10)的一端与所述套管(9)固连，另一端沿所述套管(9)的径向向外延伸；所述升降翼(10)的数量为两个且对称设置在所述套管(9)的两侧；所述尾翼(11)的数量为一个，所述尾翼(11)呈竖向设置的板状，所述连接臂(11a)的长度方向与所述升降翼(10)的长度方向相垂直。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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