CN110296036A - 一种波浪能发电机械传动系统及其实现方法 - Google Patents

一种波浪能发电机械传动系统及其实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种波浪能发电机械传动系统及其实现方法，传动系统包括从能量输入端到输出端依次设置的能量采集装置、正反转换向装置、传动装置、发电装置。本发明通过设置能量采集装置进行能量的采集，该采集的波浪能可以是潮涨的时候，也可以是潮落的时候，对于潮涨、潮落不同方向的波浪能通过正反转换向装置统一换成一个传动方向，实现正反两个方向采集波浪能；该采集的能量通过传动装置实现稳定输出，进而再通过发电装置发电，有效地实现了将海洋潮汐波浪能转换成机械能，进而进行发电的目的。

Description

一种波浪能发电机械传动系统及其实现方法
技术领域
本发明涉及一种波浪能发电机械传动系统及其实现方法，属于海洋波浪能发电领域。
背景技术
波浪能发电技术能够高效地将海洋能转化为电能，在传统不可再生能源枯竭的今天，波浪能发电越来越凸显其优势。在能源逐渐枯竭及环境状况日益恶化的形势下，如何有效利用资源丰富、可再生的海洋资源，显得十分重要，因此，设计一种波浪能发电机械传动系统及实现方法，以高效利用行星齿轮传动机构的大传动比进行波浪能发电，将取之不尽的波浪能转换为电能。
发明内容
本发明提供了一种波浪能发电机械传动系统及其实用方法，以用于实现将海洋潮汐波浪能转换成机械能，进而进行发电。
本发明的技术方案是：一种波浪能发电机械传动系统，包括从能量输入端到输出端依次设置的能量采集装置2、正反转换向装置4、传动装置5、发电装置6；所述能量采集装置2，用于采集波浪能转变成机械能，并将其传至正反转换向装置4；所述正反转换向装置4，用于对能量采集装置2传递的不同转动方向的能量统一成一个传动方向后传至传动装置5；所述传动装置5，用于对正反转换向装置4输出的能量进行稳定输出至发电装置6；所述发电装置6，用于通过传动装置5驱动转动，进行发电。
所述能量采集装置2与通过保护壳3封装的正反转换向装置4、传动装置5、发电装置6通过固定在海岸边的支架9支撑。
所述正反转换向装置4与传动装置5通过第二联轴器8连接，传动装置5与发电装置6通过第一联轴器7连接。
所述能量采集装置2包括转子轴1、叶片18、转子19；其中转子轴1的输入端通过轴承与支架9连接，转子轴1的输出端与正反向换向装置4的输入轴耦合连接，转子19通过轴承安装在转子轴1上，转子19绕转子轴1转动，叶片18装配到转子19上。
所述能量采集装置2中叶片18具有6个，6个叶片18均匀布置，与转子19焊接。
所述正反转换向装置4由正反转换向装置输入轴12、正反转换向装置输出轴16、第一超越离合器13、第二超越离合器17、第一锥齿轮10、第二锥齿轮15、第三锥齿轮14以及轴承11组成；其中正反转换向装置输入轴12、正反转换向装置输出轴16均通过轴承11支撑，正反转换向装置输入轴12一端与能量采集装置2中的转子轴1的输出端连接，正反转换向装置输入轴12另一端依次与第一超越离合器13内圈通过键连接、与第二超越离合器17内圈通过键连接，第一超越离合器13外圈与第一锥齿轮10通过键连接，第一锥齿轮10、第二锥齿轮15与第三锥齿轮14啮合，第二超越离合器17外圈与第二锥齿轮15通过螺栓连接，第二锥齿轮15与正反转换向装置输出轴16一端通过键连接，正反转换向装置输出轴16另一端与传动装置5的输入轴耦合连接；第一超越离合器13与第二超越离合器17传动方向相反。
所述传动装置5包括太阳轮20、行星轮21、行星架22、传动装置输入轴23、传动装置输出轴24、齿圈25、外壳26；其中传动装置输入轴23一端与正反转换向装置4的输出轴连接，传动装置输入轴23另一端与行星架22的一端通过螺栓连接，3个行星轮21与行星架22的另一端端通过轴承连接，太阳轮20与传动装置输出轴24一端连接，3个行星轮21与太阳轮20外啮合、与齿圈25内啮合，齿圈25外侧与外壳26固定，行星轮21自转的同时绕太阳轮20公转，传动装置输出轴24另一端与发电装置6连接。
所述发电装置6主要包括交流发电机，与传动装置5的输出轴动力耦合连接，交流发电机发电量通过导线输送到电厂。
一种采用波浪能发电机械传动系统实现波浪能发电的方法，
能量采集装置2从海岸边获取波浪能，获取波浪能后，首先将能量通过转子轴1传递到正反转换向装置4，正反转换向装置4对采集的不同方向的波浪能进行统一方向输出：
第一条输出路径：当正反转换向装置输入轴12沿A向转动时，第一超越离合器13内圈、外圈转动，通过第一超越离合器13外圈带动第一锥齿轮10沿A向转动，第一锥齿轮10带动第三锥齿轮14转动，第三锥齿轮14带动第二锥齿轮15沿B向转动，当正反转换向装置输入轴12沿A向转动时，第二超越离合器17只有内圈会转动，正反转换向装置输入轴12的A向转动对第二锥齿轮15的运动状态没有影响，第二锥齿轮15只会沿B向转动，同时，第二锥齿轮15转动带动正反转换向装置输出轴16沿B向转动；
第二条输出路径：当正反转换向装置输入轴12沿B向转动时，第一超越离合器13只有内圈会转，外圈不会转动，正反转换向装置输入轴12沿B向转动时对第一锥齿轮10的运动状态没有影响，当正反转换向装置输入轴12沿B向转动时，第二超越离合器17内圈、外圈会沿B向转动，同时，与第二超越离合器17外圈连接的第二锥齿轮15沿B向转动，从而使第二锥齿轮15连接的正反转换向装置输出轴16沿B向转动；其中，两种输出路径下，A向与B向表示相反的两个方向；
通过沿B向转动的正反转换向装置输出轴16来带动传动装置输入轴23的转动，进而带动行星架22的转动，行星架22上的行星轮21绕太阳轮20转动，带动太阳轮20转动，进而带动与太阳轮20连接的传动装置输出轴24转动；
传动装置输出轴24与交流发电机输入轴动力耦合连接，从而驱动交流电机转动进行发电，最后输出到电厂。
本发明的有益效果是：本发明通过设置能量采集装置进行能量的采集，该采集的波浪能可以是潮涨的时候，也可以是潮落的时候，对于潮涨、潮落不同方向的波浪能通过正反转换向装置统一换成一个传动方向，实现正反两个方向采集波浪能，提高了波浪能发电效率以及波浪能利用率；该采集的能量通过传动装置实现稳定输出，进而再通过发电装置发电，有效地实现了将海洋潮汐波浪能转换成机械能，进而进行发电的目的。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明正反转换向装置结构示意图；
图3为本发明能量采集装置结构示意图一；
图4为本发明能量采集装置结构示意图二；
图5为本发明传动装置内部结构示意图；
图6为本发明传动装置外部结构示意图；
图中各标号为：1-转子轴，2-能量采集装置，3-保护壳，4-正反转换向装置，5-传动装置，6-发电装置，7-第一联轴器，8-第二联轴器，9-支架，10-第一锥齿轮，11-轴承，12-正反转换向装置输入轴，13-第一超越离合器，14-第三锥齿轮，15-第二锥齿轮，16-正反转换向装置输出轴，17-第二超越离合器，18-叶片，19-转子，20-太阳轮，21-行星轮，22-行星架，23-传动装置输入轴，24-传动装置输出轴，25-齿圈，26-外壳。
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，但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1：如图1-6所示，一种波浪能发电机械传动系统，包括从能量输入端到输出端依次设置的能量采集装置2、正反转换向装置4、传动装置5、发电装置6；所述能量采集装置2，用于采集波浪能转变成机械能，并将其传至正反转换向装置4；所述正反转换向装置4，用于对能量采集装置2传递的不同转动方向的能量统一成一个传动方向后传至传动装置5；所述传动装置5，用于对正反转换向装置4输出的能量进行稳定输出至发电装置6；所述发电装置6，用于通过传动装置5驱动转动，进行发电。
进一步地，可以设置所述能量采集装置2与通过保护壳3封装的正反转换向装置4、传动装置5、发电装置6通过固定在海岸边的支架9支撑(整体为岸基设备，固定在海岸上，不易倾倒，增加其稳定工作性能且易于安装实施)。
进一步地，可以设置所述正反转换向装置4与传动装置5通过第二联轴器8连接，传动装置5与发电装置6通过第一联轴器7连接。将正反转换向装置4的输出与传动装置5的输入连接，而不是传动装置5的输出与正反转换向装置4的输入连接，可以避免，经过传动装置升速后再换向有可能会对换向装置造成破坏；同时将正反转换向装置4的输出与传动装置5的输入连接，先换向再升速可使输出要更优。
进一步地，可以设置所述能量采集装置2包括转子轴1、叶片18、转子19；其中转子轴1的输入端通过轴承与支架9连接，转子轴1的输出端与正反向换向装置4的输入轴耦合连接，转子19通过轴承安装在转子轴1上，转子19绕转子轴1转动，叶片18装配到转子19上。
进一步地，可以设置所述能量采集装置2中叶片18具有6个，6个叶片18均匀布置，与转子19焊接。
进一步地，可以设置所述正反转换向装置4由正反转换向装置输入轴12、正反转换向装置输出轴16、第一超越离合器13、第二超越离合器17、第一锥齿轮10、第二锥齿轮15、第三锥齿轮14以及轴承11组成；其中正反转换向装置输入轴12、正反转换向装置输出轴16均通过轴承11支撑，正反转换向装置输入轴12一端与能量采集装置2中的转子轴1的输出端连接，正反转换向装置输入轴12另一端依次与第一超越离合器13内圈通过键连接、与第二超越离合器17内圈通过键连接，第一超越离合器13外圈与第一锥齿轮10通过键连接，第一锥齿轮10、第二锥齿轮15与第三锥齿轮14啮合，第二超越离合器17外圈与第二锥齿轮15通过螺栓连接，第二锥齿轮15与正反转换向装置输出轴16一端通过键连接，正反转换向装置输出轴16另一端与传动装置5的输入轴耦合连接；第一超越离合器13与第二超越离合器17传动方向相反。进一步地，对于正反转换向装置可以设置单独的外壳，通过该外壳支撑正反转换向装置输入轴12、正反转换向装置输出轴16以及轴承11。
进一步地，可以设置所述传动装置5包括太阳轮20、行星轮21、行星架22、传动装置输入轴23、传动装置输出轴24、齿圈25、外壳26；其中传动装置输入轴23一端与正反转换向装置4的输出轴连接，传动装置输入轴23另一端与行星架22的一端通过螺栓连接，3个行星轮21与行星架22的另一端端通过轴承连接，太阳轮20与传动装置输出轴24一端连接，3个行星轮21与太阳轮20外啮合、与齿圈25内啮合，齿圈25外侧与外壳26固定，行星轮21自转的同时绕太阳轮20公转，传动装置输出轴24另一端与发电装置6连接。
进一步地，可以设置所述发电装置6主要包括交流发电机，与传动装置5的输出轴动力耦合连接，交流发电机发电量通过导线输送到电厂。
进一步地，可以将所述转子19、支架9、叶片18、外壳、保护壳3、转动轴1等用具有防腐性或经过防腐处理的材料制成。
一种采用波浪能发电机械传动系统实现波浪能发电的方法，
能量采集装置2从海岸边获取波浪能，获取波浪能后，首先将能量通过转子轴1传递到正反转换向装置4，正反转换向装置4对采集的不同方向的波浪能进行统一方向输出：
第一条输出路径：当正反转换向装置输入轴12沿A向转动时，由于超越离合器的特性，第一超越离合器13内圈、外圈转动，通过第一超越离合器13外圈带动第一锥齿轮10沿A向转动，第一锥齿轮10带动第三锥齿轮14转动，第三锥齿轮14带动第二锥齿轮15沿B向转动，由于第一超越离合器13与第二超越离合器17传动方向相反，当正反转换向装置输入轴12沿A向转动时，第二超越离合器17只有内圈会转动，正反转换向装置输入轴12的A向转动对第二锥齿轮15的运动状态没有影响，第二锥齿轮15只会沿B向转动，同时，第二锥齿轮15转动带动正反转换向装置输出轴16沿B向转动；
第二条输出路径：当正反转换向装置输入轴12沿B向转动时，由于超越离合器的特性，第一超越离合器13只有内圈会转，外圈不会转动，即正反转换向装置输入轴12沿B向转动时对第一锥齿轮10的运动状态没有影响，又由于第一超越离合器13与第二超越离合器17传动方向相反，当正反转换向装置输入轴12沿B向转动时，第二超越离合器17内圈、外圈会沿B向转动，同时，与第二超越离合器17外圈连接的第二锥齿轮15沿B向转动，从而使第二锥齿轮15连接的正反转换向装置输出轴16沿B向转动；其中，两种输出路径下，A向与B向表示相反的两个方向；(对于一个单独的波浪能发电机械传动系统，当A方向为正转，则B方向为反转；对于另一个单独的波浪能发电机械传动系统，可以设置A方向为反转，B方向为正转)；
通过沿B向转动的正反转换向装置输出轴16来带动传动装置输入轴23的转动，进而带动行星架22的转动，行星架22上的行星轮21绕太阳轮20转动，带动太阳轮20转动，进而带动与太阳轮20连接的传动装置输出轴24转动(太阳轮20作为行星齿轮的输出端，三个行星轮21使受力均衡，可以实现较大传动比的升速，传动比较平稳，从而能够高效将波浪能转化为机械能)；
传动装置输出轴24与交流发电机输入轴动力耦合连接，从而驱动交流电机高速转动进行发电，最后输出到电厂。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种波浪能发电机械传动系统，其特征在于：包括从能量输入端到输出端依次设置的能量采集装置(2)、正反转换向装置(4)、传动装置(5)、发电装置(6)；
所述能量采集装置(2)，用于采集波浪能转变成机械能，并将其传至正反转换向装置(4)；
所述正反转换向装置(4)，用于对能量采集装置(2)传递的不同转动方向的能量统一成一个传动方向后传至传动装置(5)；
所述传动装置(5)，用于对正反转换向装置(4)输出的能量进行稳定输出至发电装置(6)；
所述发电装置(6)，用于通过传动装置(5)驱动转动，进行发电。
2.根据权利要求1所述的波浪能发电机械传动系统，其特征在于：所述能量采集装置(2)与通过保护壳(3)封装的正反转换向装置(4)、传动装置(5)、发电装置(6)通过固定在海岸边的支架(9)支撑。
3.根据权利要求1所述的波浪能发电机械传动系统，其特征在于：所述正反转换向装置(4)与传动装置(5)通过第二联轴器(8)连接，传动装置(5)与发电装置(6)通过第一联轴器(7)连接。
4.根据权利要求1所述的波浪能发电机械传动系统，其特征在于：所述能量采集装置(2)包括转子轴(1)、叶片(18)、转子(19)；其中转子轴(1)的输入端通过轴承与支架(9)连接，转子轴(1)的输出端与正反向换向装置(4)的输入轴耦合连接，转子(19)通过轴承安装在转子轴(1)上，转子(19)绕转子轴(1)转动，叶片(18)装配到转子(19)上。
5.根据权利要求4所述的波浪能发电机械传动系统，其特征在于：所述能量采集装置(2)中叶片(18)具有6个，6个叶片(18)均匀布置，与转子(19)焊接。
6.根据权利要求1所述的波浪能发电机械传动系统，其特征在于：所述正反转换向装置(4)由正反转换向装置输入轴(12)、正反转换向装置输出轴(16)、第一超越离合器(13)、第二超越离合器(17)、第一锥齿轮(10)、第二锥齿轮(15)、第三锥齿轮(14)以及轴承(11)组成；其中正反转换向装置输入轴(12)、正反转换向装置输出轴(16)均通过轴承(11)支撑，正反转换向装置输入轴(12)一端与能量采集装置(2)中的转子轴(1)的输出端连接，正反转换向装置输入轴(12)另一端依次与第一超越离合器(13)内圈通过键连接、与第二超越离合器(17)内圈通过键连接，第一超越离合器(13)外圈与第一锥齿轮(10)通过键连接，第一锥齿轮(10)、第二锥齿轮(15)与第三锥齿轮(14)啮合，第二超越离合器(17)外圈与第二锥齿轮(15)通过螺栓连接，第二锥齿轮(15)与正反转换向装置输出轴(16)一端通过键连接，正反转换向装置输出轴(16)另一端与传动装置(5)的输入轴耦合连接；第一超越离合器(13)与第二超越离合器(17)传动方向相反。
7.根据权利要求1所述的波浪能发电机械传动系统，其特征在于：所述传动装置(5)包括太阳轮(20)、行星轮(21)、行星架(22)、传动装置输入轴(23)、传动装置输出轴(24)、齿圈(25)、外壳(26)；其中传动装置输入轴(23)一端与正反转换向装置(4)的输出轴连接，传动装置输入轴(23)另一端与行星架(22)的一端通过螺栓连接，3个行星轮(21)与行星架(22)的另一端端通过轴承连接，太阳轮(20)与传动装置输出轴(24)一端连接，3个行星轮(21)与太阳轮(20)外啮合、与齿圈(25)内啮合，齿圈(25)外侧与外壳(26)固定，行星轮(21)自转的同时绕太阳轮(20)公转，传动装置输出轴(24)另一端与发电装置(6)连接。
8.根据权利要求1所述的波浪能发电机械传动系统，其特征在于：所述发电装置(6)主要包括交流发电机，与传动装置(5)的输出轴动力耦合连接，交流发电机发电量通过导线输送到电厂。
9.一种采用权利要求1所述的波浪能发电机械传动系统实现波浪能发电的方法，其特征在于：
能量采集装置(2)从海岸边获取波浪能，获取波浪能后，首先将能量通过转子轴(1)传递到正反转换向装置(4)，正反转换向装置(4)对采集的不同方向的波浪能进行统一方向输出：
第一条输出路径：当正反转换向装置输入轴(12)沿A向转动时，第一超越离合器(13)内圈、外圈转动，通过第一超越离合器(13)外圈带动第一锥齿轮(10)沿A向转动，第一锥齿轮(10)带动第三锥齿轮(14)转动，第三锥齿轮(14)带动第二锥齿轮(15)沿B向转动，当正反转换向装置输入轴(12)沿A向转动时，第二超越离合器(17)只有内圈会转动，正反转换向装置输入轴(12)的A向转动对第二锥齿轮(15)的运动状态没有影响，第二锥齿轮(15)只会沿B向转动，同时，第二锥齿轮(15)转动带动正反转换向装置输出轴(16)沿B向转动；
第二条输出路径：当正反转换向装置输入轴(12)沿B向转动时，第一超越离合器(13)只有内圈会转，外圈不会转动，正反转换向装置输入轴(12)沿B向转动时对第一锥齿轮(10)的运动状态没有影响，当正反转换向装置输入轴(12)沿B向转动时，第二超越离合器(17)内圈、外圈会沿B向转动，同时，与第二超越离合器(17)外圈连接的第二锥齿轮(15)沿B向转动，从而使第二锥齿轮(15)连接的正反转换向装置输出轴(16)沿B向转动；其中，两种输出路径下，A向与B向表示相反的两个方向；
通过沿B向转动的正反转换向装置输出轴(16)来带动传动装置输入轴(23)的转动，进而带动行星架(22)的转动，行星架(22)上的行星轮(21)绕太阳轮(20)转动，带动太阳轮(20)转动，进而带动与太阳轮(20)连接的传动装置输出轴(24)转动；
传动装置输出轴(24)与交流发电机输入轴动力耦合连接，从而驱动交流电机转动进行发电，最后输出到电厂。
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