CN110778446A - 一种波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于波浪能发电技术领域，涉及一种波浪能发电装置。本发明包括导向套，其外壁上错开设有连接杆和固杆；固杆一端固设在导向套外壁上，另一端经第一铰链铰接有绕着第一铰链上下转动的第一铰接杆端部；导向套内设有发电机安装壳，发电机安装壳内设有第一发电机，第一发电机输出轴上设有叶轮；发电机安装壳外壁上经第二铰链铰接有绕着第二铰链前后转动的第二铰接杆下端，第二铰接杆上端铰接有浮体，第二铰接杆上铰接有第一铰接杆另一端；浮体上设置有蓄电池，蓄电池与第一发电机电连接。本发明的优点是：将波浪能和潮流能结合起来共同发电，从而有效提高发电效率。

Description

一种波浪能发电装置
技术领域
本发明属于波浪能发电技术领域，涉及一种波浪能发电装置。
背景技术
随着经济的不断发展，陆上能源的开发已经无法满足人类对于能源的需求。在占地球表面71％的海洋中，蕴藏着大量的新型能源。海洋新能源的开发和利用受到国际社会越来越广泛的关注。风能、波浪能、潮流能等能源作为可再生新能源，取之不尽，用之不绝，这些可再生新能源的开发和利用受到广泛关注。
在现有技术中，申请号为201811104487.2，“一种提高潮流能发电效率的海洋能发电装置”，其包括风力发电装置和设置在海平面以下的潮流能发电装置；所述风力发电装置与所述潮流能发电装置连接；所述潮流能发电装置包括叶轮机和刚性支撑架；所述叶轮机包括水平转动的叶轮；所述刚性支撑架包括第一支撑架和竖轴；所述第一支撑架上设有滤波装置；所述第一支撑架和所述竖轴垂直连接；所述叶轮上设有通孔，所述叶轮通过所述通孔安装在所述竖轴上。本发明通过所述叶轮上方设有滤波装置，能够减小波浪对叶轮旋转过程中的影响，所述叶轮通过所述通孔安装在所述竖轴上，潮流能够带动叶轮水平方向转动，增大了所述潮流能发电装置的叶轮所受到的动力，提高了能量转化率。然而该装置对海洋中所蕴含的波浪能未及时利用，无法将潮流能和波浪能结合起来共同发电，因此发电效率较低。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种波浪能发电装置，本发明所要解决的技术问题是：如何将波浪能和潮流能结合起来共同发电，从而提高发电效率。
本发明通过下列技术方案来实现：一种波浪能发电装置，包括：
圆筒形的导向套，其外壁上错开设置有连接杆和固杆；所述固杆一端固设在导向套外壁上，另一端经第一铰链铰接有绕着第一铰链上下转动的第一铰接杆端部；
发电机安装壳，其前后滑动设置在导向套的内壁上，所述发电机安装壳内固设有第一发电机，所述第一发电机输出轴的轴线平行于导向套的中轴线并且第一发电机输出轴上设置有叶轮；所述发电机安装壳外壁上经第二铰链铰接有绕着第二铰链前后转动的第二铰接杆下端，所述第二铰接杆上端铰接有浮体，所述第二铰接杆上铰接有第一铰接杆另一端；所述浮体上设置有蓄电池，所述蓄电池与第一发电机电连接。
在上述的一种波浪能发电装置中，所述固杆和第一铰接杆之间设置有圆筒形的活塞安装壳，所述活塞安装壳轴向上滑动设置有活塞杆；所述活塞杆一端伸出活塞安装壳外且端部铰接在第一铰接杆上，所述活塞杆另一端伸入活塞安装壳内且端部固设有活塞，所述活塞滑动设置在活塞安装壳内壁上，所述活塞安装壳的底部经第三铰链铰接在固杆上；所述活塞安装壳上分别连接有进水管和排水管，所述进水管和排水管的一端均伸入活塞安装壳内，所述进水管另一端伸出活塞安装壳外并且进水管上设置有进水单向阀，所述浮体内具有空腔，所述排水管另一端伸入空腔内，所述排水管上设置有排水单向阀，所述空腔底部上设置有能够将排水管中海水的动能转变为电能的发电机构；所述空腔底部上设置有海水排出管，所述海水排出管上端经发电机构的海水排出端与排水管相连通，所述海水排出管下端伸出浮体外。
在上述的一种波浪能发电装置中，所述发电机安装壳包括圆筒和圆台形罩，所述圆筒位于导向套内且圆筒与导向套同轴设置，所述圆筒的一端与圆台形罩尺寸小的端口固连，所述圆台形罩尺寸大的端口为自由端并且该端部的外直径大于导向套的外直径。
在上述的一种波浪能发电装置中，所述发电机构包括圆筒形的特斯拉涡轮机外壳和第二发电机，所述特斯拉涡轮机外壳轴向上转动设置有转轴，所述转轴的两端分别伸出特斯拉涡轮机外壳的两端外，所述转轴一端与海水排出管上端相连；所述转轴另一端上固设有传动轴，所述传动轴与第二发电机输出轴传动连接；所述第二发电机与蓄电池电连接；所述转轴内具有排流通道，所述排流通道一端的内壁贯穿转轴与海水排出管相连的端部，所述排流通道另一端位于转轴内；所述转轴上同轴固设有若干个圆片，相邻的两个圆片之间形成有间隙，所述转轴上还开设有若干个连通间隙和排出通道的通孔，所述特斯拉涡轮机外壳内壁上开设有开口朝向圆片的进水口，所述进水口与排水管上端相连。
在上述的一种波浪能发电装置中，所述排水管包括软管和塑料管，所述软管下端与活塞安装壳内部连通；所述塑料管固设在空腔底部上，所述塑料管下端伸出浮体外且端部与软管上端相连，所述塑料管上端与进水口相连。
在上述的一种波浪能发电装置中，所述塑料管位于空腔内的一端与进水口之间设置有喷嘴，所述喷嘴进水端与排水管端部相连，所述喷嘴排水端与进水口相连。
在上述的一种波浪能发电装置中，所述海水排出管经转动套与转轴端部相连。
在上述的一种波浪能发电装置中，所述导向套上下两侧内壁上分别开设有长条形的限位槽，所述圆筒上下两侧外壁上分别固设有滑块，每个所述滑块各滑动设置在一限位槽内。
在上述的一种波浪能发电装置中，所述塑料管的最大高度高于特斯拉涡轮机外壳的上侧面。
在上述的一种波浪能发电装置中，每个所述限位槽的一端边沿均延伸至导向套远离圆台形罩的端部。
与现有技术相比，本装置具有以下优点：
1、导向套通过连接杆安装在海底上，使导向套相对于发电机安装壳、浮体相对静止。当海水流进发电机安装壳内并冲击叶轮时，叶轮带动第一发电机发电。由于浮体在自身浮力作用下漂浮在海面上，波浪冲击浮体，使浮体不断运动，浮体带动第二铰接杆和第一铰接杆同步运动。此时，第一铰链杆在第二铰接杆作用下绕着第一铰链上下转动，而第二铰接杆上端绕着第一铰接杆另一端前后转动，第二铰接杆下端经第二铰链带动发电机安装壳在导向套中前后滑动，使流进发电机安装壳内的海水量大大增加，也增大海水相对于叶轮的流速。海水流速增大后对叶轮冲击有效提高，使叶轮转速增大，从而有效提高第一发电机的发电效率。本装置将波浪能和潮流能结合起来共同增大第一发电机的发电效率，同时有效提高波浪能和潮流能的利用率。
2、第一铰接杆绕着第一铰链上下转动时，第一铰接杆带动活塞杆伸出和缩进活塞安装壳内，并且活塞安装壳绕着第三铰链上下转动。活塞杆带动活塞在活塞安装壳的内壁上滑动，使活塞安装壳内由活塞分隔成的腔室体积不断变化。外界海水经进水单向阀和进水管进入活塞安装壳内部；活塞安装壳内部的海水经排水单向阀排进排水管内，排水管内的海水流动时经发电机构将海水的动能转变为电能然后通过海水排出管排出浮体外。该结构将波浪能转变为电能，进一步提高本装置的发电效率。
3、排水管中的海水在活塞作用下经进水口流进特斯拉涡轮机外壳内部，并在间隙内流动，海水与间隙两侧的圆片表面接触，形成边层流效应，海水带动圆片转动，圆片带动转轴。最终，海水依次经过通孔、排流通道和海水排出管排出浮体外。转轴经传动轴以及第一齿轮、第二齿轮带动第二发电机发电，第二发电机产生的电能储存在蓄电池中。该结构进一步提高本装置的发电效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中A-A处的结构剖视图。
图3是图1中B处的局部放大图。
图4是图1中C处的局部放大图。
图中，1、浮体；11、筒形壳体；111、第一环形凸边；12、盖板；121、第一环形凸边；13、空腔；2、导向套；21、导向通道；22、连接杆；23、固杆；231、第一铰链；24、第一铰接杆；25、限位槽；3、发电机安装壳；31、圆筒；32、第一发电机；321、叶轮；33、水流通道；34、圆台形罩；35、第二铰接杆；351、安装孔；352、第二铰链；353、铰接轴；36、滑块；4、活塞安装壳；41、活塞杆；42、活塞；43、进水管；431、进水单向阀；44、排水管；441、软管；442、塑料管；443、排水单向阀；45、第三铰链；5、特斯拉涡轮机外壳；51、转轴；511、通孔；512、排流通道；52、圆片；521、间隙；53、转动套；54、海水排出管；55、进水口；56、传动轴；57、喷嘴；58、第一齿轮；6、第二发电机；61、第二齿轮；7、蓄电池。
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。
参照图1至图4，一种波浪能发电装置，包括：
圆筒形的导向套2，其外壁上错开设置有连接杆22和固杆23；连接杆22的一端与导向套2固连，连接杆22的另一端安装在海底；所述固杆23一端固设在导向套2外壁上，另一端经第一铰链231铰接有绕着第一铰链231上下转动的第一铰接杆24端部；所述导向套2轴向上具有导向通道21；
发电机安装壳3，其前后滑动设置在导向通道21的内壁上，所述发电机安装壳3内具有水流通道33，所述发电机安装壳3内固设有第一发电机32，所述第一发电机32输出轴的轴线平行于导向套2的中轴线并且第一发电机32输出轴上设置有叶轮321；所述发电机安装壳3外壁上经第二铰链铰接有绕着第二铰链352前后转动的第二铰接杆35下端，所述第二铰接杆35上端铰接有浮体1，所述第二铰接杆35中部开设有安装孔351，所述第一铰接杆24另一端伸入安装孔351内并且端部经铰接轴353铰接在安装孔351内壁上；所述浮体1上设置有蓄电池7，所述蓄电池7与第一发电机32电连接。
导向套2通过连接杆22安装在海底上，使导向套2处于静止状态。当海水流进水流通道33并冲击叶轮321时，叶轮321带动第一发电机32发电。由于浮体1在自身浮力作用下漂浮在海面上，波浪冲击浮体1，使浮体1不断运动，浮体1带动第二铰接杆35和第一铰接杆24同步运动。此时，第一铰链杆24在第二铰接杆35作用下绕着第一铰链231上下转动，而第二铰接杆35上端绕着第一铰接杆24另一端前后转动，第二铰接杆35下端经第二铰链352带动发电机安装壳3在导向套2中前后滑动，使流进发电机安装壳3内的海水量大大增加，也增大海水相对于叶轮321的流速。海水流速增大后对叶轮321冲击有效提高，使叶轮321转速增大，从而有效提高第一发电机32的发电效率。
上述过程中，波浪经浮体1、第二铰接杆35和第一铰接杆24驱动发电机安装壳3在导向套2内前后滑动，从而将波浪能转变为发电机安装壳3滑动的机械能，再经叶轮321转变为第一发电机32的电能，本装置将波浪能和潮流能结合起来共同增大第一发电机32的发电效率，同时有效提高波浪能和潮流能的利用率。
具体来说，所述固杆23和第一铰接杆24之间设置有圆筒形的活塞安装壳4，所述活塞安装壳4轴向上滑动设置有活塞杆41；所述活塞杆41一端伸出活塞安装壳4外且端部铰接在第一铰接杆24上，所述活塞杆41另一端伸入活塞安装壳4内且端部固设有活塞42，所述活塞42滑动设置在活塞安装壳4内壁上，所述活塞安装壳4的底部经第三铰链45铰接在固杆23上；所述活塞安装壳4上分别连接有进水管43和排水管44，所述进水管43和排水管44的一端均伸入活塞安装壳4内，所述进水管43另一端伸出活塞安装壳4外并且进水管43上设置有进水单向阀431，所述浮体1包括筒形壳体11和盖板12，所述筒形壳体11上侧边沿具有第一环形凸边111，所述盖板12边沿具有第一环形凸边121，在所述盖板12盖合在筒形壳体11上侧边沿上时，第一环形凸边121通过螺栓螺母与第一环形凸边111固定在一起，所述筒形壳体11内壁与盖板12下侧面之间形成有空腔13；所述排水管44另一端伸入空腔13内，所述排水管44上设置有排水单向阀443，所述空腔13底部上设置有能够将排水管44中海水的动能转变为电能的发电机构；所述空腔13底部上设置有海水排出管54，所述海水排出管54上端经发电机构的海水排出端与排水管44相连通，所述海水排出管54下端伸出浮体1外。
第一铰接杆24绕着第一铰链231上下转动时，第一铰接杆24带动活塞杆41伸出和缩进活塞安装壳4内，并且活塞安装壳4绕着第三铰链45上下转动。活塞杆41带动活塞42在活塞安装壳4的内壁上滑动，使活塞安装壳4内由活塞42分隔成的腔室体积不断变化。外界海水经进水单向阀431和进水管43进入活塞安装壳4内部；活塞安装壳4内部的海水经排水单向阀443排进排水管44内，排水管44内的海水流动时经发电机构将海水的动能转变为电能然后通过海水排出管54排出浮体1外重回外界环境中。该结构将波浪能转变为电能，进一步提高本装置的发电效率。
具体来说，所述发电机安装壳3包括圆筒31和圆台形罩34，所述圆筒31位于导向套2内且圆筒31与导向套2同轴设置，所述圆筒31的一端与圆台形罩34尺寸小的端口固连，所述圆台形罩34尺寸大的端口为自由端并且该端部的外直径大于导向套2的外直径。
圆台形罩34的设置增大流进发电机安装壳3内的海水量和增大圆筒31内海水的流速，进一步提高第一发电机32的发电效率；同时圆台形罩34还起到给圆筒31的限位作用，使圆筒31始终在导向套2内前后滑动。
具体来说，所述发电机构包括圆筒形的特斯拉涡轮机外壳5和第二发电机6，第二发电机6与蓄电池7电连接，所述特斯拉涡轮机外壳5轴向上转动设置有转轴51，所述转轴51的两端分别伸出特斯拉涡轮机外壳5的两端外，所述转轴51一端与海水排出管54上端相连；所述转轴51另一端上固设有传动轴56，所述传动轴56上同轴固设有第一齿轮55，所述第二发电机6输出轴上同轴固设有第二齿轮61，所述第二齿轮61与第一齿轮55啮合连接，所述第二齿轮61的齿数小于第一齿轮55的齿数；所述转轴51内具有排流通道512，所述排流通道512一端的内壁贯穿转轴51与海水排出管54相连的端部，所述排流通道512另一端位于转轴51内；所述转轴51上同轴固设有若干个圆片52，相邻的两个圆片52之间形成有间隙521，所述转轴51上还开设有若干个连通间隙521和排出通道512的通孔511，所述特斯拉涡轮机外壳5内壁上开设有开口朝向圆片52的进水口55，所述进水口55与排水管44上端相连。
排水管44中的海水在活塞42作用下经进水口55流进特斯拉涡轮机外壳5内部，并在间隙521内流动，海水与间隙521两侧的圆片52表面接触，形成边层流效应，海水带动圆片52转动，圆片52带动转轴51。最终，海水依次经过通孔511、排流通道512和海水排出管54排出浮体1外。转轴51经传动轴56以及第一齿轮58、第二齿轮61带动第二发电机6发电，第二发电机6产生的电能储存在蓄电池7中。该结构进一步提高本装置的发电效率；此外，由于排流通道512中的海水经通孔511排向特斯拉涡轮机外壳5内部所遇到的阻力远远大于海水从海水排出管54排出浮体1外所遇到的阻力，该结构可以防止海水倒流。
具体来说，所述排水管44包括软管441和塑料管442，所述软管441下端与活塞安装壳4内部连通；所述塑料管442固设在空腔13底部上，所述塑料管442下端伸出浮体1外且端部与软管441上端相连，所述塑料管442上端与进水口55相连；所述排水单向阀443安装在塑料管442上。
软管441的设置便于浮体1与活塞安装壳4运动；由于塑料管442固定在空腔13底部上，该结构避免塑料管442移动。
具体来说，所述塑料管442位于空腔13内的一端与进水口55之间设置有喷嘴57，所述喷嘴57进水端与排水管44端部相连，所述喷嘴57排水端与进水口55相连。
喷嘴57的设置有助于增大海水从排水管44排出时的流速，从而增大转轴51的转速，进一步提高第二发电机6的发电效率。
具体来说，所述海水排出管54经转动套53与转轴51端部相连。
转动套53的设置有助于海水排出管54与转轴51端部的连接，转轴51转动时也可以将海水经转动套53排向海水排出管54。
具体来说，所述导向套2上下两侧内壁上分别开设有长条形的限位槽25，所述圆筒31上下两侧外壁上分别固设有滑块36，每个所述滑块36各滑动设置在一限位槽25内。
滑块36和限位槽25的设置有助于圆筒31在导向套2内壁上前后滑动，并避免圆筒31相对于导向套2发生转动。
具体来说，所述塑料管442的最大高度高于特斯拉涡轮机外壳5的上侧面。
海水从塑料管442的最高处向喷嘴57流动时，海水的重力势能转变为海水的动能，从而使海水从喷嘴57排出时的流速增大，有效增大转轴51的转速，进一步提高第二发电机6的发电效率。
具体来说，每个所述限位槽25的一端边沿均延伸至导向套2远离圆台形罩34的端部。
该结构有助于圆筒31和滑块36分别安装在导向套2和限位槽25内。
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。

Claims (10)

1.一种波浪能发电装置，其特征在于，包括：
圆筒形的导向套(2)，其外壁上错开设置有连接杆(22)和固杆(23)；所述固杆(23)一端固设在导向套(2)外壁上，另一端经第一铰链(231)铰接有绕着第一铰链(231)上下转动的第一铰接杆(24)端部；
发电机安装壳(3)，其前后滑动设置在导向套(2)的内壁上，所述发电机安装壳(3)内固设有第一发电机(32)，所述第一发电机(32)输出轴的轴线平行于导向套(2)的中轴线并且第一发电机(32)输出轴上设置有叶轮(321)；所述发电机安装壳(3)外壁上经第二铰链铰接有绕着第二铰链(352)前后转动的第二铰接杆(35)下端，所述第二铰接杆(35)上端铰接有浮体(1)，所述第二铰接杆(35)上铰接有第一铰接杆(24)另一端；所述浮体(1)上设置有蓄电池(7)，所述蓄电池(7)与第一发电机(32)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述固杆(23)和第一铰接杆(24)之间设置有圆筒形的活塞安装壳(4)，所述活塞安装壳(4)轴向上滑动设置有活塞杆(41)；所述活塞杆(41)一端伸出活塞安装壳(4)外且端部铰接在第一铰接杆(24)上，所述活塞杆(41)另一端伸入活塞安装壳(4)内且端部固设有活塞(42)，所述活塞(42)滑动设置在活塞安装壳(4)内壁上，所述活塞安装壳(4)的底部经第三铰链(45)铰接在固杆(23)上；所述活塞安装壳(4)上分别连接有进水管(43)和排水管(44)，所述进水管(43)和排水管(44)的一端均伸入活塞安装壳(4)内，所述进水管(43)另一端伸出活塞安装壳(4)外并且进水管(43)上设置有进水单向阀(431)，所述浮体(1)内具有空腔(13)，所述排水管(44)另一端伸入空腔(13)内，所述排水管(44)上设置有排水单向阀(443)，所述空腔(13)底部上设置有能够将排水管(44)中海水的动能转变为电能的发电机构；所述空腔(13)底部上设置有海水排出管(54)，所述海水排出管(54)上端经发电机构的海水排出端与排水管(44)相连通，所述海水排出管(54)下端伸出浮体(1)外。
3.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述发电机安装壳(3)包括圆筒(31)和圆台形罩(34)，所述圆筒(31)位于导向套(2)内且圆筒(31)与导向套(2)同轴设置，所述圆筒(31)的一端与圆台形罩(34)尺寸小的端口固连，所述圆台形罩(34)尺寸大的端口为自由端并且该端部的外径大于导向套(2)的外径。
4.根据权利要求2所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述发电机构包括圆筒形的特斯拉涡轮机外壳(5)和第二发电机(6)，所述特斯拉涡轮机外壳(5)轴向上转动设置有转轴(51)，所述转轴(51)的两端分别伸出特斯拉涡轮机外壳(5)的两端外，所述转轴(51)一端与海水排出管(54)上端相连；所述转轴(51)另一端上固设有传动轴(56)，所述传动轴(56)与第二发电机(6)输出轴传动连接；所述第二发电机(6)与蓄电池(7)电连接；所述转轴(51)内具有排流通道(512)，所述排流通道(512)一端的内壁贯穿转轴(51)与海水排出管(54)相连的端部，所述排流通道(512)另一端位于转轴(51)内；所述转轴(51)上同轴固设有若干个圆片(52)，相邻的两个圆片(52)之间形成有间隙(521)，所述转轴(51)上还开设有若干个连通间隙(521)和排出通道(512)的通孔(511)，所述特斯拉涡轮机外壳(5)内壁上开设有开口朝向圆片(52)的进水口(55)，所述进水口(55)与排水管(44)上端相连。
5.根据权利要求4所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述排水管(44)包括软管(441)和塑料管(442)，所述软管(441)下端与活塞安装壳(4)内部连通；所述塑料管(442)固设在空腔(13)底部上，所述塑料管(442)下端伸出浮体(1)外且端部与软管(441)上端相连，所述塑料管(442)上端与进水口(55)相连。
6.根据权利要求5所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述塑料管(442)位于空腔(13)内的一端与进水口(55)之间设置有喷嘴(57)，所述喷嘴(57)进水端与排水管(44)端部相连，所述喷嘴(57)排水端与进水口(55)相连。
7.根据权利要求4或5或6所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述海水排出管(54)经转动套(53)与转轴(51)端部相连。
8.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述导向套(2)上下两侧内壁上分别开设有长条形的限位槽(25)，所述圆筒(31)上下两侧外壁上分别固设有滑块(36)，每个所述滑块(36)各滑动设置在一限位槽(25)内。
9.根据权利要求5所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，所述塑料管(442)的最大高度高于特斯拉涡轮机外壳(5)的上侧面。
10.根据权利要求8所述的一种波浪能发电装置，其特征在于，每个所述限位槽(25)的一端边沿均延伸至导向套(2)远离圆台形罩(34)的端部。
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