CN112576437A - 一种升降起翘式潮流能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于海洋可再生能源技术领域，提供了一种升降起翘式潮流能发电装置，包括叶片、轮毂、增速箱、发电机组成模块化潮流能发电装置，轮毂具有内部调距机构，通过内部调距机构，实现叶片的角度变化。模块化潮流能发电装置在回转马达的作用下，360°回转，用于调整方向，当需要进行发电时候，升降单元将潮流能发电装置放入不同深度海水中，提高效率，叶片产生的推力由推力架承受，当不需要发电时候，打开推力架，将拉杆插入到立柱上端的插槽中，采用拉杆插销固定，用液压站驱动油缸带动箱体上升，通过控制系统驱动起翘单元翘起，使得其高于海平面，可以方便检修。

Description

一种升降起翘式潮流能发电装置

技术领域

本发明属于海洋可再生能源技术领域，尤其涉及一种升降起翘式潮流能发电装置。

背景技术

潮流能(tidal current energy)潮水在水平运动时所含有的动能(速度水头)，又称海流能。潮流能随潮汐的涨落每天2次改变大小和方向，能量与流速的平方和流量成正比。同时风是形成海流的主要动力，风吹动海水，使水表面运动起来，而水的动性又将这种运动传到海水深处。随着深度增加，海水流动速度降低；有时流动方向也会随着深度增加而逐渐改变，甚至出现下层海水流动方向与表层海水流动方向相反的情况。潮流能可用于发电，它不同于潮汐电站，一般无须建坝，同时发电不受洪、枯水等水文因素影响，不用筑坝、机动性强，颇受各国关注，已提出各种潮流能发电装置方案。

潮流能发电装备工作在恶劣的海洋和工况环境下，对潮流能发电装置具有较高的可靠性要求，同时由于海水流速的改变，需要一种结构紧凑、传动效率高、可靠性高、检修方便、机动性使用、适用于不同流域的起翘式潮流能发电装置来实现。

发明内容

本发明针对上述需求，提供一种升降起翘式潮流能发电装置，适用于不同流域、效率高，又易于控制，结构简单，可机动性使用，满足当前海水流速改变的工况，同时更加便于维护与保养。

本发明是这样实现的，一种升降起翘式潮流能发电装置，包括基座、升降单元、箱体、起翘单元、立柱、模块化潮流能发电单元、回转驱动单元、液压站和控制系统，所述的基座上设有升降单元，所述的升降单元连接箱体，所述的箱体内设有回转驱动单元，箱体上装有翘起单元和立柱，立柱的底部连接模块化潮流能发电单元，且模块化潮流能发电单元位于海平面以下；所述控制系统电性连接所述液压站和回转驱动单元，所述液压站连接所述升降单元的油缸，且回转驱动单元的输出驱动模块化潮流能发电单元的水下部分旋转。

进一步地，所述的升降单元包括油缸、吊耳和油缸插销，所述的油缸设置于基座的一端，油缸的输出轴端部设有插孔，箱体的一端设有吊耳，通过油缸插销使得油缸的输出轴与箱体的一端相连。

进一步地，所述的起翘单元包括拉杆、插槽和拉杆插销，所述的拉杆安装在箱体上，且拉杆的控制信号端与控制系统电性连接；所述拉杆的端部设有插槽，通过拉杆插销与立柱的顶端相连。

进一步地，所述的起翘单元还包括推力架，所述的推力架套设于立柱的外壁，且所述推力架位于海平面以上。

进一步地，所述的模块化潮流能发电装置包括叶片、轮毂、增速箱和发电机，所述叶片至少为三个，且所述叶片套设于轮毂的外周，所述轮毂转动连接所述增速箱一端的旋转轴上，所述增速箱的另一端固定连接所述发电机，所述发电机设置于立柱的底部。

进一步地，所述的回转驱动单元包括回转马达、蜗杆和蜗轮，所述的回转马达与液压站的输出端相连，所述回转马达的输出端固定连接蜗杆的一端，所述蜗杆传动连接涡轮，所述的涡轮连接立柱的顶部，带动立柱底部的模块化潮流能发电单元在水下回转。

进一步地，所述的回转驱动单元包括回转马达、行星减速器、正齿轮和回转支撑件，所述的回转马达与液压站的输出端相连，所述的回转马达的输出端连接行星减速器的一端，所述行星减速器的另一端套装正齿轮，所述的正齿轮与回转支撑件的一端传动连接，所述回转支撑件的另一端连接立柱的顶部，带动立柱底部的模块化潮流能发电单元在水下回转。

进一步地，所述的回转驱动单元还包括方向指示器，所述方向指示器信号连接所述控制系统，所述方向指示器用于检测立柱底部的模块化潮流能发电单元在水下的方向，并反馈给所述控制系统。

进一步地，所述轮毂具有内部调距机构，用于实现所述叶片的角度变化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的一种升降起翘式潮流能发电装置，根据当前海水流速方向与潮汐涨落的高度改变工况，提供一种效率高，又易于控制，结构简单，检修方便、可机动性使用的发电装置，结构简单，可以独立设计制造，通用性强，便于保养和维修。

本发明的模块化潮流能发电装置在回转马达的作用下，360°回转，用于调整方向。当需要进行发电时候，升降单元将潮流能发电装置放入不同深度海水中，提高效率，叶片产生的推力由推力架承受，叶片的角度可通过内部调距机构进行改变，这样可以提高发电效率；当不需要发电时候，打开推力架，将拉杆插销插入到立柱上端的插槽中，采用拉杆插销固定，用液压站驱动油缸带动箱体上升，通过控制系统驱动起翘单元翘起，使得其高于海平面，可以方便检修。

本发明的装置可以放置在海洋平台与深水养殖船上，通过升降起翘功能实现高效发电与轻松检修，具有很大的市场前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中回转马达的结构示意图；

图3为本发明中回转马达的侧视图；

图中：1-叶片、2-轮毂、3-增速箱、4-发电机、5-推力架、6-立柱、7-基座、8-紧配螺栓、9-螺母、10-箱体、11-拉杆、12-油缸、13-吊耳、14-液压站、15-油缸插销、16-插槽、17-拉杆插销、18-控制系统、19-蜗轮、20-回转马达、21-蜗杆、22-方向指示器、23-行星减速器、24-回转支撑、25-正齿轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-3，本发明提供一种升降起翘式潮流能发电装置，包括基座7、升降单元、箱体10、起翘单元、立柱6、模块化潮流能发电单元、回转驱动单元、液压站14和控制系统18，所述的基座7上设有升降单元，所述的升降单元连接箱体10，所述的箱体10内设有回转驱动单元，箱体10上装有翘起单元和立柱6，立柱6的底部连接模块化潮流能发电单元，且模块化潮流能发电单元位于海平面以下；所述控制系统18电性连接所述液压站14和回转驱动单元，所述液压站14连接所述升降单元的油缸12，且回转驱动单元的输出驱动模块化潮流能发电单元的水下部分旋转。

在本实施方式中，当需要进行发电时候，升降单元驱动箱体10带动潮流能发电装置放入不同深度海水中，提高效率；当不需要发电时候，将拉杆插销17插入到立柱6上端的插槽16中，采用拉杆插销17固定，接着，用液压站14驱动油缸12带动箱体10上升，通过控制系统18驱动起翘单元翘起，使得其高于海平面，可以方便检修。

进一步地，所述的升降单元包括油缸12、吊耳13和油缸插销15，所述的油缸12设置于基座7的一端，油缸12的输出轴端部设有插孔，箱体10的一端设有吊耳13，通过油缸插销15使得油缸12的输出轴与箱体10的一端相连。

在本实施方式中，吊耳13、油缸插销15和油缸12组成升降插销单元，上端吊耳13与升降架基座上油缸12通过油缸插销15相连，通过液压站14压力驱动油缸12上下移动，可以使装置上下升降，完成升降操作，升降功能实现后，可以使叶片处于不同深度，提高效率。

进一步地，所述的起翘单元包括拉杆11、插槽16和拉杆插销17，所述的拉杆11安装在箱体10上，且拉杆11的控制信号端与控制系统18电性连接；所述拉杆11的端部设有插槽16，通过拉杆插销17与立柱6的顶端相连；

所述的起翘单元还包括推力架5，所述的推力架5套设于立柱6的外壁，且所述推力架5位于海平面以上；所述轮毂2具有内部调距机构，用于实现所述叶片1的角度变化。当不发电状态时候通过控制系统18即可以松开，潮流能发电装置上端插槽16与拉杆11用拉杆插销17相连，通过控制系统18驱动使潮流能发电装置翘起。起翘之后，推力架还是在原来位置，由于推力架需要承受叶片产生的推力，所以需要固定住。

在本实施方式中，发电时，叶片产生的推力由推力架5承受，叶片的角度可通过内部调距机构进行改变，这样可以提高发电效率；在不需要发电时候，松开下部推力架5，潮流能发电装置上端插槽16与拉杆11用拉杆插销17相连，通过控制系统18驱动油缸使潮流能发电装置翘起，对整个模块化潮流能发电装置进行拉动起翘工作，实现可机动性使用的起翘式潮流能发电装置。起翘后装置高于海平面，检修方便。

进一步地，所述的模块化潮流能发电装置包括叶片1、轮毂2、增速箱3和发电机4，所述叶片1至少为三个，且所述叶片1套设于轮毂2的外周，所述轮毂2转动连接所述增速箱3一端的旋转轴上，所述增速箱3的另一端固定连接所述发电机4，所述发电机4设置于立柱6的底部。

在本实施方式中，叶片1在海流的作用下，驱动增速箱3，实现发电机4的发电功能；同时叶片1可以根据海水流速，通过轮毂2的调距机构，实现叶片1的角度变化，可以提高发电效率。

进一步地，所述的回转驱动单元包括回转马达20、蜗杆21和蜗轮19，所述的回转马达20与液压站14的输出端相连，所述回转马达20的输出端固定连接蜗杆21的一端，所述蜗杆21传动连接涡轮19，所述的涡轮19连接立柱6的顶部，带动立柱6底部的模块化潮流能发电单元在水下回转。

或者为：所述的回转驱动单元包括回转马达20、行星减速器23、正齿轮25和回转支撑件24，所述的回转马达20与液压站14的输出端相连，所述的回转马达20的输出端连接行星减速器23的一端，所述行星减速器23的另一端套装正齿轮25，所述的正齿轮25与回转支撑件24的一端传动连接，所述回转支撑件24的另一端连接立柱6的顶部，带动立柱6底部的模块化潮流能发电单元在水下回转。

所述的回转驱动单元还包括方向指示器22，所述方向指示器22信号连接所述控制系统18，所述方向指示器22用于检测立柱6底部的模块化潮流能发电单元在水下的方向，并反馈给所述控制系统18。

在本实施方式中，模块化潮流能发电装置通过液压站14压力驱动回转马达20，进而回转马达20驱动蜗杆21和蜗轮19，或者回转马达20驱动行星减速器23、正齿轮25和回转支撑24，使得发电装置水下部分360°回转，根据水流方向，适时调整方向，通过方向指示器22将潮流能发电装置水下部分的方向反馈给控制系统18。

本发明的工作原理及使用流程：

本发明安装好过后，根据当前海水流速方向与潮汐涨落的高度改变的工况，提供一种效率高，又易于控制，结构简单，检修方便、可机动性使用的升降起翘式潮流能发电装置，结构简单，可以独立设计制造，通用性强，便于保养和维修，模块化潮流能发电装置在回转马达20的作用下，360°回转，用于调整方向。当需要进行发电时候，升降单元将潮流能发电装置放入不同深度海水中，提高效率，叶片1产生的推力由推力架5承受，叶片1的角度可通过内部调距机构进行改变，这样可以提高发电效率；当不需要发电时候，打开推力架5，将拉杆11插入到发电装置上端的插槽16中，拉杆插销17固定，用控制系统18将潮流能发电装置起翘起来。高于海平面，可以方便检修。

该装置可以放置在海洋平台与深水养殖船上，通过升降起翘功能实现高效发电与轻松检修，具有很大的市场前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种升降起翘式潮流能发电装置，其特征在于：包括基座(7)、升降单元、箱体(10)、起翘单元、立柱(6)、模块化潮流能发电单元、回转驱动单元、液压站(14)和控制系统(18)，所述的基座(7)上设有升降单元，所述的升降单元连接箱体(10)，所述的箱体(10)内设有回转驱动单元，箱体(10)上装有翘起单元和立柱(6)，立柱(6)的底部连接模块化潮流能发电单元，且模块化潮流能发电单元位于海平面以下；所述控制系统(18)电性连接所述液压站(14)和回转驱动单元，所述液压站(14)连接所述升降单元的油缸(12)，且回转驱动单元的输出驱动模块化潮流能发电单元的水下部分旋转。

2.根据权利要求1所述的升降起翘式潮流能发电装置，其特征在于：所述的升降单元包括油缸(12)、吊耳(13)和油缸插销(15)，所述的油缸(12)设置于基座(7)的一端，油缸(12)的输出轴端部设有插孔，箱体(10)的一端设有吊耳(13)，通过油缸插销(15)使得油缸(12)的输出轴与箱体(10)的一端相连。

3.根据权利要求1所述的升降起翘式潮流能发电装置，其特征在于：所述的起翘单元包括拉杆(11)、插槽(16)和拉杆插销(17)，所述的拉杆(11)安装在箱体(10)上，且拉杆(11)的控制信号端与控制系统(18)电性连接；所述拉杆(11)的端部设有插槽(16)，通过拉杆插销(17)与立柱(6)的顶端相连。

4.根据权利要求3所述的升降起翘式潮流能发电装置，其特征在于：所述的起翘单元还包括推力架(5)，所述的推力架(5)套设于立柱(6)的外壁，且所述推力架(5)位于海平面以上。

5.根据权利要求1所述的升降起翘式潮流能发电装置，其特征在于：所述的模块化潮流能发电装置包括叶片(1)、轮毂(2)、增速箱(3)和发电机(4)，所述叶片(1)至少为三个，且所述叶片(1)套设于轮毂(2)的外周，所述轮毂(2)转动连接所述增速箱(3)一端的旋转轴上，所述增速箱(3)的另一端固定连接所述发电机(4)，所述发电机(4)设置于立柱(6)的底部。

6.根据权利要求1所述的升降起翘式潮流能发电装置，其特征在于：所述的回转驱动单元包括回转马达(20)、蜗杆(21)和蜗轮(19)，所述的回转马达(20)与液压站(14)的输出端相连，所述回转马达(20)的输出端固定连接蜗杆(21)的一端，所述蜗杆(21)传动连接涡轮(19)，所述的涡轮(19)连接立柱(6)的顶部，带动立柱(6)底部的模块化潮流能发电单元在水下回转。

7.根据权利要求1所述的升降起翘式潮流能发电装置，其特征在于：所述的回转驱动单元包括回转马达(20)、行星减速器(23)、正齿轮(25)和回转支撑件(24)，所述的回转马达(20)与液压站(14)的输出端相连，所述的回转马达(20)的输出端连接行星减速器(23)的一端，所述行星减速器(23)的另一端套装正齿轮(25)，所述的正齿轮(25)与回转支撑件(24)的一端传动连接，所述回转支撑件(24)的另一端连接立柱(6)的顶部，带动立柱(6)底部的模块化潮流能发电单元在水下回转。

8.根据权利要求6或7所述的升降起翘式潮流能发电装置，其特征在于：所述的回转驱动单元还包括方向指示器(22)，所述方向指示器(22)信号连接所述控制系统(18)，所述方向指示器(22)用于检测立柱(6)底部的模块化潮流能发电单元在水下的方向，并反馈给所述控制系统(18)。

9.根据权利要求5所述的一种升降起翘式潮流能发电装置，其特征在于：所述轮毂(2)具有内部调距机构，用于实现所述叶片(1)的角度变化。

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