CN113090436A - 一种海洋能自适应水流方向发电装置 - Google Patents

一种海洋能自适应水流方向发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种海洋能自适应水流方向发电装置，涉及新能源技术领域，包括主体，所述主体外侧顶部固定设置有套筒，所述套筒一端固定设置有支撑臂，所述支撑臂末端固定设置有配合环。本发明当海底水流自浮力板一端流向叶轮一端时，水流带动位于浮力板一侧的受力板，受力板转动被第一挡块限位，使受力板处于竖直状态，进而水流对两组受力板起到一个挤压得作用力，使浮力板转动至顺水流的位置，也就是说，使浮力板和叶轮相互调整位置，水流则带动两组受力板处于水平状态，水流带动浮力板保持此时状态，叶轮恰好与水流的方向正对，使叶轮全方位与水流接触，通过上述结构效果，使叶轮能够适应全方位的水流方向，使叶轮旋转的效率更好。

Description

一种海洋能自适应水流方向发电装置
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，具体为一种海洋能自适应水流方向发电装置。
背景技术
利用海洋所蕴藏的能量发电，海洋的能量包括海水动能(包括海流能、波浪能等)、表层海水与深层海水之间的温差所含能量、潮汐的能量等(见潮汐电站、海洋能电站)，海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等，海洋能蕴藏丰富，分布广，清洁无污染，但能量密度低，地域性强，因而开发困难并有一定的局限，开发利用的方式主要是发电。
其中海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流能发电装置，由于深海区域内部水流流速低于浅海区域，进而海流发电装置适用于安装在浅海区域，以便于更大的水流速来产生电能。
现有技术中发电装置大多数都是直接固定安装在浅海区域的海床上，这样装置中的叶轮的朝向位置也会被固定，若是海底水流方向发生改变，发电装置的叶轮不能很好的在水流的作用下进行旋转，导致叶轮旋转的效率降低，进一步的导致发电效率降低。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种海洋能自适应水流方向发电装置，以解决现有技术中发电装置的叶轮不能很好的适应海底水流的方向，导致发电效率较低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海洋能自适应水流方向发电装置，包括主体，所述主体外侧顶部固定设置有套筒，所述套筒一端固定设置有支撑臂，所述支撑臂末端固定设置有配合环，所述配合环内侧活动连接有位于远离主体一端的叶轮，且配合环内部设置有与叶轮相配合的第一轴承；
所述套筒远离支撑臂一端的位置处固定设置有浮力板，且浮力板内部为空心设置，所述浮力板一端的顶部和底部皆转动连接有活动轴，两组所述活动轴顶部固定设置有位于浮力板一侧的受力板，所述浮力板一侧分别固定设置有与受力板相配合且位于受力板两侧的第一挡块和第二挡块。
通过采用上述技术方案，当海底水流自浮力板一端流向叶轮一端时，此时，水流带动位于浮力板一侧的受力板，受力板转动被第一挡块限位，使受力板处于竖直状态，进而水流对两组受力板起到一个挤压的作用力，此时，水流带动浮力板、套筒和叶轮进行转动，使浮力板转动至顺水流的位置，也就是说，使浮力板和叶轮相互调整位置，水流则带动两组受力板处于水平状态，水流带动浮力板保持此时状态，此时，叶轮恰好与水流的方向正对，使叶轮全方位与水流接触，通过上述结构效果，使叶轮能够适应全方位的水流方向，使叶轮旋转的效率更好，一定程度的提高了叶轮发电的效率。
本发明进一步设置为，所述叶轮末端中心位置处固定设置有第一传动轴，所述第一传动轴末端固定设置有第一锥齿轮，所述主体外侧设置有与第一锥齿轮相配合的主锥齿轮，所述主体一端位于主锥齿轮下方转动连接有第二传动轴，所述第二传动轴外侧设置有与主锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，所述主体内部设置有与第二传动轴相配合的发电机组件。
通过采用上述技术方案，由于叶轮旋转时带动第一传动轴进行旋转，第一传动轴带动第一锥齿轮进行转动，第一锥齿轮带动与其相啮合的主锥齿轮进行转动，主锥齿轮转动时带动与其相啮合的第二锥齿轮进行转动，然后第二锥齿轮带动第二传动轴进行转动，进而第二传动轴与发电机组件相配合，起到发电的作用。
本发明进一步设置为，所述发电机组件底部一端连接有电缆，所述电缆末端连接有位于主体一端的输出接口。
通过采用上述技术方案，便于将发电机组件产生的电力传输到陆地蓄电站。
本发明进一步设置为，所述主体外侧固定设置有位于第二锥齿轮外侧且与第二传动轴相配合的固定底壳，所述主体外侧活动连接有位于第一锥齿轮外侧且与第一传动轴相配合的滑动顶壳。
通过采用上述技术方案，滑动顶壳可以随着叶轮的转动和转动，且滑动顶壳和固定底壳之间为滑动连接，进一步的保护了齿轮，有效的避免了齿轮被海水腐蚀的情况。
本发明进一步设置为，所述主体外侧顶部固定设置有延伸至套筒内部的活动环，所述活动环顶部、底部以及中间边缘位置处皆设置有连接圈，三组所述连接圈内部皆均匀设置有延伸至套筒内部的活动球，且套筒内部设置有与活动球相配合的滑槽。
通过采用上述技术方案，使套筒和主体之间为滑动连接，且使主体起到对套筒起到支撑作用，不会影响套筒的转动。
本发明进一步设置为，所述固定底壳和第二传动轴之间通过第三轴承转动连接，所述滑动顶壳和第一传动轴之间通过第四轴承转动连接，所述滑动顶壳和主体之间通过第二轴承转动连接。
通过采用上述技术方案，使第一传动轴和第二传动轴在转动时，更加稳定，不会发生偏移、干涉的现象。
本发明进一步设置为，所述主体外侧底部固定设置有底架，且底架整体呈环形结构。
通过采用上述技术方案，起到对本发明整体的支撑固定作用，环形结构的底架支撑面积更大，更稳定。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
1、本发明在主体顶部活动连接有套筒，套筒两端分别连接有支撑臂和浮力板，支撑臂末端活动连接有叶轮，且浮力板内部为空心，浮力板和叶轮位于一条直线上，当海底水流自浮力板一端流向叶轮一端时，此时，水流带动位于浮力板一侧的受力板，受力板转动被第一挡块限位，使受力板处于竖直状态，进而水流对两组受力板起到一个挤压得作用力，此时，水流带动浮力板、套筒和叶轮进行转动，使浮力板转动至顺水流的位置，也就是说，使浮力板和叶轮相互调整位置，水流则带动两组受力板处于水平状态，水流带动浮力板保持此时状态，此时，叶轮恰好与水流的方向正对，使叶轮全方位与水流接触，通过上述结构效果，使叶轮能够适应全方位的水流方向，使叶轮旋转的效率更好，一定程度的提高了叶轮发电的效率；
2、本发明叶轮旋转时带动第一传动轴进行旋转，第一传动轴带动第一锥齿轮进行转动，第一锥齿轮带动与其相啮合的主锥齿轮进行转动，主锥齿轮转动时带动与其相啮合的第二锥齿轮进行转动，然后第二锥齿轮带动第二传动轴进行转动，进而第二传动轴与发电机组件相配合，起到发电的作用，当叶轮和第一传动轴进行整体转动调整角度时，叶轮也会带动第一传动轴进行自转，第一锥齿轮和主锥齿轮发生相对转动，进而当叶轮在适应水流方向进行公转时，第一传动轴也能对将动力传递到发电机组件的内部，不需要再叶轮转动时，使发电机组件跟着转动，整体运行起来较为省力。
附图说明
图1为本发明第一视角的整体结构示意图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明的内部结构示意图；
图4为本发明图3的A处放大图；
图5为本发明的局部分解图；
图6为本发明局部的结构示意图；
图7为本发明第二视角的结构示意图。
图中：1、主体；2、套筒；3、支撑臂；4、配合环；5、叶轮；6、滑动顶壳；7、固定底壳；8、第一锥齿轮；9、主锥齿轮；10、第二传动轴；11、第二锥齿轮；12、发电机组件；13、电缆；14、输出接口；15、浮力板；16、活动轴；17、受力板；18、第一挡块；19、第二挡块；20、第一轴承；21、活动环；22、活动球；23、连接圈；24、第一传动轴；25、第二轴承；26、第三轴承；27、第四轴承；28、底架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。
一种海洋能自适应水流方向发电装置，如图1、图2、图3、图4和图6所示，包括主体1，主体1外侧顶部固定设置有套筒2，套筒2一端固定设置有支撑臂3，支撑臂3末端固定设置有配合环4，配合环4内侧活动连接有位于远离主体1一端的叶轮5，起到对叶轮5的支撑作用，且配合环4内部设置有与叶轮5相配合的第一轴承20；第一轴承20使叶轮5可以在水流的作用下方便旋转，不会发生干涉、偏移晃动的现象。
套筒2远离支撑臂3一端的位置处固定设置有浮力板15，且浮力板15内部为空心设置，浮力板15一端的顶部和底部皆转动连接有活动轴16，两组活动轴16顶部固定设置有位于浮力板15一侧的受力板17，浮力板15一侧分别固定设置有与受力板17相配合且位于受力板17两侧的第一挡块18和第二挡块19，浮力板15和受力17能够在水流的作用下进行整体沿着主体1进行转动，使叶轮5进行公转，使叶轮5与水流方向正对，增大叶轮5旋转速率。
请参阅图2、图3和图4，叶轮5末端中心位置处固定设置有第一传动轴24，第一传动轴24末端固定设置有第一锥齿轮8，主体1外侧设置有与第一锥齿轮8相配合的主锥齿轮9，主体1一端位于主锥齿轮9下方转动连接有第二传动轴10，第二传动轴10外侧设置有与主锥齿轮9相啮合的第二锥齿轮11，主体1内部设置有与第二传动轴10相配合的发电机组件12，发电机组件12底部一端连接有电缆13，电缆13末端连接有位于主体1一端的输出接口14。本发明通过设置以上结构，当叶轮5和第一传动轴24进行整体转动调整角度时，叶轮5也会带动第一传动轴24进行自转，第一锥齿轮8和主锥齿轮9发生相对转动，进而当叶轮5在适应水流方向进行公转时，第一传动轴24也能对将动力传递到发电机组件的内部，不需要再2叶轮转动时，使发电机组件12跟着转动，整体运行起来较为省力。
请参阅图1、图2和图7，主体1外侧固定设置有位于第二锥齿轮11外侧且与第二传动轴10相配合的固定底壳7，主体1外侧活动连接有位于第一锥齿轮8外侧且与第一传动轴24相配合的滑动顶壳6。本发明通过设置以上结构，滑动顶壳6可以随着叶轮5的转动和转动，且滑动顶壳6和固定底壳7之间为滑动连接，进一步的保护了齿轮，有效的避免了齿轮被海水腐蚀的情况。
请参阅图2和图5，主体1外侧顶部固定设置有延伸至套筒2内部的活动环21，活动环21顶部、底部以及中间边缘位置处皆设置有连接圈23，三组连接圈23内部皆均匀设置有延伸至套筒2内部的活动球22，且套筒2内部设置有与活动球22相配合的滑槽。本发明通过设置以上结构，使套筒2和主体1之间为滑动连接，且使主体1起到对套筒2起到支撑作用，不会影响套筒2的转动。
请参阅图2和图4，固定底壳7和第二传动轴10之间通过第三轴承26转动连接，滑动顶壳6和第一传动轴24之间通过第四轴承27转动连接，滑动顶壳6和主体1之间通过第二轴承25转动连接，主体1外侧底部固定设置有底架28，且底架28整体呈环形结构。本发明通过设置以上结构，使第一传动轴2和第二传动轴10在转动时更加稳定，传动效率更好，不会发生晃动偏移的现象，通过设置底架28，起到对本发明整体的固定支撑作用。
本发明的工作原理为：使用时，将本发明整体装置放置到浅海区域的海床上，使主体1底部位于海床顶部，通过底架28将本发明整体固定在海床上，使本发明整体稳定的放置在海底；
若是当海底水流方向恰好正对叶轮5的正面时，此时叶轮5旋转速率最高，发电量最高且效果最好；
但是，若是海底水流不正对叶轮5的正面，这样导致叶轮5旋转速率一定程度会发生降低，导致发电量降低以及发电效果变差；
当海底水流自浮力板15一端流向叶轮5一端时，此时，水流带动位于浮力板15一侧的受力板17，受力板17转动被第一挡块18限位，使受力板17处于竖直状态，进而水流对两组受力板17起到一个挤压的作用力，此时，水流带动浮力板15、套筒2和叶轮5进行转动，使浮力板15转动至顺水流的位置，也就是说，使浮力板15和叶轮5相互调整位置，水流则带动两组受力板17处于水平状态，水流带动浮力板15保持此时状态，此时，叶轮5恰好与水流的方向正对，使叶轮5全方位与水流接触，通过上述结构效果，使叶轮5能够适应全方位的水流方向，使叶轮5旋转的效率更好，一定程度的提高了叶轮5发电的效率；
进一步的说，当水流流动方向与浮力板15的侧面有一定角度时，水流则直接推动浮力板15转动与使其与水流的流向一致，由于叶轮5和浮力板15之间设置的角度为一百八十度，则此时，叶轮5的正面与水流流向正对，使水流更全面的作用下叶轮5的表面上，使叶轮5转动的作用力更大；
由于叶轮5旋转时带动第一传动轴24进行旋转，第一传动轴24带动第一锥齿轮8进行转动，第一锥齿轮8带动与其相啮合的主锥齿轮9进行转动，主锥齿轮9转动时带动与其相啮合的第二锥齿轮11进行转动，然后第二锥齿轮11带动第二传动轴10进行转动，进而第二传动轴10与发电机组件12相配合，起到发电的作用；
当叶轮5和第一传动轴24进行整体转动调整角度时，叶轮5也会带动第一传动轴24进行自转，第一锥齿轮8和主锥齿轮9发生相对转动，进而当叶轮5在适应水流方向进行公转时，第一传动轴24也能对将动力传递到发电机组件的内部，不需要再2叶轮转动时，使发电机组件12跟着转动，整体运行起来较为省力；
进一步的说，本发明整体叶轮5在水流的作用下，旋转速率始终保持最佳状态，使叶轮5能够适应海底不同水流方向的变化，更好的使叶轮5与水流方向相对。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合，本领域技术人员在阅读完本说明书后可在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下，可以根据需要对实施例做出没有创造性贡献的修改、替换和变型等，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种海洋能自适应水流方向发电装置，包括主体(1)，其特征在于：所述主体(1)外侧顶部固定设置有套筒(2)，所述套筒(2)一端固定设置有支撑臂(3)，所述支撑臂(3)末端固定设置有配合环(4)，所述配合环(4)内侧活动连接有位于远离主体(1)一端的叶轮(5)，且配合环(4)内部设置有与叶轮(5)相配合的第一轴承(20)；
所述套筒(2)远离支撑臂(3)一端的位置处固定设置有浮力板(15)，且浮力板(15)内部为空心设置，所述浮力板(15)一端的顶部和底部皆转动连接有活动轴(16)，两组所述活动轴(16)顶部固定设置有位于浮力板(15)一侧的受力板(17)，所述浮力板(15)一侧分别固定设置有与受力板(17)相配合且位于受力板(17)两侧的第一挡块(18)和第二挡块(19)。
2.根据权利要求1所述的一种海洋能自适应水流方向发电装置，其特征在于：所述叶轮(5)末端中心位置处固定设置有第一传动轴(24)，所述第一传动轴(24)末端固定设置有第一锥齿轮(8)，所述主体(1)外侧设置有与第一锥齿轮(8)相配合的主锥齿轮(9)，所述主体(1)一端位于主锥齿轮(9)下方转动连接有第二传动轴(10)，所述第二传动轴(10)外侧设置有与主锥齿轮(9)相啮合的第二锥齿轮(11)，所述主体(1)内部设置有与第二传动轴(10)相配合的发电机组件(12)。
3.根据权利要求2所述的一种海洋能自适应水流方向发电装置，其特征在于：所述发电机组件(12)底部一端连接有电缆(13)，所述电缆(13)末端连接有位于主体(1)一端的输出接口(14)。
4.根据权利要求2所述的一种海洋能自适应水流方向发电装置，其特征在于：所述主体(1)外侧固定设置有位于第二锥齿轮(11)外侧且与第二传动轴(10)相配合的固定底壳(7)，所述主体(1)外侧活动连接有位于第一锥齿轮(8)外侧且与第一传动轴(24)相配合的滑动顶壳(6)。
5.根据权利要求1所述的一种海洋能自适应水流方向发电装置，其特征在于：所述主体(1)外侧顶部固定设置有延伸至套筒(2)内部的活动环(21)，所述活动环(21)顶部、底部以及中间边缘位置处皆设置有连接圈(23)，三组所述连接圈(23)内部皆均匀设置有延伸至套筒(2)内部的活动球(22)，且套筒(2)内部设置有与活动球(22)相配合的滑槽。
6.根据权利要求4所述的一种海洋能自适应水流方向发电装置，其特征在于：所述固定底壳(7)和第二传动轴(10)之间通过第三轴承(26)转动连接，所述滑动顶壳(6)和第一传动轴(24)之间通过第四轴承(27)转动连接，所述滑动顶壳(6)和主体(1)之间通过第二轴承(25)转动连接。
7.根据权利要求1所述的一种海洋能自适应水流方向发电装置，其特征在于：所述主体(1)外侧底部固定设置有底架(28)，且底架(28)整体呈环形结构。
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