CN113279892A - 潮流发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种潮流发电装置，该装置的主动链轮与能量输出机构连接，以驱动能量输出机构输出能量；主动链轮、从动链轮分别与支架左右两端转动连接，上、下主动链轮与上、下从动链轮之间分别绕设有上、下链条，上、下链条在适当的链节上分别设有上、下轴座，用于安装各叶片；叶片与潮流方向呈斜角，且前、后排的叶片所成角度相反，当叶片从前排转到后排，或从后排转到前排时，通过轴座上的角度转换器控制叶片改变角度；当潮流过来时，向前排叶片和后排叶片施加相反方向的推力，推动叶片和链条绕着同一个环形方向转动，从而把潮流推力转化为绕同一个环形方向循环转动的机械力，驱动主动链轮转动。该装置可以实现对潮流推力的高效利用。

Description

潮流发电装置

技术领域

本发明属于潮流发电技术领域，具体涉及一种潮流发电装置。

背景技术

涡轮潮流发电受潮流推力面积小，如亚特兰蒂斯潮流发电装置，潮流是一个面的推过来，在同等尺寸，如正方形边长与叶片扫掠直径相等的情况下，涡轮叶片面积只有正方形的1/10；涡轮叶片长度受限，叶片只有一端插入轮毂，叶片越长，叶片支撑点受力越大，支撑点容易断。亚特兰蒂斯潮流发电装置的叶片变桨靠伺服电机来转动改变角度，而链条式叶片要靠伺服电机来改变叶片角度，只能靠链条导电，正负电靠上下链条分开导电，但在水里靠链条导电几乎是不可能的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种潮流发电装置，该装置可以实现对潮流推力的高效利用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种潮流发电装置，包括链轮组、链条、叶片和支架，所述链盘组包括主动链轮、从动链轮和传动链轮，所述主动链轮包括同轴连接的上、下主动链轮，所述从动链轮包括同轴连接的上、下从动链轮，所述主动链轮与能量输出机构连接，以驱动能量输出机构输出能量；所述主动链轮、从动链轮分别与支架左右两端转动连接，所述上、下主动链轮与上、下从动链轮之间分别绕设有上、下链条，所述上、下链条根据叶片之间所需间距在适当的链节上分别设有上、下轴座，所述叶片通过其上下两端的上下转轴安装在竖向对应的上、下轴座上，所述轴座上设有角度转换器，以改变叶片的角度；所述叶片与潮流方向呈斜角，且前排的叶片与后排的叶片所成角度相反，当叶片从前排转到后排，或从后排转到前排时，通过轴座上的角度转换器控制叶片改变角度；当潮流过来时，推动前排叶片并穿过前排叶片推动后排叶片，向前排叶片和后排叶片施加相反方向的推力，推动叶片和链条绕着同一个环形方向转动，从而把潮流推力转化为绕同一个环形方向循环转动的机械力，驱动主动链轮转动。

进一步地，所述能量输出机构为液压泵、发电机或空气压缩泵，所述主动链轮与能量输出机构同轴连接，或者经传动机构与能量输出机构连接，以驱动其运转；该装置所采用的链条传动方式也可以是皮带传动或其他柔性传动方式。

进一步地，所述角度转换器为由锁舌器和锁芯器两部分组成的自锁装置，在主动链轮、从动链轮旁侧设有开锁机构，所述开锁机构为磁铁，以利用磁力为自锁装置解锁，所述轴座为偏心轴座，即叶片转轴不在叶片中心轴位置，叶片转轴在叶片中心轴偏左或偏右位置，叶片靠潮流推力就能改变角度；所述锁舌器包括锁舌壳、锁舌和弹簧，所述锁舌为土字形结构，所述弹簧固定于锁舌壳内并顶着土字形结构上横部，以让舌尖向前伸出锁舌壳并插入锁芯器锁住叶片转轴；所述锁芯器包括锁芯壳、锁芯和A、B限位柱，所述锁芯为外周部设有A、B凹槽并具有A、B限位壁的圆环体，所述锁芯套设于叶片转轴上并与其固定连接，所述A、B限位壁与A、B限位柱配合，对锁芯的转动角度进行限位；当锁芯处于锁住状态时，叶片转轴及叶片固定，不能转动，当锁芯处于解锁状态时，叶片转轴及叶片自由转动过程中，A、B限位壁被两侧的A、B限位柱挡住，以限制叶片的转动角度，同时保证锁舌能顺利插入凹槽A或凹槽B进行自锁；当自锁装置经过磁铁时，磁铁吸引锁舌后部，即土字形结构下横部，锁舌后缩，舌尖离开锁芯A凹槽，锁芯处于解锁状态，叶片可以转动；锁芯一解锁，叶片转轴由于是偏心结构，叶片受到潮流推力即往后转动；叶片继续往前移动，正好离开磁铁吸力范围，锁舌又被弹簧推出，此时锁舌舌尖顶在A 、B凹槽之间的圆柱面上进行滑动；叶片继续绕着链轮转动，叶片在潮流推力下继续转动，直到舌尖顶入B凹槽而重新进入自锁状态；当叶片转到后排时，后排叶片的角度正好与前排叶片的角度相反；所述角度转换机构让叶片转到后排时，后排叶片与前排叶片角度相反，所述角度转换机构让叶片从后排转到前排时，角度又恢复原来状态，让前、后排叶片角度始终保持相反，从而在潮流推力作用下，前、后排叶片都朝同一方向环形运动。

进一步地，装置为内外多层叶片结构，主动链轮、从动链轮分别由同轴连接的大链轮和小链轮组成，外层链条连接大链轮，内层链条连接小链轮；所述大链轮连接在变速器，所述变速器包括齿圈、行星齿轮和太阳齿轮，大链轮与齿圈刚性连接，行星齿轮安装在行星架上，太阳齿轮与链轮轴刚性连接，行星齿轮在齿圈和太阳齿轮之间，与它们相互啮合；行星架固定在链轮壳上，行星轮固定，圈齿为主动齿轮，太阳齿轮为被动齿轮；所述小链轮刚性连接在链轮轴上；所述变速器的速比与大小链轮的直径比关联。

进一步地，叶片底部设有导轨，叶片下转轴装有滑轮，滑轮架在导轨上滑行，以承载叶片重量，不让叶片偏离导轨两侧或上下，让叶片在潮流推力下，按设计的路线滑行，不让叶片偏离正常的运动轨迹；导轨架在支架下部的桁架上。

进一步地，叶片转轴下部设有滑杆，所述滑杆中间与叶片转轴刚性连接，滑杆与链条平行，滑杆两端有滑轮，滑杆在导轨里滑行；导轨1接近链轮时，宽度放大，导轨2的外圈直径等于链轮位置滑杆滑轮最外边到链轮轴心垂直距离，滑杆滑轮贴着导轨2外圈滑动，链轮处的滑杆保护链轮处的链条不受叶片轴向旋转破坏；导轨2内圈直径等于链轮位置滑杆内侧边到链轮轴心垂直距离，于链轮轴心滑杆在链轮位置转动始终与链轮轴向垂直。

进一步地，所述叶片包括框架和帆布，所述框架包括转轴、边框和横杆，所述帆布四周镶嵌边杆，边杆内有孔眼，帆布通过绳子穿过孔眼固定在框架内。

进一步地，为了增加受力面，所述叶片为多层结构。

进一步地，所述角度转换器为由锁舌器和锁芯器两部分组成的自锁装置，在主动链轮、从动链轮旁侧设有开锁机构和辅助机构，以与自锁装置组成角度转换机构，所述开锁机构为磁铁，以利用磁力为自锁装置解锁，所述辅助机构为滚筒，以通过滚筒与叶片的接触改变叶片的角度；所述锁舌器包括锁舌壳、锁舌和弹簧，所述锁舌为土字形结构，所述弹簧固定于锁舌壳内并顶着土字形结构上横部，以让舌尖向前伸出锁舌壳并插入锁芯器锁住叶片转轴；所述锁芯器包括锁芯壳、锁芯和A、B限位柱，所述锁芯为外周部设有A、B凹槽并具有A、B限位壁的圆环体，所述锁芯套设于叶片转轴上并与其固定连接，所述A、B限位壁与A、B限位柱配合，对锁芯的转动角度进行限位；当锁芯处于锁住状态时，叶片转轴及叶片固定，不能转动，当锁芯处于解锁状态时，叶片转轴及叶片自由转动过程中，A、B限位壁被两侧的A、B限位柱挡住，以限制叶片的转动角度，同时保证锁舌能顺利插入凹槽A或凹槽B进行自锁；当自锁装置经过磁铁时，磁铁吸引锁舌后部，即土字形结构下横部，锁舌后缩，舌尖离开锁芯A凹槽，锁芯处于解锁状态，叶片可以转动；叶片继续往前移动，经过滚筒位置时，叶片边缘被滚筒挡住，滚筒反作用于叶片，使叶片转动起来；在链条和叶片继续转动下，叶片转轴超过滚筒位置时，正好离开磁铁吸力范围，锁舌又被弹簧推出，此时锁舌舌尖顶在A 、B凹槽之间的圆柱面上进行滑动；叶片继续绕着链轮转动，叶片边缘还被滚筒挡住，叶片只能继续转动，直到舌尖顶入B凹槽而重新进入自锁状态；当叶片转到后排时，后排叶片的角度正好与前排叶片的角度相反；所述角度转换机构让叶片转到后排时，后排叶片与前排叶片角度相反，所述角度转换机构让叶片从后排转到前排时，角度又恢复原来状态，让前、后排叶片角度始终保持相反，从而在潮流作用下，前、后排叶片都朝同一方向环形运动。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明提供了一种潮流发电装置，该装置结构设计科学合理，通过巧妙的设计，无需动力就可以改变叶片角度，不仅最大限度地利用了潮流推力，而且避免了接电在实际使用环境中的安全隐患，大大扩展了装置使用范围，克服了现有技术存在的问题，具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的装置结构示意图。

图2是本发明实施例去掉叶片的装置结构示意图。

图3是本发明实施例中链轮和支架的连接结构正视图。

图4是本发明实施例中前、后排叶片与潮流方向角度一样的示意图。

图5是本发明实施例中前、后排叶片与潮流方向角度不一样的示意图。

图6是本发明实施例中叶片转动的工作原理图。

图7是本发明实施例中自锁装置的工作状态示意图。

图8是本发明实施例中自锁装置的结构示意图。

图9是本发明实施例中锁舌器的结构示意图。

图10是本发明实施例中角度转换的工作原理图。

图11是本发明实施例中进潮时角度转换的工作原理图。

图12是本发明实施例中自锁装置的工作原理图。

图13是本实施例中链轮结构示意图。

图14是本实施例中链轮结构剖视图。

图15是本发明实施例中液压泵工作原理图。

图16是本发明实施例中叶片转轴底部滑轮与导轨的连接结构示意图。

图17是本发明实施例中滑杆与叶片转轴的连接结构示意图。

图18是本发明实施例中滑杆与导轨的相对位置示意图。

图19是图18的局部放大示意图。

图20是本发明实施例中导轨的结构示意图。

图21是本发明实施例中叶片的组成结构示意图。

图22是本发明另一实施例中链齿与绳索连接的分解结构示意图。

图23、24、25是本发明另一实施例中链齿与链轮连接的示意图。

图26是本发明另一实施例中绳索链与链轮的连接结构示意图。

图27是图26的局部放大视图。

图28是本发明又一实施例中角度转换的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、2、3所示，本实施例提供了一种潮流发电装置，包括链轮组、链条、叶片1和支架，所述支架由支撑柱2和桁架3组成，所述链盘组包括主动链轮、从动链轮和传动链轮，所述主动链轮包括同轴连接的上主动链轮601、下主动链轮602，所述从动链轮包括同轴连接的上从动链轮701、下从动链轮702，所述主动链轮与能量输出机构9连接，以驱动能量输出机构输出能量；所述主动链轮、从动链轮分别与支架左右两端转动连接，所述上、下主动链轮与上、下从动链轮之间分别绕设有上链条101、下链条102，所述上、下链条根据叶片之间所需间距在适当的链节上分别设有上、下轴座，所述叶片通过其上下两端的上下转轴安装在竖向对应的上、下轴座上，所述轴座上设有角度转换器，以改变叶片的角度；所述叶片与潮流方向呈斜角，且前排的叶片与后排的叶片所成角度相反，当叶片从前排转到后排，或从后排转到前排时，通过轴座上的角度转换器控制叶片改变角度；当潮流过来时，推动前排叶片并穿过前排叶片推动后排叶片，向前排叶片和后排叶片施加相反方向的推力，推动叶片和链条绕着同一个环形方向转动，从而把潮流推力转化为绕同一个环形方向循环转动的机械力，驱动主动链轮转动。

如果叶片与链条角度是固定不变的，那么叶片从前排转到后排后，180°转换，后排叶片和前排叶片与潮流方向的角度是一样的，如图4，前后排叶片在潮流作用下，前后排叶片会形成同向推力，造成整体不动。要让整个装置能工作，必须如图5所示，让叶片与链条能环形转动起来。要达到图5的效果，叶片在转到后排之前就得变换角度，后排叶片才能与前排叶片形成相反角度。因此，必须如图4的局部放大图所示，提前把叶片往后转角度A（计算公式如下所示）。当叶片从后排要转到前排时，又得把叶片回转角度A，回到原来角度。等于需要增加能双向往复角度转换机构，这个机构还得保证叶片在前后排时，叶片角度固定不动。这样前、后排叶片在潮流作用下，才能形成正常的环形循环，链条才能传动电机发电。叶片怎么后转、再复位，最直接方式是在每片叶片转轴加电机和刹车器，但这样电机和刹车器接线通电是个很大麻烦，难度很大。而本发明的工作原理如图6所示，叶片在转到链轮左下角，即时钟8点左右开始变换叶片角度，叶片转到另一链轮右上角，即时钟2点左右位置，叶片角度又往前转动，回复原来角度，叶片在两边链轮处实现往复变换，达到如图5所示效果，装备就能正常工作发电。

结合图5，我们来看转换角度的计算方法：

设：B为前排叶片与横向X轴夹角，C为后排叶片与横向X轴夹角时，求转换角度A（凹槽A中心轴与凹槽B轴心轴角度），则转角A的计算公式为：A=C-B。

为什么要特意写出转换角度A的计算公式，因为前排叶片和后排叶片受到潮流能大小不一样，为了达到最佳效果，受力角度也会适当调整。

其中，所述能量输出机构为液压泵、发电机或空气压缩泵，所述主动链轮与能量输出机构同轴连接，或者经传动机构与能量输出机构连接，以驱动其运转；该装置所采用的链条传动方式也可以是皮带传动或其他柔性传动方式。

所述角度转换器为由锁舌器15和锁芯器16两部分组成的自锁装置，在主动链轮、从动链轮旁侧设有开锁机构，所述开锁机构为磁铁13，以利用磁力为自锁装置解锁，所述轴座为偏心轴座，即叶片转轴不在叶片中心轴位置，叶片转轴在叶片中心轴偏左或偏右位置，叶片靠潮流推力就能改变角度。锁舌器、锁芯器结构如图7、8、9所示，所述锁舌器包括锁舌壳151、锁舌152和弹簧153，所述锁舌为土字形结构，所述弹簧固定于锁舌壳内并顶着土字形结构上横部，以让舌尖向前伸出锁舌壳并插入锁芯器锁住叶片转轴；在本实施例中，舌尖可以设置滚柱154。所述锁芯器包括锁芯壳161、锁芯162和A限位柱163、B限位柱164。如图7所示，所述锁芯为外周部设有A、B凹槽并具有A、B限位壁的圆环体21，两A、B凹槽两侧平行，顶部呈尖角或半圆形，所述锁芯套设于叶片转轴上并与其固定连接，所述A、B限位壁与A、B限位柱配合，对锁芯的转动角度进行限位；当锁芯处于锁住状态时，叶片转轴及叶片固定，不能转动，当锁芯处于解锁状态时，叶片转轴及叶片自由转动过程中，A、B限位壁被两侧的A、B限位柱挡住，以限制叶片的转动角度，同时保证锁舌能顺利插入凹槽A或凹槽B进行自锁；当自锁装置经过磁铁时，磁铁吸引锁舌后部，即土字形结构下横部，锁舌后缩，舌尖离开锁芯A凹槽，锁芯处于解锁状态，叶片可以转动；锁芯一解锁，叶片转轴由于是偏心结构，叶片受到潮流推力即往后转动；叶片继续往前移动，正好离开磁铁吸力范围，锁舌又被弹簧推出，此时锁舌舌尖顶在A 、B凹槽之间的圆柱面上进行滑动；叶片继续绕着链轮转动，叶片在潮流推力下继续转动，直到舌尖顶入B凹槽而重新进入自锁状态；当叶片转到后排时，后排叶片的角度正好与前排叶片的角度相反；所述角度转换机构让叶片转到后排时，后排叶片与前排叶片角度相反，所述角度转换机构让叶片从后排转到前排时，角度又恢复原来状态，让前、后排叶片角度始终保持相反，如图5所示，从而在潮流推力作用下，前、后排叶片都朝同一方向环形运动。

叶片转到链轮侧面时再转动角度，让机构工作面积最大化，俘获潮流能最大化。传统叶片变桨靠伺服电机来转动改变角度，而链条式叶片要靠伺服电机来改变叶片角度，只能靠链条导电，上下链条分开导正负电，潮流发电是安装在水里，靠链条导电几乎不可能。本技术不用外加电机或其他装置就能实现改变叶片角度，通过对节点的精准控制，利用潮流能来改变叶片角度，把复杂问题简单化，这样不但减少生产成本，更大大提高了工作效率。本发明角度转换的工作原理如图10所示：在左侧链轮位置约时钟7点位置有磁铁（磁铁的位置根据需要在哪个位置改变叶片角度就在哪位置装，不局限时钟的哪个点位）。磁铁为弧形，弧形与链轮同心，叶片转到左侧链轮位置，锁舌尾部被磁铁吸引，锁舌离开锁芯A凹槽，角度转换器处于解锁状态，叶片在解锁状态可以转动，但有角度限位。在锁舌尾部被磁铁吸引后退时，锁舌尾部贴着弧形磁铁转动，但锁舌尾部与磁铁还是有一定距离，不会有摩擦。解锁后，由于叶片转轴是偏心轴结构，在这转轴后面的叶片面积多些，叶片在潮流推力下往后逆时针转，与叶片转轴刚性连接的锁芯跟着转动。叶片继续跟着链条转，当锁舌离开凹槽位一些距离后，锁舌尾部正好是离开磁铁磁力范围，锁舌后面没有磁力，锁舌被弹簧顶出，锁舌伸出后，锁舌尖顶住锁芯A 、B凹槽之间的圆柱面上进行滑动，锁舌尖处有滚柱，这样舌尖在锁芯圆柱面上滑动摩阻力变小。当舌尖中心线到达B凹槽处，由于舌尖有斜面自然就会滑入B凹槽。舌尖插入凹槽就锁住锁芯，叶片转轴角度锁死，角度固定不动。链条带着固定角度的叶片继续转到后排。叶片从后排要转到前排时原理与前排转换工作流程相反，就像录影带倒着放，自锁工作过程与图10中abc原理一样，顺序相反。当叶片转到时钟2点位置，叶片角度与潮流方向不是垂直，有一定角度，这时这位置有磁铁，磁铁吸住锁舌往后拉，锁舌尖离开锁芯B凹槽，自锁机构处于解锁状态，由于叶片转轴是偏心轴结构，受到潮流推力，叶片中心轴左边的面积比右边受力面多，叶片就朝左后方转，叶片转轴顺时针转。叶片继续跟着链条转动，当锁舌离开凹槽位一些距离后，锁舌尾部正好是离开磁铁磁力范围，锁舌后面没有磁力，锁舌被弹簧顶出，锁舌伸出后，锁舌尖顶住锁芯B、A凹槽之间的圆柱面上进行滑动，当舌尖中心线到达A凹槽处，由于舌尖有斜面自然就会滑入A凹槽。舌尖插入凹槽就锁住锁芯，叶片转轴角度锁死，角度固定不动。链条带着固定角度的叶片继续转到前排。当叶片转轴转到即使潮流几乎停状态下，叶片只要是开锁状态，链条还在旋转，叶片还是能实现角度转换，改变叶片与链条的角度。因为，跟空气不一样，水的密度大，在水里链条一转动，叶片前进就会受到很大阻力，叶片在链轮处怎么前进，对叶片转轴来说始终是垂直进行，叶片转轴是偏心轴设计，转轴左右面积不一样，叶片一前进，转轴左右受力就失衡，叶片就马上转动。

在潮汐往复运动应用，进潮时工作原理跟前面一样，如图11，磁铁1、磁铁2有磁力，磁铁3、磁铁4失磁，没有磁力。退潮是磁铁3、磁铁4有磁力，磁铁1、磁铁2失磁，无磁力，可以用电磁控制或改变磁铁距离来实现有磁和无磁状态。退潮时，潮流从后往前推，由于叶片角度一样，潮流推着叶片逆时针环形运动，叶片转到时钟11点位置，锁舌尾部被磁铁吸引，锁舌离开锁芯B凹槽，角度转换器处于解锁状态，由于叶片转轴是偏心轴结构，在潮流推力下往后顺时针转，与叶片转轴刚性连接的锁芯跟着转动。叶片继续跟着链条转，当锁舌离开凹槽位一些距离后，锁舌尾部正好是离开磁铁磁力范围，锁舌后面没有磁力，锁舌被弹簧顶出，锁舌伸出后，锁舌尖顶住锁芯B、A凹槽之间的圆柱面上进行滑动，当舌尖中心线到达A凹槽处滑入A凹槽,叶片转轴角度锁死，角度固定不动。链条带着固定角度的叶片继续转到前排。当叶片转到时钟4点位置，叶片角度与潮流方向不是垂直，有一定角度，这时这位置有磁铁，磁铁吸住锁舌往后拉，锁舌尖离开锁芯A凹槽，自锁机构处于解锁状态，由于叶片转轴是偏心轴结构，受到潮流推力叶片转轴逆时针转。叶片继续跟着链条转动，当锁舌离开凹槽位一些距离后，锁舌尾部正好是离开磁铁磁力范围，锁舌后面没有磁力，锁舌被弹簧顶出，锁舌伸出后，锁舌尖顶住锁芯A、B凹槽之间的圆柱面上进行滑动，当舌尖中心线到达B凹槽处，由于舌尖有斜面自然就会滑入B凹槽。舌尖插入凹槽就锁住锁芯，叶片转轴角度锁死，角度固定不动。链条带着固定角度的叶片继续转到前排。

如图3、13、14所示，在本实施例中，装置可以为内外多层叶片结构，主动链轮、从动链轮分别由同轴连接的大链轮L9和小链轮L10组成，外层链条连接大链轮，内层链条连接小链轮；所述大链轮连接在变速器，如图13所示，所述变速器包括齿圈L1、行星齿轮L2和太阳齿轮L3，大链轮与齿圈刚性连接，行星齿轮安装在行星架L4上，太阳齿轮与链轮轴L5刚性连接，行星齿轮在齿圈和太阳齿轮之间，与它们相互啮合；齿圈、行星齿轮和太阳齿轮三者之间关系分别为：行星架固定在链轮壳L6上，行星轮固定，圈齿为主动齿轮，太阳齿轮为被动齿轮；链轮壳L6通过轴承L7和密封圈L8与大链轮L9动态密封连接；所述小链轮刚性连接在链轮轴上；所述变速器的速比与大小链轮的直径比关联。

潮流与风力不同，能量密度大，单一层叶片还不能完全俘获潮流能，造成能量浪费。为了更好的，最大化的俘获潮流能，叶片可以增加一层，如果潮流更大，可以增加两层以上，做到充分俘获潮流能。两层叶片分别连接大小链轮，如果大小齿轮都直接连接在链轮轴上，会因为大小齿轮直径不一样，内外层链条运动速度也不一样，有巨大差额，当潮流推进来时，这效果是外侧叶片运动快，内层叶片运动慢，潮流进入内层被慢速影响，就像一个1.9米高与一个1.3米高的人，他们各选一只脚绑一起跑步，1.3米的人永远拖1.9米的后腿跑步，这叫错位同行，同时也影响到后排两层叶片工作。因为潮流穿过一快一慢以后，这种错位到后排几乎没量能了，被慢的内层消耗了，慢的内层也不是把这能量吸收转化，而是把这力变成与大链轮相互能量抵消的扭力，工作效率反而最低。为了改变这情况，我们把大链轮增加一行星增速器L11，他的速比与大链轮直接除于小链轮的直接比成正比，就是当大链轮直径时小链轮直径一倍时，大链轮增速1：2，这样就能到达两层叶片同步前行，两层叶片位置错位排列，就是内层叶片位置正好是在外侧两叶片中间，如图3所示，前后排叶板位置相互错开，这样做到效率最大化。为了让内层叶片面积最大化，大小链轮设计为同轴心，大链轮与齿圈刚性连接，行星齿轮安装在行星架上，太阳齿轮与链轮轴刚性连接，行星齿轮在齿圈和太阳齿轮之间，与它们相互啮合。齿圈、行星齿轮和太阳齿轮三者之间关系分别为行星轮为固定，圈齿为主动齿轮，太阳齿轮为被动齿轮。行星架固定在链轮壳上，链轮壳与大链轮、链轮轴连接处有密封圈，这样保证海水不会进入链轮壳内，保护行星齿轮。支撑柱有支架，链轮壳由套筒件固定安装在支架上，上下支架对大链轮形成一定压力，保证密封圈需要的压力。当潮流推动外层叶片时，叶片提过链条转动大链轮，与大链轮刚性连接的齿圈啮合行星齿轮，行星齿轮啮合太阳齿轮，太阳齿轮提供与之刚性连接的齿轮轴转动液压泵工作。液压泵也可以为发电机或空压机。液压泵为双向液压泵，工作原理如图15所示，液压泵有A、B两个接口,液压泵顺时针转时A为进油口，B为出油口；液压泵逆时针转时B为进油口，A为出油口。单向阀A1进口连接A接口，单向阀A1出口连接液压储能器的进口。单向阀A2出口连接A接口，单向阀A2进口连接油箱的出口。单向阀B1进口连接B接口，单向阀B1出口连接液压储能器的进口。单向阀B2出口连接B接口，单向阀B2进口连接油箱的出口。

如图16所示，在本发明实施例中，叶片1底部设有导轨17，叶片下转轴12装有滑轮181，滑轮架在导轨上滑行，以承载叶片重量，不让叶片偏离导轨两侧或上下，让叶片在潮流推力下，按设计的路线滑行，不让叶片偏离正常的运动轨迹。导轨架在支架下部的桁架3上。如图16所示，叶片下转轴装有滑轮181和辅助轮182，，滑轮起到承载叶片重量作用，由于潮流有横向和纵向作用，辅助轮装在导轨的下方，起到防止滑轮脱离导轨，辅助滑轮正常工作。根据导轨形状不一样，辅助轮也可以装在转轴侧面，根据实际情况安装辅助轮。

如图17所示，叶片转轴下部设有滑杆30，所述滑杆中间与叶片转轴12刚性连接，滑杆与链条平行，滑杆两端有滑轮31，滑杆两侧设有自由转向承重轮33和承重轮34，滑杆在导轨32里滑行；滑杆起到让叶片始终按设计的角度工作，也起到辅助和保护链条作用，让链条不受叶片轴向扭转力破坏。导轨1接近链轮时，宽度放大，导轨2的外圈直径等于链轮位置滑杆滑轮最外边到链轮轴心垂直距离，滑杆滑轮贴着导轨2外圈滑动，链轮处的滑杆保护链轮处的链条不受叶片轴向旋转破坏。导轨2内圈直径等于链轮位置滑杆内侧边到链轮轴心垂直距离（可略大些，避免滑杆与导轨2内圈摩擦），如图18、19、20所示，于链轮轴心滑杆在链轮位置转动始终与链轮轴向垂直。

叶片受到潮流推力下会产生轴向旋转，这种轴向旋转会影响链条正常工作，轴向旋转会让链条拉太紧，链条太紧与链轮啮合转动就会卡，影响链条传动。长时间也会让链条拉长，太长会掉链子，也影响链条寿命。有了滑杆，分工就明确，链条就是单纯的传动作用，滑杆承受叶片轴向扭力，滑轨承载叶片重量。

如图21所示，在本实施例中，所述叶片1包括框架和帆布39，所述框架包括转轴12、边框35和横杆36，所述帆布四周镶嵌边杆37，边杆内有孔眼38，帆布通过绳子穿过孔眼固定在框架内。目前的叶片重又长，运输和安装都很不方便，改为帆布结构，便于运输和安装，而且也大大的减轻叶片重量，减轻链条的负担。

为了增加受力面，所述叶片可以为上下多层结构。

涡轮机的叶片只有一端连接轮毂，连接点只有一点，叶片太长会断，叶片长度受限。本申请单叶片是两端连接，最少两个连接点，结构更牢固，如果需要更长的叶片，多层叶片相当于多点连接，叶片长度不受限，大大增加了叶片受力面积。

在本发明的不同实施例中，该装置所采用的链条传动还可以为绳索链传动，如图22所示，所述绳索链传动包括链轮、链齿M和绳索N，链齿M包括齿身M1、位于齿身M1两旁侧用于连接绳索的链板M2、用于插接绳索端头与链板的销轴M3、位于齿身M1上的齿尖M4、位于齿尖M4旁侧的齿侧线M5，在齿尖M4上设有槽口，在槽口内设有滚子M6，链齿M齿侧线和在链轮3上与链齿M对应的齿槽的弧线画法是，以链板孔的中心为圆心，该圆心落在链轮的分度圆上，圆心与链齿齿尖最长距离为半径画弧线，画出齿侧线；齿侧线上在U形槽的最低点，从这设为弧线坡的起点，弧线坡的端点为弧线坡与链轮周边的交叉点；齿链板连接绳索处为半圆，半圆上设有插入销轴的孔；该实施例的绳索两端有节头，节头连接链板处为半圆，节头内具有与销轴插配的套筒M7，链齿与绳索通过插入销轴连接，链齿与绳索连接后可以像链条一样自由活动，链轮上的齿槽具有齿尖、齿侧线和弧线坡M51，链轮齿槽的齿尖和齿侧线形状与链齿的齿尖和齿侧线形状相吻合，链齿M与链轮上齿槽的数量相当，链齿和槽齿侧线上来有弧线坡，弧线坡主要引导齿尖滑入齿槽。

因为绳索如果有一定的弹性，微观会拉长一点点，那么有弧线坡可以引导链齿与齿槽啮合，经研究后得出画齿侧线以叶板圆心到齿尖最长为直径画弧，画出齿侧线最佳，根据特殊需要，齿槽齿侧线需要更宽些，圆心到齿侧线最长距离为R2，圆心到齿尖距离为R1，如图24，那么取最长第二弧线M8为齿槽的齿侧线，链轮转动，链齿离开齿槽，逐渐展开，齿槽的齿侧线设计才不会与链齿干涉，相反链齿离开齿槽会比目前链条的链齿离开链轮齿槽更顺畅，因为绳索链是柔性的链条，随着链轮转动，绳索与分度圆形成切线会越长，切线越长，以这切线为半径画弧线会越趋向直线，等于直径越长弧线曲度越直，链齿从齿槽出来也是越垂直出来，所以链齿与齿槽啮合更顺畅。如图25第三弧线M11会比第四弧线M12曲度更直，等于链齿出来越顺畅。

为了防止传动时超出设计载荷，造成链齿与链轮齿槽啮合时链齿跳槽，可以在链轮外加半圆轨道，轨道与链轮外圆平行，半圆轨M10覆盖一半链轮，半圆轨固定不动，链轮是转动，链齿顶部也加滚子，一但出现极端天气对绳索链造成超载荷，链齿会往上滑，这时就有半圆轨挡住，不让链齿滑出啮合时的齿槽，齿槽顶部有滚子，当链轮转动时，链齿顶部滚子会贴着半圆轨滑行，减少链齿与半圆轨的摩擦力。如图26、27所示。

如图28所示，在本发明的不同实施例中，所述角度转换器为由锁舌器15和锁芯器16两部分组成的自锁装置，在主动链轮、从动链轮旁侧设有开锁机构和辅助机构，以与自锁装置组成角度转换机构，所述开锁机构为磁铁13，以利用磁力为自锁装置解锁，所述辅助机构为滚筒14，以通过滚筒与叶片的接触改变叶片的角度。锁舌器、锁芯器结构如图7、8、9所示，所述锁舌器包括锁舌壳151、锁舌152和弹簧153，所述锁舌为土字形结构，所述弹簧固定于锁舌壳内并顶着土字形结构上横部，以让舌尖向前伸出锁舌壳并插入锁芯器锁住叶片转轴；在本实施例中，舌尖可以设置滚柱154。所述锁芯器包括锁芯壳161、锁芯162和A限位柱163、B限位柱164。如图7所示，所述锁芯为外周部设有A、B凹槽并具有A、B限位壁的圆环体21，两A、B凹槽两侧平行，顶部呈尖角或半圆形，所述锁芯套设于叶片转轴上并与其固定连接，所述A、B限位壁与A、B限位柱配合，对锁芯的转动角度进行限位；当锁芯处于锁住状态时，叶片转轴及叶片固定，不能转动，当锁芯处于解锁状态时，叶片转轴及叶片自由转动过程中，A、B限位壁被两侧的A、B限位柱挡住，以限制叶片的转动角度，同时保证锁舌能顺利插入凹槽A或凹槽B进行自锁；当自锁装置经过磁铁时，磁铁吸引锁舌后部，即土字形结构下横部，锁舌后缩，舌尖离开锁芯A凹槽，锁芯处于解锁状态，叶片可以转动；叶片继续往前移动，经过滚筒位置时，叶片边缘被滚筒挡住，滚筒反作用于叶片，使叶片转动起来；在链条和叶片继续转动下，叶片转轴超过滚筒位置时，正好离开磁铁吸力范围，锁舌又被弹簧推出，此时锁舌舌尖顶在A 、B凹槽之间的圆柱面上进行滑动；叶片继续绕着链轮转动，叶片边缘还被滚筒挡住，叶片只能继续转动，直到舌尖顶入B凹槽而重新进入自锁状态，此时叶片转到的角度正好不被滚筒挡住；当叶片转到后排时，后排叶片的角度正好与前排叶片的角度相反；所述角度转换机构让叶片转到后排时，后排叶片与前排叶片角度相反，所述角度转换机构让叶片从后排转到前排时，角度又恢复原来状态，让前、后排叶片角度始终保持相反，如图5，从而在潮流作用下，前、后排叶片都朝同一方向环形运动。在该实施例中，角度转换机构及自锁装置的工作原理如图10所示：叶片外侧边与滚筒接触前打开角度转换器解锁，由于锁芯有角度限位功能，当叶片转到滚筒位置，叶片在限定的角度范围内怎么活动都会碰到滚筒。当叶片转到滚筒位置，叶片外侧边接触滚筒，叶片开始转动，轴座的锁芯同时转动，在锁芯转到过程，这时离开磁铁磁力范围，锁舌伸出，锁舌尖顶住锁芯A 、B凹槽之间的圆柱面上，进行滑动。这里需要说明的是，如图10所示，当叶片从前排转到后排时，辅助机构即滚筒设于链轮外侧，以在解锁后，使滚筒接触叶片外侧，从而让叶片正向转动设定角度。此时，磁铁13经外侧的支架安装在链轮外侧，滚筒14经扭力弹簧架26也安装在支架上。而当叶片从后排转到前排时，滚筒设于链轮内侧，以在解锁后，使滚筒接触叶片内侧，从而让叶片反向转动设定角度，从而实现叶片从前排转到后排以及从后排转到前排时，转动相反的角度。此时，磁铁还是安装在链轮外侧，而滚筒经扭力弹簧架26安装在链轮内侧的滚筒支架27上。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种潮流发电装置，其特征在于，包括链轮组、链条、叶片和支架，所述链盘组包括主动链轮、从动链轮和传动链轮，所述主动链轮包括同轴连接的上、下主动链轮，所述从动链轮包括同轴连接的上、下从动链轮，所述主动链轮与能量输出机构连接，以驱动能量输出机构输出能量；所述主动链轮、从动链轮分别与支架左右两端转动连接，所述上、下主动链轮与上、下从动链轮之间分别绕设有上、下链条，所述上、下链条根据叶片之间所需间距在适当的链节上分别设有上、下轴座，所述叶片通过其上下两端的上下转轴安装在竖向对应的上、下轴座上，所述轴座上设有角度转换器，以改变叶片的角度；所述叶片与潮流方向呈斜角，且前排的叶片与后排的叶片所成角度相反，当叶片从前排转到后排，或从后排转到前排时，通过轴座上的角度转换器控制叶片改变角度；当潮流过来时，推动前排叶片并穿过前排叶片推动后排叶片，向前排叶片和后排叶片施加相反方向的推力，推动叶片和链条绕着同一个环形方向转动，从而把潮流推力转化为绕同一个环形方向循环转动的机械力，驱动主动链轮转动。

2.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于，所述能量输出机构为液压泵、发电机或空气压缩泵，所述主动链轮与能量输出机构同轴连接，或者经传动机构与能量输出机构连接，以驱动其运转；该装置所采用的链条传动方式也可以是皮带传动或其他柔性传动方式。

3.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于，所述角度转换器为由锁舌器和锁芯器两部分组成的自锁装置，在主动链轮、从动链轮旁侧设有开锁机构，所述开锁机构为磁铁，以利用磁力为自锁装置解锁，所述轴座为偏心轴座，即叶片转轴不在叶片中心轴位置，叶片转轴在叶片中心轴偏左或偏右位置，叶片靠潮流推力就能改变角度；所述锁舌器包括锁舌壳、锁舌和弹簧，所述锁舌为土字形结构，所述弹簧固定于锁舌壳内并顶着土字形结构上横部，以让舌尖向前伸出锁舌壳并插入锁芯器锁住叶片转轴；所述锁芯器包括锁芯壳、锁芯和A、B限位柱，所述锁芯为外周部设有A、B凹槽并具有A、B限位壁的圆环体，所述锁芯套设于叶片转轴上并与其固定连接，所述A、B限位壁与A、B限位柱配合，对锁芯的转动角度进行限位；当锁芯处于锁住状态时，叶片转轴及叶片固定，不能转动，当锁芯处于解锁状态时，叶片转轴及叶片自由转动过程中，A、B限位壁被两侧的A、B限位柱挡住，以限制叶片的转动角度，同时保证锁舌能顺利插入凹槽A或凹槽B进行自锁；当自锁装置经过磁铁时，磁铁吸引锁舌后部，即土字形结构下横部，锁舌后缩，舌尖离开锁芯A凹槽，锁芯处于解锁状态，叶片可以转动；锁芯一解锁，叶片转轴由于是偏心结构，叶片受到潮流推力即往后转动；叶片继续往前移动，正好离开磁铁吸力范围，锁舌又被弹簧推出，此时锁舌舌尖顶在A 、B凹槽之间的圆柱面上进行滑动；叶片继续绕着链轮转动，叶片在潮流推力下继续转动，直到舌尖顶入B凹槽而重新进入自锁状态；当叶片转到后排时，后排叶片的角度正好与前排叶片的角度相反；所述角度转换机构让叶片转到后排时，后排叶片与前排叶片角度相反，所述角度转换机构让叶片从后排转到前排时，角度又恢复原来状态，让前、后排叶片角度始终保持相反，从而在潮流推力作用下，前、后排叶片都朝同一方向环形运动。

4.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于，装置为内外多层叶片结构，主动链轮、从动链轮分别由同轴连接的大链轮和小链轮组成，外层链条连接大链轮，内层链条连接小链轮；所述大链轮连接在变速器，所述变速器包括齿圈、行星齿轮和太阳齿轮，大链轮与齿圈刚性连接，行星齿轮安装在行星架上，太阳齿轮与链轮轴刚性连接，行星齿轮在齿圈和太阳齿轮之间，与它们相互啮合；行星架固定在链轮壳上，行星轮固定，圈齿为主动齿轮，太阳齿轮为被动齿轮；所述小链轮刚性连接在链轮轴上；所述变速器的速比与大小链轮的直径比关联。

5.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于，叶片底部设有导轨，叶片下转轴装有滑轮，滑轮架在导轨上滑行，以承载叶片重量，不让叶片偏离导轨两侧或上下，让叶片在潮流推力下，按设计的路线滑行，不让叶片偏离正常的运动轨迹；导轨架在支架下部的桁架上。

6.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于，叶片转轴下部设有滑杆，所述滑杆中间与叶片转轴刚性连接，滑杆与链条平行，滑杆两端有滑轮，滑杆在导轨里滑行；导轨1接近链轮时，宽度放大，导轨2的外圈直径等于链轮位置滑杆滑轮最外边到链轮轴心垂直距离，滑杆滑轮贴着导轨2外圈滑动，链轮处的滑杆保护链轮处的链条不受叶片轴向旋转破坏；导轨2内圈直径等于链轮位置滑杆内侧边到链轮轴心垂直距离，于链轮轴心滑杆在链轮位置转动始终与链轮轴向垂直。

7.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于，所述叶片包括框架和帆布，所述框架包括转轴、边框和横杆，所述帆布四周镶嵌边杆，边杆内有孔眼，帆布通过绳子穿过孔眼固定在框架内。

8.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于，为了增加受力面，所述叶片为多层结构。

9.根据权利要求1所述的潮流发电装置，其特征在于，所述角度转换器为由锁舌器和锁芯器两部分组成的自锁装置，在主动链轮、从动链轮旁侧设有开锁机构和辅助机构，以与自锁装置组成角度转换机构，所述开锁机构为磁铁，以利用磁力为自锁装置解锁，所述辅助机构为滚筒，以通过滚筒与叶片的接触改变叶片的角度；所述锁舌器包括锁舌壳、锁舌和弹簧，所述锁舌为土字形结构，所述弹簧固定于锁舌壳内并顶着土字形结构上横部，以让舌尖向前伸出锁舌壳并插入锁芯器锁住叶片转轴；所述锁芯器包括锁芯壳、锁芯和A、B限位柱，所述锁芯为外周部设有A、B凹槽并具有A、B限位壁的圆环体，所述锁芯套设于叶片转轴上并与其固定连接，所述A、B限位壁与A、B限位柱配合，对锁芯的转动角度进行限位；当锁芯处于锁住状态时，叶片转轴及叶片固定，不能转动，当锁芯处于解锁状态时，叶片转轴及叶片自由转动过程中，A、B限位壁被两侧的A、B限位柱挡住，以限制叶片的转动角度，同时保证锁舌能顺利插入凹槽A或凹槽B进行自锁；当自锁装置经过磁铁时，磁铁吸引锁舌后部，即土字形结构下横部，锁舌后缩，舌尖离开锁芯A凹槽，锁芯处于解锁状态，叶片可以转动；叶片继续往前移动，经过滚筒位置时，叶片边缘被滚筒挡住，滚筒反作用于叶片，使叶片转动起来；在链条和叶片继续转动下，叶片转轴超过滚筒位置时，正好离开磁铁吸力范围，锁舌又被弹簧推出，此时锁舌舌尖顶在A 、B凹槽之间的圆柱面上进行滑动；叶片继续绕着链轮转动，叶片边缘还被滚筒挡住，叶片只能继续转动，直到舌尖顶入B凹槽而重新进入自锁状态；当叶片转到后排时，后排叶片的角度正好与前排叶片的角度相反；所述角度转换机构让叶片转到后排时，后排叶片与前排叶片角度相反，所述角度转换机构让叶片从后排转到前排时，角度又恢复原来状态，让前、后排叶片角度始终保持相反，从而在潮流作用下，前、后排叶片都朝同一方向环形运动。

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