CN113339181B - 一种势能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种势能发电装置,涉及新能源技术领域。所述势能发电装置包括浮球和连杆;所述的浮球包括壳体、飞轮、传动齿轮和发电机;所述的飞轮、传动齿轮和发电机位于壳体内部;所述发电机的转动轴上设有发电机齿轮,传动齿轮上设有外齿和内齿;所述的发电机齿轮与内齿进行齿合连接,所述飞轮与外齿进行齿合连接;所述连杆与壳体内部的飞轮通过设置在壳体上的转轴连接,连杆可通过转轴驱动飞轮单向转动。本发明的势能发电装置,连杆利用海浪上下起伏形成的势能,通过转轴带动飞轮转动,进而驱动传动轮带动发电机转动,产生电能。

Description

一种势能发电装置
技术领域
本发明涉及新能源技术领域,尤其涉及一种利用海浪势能的发电装置。
背景技术
新能源是以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能等。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段,也是环境治理和生态保护的重要措施,是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。
近些年,波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等与海洋相关方面的新能源技术得到初步发展,但是,尚未大规模利用,属于正在积极研究开发的能源。
如CN 201110172753公开的海浪发电装置,包含第一浮体、第一扩口、第二扩口、发电部件,第一扩口、第二扩口分别位于发电部件的两侧,并与发电部件共同固定在第一浮体上,海浪中的海水经由其中一个扩口到达发电部件,并经由发电部件流向另一个扩口。利用海浪的侧向动能和势能,以及海浪具有的上下起伏的竖向动能和势能,结合波的衍射原理,规模地纵向采集沿海岸线横排涌来的海浪,利用海浪能发电。
CN 201811157125公开的海浪发电装置,包括:多个漂浮筒、多个液压缸、和载有发电机的水轮机;每一个所述漂浮筒和所述液压缸的活塞杆分别通过横梁固定在浮体固定桩上;液压缸上设有进水口和出水口;出水口与水管相连,通过水管将海水注入水轮机,以缓解现有技术中存在的海浪利用率低的技术问题。
CN201210375326公开的海浪发电机由波能捕获器和感生电机组成;波能捕获器是用可充气的橡胶胶囊制成,其璧内镶嵌了矽钢片加强骨架的;胶囊由上下两个半部组成,以内外气压差维持形状;感生电机由中心轴、永磁体磁极、滚动轴承、摆锤及发电线圈组成;摆锤可驱动中心轴和发电线圈产生相对旋转,产生电流。
CN201310590646公开的海岸海浪发电机和海洋海浪发电机,通过漂浮于海浪上的漂浮板或者漂浮子,与海浪同步起伏;当漂浮板或者漂浮子与海浪同步起伏时,带动密封舱内的活塞移动,使密封舱产生并排出高压气体;进而由与密封舱相连的涡轮发动机收集所述高压气体并进行转动发电,实现利用海浪动能发电。
以上现有利用海浪能的技术,都存在技术复杂,实施成本较高的问题。
发明内容
本发明要解决的目的是提供一种利用势能转化成电能的技术,尤其是涉及利用海浪上下起伏的势能转化成电能的技术。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
提供一种势能发电装置,包括浮球和连杆;所述的浮球包括壳体、飞轮、传动齿轮和发电机;所述的飞轮、传动齿轮和发电机位于壳体内部;所述发电机的转动轴上设有发电机齿轮,传动齿轮上设有外齿和内齿;所述的发电机齿轮与内齿进行齿合连接,所述飞轮与外齿进行齿合连接;所述连杆与壳体内部的飞轮通过设置在壳体上的转轴连接,连杆可通过转轴驱动飞轮单向转动。
进一步的,所述的传动齿轮包括被动轮和固定在被动轮上的被动轮内齿轮;所述的外齿设置于被动轮上,所述的内齿设置于被动轮内齿轮上。
进一步的,所述的转轴包括飞轮轴承和飞轮轴;所述飞轮轴承固定在壳体上,且套设在飞轮轴上;所述飞轮、连杆分别固定在飞轮轴的两端。具体的,飞轮的中心连接飞轮轴的一端,连杆的端部连接飞轮轴的另一端。进一步的,连杆与飞轮轴垂直连接。
优选的,飞轮内部设有棘齿和适配棘齿的棘爪,飞轮轴连接棘爪,飞轮通过棘齿和棘爪实现单向转动,从而保证传动轮单向转动,带动发电机发电。
优选的,所述的壳体为球形。球形的壳体有利于均匀承受海浪的冲击力。
进一步的,所述的壳体内设有球形机架,球形机架由多个圆环或半圆环组成,且所述圆环或半圆环的外径与壳体的内径相同,以增加壳体的刚性。
优选的,所述的球形机架上设有固定架,所述的传动齿轮和发电机设置在固定架上。
优选的,所述的发电机至少为两个。
优选的,所述的连杆至少为两个,各个所述的连杆均对应设有连接外齿的飞轮。进一步的,连杆沿球形壳体的表面切线方向设置。
优选的,所述连杆从端部到中部逐渐变宽,连杆的横截面从上到下逐渐变窄。连杆优选密度小于海水的刚性材质。
优选的,所述的连杆可为三个或四个。
优选的,连杆的两端均连接有浮球。
本发明的势能发电装置,连杆利用海浪上下起伏形成的势能,通过转轴带动飞轮转动,进而驱动传动轮带动发电机转动,产生电能;同时,将飞轮设计为仅能单向转动,从而保证传动轮单向转动,带动发电机发电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1的二连杆势能发电装置的结构图。
图2为本发明实施例1中浮球的内部结构图。
图3为本发明实施例1中浮球的内部结构图。
图4为本发明实施例1中浮球的内部结构爆炸图。
图5为本发明实施例1中球形机架的结构图。
图6为本发明实施例1中连杆的结构图。
图7为本发明实施例1中飞轮轴的结构图。
图8为本发明实施例1中飞轮的爆炸图。
图9为本发明实施例1中被动轮的结构图。
图10为本发明实施例1中被动轮内齿轮的结构图。
图11为本发明实施例1中发电机的结构图。
图12为本发明实施例2的三连杆势能发电装置的结构图。
图13为本发明实施例2中浮球的内部结构图。
图14为本发明实施例2中浮球的内部结构图。
图15为本发明实施例3的四连杆势能发电装置的结构图。
图16为本发明实施例3中浮球的内部结构图。
图17为本发明实施例3中浮球的内部结构图。
图中标识说明:
1-浮球;2-连杆;21-杆体;22-方孔;3-转轴;31-飞轮轴;311-方柱;32-飞轮轴承;33-飞轮轴承盖;4-飞轮;41-飞轮齿;42-棘爪;43-棘齿;44-飞轮下盖;45-飞轮上盖;5-被动轮;51-外齿;52-安装孔;53-被动轮轴承;54-轴承盖;6-被动轮内齿轮;61-内齿;7-球形机架;71-轴承孔;72-固定架;721-发电机安装座;722-被动轮安装座;73-第一圆环;74-第二圆环;75-第三圆环;8-发电机;81-转动轴;82-发电机齿轮。
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,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。还应当进一步理解,在本发明说明书和所附权利要求书中如果使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。
实施例1
请参阅图1所示,图1为本发明实施例提供的势能发电装置,具体为一种二连杆势能发电装置,包括浮球1、连杆2和转轴3。连杆2为两个,相对的设置在浮球1的侧面。连杆2沿浮球1的表面切线方向设置,且一端通过转轴3与浮球1连接。两个转轴3在浮球1同一直径面上均匀分布,即两个转轴与浮球1中心之间的夹角为180°。
如图2-4所示的浮球结构,浮球1包括壳体、飞轮4、被动轮5、被动轮内齿轮6、球形机架7和发电机8。壳体为球形,有利于均匀承受海浪的冲击力;飞轮4、被动轮5、被动轮内齿轮6、球形机架7位于壳体内部。
如图5所示的球形机架,球形机架7固定在壳体内,由第一圆环73、第二圆环74、第三圆环75三个圆环组成。第一圆环73水平设置,第二圆环74、第三圆环75竖向设置,且第一圆环73、第二圆环74、第三圆环75相互垂直。三个圆环的外径与壳体的内径相同,以增加壳体的刚性。第二圆环74、第三圆环75的内部均设有横梁,两个横梁组合形成“十”字的固定架72。固定架72的中心位置对应设有被动轮安装座722,其中一横梁上设有两个发电机安装座721,发电机安装座721位于被动轮安装座722的两侧。本实施例中,第一圆环73、第二圆环74连接处设有轴承孔71。
如图6所示的连杆,连杆2的杆体21为“舟”形,即从端部到中部逐渐变宽,且横截面从上到下逐渐变窄,横截面底部为弧形,以减小海浪的冲击力。连杆2的两端均设有方孔22。
转轴3包括飞轮轴31、飞轮轴承32和飞轮轴承盖33。飞轮轴承32套设于飞轮轴31,固定在壳体上,且位于轴承孔71内。飞轮4、连杆2分别固定在飞轮轴31的两端。具体的,如图7所示的飞轮轴31,飞轮轴31对应连杆2的一端设有方柱311,方柱311可适配的套设于连杆2端部的方孔22内,再通过螺丝固定;飞轮轴31另一端连接飞轮4的轴心,通过传动驱动飞轮4竖向转动。
如图8所示的飞轮,飞轮4为锥形,飞轮4的锥形表面设有飞轮齿41,锥形表面与飞轮4轴线的夹角为45°(即飞轮齿41与飞轮4轴线的夹角为45°)。飞轮4内部设有棘爪42和棘齿43,飞轮4通过棘爪42和棘齿43实现单向转动,具体的,飞轮为锥形中空结构,底部和顶部对应设有飞轮下盖44和飞轮上盖45,棘齿43设置于飞轮4的内壁上,棘爪42设置于飞轮下盖44上,飞轮轴31的端部固定连接飞轮下盖44的中心;棘爪42正转时,棘爪42与棘齿43咬合,带动飞轮4整体转动;棘爪42反转时,棘爪42与棘齿43脱离咬合,棘爪42仅能实现自转,从而保证飞轮4单向转动。本实施例中,飞轮4为两个,位于壳体内部的相对两侧,并与对应侧的连杆2通过转轴3的飞轮轴31连接。
如图9所示的被动轮,轴心位置设有安装孔52、被动轮轴承53和轴承盖54,被动轮轴承53位于安装孔52内。被动轮轴承53固定安装在被动轮安装座722上。被动轮5的外侧面为锥形面,锥形面与被动轮5轴线的夹角为45°,外侧面上设有外齿51(外齿51与被动轮5轴线的夹角为45°),外齿51与飞轮齿41齿合连接。被动轮5在飞轮4的驱动力作用下可水平转动。
如图10所示的被动轮内齿轮,为内壁设有内齿61的环形齿轮。被动轮内齿轮6固定在被动轮5上,可与被动轮5同步水平转动。需要说明的是,被动轮5和被动轮内齿轮6可通过套接、卡接或焊接固定,也可一体成型为传动轮,实现同步转动的作用即可。
如图10所示的发电机,本实施例中,发电机8的数量为两个,固定在发电机安装座721上。发电机8的转动轴81上设有发电机齿轮82,发电机齿轮82与内齿61进行齿合连接。
进一步的,连杆2的两端均连接有浮球1。
本发明的二连杆势能发电装置,可置于海洋中,连杆2远离浮球1的一端随海浪起伏时,连杆2以转轴3为轴心相对于浮球1转动,连杆2通过转轴3驱动飞轮4单向转动,进而驱动被动轮5及被动轮内齿轮6带动发电机8转动,产生电能;而且,采用两个连杆2,均可提供驱动发电机8转动的动力,保证发电机8持续发电。此外,两个连杆2通过飞轮4驱动被动轮5转动的方向一致,从而实现任意一个连杆2均可通过飞轮4向被动轮5提供动力,实现发电机发电。
实施例2
如图12-14所示的三连杆势能发电装置,本实施例的三连杆势能发电装置与实施例1的二连杆势能发电装置的不同之处在于,本实施例中,同一浮球1设有三个连杆2,浮球1内部设有对应各连杆2的三个飞轮4,连杆2与对应的飞轮4通过转轴连接,转轴3在浮球1同一直径面上均匀分布,即相邻的两个转轴与浮球1中心之间的夹角为120°,各飞轮4均与被动轮5齿接。另外,本实施例中的球形支架7为一水平圆环及三个共顶点的半圆环组成,且各半圆环均垂直于水平圆环。此外,本实施例中,浮球内部设置有三个发电机8,发电机8固定在固定架上,发电机8的发电机齿轮82与被动轮内齿轮6的内齿进行齿合连接。其他部件结构与实施例1的势能发电装置相同。
实施例3
如图15-17所示的四连杆势能发电装置,本实施例的四连杆势能发电装置与实施例1的二连杆势能发电装置的不同之处在于,本实施例中,同一浮球1设有四个连杆2,四个连杆2设置在同一平面上,浮球1内部设有对应各连杆2的四个飞轮4,连杆2与对应的飞轮4通过转轴连接,转轴3在浮球1同一直径面上均匀分布,即相邻的两个转轴与浮球1中心之间的夹角为90°,各飞轮4均与被动轮5齿接。其他结构与实施例1的势能发电装置相同。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种势能发电装置,其特征在于,包括浮球和连杆;所述的浮球包括壳体、飞轮、传动齿轮和发电机;所述的飞轮、传动齿轮和发电机位于壳体内部;所述发电机的转动轴上设有发电机齿轮,传动齿轮上设有外齿和内齿;所述的发电机齿轮与内齿进行齿合连接,所述飞轮与外齿进行齿合连接;所述连杆与壳体内部的飞轮通过设置在壳体上的转轴连接,连杆可通过转轴驱动飞轮单向转动;
所述的传动齿轮包括被动轮和固定在被动轮上的被动轮内齿轮;所述的外齿设置于被动轮上,所述的内齿设置于被动轮内齿轮上。
2.根据权利要求1所述的势能发电装置,其特征在于,所述的转轴包括飞轮轴承和飞轮轴;所述飞轮轴承固定在壳体上,且套设在飞轮轴上;所述飞轮、连杆分别固定在飞轮轴的两端。
3.根据权利要求2所述的势能发电装置,其特征在于,所述的壳体为球形。
4.根据权利要求3所述的势能发电装置,其特征在于,所述的壳体内设有球形机架,球形机架由多个圆环或半圆环组成,且所述圆环或半圆环的外径与壳体的内径相同。
5.根据权利要求4所述的势能发电装置,其特征在于,所述的球形机架上设有固定架,所述的传动齿轮和发电机设置在固定架上。
6.根据权利要求5所述的势能发电装置,其特征在于,所述的发电机至少为两个。
7.根据权利要求6所述的势能发电装置,其特征在于,所述的连杆至少为两个,各个所述的连杆均对应设有连接外齿的飞轮。
8.根据权利要求7所述的势能发电装置,其特征在于,所述的连杆为三个或四个。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的势能发电装置,其特征在于,所述连杆的两端均连接有浮球。
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