CN113503221A - 机械转动输出型海波竖向能量收集器及其能量收集系统 - Google Patents

机械转动输出型海波竖向能量收集器及其能量收集系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种机械转动输出型海波竖向能量收集器，属于海波能量收集装置领域，解决目前难以收集海波能量的问题。它包括动力浮萍和竖向布置的推拉杆，所述推拉杆的上方和下方均设有定位滑轮，所述推拉杆的一侧设有传动轴，所述推拉杆的中部与动力浮萍连接，推拉杆的两端均连接有钢拉索，所述的传动轴上通过单向轮连接有链轮，所述的链轮上套设有链条，两个所述的钢拉索分别穿过定位滑轮与链条的两端连接。本发明的海波竖向能量收集器，可以将海波竖向能量收集，实现将海波竖向能量转化为机械转动能量的功能。本发明还公开了一种机械转动输出型海波竖向能量收集系统，本发明的海波竖向能量收集系统，实现将收集器产生的机械转动能量输出利用。

Description

机械转动输出型海波竖向能量收集器及其能量收集系统
技术领域
本发明涉及海波能量收集装置，更具体地说，它涉及机械转动输出型海波竖向能量收集器及其能量收集系统。
背景技术
海洋拥有巨大的可再生能源，海洋的可收集能量主要包括海波能、潮汐能，其中海波能又包括海波竖向起伏能量和海波水平流动能量。其中，潮汐能的开发利用已经很成熟，现在人类能够工业化将海洋能量转化为电能的只有潮汐发电。由于海波能开发利用所需要的高能量密度能量场，其海洋环境非常恶劣，现有的海波能开发利用基本停留在概念阶段。
即使是潮汐发电也受到苛刻的选址限制，实际能利用上的海洋能量对于人类的需求而言还是微不足道。海波能难以开发利用和工业化发电的主要原因有：
1、环境非常恶劣：
电厂需要一个高能量密度的能量收集场，对海洋而言，能量场密度越高意味着环境越是恶劣。能量收集场海洋的狂风巨浪、汹涌暗流、高盐潮湿、远离海岸等无不令人望而却步。这样的环境给电厂的建造、维护、能源的传输等造成极大的困难。
2、没有坚固高效的海洋能量收集设备：
现有的海洋能量收集设备还停留在概念阶段，没有有效的能量收集设备，海洋能量的工业化利用自然无从谈起。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，其目的之一是提供一种机械转动输出型海波竖向能量收集器，可以将海波竖向能量收集，实现将海波竖向能量转化为机械转动能量的功能。
其目的之二是提供一种机械转动输出型海波竖向能量收集系统，实现将收集器产生的机械转动能量输出利用。
本发明的技术方案一是这样的：机械转动输出型海波竖向能量收集器，包括动力浮萍和竖向布置的推拉杆，所述推拉杆的上方和下方均设有定位滑轮，所述推拉杆的一侧设有传动轴，所述推拉杆的中部与动力浮萍连接，所述推拉杆的两端均连接有钢拉索，所述的传动轴上通过单向轮连接有链轮，所述的链轮上套设有链条，两个所述的钢拉索分别穿过定位滑轮与链条的两端连接。
作为进一步地改进，所述的动力浮萍为扁平状的结构，且所述的动力浮萍为塑料箱壳。
进一步地，所述的动力浮萍内设有多个交叉布置的环形肋和放射肋。
进一步地，所述动力浮萍的上下侧设有将其夹紧的浮萍钢帽，所述的推拉杆分别贯穿浮萍钢帽和动力浮萍，且所述的推拉杆与浮萍钢帽之间通过连接螺栓连接。
进一步地，所述的浮萍钢帽上靠近动力浮萍的一侧设有非圆形的防转凸肋，相应的，所述的动力浮萍上下两侧均开设有与防转凸肋相适配的防转卡槽，所述的防转凸肋卡接在防转卡槽内。
进一步地，所述推拉杆与动力浮萍、浮萍钢帽的连接处均为方形结构。
进一步地，还包括导向座，所述的推拉杆滑动插接在导向座内。
本发明的技术方案二是这样的：机械转动输出型海波竖向能量收集系统，包括水泵结构和权利要求1-7中任一所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器，所述机械转动输出型海波竖向能量收集器对应的传动轴与水泵结构相联动，所述的水泵结构连接有吸水管和高压输水管。
作为进一步地改进，所述的水泵结构包括鼓膜箱泵和曲轴箱，所述的传动轴与曲轴箱的输入端联动，所述曲轴箱的输出端与鼓膜箱泵联动，所述的吸水管和高压输水管均与鼓膜箱泵连接，且所述高压输水管的末端设有单向阀。
进一步地，所述的传动轴上并联连接有至少两个所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明的机械转动输出型海波竖向能量收集器，通过设置动力浮萍和推拉杆，采用薄型的动力浮萍与海波面接触，可以对海波面竖向高度的变化作出快速的满负荷反应，当海波面上升时，在动力浮萍浮力的拉动下，推拉杆向上运动并通过钢拉索带动下部链条移动，从而带动链轮顺时针转动，链轮通过单向轮进一步带动传动轴顺时针转动；当海波面下降时，在动力浮萍浮力自重的拉动下，推拉杆向下运动并通过钢拉索带动上部链条移动，从而带动链轮逆时针转动，但不会带动传动轴逆时针转动，如此往复循环实现传动轴单向传动功能，以避免一条传动轴并联多个收集器时出现转动方向相互抵触的不利情况，同时可以将海波竖向能量收集，实现将海波竖向能量转化为机械转动能量的功能。
2、本发明的机械转动输出型海波竖向能量收集系统，通过设置水泵结构，将各个收集器产生的机械转动能量汇集到单向转动的传动轴上，单向转动的传动轴通过曲轴箱驱动鼓膜箱泵运转，从而将海水加压成高压水并将高压水汇入高压输水管统一输出利用。
附图说明
图1为本发明中能量收集器的主视结构示意图；
图2为图1中A处的结构放大示意图；
图3为本发明中能量收集器的俯视结构示意图；
图4为本发明中动力浮萍的俯视结构放大示意图；
图5为本发明中动力浮萍的俯视剖面结构放大示意图；
图6为本发明中浮萍钢帽的仰视结构放大示意图；
图7为本发明中浮萍钢帽的主视剖面结构放大示意图；
图8为本发明中能量收集系统的结构示意图。
其中：1-动力浮萍、2-推拉杆、3-定位滑轮、4-传动轴、5-钢拉索、6-链轮、7-链条、8-环形肋、9-放射肋、10-浮萍钢帽、11-连接螺栓、12-防转凸肋、13-防转卡槽、14-导向座、15-吸水管、16-高压输水管、17-鼓膜箱泵、18-曲轴箱、19-单向阀。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图1-7，本发明的机械转动输出型海波竖向能量收集器，包括动力浮萍1和竖向布置的推拉杆2，动力浮萍1放置在海波面上，为扁平状的结构，且为塑料箱壳，可以随海波面上下浮动，其扁平状的箱体结构，能够大大增加动力浮萍1与海波面的接触面积，反应更加灵敏，在推拉杆2的上方和下方均设有定位滑轮3，在推拉杆2的一侧设有传动轴4，传动轴4的两端连接有轴承座，方便传动轴4的安装，而轴承座可以安装在海底的海床上，本实施例中，定位滑轮3共设置了三个，三个定位滑轮3与传动轴4的轴心连线之间形成了一个矩形，推拉杆2的中部与动力浮萍1连接，动力浮萍1浮动可以推动推拉杆2上下运动，推拉杆2的两端均连接有钢拉索5，传动轴4上通过单向轮连接有链轮6，本实施例中，单向轮可以为单向轴承或棘轮，能够实现传动轴4的单向转动，链轮6上套设有链条7，两个钢拉索5分别穿过定位滑轮3与链条7的两端连接。
本发明的机械转动输出型海波竖向能量收集器，通过设置动力浮萍1和推拉杆2，采用薄型的动力浮萍1与海波面接触，可以对海波面竖向高度的变化作出快速的满负荷反应，且反应更加灵敏，当海波面上升时，在动力浮萍浮1力的拉动下，推拉杆2向上运动并通过钢拉索5带动下部链条7移动，从而带动链轮6顺时针转动，链轮6通过单向轮进一步带动传动轴4顺时针转动；当海波面下降时，在动力浮萍1浮力自重的拉动下，推拉杆2向下运动并通过钢拉索5带动上部链条7移动，从而带动链轮6逆时针转动，但不会带动传动轴4逆时针转动，如此往复循环实现传动轴4单向传动功能，以避免一条传动轴并联多个收集器时出现转动方向相互抵触的不利情况，同时可以将海波竖向能量收集，实现将海波竖向能量转化为机械转动能量的功能。
优选的，在动力浮萍1内设有多个交叉布置的环形肋8和放射肋9，有效提高动力浮萍1的结构强度，进而延长其使用寿命。
优选的，在动力浮萍1的上下侧设有将其夹紧的浮萍钢帽10，浮萍钢帽10为整体钢构件，结构强度更好，推拉杆2分别贯穿浮萍钢帽10和动力浮萍1，且推拉杆2与浮萍钢帽10之间通过连接螺栓11连接。其动力浮萍1采用两个浮萍钢帽10夹紧固定安装的方式，方便拆装的同时，相比于直接采用螺钉将推拉杆2与动力浮萍1连接，或采用螺钉将浮萍钢帽10与动力浮萍1直接连接的方式，可以避免在动力浮萍1开孔，进而可以避免海水进入动力浮萍1内，从而影响动力浮萍1的灵敏度。
优选的，在浮萍钢帽10上靠近动力浮萍1的一侧设有非圆形的防转凸肋12，相应的，在动力浮萍1上下两侧均开设有与防转凸肋12相适配的防转卡槽13，防转凸肋12卡接在防转卡槽13内。浮萍钢帽10与动力浮萍1之间通过防转凸肋12与防转卡槽13的配合安装，一方面可以防止动力浮萍1相对推拉杆2转动，减少连接螺栓11的扭矩，从而提高动力浮萍1与浮萍钢帽10之间的连接可靠性，另一方面可以实现快速定位安装浮萍钢帽10，拆装更加方便。
优选的，推拉杆2与动力浮萍1、浮萍钢帽10的连接处均为方形结构，可以进一步防止动力浮萍1相对推拉杆2转动的问题，并实现快速对齐推拉杆2的螺栓孔，拆装更加方便。
本实施例中的能量收集器还包括导向座14，该导向座14可以固定在海底的海床上，推拉杆2滑动插接在导向座14内，起到对推拉杆2上下滑动的导向作用，保证推拉杆2能够带动钢拉索5移动，提高反应灵敏度。
如图8所示，本发明的一种机械转动输出型海波竖向能量收集系统，包括水泵结构和权利要求1-7中任一所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器，其中，机械转动输出型海波竖向能量收集器对应的传动轴4与水泵结构相联动，水泵结构连接有吸水管15和高压输水管16，其中，吸水管15延伸至海水下。具体的，水泵结构包括鼓膜箱泵17和曲轴箱18，其中，传动轴4与曲轴箱18的输入端联动，曲轴箱18的输出端与鼓膜箱泵17联动，吸水管15和高压输水管16均与鼓膜箱泵17连接，且高压输水管16的末端设有单向阀19，防止高压水逆流。
本发明的机械转动输出型海波竖向能量收集系统，通过设置水泵结构，将各个收集器产生的机械转动能量汇集到单向转动的传动轴4上，单向转动的传动轴4通过曲轴箱18驱动鼓膜箱泵17运转，从而将海水加压成高压水并将高压水汇入高压输水管16统一输出利用。
优选的，传动轴4上并联连接有至少两个机械转动输出型海波竖向能量收集器，覆盖范围更广，收集能量更多。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (10)

1.机械转动输出型海波竖向能量收集器，其特征在于，包括动力浮萍(1)和竖向布置的推拉杆(2)，所述推拉杆(2)的上方和下方均设有定位滑轮(3)，所述推拉杆(2)的一侧设有传动轴(4)，所述推拉杆(2)的中部与动力浮萍(1)连接，所述推拉杆(2)的两端均连接有钢拉索(5)，所述的传动轴(4)上通过单向轮连接有链轮(6)，所述的链轮(6)上套设有链条(7)，两个所述的钢拉索(5)分别穿过定位滑轮(3)与链条(7)的两端连接。
2.根据权利要求1所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器，其特征在于，所述的动力浮萍(1)为扁平状的结构，且所述的动力浮萍(1)为塑料箱壳。
3.根据权利要求1所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器，其特征在于，所述的动力浮萍(1)内设有多个交叉布置的环形肋(8)和放射肋(9)。
4.根据权利要求1所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器，其特征在于，所述动力浮萍(1)的上下侧设有将其夹紧的浮萍钢帽(10)，所述的推拉杆(2)分别贯穿浮萍钢帽(10)和动力浮萍(1)，且所述的推拉杆(2)与浮萍钢帽(10)之间通过连接螺栓(11)连接。
5.根据权利要求4所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器，其特征在于，所述的浮萍钢帽(10)上靠近动力浮萍(1)的一侧设有非圆形的防转凸肋(12)，相应的，所述的动力浮萍(1)上下两侧均开设有与防转凸肋(12)相适配的防转卡槽(13)，所述的防转凸肋(12)卡接在防转卡槽(13)内。
6.根据权利要求4所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器，其特征在于，所述推拉杆(2)与动力浮萍(1)、浮萍钢帽(10)的连接处均为方形结构。
7.根据权利要求1所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器，其特征在于，还包括导向座(14)，所述的推拉杆(2)滑动插接在导向座(14)内。
8.机械转动输出型海波竖向能量收集系统，其特征在于，包括水泵结构和权利要求1-7中任一所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器，所述机械转动输出型海波竖向能量收集器对应的传动轴(4)与水泵结构相联动，所述的水泵结构连接有吸水管(15)和高压输水管(16)。
9.根据权利要求8所述的机械转动输出型海波竖向能量收集系统，其特征在于，所述的水泵结构包括鼓膜箱泵(17)和曲轴箱(18)，所述的传动轴(4)与曲轴箱(18)的输入端联动，所述曲轴箱(18)的输出端与鼓膜箱泵(17)联动，所述的吸水管(15)和高压输水管(16)均与鼓膜箱泵(17)连接，且所述高压输水管(16)的末端设有单向阀(19)。
10.根据权利要求8或9所述的机械转动输出型海波竖向能量收集系统，其特征在于，所述的传动轴(4)上并联连接有至少两个所述的机械转动输出型海波竖向能量收集器。
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