CN113847191B - 一种振荡活塞式水轮发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种振荡活塞式水轮发电机，包括中心导轴；所述中心导轴的中段位置分别安装有上水轮机和下水轮机，上水轮机和下水轮机方向相反，上水轮机和下水轮机均为多个以周向均布；所述中心导轴上段位置装有发电机。本发明不论活塞带动水向上运动还是向下运动，都可以带动上水轮机、下水轮机转动发电，提高波浪能的利用率；质量小、结构简洁；尤其适用于振荡活塞式水轮发电装置，主要应用场景为江河、湖泊、海洋等可以产生波浪的水域，具有波浪能利用率高、浮动机构质量小的特点。

Description

一种振荡活塞式水轮发电机
技术领域
本发明涉及一种振荡活塞式水轮发电机。
背景技术
随着经济的发展，化石原料日益短缺，能源问题逐渐成为世界性问题。大力开发和利用波浪能源成为当前包括中国在内的世界主要国家的战略性选择，这推动了波浪能转化技术的发展。振荡活塞式水轮发电装置以其结构简单，能量转化率高、频率响应宽等优点在众多类型波浪能发电装置中脱颖而出。目前振荡活塞式水轮发电装置多采用单排水轮机及固定式活塞结构，通过浮动机构跟随波浪的起伏运动，与在静水层中的悬浮机构产生相对位移，使活塞腔容积发生变化。水由于活塞腔容积变化而在水轮机涵道形成水流，水流冲击水轮机叶片使其旋转实现将波浪能转换成机械能，以上方式存在以下不足：1、单排水轮机对波浪能的利用率低；2、浮动机构质量过大；3、需要阻尼盘可以调节自身重力，结构较复杂。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种振荡活塞式水轮发电机，该振荡活塞式水轮发电机尤其适用于振荡活塞式水轮发电装置，主要应用场景为江河、湖泊、海洋等可以产生波浪的水域，具有波浪能利用率高、浮动机构质量小的特点。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种振荡活塞式水轮发电机，包括中心导轴；所述中心导轴的中段位置分别安装有上水轮机和下水轮机，上水轮机和下水轮机方向相反，上水轮机和下水轮机均为多个以周向均布；所述中心导轴上段位置装有发电机。
所述中心导轴上位于上水轮机和下水轮机之间的位置有活塞结构。
所述中心导轴上段装在锥形浮舱中，中心导轴中段装在筒体中，中心导轴下段装有阻尼盘。
所述筒体、锥形浮舱、阻尼盘的直径依次增大。
所述筒体上以活塞所在位置分为上下两段，其中上段开有上进水孔、下段开有下进水孔。
所述发电机机械连接有飞轮。
所述发电机机械连接有单向离合器。
所述上水轮机、下水轮机、发电机各一以一路轴体连接。
所述锥形浮舱上有侧拉杆固定中心导轴和锥形浮舱。
本发明的有益效果在于：不论活塞带动水向上运动还是向下运动，都可以带动上水轮机、下水轮机转动发电，提高波浪能的利用率；质量小、结构简洁；尤其适用于振荡活塞式水轮发电装置，主要应用场景为江河、湖泊、海洋等可以产生波浪的水域，具有波浪能利用率高、浮动机构质量小的特点。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图；
图2是本发明的俯视图；
图中：1-中心导轴，2-侧拉杆，3-设备安装舱，4-锥形浮舱导轴，5-锥形浮舱，6-发电机，7-飞轮，8-单向离合器，9-上进水孔，10-上水轮机，11-筒体，12-活塞，13-下水轮机，14-下进水孔，15-阻尼盘。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
实施例1
如图1和图2所示的一种振荡活塞式水轮发电机，包括中心导轴1；所述中心导轴1的中段位置分别安装有上水轮机10和下水轮机13，上水轮机10和下水轮机13方向相反，上水轮机10和下水轮机13均为多个以周向均布；所述中心导轴1上段位置装有发电机6。
实施例2
基于实施例1，中心导轴1上位于上水轮机10和下水轮机13之间的位置有活塞12结构。
实施例3
基于实施例1，中心导轴1上段装在锥形浮舱5中，中心导轴1中段装在筒体11中，中心导轴1下段装有阻尼盘15。
实施例4
基于实施例1，筒体11、锥形浮舱5、阻尼盘15的直径依次增大。
实施例5
基于实施例1，筒体11上以活塞12所在位置分为上下两段，其中上段开有上进水孔9、下段开有下进水孔14。
实施例6
基于实施例1，发电机6机械连接有飞轮7。
实施例7
基于实施例1，发电机6机械连接有单向离合器8。
实施例8
基于实施例1，上水轮机10、下水轮机13、发电机6各一以一路轴体连接。
实施例9
基于实施例1，锥形浮舱5上有侧拉杆2固定中心导轴1和锥形浮舱5。
实施例10
基于上述实施例，主要由中心导轴1、侧拉杆2、设备安装舱3、锥形浮舱导轴4、锥形浮舱5、发电机6、飞轮7、单向离合器8、上进水孔9、上水轮机10、筒体11、活塞12、下水轮机13、下进水孔14和阻尼盘15等组成。中心导轴1、侧拉杆2、锥形浮舱5、活塞12通过焊接或装配的方式连为一体，组成浮动机构。设备安装舱3、锥形浮舱导轴4、发电机6、飞轮7、单向离合器8、上进水孔9、上水轮机10、筒体11、下水轮机13、下进水孔14和阻尼盘15通过焊接或装配的方式连为一体，组成悬浮机构。
上水轮机10、下水轮机13以中心导轴1为中心周向均布，其目的在于不论活塞12带动水向上运动还是向下运动，都可以带动上水轮机10、下水轮机13转动发电，提高波浪能的利用率。
筒体11壁上开有上进水孔9、下进水孔14，当活塞向上运动时，下进水孔14进水、上进水孔9出水，当活塞向下运动时，上进水孔9进水、下进水孔14出水，形成冲击上水轮机10、下水轮机13的水流。
发电机6连接有飞轮7、单向离合器8，保证在活塞上下运动转换间隙，由飞轮保持发电机继续旋转发电。
上水轮机10、下水轮机13可实现不论是活塞12带动水向上运动还是向下运动，都可以带动发电机沿同一方向旋转，不需要另外增加换向传动机构。
主要工作原理：
如图1所示，中心导轴1、侧拉杆2、锥形浮舱5、活塞12通过焊接或装配的方式连为一体，组成浮动机构。浮动机构在波浪的作用下以锥形浮舱导轴4为导向轴上下移动；设备安装舱3、锥形浮舱导轴4、发电机6、飞轮7、单向离合器8、上进水孔9、上水轮机10、筒体11、下水轮机13、下进水孔14和阻尼盘15通过焊接或装配的方式连为一体，组成悬浮机构。浮动机构跟随波浪的起伏运动捕获波浪的能量，悬浮机构处于静水层而相对静止。浮动机构跟随波浪的起伏运动，与在静水层中的悬浮机构产生相对位移，使活塞带动水在水轮机涵道形成水流，水流冲击水轮机叶片使其旋转实现将波浪能转换成机械能。
由此，本发明：
①采用上水轮机、下水轮机双排布置的方式，不论活塞带动水向上运动还是向下运动，都可以带动上水轮机、下水轮机转动发电，提高波浪能的利用率。
②中心导轴、侧拉杆、锥形浮舱、活塞通过焊接或装配的方式连为一体，组成浮动机构，浮动机构质量小。
③当水生物附着使振荡活塞式水轮发电装置过重时通过设备安装舱下降产生的浮力可以自动平衡由水生物附着产生的重力，不需在阻尼盘上安装可拆卸配重块调节自身重力，结构更简洁。
④为锥形浮舱设置了锥形浮舱导轴，当波流对锥形浮舱造成冲击形成转矩时，锥形浮舱导轴可以保证锥形浮舱仍旧进行上下运动。

Claims (2)

1.一种振荡活塞式水轮发电机，包括中心导轴(1)，其特征在于：所述中心导轴(1)的中段位置分别安装有上水轮机(10)和下水轮机(13)，上水轮机(10)和下水轮机(13)方向相反，上水轮机(10)和下水轮机(13)均为多个以周向均布；所述中心导轴(1)上段位置装有发电机(6)；
所述中心导轴(1)上位于上水轮机(10)和下水轮机(13)之间的位置有活塞(12)结构；所述中心导轴(1)上段装在锥形浮舱(5)中，中心导轴(1)中段装在筒体(11)中，中心导轴(1)下段装有阻尼盘(15)；
所述筒体(11)上以活塞(12)所在位置分为上下两段，其中上段开有上进水孔(9)、下段开有下进水孔(14)；
所述发电机(6)机械连接有飞轮(7)；所述发电机(6)机械连接有单向离合器(8)；所述上水轮机(10)、下水轮机(13)、发电机(6)各以一路轴体连接；所述锥形浮舱(5)上有侧拉杆(2)固定中心导轴(1)和锥形浮舱(5)。
2.如权利要求1所述的振荡活塞式水轮发电机，其特征在于：所述筒体(11)、锥形浮舱(5)、阻尼盘(15)的直径依次增大。
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