CN114183292A - 一种具有防过载功能的海浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有防过载功能的海浪发电装置，涉及海浪发电装置领域，包括发电装置和活塞杆部件，所述发电装置的内部设置有活塞杆部件，且活塞杆部件包括有一号杆和二号杆，所述一号杆和二号杆连接处均开设有球槽。本发明通过上限位盘、下限位盘、升降槽、复位弹簧、活塞盘等，使在波浪方向不规则时避免极端天气使活塞筒部件受到损坏，浪向标受海浪方向影响带动二号杆转动，二号杆又带动活塞盘转动，由于活塞盘受到滑槽和滑轨的限位，故而活塞盘转动的力则转换为上下移动的力，通过这一措施避免极端风浪天气活塞盘的运动异常，同时也避免海水在活塞盘运动异常时，大量进入或涌出带来的活塞筒部件内部的受载极限。

Description

一种具有防过载功能的海浪发电装置

技术领域

本发明涉及海浪发电装置领域，具体为一种具有防过载功能的海浪发电装置。

背景技术

传统能源日趋枯竭、环境污染问题恶化，新能源开发迫在眉睫，随着低功耗无线传感器的发展，利用环境清洁可再生能源如太阳能、风能以及海浪能发电制作成微电源为传感器节点提供电能，日益受到各界广泛关注，相比风能与太阳能技术，海浪能发电技术要落后十几年，但是海浪能具有其独特的优势，波能能量密度高，是风能的4~30倍，相比太阳能，海浪能不受天气影响，其发电系统是利用海水的上升和下落运动来使浮标带动活塞腔室上下移动，通过不断活塞腔室的不断压缩和扩张，从而推动涡轮发电机快速旋转并发出电力。

海浪发电虽然具有诸多优势，但目前大多海浪发电设备相对体积硕大，在生产和安装方面具有较高的成本，近陆浅海区域相对更加适合体积较小、便于大面积安装的发电装置，发电装置的体积减小不但能够解决浅海区域的地理条件限制，并且安装和维护较为容易，以及体型优势带来的灵活使用，虽然浅海区域体型小的发电装置具有生产成本低、运输便捷、安装效率高等优势，但是受限于体型原因应对极端天气能力有限，在涨潮或退潮海浪汹涌时易过载，这些问题是危害这类装置的主要问题；

针对于这些问题，本发明提供一种具有防过载功能的海浪发电装置，使其能够在近陆浅海区域大面积投入进行使用的基础上，并对上述问题进行解决，通过设置活塞筒部件之间的相互结合和作用使该装置在海浪过大时防止活塞板发生过载，由此确保活塞长期稳定的进行运动，以及使该装置在海浪过大时防止浮标的浮动幅度造成装置整体不稳，由此通过力的相向作用稳定装置本体防止倾斜或歪道等问题。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种具有防过载功能的海浪发电装置，以解决上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有防过载功能的海浪发电装置，包括发电装置和活塞杆部件，所述发电装置的内部设置有活塞杆部件，且活塞杆部件包括有一号杆和二号杆，所述一号杆和二号杆连接处均开设有球槽，且两组球槽内部均设置有内齿壁，两组所述球槽的一侧均开设有限位槽，且球槽的另一侧均设置有限位条，两组球槽之间设置有换向球，且二号杆的外壁套设有两组复位弹簧。

通过采用上述技术方案，从而使浮标部件在带动一号杆时，一号杆能够通过换向球带动二号杆向下移动，通过相反运动的方式降低浮标部件向上的拉力，由此确保发电装置整体的稳定性。

本发明进一步设置为，所述发电装置的底端设置有预埋件，且预埋件的顶端连接有活塞筒部件，所述活塞筒部件的内壁连接有活塞杆部件，且活塞杆部件的顶端连接有浮标部件。

通过采用上述技术方案，从而使发电装置的各部件形成一个整体，在发电装置运行时能够通过各部件相互结合和相互联动，由此实现发电装置的发电功能和作用。

本发明进一步设置为，所述活塞筒部件的内部设置有发电机腔，且活塞筒部件的内部位于发电机腔的上方设置有进水腔，所述活塞筒部件的内部位于进水腔的上方设置有排水腔，所述发电机腔的内部安装有发电机，且发电机腔与进水腔相接处设置有密封盘，所述发电机腔的输出端贯穿密封盘延伸至进水腔内并连接有叶轮，且进水腔的内壁开设有多组进水孔，所述进水腔和排水腔相接处设置有活塞盘，且活塞盘的外壁开设有多组滑槽，所述活塞盘的顶端设置有多组由进水腔通向排水腔方向的进水单向阀，且排水腔的内壁设置有多组与滑槽相匹配的滑轨，所述活塞筒部件的顶端设置有多组由内部通向外部方向的排水单向阀。

通过采用上述技术方案，从而使活塞筒部件能够通过活塞盘的运动不断将海水排入和排出，通过排入和排出使海水在活塞筒部件内部形成流动并带动叶轮进行转动，由此实现叶轮带动发电机工作从而实现发电功能。

本发明进一步设置为，所述换向球的外壁设置有多组与内齿壁相匹配的外齿壁，所述二号杆的外壁位于滑槽的上方设置有上限位盘，且二号杆的外壁位于滑槽的下方设置有下限位盘，所述二号杆的外壁位于上限位盘和下限位盘之间开设有升降槽。

通过采用上述技术方案，从而使海浪较大时，二号杆通过转动带动活塞盘向上移动或向下移动，通过活塞盘的上下位移降低排水效率，由此实现活塞筒部件内部各部件的过载问题发生。

本发明进一步设置为，所述浮标部件包括有浮力板，且浮力板的两侧均连接有浪向标。

通过采用上述技术方案，从而使浮力板能够有效漂浮在海面上，并通过海面的波浪起伏带动活塞杆部件上下运动，并且使浪向标根据海浪的浪向和力度带动活塞杆部件旋转，通过活塞杆部件的旋转由此实现活塞筒部件内部各部件防过载的自动调整功能。

本发明进一步设置为，所述一号杆的底端和二号杆的顶端呈相互契合的扇形结构，且换向球的两侧通过轴承固定于一号杆和二号杆之间，所述限位槽和限位条均呈相互卡合的“T”型结构，所述下限位盘的底端呈锥形结构。

通过采用上述技术方案，从而使一号杆的底端和二号杆的顶端能够通过限位槽和限位条“T”型结构的方式进行卡合，并在卡合基础上能够具备相互运动或相反运动的效果。

本发明进一步设置为，所述活塞盘的内壁设置有升降槽曲度相匹配的环形滑块，且活塞盘通过该滑块与升降槽滑动连接。

通过采用上述技术方案，从而使二号杆在旋转过程中，活塞盘能够升降槽进行限位，并使活塞盘能够通过环形滑块跟随二号杆的转动进行升降。

本发明进一步设置为，所述叶轮可根据实际使用需求进行单组设置或多组设置，且发电机的底端设置有与近陆相关电力转换机组相连接的埋设电缆。

通过采用上述技术方案，从而使发电装置可根据实地情况对叶轮的数量进行调配，由此确保发电效率的最大化，并且通过电缆将发电装置产生的电力进行有效的近陆传输。

综上所述，本发明主要具有以下有益效果：

本发明通过一号杆、二号杆、球槽、内齿壁、限位槽、限位条、换向球、外齿壁等通过相反的力避免发电装置使用时倾斜或倾倒，二号杆向上移动时带动活塞盘随之向上移动，海水通过多组进水孔进入至进水腔内，当二号杆向下移动时则带动活塞盘随之向下移动，活塞盘向下移动时进水单向阀此时呈打开状态，海水通过进水单向阀进入至排水腔内，二号杆再次带动活塞盘向上移动时，活塞盘向上推动排水腔内的向上移动，此时排水腔内的海水通过排水单向阀排出，与此同时进水腔则通过负压带动新一轮的海水从进水腔内，种发电方式通过一号杆和二号杆相反运动的方式，有效降低浮力板在海面起伏时对发电装置的拉力，从而降低活塞筒部件和内部的损耗，以及防止发电装置整体因拉力造成的倾斜甚至倾倒等问题；

本发明通过上限位盘、下限位盘、升降槽、复位弹簧、活塞盘等，使在波浪方向不规则时避免极端天气使活塞筒部件受到损坏，浪向标受海浪方向影响带动二号杆转动，二号杆又带动活塞盘转动，由于活塞盘受到滑槽和滑轨的限位，故而活塞盘转动的力则转换为上下移动的力，通过这一措施避免极端风浪天气活塞盘的运动异常，同时也避免海水在活塞盘运动异常时，大量进入或涌出带来的活塞筒部件内部的受载极限，以及活塞盘通过复位弹簧的力降低和避免活塞筒部件内壁的碰撞，以此来提高极端天气下风浪对发电装置带来的破坏和损耗。

附图说明

图1为本发明的发电装置结构示意图；

图2为本发明的活塞筒部件结构示意图；

图3为本发明的二号杆连接示意图；

图4为本发明的一号杆结构示意图；

图5为本发明的换向球结构示意图；

图6为本发明的浮标部件结构示意图。

图中：1、发电装置；2、预埋件；3、活塞筒部件；4、活塞杆部件；5、浮标部件；301、发电机腔；302、进水腔；303、排水腔；304、发电机；305、密封盘；306、叶轮；307、进水孔；308、活塞盘；309、滑槽；310、进水单向阀；311、滑轨；312、排水单向阀；401、一号杆；402、二号杆；403、球槽；404、内齿壁；405、限位槽；406、限位条；407、换向球；408、外齿壁；409、上限位盘；410、下限位盘；411、升降槽；412、复位弹簧；501、浮力板；502、浪向标。

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。

一种具有防过载功能的海浪发电装置，如图1-6所示，包括发电装置1和活塞杆部件4，发电装置1的内部设置有活塞杆部件4，且活塞杆部件4包括有一号杆401和二号杆402，一号杆401和二号杆402连接处均开设有球槽403，且两组球槽403内部均设置有内齿壁404，两组球槽403的一侧均开设有限位槽405，且球槽403的另一侧均设置有限位条406，两组球槽403之间设置有换向球407，且二号杆402的外壁套设有两组复位弹簧412，从而使浮标部件5在带动一号杆401时，一号杆401能够通过换向球407带动二号杆402向下移动，通过相反运动的方式降低浮标部件5向上的拉力，由此确保发电装置1整体的稳定性。

请参阅图1，发电装置1的底端设置有预埋件2，且预埋件2的顶端连接有活塞筒部件3，活塞筒部件3的内壁连接有活塞杆部件4，且活塞杆部件4的顶端连接有浮标部件5，从而使发电装置1的各部件形成一个整体，在发电装置1运行时能够通过各部件相互结合和相互联动，由此实现发电装置1的发电功能和作用。

请参阅图2和图3，活塞筒部件3的内部设置有发电机腔301，且活塞筒部件3的内部位于发电机腔301的上方设置有进水腔302，活塞筒部件3的内部位于进水腔302的上方设置有排水腔303，发电机腔301的内部安装有发电机304，且发电机腔301与进水腔302相接处设置有密封盘305，发电机腔301的输出端贯穿密封盘305延伸至进水腔302内并连接有叶轮306，且进水腔302的内壁开设有多组进水孔307，进水腔302和排水腔303相接处设置有活塞盘308，且活塞盘308的外壁开设有多组滑槽309，活塞盘308的顶端设置有多组由进水腔302通向排水腔303方向的进水单向阀310，且排水腔303的内壁设置有多组与滑槽309相匹配的滑轨311，活塞筒部件3的顶端设置有多组由内部通向外部方向的排水单向阀312，从而使活塞筒部件3能够通过活塞盘308的运动不断将海水排入和排出，通过排入和排出使海水在活塞筒部件3内部形成流动并带动叶轮306进行转动，由此实现叶轮306带动发电机工作从而实现发电功能。

请参阅图2-图4，换向球407的外壁设置有多组与内齿壁404相匹配的外齿壁408，二号杆402的外壁位于滑槽309的上方设置有上限位盘409，且二号杆402的外壁位于滑槽309的下方设置有下限位盘410，二号杆402的外壁位于上限位盘409和下限位盘410之间开设有升降槽411，从而使海浪较大时，二号杆402通过转动带动活塞盘308向上移动或向下移动，通过活塞盘308的上下位移降低排水效率，由此实现活塞筒部件3内部各部件的过载问题发生。

请参阅图6，浮标部件5包括有浮力板501，且浮力板501的两侧均连接有浪向标502，从而使浮力板501能够有效漂浮在海面上，并通过海面的波浪起伏带动活塞杆部件4上下运动，并且使浪向标502根据海浪的浪向和力度带动活塞杆部件4旋转，通过活塞杆部件4的旋转由此实现活塞筒部件3内部各部件防过载的自动调整功能。

请参阅图4，一号杆401的底端和二号杆402的顶端呈相互契合的扇形结构，且换向球407的两侧通过轴承固定于一号杆401和二号杆402之间，限位槽405和限位条406均呈相互卡合的“T”型结构，下限位盘410的底端呈锥形结构，从而使一号杆401的底端和二号杆402的顶端能够通过限位槽405和限位条406“T”型结构的方式进行卡合，并在卡合基础上能够具备相互运动或相反运动的效果。

请参阅图3，活塞盘308的内壁设置有升降槽411曲度相匹配的环形滑块，且活塞盘308通过该滑块与升降槽411滑动连接，从而使二号杆402在旋转过程中，活塞盘308能够升降槽411进行限位，并使活塞盘308能够通过环形滑块跟随二号杆402的转动进行升降。

请参阅图2，叶轮306可根据实际使用需求进行单组设置或多组设置，且发电机304的底端设置有与近陆相关电力转换机组相连接的埋设电缆，从而使发电装置1可根据实地情况对叶轮306的数量进行调配，由此确保发电效率的最大化，并且通过电缆将发电装置1产生的电力进行有效的近陆传输。

本发明的工作原理为：在该发电装置1投入使用后，当浮力板501随着波浪进行升降时，浮力板501的底端带动一号杆401做上下往复运动，当一号杆401向下移动时，一号杆401底端内壁的内齿壁404带动换向球407逆时针转动，换向球407逆时针转动时通过二号杆402顶端内壁的内齿壁404，带动二号杆402向上移动，此时一号杆401和二号杆402通过限位槽405和限位条406相向滑动，当一号杆401向上移动时，一号杆401底端内壁的内齿壁404带动换向球407顺时针转动，换向球407顺时针转动时通过二号杆402顶端内壁的内齿壁404，带动二号杆402向下移动；

二号杆402向上移动时带动活塞盘308随之向上移动，此时进水腔302内相较外部海水呈负压，海水通过多组进水孔307进入至进水腔302内，当二号杆402向下移动时则带动活塞盘308随之向下移动，活塞盘308向下移动时进水单向阀310此时受进水腔302内海水挤压呈打开状态，海水通过进水单向阀310进入至排水腔303内，随着二号杆402再次带动活塞盘308向上移动时，活塞盘308向上推动排水腔303内的向上移动，此时排水腔303内的海水挤压排水单向阀312开启，并且排水腔303内的海水通过排水单向阀312排出，与此同时进水腔302则通过负压带动新一轮的海水从进水腔302内，这样的运作方式将海水不断抽入进水腔302内后再使其进入排水腔303，接着再由排水腔303排出，通过这样的反复循环使海水具有流动性并带动叶轮306转动，叶轮306的转动则带动发电机304不断运行和发电，这种发电方式通过一号杆401和二号杆402相反运动的方式，有效降低浮力板501在海面起伏时对发电装置1的拉力，从而降低活塞筒部件3和内部的损耗，以及防止发电装置1整体因拉力造成的倾斜甚至倾倒等问题；

当海面波浪方向不规则时，浪向标502受海浪方向影响带动浮标部件5整体转动，浮标部件5的转动接着带动活塞杆部件4整体发生转动，二号杆402在转动时升降槽411随之转动，升降槽411转动时通过活塞盘308内壁与之匹配的环形滑块带动活塞盘308转动，由于活塞盘308外壁的滑槽309和滑轨311相互卡合受到限位，故而活塞盘308转动的力则转换为上下移动的力，活塞盘308的上下移动改变了进水腔302内海水的进水量，同时也改变了排水腔303的排水量，通过这一措施避免极端风浪天气活塞盘308的运动异常，同时也避免海水在活塞盘308运动异常时，大量进入或涌出带来的活塞筒部件3内部的受载极限，以及活塞盘308在上下运动时通不断压缩两端的复位弹簧412，通过复位弹簧412的力降低和避免活塞盘308在活塞筒部件3内壁的碰撞，并通过复位弹簧412的力抵抗使浮标部件5受风浪的影响程度，以此来提高极端天气下风浪对发电装置1带来的破坏和损耗。

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 (8)

1.一种具有防过载功能的海浪发电装置，包括发电装置（1）和活塞杆部件（4），其特征在于：所述发电装置（1）的内部设置有活塞杆部件（4），且活塞杆部件（4）包括有一号杆（401）和二号杆（402），所述一号杆（401）和二号杆（402）连接处均开设有球槽（403），且两组球槽（403）内部均设置有内齿壁（404），两组所述球槽（403）的一侧均开设有限位槽（405），且球槽（403）的另一侧均设置有限位条（406），两组球槽（403）之间设置有换向球（407），且二号杆（402）的外壁套设有两组复位弹簧（412）。

2.根据权利要求1所述的一种具有防过载功能的海浪发电装置，其特征在于：所述发电装置（1）的底端设置有预埋件（2），且预埋件（2）的顶端连接有活塞筒部件（3），所述活塞筒部件（3）的内壁连接有活塞杆部件（4），且活塞杆部件（4）的顶端连接有浮标部件（5）。

3.根据权利要求2所述的一种具有防过载功能的海浪发电装置，其特征在于：所述活塞筒部件（3）的内部设置有发电机腔（301），且活塞筒部件（3）的内部位于发电机腔（301）的上方设置有进水腔（302），所述活塞筒部件（3）的内部位于进水腔（302）的上方设置有排水腔（303），所述发电机腔（301）的内部安装有发电机（304），且发电机腔（301）与进水腔（302）相接处设置有密封盘（305），所述发电机腔（301）的输出端贯穿密封盘（305）延伸至进水腔（302）内并连接有叶轮（306），且进水腔（302）的内壁开设有多组进水孔（307），所述进水腔（302）和排水腔（303）相接处设置有活塞盘（308），且活塞盘（308）的外壁开设有多组滑槽（309），所述活塞盘（308）的顶端设置有多组由进水腔（302）通向排水腔（303）方向的进水单向阀（310），且排水腔（303）的内壁设置有多组与滑槽（309）相匹配的滑轨（311），所述活塞筒部件（3）的顶端设置有多组由内部通向外部方向的排水单向阀（312）。

4.根据权利要求1所述的一种具有防过载功能的海浪发电装置，其特征在于：所述换向球（407）的外壁设置有多组与内齿壁（404）相匹配的外齿壁（408），所述二号杆（402）的外壁位于滑槽（309）的上方设置有上限位盘（409），且二号杆（402）的外壁位于滑槽（309）的下方设置有下限位盘（410），所述二号杆（402）的外壁位于上限位盘（409）和下限位盘（410）之间开设有升降槽（411）。

5.根据权利要求2所述的一种具有防过载功能的海浪发电装置，其特征在于：所述浮标部件（5）包括有浮力板（501），且浮力板（501）的两侧均连接有浪向标（502）。

6.根据权利要求4所述的一种具有防过载功能的海浪发电装置，其特征在于：所述一号杆（401）的底端和二号杆（402）的顶端呈相互契合的扇形结构，且换向球（407）的两侧通过轴承固定于一号杆（401）和二号杆（402）之间，所述限位槽（405）和限位条（406）均呈相互卡合的“T”型结构，所述下限位盘（410）的底端呈锥形结构。

7.根据权利要求1所述的一种具有防过载功能的海浪发电装置，其特征在于：所述活塞盘（308）的内壁设置有升降槽（411）曲度相匹配的环形滑块，且活塞盘（308）通过该滑块与升降槽（411）滑动连接。

8.根据权利要求3所述的一种具有防过载功能的海浪发电装置，其特征在于：所述叶轮（306）可根据实际使用需求进行单组设置或多组设置，且发电机（304）的底端设置有与近陆相关电力转换机组相连接的埋设电缆。

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