CN116447068A - 漂浮式单体可串联海浪发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了漂浮式单体可串联海浪发电机，此装置单体包含一套完整的机械传动及发电组件，可以独立运转发电。其单体由输入力臂、双棘轮能量转换机构、多级增速机构、发电机构、串联机构以及壳体组成。当单体运转时，只需将输入力臂固定于一个有串联机构的壳体上，海浪能经单体内各个机构转换为电能；而当多单体串联时，只需将一个单体的输入力臂与另一个单体的串联机构联接，多个单体首尾相接就组成了一套大型发电设备。此设备运转时，完全密封于壳体中，无外露机械结构，从而避免了海水腐蚀及海洋生物附着。而且多个单体串联成大型发电设备后，即使单个设备故障无法发电，也不影响其他单体运转，整体运行平稳可靠。

Description

漂浮式单体可串联海浪发电机

技术领域

本发明涉及新能源、海浪发电、绿色能源等发电技术领域，特别涉及一种漂浮式单体可串联海浪发电机。

背景技术

在国家提倡碳中和、碳达峰，大力推动绿色能源替代传统热电的背景下，海浪能源由其巨大潜力作为新型绿色能源备受关注。

光伏发电无疑也是新型绿色能源之一，技术较为成熟。但其设备成本较高，而且对光照需求高，无法真正替代传统发电设备。

风力发电目前装机量逐年增多，但其对环境的影响，如破坏植被、改变地形地貌，导致水土流失以及土地沙漠化；造成大量鸟类死伤；噪声污染大等。而且风力的能量密度较低，占地面积大，也无法真正替代传统发电设备。

水利发电效率较高、发电成本低。由于利用自然水流，受自然条件影响较大。建厂周期较长，建造费用较高。因设于天然河川或湖沼地带易受风水之灾害，影响其他水利事业。电力输出易受天候旱雨影响，对下游生态也有较大破坏，因此不是未来绿色能源的发展方向。

核能发电无疑是绿色清洁能源，但缺点也比较显著，如核废料具有极强的放射性，处理不好就会伤害人类和环境；核能发电厂热效率较低，比一般热电厂排放更多的废热到环境里造成热污染。核电站裂变反应通过一定装置进行控制，一旦失控就会造成重大灾害，全球已发生了数起核泄漏事故，对生态和民众造成了巨大伤害。

潮汐能发电作为新型绿色能源，不影响生态环境。潮涨潮落周而复始，完全可以发展成沿海地区的重要补充能源。然而潮汐电站并不多见，主要由于其建造在港湾海口，通常水深坝长，施工、地基处理及防淤等问题较困难。故土建和机电投资较大、造价较高，因而并未得到大力推广。

以上新型绿色发电技术作为现有热电的补充，但由于其自身的缺点和局限性无法完全替代传统热电。

发明内容

鉴于上述发电设备的优缺点,本发明基于大能量密度的海浪能量,利用海浪波动上下落差,通过波浪能量转换机构,将海浪上下波动能量转换为电能。此装置单体就包含了一套完整的机械传动及发电组件,可以独立运转发电。多个单体串联，就组成了一个大型发电设备。此设备无论单体或多个单体串联运转时，完全密封于壳体中，无外露机械结构，从而避免了海水腐蚀及海洋生物附着，只要漂浮于海面就可不停运转。而且多个单体串联成大型发电设备后,即使单个设备故障无法发电,也不影响其他单体运转,整体运行平稳可靠。

为实现上述目的本装置单体(参考附图1)由以下机构组成：

动力输入力臂（11-12），双棘轮波浪能转换机构（21-29），多极增速齿轮组（31-36），发电组件（31-36），串联组件（51-53），密封壳体（61-65）。

所述输入力臂（11）从壳体一端伸出，力臂外有橡皮管（67）包裹，直接连接一个有串联机构的壳体，即可在漂浮在海面运行；壳体上下起伏，带动输入力臂上下摆动，与力臂相连的转轴（12）上有两个互为反向的棘轮或单向轴。

所述双棘轮当中轴顺时针转动时，带动顺转单向轴（26）转动，单向轴带动其上的齿轮（27）转动，齿轮啮合一个传动齿轮（28），传动齿轮带动一个齿轮组（29）；而当传动轴逆时针转动时带动逆转单向轴转动（21），单向轴带动其上齿轮（22）转动，齿轮啮合一个传动齿轮（23），传动齿轮再啮合一个齿轮（24）使转动力反向，传动齿轮带动一个齿轮组（25），无论顺时针或逆时针转动，同轴齿轮组（25、29）的转向相同；这一机构我们称为双棘轮波浪能转换机构，传动齿轮带动增速齿轮组，这样将上下波动的海浪能转换为转动机械能。

所述的增速齿轮组由三组大小同轴齿轮构成；第一组增速齿轮有一大两小三个同轴齿轮，前面的传动齿轮（25、29）啮合两个小齿轮（32）转动，与小齿轮同轴的大齿轮（31）同步转动，并啮合第二组增速齿轮中小齿轮（34）转动，与小齿轮同轴的大齿轮（33）同步转动，并啮合第三组增速齿轮中小齿轮（36）转动，与小齿轮同轴的大齿轮（35）同步转动，最终达到1：100或以上的增速转动，带动发电机运转发电。

所述的发电机经过多级增速齿轮达到其额定转速，由伞形齿轮（41）传动，带动电机转子运转输出电力；其输出端（43）位于壳体内输入力臂端（45），另一输出端（44）位于串联机构端；这样当多单体串联时，单体内的电机实现并联，从而组成了大功率发电机组。

所述的串联机构，位于壳体内部，串联机构包括连接固定输入力臂的支架（51），以及并联输出电力的电器组件（53）；一个单体的输入力臂以及发电机构的一组输出线固定于另一个单体的串联机构（52）上，输入力臂及电线从一个壳体到另一壳体由防水橡胶套（67）包裹，这样每个单体通过力臂与串联机构首尾相接，就组成了大型串联海浪发电机组。

所述的壳体为塑料材质，不受海水腐蚀，壳体（61）承载了所有海浪发电机构，并将其密封，飘浮于海上；壳体为多腔体结构，壳体中上部分分为机械仓（62）和电器仓（63），机械仓装载了双棘轮波浪能转换机构,多级加速机构,发电机构，电器仓装载了串联机构；壳体底部为重力仓（64）有三组独立的管状结构（65），可通过其后部开口（66）灌入沙子或水，以保持单体的平衡，控制自身重量；壳体一端伸出输入力臂，力臂外由橡胶管包裹，橡胶管一端固定在壳体的力臂出口，另一端固定在另一壳体的串联固定机构外壳体处；保证了全部机构密闭。

附图说明

图1为本发明的漂浮式单体可串联海浪发电机的内部结构示意图。

图2为本发明的漂浮式单体运行示意图。

图3为本发明的漂浮式多单体串联运行示意图。

具体实施方式

本发明可以单体运行如图2所示：

一个漂浮式单体海浪发电机(2)伸出的输入力臂以及力臂外套管(3)联接到一个带有串联机构的外壳(1)上,壳体通过石块或锚（4）停泊在海面并随波浪上下浮动，带动输入力臂（3）上下摆动，从而带动壳体（2）中双棘轮波浪能转换机构运转，通过多级增速齿轮增速，带动发电机运转发电，电力通过壳体（2）后部的串联机构上的电力输出端由电缆（5）传输。这样一个漂浮式单体海浪发电机就可以在海面运转了。

本发明亦可以多单体串联运行如图3所示：

一个带有串联机构的壳体(1)通过石块或锚（4）停泊在海面, 一个漂浮式单体海浪发电机(a1)伸出的输入力臂以及力臂外套管(b1)联接到这个壳体（1）的串联机构上，第二个漂浮式单体海浪发电机(a2)伸出的输入力臂以及力臂外套管(b2)联接到第一个单体（a1）的串联机构上，同理第三个漂浮式单体海浪发电机(a3)伸出的输入力臂以及力臂外套管(b3) 联接到第二个单体（a2）的串联机构上，后面第四、五、六、七个单体（a4、a5、a6、a7）伸出的输入力臂以及力臂外套管(b4、b5、b6、b7)分别联接到前一个单体（a3、a4、a5、a6）的串联机构上，这样就组成了一个串联海浪发电机组；壳体（1）随波浪上下浮动带动输入力臂（b1）上下摆动，从而带动单体（a1）中各机构运转发电，电力通过串联机构与其相连的下一个单体（a2）并联；单体（a1）随波浪上下浮动带动输入力臂（b2）上下摆动，从而带动单体（a2）中各机构运转发电，电力通过串联机构与其相连的下一个单体（a3）并联；同理单体（a2、a3、a4、a5、a6）随波浪上下浮动带动输入力臂（b3、b4、b5、b6、b7）上下摆动，从而带动单体（a3、a4、a5、a6、a7）中各机构运转发电，电力通过串联机构与其相连的下一个单体并联直到最末端单体（a7）后，电力通过联接其串联机构中电力输出端的电缆（5）输出；这样图示的7个漂浮式单体海浪发电机就组成了一个发电机组。

以上实施案例仅为阐述本发明的具体实施而非限制，任何对所描述的具体实施案例所作的各种修改、增减或采用类似的方法替代，都属于本发明涵盖范围。

Claims (6)

1.漂浮式单体可串联海浪发电机,其特征在于单独个体具有完整的海浪能转换发电功能,多个单体串联可以组成大型海浪发电设备；单体海浪发电机内含有能量输入力臂,双棘轮波浪能转换机构,多级加速机构,发电机构,串联机构以及密封壳体；各个机构相互联接，而所有机构都密闭于壳体中；

单体海浪发电机输入力臂直接连接一个有串联机构的壳体，即可在飘浮在海面运行；壳体上下起伏，带动输入力臂上下摆动，与力臂相连的双棘轮带动加速齿轮，最终将动力传给发电机发电；每个装置的输入力臂与下一个装置的串联机构联接，这样首尾相接就组成了一个大型的海浪发电设备。

2.根据权利要求1所述的漂浮式单体可串联海浪发电机，其特征在于，输入力臂固定于单体一端的转轴上，力臂上下摆动，带动转轴顺时针或逆时针转动；转轴上有两个圆形齿轮，每个齿轮用单向轴承或棘轮与转轴固定，两个单项轴承锁定方向相反；当转轴顺时针转动时带动顺转单向轴转动，单向轴带动其上的齿轮转动，齿轮啮合一个传动齿轮；而当传动轴逆时针转动时带动逆转单向轴转动，单向轴带动其上齿轮转动，齿轮啮合一个传动齿轮，传动齿轮再啮合一个齿轮使转动力反向，输出给增速齿轮组的扭力依然与转轴顺时针转动时保持同向，这一机构我们称为双棘轮波浪能转换机构，传动齿轮带动增速齿轮组，这样将上下波动的海浪能转换为转动机械能。

3.根据权利要求2所述的漂浮式单体可串联海浪发电机，其特征在于，增速齿轮组由三组大小同轴齿轮构成；第一组增速齿轮有一大两小三个同轴齿轮，前面的传动齿轮啮合小齿轮转动，与小齿轮同轴的大齿轮同步转动，并啮合第二组增速齿轮中小齿轮转动，与小齿轮同轴的大齿轮同步转动，并啮合第三组增速齿轮中小齿轮转动，与小齿轮同轴的大齿轮同步转动，最终达到1：100或以上的增速转动，带动发电机运转发电。

4.根据权利要求3所述的漂浮式单体可串联海浪发电机，其特征在于，发电机经过多级增速齿轮达到其额定转速，不断运转输出电力；其输出端位于壳体内输入力臂端，另一输出端位于串联机构端；这样当多单体串联时，单体内的电机实现并联，从而组成了大功率发电机组。

5.根据权利要求4所述的漂浮式单体可串联海浪发电机，其特征在于，单体装置的另一端有串联机构，位于壳体内部，串联机构包括连接固定输入力臂的支架，以及并联输出电力的电器组件；一个单体的输入力臂以及发电机构的一组输出线固定于另一个单体的串联机构上，力臂及电线从一个壳体到另一壳体由防水橡胶套包裹，这样每个单体通过力臂与串联机构首尾相接，就组成了大型串联海浪发电机组。

6.根据权利要求5所述的漂浮式单体可串联海浪发电机，其特征在于，壳体为塑料材质，不受海水腐蚀，壳体承载了所有海浪发电机构，并将其密封，飘浮于海上；壳体为多腔体结构，壳体中上部分分为机械仓和电器仓，机械仓装载了双棘轮波浪能转换机构,多级加速机构,发电机构，电器仓装载了串联机构；壳体底部为重力仓，有三组独立的管状结构，可灌入沙子或水，以保持单体的平衡，控制自身重量；壳体一端伸出输入力臂，力臂外由橡胶管包裹，橡胶管一端固定在壳体的力臂出口，另一端固定在另一壳体的串联固定机构外壳体处；保证了全部机构密闭。