CN204646527U - 一种岸边海浪能量转换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型给出了一种岸边海浪能量转换装置，主要利用岸边海浪进行发电，包括采能器、发电机、挡波板、传动机构和变速箱；其中，所述挡波板水平设置基座上，所述采能器位于所述挡波板在竖直方向设置的进水腔中，并能在所述进水腔中随海水上下运动；所述传动机构设置在挡波板上侧，包括传动机构箱体、直线齿轮和不完全齿轮，所述直线齿轮下端与所述采能器固定连接，所述采能器带动直线齿轮上下运动，继而驱动不完全齿轮转动；所述不完全齿轮的输出端连接变速箱，所述变速箱的输出端输出高转速，并驱动发电机转动发电。该装置是一种综合性能比较好的设备，适合在海岸线大范围安装使用。
Description
技术领域
该方案涉及一种能量转换装置，具体地说是一种岸边海浪能量转换装置。
背景技术
海洋面积占地球面积的71％，海浪能在海洋能源中占有重要的比重，是一种丰富、可靠且取之不尽用之不竭的可靠能源。海水的波浪动能蕴藏着巨大的能量，据估算，世界海洋中比较容易利用的波浪能达到700亿千瓦以上，具有巨大的开发潜能。
我国拥有1.8万公里海岸线，且近海受季风气候的影响，特别是在冬季强烈的偏北风作用下，从黄海至南海形成一条东北至西南走向的大波浪带，平均海浪高度在2米以上，周期在4～8秒，具有十分可观的开发潜力。
多年以来，有关波浪能发电的研究持续推进，出现了多种设想，但大多都是用在近海离海岸线较远的水域，如近年英国等西欧国家开发应用的浮筒式海蛇技术，他们使用几个串联在一起的浮筒骑在海浪上，利用海浪的起伏波角变化来推动浮筒的活塞发电；此种方式虽作为一种新的概念被提出，但是，因为海浪的起伏本身存在一定限度，使得角度变化很小，且它是垂直于波峰线的，所以一串浮筒只能对应很小角度的波浪，且波动效果也不好。除此之外，目前研究方向主要集中在漂浮式海浪能量转换装置领域，即主要还是利用漂浮在海面上的采能器随着海浪上下浮动，并通过一系列能量转换，继而驱动发电机发电，由于此种方式主要集中在近海深水区，通常设备结构较为复杂，设备的安装、维护等受海水影响较大，具体应用中存在较大的局限性。而在现实中，海岸边的海浪蕴含着巨大动能，如果将此部分海浪的动能加以利用，则将具有很好的前景。
申请号为20081011179210的中国专利公开了一种岸边海浪能量转换装置， 其中公开了部分结构，主要包括横向晃动支柱，浮漂采能装置，能量传递装置和换能器，其目的主要是想利用岸边的海浪推动浮漂采能器，并通过起杠杆作用的横向晃动支柱带动齿条往复运动，继而驱动换能器旋转带动电机发电。但是，本方案中由于浮漂采能器只能通过横向晃动支柱带动齿条进行往复运动，换能器也只能进行往复运动，无法带动发电机进行单项稳定旋转实现发电功能；而且由于本种方式是依靠浮漂采能装置水平方向上往复运动，很容易受海岸边礁石的影响，而且该申请文件中对于相关结构未进行公开，使得原有技术方案存在许多问题，因此无法实现利用岸边海浪进行发电的目的。
实用新型内容
针对上述现有技术问题，本实用新型的目的在于提供一种岸边海浪能量转换装置，能够将岸边海浪的无序动能加以利用并进行发电。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：一种岸边海浪能量转换装置，包括采能器、发电机、挡波板和传动机构；
所述挡波板水平设置，其一端固定在基座上，所述挡波板在竖直方向设有进水腔，所述进水腔下侧开口处设有向内延伸的凸缘，所述采能器位于所述进水腔中，所述采能器能相对所述挡波板上下运动；
所述传动机构包括传动机构箱体、直线齿轮和不完全齿轮，所述传动机构位于所述进水腔上方，所述直线齿轮上下端分别设有第一导向柱和第二导向柱，所述第一导向柱上设有直线轴承，所述直线轴承通过轴承固定座固定在所述传动机构箱体上；所述第二导向柱延伸至所述进水腔中，并与所述采能器连接，所述第一导向柱和所述第二导向柱上均设有螺旋弹簧，所述直线齿轮上下运动带动所述不完全齿轮转动；
所述不完全齿轮的输出端与变速箱的输入端连接，所述变速箱的输出端与所述发电机的电机轴连接。
进一步地，所述该直线齿轮是由两个轮齿向内齿条组成，所述不完全齿轮处 在两个齿条中间。
进一步地，所述进水腔上方设有可拆卸连接罩，所述连接罩下侧与所述挡波板上侧固定连接，所述传动机构箱体栓接在所述连接罩上侧。
进一步地，所述采能器下侧设有凹槽。
进一步地，所述采能器通过连接螺栓与所述第二导向柱连接。
进一步地，所述挡波板外侧设有向下延伸的挡肩。
本实用新型的有益效果是：
第一、本实用新型结构简单可靠，制作成本低廉，适合在海岸线进行大范围建造使用；
第二、本实用新型主要用在岸边，可尽量减少水下作业，设备的安装、维护比较方便；
第三、将岸边海浪的无序运动转换为采能器的上下运动，受挡波板的阻挡作用，相较于海浪的直接波动，该采能器的运动幅度进一步放大，使传动机构的直线齿轮做最大限度的往复运动，带动不完全齿轮旋转；
第四、通过增速机将不完全齿轮的旋转速度放大，使得不完全齿轮的输出转速加大，使采能器单个往复运动周期中，发电机轴运转时间更长。
附图说明
图1为本实用新型的轴视结构示意图；
图2为本实用新型的正视结构示意图；
图3为本实用新型的俯视结构示意图；
图4为图3中沿A-A的剖视结构示意图。
图中：1基座，2挡波板，21挡肩，22平板固定部，23进水腔，231凸缘，3传动机构箱体，31连接罩，32轴承固定座，321直线轴承，33直线齿轮，331第一导向柱，332第二导向柱，34不完全齿轮，341第一联轴器，35压缩弹簧，4采能器，41凹槽，5变速箱，51第二联轴器，6发电机。
具体实施方式
如图1至图4所示，本实用新型包括采能器4和发电机6，挡波板2、传动机构和变速箱5，其主要原理是将岸边海浪的无序运动转换为采能器4的上下运动，采能器4带动直线齿轮33做最大限度的往复运动，继而带动不完全齿轮34旋转，所述不完全齿,34的输出端与变速箱5的输入端连接，所述变速箱5的输出端驱动所述发电机6转动发电。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的结构进行详细描述。
如图1所示，所述挡波板2水平设置，与海平面紧贴，其一端固定在基座1上，该基座1为海岸边礁石或者人工混凝土平台；具体实施例中，如图2所示，所述挡波板2一侧设有连接部22，该连接部22通过紧固螺栓固定在基座1上。
如图1所示，所述挡波板2在竖直方向上设有进水腔23，该所述进水腔23下端开口处设有向内延伸的凸缘231，所述采能器4位于所述进水腔23中，所述凸缘231主要对采能器4进行限位。其中，所述采能器4为浮子，能够在海浪推动下在进水腔23中上下移动，这样，水平移动的海浪冲入所述挡波板2底部后，由于受所述基座1与所述挡波板2的阻挡限制，导致海浪涌入所述进水腔23中，进而推动所述采能器4向上运动。
具体实施例中，作为一种优选实施方式，所述进水腔23包括位于所述采能器4主体上的通孔部分和位于所述采能器4上侧且可拆卸的连接罩31，所述连接罩31下侧与所述挡波板2上侧通过螺栓固定连接；为保证气密性，所述连接罩31下侧与所述挡波板2上侧之间还设有橡胶密封垫。
具体实施例中，如图4所示，该所述连接罩31位于所述进水腔23上侧，所述连接罩31的开口大小与所述进水腔23相同，从而所述采能器4能够在所述连接罩31内腔中上下移动，即所述连接罩31对所述采能器4起导向作用。
作为另一种实施方式，所述进水腔23为一体式的，包括位于所述采能器4主体上的通孔部分和位于所述采能器4上侧的腔体部分。
相较而言，第一种实施方式制作、安装较为方便，但是气密性不好；而第二种实施方式气密性较好，但是制作、安装比较麻烦，但是两种实施方式均属于本实用新型的保护范围。
很显然，由于受挡波板2的阻挡作用，相较于海浪的直接波动，该采能器4的运动幅度进一步放大，使传动机构中的直线齿轮33做最大限度的往复运动，带动不完全齿轮34旋转。
更进一步地，由于海水具有将强的流动性，所述采能器4下面采用平面结构时，海浪受到挤压很容易向四周散去，使得所述采能器4的运动效果不明显；为进一步提高海浪对采能器4的推动效果，如图4所示，所述采能器4下侧设有凹槽41，该凹槽优选弧形或者球形凹面，所述凹槽41可以增大所述采能器4下侧与海水的接触面积，从而使得海水对所述采能器4具有更好的推动效果。
此外，在海水推动所述采能器4向上运动时，海浪受到挤压很容易向四周散去，为增强挡波板2对海浪的阻碍作用，所述挡波板2外侧设有向下延伸的挡肩21。
如图4所示，所述传动机构包括传动机构箱体3、直线齿轮33和不完全齿轮34，其中，机构箱体3设置在所述进水腔23的上侧，所述直线齿轮33由两个轮齿向内的齿条组成，所述不完全齿轮34处在两个齿条中间，所述采能器4带动直线齿轮33上下往复运动，继而驱动不完全齿轮34转动。
如图3所示，该所述不完全齿轮34的输出端通过第一联轴器341与变速箱5的输入轴连接，变速箱5主要通过内部设置的多级齿轮传动，将输入端输入的低转速转换为输出端输出的高转速，使采能器4单个往复运动周期中，发电机6的运转时间更长，获得更好的能量转换利用效果。
具体实施例中，如图4所示，该所述直线齿轮33上下端分别设有第一导向柱331和第二导向柱332，所述第一导向柱331设有直线轴承321，该所述直线轴承321通过轴承固定座32固定在所述传动机构箱体3上，所述第二导向柱332 延伸至所述进水腔23中，并与所述采能器4连接。
作为一种优选，为方便拆装，如图4所示，所述采能器4通过连接螺栓与所述第二导向柱332连接；当然，也可以采用卡扣、插接等连接方式，如还可以在第二导向柱332上设置一法兰盘，将该法兰盘利用螺栓固定在所述采能器4的上侧。
如图4所示，所述第一导向柱331和所述第二导向柱332上均设有螺旋弹簧35，该螺旋弹簧35主要有以下作用：首先，采能器4向上运动使螺旋弹簧35受到挤压，对直线齿轮33的位移进行限定，保证所述不完全齿轮34完成半圆周运动，同时还起到缓冲作用；其次，当海浪向下运动时，螺旋弹簧35回弹给采能器4以向下的推力，辅助所述采能器4复位，保证所述不完全齿轮34完成另一半圆周运动。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应扩如本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种岸边海浪能量转换装置，包括采能器(4)和发电机(6)，其特征在于，还包括挡波板(2)和传动机构；
所述挡波板(2)水平设置，其一端固定在基座(1)上，所述挡波板(2)在竖直方向设有进水腔(23)，所述进水腔(23)下侧开口处设有向内延伸的凸缘(231)，所述采能器(4)位于所述进水腔(23)中，所述采能器(4)能相对所述挡波板(2)上下运动；
所述传动机构包括传动机构箱体(3)、直线齿轮(33)和不完全齿轮(34)，所述传动机构位于所述进水腔(23)上方，所述直线齿轮(33)上下端分别设有第一导向柱(331)和第二导向柱(332)，所述第一导向柱(331)上设有直线轴承(321)，所述直线轴承(321)通过轴承固定座(32)固定在所述传动机构箱体(3)上；所述第二导向柱(332)延伸至所述进水腔(23)中，并与所述采能器(4)连接，所述第一导向柱(331)和所述第二导向柱(332)上均设有螺旋弹簧(35)，所述直线齿轮(33)上下运动带动所述不完全齿轮(34)转动；
所述不完全齿轮(34)的输出端与变速箱(5)的输入端连接，所述变速箱(5)的输出端与所述发电机(6)的电机轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种岸边海浪能量转换装置，其特征在于，所述该直线齿轮（33）是由两个轮齿向内齿条组成，所述不完全齿轮（34）处在两个齿条中间。
3.根据权利要求1所述的一种岸边海浪能量转换装置，其特征在于，所述进水腔(23)上方设有可拆卸连接罩(31)，所述连接罩(31)下侧与所述挡波板(2)上侧固定连接，所述传动机构箱体(3)栓接在所述连接罩(31)上侧。
4.根据权利要求1所述的一种岸边海浪能量转换装置，其特征在于，所述采能器(4)下侧设有凹槽(41)。
5.根据权利要求1所述的一种岸边海浪能量转换装置，其特征在于，所述采能器(4)通过连接螺栓与所述第二导向柱(332)连接。
6.根据权利要求1所述的一种岸边海浪能量转换装置，其特征在于，所述挡波板(2)外侧设有向下延伸的挡肩(21)。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN105952594A (zh) * | 2016-07-04 | 2016-09-21 | 武汉理工大学 | 公交车刷卡机用压力发电装置 |
| CN107701358A (zh) * | 2017-10-29 | 2018-02-16 | 中国海洋大学 | 一种多级波浪能发电系统及其安装方法 |
| CN109253858A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-01-22 | 浙江大学 | 一种不完全齿轮齿条造波机装置及其造波方法 |
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