CN205349606U - 海流发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种海流发电装置，它通过其特殊的结构使海流的动能聚集，通过其喇叭状的大口进入，流经小口后直接冲击转子的中上部，转子转动时产生的扭矩通过齿轮传动副输入发电机，发电机产生的电能通过蓄电池储存起来，并由逆变器调压后向外部供电；本装置中的转子为空心平衡转子，该转子在全部浸入水体后所受到的浮力与其自身所承受的重力相等，因此海流不需要克服转子自身的重力做功，可以显著提高发电效率；其转子外侧设置的多个弯刀型叶片，能够提高其力学性能，更有效地将海流能转化为机械能（扭矩）；同时它还设计有刹车系统，当海流流速过快时，刹车系统工作，防止转轴转动过快，以起到保护发电机的作用。

Description

海流发电装置

技术领域

本实用新型涉及海洋能源开发领域，特别是涉及一种在有海流的海床上，利用海流冲击空心平衡转子旋转，带动发电机发电的装置。

背景技术

海流能是海底水道和海峡中较为稳定的海水流动以及潮汐导致的有规律的海水流动所产生的动能。目前，我国海流能技术开发主要集中在花环式海流发电、伞式海流发电和叶浆式发电等原理性样机试验或小规模样机试验。花环式海流发电装置和伞式海流发电装置一般是通过载体悬浮在海底水道和海峡较为稳定的流动海水中，而载体通过钢索和锚加以固定，当遇狂风巨浪来袭时，发电设备容易受损；叶浆式发电装置尽管是安装在有海流的海床上，由于海流流速一般都比较低，海流在敞开的区域推动水轮机转动带动发电机发电相对困难。综上所述，传统的利用海流能进行发电的装置存在着一定的问题，因此现在需要一种能够解决上述问题的方法或装置。

发明内容

本实用新型是为了解决现有技术所存在的上述不足，提出一种结构简单，设计巧妙，能够充分利用海流能以提高发电效率，且可应用在较深海域中的海流发电装置。

本实用新型的技术解决方案是：一种海流发电装置，包括底座1，其特征在于：所述的底座1包括水平部分和竖直部分2，在竖直部分2上开设有梯形喇叭口3，在底座1的水平部分上设置有转子座4，转子座4上支撑有支架5，在支架5的两端分别设置有轴承座6，而支架5的底端则通过预埋件与转子座4固定连接，在轴承座6内通过转轴8转动支撑有空心平衡转子7，并且空心平衡转子7的中上部与梯形喇叭口3两个端口中较小的一端相匹配，同时所述空心平衡转子7的轴线既与水平部分平行，又与竖直部分2平行，在转轴8的突出于支架5的一端设置有主动齿9，与主动齿9相啮合的被动齿10通过联轴器与发电机28的输入轴相连，且所述的发电机28位于固定设置在水平部分上的发电机座11上，在竖直部分2上还固定设置有密闭的配电箱12，配电箱中设置有通过导线连接的逆变器13和蓄电池14，且蓄电池14通过防水导线与发电机28的端子相连，在梯形喇叭口3较大一端的外侧的竖直部分2上还设置有滤网32，在底座1上还设置有将支架5和空心平衡转子7包裹在内的透水导流罩15，在透水导流罩15上与竖直部分2相对的面上开设有透水口；

所述的空心平衡转子7的外壳上，圆周均匀分布有多个弯曲方向一致的弯刀型叶片16，所述的弯刀型叶片16是由两片固定连接在空心平衡转子7外壳上的弯曲板材17组成的，且这两个弯曲板材17远离空心平衡转子7中轴线的侧边相互连接，在空心平衡转子7的两端分别设置有圆盘31，且圆盘31的直径大于所有弯刀型叶片16的外边缘共同所在圆的直径，所述弯曲板材17的两端与圆盘31相互连接，且所述的空心平衡转子7在全部浸入水体后所受到的浮力与其自身的重力相等；

在支架5上还设置有刹车器固定瓦座18，在刹车器固定瓦座18上方对应设置有刹车器活动瓦盖19，所述的刹车器固定瓦座18和刹车器活动瓦盖19套接在转轴8外，且在刹车器固定瓦座18与刹车器活动瓦盖19之间、围绕转轴8设置有一体式的摩擦片，同时在刹车器固定瓦座18和刹车器活动瓦盖19的一侧通过螺栓水平铰接，另一侧将顶端设置有盖帽圆杆的连接链20从上至下穿接刹车器活动瓦盖19和刹车器固定瓦座18的侧孔，在刹车器活动瓦盖19和刹车器固定瓦座18之间的连接链20外还套接有弹簧29，所述连接链20的底端连接有与其垂直的第一横向连杆21，所述的第一横向连杆21的另一端与第二横向连杆22垂直且连接，而第二横向连杆22的另一端与驱动杆23连接，且驱动杆23垂直于第一横向连杆21与第二横向连杆22所在的平面，在驱动杆23的顶端还设置有水流制动板24，且所述的水流制动板24位于梯形的喇叭口3较小的一面的下方，在竖直部分2上固定有支承第二横向连杆22转动的套管30。

在转轴8的突出于支架5一端的所述轴承座6的两侧分别设置有透盖25和挡体26，在转轴8的另一端的所述轴承座6的两侧分别设置有透盖25和端盖27，且两个透盖25均设置在朝向转轴8中心点的方向上。

本实用新型同现有技术相比，具有如下优点：

本种结构形式的海流发电装置，通过其特殊的结构使海流的动能聚集，动能聚集的海水通过其梯形的喇叭状的大口进入，流经小口后直接冲击转子的中上部，转子转动时产生的扭矩通过齿轮传动副输入电机，电机产生的电能通过蓄电池储存起来，并由逆变器调压后向外部供电；本装置中的转子为空心平衡转子，该转子在全部浸入水体后所受到的浮力与其自身所承受的重力相等，因此海流不需要克服转子自身的重力做功，可以显著提高发电效率；其转子外侧设置的多个弯刀型叶片，能够提高其力学性能，更有效地将海流能转化为机械能（扭矩）；同时它还设计有刹车系统，当海流流速过快时，刹车系统工作，防止转轴转动过快，以起到保护发电机的作用。因此可以说这种海流发电装置具备了多种优点，特别适合于在本领域中推广应用，其市场前景十分广阔。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为图2中的B部放大图。

图4为本实用新型实施例带有端盖的轴承座部分的结构示意图。

图5为本实用新型实施例中空心平衡转子的径向剖视图。

图6为本实用新型实施例中配电箱内部的结构示意图。

图7为本实用新型实施例中用于刹车的结构的主视图。

图8为本实用新型实施例中用于刹车的结构的侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图说明本实用新型的具体实施方式。如图1至图8所示：一种海流发电装置，包括一个作为基础的底座1，该底座1包括相互连接且相互垂直的水平部分和竖直部分2，在竖直部分2上开设有其断面为梯形的喇叭口3，在底座1的水平部分上设置有转子座4，这个转子座4上支撑有支架5，在支架5的两端分别设置有轴承座6，轴承座6内转动支承有转轴8，而转轴8外设置有空心平衡转子7，在转轴8的突出于支架5一端的所述轴承座6的两侧分别设置有透盖25和挡体26，在转轴8的另一端的所述轴承座6的两侧分别设置有透盖25和端盖27，且两个透盖25均设置在朝向转轴8中心点的方向上；上述支架5的底端通过预埋件与转子座4固定连接，同时所述的空心平衡转子7的中上部与梯形的喇叭口3两个端口中较小的一个端口相匹配，且空心平衡转子7的轴线既与水平部分平行，又与竖直部分2平行；

在转轴8突出于支架5的端部上设置有主动齿9，与这个主动齿9相啮合的设置有被动齿10，这个被动齿10通过联轴器与发电机28的输入轴相连，而所述的发电机28则位于固定设置在水平部分上的发电机座11上；在竖直部分2上还固定设置有密闭的配电箱12，在配电箱12中设置有通过导线相互连接的逆变器13和蓄电池14，并且所述的蓄电池14通过防水导线与发电机28的端子相连；在竖直部分2的外侧（与转子座4相反的方向）上设置有与梯形的喇叭口3相匹配的滤网32，在底座1上还设置有将所述的支架5和空心平衡转子7均包裹在内的透水导流罩15，所述的透水导流罩15上与竖直部分2相对的面上开设有透水口；

在所述的空心平衡转子7的外壳上，圆周均匀分布有多个弯曲方向一致的弯刀型叶片16，这里的的弯刀型叶片16是由两片固定连接在空心平衡转子7外壳上的弯曲板材17组成的，且这两个弯曲板材17远离空心平衡转子7中轴线的侧边相互连接；在空心平衡转子7的两端分别设置有圆盘31，且圆盘31的直径大于所有弯刀型叶片16的外边缘共同所在的圆柱体的横断面所形成的圆的直径，所述弯曲板材17的两端与圆盘31相互连接，为了获得更高的发电效率，当所述的空心平衡转子7全部浸入水体后，其所受到的浮力与其自身在水中的重力相等，恰好可以相互抵消，这样只需要很小的力量便能够驱动空心平衡转子7转动，以达到输出扭矩、产生电能的目的；

海流的流速有快有慢，本装置中的空心平衡转子7能够保证即使海流流速相对较慢，本装置也能够产生电能；而如果海流的流速相对较快，则有可能会影响本装置的可靠性和使用寿命，为此本装置还为空心平衡转子7的转轴8配置了刹车机构。刹车机构包括设置在支架5上的刹车器固定瓦座18，在刹车器固定瓦座18上相对应的设置有刹车器活动瓦盖19，所述的刹车器固定瓦座18和刹车器活动瓦盖19套接在转轴8外，且在刹车器固定瓦座18与刹车器活动瓦盖19之间、围绕转轴8设置有一体式的摩擦片，这样当刹车器活动瓦盖19与刹车器固定瓦座18抱紧的时候，摩擦片与转轴8之间就会产生较大的摩擦力，以降低其转速；所述的刹车器固定瓦座18和刹车器活动瓦盖19的一侧通过螺栓水平铰接，其另一侧通过连接链20连接，具体连接结构式刹车器活动瓦盖19与带有盖帽圆杆的连接链20固定连接，连接链20穿过开设在刹车器固定瓦座18的侧孔，连接链20的底端连接有与其（连接链20）垂直的第一横向连杆21，并且在刹车器活动瓦盖19和刹车器固定瓦座18之间的连接链20外还套接有弹簧29；所述的第一横向连杆21的另一端与第二横向连杆22垂直且连接，而第二横向连杆22的另一端与驱动杆23连接，且驱动杆23垂直于第一横向连杆21与第二横向连杆22所在的平面，在驱动杆23的顶端还设置有水流制动板24，且所述的水流制动板24位于梯形的喇叭口3较小的一面的下方，而所述支承第二横向连杆22转动的套管30固定在竖直部分2上。

本实用新型实施例的海流发电装置的工作过程如下：将本装置的底座1固定设置在海底有海流的区域，海流通过梯形的喇叭口3的大口部分进入、小口部分排出，直接推动位于梯形的喇叭口3小口部分处的空心平衡转子7转动，空心平衡转子7的转轴8上套接的主动齿9便会驱动被动齿10转动，实现对发电机28的扭矩输入，发电机28产生的电能输入到蓄电池14中存储起来，并在通过逆变器13调压后直接向外部设备供电；由于本装置中的空心平衡转子7在全部浸入水体后，其所受到的浮力与其自身在水中的重力相等，因此只需要很小的力量（即水流相对较慢时）便可以驱动其转动，以达到产生电能的目的；

在水流的推动下，水流制动板24承受压力，驱动杆23以其底端为轴摆动，由于连接在驱动杆23底端的第二横向连杆22与第一横向连杆21相连，因此第一横向连杆21会向下摆动，并拉动与其相连的连接链20向下运动，如果水流的流速相对较慢，连接链20向下拉动的力量不足以让弹簧29压缩，则刹车器活动瓦盖19不会与刹车器固定瓦座18抱紧，转轴8正常转动；如果水流的流速过快，则弹簧29无法抵抗连接链20向下拉动的力量，刹车器活动瓦盖19与刹车器固定瓦座18抱紧，它们内侧的摩擦片与转轴8接触，所产生的摩擦力让转轴8的转速降低；水流流速降低时，在弹簧29的作用下，刹车器活动瓦盖19又重新回到初始位置，转轴8正常转动；这种结构能够有效保护本装置在水流过快的情况下不会发生破损的情况。

Claims (2)

1.一种海流发电装置，包括底座（1），其特征在于：所述的底座（1）包括水平部分和竖直部分（2），在竖直部分（2）上开设有梯形的喇叭口（3），在底座（1）的水平部分上设置有转子座（4），转子座（4）上支撑有支架（5），在支架（5）的两端分别设置有轴承座（6），而支架（5）的底端则通过预埋件与转子座（4）固定连接，在轴承座（6）内通过转轴（8）转动支撑有空心平衡转子（7），并且空心平衡转子（7）的中上部与梯形的喇叭口（3）两个端口中较小的一端相匹配，同时所述空心平衡转子（7）的轴线既与水平部分平行，又与竖直部分（2）平行，在转轴（8）的突出于支架（5）的一端设置有主动齿（9），与主动齿（9）相啮合的被动齿（10）通过联轴器与发电机（28）的输入轴相连，且所述的发电机（28）位于固定设置在水平部分上的发电机座（11）上，在竖直部分（2）上还固定设置有密闭的配电箱（12），配电箱中设置有通过导线连接的逆变器（13）和蓄电池（14），且蓄电池（14）通过防水导线与发电机（28）的端子相连，在梯形的喇叭口（3）较大一端的外侧的竖直部分（2）上还设置有滤网（32），在底座（1）上还设置有将支架（5）和空心平衡转子（7）包裹在内的透水导流罩（15），在透水导流罩（15）上与竖直部分（2）相对的面上开设有透水口；

所述的空心平衡转子（7）的外壳上，圆周均匀分布有多个弯曲方向一致的弯刀型叶片（16），所述的弯刀型叶片（16）是由两片固定连接在空心平衡转子（7）外壳上的弯曲板材（17）组成的，且这两个弯曲板材（17）远离空心平衡转子（7）中轴线的侧边相互连接，在空心平衡转子（7）的两端分别设置有圆盘（31），且圆盘（31）的直径大于所有弯刀型叶片（16）的外边缘共同所在圆的直径，所述弯曲板材（17）的两端与圆盘（31）相互连接，且所述的空心平衡转子（7）在全部浸入水体后所受到的浮力与其自身的重力相等；

在支架（5）上还设置有刹车器固定瓦座（18），在刹车器固定瓦座（18）上方对应设置有刹车器活动瓦盖（19），所述的刹车器固定瓦座（18）和刹车器活动瓦盖（19）套接在转轴（8）外，且在刹车器固定瓦座（18）与刹车器活动瓦盖19之间、围绕转轴（8）设置有一体式的摩擦片，同时在刹车器固定瓦座（18）和刹车器活动瓦盖（19）的一侧通过螺栓水平铰接，另一侧将顶端设置有盖帽圆杆的连接链（20）从上至下穿接刹车器活动瓦盖（19）和刹车器固定瓦座（18）的侧孔，在刹车器活动瓦盖（19）和刹车器固定瓦座（18）之间的连接链（20）外还套接有弹簧（29），所述连接链（20）的底端连接有与其垂直的第一横向连杆（21），所述的第一横向连杆（21）的另一端与第二横向连杆（22）垂直且连接，而第二横向连杆（22）的另一端与驱动杆（23）连接，且驱动杆（23）垂直于第一横向连杆（21）与第二横向连杆22所在的平面，在驱动杆（23）的顶端还设置有水流制动板（24），且所述的水流制动板（24）位于梯形的喇叭口（3）较小的一面的下方，在竖直部分（2）上固定有支承第二横向连杆（22）转动的套管（30）。

2.根据权利要求1所述的海流发电装置，其特征在于：在转轴（8）的突出于支架（5）一端的所述轴承座（6）的两侧分别设置有透盖（25）和挡体（26），在转轴（8）的另一端的所述轴承座（6）的两侧分别设置有透盖（25）和端盖（27），且两个透盖（25）均设置在朝向转轴（8）中心点的方向上。