CN211900860U - 一种高效的海浪发电装置 - Google Patents

Abstract

整个发电装置由多个发电单元构成，每个发电单元承担独立的发电任务。发电机、电箱、与动力同向器均设置在综合支架上，综合支架、连接杆、平衡筒、底部连接杆和缓冲扇竖向串联，构成发电单元；浮力筒从综合支架中间穿过，浮力筒呈圆筒长形可以设置有两个或两个以上的发电单元；浮力筒、传动链条和传动皮带串联，形成闭合的环形传动体系。利用海浪波运动的浮力带动浮力筒上下运动，通过传动链条和传动皮带将动力传送到动力同向器，通过动力同向器将不同方向的动力转变为同一个方向的转量，动力同向器通过发电机皮带驱动发电机发电，发电机发出的电力再通过电路整流系统将电力输送到国家电网。

Description

一种高效的海浪发电装置

技术领域

本实用新型涉及新能源、电力工程及机械工程领域，是一种新型的海浪发电装置。

背景技术

随着化石能源的逐渐枯竭，未来的新能源将成为人力主要的应用能源。如何高效的利用海浪发电，降低投入成本，提高发电量，成为我们的研究方向。海浪拥有巨大的能量，可以轻易的掀翻巨轮，但是这样的巨大能量一直没有被利用起来，主要原因在于缺少合理的发电装置。本实用新型专利就是要解决现有的问题，提供一种高效的海浪发电装置。

发明内容

本实用新型的目的：在海上布置一种高效的海浪发电装置，为沿海城市提供廉价电能。

实用新型内容：整个发电装置由多个发电单元构成，每个发电单元承担独立的发电任务。发电机、电箱、与动力同向器均设置在综合支架上，综合支架、连接杆、平衡筒、底部连接杆和缓冲扇竖向串联，构成发电单元；浮力筒从综合支架中间穿过，浮力筒呈圆筒长形可以设置有两个或两个以上的发电单元；浮力筒、传动链条和传动皮带串联，形成闭合的环形传动体系。利用海浪波运动的浮力带动浮力筒上下运动，通过传动链条和传动皮带将动力传送到动力同向器，通过动力同向器将不同方向的动力转变为同一个方向的转量，动力同向器通过发电机皮带驱动发电机发电，发电机发出的电力再通过电路整流系统，将电力输送到国家电网。

利用阻力绳索串联、船锚、水平拉力球、再连接发电单元，防止发电单元过度水平移动。

所述的综合支架是由多条镀锌钢管焊接构成，整体呈立体菱形，竖直的浮在水面上；在综合支架上安装有整个海浪发电装置的动力传动系统及发电系统；综合支架上侧和下侧是双排三角架结构，中间采用4条较高的镀锌钢管支撑，高度约等于当地平均浪高的两倍；综合支架上侧安装发电机、电箱及动力同向器，中间设置浮力筒；在综合支架两侧安装有4组支架固定板，支架固定板上预留有4个孔洞，用于方便后期将综合支架安装在阻浪板或观景浮船上。

所述的浮力筒呈长筒型，这样可以直接面对更大的海面，从而吸收到更多的海浪能，浮力筒内设置有三角桁架，三角桁架上设置有多圈内套环，减小浮力筒上下运动时的变形程度，最大利用海水波动能；浮力筒内装有30%的水，增加浮筒的质量，让浮筒在向下运动时也能带动发电机发电。每个浮力筒可根据海浪的平均高度设计其长度和直径，每个浮力筒可设置两个以上发电单元，浮力筒与浮力筒之间通过铰链连接。假设发电装置所在区域的平均海浪高度为H，则浮力筒的长度取值为12H，浮力筒为直径为1/2H。

所诉的平衡筒是一种内部中空提供向上浮力的筒状浮体，平衡筒的目的在于减小发电单元的下沉力度，让综合支架浮出水面适中高度。

所述的缓冲扇是设置在水底下的，通过多管螺丝头、螺纹管头和底部是重力头将底部连接杆、水平支杆和斜向拉杆连接成扇状，水平支杆上紧套着缓冲扇膜，整体呈扇状。缓冲扇可以大大的减小浮力筒上下运动时对整个发电单元的影响，使发电单元与浮力筒的相对运动幅度更大，发电效率更高。

附图说明

图1：装置透视图；

图2：两个发电机组的透视图；

图3：综合支架透视图；

图4：综合支架剖面透视；

图5：动力支架透视图；

图6：发电单元及动力变向单元透视一；

图7：发电单元及动力变向单元透视二；

图8：动力同向器分析图；

图9：动力同向器组合图；

图10：动力系统详图；

图11：扇状缓冲单元透视；

图12：浮力筒剖视图；

图13: 发电单元电力系统图；

图14：电力系统高度布置示意图；

图15：电力系统图。

图中标记：1-水面；1A-海水剖切面；1B-海床；1C-海床剖切面；2-综合支架；2A-支架固定板；3-浮力筒；3A-铰链；3B-链条接头；3C-外套环；3D-皮带接头；3E-内套环；3F-三角桁架；4-平衡筒；5-底部连接杆；5A-连接杆；5B-连接螺丝头；5C-多管螺丝头；5D-重力头；6-缓冲扇；6A-缓冲扇膜；6B-水平支杆；6C-斜向拉杆；6D-螺纹管头；7-水平拉力球；7A-阻力绳索；7B-船锚；8-镀锌电路管；8A-塑料软管；8B-电箱盖板；8C-电箱；8D-镀锌套管；8E-线管；9-传动链条；9A-传动皮带；9B-连接件；9C-环形链条；10-发电机；10A-发电机外轮；10B-惯性轮；10C-发电机皮带；11-发电机底架；11A-同向器底架；11B-同向器支架；12-减震齿轮；12A-变向齿轮；12B-第一变向滑轮；12C-第二变向滑轮；12D-定向管；13-螺丝钉；13A-上套架；13B-底套架；14-齿轮；14A-第一飞轮；14B-第二飞轮；14C-第三飞轮；15-主轴；15A-副轴；15B-副轴轴线；15C-主轴轴线；16-副轴轴承；16A-主轴轴承；17-减震小筒；17A-减震大筒；18-第一变向齿轮；18A-第二变向齿轮；19-桥式整流电路；20-电容；21-独立发电单元；22-正极电缆；22A-负极电缆；23-变电站；24-国家电网；25-电磁开关。

实施例

本实用新型是这样实现的：综合支架（2）、连接杆（5A）、平衡筒（4）、底部连接杆（5）、缓冲扇（6）竖向串联，发电机（10）与动力同向器均设置在综合支架（2）上，构成发电单元；浮力筒（3）从综合支架（2）中间穿过，浮力筒（3）为长筒形可以设置有两个或两个以上的发电单元；采用外套环（3C）套住浮力筒（3），通过外套环（3C）与传动链条（9）和传动皮带（9A）串联，形成闭合的环形传动系统；所述的综合支架（2）是由多条镀锌钢管焊接构成，整体呈立体菱形，竖直的浮在水面上；在综合支架（2）上安装有整个海浪发电装置的动力传动系统及发电系统；综合支架（2）上侧和下侧是双排三角架结构，中间采用4条较高的镀锌钢管支撑，高度约等于当地平均浪高的两倍；综合支架（2）上侧安装发电机（10）、电箱（8C）及动力同向器，中间设置浮力筒（3）；在综合支架（2）两侧安装有4组支架固定板（2A），支架固定板（2A）上预留有4个孔洞，用于方便后期将综合支架（2）安装在阻浪板或观景浮船上。

所述的浮力筒（3）呈长筒型，浮力筒（3）内设置有三角桁架（3F），三角桁架（3F）上设置有多圈内套环，减小浮力筒（3）上下运动时的变形程度，最大利用海水波动能；使用时往浮力筒（3）内装入相当于浮力筒体积30%的水，增加浮筒的质量，让浮筒在向下运动时也能带动发电机发电。每个浮力筒（3）可根据海浪的平均高度设计其长度和直径，每个浮力筒（3）可设置两个以上发电单元，浮力筒（3）与浮力筒（3）之间通过铰链（3A）连接。

所述的传动系统是采用外套环（3C）套住浮力筒（3），通过外套环（3C）与传动链条（9）和传动皮带（9A）串联，形成闭合的环形传动系统。安装时将传动链条（9）从外套环（3C）的上侧链条接头（3B）接出，向上穿入动力同向器；如图10，传动链条（9）在动力同向器里面先绕过齿轮（18），到第三飞轮（14C），到第二飞轮（14B），最后从齿轮（18A）绕出；传动链条（9）绕出动力同向器后经过减震齿轮（12），再经过变向齿轮（12A）后，通过连接件（9B）与传动皮带（9A）连接；传动皮带（9A）绕过第一变向滑轮（12B），再绕过第二变向滑轮（12C），向上串过定向管（12D）与外套环（3C）下侧的皮带接头（3D）连接。这样当浮力筒（3）上下运动时，就可以通过闭合的环形传动系统将动力从传动链条（9）传动到动力同向器上，再通过动力同向器将动力传送到发电机（10）

所述的减震齿轮（12）是固定在减震小筒（17）上，减震小筒（17）套在减震大筒（17A）上，减震大筒（17A）安装在综合支架（2）上，减震小筒（17）和减震大筒（17A）里面安装减震弹簧；这个减震齿轮（12）就可以有小距离的位移空间，减小浮力筒（3）上下运动时的震动对整个发电装置的影响。

所述的变向齿轮（12A）、第一变向滑轮（12B）、第二变向滑轮（12C）均是安装在综合支架（2）上，主要是为改变传动链条（9）和传动皮带（9A）的运动方向。

阻力绳索（7A）从连接杆（5A）顶部接出，阻力绳索（7A）上串联一个或多个水平拉力球（7），阻力绳索（7A）末端连接的是船锚（7B），船锚（7B）直接钩在海床上（1B），防止发电单元受风力和海浪的影响过度的水平移动。

发电机底架（11）和同向器底架（11A）均焊接固定在综合支架（2）上；采用螺丝钉（13）将发电机（10）的底套架（13B）固定在发电机底架（11）上；发电机设置在底套架（13B）上，套上上套架（13A）用螺丝钉（13）固定。

所述的第一飞轮（14A）、第二飞轮（14B）和第三飞轮（14C）都是单极飞轮，主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零部件组成，当飞轮外套顺时针运动时会驱动后轴转动，当外套静止或逆时针运动时，则不会驱动后轴转动。

所述的动力同向器，主要设置有一个主轴（15）和一个副轴（15A），主轴（15）分别串联第一飞轮（14A）、第三飞轮（14C）、惯性轮（10B）和两个主轴轴承（16A），副轴（15A）分别串联齿轮（14）、第二飞轮（14B）和两个副轴轴承（16）；第二飞轮（14B）和第三飞轮（14C）设置在同一个平面上，通过传动链条（9）变位连接；通第一变向齿轮（18）和第二变向齿轮（18A）改变传动链条（9）的角度；第一飞轮（14A）和齿轮（14）在同一个面上，通过环形链条（9C）环形连接。当浮力筒（3）下运动时就通过传动链条（9）带动第三飞轮（14C）顺时针运动，从而直接带动主轴（15）顺时针运动，主轴（15）直接带动惯性轮（10B）顺时针运动，惯性轮（10B）再通过发电机皮带（10C）带动发电机发电；而此时第二飞轮（14B）是逆时针运动，不会驱动副轴运动。当浮力筒（3）上运动时传动链条（9）带动第三飞轮（14C）逆时针针运动，同时带动第二飞轮（14B）顺时针运动，此时动第三飞轮（14C）不会驱动主轴（15）运动，而第二飞轮（14B）驱动副轴顺时针运动，通过副轴驱动齿轮（14）顺时针运动，齿轮（14）再通过环形链条（9C）带动第一飞轮（14A）顺时针转动，第一飞轮（14A）直接驱动主轴（15）顺时针转动，主轴（15）直接带动惯性轮（10B）顺时针运动，惯性轮（10B）再通过发电机皮带（10C）带动发电机发电。就这样无论浮力筒（3）向上还是向下运动都能够带动动力同向器的主轴（15）顺时针运动，进而带动发动机发电。

所诉的平衡筒（4）是一种内部中空提供向上浮力的筒状浮体，通过连接螺丝头（5B）将平衡筒（4）串联在连接杆（5A）和底部连接杆（5）中间，设置平衡筒的目的在于减小发电单元的下沉力度，让综合支架浮出水面适中高度。

所述的缓冲扇（6）是设置在水底下的，通过多管螺丝头（5C）、螺纹管头（6D）和底部是重力头（5D）将底部连接杆（5）、水平支杆（6B）和斜向拉杆（6C）连接成扇状，水平支杆（6B）上紧套着缓冲扇膜（6A），整体呈扇状。缓冲扇（6）可以大大的减小浮力筒（3）上下运动时对整个发电单元的影响，使发电单元与浮力筒（3）的相对运动幅度更大，发电效率更高。

所述的电箱（8C）通过线管（8E）与发电机（10）连接，电箱（8C）固定在镀锌套管（8D）上，镀锌套管（8D）串联接镀锌电路管（8），镀锌电路管（8）通过镀塑料软管（8A）与另外一个发电单元连接。

电磁开关（25）、桥式整流电路（19）及电容（20）是安装在电箱（8C）里面的。从发电机（10）发出来的电是交流电，经过桥式整流电路（19）后转变为直流电。发电机（10）与电磁开关（25）及桥式整流电路（19）是串联的，桥式整流电路（19）与电容（20）是并联的，整体构成独立发电单元（21）。

每个独立发电单元（21）发出的都是直流电。如图15，将4个（或者四个以上）独立发电单元（21）并联构成一个大的独立发电群，再将4个（4个以上）的发电群串联起来，形成高压直流电；通过正极电缆（22）和负极电缆（22A）将电能输送到陆地上的变电站（23）；通过变电站将直流电转变为交流电，最后将电能输入国家电网（24）。

Claims (11)

1.一种高效的海浪发电装置，包括综合支架（2）、连接杆（5A）、平衡筒（4）、底部连接杆（5）、缓冲扇（6）、浮力筒（3），其特征在于：发电单元是竖直立在海面上的独立发电装置，发电单元由上到下依次布置有综合支架（2）、连接杆（5A）、平衡筒（4）、底部连接杆（5）、缓冲扇（6）。

2.根据权利要求1所述的一种高效的海浪发电装置，其特征是综合支架（2）由多条镀锌钢管焊接构成，整体呈立体菱形，竖直的浮在水面上；在综合支架（2）上安装有整个海浪发电装置的动力传动系统及发电系统；综合支架（2）的上侧和下侧是双排三角架结构，中间采用4条的镀锌钢管连接，高度约等于当地平均浪高的两倍；综合支架（2）上侧安装发电机（10）、电箱（8C）及动力同向器，中间设置浮力筒（3）；在综合支架（2）两侧安装有四组支架固定板（2A），支架固定板（2A）上预留有4个孔洞。

3.根据权利要求2所述的一种高效的海浪发电装置，其特征是浮力筒（3）呈长筒型，浮力筒（3）内设置有三角桁架（3F），三角桁架（3F）上设置有多圈内套环，减小浮力筒（3）上下运动时的变形程度；每个浮力筒（3）设置两个以上发电单元，浮力筒（3）与浮力筒（3）之间通过铰链（3A）连接。

4.根据权利要求2所述的一种高效的海浪发电装置，其特征是通过外套环（3C）与传动链条（9）和传动皮带（9A）串联，形成闭合的环形传动系统；外套环（3C）是套在浮力筒（3）上，传动链条（9）从外套环（3C）的上侧链条接头（3B）接出，向上穿入动力同向器；传动链条（9）在动力同向器里面先绕过齿轮（18），再到第三飞轮（14C），再到第二飞轮（14B），最后从齿轮（18A）绕出；传动链条（9）绕出动力同向器后，再绕过减震齿轮（12），再经过变向齿轮（12A）后，最后通过连接件（9B）与传动皮带（9A）连接；传动皮带（9A）绕过第一变向滑轮（12B），再绕过第二变向滑轮（12C），向上串过定向管（12D）与外套环（3C）下侧的皮带接头（3D）连接，这样就形成了环形的传动系统。

5.根据权利要求2所述的一种高效的海浪发电装置，其特征是减震齿轮（12）固定在减震小筒（17）上，减震小筒（17）套在减震大筒（17A）上，减震大筒（17A）安装在综合支架（2）上，减震小筒（17）和减震大筒（17A）里面安装减震弹簧，形成具有一定缓冲力的减震齿轮（12）。

6.根据权利要求1所述的一种高效的海浪发电装置，其特征在于：线管（8E）与发电机（10）连接，电箱（8C）固定在镀锌套管（8D）上，镀锌套管（8D）串联接镀锌电路管（8），镀锌电路管（8）通过镀塑料软管（8A）与另外一个发电单元连接。

7.根据权利要求1所述的一种高效的海浪发电装置，其特征是阻力绳索（7A）从连接杆（5A）顶部接出，阻力绳索（7A）上串联一个或多个水平拉力球（7），阻力绳索（7A）末端连接的是船锚（7B），船锚（7B）直接钩在海床上（1B）。

8.根据权利要求6所述的一种高效的海浪发电装置，其特征在于：发电机底架（11）焊接固定在综合支架（2）上；采用螺丝钉（13）将发电机（10）的底套架（13B）固定在发电机底架（11）上；发电机设置在底套架（13B）上，套上上套架（13A）用螺丝钉（13）固定。

9.根据权利要求4所述的一种高效的海浪发电装置，其特征是：动力同向器设置有一个主轴（15）和一个副轴（15A），主轴（15）分别串联第一飞轮（14A）、第三飞轮（14C）、惯性轮（10B）和两个主轴轴承（16A），副轴（15A）分别串联齿轮（14）、第二飞轮（14B）和两个副轴轴承（16）；第二飞轮（14B）和第三飞轮（14C）设置在同一个平面上，通过传动链条（9）变位连接；通第一变向齿轮（18）和第二变向齿轮（18A）改变传动链条（9）的角度；第一飞轮（14A）和齿轮（14）在同一个面上，通过环形链条（9C）环形连接。

10.根据权利要求1所述的一种高效的海浪发电装置，其特征在于：平衡筒（4）是一个内部中空提供向上浮力的筒状浮体，平衡筒（4）的目的在于减小发电单元的下沉力度，让综合支架浮出水面适中高度。

11.根据权利要求1所述的一种高效的海浪发电装置，其特征在于：缓冲扇（6）是一个倒立在水下的扇状装置，通过多管螺丝头（5C）、螺纹管头（6D）和底部是重力头（5D）将底部连接杆（5）、水平支杆（6B）和斜向拉杆（6C）连接成扇状，水平支杆（6B）上紧套着缓冲扇膜（6A），整体呈扇状。

Images