CN214196536U - 一种涡激振动发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种涡激振动发电装置，属于新能源发电技术领域。它解决了涡激振动发电装置稳定性差及涡激振动能量转换效率低等技术问题。本涡激振动发电装置包括机架，机架具有三个立柱一和立柱二，三个立柱二分别与立柱一一一对应设置且均呈三角形分布，立柱一和相应立柱二之间设有连接座，立柱一内设有齿条一，立柱二内设有齿条二，立柱一和相应的立柱二之间设有涡振筒，涡振筒两端分别与相应齿条一和齿条二固连且能带动齿条一和齿条二上下移动，连接座内设有在齿条一上下移动时能发电的发电机一和在齿条二上下移动时能发电的发电机二。本实用新型中发电装置稳定性高，三个涡激振动结构能无死角的对海流进行收集转换，提高了能量转换效率。

Description

一种涡激振动发电装置

技术领域

本实用新型属于新能源发电技术领域，涉及一种涡激振动发电装置。

背景技术

海洋储能丰富,不仅有丰富的天气然储备和水资源,还有许多取之不尽的绿色能源,包括风能、波浪能以及涡激振动等；对于海洋工程上普遍采用的圆柱形断面结构物，这种交替发放的泻涡又会在柱体上生成顺流向及横流向周期性变化的脉动压力,如果此时柱体是弹性支撑的，或者柔性管体允许发生弹性变形，那么脉动流体力将引发柱体或管体的周期性振动，这种规律性的柱状体振动反过来又会改变其尾流的泻涡发放形态，这种流体一结构物相互作用的问题被称作涡激振动；然而,目前对于涡激振动的开发与利用还不够完善全面，如何捕获上述能量且充分利用成为技术难点。

我国专利(公告号：CN106762369B；公告日：2020-03-06)公开了一种涡激振动发电装置，其特征在于，包括：限位杆；限位件，限位件分别设置在限位杆的两端；磁性滑块，磁性滑块套设在限位杆的外侧；激振杆，激振杆与磁性滑块连接；弹性件，套设在限位杆的外侧，弹性件设置在磁性滑块与限位件之间；在磁性滑块内设有磁铁；磁性滑块位于限位杆的中部；在限位杆内设有线圈；激振杆的排布方式为对称排布、交错排布、阵列排布。

上述专利文献公开的涡激振动发电装置的结构稳定性较差，这样会导致能量转化效率较低。

发明内容

本实用新型针对现有的技术存在的上述问题，提供一种涡激振动发电装置，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提高涡激振动发电装置的稳定性和涡激振动的能量转换效率。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：

一种涡激振动发电装置，包括机架；其特征在于，所述机架上具有三个竖向的立柱一和三个竖向的立柱二，三个所述立柱一和三个所述立柱二均呈三角形分布，三个所述立柱一位于三个所述立柱二合围成的空间内且三个所述立柱二分别与所述立柱一一一对应间隔设置，每个所述立柱一和相应的所述立柱二之间均设有连接座，所述立柱一内具有竖向的安装腔一，所述立柱二内具有竖向的安装腔二，每个所述连接座内均开有与相应的所述立柱一上安装腔一和所述立柱二上安装腔二相连通的连接孔，所述安装腔一内设有竖向的齿条一，所述安装腔二内设有竖向的齿条二，每个所述立柱一和相应的所述立柱二之间均设有一个横向的涡振筒且二者相对的侧面上分别开有与所述安装腔一相通的条形长孔一和与所述安装腔二相通的条形长孔二，所述条形长孔一沿所述立柱一的高度方向设置，所述条形长孔二沿所述立柱二的高度方向设置，每个所述涡振筒两端分别穿过相应的所述立柱一的条形长孔一和所述立柱二的条形长孔二且分别与相应的所述齿条一和齿条二固连，所述涡振筒能带动与其相连的所述齿条一和齿条二上下移动，每个所述连接孔内均设有发电机一和能与所述齿条一相啮合且能带动所述发电机一的转子转动的驱动齿轮一以及设有发电机二和能与所述齿条二相啮合且能带动所述发电机二的转子转动的驱动齿轮二。

其工作原理如下：本技术方案中三个立柱一形成一个三角形组合，三个立柱二又形成了一个三角形组合，两个三角形组合通过三个连接座相连接，三个立柱一位于三个立柱二合围成的空间内，节省了一定的空间，而且使机架在承受深海复杂水流冲击时具有较好的稳定性，海流能推动涡振筒沿条形长孔一和条形长孔二的长度方向上下移动进而带动齿条一在立柱一的安装腔一内上下移动以及带动齿条二在立柱二的安装腔二内上下移动，驱动齿轮一与齿条一相啮合且齿条一上下移动能驱动驱动齿轮一转动，进而带动发电机一的转子转动，驱动齿轮二与齿条二相啮合且齿条二上下移动能驱动驱动齿轮二转动，进而带动发电机二的转子转动，这里的三个涡振筒能全方位的对海流进行收集，每个涡振筒对应两个发电机，能很大程度上提高涡激振动的能量转换效率。

在上述的涡激振动发电装置中，每个所述立柱一的所述安装腔一内和每个所述立柱二的所述安装腔二内均设有两个减震弹簧，所述安装腔一内的所述齿条一位于所述安装腔一内的两个所述减震弹簧之间，所述安装腔一内的两个所述减震弹簧的一端分别固定在上端腔壁和下端腔壁上且另一端分别与所述齿条一的两端相对设置；所述安装腔二内的所述齿条二位于所述安装腔二内的两个所述减震弹簧之间，所述安装腔二内的两个所述减震弹簧的一端分别固定在上端腔壁和下端腔壁上且另一端分别与所述齿条二的两端相对设置。当海流流速过大，齿条上下滑动过度时，减震弹簧将对齿条一和齿条二提供缓冲且同时给予一个反向力，将齿条一和齿条二归位后再发电，提高了能量转换效率，也延长了齿条一和齿条二的使用寿命。

在上述的涡激振动发电装置中，每个所述立柱一的所述安装腔一上端腔壁和下端腔壁上以及每个所述立柱二的所述安装腔二上端腔壁和下端腔壁上均固设有定位座，所述定位座远离腔壁的一侧中部具有向外延伸的定位部，所述定位部呈圆柱体形设置，所述减震弹簧套设在所述定位部上，所述减震弹簧远离所述定位座的一端固设有呈圆饼状的抵接板。设置定位座，便于安装和定位减震弹簧，设置抵接板便于减震弹簧与齿条一和齿条二相互作用。

在上述的涡激振动发电装置中，所述驱动齿轮一的中部穿设有传动轴一，所述传动轴一上固设有传动齿轮一，所述发电机一的转子上固接有与所述传动齿轮一相啮合的从动齿轮一；所述驱动齿轮二的中部穿设有传动轴二，所述传动轴二上固设有传动齿轮二，所述发电机二的转子上固接有与所述传动齿轮二相啮合的从动齿轮二。齿条一在安装腔一内上下移动驱动驱动齿轮一转动，驱动齿轮一带动传动轴一转动，进而使传动齿轮一转动，由于从动齿轮一与传动齿轮一相啮合，进而驱动发电机一的转子转动，齿条二在安装腔二内上下移动驱动驱动齿轮二转动，驱动齿轮二带动传动轴二转动，进而使传动齿轮二转动，由于从动齿轮二与传动齿轮二相啮合，进而驱动发电机二的转子转动，上述零部件均为常见的零部件，便于检修且能降低检修和更换零部件的成本。

在上述的涡激振动发电装置中，每个所述连接座的两侧均凸出于相应的所述立柱一和所述立柱二且两端分别与相应的所述立柱一和所述立柱二相远离的一侧相平齐，每个所述连接座的下端两侧均开有安装槽且所述连接座上的所述传动齿轮一、从动齿轮一、传动齿轮二和从动齿轮一均位于其中一个所述安装槽内。设置安装槽可保护传动齿轮一、从动齿轮一、传动齿轮二和从动齿轮一，延长传动齿轮一、从动齿轮一、传动齿轮二和从动齿轮一的使用寿命。

在上述的涡激振动发电装置中，每个所述连接座设置在相应的所述立柱一和所述立柱二中部靠近上端的位置，每个所述立柱一上的所述条形长孔一和相应所述立柱二的所述条形长孔二以及二者之间的所述涡振筒均位于相应所述连接座下方。涡振筒设置在连接座的下方，可以节省空间，连接座在这里也起到了保护涡振筒的作用。

在上述的涡激振动发电装置中，每个所述涡振筒的中部均穿设有一个连接杆，所述连接杆的两端分别固定在相应所述立柱一内的所述齿条一上和相应所述立柱二内的所述齿条二上。涡振筒套设在连接杆上，涡振筒利用连接杆传动能延长涡振筒的使用寿命，降低维修成本。

在上述的涡激振动发电装置中，所述机架的两端分别设有呈三角形的顶板和底板，所述顶板的下侧三角分别与三个所述立柱二的上端相固接，所述底板的上侧三角分别与三个所述立柱二的下端相固接，三个所述立柱一的上端分别与所述顶板的下侧中部相固接，三个所述立柱一的下端分别与所述底板的上侧中部相固接。顶板和底板的设置，提高了机架的稳定性。

在上述的涡激振动发电装置中，所述顶板和所述底板上相对设有若干个与相邻的所述立柱一之间、相邻的所述立柱二之间以及相邻的所述连接座之间相通的贯穿孔。贯穿孔的设置使海波能无阻碍的进入机架内，提高了能量转换的效率。

在上述的涡激振动发电装置中，所述顶板上侧中部还设有用于监测海波流向的测速仪。可实时监测海波流向，也便于工作人员监测涡激振动发电装置故障与否。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型中的机架具有三个围成三角形的立柱一、三个围成三角形的立柱二以及三个用于连接立柱一和相对应立柱二的连接座，使得机架的稳定性较高，整个装置的稳定性也得到了提高；三个涡振筒对应六个发电机能够无死角对海流进行收集转换，从而提高了涡激振动的能量转换效率。

2、本实用新型中减震弹簧的设置，在为齿条一和齿条二提供缓冲的同时也能给予齿条一和齿条二一个反向的力，能在齿条一和齿条二归位后再进行发电，提高了涡激振动的能量转换效率。

附图说明

图1是本涡激振动发电装置的立体结构示意图一。

图2是本涡激振动发电装置的立体结构示意图二。

图3是本涡激振动发电装置的立体结构示意图三。

图4是本涡激振动发电装置中机架的局部剖视图一。

图5是本涡激振动发电装置中机架的局部剖视图二。

图中，1、机架；2、立柱一；2a、安装腔一；2b、条形长孔一；3、立柱二；3a、安装腔二；3b、条形长孔二；4、连接座；4a、连接孔；4b、安装槽；5、齿条一；6、齿条二；7、涡振筒；8、发电机一；9、驱动齿轮一；10、发电机二；11、驱动齿轮二；12、减震弹簧；13、定位座；13a、定位部；14、抵接板；15、传动轴一；16、传动齿轮一；17、从动齿轮一；18、传动轴二；19、传动齿轮二；20、从动齿轮二；21、连接杆；22、顶板；23、底板；24、贯穿孔；25、测速仪。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1至图5所示，本涡激振动发电装置包括机架1，机架1上具有三个竖向设置的立柱一2以及三个竖向设置且与立柱一2一一对应设置的立柱二3，三个立柱一2和三个立柱二3均呈三角形分布且三个立柱一2位于三个立柱二3合围成的空间内，机架1的两端分别设有呈三角形的顶板22和呈三角形的底板23，三个立柱一2的上端均与顶板22的下侧中部相固接，三个立柱一2的下端均与底板23的上侧中部相固接，三个立柱二3的上端分别与顶板22的下侧三角相固接，三个立柱二3的下端分别与底板23上侧三角相固接，顶板22上侧中部设有用于监测海波流向的测速仪25，每个立柱一2和相应的立柱二3之间均设有连接座4，顶板22和底板23上相对设有若干个与相邻的立柱一2之间、相邻的立柱二3之间以及相邻的连接座4之间相通的贯穿孔24。

进一步的，如图1至图5所示，每个立柱一2内均开有一个竖向的安装腔一2a，每个立柱二3内均开有一个竖向的安装腔二3a，连接座4内开有用于连通相应立柱一2内安装腔一2a和相应立柱二3内安装腔二3a的连接孔4a，每个安装腔一2a内均设有一个竖向的齿条一5，每个安装腔二3a内均设有一个竖向的齿条二6，每个连接座4的连接孔4a内均设有与相应齿条一5相啮合的驱动齿轮一9、与相应的齿条二6相啮合的驱动齿轮二11以及发电机一8和发电机二10，每个驱动齿轮一9的中部均穿设有传动轴一15，传动轴一15上固设有传动齿轮一16，发电机一8的转子上固接有能与传动齿轮一16相啮合的从动齿轮一17，每个驱动齿轮二11的中部均穿设有传动轴二18，传动轴二18上固设有传动齿轮二19，发电机二10的转子上固接有能与传动齿轮二19相啮合的从动齿轮二20，每个立柱一2和相应的立柱二3之间均设有一个横向的涡振筒7且立柱一2和相应的立柱二3相对的侧面上分别开有沿立柱一2高度方向设置的条形长孔一2b和沿立柱二3高度方向设置的条形长孔二3b，每个涡振筒7中部均穿设有一个连接杆21，连接杆21的两端贯穿涡振筒7且分别穿设过相应立柱一2上的条形长孔一2b和相应立柱二3上的条形长孔二3b并分别固定在相应的齿条一5和齿条二6上。

进一步的，如图2至图5所示，每个连接座4均设置在相应的立柱一2和立柱二3中部靠近上端的位置，每个连接座4相对应的立柱一2上的条形长孔一2b和相对应的立柱二3的条形长孔二3b以及相对应的涡振筒7均位于该连接座4下方，每个连接座4的两侧均凸出于相应的立柱一2和立柱二3，每个连接座4的两端均延伸至立柱一2和立柱二3相互远离的一侧且两端分别与立柱一2的该侧和立柱二3的该侧相平齐，每个连接座4的下端两侧均开有安装槽4b，每个连接座4上的传动齿轮一16、从动齿轮一17、传动齿轮二19和从动齿轮一17均位于连接座4的其中一个安装槽4b内。

进一步的，如图1至图3所示，每个立柱一2的安装腔一2a内均设有两个减震弹簧12以及与两个减震弹簧12相应的定位座13和与两个减震弹簧12相应的抵接板14，抵接板14呈圆饼状设置，每个立柱二3的安装腔二3a内也均设有两个减震弹簧12以及与两个减震弹簧12相对应的定位座13和与两个减震弹簧12相对应的且呈圆饼状的抵接板14，立柱一2内的两个定位座13分别固定在安装腔一2a内的上端腔壁和下端腔壁上，立柱一2内的两个减震弹簧12分别位于安装腔一2a内的齿条一5上端上方和下端下方，立柱一2内的每个定位座13在远离腔壁的一侧中部均具有向外延伸且呈圆柱体形设置的定位部13a，安装腔一2a内的两个减震弹簧12分别套设在相应定位座13的定位部13a上，安装腔一2a内的两个抵接板14分别固设在两个减震弹簧12远离定位座13的一端；立柱二3内的两个定位座13分别固定在安装腔二3a内的上端腔壁和下端腔壁上，立柱二3内的两个减震弹簧12分别位于安装腔二3a内的齿条二6上端上方和下端下方，立柱二3内的每个定位座13在远离腔壁的一侧中部也均具有向外延伸且呈圆柱体形设置的定位部13a，安装腔二3a内的减震弹簧12套设在相应的定位座13的定位部13a上，安装腔二3a内的两个抵接板14分别固设在安装腔二3a内两个减震弹簧12远离定位座13的一端。

当海流通过涡振筒7时，涡振筒7就会带动相对应的齿条一5和齿条二6上下移动，再通过驱动齿轮一9和驱动齿轮二11的传动，将齿条的上下移动转换为驱动齿轮的转动，最后通过传动齿轮一16和从动齿轮一17驱动发电机一8的转子转动，使发电机一8工作发电，通过传动齿轮二19和从动齿轮二20驱动发电机二10的转子转动，使发电机二10工作发电，在三组涡激振动结构以及六台发电机的运作下，发电的效率及稳定性得到提升，当海流流速过大时，齿条一5和齿条二6上下移动过度，减震弹簧12将对齿条一5和齿条二6提供缓冲且同时给予一个反向力将齿条一5和齿条二6归位，之后再进行发电，不仅能延长齿条一5和齿条二6的使用寿命也提高了能量转换效率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种涡激振动发电装置，包括机架(1)；其特征在于，所述机架(1)上具有三个竖向的立柱一(2)和三个竖向的立柱二(3)，三个所述立柱一(2)和三个所述立柱二(3)均呈三角形分布，三个所述立柱一(2)位于三个所述立柱二(3)合围成的空间内且三个所述立柱二(3)分别与所述立柱一(2)一一对应间隔设置，每个所述立柱一(2)和相应的所述立柱二(3)之间均设有连接座(4)，所述立柱一(2)内具有竖向的安装腔一(2a)，所述立柱二(3)内具有竖向的安装腔二(3a)，每个所述连接座(4)内均开有与相应的所述立柱一(2)上安装腔一(2a)和所述立柱二(3)上安装腔二(3a)相连通的连接孔(4a)，所述安装腔一(2a)内设有竖向的齿条一(5)，所述安装腔二(3a)内设有竖向的齿条二(6)，每个所述立柱一(2)和相应的所述立柱二(3)之间均设有一个横向的涡振筒(7)且二者相对的侧面上分别开有与所述安装腔一(2a)相通的条形长孔一(2b)和与所述安装腔二(3a)相通的条形长孔二(3b)，所述条形长孔一(2b)沿所述立柱一(2)的高度方向设置，所述条形长孔二(3b)沿所述立柱二(3)的高度方向设置，每个所述涡振筒(7)两端分别穿过相应的所述立柱一(2)的条形长孔一(2b)和所述立柱二(3)的条形长孔二(3b)且分别与相应的所述齿条一(5)和齿条二(6)固连，所述涡振筒(7)能带动与其相连的所述齿条一(5)和齿条二(6)上下移动，每个所述连接孔(4a)内均设有发电机一(8)和能与所述齿条一(5)相啮合且能带动所述发电机一(8)的转子转动的驱动齿轮一(9)以及设有发电机二(10)和能与所述齿条二(6)相啮合且能带动所述发电机二(10)的转子转动的驱动齿轮二(11)。

2.根据权利要求1所述的涡激振动发电装置，其特征在于，每个所述立柱一(2)的所述安装腔一(2a)内和每个所述立柱二(3)的所述安装腔二(3a)内均设有两个减震弹簧(12)，所述安装腔一(2a)内的所述齿条一(5)位于所述安装腔一(2a)内的两个所述减震弹簧(12)之间，所述安装腔一(2a)内的两个所述减震弹簧(12)的一端分别固定在上端腔壁和下端腔壁上且另一端分别与所述齿条一(5)的两端相对设置；所述安装腔二(3a)内的所述齿条二(6)位于所述安装腔二(3a)内的两个所述减震弹簧(12)之间，所述安装腔二(3a)内的两个所述减震弹簧(12)的一端分别固定在上端腔壁和下端腔壁上且另一端分别与所述齿条二(6)的两端相对设置。

3.根据权利要求2所述的涡激振动发电装置，其特征在于，每个所述立柱一(2)的所述安装腔一(2a)上端腔壁和下端腔壁上以及每个所述立柱二(3)的所述安装腔二(3a)上端腔壁和下端腔壁上均固设有定位座(13)，所述定位座(13)远离腔壁的一侧中部具有向外延伸的定位部(13a)，所述定位部(13a)呈圆柱体形设置，所述减震弹簧(12)套设在所述定位部(13a)上，所述减震弹簧(12)远离所述定位座(13)的一端固设有呈圆饼状的抵接板(14)。

4.根据权利要求1或2或3所述的涡激振动发电装置，其特征在于，所述驱动齿轮一(9)的中部穿设有传动轴一(15)，所述传动轴一(15)上固设有传动齿轮一(16)，所述发电机一(8)的转子上固接有与所述传动齿轮一(16)相啮合的从动齿轮一(17)；所述驱动齿轮二(11)的中部穿设有传动轴二(18)，所述传动轴二(18)上固设有传动齿轮二(19)，所述发电机二(10)的转子上固接有与所述传动齿轮二(19)相啮合的从动齿轮二(20)。

5.根据权利要求4所述的涡激振动发电装置，其特征在于，每个所述连接座(4)的两侧均凸出于相应的所述立柱一(2)和所述立柱二(3)且两端分别与相应的所述立柱一(2)和所述立柱二(3)相远离的一侧相平齐，每个所述连接座(4)的下端两侧均开有安装槽(4b)且所述连接座(4)上的所述传动齿轮一(16)、从动齿轮一(17)、传动齿轮二(19)和从动齿轮一(17)均位于其中一个所述安装槽(4b)内。

6.根据权利要求1或2或3所述的涡激振动发电装置，其特征在于，每个所述连接座(4)设置在相应的所述立柱一(2)和所述立柱二(3)中部靠近上端的位置，每个所述立柱一(2)上的所述条形长孔一(2b)和相应所述立柱二(3)的所述条形长孔二(3b)以及二者之间的所述涡振筒(7)均位于相应所述连接座(4)下方。

7.根据权利要求1或2或3所述的涡激振动发电装置，其特征在于，每个所述涡振筒(7)的中部均穿设有一个连接杆(21)，所述连接杆(21)的两端分别固定在相应所述立柱一(2)内的所述齿条一(5)上和相应所述立柱二(3)内的所述齿条二(6)上。

8.根据权利要求1或2或3所述的涡激振动发电装置，其特征在于，所述机架(1)的两端分别设有呈三角形的顶板(22)和底板(23)，所述顶板(22)的下侧三角分别与三个所述立柱二(3)的上端相固接，所述底板(23)的上侧三角分别与三个所述立柱二(3)的下端相固接，三个所述立柱一(2)的上端分别与所述顶板(22)的下侧中部相固接，三个所述立柱一(2)的下端分别与所述底板(23)的上侧中部相固接。

9.根据权利要求8所述的涡激振动发电装置，其特征在于，所述顶板(22)和所述底板(23)上相对设有若干个与相邻的所述立柱一(2)之间、相邻的所述立柱二(3)之间以及相邻的所述连接座(4)之间相通的贯穿孔(24)。

10.根据权利要求8所述的涡激振动发电装置，其特征在于，所述顶板(22)上侧中部还设有用于监测海波流向的测速仪(25)。

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