CN216788597U - 一种海浪换能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及能源利用技术领域，公开了一种海浪换能装置，其包括工作平台以及设于工作平台上的换能组件、传动组件和转化组件，换能组件将不稳定的海浪能转化为上下摆动的杠杆机械能，传动组件将上下摆动的杠杆机械能转化为往复旋转的齿轮机械能，转化组件将往复旋转的齿轮机械能转化为单向旋转的飞轮机械能。整个海浪换能装置能够稳定的向发电装置供能从而实现发电结构的稳定工作。与现有技术相比，该海浪换能装置实现了对海浪能的有效转化，其结构设计巧妙、可靠耐用；转化效果出色、能源转换效率高；可以根据使用需求单独使用或多套组合形成模块单元，既可以小型化也可以大型化，应用范围广阔。

Description

一种海浪换能装置

技术领域

本实用新型涉及能源利用技术领域，特别是涉及一种海浪换能装置。

背景技术

海洋占地球表面积的70％并集中了地球97％的水量，海洋的海浪中蕴藏着巨大的能量，海浪能作为一种清洁能源有着广阔的商业前景，是各国海洋能研究开发的重点。人类探索海浪发电虽然已有很长的历史，但海浪发电在商用化方面一直无法像火电、核电等一样普及应用，究其原因是因为海浪是一种不稳定的能源，风平浪静时只有徐徐波纹，强风猎猎时波浪滔天，无法实现能量的稳定转化。具体而言海浪等级被划分为9级，适合利用的海浪等级大约是3至5级，此时海浪的波峰范围在0.5米至5米，即使如此该范围内波峰的最大值与最小值之间也有近十倍的差距，要在如此大的差距下做到稳定的发电是非常困难的，因此到目前为止，海浪发电的成本远远高于其它发电方式，还没有找到一个合适工业开发的海浪发电方案和方法。

虽然海浪的能量巨大，但到目前为止现有设计都无法适应如此巨大变化从而实现稳定高效的大功率发电，主要原因在于海面上的波浪起伏不定，现有设计很难将不稳定的波浪能转化为稳定的能量形式进行释放，稳定的能量供给又恰好是实现稳定发电的基础，如何实现能量的稳定转化是解决上述问题的关键。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种海浪换能装置，其具有结构设计巧妙、能量转化效果出色、能源利用效率高等优点。

基于此，本实用新型提供了一种海浪换能装置，其包括工作平台以及设于所述工作平台上的换能组件和转化组件，

所述换能组件包括浮箱、杠杆和第一支架，所述浮箱设于海面上并与所述杠杆的一端铰接连接，所述杠杆的支点与所述第一支架铰接连接，所述杠杆的另一端连接有呈弧形设置的摇摆头，所述摇摆头的圆心与所述杠杆的支点重合；

所述转化组件包括输入轴、输出轴和过渡轴，所述输入轴套设有输入齿轮，所述输出轴套设有第一单向齿轮、第二单向齿轮、飞轮和输出齿轮，所述过渡轴套设有过渡齿轮组，所述输入齿轮通过传动组件与所述摇摆头传动连接，所述输入齿轮与所述第一单向齿轮传动连接，所述输入齿轮通过所述过渡齿轮组与所述第二单向齿轮传动连接，所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮可在所述输入齿轮的驱动下带动所述输出轴转动且二者带动所述输出轴的转动方向相同，所述输出齿轮和所述飞轮可随所述输出轴一同转动。

本申请的一些实施例中，所述传动组件包括第一链轮、第二链轮、主动轮和从动轮，所述第一链轮通过链条与所述第二链轮传动连接，所述链条的两端交叉后分别设置在所述摇摆头的弧顶两端，所述主动轮与所述第一链轮设于同一转轴上并可在所述第一链轮的驱动下转动，所述从动轮通过传送带与所述主动轮传动连接，所述从动轮与所述输入齿轮传动连接。

本申请的一些实施例中，所述传动组件还包括用于张紧所述传送带的张紧轮。

本申请的一些实施例中，所述摇摆头的弧面上设有齿条，所述传动组件包括啮合齿轮、主动轮和从动轮，所述啮合齿轮与所述齿条相啮合，所述主动轮与所述啮合齿轮设于同一转轴上并可在所述啮合齿轮的驱动下转动，所述从动轮通过第一传送带与所述主动轮传动连接，所述从动轮与所述输入齿轮传动连接。

本申请的一些实施例中，所述浮箱通过第一连杆与所述杠杆铰接连接，所述浮箱通过第二连杆与所述第一支架铰接连接。

本申请的一些实施例中，所述换能组件还包括设于所述工作平台上的电动葫芦，所述电动葫芦通过钢丝绳与所述第一连杆相连接。

本申请的一些实施例中，所述工作平台上设有滑轨，所述电动葫芦设于所述滑轨上并可沿所述滑轨滑动。

本申请的一些实施例中，所述转化组件设有增速齿轮组，所述增速齿轮组包括相互啮合的第一增速齿轮和第二增速齿轮，所述第一增速齿轮与所述传动组件传动连接，所述第二增速齿轮与所述输入齿轮传动连接，所述第一增速齿轮的直径大于所述第二增速齿轮的直径。

本申请的一些实施例中，所述转化组件设有减速齿轮组，所述减速齿轮组包括相互啮合第一减速齿轮和第二减速齿轮，所述第一减速齿轮与所述输出齿轮传动连接，所述第二减速齿轮与所述连接组件传动连接，所述第一减速齿轮的直径小于所述第二减速齿轮的直径。

本实用新型实施例提供了一种海浪换能装置，与现有技术相比，其有益效果在于：

本实用新型提供了一种海浪换能装置，其包括工作平台以及设于工作平台上的换能组件、传动组件和转化组件，换能组件将不稳定的海浪能转化为上下摆动的杠杆机械能，传动组件将上下摆动的杠杆机械能转化为往复旋转的齿轮机械能，转化组件将往复旋转的齿轮机械能转化为单向旋转的飞轮机械能。整个海浪换能装置能够稳定的向发电装置供能从而实现发电结构的稳定工作。如此，该海浪换能装置实现了对海浪能的有效转化，其结构设计巧妙、可靠耐用；转化效果出色、能源转换效率高；可以根据使用需求单独使用或多套组合形成模块单元，既可以小型化也可以大型化，应用范围广阔。

附图说明

图1为本实用新型实施例的海浪换能装置原理示意图；

图2为本实用新型实施例的海浪换能装置示意图之一；

图3为本实用新型实施例的海浪换能装置示意图之二；

图4为某一实施例的换能组件与传动组件的连接示意图；

图5为另一实施例的换能组件与传动组件的连接示意图；

图6为本实用新型实施例的转化组件的齿轮布置示意图；

图7为本实用新型实施例的转化组件正转示意图；

图8为本实用新型实施例的转化组件反转示意图；

图9为本实用新型实施例的工作平台示意图。

图中，1、工作平台；2、换能组件；21、浮箱；22、杠杆；23、第一支架；24、摇摆头；24a、齿条；25、第一连杆；26、第二连杆；27、电动葫芦；28、钢丝绳；29、滑轨；3、传动组件；31、第二支架；32、第一链轮；33、第二链轮；34、链条；35、主动轮；34、从动轮；37、张紧轮；38、啮合齿轮；39、传送带；4、转化组件；41、输入齿轮；42、输出齿轮；43、飞轮；44、第一单向齿轮；45、第二单向齿轮；46、过渡齿轮；47、第一增速齿轮；48、第二增速齿轮；49、第一减速齿轮；49a、第二减速齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

应当理解的是，本实用新型中采用术语“前”、“后”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区别开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下“前”信息也可以被称为“后”信息，“后”信息也可以被称为“前”信息。

如图1至图9所示，本实用新型实施例提供了一种海浪换能装置，其包括工作平台1以及设于工作平台1上的换能组件2、传动组件3和转化组件4，其中换能组件2包括浮箱21、第一支架23和杠杆22，浮箱21设于海面上并与杠杆22的一端铰接连接，杠杆22的支点与第一支架23铰接连接，杠杆22的另一端设有呈弧形设置的摇摆头24，摇摆头24的圆心与杠杆22的支点相重合。实际使用时将浮箱21设置在海平面上，浮箱21可随着波浪的起伏上升或下降呈垂荡运动，浮箱21的上升与下降同样使与浮箱21铰接连接的杠杆22动力端发生上升与下降，杠杆22动力端的运动带动杠杆22阻力端的摇摆头24绕杠杆22的支点转动，如此，换能组件2将不稳定的海浪能转化为摇摆头24上下摆动的机械能。

进一步的，换能组件2通过传动组件3与转化组件4传动连接，如图2至图4所示，在本申请的一些实施例中，传动组件3包括设于第二支架31上的第一链轮32、第二链轮33、主动轮35和从动轮36，第一链轮32通过链条34与第二链轮33传动连接，摇摆头24的弧面上设有齿条24a，链条34则与齿条24a相啮合，主动轮35与第一链轮32设于同一转轴上并可在第一链轮32的驱动下与转轴一同转动，从动轮36通过传送带39与主动轮35传动连接，从动轮36与转化组件4的输入齿轮41传动连接。基于上述结构，杠杆22的动力端的运动带动杠杆22阻力端的摇摆头24上的齿条24a绕杠杆22的支点转动，链条34在齿条24a的上下摆动带动下运动，链条34的运动带动第一链轮32和第二链轮33发生转动，第一链轮32的转动带动主动轮35转动，主动轮35的转动通过第一传送带39传递至从动轮36处并随着从动轮36的转动传递至转化组件4进而实现能量的传递。此时，由于杠杆22上下摆动产生的机械能由传动组件3转化为往复旋转的机械能。

需要注意的是，当传动组件3采用链条34完成能量传输时同样具有多种结构形式，在本申请的另外一些实施例中，链条34的两端交叉后分别与摇摆头24的两个顶端固定连接，也即链条34不与齿条24a相啮合而是直接固定在摇摆头24上，此时摇摆头24的转动同样可以带动链条34发生移动进而带动主动轮35转动。

需要注意的是，越高功率的传递，杠杆22的结构就需要越大，在一些实施例中的传动组件之所以用链条34和第一链轮32、第二链轮33，是因为高功率动能传递转换时，杠杆22的阻力端的齿条24a的直径会超过一米，此时与其啮合的圆形齿轮直径需要超过二米，齿轮和齿条的直径过大导致加工成本过高，但是在低动能转换要求的装置中就没有上述问题，此时使用链条和链轮等还会显得不够紧凑。因此，在实现能量传输的情况下，传动组件3显然还可以设为其他的结构形式，具体的，如图5所示，在本申请的另外一些实施例中，传动组件3包括设于第二支架31上的啮合齿轮38，啮合齿轮38与齿条24a相啮合，啮合齿轮38与主动轮35设于同一转轴上。与上述结构相类似，本实施例中的结构形式是啮合齿轮38代替第一链轮32、第二链轮33和链条34，齿条24a直接与啮合齿轮38相啮合，仅通过啮合齿轮38的转动即可带动主动轮35转动进而实现能量的转化与有效传递。

进一步的，如图3所示，部分实施例中传动组件3还包括用于张紧传送带39的张紧轮37，张紧轮37可调节并控制传送带39的张紧程度以适应主动轮35和从动轮36的转动，张紧轮37是传送带39的张紧装置，当传送带39的中心距不能调节时，可通过调节张紧轮37将传送带39张紧以实现主动轮35和从动轮36的有效运转，当然操作人员也可以通过调松张紧轮37实现主动轮35和从动轮36的空转从而达到离合器的作用。

显而易见的，往复旋转的机械能同样不能很好的实现稳定可靠的发电，因此更进一步的，海浪换能装置还包括设于传动组件3后的转化组件4，具体的，如图6至图8所示，转化组件4包括输入轴、输出轴和过渡轴，其中输入轴套设有输入齿轮41，输出轴套设有输出齿轮42、飞轮43第一单向齿轮44、第二单向齿轮45，过渡轴套设有过渡齿轮组46，输入齿轮41与传动组件3的从动轮36传动连接，输入齿轮41与第一单向齿轮44相啮合，输入齿轮41还与过渡齿轮组46相啮合，过渡齿轮组46同样与第二单向齿轮45相啮合，第一单向齿轮44和第二单向齿轮45可在输入齿轮41的驱动下带动输出轴转动且二者带动输出轴的转动方向相同，输出齿轮42和飞轮43可随输出轴的转动一同转动。往复旋转的机械能经过从动轮36传递至输入齿轮41处，输入齿轮41会随着从动轮36的转动发生顺时针转动或逆时针转动，由于输入齿轮41同时与第一单向齿轮44和第二单向齿轮45相啮合，输入齿轮41的转动同样会带动第一单向齿轮44和第二单向齿轮45转动，需要解释的是，本申请的第一单向齿轮44和第二单向齿轮45为转动方向相同且单一的单向齿轮，对于本申请的第一单向齿轮44和第二单向齿轮45而言，其可在向指定方向转动时带动输出轴一同转动，而当第一单向齿轮44和第二单向齿轮45的转动方向发生变化时，第一单向齿轮44和第二单向齿轮45则因自身结构设置发生空转，此时第一单向齿轮44和第二单向齿轮45的转动无法带动转轴转动，不会对输出轴的转动造成影响。举例来说，假如规定本申请中第一单向齿轮44和第二单向齿轮45的转动方向为顺指针方向，当输入齿轮41顺时针转动时与其相啮合的第一单向齿轮44逆时针转动发生空转，第一单向齿轮44无法对轮轴造成影响，但是与输入齿轮41相啮合的过渡齿轮组46逆时针转动，过渡齿轮组46的转动带动与过渡齿轮组46相啮合的第二单向齿轮45顺指针转动，此时第二单向齿轮45的转动带动飞轮43转动；当输入齿轮41逆时针转动时与其相啮合的第一单向齿轮44顺时针转动带动输出轴转动，此时与输入齿轮41相啮合的过渡齿轮组46顺时针转动，与过渡齿轮组46相啮合的第二单向齿轮45逆时针转动空转，同样无法对输出轴的转动造成影响，也即不论输入齿轮41如何转动输出轴都会在第一单向齿轮44或第二单向齿轮45的带动下顺时针转动，设于输出轴上的飞轮43和输出齿轮42则随着输出轴的转动发生转动，也即往复旋转的机械能由转化组件4转化为单向旋转的机械能，进一步提升了能量供给的稳定性。转化组件4可直接连接发电机构为其提供稳定的供能，也可以连接能量存储结构，避免能量的浪费。

可以发现的是，本申请中的换能组件2通过浮箱的起伏使杠杆22的阻力端的摇摆头24以杠杆支点为轴心产生上下摆动的机械能，传动组件3将上下摆动的机械能转化为往复旋转的机械能，直至转化组件4时才将往复旋转的机械能转化为单向转动的机械能从而实现对发电结构的稳定供能，整个过程中换能组件2和转化组件4起到了极为关键的能量转化，传动组件3更多时候仅起到了能量传输的作用，也即在本申请的其他一些实施例中，该海浪能发电装置具有仅换能组件2和转化组件4的情况，这种设计同样可以实现对海浪能的有效转化，此种设计时换能组件2的齿条24a与输入齿轮41传动连接以实现换能组件2与转化组件4的有效连接，保证能量的合理传递。

可选的，对于本申请的浮箱21而言，在本申请的一些实施例中，其通过第一连杆25与杠杆22的动力端铰接连接，同时浮箱21本身还通过第二连杆26与支架铰接连接，第一连杆25与第二连杆26的设置提升了浮箱21的稳定度同时优化了浮箱21对杠杆22的作用程度，减小了能量传递过程中的损耗。

进一步的，如图1所示，换能组件2还包括设于工作平台1上的滑轨29以及设于滑轨29上的电动葫芦27，电动葫芦27通过钢丝绳28与第一连杆25固定连接。电动葫芦27可在滑轨29上滑动以实现对第一连杆25位置的调节，也即操作人员可通过电动葫芦27上的钢丝绳28拉动第一连杆25控制浮箱21的升降上限，同时钢丝绳28的设置也能够进一步提升浮箱21与工作平台1的连接，避免浮箱21在风浪中发生脱离，提升浮箱21的稳定性。

需要注意的是，在实现能量传输的情况下，传动组件3还具有其他多种结构形式，具体的，如图5所示，在本申请的另外一些实施例中，传动组件3包括设于第二支架31上的啮合齿轮38，啮合齿轮38与齿条24a相啮合，啮合齿轮38与主动轮35传动连接，通过啮合齿轮38的转动带动主动轮35转动进而实现能量的转化与有效传递。

进一步的，如图3所示，对于本实用新型中的传动组件3而言，其还包括用于张紧传送带39的张紧轮37，张紧轮37可调节并控制传送带39的张紧程度以适应主动轮35和从动轮36的转动，张紧轮37是传送带39的张紧装置，当传送带39的中心距不能调节时，可通过调节张紧轮37将传送带39张紧以实现主动轮35和从动轮36的有效运转，当然操作人员也可以通过调松张紧轮37实现主动轮35和从动轮36的空转从而达到离合器的作用。

操作人员在实际使用时发现从动轮36的转速有限，如果仅依靠从动轮36的转动同样无法实现飞轮43的高速转动。为了解决这一技术问题，如图6至图8，所示转化组件4包括用于提升输入转速的增速齿轮组，具体的，增速齿轮组包括相互啮合的第一增速齿轮47和第二增速齿轮48，为了实现增速效果，第一增速齿轮47的直径大于第二增速齿轮48的直径，第一增速齿轮47与从动轮36传动连接，第二增速齿轮48与输入齿轮41相啮合，从动轮36的转动带动第一增速齿轮47转动，第一增速齿轮47的转动进一步带动第二增速齿轮48转动，第二增速齿轮48的转动带动输出齿轮42完成转动，由于第一增速齿轮47的直径大于第二增速齿轮48的直径，大齿轮驱动小齿轮转动原有的转速得到提升，进而实现飞轮43的转速提升。

与之相类似的，转化组件4还包括用于降低输出转速的减速齿轮组从而增大扭矩，具体的，如图6至图8所示，减速齿轮组包括相互啮合第一减速齿轮49和第二减速齿轮49a，为了实现减速效果，第一减速齿轮49的直径小于第二减速齿轮49a的直径，第一减速齿轮49与输出齿轮42相啮合，输出齿轮42的转动带动第一减速齿轮49转动，第一减速齿轮49的转动进一步带动第二减速齿轮49a转动，第二减速齿轮49a的转动带动后续结构完成转动，由于第一减速齿轮49的直径小于第二减速齿轮49a的直径，小齿轮驱动大齿轮转动使得原本的转速降低，进而实现与输出齿轮42传动连接的其他结构的转速降低。

另外，对于本申请的工作平台1而言，其的设计形式同样是多种多样的，显然工作平台1的设置是需要根据各组件的设置形式来确认的，其可以是一体化设计，也可以是分段式设置。具体的，如图9所示，在本申请的一些实施例中，海浪换能装置用于航标灯中，此时航标灯作为工作平台1使用。

综上所述，本实用新型提供了一种海浪换能装置，其包括工作平台以及设于工作平台上的换能组件、传动组件和转化组件，换能组件将不稳定的海浪能转化为上下摆动的杠杆机械能，传动组件将上下摆动的杠杆机械能转化为往复旋转的齿轮机械能，转化组件将往复旋转的齿轮机械能转化为单向旋转的飞轮机械能。整个海浪换能装置能够稳定的向发电装置供能从而实现发电结构的稳定工作。与现有技术相比，该海浪换能装置实现了对海浪能的有效转化，其结构设计巧妙、可靠耐用；转化效果出色、能源转换效率高；可以根据使用需求单独使用或多套组合形成模块单元，既可以小型化也可以大型化，应用范围广阔。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种海浪换能装置，其特征在于，包括工作平台以及设于所述工作平台上的换能组件和转化组件，

所述换能组件包括浮箱、杠杆和第一支架，所述浮箱设于海面上并与所述杠杆的一端铰接连接，所述杠杆的支点与所述第一支架铰接连接，所述杠杆的另一端连接有呈弧形设置的摇摆头，所述摇摆头的圆心与所述杠杆的支点重合；

所述转化组件包括输入轴、输出轴和过渡轴，所述输入轴套设有输入齿轮，所述输出轴套设有第一单向齿轮、第二单向齿轮、飞轮和输出齿轮，所述过渡轴套设有过渡齿轮组，所述输入齿轮通过传动组件与所述摇摆头传动连接，所述输入齿轮与所述第一单向齿轮传动连接，所述输入齿轮通过所述过渡齿轮组与所述第二单向齿轮传动连接，所述第一单向齿轮和所述第二单向齿轮可在所述输入齿轮的驱动下带动所述输出轴转动且二者带动所述输出轴的转动方向相同，所述输出齿轮和所述飞轮可随所述输出轴一同转动。

2.根据权利要求1所述的海浪换能装置，其特征在于，所述传动组件包括第一链轮、第二链轮、主动轮和从动轮，所述第一链轮通过链条与所述第二链轮传动连接，所述链条的两端交叉后分别设置在所述摇摆头的弧顶两端，所述主动轮与所述第一链轮设于同一转轴上并可在所述第一链轮的驱动下转动，所述从动轮通过传送带与所述主动轮传动连接，所述从动轮与所述输入齿轮传动连接。

3.根据权利要求2所述的海浪换能装置，其特征在于，所述传动组件还包括用于张紧所述传送带的张紧轮。

4.根据权利要求1所述的海浪换能装置，其特征在于，所述摇摆头的弧面上设有齿条，所述传动组件包括啮合齿轮、主动轮和从动轮，所述啮合齿轮与所述齿条相啮合，所述主动轮与所述啮合齿轮设于同一转轴上并可在所述啮合齿轮的驱动下转动，所述从动轮通过第一传送带与所述主动轮传动连接，所述从动轮与所述输入齿轮传动连接。

5.根据权利要求1所述的海浪换能装置，其特征在于，所述浮箱通过第一连杆与所述杠杆铰接连接，所述浮箱通过第二连杆与所述第一支架铰接连接。

6.根据权利要求5所述的海浪换能装置，其特征在于，所述换能组件还包括设于所述工作平台上的电动葫芦，所述电动葫芦通过钢丝绳与所述第一连杆相连接。

7.根据权利要求6所述的海浪换能装置，其特征在于，所述工作平台上设有滑轨，所述电动葫芦设于所述滑轨上并可沿所述滑轨滑动。

8.根据权利要求1所述的海浪换能装置，其特征在于，所述转化组件设有增速齿轮组，所述增速齿轮组包括相互啮合的第一增速齿轮和第二增速齿轮，所述第一增速齿轮与所述传动组件传动连接，所述第二增速齿轮与所述输入齿轮传动连接，所述第一增速齿轮的直径大于所述第二增速齿轮的直径。

9.根据权利要求1或8所述的海浪换能装置，其特征在于，所述转化组件设有减速齿轮组，所述减速齿轮组包括相互啮合第一减速齿轮和第二减速齿轮，所述第一减速齿轮与所述输出齿轮传动连接，所述第二减速齿轮与所述传动组件传动连接，所述第一减速齿轮的直径小于所述第二减速齿轮的直径。

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