CN216894714U - 一种流体动力捕获收集能量转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种流体动力捕获收集能量转换装置，包括有发电机、浮漂，浮漂固定于发电机的外围，所述发电机的下方连接有转轴，所述转轴上设置有两套回收叶片组，两套回收叶片组在与转轴连接处的一侧均设置有回收叶片轴，另一侧设置有限位器；所述浮漂与海浪烟囱连接，形成一根管道，海浪烟囱的高度超过预期最高海浪高度，所述海浪烟囱的顶部为U形防倒灌结构；本实用新型的优点是海浪回收叶片装置安装于管道后，进出管水对回收叶片做功，回收叶片对水流起到减压的作用，管道内外水压变化时形成瓶颈效应，为管道储能起到延缓平稳释放整流的作用。

Description

一种流体动力捕获收集能量转换装置

技术领域

本实用新型属于海浪发电技术领域，具体涉及一种流体动力捕获收集能量转换装置。

背景技术

传统能源日趋枯竭、环境污染问题恶化，新能源开发迫在眉睫。随着低功耗无线传感器的发展，利用环境清洁可再生能源如太阳能、风能以及波浪能发电制作成微电源为传感器节点提供电能，日益受到各界广泛关注。相比风能与太阳能技术，波浪能发电技术要落后十几年。但是波浪能具有其独特的优势，波能能量密度高，是风能的4～30倍；相比太阳能，波浪能不受天气影响。

风与海面作用产生海浪，海浪能是以动能形式表现的水能资源之一。 1977年，有人对世界各大洋平均波高1米、周期1秒的海浪进行推算，认为全球海浪能功率约为700亿千瓦，其中可开发利用的约为25亿千瓦，与潮汐能相近。海浪中蕴藏有如此丰富的能量，如将海浪的动能转化为电能，将制造灾难的惊涛骇浪为人类服务，是人们多年来梦寐以求的理想。

现行主流成熟海浪发电多为鸭式能量收集，转换液压再转化机械能，利用浮标摆臂杠杆收集波浪起伏动能，结构相对于本方案较为复杂，转换过程较长，能量损失较多，只能收集波浪上浮力，摆臂复原动作无能量收集。

实用新型内容

本申请提供一种流体动力捕获收集能量转换装置，在不需要筑坝的情况下，同时捕获整合海流与波浪两种，海洋能源相互补充，极大减少间歇空窗期，提高效率的同时兼具降低电建与维护成本。

为达到上述目的，本实用新型涉及一种流体动力捕获收集能量转换装置，包括发电机，其技术要点是：

所述流体动力捕获收集能量转换装置还包括有浮漂，所述浮漂固定于发电机的外围，所述发电机的下方连接有转轴，所述转轴下方设置有轴承，所述轴承的外壳设置有铁环，所述铁环连接有固定件。

所述转轴上设置有两套回收叶片组，分别为第一套回收叶片组和第二套回收叶片组，所述第一套回收叶片组通过安装座连接有若干个回收叶片 I，所述第一套回收叶片组的下方的转轴上还设置有第二套回收叶片组，所述第二套回收叶片组包含有若干个回收叶片II。

所述浮漂与海浪烟囱连接，形成一根管道，所述海浪烟囱的高度超过预期最高海浪高度，所述海浪烟囱的顶部为U形防倒灌结构。

优选地，所述浮漂的一侧设置有尾舵。

优选地，所述浮漂与发电机之间通过安装架连接。

优选地，所述固定件为锚链或固定水底基座。

优选地，所述第一套回收叶片组中的回收叶片I是与海浪成平行方向放置，即横向放置。

优选地，所述第二套回收叶片组中的回收叶片II是与海浪成垂直方向放置，即纵向放置。

优选地，所述第一套回收叶片组中的回收叶片I与转轴连接处的一侧设置有回收叶片轴，另一侧设置有限位器；所述第二套回收叶片组中的回收叶片II一端设置有回收叶片轴和限位器，所述回收叶片轴被限位器包裹。

优选地，所述限位器活动范围为最大上下均为45度。

本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型保护的流体动力捕获收集能量转换装置，本方案同时捕获整合两种海洋能源，当海流做功、顺着水流方向时，水力推动回收叶片转动，伸展回收叶片到达限位收集能量；当波浪做功、逆着水流方向时，转轴转动速度大于海流流速，收回转动回收叶片减少阻力；通过海流与波浪互补做功，解决了海流和波浪间歇问题，相互补充，极大减少间歇空窗期，提高效率兼具降低电建与维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2是浮漂与海浪烟囱连接结构示意图；

图3是第一套回收叶片组所在平面俯视结构示意图；

图4是第二套回收叶片组结构示意图；

图5是海浪烟囱结构示意图；

图6是图1俯视图；

图7是第一套回收叶片组中回收叶片I与限位器连接关系示意图；

附图标记如下：1、发电机 2、浮漂 3、尾舵 4、舵头 5、转轴 6、回收叶片I 7、回收叶片轴 8、轴承 9、固定件 10、限位器 11、安装架 12、安装座 13、海浪烟囱 14、回收叶片II。

具体实施方式

参见图1，本实用新型涉及一种流体动力捕获收集能量转换装置，所述流体动力捕获收集能量转换装置包括有发电机1和浮漂2，所述发电机包括有定子和转子，在本装置中，所述发电机的转子即是转轴5，所述浮漂固定于发电机的外围，所述浮漂固定于发电机定子，所述浮漂一侧设置有一根方向的尾舵3，另一侧设置有舵头4，所述尾舵在水流作用下固定，所述浮漂始终沿水流流经方向，使得浮漂和发电机定子不会随转子而转动。

在图2和图6所示，所述浮漂通过安装架11与发电机相连，发电机上下左右四个方向均设置有安装架，且每侧的安装架是两个架体平行放置。随海浪烟囱高度增加，可适当增加浮漂直径或向外径延伸，用以稳定浮漂，即海浪烟囱越高，浮漂需要满足越大或越远的要求，浮漂的下方为海流回收叶片装置，所述海流回收叶片装置的内空位置为本装置压水舱，压住重心，稳定本装置。

在图1中，所述发电机的下方连接有转轴，所述转轴下方设置有轴承8，所述轴承8的外壳设置有铁环，所述铁环连接有固定件9，所述固定件9可以为锚链或固定水底基座，本装置受固定水底基座或锚链固定，与海底距离不变，不随海浪涌动上下起伏运动。

在图3中，为第一套回收叶片组的俯视结构示意图，所述第一套回收叶片组通过安装座12连接有若干个回收叶片I6，所述第一套回收叶片组的下方的转轴上还设置有第二套回收叶片组，所述第二套回收叶片组包含有若干个回收叶片II14，所述回收叶片I和回收叶片II统称为回收叶片，回收叶片I的叶片大小要小于回收叶片II的大小。上述两套回收叶片组在与转轴连接处的一侧均设置有回收叶片轴7，另一侧设置有限位器；其中第一套回收叶片组中的限位器是包裹在回收叶片转轴上，第二套回收叶片组中的限位器是位于回收叶片II的一侧，如图7和图4所示。第一套回收叶片组中的回收叶片I与回收叶片轴相连，相连处的的夹角为直线性结构，这样的结构使得回收叶片I在转动过程中不会挂到回收叶片轴。

在本申请中，所述第二套回收叶片组是与海浪成垂直方向放置，可以用来回收横向的水流，管道内的第一套回收叶片组是与海浪成平行方向放置，可以回收上下纵向的水流，即为六个方向的水流，但是本申请保护的回收水流的转轴为可变方向的转轴，如转轴不可变方向，也同样可以适用本申请。

在本申请中，所述转轴5通过安装座12连接有若干个回收叶片I6，所述回收叶片I6与转轴5连接处的一侧设置有回收叶片轴7，另一侧设置有限位器10。所述安装座安置于转轴上，所述回收叶片I6通过带限位器的回收叶片轴7连接在安装座12上，所述回收叶片II与转轴为一体结构，回收叶片II 一侧设置有限位器，另一侧设置有回收叶片轴，所述回收叶片I6的回收叶片轴7上设置的限位器，即第一套回收叶片组中的限位器是包裹在回收叶片转轴上，所述两套回收叶片一侧的限位器允许回收叶片活动范围均为最大上下45度角，即限位器使得回收叶片能移动的范围为90度角，图中的两组回收叶片的数量为简化示意，只显示有四片回收叶片，但实际安装回收叶片的数量最少增加一倍，即每组回收叶片的数量至少为八片回收叶片，这样的数量可以减少回收叶片轴到最外径距离，控制运动幅度，当幅度越小时，叶片越灵敏，自耗越少，且能收集更多的方向。

在图4中，回收叶片II在进入水流方向(示意图箭头方向)时，限位器反向一侧受水压增加，回收叶片II向限位器方向转动伸展回收叶片，收集能量做功；回收叶片II进水水流反方向(示意图箭头相反方向)时，限位器一侧受来水方向压力增加，回收叶片II转动离开限位器，回收叶片II进入回收状态，降低阻力增加有效输出做功，减少内耗。原理是轴向平面任何反方向来水，都会对经过方向的回收叶片II施加压力，同向回收叶片II 受水压影响伸展，逆水流方向回收叶片II在水压影响下收回，本方案设置转向为逆时针旋转做功。

在图5中，所述浮漂与海浪烟囱连接，形成一根管道，所述海浪烟囱的高度超过预期最高海浪高度，所述海浪烟囱的顶部为U形防倒灌结构。本装置受固定水底基座或锚链固定，与海底距离不变，不随海浪涌动上下起伏运动；当海浪高峰水面经过本装置时，本装置部分潜入海水中，如果海水高度超过海浪烟囱13被沁没，连通大气的口进水会封住U形海浪烟囱管道内空气并压缩，达到防止海水倒灌的防倒灌结构，海浪潮涌高峰经过本装置时，管道外部水面高于管道内水面，外部压力高于内部压力，海水通过唯一管道底部进入管道内，达到平衡压力的目的；当海浪高峰离去时，管道内水压达到高水位，海浪低谷到来，管内压力大于管外压力，管内压力通过底部出口泄压向外，排泄内水，达到平衡。

当水流从外进入管内时，由下而上，水压推动第一套回收叶片组向上转动，达到限位后，推动转轴做功；当管内水流泄压向下流动时，水压推动第一套回收叶片组向下达到限位后，推动转轴做功转动；由于轴点不变；不论回收叶片如何转动角度，管内水压始终推动转轴沿本装置设定逆时针旋转做功。

在本实用新型中，所述的流体动力捕获收集能量转换装置包括两个部分，第一部分是海流收集，另一部分是波浪收集，最后整合到一起，同时做功。当顺着水流方向时，海流做功，水力推动回收叶片转动，回收叶片展开，不受限位器控制，上下水压相同，回收叶片保持平行；当逆着水流方向时，波浪做功，转轴转速度大于海流流速，海流收集回收叶片受水压作用，所有回收叶片收回，阻力最小。

本装置的海浪回收叶片装置安装于管道后，可以对进出管道内做功，使得回收叶片对水流起到减压的作用，管道内外水压变化时会形成瓶颈效应，这样的瓶颈效应为管道储能起到延缓平稳释放整流的作用。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种流体动力捕获收集能量转换装置，包括发电机，其特征在于：

所述流体动力捕获收集能量转换装置还包括有浮漂，所述浮漂固定于发电机的外围，所述发电机的下方连接有转轴，所述转轴下方设置有轴承，所述轴承的外壳设置有铁环，所述铁环连接有固定件；

所述转轴上设置有两套回收叶片组，分别为第一套回收叶片组和第二套回收叶片组，所述第一套回收叶片组通过安装座连接有若干个回收叶片I，所述第一套回收叶片组的下方的转轴上还设置有第二套回收叶片组，所述第二套回收叶片组包含有若干个回收叶片II；

所述浮漂与海浪烟囱连接，形成一根管道，所述海浪烟囱的高度超过预期最高海浪高度，所述海浪烟囱的顶部为U形防倒灌结构。

2.根据权利要求1所述的一种流体动力捕获收集能量转换装置，其特征在于：所述浮漂的一侧设置有尾舵。

3.根据权利要求1或2所述的一种流体动力捕获收集能量转换装置，其特征在于：所述浮漂与发电机之间通过安装架连接。

4.根据权利要求1所述的一种流体动力捕获收集能量转换装置，其特征在于：所述固定件为锚链或固定水底基座。

5.根据权利要求1所述的一种流体动力捕获收集能量转换装置，其特征在于：所述第一套回收叶片组中的回收叶片I是与海浪成平行方向放置，即横向放置。

6.根据权利要求1所述的一种流体动力捕获收集能量转换装置，其特征在于：所述第二套回收叶片组中的回收叶片II是与海浪成垂直方向放置，即纵向放置。

7.根据权利要求1所述的一种流体动力捕获收集能量转换装置，其特征在于：所述第一套回收叶片组中的回收叶片I与转轴连接处的一侧设置有回收叶片轴，另一侧设置有限位器；所述第二套回收叶片组中的回收叶片II一端设置有回收叶片轴和限位器，所述回收叶片轴被限位器包裹。

8.根据权利要求7所述的一种流体动力捕获收集能量转换装置，其特征在于：所述限位器活动范围为最大上下均为45度。

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