TWM481290U - 一種波浪發電裝置 - Google Patents

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Description

一種波浪發電裝置
本申請涉及發電裝置，更具體地說，涉及一種波浪發電裝置。
一般而言，水力發電以蓄水發電為主，波浪發電和表面流水發電只占極少部份。水力發電渉及昂貴大規模的基建，包括：攔截河流，改河道，開山劈石填土築壩，地面和水底基建等，對環境大有影響。
海洋中的波浪蘊藏著大量的能量，波浪能具有可再生、儲量大、分布廣等特點，因此，波浪發電一直倍受人們重視和關注。據悉有全世界具有多達萬宗的波浪發電項目，包括國內和國外已登記相關的波浪發電專利項目，但真正可作商業營運的波浪發電項目極少。
波浪發電項目需極昂貴的科研費和建設成本，在選址和環保方面有很多限制，在惡劣天氣下，洶湧波濤容易破壞裝置。曾有波浪發電項目在最後測試期間因風浪太大沈沒而告吹，損失浩大。由于波浪發電裝置長期浸在水裏，發電裝置在作業可靠性、防腐蝕性、防貝殼海藻寄生、機械折損、軸承與防水封圈磨蝕、以及日常維護等有很多需要解決的難題。已知世上可長期營運的波浪發電項目絕少，僅有的仍處于在相關國家補貼下作科研實驗性運作階段，至今還未能在商業上廣泛應用。
本申請的目的在於提供一種結構簡單、維護方便、易於商業化的波浪發電裝置，以及具有該波浪發電裝置的發電系統。
在本申請的波浪發電裝置包括浮台、以及設置在所述浮臺上的擺動機構和發電機構；所述擺動機構在所述浮台隨波浪起伏時相對所述浮台擺動並驅動所述發電機構發電；所述擺動機構包括蹺板水箱和擺錘，所述發電機構包括由所述蹺板水箱驅動的第一發電系統和由所述擺錘驅動的第二發電系統；所述蹺板水箱具有密封箱體，所述密封箱體內注有水，所述水的體積大於所述密封箱體的容積的一半，所述蹺板水箱的中部與設置在所述浮臺上的支撐軸鉸接，所述蹺板水箱的兩端設有第一活動連杆，所述第一活動連杆與所述第一發電系統相連接並驅動所述第一發電系統發電；所述擺錘固定在擺錘支撐杆的上端，所述擺錘支撐杆的下端與所述浮台鉸接，所述擺錘支撐杆連接有第二活動連杆，所述第二活動連杆與所述第二發電系統相連並驅動所述第二發電系統發電。
在本申請所述的波浪發電裝置中，所述第一發電系統為液壓發電系統，所述液壓發電系統包括液壓油缸、液壓渦輪發電機和液壓油箱，所述第一活動連杆與所述液壓油缸的活塞杆相連，所述液壓油缸與所述液壓渦輪發電機相連並驅動所述液壓渦輪發電機發電，所述液壓油缸和所述液壓渦輪發電機分別通過油管與所述液壓油箱相連通。
在本申請所述的波浪發電裝置中，所述第一發電系統為齒輪 發電系統，所述齒輪發電系統包括齒條、雙向齒輪、多個單向齒輪、飛輪和發電機，所述齒條通過鋼纜與所述第一活動連杆相連，所述鋼纜繞過滑輪，所述雙向齒輪由所述齒條相齧合並在所述齒條的驅動下轉動，所述雙向齒輪的兩側同軸設置有棘輪，所述多個單向齒輪與所述棘輪相齧合並帶動所述飛輪和發電機轉動。
在本申請所述的波浪發電裝置中，所述第二發電系統為液壓發電系統，所述液壓發電系統包括液壓油缸、液壓渦輪發電機和液壓油箱，所述第二活動連杆與所述液壓油缸的活塞杆相連，所述液壓油缸與所述液壓渦輪發電機相連並驅動所述液壓渦輪發電機發電，所述液壓油缸和所述液壓渦輪發電機分別通過油管與所述液壓油箱相連通。
在本申請所述的波浪發電裝置中，所述第二發電系統為齒輪發電系統，所述齒輪發電系統包括齒條、雙向齒輪、多個單向齒輪、飛輪和發電機，所述齒條與所述第二活動連杆相連，所述雙向齒輪由所述齒條相齧合並在所述齒條的驅動下轉動，所述雙向齒輪的兩側同軸設置有棘輪，所述多個單向齒輪與所述棘輪相齧合並帶動所述飛輪和發電機轉動。
在本申請的波浪發電裝置中，浮臺上的擺動機構和發電機構可以只有蹺板水箱和第一發電系統構成，或者只有擺錘和第二發電系統構成。
實施本申請的波浪發電裝置，具有以下有益效果：在本申請的波浪發電裝置中，擺動機構和發電機構全部設置在浮臺上，機械結構簡單，維護方便，運作可靠，發電效率高，建立成本廉宜，只需用錨鏈把浮台定位便可在任何有波浪的地方建立發電系統。
10‧‧‧波浪發電裝置
91‧‧‧錨鏈
9‧‧‧錨
11‧‧‧浮台
1‧‧‧跷板水箱
8‧‧‧擺錘
5a‧‧‧第一活動連杆
60‧‧‧液壓發電系統
65‧‧‧液壓油缸
61‧‧‧液壓渦輪發電機
68‧‧‧液壓油箱
10‧‧‧波浪發電裝置
12‧‧‧波浪
2‧‧‧水
4‧‧‧支撐軸
第1圖是本申請的波浪發電裝置的優選實施例組成的波浪發電系統的示意圖；第2a圖是本申請的波浪發電裝置的優選實施例的側面示意圖之一；第2b圖是本申請的波浪發電裝置的優選實施例的側面示意圖之二；第2c圖是本申請的波浪發電裝置的優選實施例的正面示意圖；第3a圖是本申請的波浪發電裝置的跷板水箱和第一發電系統的一種結構的示意圖之一；第3b圖是本申請的波浪發電裝置的跷板水箱和第一發電系統的一種結構的示意圖之二；第3c圖是第3a圖、第3b圖中的液壓發電系統的示意圖；第4a圖是本申請的波浪發電裝置的跷板水箱和第一發電系統的另一種結構的示意圖之一；第4b圖是本申請的波浪發電裝置的跷板水箱和第一發電系統的另一種結構的示意圖之二；第4c圖是第4a圖、第4b圖中齒輪發電系統的示意圖；第4d圖是第4c圖中齒輪發電系統的正面示意圖；第5a圖是本申請的波浪發電裝置的擺錘和第二發電系統的一種結構的示意圖之一；第5b圖是本申請的波浪發電裝置的擺錘和第二發電系統的一種結構的示意圖之二；第5c圖是第5a圖、第5b圖中擺錘的示意圖；第5d圖是第5a圖、第5b圖中液壓發電系統的示意圖；第6a圖是本申請的波浪發電裝置的擺錘和第二發電系統的另一種結構的示意圖之一；第6b圖是本申請的波浪發電裝置的擺錘和第二發電系統的另一種結構的示意圖之二； 第6c圖是第6a圖、第6b圖中齒輪發電系統的運行的示意圖之一；第6d圖是第6a圖、第6b圖中齒輪發電系統的運行的示意圖之二。
為了對本申請的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本申請的具體實施方式。
如第1圖所示，為由本申請的波浪發電裝置的優選實施例組成的波浪發電系統的示意圖，多個波浪發電裝置10由錨鏈91連接在一起，通過錨9固定在海洋、河流、湖泊等具有波浪12的地方，利用波浪12使波浪發電裝置10上下起伏，通過波浪發電裝置10上的搖擺機構和發電機構相配合，以達到發電的目的。
參看第2a圖至第2c圖，為本申請的波浪發電裝置的一個優選實施例的示意圖，該實施例的波浪發電裝置10包括浮台11、以及設置在浮台11上的擺動機構和發電機構。擺動機構在浮台11隨波浪12起伏時可以相對浮台11擺動，浮台11擺動時可以驅動發電機構發電。
在本實施例中擺動機構包括蹺板水箱1和擺錘8，發電機構包括由蹺板水箱1驅動的第一發電系統和由擺錘8驅動的第二發電系統。下面分別介紹由蹺板水箱1和第一發電系統，以及擺錘8和第二發電系統。
參看第2a圖至第2c圖，以及第3a圖至第3c圖，為蹺板水箱1和第一發電系統的一種結構的示意圖。在浮台11上設置由蹺板水箱1，蹺板水箱1具有密封箱體，密封箱體內注有水2，水2的體積大於密封箱體的容積的一半，蹺板水箱1的中部與設置在浮台11上的支撐軸4鉸接，支撐軸4的下端固定在浮台甲板11上，蹺板水箱1的兩端設有第一活動連杆5a，第一活動連杆 5a與第一發電系統相連接並驅動第一發電系統發電。在第3a圖至第3c圖所示的結構中，第一發電系統為液壓發電系統60，該液壓發電系統60包括液壓油缸65、液壓渦輪發電機61和液壓油箱68，其中液壓油缸65具有兩個，兩個第一活動連杆5a分別與一個液壓油缸65的活塞杆64相連，第一活動連杆5a運動時可以驅動活塞杆64運動，從而推動液壓油缸65的活塞63運動，以在液壓發電系統60內產生高壓液壓油，以推動液壓渦輪發電機61運行發電。液壓油缸65與液壓渦輪發電機61通過管路相連並驅動液壓渦輪發電機61發電，液壓油缸65和液壓渦輪發電機61分別通過油管69與液壓油箱68相連通，液壓油箱68內具有液壓油。如圖所示，液壓油缸65帶有單向閥66，液壓發電系統還包括液壓油儲油缸62。
參看第3a圖和圖3b，當浮台11在波浪12的驅使下上下起伏時，蹺板水箱1內的水2由於慣性會從蹺板水箱1的一端移到另外一端，在蹺板水箱1內的水2的重力的作用下，蹺板水箱1以與支撐軸4的鉸接部分為軸心擺動，從而驅使第一活動連杆5a運動，進而驅動液壓發電系統60的液壓油缸65的活塞64運動，在液壓發電系統60內產生高壓液壓油，這些高壓液壓油通過管路驅使液壓渦輪發電機61進行發電，電能經處理後由電纜輸送至岸上。蹺板水箱1的對波浪的浪幅的靈敏度可以通過調整支撐軸4的高度41來調節，支撐軸4的高度越小，靈敏度越高，小波浪也可以啟動蹺板水箱1運作。反之支撐軸4的高度越大，需要較大的波浪才可以啟動運作。調整蹺板水箱1內的儲水量可以調整蹺板水箱1的能量輸出。蹺板水箱1的儲水量可達數百立方米或以上，能瞬間產生極大動能，宜應用於大型波浪發電裝置上，配用液壓系統驅動液壓渦輪機發電。
參看第4a圖至第4d圖，第一發電系統還可以是齒輪發電系統70，齒輪發電系統70包括齒條75、雙向齒輪76a、多個單向齒輪76、飛輪72和發電機73。其中，齒條75通過鋼纜77與第一活動連杆5a相連，鋼纜77繞過滑輪74，滑輪74用於改變力的方向，雙向齒輪76a由齒條75相齧合並在齒條75的驅動下轉動，雙向齒輪76a可以順時針和逆時針轉動，單向齒輪76則只能向一個方向轉動，雙向齒輪76a的兩側同軸設置有棘輪71a、71b，多個單向齒輪76與棘輪71a、71b相齧合並帶動飛輪72和發電機73轉動，棘輪71a、71b的存在使齒條75往複運動時，發電機73的旋轉方向保持一直。
當浮台11在波浪12的驅使下上下起伏時，蹺板水箱1內的水2由於慣性會從蹺板水箱1的一端移到另外一端，在蹺板水箱1內的水2的重力的作用下，蹺板水箱1以與支撐軸4的鉸接部分為軸心擺動，從而驅使第一活動連杆5a運動，進而第一活動連杆5a拉動鋼纜77帶動齒條75往複運動，在經過齒輪系統的變速然後驅動發電機73進行發電。
當浮台11在波浪12的驅使下上下起伏時，蹺板水箱1內的水2由於慣性會從蹺板水箱1的一端移到另外一端，在蹺板水箱1內的水2的重力的作用下，蹺板水箱1以與支撐軸4的鉸接部分為軸心擺動，從而驅使第一活動連杆5a運動，進而第一活動連杆5a拉動鋼纜77帶動齒條75往複運動，在經過齒輪系統的變速然後驅動發電機73進行發電。
參看第5a圖至第5d圖，為擺錘8和第二發電系統的示意圖，擺錘8固定在擺錘支撐杆81的上端，擺錘支撐杆81的下端與浮台11鉸接，擺錘支撐杆81連接有第二活動連杆5b，第二活動連杆5b與第二發電系統相連並驅動第二發電系統發電。由於擺錘8位於擺錘支撐杆81的上方，而且擺錘8的質 量比較大，當浮台11在波浪12的驅使下起伏時，擺錘8由於自身的慣性和重力會相對浮台11擺動，驅動第二活動連杆5b運動，進而驅動第二發電系統進行發電。
在第5a圖至第5b圖所示的結構中，與擺錘8相配合的第二發電系統為液壓發電系統，其包括液壓油缸65、液壓渦輪發電機61和液壓油箱68，第二活動連杆5b與液壓油缸65的活塞杆64相連，液壓油缸65與液壓渦輪發電機61相連並驅動液壓渦輪發電機61發電，液壓油缸65和液壓渦輪發電機61分別通過油管69與液壓油箱68相連通。液壓油缸65帶有單向閥66，液壓發電系統還包括液壓油儲油缸62。擺錘8相對浮台11擺動時，第二活動連杆5b驅動活塞杆64使液壓油缸65的活塞63運動，從而產生高壓液壓油驅使液壓渦輪發電機61進行發電，電能經處理後由電纜輸送至岸上。參看圖5c，調整擺錘8的支撐點82與擺錘重心83的水準距離84可調節擺錘8對波浪幅靈敏度，距離小靈敏度越大；調整擺錘8的重心與支撐點82垂直距離85可調節擺錘能量輸出，距離越大能量輸出越大；調整擺錘重量亦可調節擺錘能量輸出。
參看第6a圖至第6d圖，第二發電系統也可以是齒輪發電系統，齒輪發電系統包括齒條75、雙向齒輪76a、多個單向齒輪76、飛輪72和發電機73，齒條75與第二活動連杆5b相連，雙向齒輪76a由齒條75相齧合並在齒條75的驅動下轉動，雙向齒輪76a的兩側同軸設置有棘輪71a、71b，多個單向齒輪76與棘輪71a、71b相齧合並帶動飛輪72和發電機73轉動。齒輪發電系統的運作與蹺板水箱1所驅動的齒輪發電系統的結構相同，不再贅述。擺錘8相對浮台1擺動時，第二活動連杆5b可以通過驅動齒條75往複運動，從而驅動齒輪發電系統進行發電。擺錘8可靈活建立浮台11，宜應用於較小型波浪 發電裝置上，配用液壓系統或齒輪系統發電。
在本申請的優選實施例中，浮台11上同時設有蹺板水箱1和與蹺板水箱1配合的第一發電系統，以及擺錘8和與擺錘8配合的第二發電系統，本申請的波浪發電裝置並不局限於上述結構，也可以浮台11上單獨設置蹺板水箱1和第一發電系統構成波浪發電裝置，還可以在浮台11上單獨設置擺錘8和第二發電系統構成波浪發電裝置。
在本申請的波浪發電裝置中，擺動機構和發電機構全部設置在浮臺上，機械結構簡單，維護方便，運作可靠，發電效率高，建立成本廉宜，只需用錨鏈把浮台定位便可在任何有波浪的地方建立發電系統。可使用單個波浪發電裝置作為小型發電系統，也可以聯用多個波浪發電裝置組成大型發電系統。
上面結合附圖對本申請的實施例進行了描述，但是本申請並不局限於上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本申請的啟示下，在不脫離本申請宗旨和申請專利範圍所保護的範圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本申請的保護之內。
10‧‧‧波浪發電裝置
91‧‧‧錨鏈
9‧‧‧錨
12‧‧‧波浪
11‧‧‧浮台

Claims (12)

  1. 一種波浪發電裝置，其特徵在於，包括浮台(11)、以及設置在所述浮台(11)上的擺動機構和發電機構；所述擺動機構在所述浮台(11)隨波浪(12)起伏時相對所述浮台(11)擺動並驅動所述發電機構發電；所述擺動機構包括蹺板水箱(1)和擺錘(8)，所述發電機構包括由所述蹺板水箱(1)驅動的第一發電系統和由所述擺錘(8)驅動的第二發電系統；所述蹺板水箱(1)具有密封箱體，所述密封箱體內注有水，所述水的體積大於所述密封箱體的容積的一半，所述蹺板水箱(1)的中部與設置在所述浮台(11)上的支撐軸(4)鉸接，所述蹺板水箱(1)的兩端設有第一活動連杆(5a)，所述第一活動連杆(5a)與所述第一發電系統相連接並驅動所述第一發電系統發電；所述擺錘(8)固定在擺錘支撐杆(81)的上端，所述擺錘支撐杆(81)的下端與所述浮台(11)鉸接，所述擺錘支撐杆(81)連接有第二活動連杆(5b)，所述第二活動連杆(5b)與所述第二發電系統相連並驅動所述第二發電系統發電。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的波浪發電裝置，其中，所述第一發電系統為液壓發電系統，所述液壓發電系統包括液壓油缸(65)、液壓渦輪發電機(61)和液壓油箱(68)，所述第一活動連杆(5a)與所述液壓油缸(65)的活塞杆(64)相連，所述液壓油缸(65)與所述液壓渦輪發電機(61)相連並驅動所述液壓渦輪發電機(61)發電，所述液壓油缸(65)和所述液壓渦輪發電機(61)分別通過油管(69)與所述液壓油箱(68)相連通。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的波浪發電裝置，其中，所述第一發電系統為齒輪發電系統，所述齒輪發電系統包括齒條(75)、雙向齒輪(76a)、多個單向齒輪(76)、飛輪(72)和發電機(73)，所述齒條(75)通過鋼纜(77)與所述第一活動連杆(5a)相連，所述鋼纜(77)繞過滑輪(74)，所述雙向齒輪(76a)由所述齒條(75)相齧合並在所述齒條(75)的驅動下轉動，所述雙向齒輪(76a)的兩側同軸設置有棘輪(71a、71b)， 所述多個單向齒輪(76)與所述棘輪(71a、71b)相齧合並帶動所述飛輪(72)和發電機(73)轉動。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的波浪發電裝置，其中，所述第二發電系統為液壓發電系統，所述液壓發電系統包括液壓油缸(65)、液壓渦輪發電機(61)和液壓油箱(68)，所述第二活動連杆(5b)與所述液壓油缸(65)的活塞杆(64)相連，所述液壓油缸(65)與所述液壓渦輪發電機(61)相連並驅動所述液壓渦輪發電機(61)發電，所述液壓油缸(65)和所述液壓渦輪發電機(61)分別通過油管(69)與所述液壓油箱(68)相連通。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的波浪發電裝置，其中，所述第二發電系統為齒輪發電系統，所述齒輪發電系統包括齒條(75)、雙向齒輪(76a)、多個單向齒輪(76)、飛輪(72)和發電機(73)，所述齒條(75)與所述第二活動連杆(5b)相連，所述雙向齒輪(76a)由所述齒條(75)相齧合並在所述齒條(75)的驅動下轉動，所述雙向齒輪(76a)的兩側同軸設置有棘輪(71a、71b)，所述多個單向齒輪(76)與所述棘輪(71a、71b)相齧合並帶動所述飛輪(72)和發電機(73)轉動。
  6. 一種波浪發電裝置，其特徵在於，包括浮台(11)、以及設置在所述浮台(11)上的擺動機構和發電機構；所述擺動機構在所述浮台(11)隨波浪(12)起伏時相對所述浮台(11)擺動並驅動所述發電機構發電。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的波浪發電裝置，其中，所述擺動機構包括蹺板水箱(1)，所述發電機構包括由所述蹺板水箱(1)驅動的第一發電系統；所述蹺板水箱(1)具有密封箱體，所述密封箱體內注有水，所述水的體積大於所述密封箱體的容積的一半，所述蹺板水箱(1)的中部與設置在所述浮台(11)上的支撐軸(4)鉸接，所述蹺板水箱(1)的兩端設有第一活動連杆(5a)，所述第一活動連杆(5a)與所述第一發電系統相連接並驅動所述第一發電系統發電。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的波浪發電裝置，其中，所述第一發電系統為液壓發電系統，所述液壓發電系統包括液壓油缸(65)、液壓渦輪發 電機(61)和液壓油箱(68)，所述第一活動連杆(5a)與所述液壓油缸(65)的活塞杆(64)相連，所述液壓油缸(65)與所述液壓渦輪發電機(61)相連並驅動所述液壓渦輪發電機(61)發電，所述液壓油缸(65)和所述液壓渦輪發電機(61)分別通過油管(69)與所述液壓油箱(68)相連通。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的波浪發電裝置，其中，所述第一發電系統為齒輪發電系統，所述齒輪發電系統包括齒條(75)、雙向齒輪(76a)、多個單向齒輪(76)、飛輪(72)和發電機(73)，所述齒條(75)通過鋼纜(77)與所述第一活動連杆(5a)相連，所述鋼纜(77)繞過滑輪(74)，所述雙向齒輪(76a)由所述齒條(75)相齧合並在所述齒條(75)的驅動下轉動，所述雙向齒輪(76a)的兩側同軸設置有棘輪(71a、71b)，所述多個單向齒輪(76)與所述棘輪(71a、71b)相齧合並帶動所述飛輪(72)和發電機(73)轉動。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的波浪發電裝置，其中，所述擺動機構包括擺錘(8)，所述發電機構由所述擺錘(8)驅動的第二發電系統；所述擺錘(8)固定在擺錘支撐杆(81)的上端，所述擺錘支撐杆(81)的下端與所述浮台(11)鉸接，所述擺錘支撐杆(81)連接有第二活動連杆(5b)，所述第二活動連杆(5b)與所述第二發電系統相連並驅動所述第二發電系統發電。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的波浪發電裝置，其中，所述第二發電系統為液壓發電系統，所述液壓發電系統包括液壓油缸(65)、液壓渦輪發電機(61)和液壓油箱(68)，所述第二活動連杆(5b)與所述液壓油缸(65)的活塞杆(64)相連，所述液壓油缸(65)與所述液壓渦輪發電機(61)相連並驅動所述液壓渦輪發電機(61)發電，所述液壓油缸(65)和所述液壓渦輪發電機(61)分別通過油管(69)與所述液壓油箱(68)相連通。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的波浪發電裝置，其中，所述第二發電系統為齒輪發電系統，所述齒輪發電系統包括齒條(75)、雙向齒輪(76a)、多個單向齒輪(76)、飛輪(72)和發電機(73)，所述齒條(75)與所述第二活動連杆(5b)相連，所述雙向齒輪(76a)由所述齒條(75) 相齧合並在所述齒條(75)的驅動下轉動，所述雙向齒輪(76a)的兩側同軸設置有棘輪(71a、71b)，所述多個單向齒輪(76)與所述棘輪(71a、71b)相齧合並帶動所述飛輪(72)和發電機(73)轉動。
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