CN106704085A - 波浪动力机构及具有该机构的海洋波浪能发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波浪动力机构，包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接。本发明为纯机械结构，可靠、简洁、运动副少，体积较少，维护简单，寿命长的特点。利用浮箱的重力和海水的浮力，带动浮臂上下起伏运动形成往复运动，通过结构将往复运动的杠杆力转化为高速单向旋转带动发电机发电，无间歇、无节点、无空程，无需同步，全封闭、无噪音、无污染，制造、安装成本低，发电效率高。
Description
技术领域
本发明是一种节能发电装置，具体讲是一种波浪动力机构及具有该机构的海洋波浪能发电机。
背景技术
随着世界矿物能源的逐步减少，人们必须寻找新的能源，而海洋占地球表面70.8%，使得海洋能源成为首选的新能源之一。海洋波浪起伏中蕴藏着巨大的能量，波浪能也是最理想的清洁能源，无污染，具有可再生性。
近年来，世界各国都制定了开发海洋波浪能的规划。我国上世纪70年代开始研发海洋波浪能的发电装置，但已研发使用的海洋波浪能的发电装置，如广东汕尾建设的100kw振荡水拄式波浪发电站，仍具有波浪能转换成电能的中间环节多、效率低、电力输出波动性大的问题，这也是影响波浪发电大规模开发利用的主要原因之一。实际上，需要一个全机械的往复运动转为单向高速旋转带动发电机发电的机构。
发明内容
本发明为解决现有技术中的问题，而提供一种波浪动力机构及具有该机构的海洋波浪能发电机。
本发明是按以下技术方案实现的：
本发明的波浪动力机构，包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接。
上述波浪动力机构的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
本发明的具有单一波浪动力机构的海洋波浪能发电机，包括波浪动力机构、加速箱和发电机；所述的波浪动力机构包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接；波浪动力机构的动力轴穿过箱体与加速箱的输入轴同轴连接,加速箱的输出轴与发电机的转动轴同轴相连。
上述波浪动力机构的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
本发明的具有多个波浪动力机构的海洋波浪能发电机，包括多个相连的波浪动力机构、加速箱和发电机；所述的波浪动力机构包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接；多个相连波浪动力机构的动力轴同轴连接，且最后一个波浪动力机构的动力轴穿过箱体与加速箱的输入轴同轴连接,加速箱的输出轴与发电机的转动轴同轴相连。
上述多个波浪动力机构中的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
上述多个波浪动力机构中的每间隔一个或多个波浪动力机构连接有相同个数的波浪动力机构，相同个数波浪动力机构的连接轴上相对反向设置浮臂。
本发明的具有一对波浪动力机构的海洋波浪能发电机，包括两个相连的波浪动力机构、加速箱和发电机；所述的波浪动力机构包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接；两个波浪动力机构的动力轴同轴连接，两个波浪动力机构的浮臂相对反向设置在两个箱体的远端侧，且两个浮臂相互连接；两个波浪动力机构其中之一的动力轴穿过箱体与加速箱的输入轴同轴连接,加速箱的输出轴与发电机的转动轴同轴相连。
上述一对波浪动力机构中的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
上述一对波浪动力机构中的两个相对反向设置的浮臂通过平衡杆首尾相连，使两个相连的波浪动力机构形成一个波浪动力机构组，海洋波浪能发电机包括多组上述波浪动力机构组。
本发明具有以下的有益效果：
本发明为纯机械结构，可靠、简洁、运动副少，体积较少，维护简单，寿命长的特点。利用浮箱的重力和海水的浮力，带动浮臂上下起伏运动形成往复运动，通过结构将往复运动的杠杆力转化为高速单向旋转带动发电机发电，无间歇、无节点、无空程，无需同步，全封闭、无噪音、无污染，制造、安装成本低，发电效率高。
附图说明
图1是本发明单向动力发电机构的结构示意图；
图2是本发明具有单一单向动力发电机构的海洋波浪能发电机的结构示意图；
图3是本发明具有多个单向动力发电机构的海洋波浪能发电机的结构示意图；
图4是本发明具有一对单向动力发电机构的海洋波浪能发电机的结构示意图。
图中：
1：箱体 2：连接轴
3：动力轴 4：第一齿轮
5：第二齿轮 6：第一超越离合器
7：第二超越离合器 8：反向轮机构
9：浮臂 10：第一反向轮
11：第二反向轮 12：摆臂
13：浮箱 14：支撑杆
15：加速箱 16：发电机
17：平衡杆 18：密封盖
19：第一联轴器 20：第二联轴器
21：第三联轴器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细的说明。
如图1所示，本发明的波浪动力机构，包括箱体1，设置在箱体上的连接轴2和动力轴3，连接轴上连接有第一齿轮4和第二齿轮5，动力轴上连接有第一超越离合器6和第二超越离合器7，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构8与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂9径向连接。
上述波浪动力机构的反向轮机构8包括同轴连接的第一反向轮10和第二反向轮11，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
上述波浪动力机构的浮臂9包括摆臂12与浮箱13，摆臂一端与连接轴的一端连接，摆臂另一端与浮箱相连，摆臂和浮箱的连接端与连接轴另一端之间设有支撑杆14。
本实施例在工作时，浮箱可上下摆动，浮箱向上摆动时，通过摆臂带动连接轴转动，使第一齿轮正向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器也进行正向高速运转，并带动动力轴转动，此时与连接轴连接的第二齿轮同样正向高速旋转，由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，第二超越离合器进入空程；浮箱向下摆动时，通过摆臂带动连接轴反向转动，使第一齿轮反向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器进入空程，此时与连接轴连接的第二齿轮同样反向高速旋转，但由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，使第二超越离合器正向高速运转，并带动动力轴转动。如此随浮箱上下摆动，波浪动力机构进行循环工作。上述波浪动力机构中，摆臂和浮箱的连接端与连接轴另一端之间的支撑杆，可以保持浮臂与整体之间的平衡。连接轴与箱体连接处设有密封盖18，动力轴与箱体连接处同样设有密封盖，可防止海水倒灌，保护内部装置，避免海水腐蚀。
如图2所示，本发明的具有单一波浪动力机构的海洋波浪能发电机，包括波浪动力机构、加速箱15和发电机16；所述的波浪动力机构包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接；波浪动力机构的动力轴穿过箱体与加速箱的输入轴同轴连接,加速箱的输出轴与发电机的转动轴同轴相连。
上述波浪动力机构的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
上述波浪动力机构的浮臂包括摆臂与浮箱，摆臂一端与连接轴的一端连接，摆臂另一端与浮箱相连，摆臂和浮箱的连接端与连接轴另一端之间设有支撑杆。
本实施例在工作时，浮箱可上下摆动，浮箱向上摆动时，通过摆臂带动连接轴转动，使第一齿轮正向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器也进行正向高速运转，并带动动力轴转动，此时与连接轴连接的第二齿轮同样正向高速旋转，由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，第二超越离合器进入空程；浮箱向下摆动时，通过摆臂带动连接轴反向转动，使第一齿轮反向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器进入空程，此时与连接轴连接的第二齿轮同样反向高速旋转，但由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，使第二超越离合器正向高速运转，并带动动力轴转动。如此随浮箱上下摆动，波浪动力机构进行循环工作将机械能通过第一联轴器19传送至加速箱，经加速箱后，通过第二联轴器20传送至发电机进行发电。同时，在上述波浪动力机构中，摆臂和浮箱的连接端与连接轴另一端之间的支撑杆，可以保持浮臂与整体之间的平衡。连接轴与箱体连接处设有密封盖，动力轴与箱体连接处同样设有密封盖，可防止海水倒灌，保护内部装置，避免海水腐蚀。
如图3所示，本发明的具有多个波浪动力机构的海洋波浪能发电机，包括多个相连的波浪动力机构、加速箱和发电机；所述的波浪动力机构包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接；多个相连波浪动力机构的动力轴同轴连接，且最后一个波浪动力机构的动力轴穿过箱体与加速箱的输入轴同轴连接,加速箱的输出轴与发电机的转动轴同轴相连。
上述多个波浪动力机构中的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
上述多个波浪动力机构中的浮臂包括摆臂与浮箱，摆臂一端与连接轴的一端连接，摆臂另一端与浮箱相连，摆臂和浮箱的连接端与连接轴另一端之间设有支撑杆。
上述多个波浪动力机构中的每间隔一个或多个波浪动力机构连接有相同个数的波浪动力机构，相同个数波浪动力机构的连接轴上相对反向设置浮臂。
本实施例在工作时，多个相连的波浪动力机构的浮箱随波浪起伏进行上下摆动，每个波浪动力机构的动力轴通过第三联轴器21同轴相连，每间隔一个或多个波浪动力机构连接有相同个数的波浪动力机构，相同个数波浪动力机构的连接轴上相对反向设置浮臂，使海洋波浪能发电机整体保持相对平衡。当同一侧设置浮臂的波浪动力机构的浮箱向上摆动时，通过与其相连的摆臂带动连接轴转动，使第一齿轮正向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器也进行正向高速运转，并带动动力轴转动，此时与连接轴连接的第二齿轮同样正向高速旋转，由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，第二超越离合器进入空程；当另一侧反向设置浮臂的波浪动力机构的浮箱向上摆动时，通过与其相连的摆臂带动连接轴反向转动，使第一齿轮反向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器进入空程，此时与连接轴连接的第二齿轮同样反向高速旋转，但由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，使第二超越离合器正向高速运转，并带动动力轴转动。当同一侧设置浮臂的波浪动力机构的浮箱向下摆动时，通过摆臂带动连接轴反向转动，使第一齿轮反向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器进入空程，此时与连接轴连接的第二齿轮同样反向高速旋转，但由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，使第二超越离合器正向高速运转，并带动动力轴转动；当另一侧反向设置浮臂的波浪动力机构的浮箱向下摆动时，通过与其相连的摆臂带动连接轴转动，使第一齿轮正向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器也进行正向高速运转，并带动动力轴转动，此时与连接轴连接的第二齿轮同样正向高速旋转，由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，第二超越离合器进入空程。如此随浮箱上下摆动，进行循环工作将机械能通过第一联轴器传送至加速箱，经加速箱后，通过第二联轴器传送至发电机进行发电。同时，摆臂和浮箱的连接端与连接轴另一端之间的支撑杆，也可以保持浮臂与整体之间的平衡。在箱体与连接轴和动力轴的连接处设有密封盖，可防止海水倒灌，保护内部装置，避免海水腐蚀。
如图4所示，本发明的具有一对波浪动力机构的海洋波浪能发电机，包括两个相连的波浪动力机构、加速箱和发电机；所述的波浪动力机构包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接；两个波浪动力机构的动力轴同轴连接，两个波浪动力机构的浮臂相对反向设置在两个箱体的远端侧，且两个浮臂相互连接；两个波浪动力机构其中之一的动力轴穿过箱体与加速箱的输入轴同轴连接,加速箱的输出轴与发电机的转动轴同轴相连。
上述一对波浪动力机构中的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
上述一对波浪动力机构中的浮臂包括摆臂与浮箱，摆臂一端与连接轴的一端连接，摆臂另一端与浮箱相连。
上述一对波浪动力机构中的两个相对反向设置的浮臂通过平衡杆17首尾相连，使两个相连的波浪动力机构形成一个波浪动力机构组，海洋波浪能发电机包括多组上述波浪动力机构组。
本实施例在工作时，一对相连波浪动力机构的动力轴通过第三联轴器同轴连接，一对相连的波浪动力机构的浮臂通过平衡杆首尾相连，使浮臂与整体保持相对平衡，又使相连的两个波浪动力机构形成波浪动力机构组，整个海洋波浪能发电机具有多组波浪动力机构组。相连两个机构的浮箱进行联动，分别设置在波浪的浪峰与浪谷，随波浪起伏进行反向摆动。当其中一个波浪动力机构的浮箱向上摆动时，通过与其相连的摆臂带动连接轴转动，使其第一齿轮正向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器也进行正向高速运转，并带动动力轴转动，与该波浪动力机构连接轴连接的第二齿轮同样正向高速旋转，由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，使第二超越离合器进入空程；此时由于杠杆原理，相连的另一个波浪动力机构的浮箱向下摆动，通过与其相连的摆臂带动连接轴正向转动，使其第一齿轮正向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器也进行正向高速运转，并带动动力轴转动，与该波浪动力机构连接轴连接的第二齿轮同样正向高速旋转，但由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，使第二超越离合器进入空程。当其中一个波浪动力机构的浮箱向下摆动时，通过与其相连的摆臂带动连接轴转动，使其第一齿轮反向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器进入空程，与该波浪动力机构连接轴连接的第二齿轮同样反向高速旋转，由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，使第二超越离合器进行正向高速运转，并带动动力轴转动；此时由于杠杆原理，相连的另一个波浪动力机构的浮箱向上摆动，通过与其相连的摆臂带动连接轴反向转动，使其第一齿轮反向高速旋转，与第一齿轮啮合的第一超越离合器进入空程，与该波浪动力机构连接轴连接的第二齿轮同样反向高速旋转，但由于第二齿轮通过同轴的两个反向轮与第二超越离合器联接，使第二超越离合器进行正向高速运转，并带动动力轴转动。保证两个相连的波浪动力机构均无间歇、无空程，如此随浮箱上下摆动，进行循环工作将机械能通过第一联轴器传送至加速箱，经加速箱后，通过第二联轴器传送至发电机进行发电。由于相连的两个波浪动力机构相对反向设置浮臂，使海洋波浪能发电机整体保持相对平衡。同时，在箱体与连接轴和动力轴的连接处设有密封盖，可防止海水倒灌，保护内部装置，避免海水腐蚀。
本发明以波浪能为动力进行杠杆运动，将海洋波浪能发电机固定在海平面上，两侧连接浮臂，浮臂自由端连接浮箱，浮箱内根据发电的功率要求，灌入适量海水，使其保持上下浮动的力一致，形成一个以波浪能为动力的杠杆运动，得到的力和发出的力为1:1。并且无论浮臂如何上下运动及幅度大小，连接发电机的力的输出轴均为单向运转，两侧浮臂上下浮动均发出同样的动力，无空程。同时，可以得到动力大小可控，能做到动力的最大化，根据杠杆的浮箱大小、海水的容积，控制浮沉力。
本发明为纯机械结构，可靠、简洁、运动副少，体积较少，维护简单，寿命长的特点。利用浮箱的重力和海水的浮力，带动浮臂上下起伏运动形成往复运动，通过结构将往复运动的杠杆力转化为高速单向旋转带动发电机发电，无间歇、无节点、无空程，无需同步，全封闭、无噪音、无污染，制造、安装成本低，发电效率高。
Claims (10)
1.一种波浪动力机构，其特征在于：包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接。
2.根据权利要求1所述的波浪动力机构，其特征在于：所述的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
3.一种具有单一波浪动力机构的海洋波浪能发电机，其特征在于：包括波浪动力机构、加速箱和发电机；所述的波浪动力机构包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接；波浪动力机构的动力轴穿过箱体与加速箱的输入轴同轴连接,加速箱的输出轴与发电机的转动轴同轴相连。
4.根据权利要求3所述的具有单一波浪动力机构的海洋波浪能发电机，其特征在于：所述的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
5.一种具有多个波浪动力机构的海洋波浪能发电机，其特征在于：包括多个相连的波浪动力机构、加速箱和发电机；所述的波浪动力机构包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接；多个相连波浪动力机构的动力轴同轴连接，且最后一个波浪动力机构的动力轴穿过箱体与加速箱的输入轴同轴连接,加速箱的输出轴与发电机的转动轴同轴相连。
6.根据权利要求5所述的具有多个波浪动力机构的海洋波浪能发电机，其特征在于：所述的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
7.根据权利要求5所述的具有多个波浪动力机构的海洋波浪能发电机，其特征在于：所述的每间隔一个或多个波浪动力机构连接有相同个数的波浪动力机构，相同个数波浪动力机构的连接轴上相对反向设置浮臂。
8.一种具有一对波浪动力机构的海洋波浪能发电机，其特征在于：包括两个相连的波浪动力机构、加速箱和发电机；所述的波浪动力机构包括箱体，设置在箱体上的连接轴和动力轴，连接轴上连接有第一齿轮和第二齿轮，动力轴上连接有第一超越离合器和第二超越离合器，第一齿轮与第一超越离合器相啮合，第二齿轮通过反向轮机构与第二超越离合器联接，连接轴穿过箱体与浮臂径向连接；两个波浪动力机构的动力轴同轴连接，两个波浪动力机构的浮臂相对反向设置在两个箱体的远端侧，且两个浮臂相互连接；两个波浪动力机构其中之一的动力轴穿过箱体与加速箱的输入轴同轴连接,加速箱的输出轴与发电机的转动轴同轴相连。
9.根据权利要求8所述的具有一对波浪动力机构的海洋波浪能发电机，其特征在于：所述的反向轮机构包括同轴连接的第一反向轮和第二反向轮，第一反向轮与第二齿轮相啮合，第二反向轮与第二超越离合器相啮合。
10.根据权利要求8所述的具有一对波浪动力机构的海洋波浪能发电机，其特征在于：所述的两个相对反向设置的浮臂通过平衡杆首尾相连，使两个相连的波浪动力机构形成一个波浪动力机构组，海洋波浪能发电机包括多组上述波浪动力机构组。
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