CN106762352A - 一种叶片自动张合式海流能发电装置 - Google Patents

一种叶片自动张合式海流能发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种叶片自动张合式海流能发电装置，包括叶片机构、中心旋转体和内设机舱的支撑座，叶片机构包括固连于中心旋转体的叶片安装轴，安装轴为中空的筒状结构，各安装轴上分别设有两片可张合的叶片，安装轴最外端设有限制叶片沿轴向滑动的限位件，安装轴内设有控制叶片张合的滑动杆，滑动杆的一端通过张合机构控制叶片的张合，另一端与中心旋转体的曲柄连杆连接；中心旋转体设有两对啮合齿轮以及曲柄连杆机构，中心旋转体包括与其固连的旋转轴，旋转轴与支撑座内的电机同轴连接；支撑座设有固连内啮合大齿轮的安装位置，并设有与中心旋转体配合的凹槽，支撑座底端与底座固连。本发明在旋转的过程中可做周期性张合运动，持续为电机提供动力。

Description

一种叶片自动张合式海流能发电装置
技术领域
本发明涉及一种海流能利用装置，尤其涉及一种叶片自动张合式海流能发电装置，适合作为海流能利用、海洋发电及其他动力装置。
背景技术
随着能源问题的日益严峻，开发并利用新能源、可再生能源越来越受到人们的重视。人们慢慢认识到海洋中蕴藏着巨大的能源，如温差能、盐差能、波浪能、海流能、潮汐能等。在涨潮和落潮时，汹涌的海水具有很大动能。同时，在某些岛屿等特殊地区，由于海底地势等因素也会存在稳定的海流。经过不断的研究发展，海流能利用装置的形式多种多样，现有的海流能发电装置，依据旋转轴在空间方向与位置的不同，可分为水平方向的水平轴发电装置和垂直方向的垂直轴发电装置。传统的叶片张合式发电装置很难实现叶片的自动张合，如中国专利公开号CN 202645835 U提供的“叶片自动张合式海流能发电装置”，叶片可以在某一时刻通过细绳的作用力实现张合，从而改变对置叶片的力矩，但是其缺点是细绳的寿命较低，对扰动很敏感，一旦海流方向略微变化便难实现周期性的张合过程。目前的海流能发电装置都存在安装困难、发电效率低、成本大、对使用环境条件要求较严格等缺点，因此研究一种安装方便、成本低、适用范围广的海流能发电装置，对于解决海洋能源的利用问题具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种叶片自动张合式海流能发电装置，通过叶片的圆周转动自动控制叶片的开合状态，叶片的轮流张开和闭合，使正面迎接海流冲击的叶片的有效面积远大于其他叶片，使得水流冲击叶片产生的动力力矩一直大于阻力力矩，并且本发明具有安装方便、成本低、适用范围广的特点。
本发明的目的是这样实现的：包括底座、设置在底座上的支撑座、设置在支撑座内的电机、与电机的电机轴固连的旋转轴、设置在支撑座上端的中心旋转体、设置在中心旋转体上端的顶盖和设置在中心旋转体上的叶片机构，旋转轴上端与顶盖连接，所述叶片机构包括与中心旋转体外表面固连的叶片安装轴、铰接在叶片安装轴上的上叶片和下叶片、对称设置在上叶片和下叶片上的滑轨、安装在对应滑轨上的两个滑块、铰接在两个滑块之间的连杆一、与连杆一中间位置铰接的连杆二、与连杆二铰接的滑动杆、与滑动杆端部铰接的曲柄连杆、与曲柄连杆端部铰接的曲柄、与曲柄固连的外啮合大齿轮、设置在支撑座内的内啮合大齿轮、与内啮合大齿轮啮合的内啮合小齿轮内，所述叶片安装轴是中空的，所述滑动杆位于叶片安装轴内，内啮合小齿轮安装在齿轮轴上，齿轮轴安装在中心旋转体内设置的架体上，所述架体与旋转轴固连，所述齿轮轴上还安装有外啮合小齿轮，外啮合小齿轮与外啮合大齿轮啮合。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述叶片机构有四个，且对称设置在中心旋转体上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明装置在工作时，中心旋转体在叶片机构的带动下进行转动，可以通过内、外啮合齿轮、曲柄滑块机构以及张合机构，来控制每组叶片在一个旋转周期中自动张合，4个相同的叶片机构均匀分布于中心旋转体周围，实现了流体冲击每组叶片的动力矩总是大于叶片的阻力矩，可以源源不断为电机提供动力。本发明装置在工作过程中可以持续转动，不会出现“卡死”的现象。本发明装置为海流发电提供一种新的设计思路，极大的解决了海水能量利用问题，适合海流能利用的推广，从而节约能源。
附图说明
图1为本发明的总体外观结构示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明的A剖面视图；
图4为本发明的I局部放大视图；
图5为本发明的B剖面视图；
图6为本发明的II局部放大视图；
图7a为本发明的支撑座与中心旋转体示意图一，图7b为本发明的支撑座与中心旋转体示意图二；
图8为本发明的叶片张合结构示意图；
图9为本发明的叶片安装轴示意图；
图10a和图10b均为本发明的叶片张合过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1～9，本发明是一种优化的叶片自动张合式海流能发电装置，能够实现海洋能量的利用转化，基本的结构至少包括：上叶片1、下叶片2、自动张合机构3、中心旋转体4、叶片安装轴5、顶盖6、电机7、内啮合齿轮8、曲柄连杆机构9、外啮合齿轮10、叶片限位件11、支撑座12、底座13、旋转轴。所述叶片机构包括固连于中心旋转体4的叶片安装轴5，安装轴5为中空的筒状结构，各安装轴上分别设有两片可张合的叶片1、2，安装轴最外端设有限制叶片沿轴向滑动的限位件11，安装轴内设有控制叶片张合的滑动杆9-3，滑动杆的一端通过张合机构3控制叶片的张合，另一端与中心旋转体的曲柄连杆9-2连接；所述中心旋转体4设有两对啮合齿轮以及曲柄连杆机构9，并设有与支撑座12配合的凸台，以及与叶片安装轴5固连的位置，中心旋转体4还包括与其固连的旋转轴，旋转轴与支撑座内的电机7同轴连接；所述支撑座12设有固连内啮合大齿轮8-1的安装位置，并设有与中心旋转体4配合的凹槽，支撑座12底端与底座13固连。所述叶片机构有4个，互成90°均匀分布中心旋转体的四周。所述内啮合齿轮的增速比与外啮合齿轮的减速比相同，并且外啮合大齿轮与曲柄同轴固连。
所述支撑座12，如图3、4以及图7a、图7b所示，支撑座12底端与底座13固定连接，在支撑座12的正中心处设置电机7的安装位置，并在与中心旋转体4配合处设有凹槽，中心旋转体4设有与其配合的凸台(图7a、图7b所示)，目的是实现中心旋转体在支撑座12上旋转；同时支撑座12设有固定的内啮合大齿轮8-1的安装位置。
所述中心旋转体4，如图3、4以及图7a、图7b所示，中心旋转体4顶端与旋转轴的顶盖6固定连接，旋转轴6通过中心旋转体4与支撑座12中的电机7同轴连接；中心旋转体4中的内啮合小齿轮8-2与大齿轮8-1啮合，并通过齿轮轴8-3安装于中心旋转体4上；外啮合小齿轮10-1与内啮合小齿轮8-2同轴固连，可实现同步转动，外啮合大齿轮10-3通过齿轮轴10-2安装于中心旋转体4，并与小齿轮10-1啮合；中心旋转体4与叶片安装轴5固定连接。
所述曲柄连杆机构9，如图5～7b所示，曲柄9-1与外啮合大齿轮10-3同轴固连，可实现同步转动，通过曲柄9-1、连杆9-2可以带动滑动杆9-3在叶片安装轴5内滑动。
所述叶片张合机构3，如图8、9所示，叶片安装轴5与中心旋转体4通过连接板5-1固定连接，滑动杆9-3在叶片安装轴5中滑动，叶片安装轴5为中空的筒状结构，设有叶片的限位5-2，并设有限制滑动杆9-3的滑槽5-3；滑动杆9-3的另一端与张合机构3中的连接杆3-1连接，位于叶片1、2滑轨1-1和2-2上的滑块3-3与连接杆一3-2连接，在滑动杆9-3带动连接杆二3-1的作用下可实现两个滑块3-3的滑动，由于连接杆一3-2的存在，叶片1、2可以实现自动张合。
所述装置的叶片转动过程，如图10a和图10b所示，叶片1、2由垂直向里(或外)的方向转过180°到达图10左端的图示位置，叶片夹角由最小的45°张开到最大的160°；与其对置安装的叶片组(1)、(2)从160°逐渐闭合到最小的45°，如此循环往复，四个叶片组重复实现上述过程。
本发明的工作原理是：在叶片组转动的过程中，中心旋转体4通过内啮合齿轮的作用，实现内啮合小齿轮8-2的自转与公转，在小齿轮8-2自转的过程中，会带动同轴的外啮合小齿轮10-1同步转动；小齿轮10-1与大齿轮10-3啮合，带动外啮合大齿轮10-3转动，曲柄9-1与大齿轮10-3同轴固连，实现同步转动；通过曲柄连杆的作用，可以带动滑动杆9-3在叶片安装轴5内滑动，从而带动张合机构3控制叶片的自动张开与闭合，叶片的轮流张开和闭合，使正面迎接海流冲击的叶片的有效面积远大于其他叶片，所以动力矩总是大于阻力矩，可以源源不断为电机提供动力。
综上所述，本发明可以在存在稳定海流的地方使用，对环境要求较低；实现叶片自动开合的功能，正面迎接海流冲击的叶片的有效面积远大于其他叶片，从而实现流体冲击叶片时的动力矩总是大于阻力矩，可以源源不断为电机提供动力。本发明装置在工作过程中可以持续转动，没有死点，不会出现“卡死”的现象。本发明为海流发电提供一种新的设计思路，极大的解决了海水动能利用问题，整个装置安装方便、成本低，有利于降低其他能源的消耗。

Claims (2)

1.一种叶片自动张合式海流能发电装置，其特征在于：包括底座、设置在底座上的支撑座、设置在支撑座内的电机、与电机的电机轴固连的旋转轴、设置在支撑座上端的中心旋转体、设置在中心旋转体上端的顶盖和设置在中心旋转体上的叶片机构，旋转轴上端与顶盖连接，所述叶片机构包括与中心旋转体外表面固连的叶片安装轴、铰接在叶片安装轴上的上叶片和下叶片、对称设置在上叶片和下叶片上的滑轨、安装在对应滑轨上的两个滑块、铰接在两个滑块之间的连杆一、与连杆一中间位置铰接的连杆二、与连杆二铰接的滑动杆、与滑动杆端部铰接的曲柄连杆、与曲柄连杆端部铰接的曲柄、与曲柄固连的外啮合大齿轮、设置在支撑座内的内啮合大齿轮、与内啮合大齿轮啮合的内啮合小齿轮内，所述叶片安装轴是中空的，所述滑动杆位于叶片安装轴内，内啮合小齿轮安装在齿轮轴上，齿轮轴安装在中心旋转体内设置的架体上，所述架体与旋转轴固连，所述齿轮轴上还安装有外啮合小齿轮，外啮合小齿轮与外啮合大齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的一种叶片自动张合式海流能发电装置，其特征在于：所述叶片机构有四个，且对称设置在中心旋转体上。
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