CN107035610A - 一种圆柱形来流发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种圆柱形来流发电装置，包括圆柱壳体，圆柱壳体内的上下两端分别设置上发电机和下发电机，上发电机和下发电机的电机轴分别连接有上棘轮和下棘轮，且上棘轮与下棘轮的棘齿的方向相反，上棘轮和下棘轮之间设置有摇杆支撑轴，摇杆支撑轴上连接有摇杆，摇杆的端部通过圆柱壳体上设置的开口连接有圆柱体后摆板，且圆柱体后摆板位于圆柱壳体外部，每个棘轮对应两个棘爪，棘爪I通过棘爪支撑座I安装在摇杆上，棘爪II通过棘爪支撑座II安装在圆柱壳体上。本发明体积小且重量轻便，在实际应用时可以将一个装置作为一个独立单元，数十甚至数百数量的单元连接在一起共同使用，发电量和效率也会大大提升。

Description

一种圆柱形来流发电装置
技术领域
本发明涉及一种潮流能发电装置，尤其涉及一种圆柱形来流发电装置。
背景技术
发电装置的作用主要是利用自然界中存在的水流将之转换为电能进行发电并储存，在如今环境下如何开发与利用新能源是一个重要话题，在提出“清洁能源”和“可持续发展”等新能源发展新概念的大环境下，开发一种新型的利用自然能源发电装置将是非常有必要且十分有意义的。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种圆柱形来流发电装置，在保证不对自然环境产生污染与影响的情况下，利用自然界中存在的水流进行发电并储存。
本发明的目的是这样实现的：包括圆柱壳体，圆柱壳体内的上下两端分别设置上发电机和下发电机，上发电机和下发电机的电机轴分别连接有上棘轮和下棘轮，且上棘轮与下棘轮的棘齿的方向相反，上棘轮和下棘轮之间设置有摇杆支撑轴，摇杆支撑轴上连接有摇杆，摇杆的端部通过圆柱壳体上设置的开口连接有圆柱体后摆板，且圆柱体后摆板位于圆柱壳体外部，每个棘轮对应两个棘爪，每个棘爪I通过棘爪支撑座I安装在摇杆上，每个棘爪II通过棘爪支撑座II安装在圆柱壳体上。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述圆柱壳体的下端设置有压载块。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的发电装置的主体仅一个圆柱体，在存在迎面来流的状态下柱体后的流场基于大涡模拟可知，摆动板将会进行连续往复摆动，此运动通过一个与摆动板固连的摇杆输入柱体内部，通过方向转换棘轮装置将其转换并输入发电机进行发电。此种装置的发电通过柱体后的摆动板来回运动完成；发电机的发电通过摆板带动摇杆通过两个棘轮齿轮机构换向后进行；发电机负责电能产生与储存。本发明的圆柱体中上下棘轮机构及发电机是一种对称型布置，可以充分利用摇杆每一阶段的运动使其发电效率最大化。本发明体积小且重量轻便，在实际应用时可以将一个装置作为一个独立单元，数十甚至数百数量的单元连接在一起共同使用，发电量和效率也会大大提升。
附图说明
图1为来流发电装置正视布局示意图；
图2为发电装置的侧视示意图；
图3为发电装置的A区棘轮机构局部放大俯视图；
图4发电装置的B区棘爪机构连接局部放大俯视图；
图5发电装置的B区棘爪机构连接局部放大侧视图；
图6发电装置的C区棘轮机构连接局部放大俯视图；
图7发电装置的C区棘轮机构连接局部放大侧视图；
图中：1圆柱壳体，2柱体后摆动板，3发电机及电能储存装置，4上棘爪Ⅰ，5上棘爪支撑座Ⅰ，6上棘轮，7圆柱体开口，8摇杆，9摇杆支撑轴，10下棘爪Ⅰ，11上棘爪Ⅱ，12 压载块，13上棘爪支撑座Ⅱ，14螺钉，15螺钉。
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至图7，本发明的圆柱状来流发电装置由圆柱壳体，方向转换棘轮机构，发电机及电能储存装置，摆动板等几部分组成。两个方向转换棘轮机构分别布置在圆柱中部的上下两侧，两个发电机同轴布置在棘轮之后对称的上下两侧。具体包括圆柱壳体1，柱体后摆动板2，发电机及电能储存装置3，上棘爪Ⅰ4，上棘爪支撑座Ⅰ5，上棘轮6，圆柱体开口7，摇杆8，摇杆支撑轴9，下棘爪Ⅰ10，上棘爪Ⅱ11，压载块12，上棘爪支撑座Ⅱ13，螺钉14，螺钉15。
发电装置由圆柱壳体1、圆柱体后摆板2构成。圆柱体后摆板与摇杆8之间固结，在主柱体内部有两个上下分布对称的棘轮机构及发电装置，两个棘轮机构通过同一根摇杆8带动工作，两个棘轮的棘齿的方相反，以实现时时收集能量，水流从圆柱体1从两侧流出，在圆柱体后形成一种特殊的流场，通过大涡模拟可得知圆柱体后摆板2在此种流场中将进行来回往复摆动，随后圆柱体后摆板带动摇杆进行运动输入。
该圆柱形来流发电装置的摇杆通过在圆柱体上的开口7来与圆柱体外的摆板2进行连接，此开口的长度有限，以防当来流方向改变时摆板的摆动幅度过大导致齿轮结构中的两个棘爪相对位置改变过大从而相互碰撞。
圆柱体上的摇杆伸出的开口，与摇杆之间采用非水密方式，因为采用水密会增大摇杆的阻力影响摇杆的摆动幅度从而降低发电的效率，同时也会增加成本与功能的复杂性。同时开口的长度是有一定范围固定的，防止当圆柱体处于水中时，来流的方向突然改变导致摆板大幅度的改变位置，使得柱体内的齿轮换向装置中的两个棘爪相互碰撞。同时当摆板由于来流的方向改变，摆动范围发生变化时，可以在摆动到限制范围的最大位置时推动圆柱体一同改变方向，使柱体迎面对向来流的位置，使得发电装置得以继续正常工作。
本发明的圆柱型来流发电装置的实施原理为：
(1)当摆板由于流场的作用进行左右来回摆动时，将带动摇杆随之一同转动，如图3 视角当摇杆8向左摆动时，棘爪4将推动上棘轮6进行逆时针转动，此时棘爪11随着棘轮的转动在棘轮的各齿上依次滑过，不对棘轮的运动产生任何阻碍作用；当摇杆向右摆动时，棘爪4将重复刚才棘爪11的运动，不对棘轮运动产生任何推动作用，而此时棘爪11将卡在棘轮的两齿之间，阻止其进行反向转动，因此此时上棘轮将静止不动。通过此种棘轮齿轮机构，就可以将摇杆的双向往复运动转换为单向的间歇运动。
(2)通过上述运动阐述可知在摇杆进行摆动时，有一个阶段棘轮是不进行任何运动的，因此装置中上下对称地布置了两个完全相同的棘轮机构，如图1视角当摇杆向左摆动时机构中上棘轮进行转动而下棘轮被棘爪卡住静止不动，当摇杆向右摆动时机构中下棘轮进行转动而上棘轮被棘爪卡住静止不动，这样充分利用了每一个阶段摇杆的运动，提高了发电的效率；
(3)圆柱体下部布置有实心的压载体12，用于使整个圆柱体重心下移，在水中倾向于保持直立状态，更有利于发电装置的正常工作。
此时上下棘轮将与发电机相连，作为发电机的转动齿轮，持续进行单方向转动从而带动发电机进行发电，发电机中同时布置有电能储存装置，将产生的电能储存下来待收取和采用。此来流发电装置具有结构简单、发电效果好、成本低廉、易于实现的特点，将来在水流发电上具有良好的实际应用前景。
综上，本发明的一种利用来流带动摆板进行发电的圆柱形发电装置。它是一种新型的，基于大涡模拟，通过迎面来流带动圆柱体后摆动板进行发电的一种装置，主要包括圆柱壳体后摆动板及固连摇杆，将双向连续摆动转换成单向间歇运动的棘轮装置以及发电机和电能储存装置三部分。整个装置主体部分为一个完整的圆柱体，在迎流状态下，基于大涡模拟，柱体后摆板将会进行来回连续摆动；柱体中布置有与摆板固连的摇杆，利用此双向连续的往复摆动，通过柱体中的棘轮装置，转换成单向的间歇运动进行输出，从而带动发电机转动进行发电并储存。此来流发电装置具有结构简单、发电效果好、成本低廉、易于实现的特点，在水流发电上具有良好的实际应用前景。

Claims (2)

1.一种圆柱形来流发电装置，其特征在于：包括圆柱壳体，圆柱壳体内的上下两端分别设置上发电机和下发电机，上发电机和下发电机的电机轴分别连接有上棘轮和下棘轮，且上棘轮与下棘轮的棘齿的方向相反，上棘轮和下棘轮之间设置有摇杆支撑轴，摇杆支撑轴上连接有摇杆，摇杆的端部通过圆柱壳体上设置的开口连接有圆柱体后摆板，且圆柱体后摆板位于圆柱壳体外部，每个棘轮对应两个棘爪，每个棘爪I通过棘爪支撑座I安装在摇杆上，每个棘爪II通过棘爪支撑座II安装在圆柱壳体上。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱形来流发电装置，其特征在于：所述圆柱壳体的下端设置有压载块。
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