CN110195683A - 一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备及其应用,该发电设备包括一箱体,在箱体上设置有波浪能吸收装置和发电装置,所述波浪能吸收装置包括一水平轴,水平轴上安装有双击式渐开线转轮,水平轴的一端连接所述的发电装置,当双击式渐开线转轮在波浪的冲击下带动水平轴转动,从而使发电装置产生电能。本发明漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,采用横向水平轴直接驱动式联接,省去了中间的液压装置,使得能量转换的效率大幅度提升。本发明中水平轴与磁悬浮轴承之间无摩擦、无润滑、无接触,使得双击式渐开线转轮在捕获波浪能后最大限度的旋转,提高转速,进而降低发电机的启动扭矩,提高发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备及其应用,属于海洋能发电技术 领域。
背景技术
水平轴发电装置在潮流能利用装置中发展比较成熟,轴向与海流方向一致,叶轮与 发电设备同轴,能量转化率高,运行稳定。
英国的MCCT公司研制了“Seea-Flow”和“Sea--Gen”潮流能发电装置,其中“Sea-Gen” 已经投入商业应用。这两种装置均采用水平旋转轴,将叶轮动力传到发电装置,能够在 水中实现升降,便于维护。美国VerdaantPower公司设计了一种水平轴三叶片定桨距潮流能发电装置,实现了宽流速范围高效率捕能。韩国海洋大学研制了一种水平轴漂浮式 波浪能装置,主要通过两侧的水体随波浪上下升降推动水轮机转动,然后通过动力传递 机构将动力传递给发电设备。澳大利亚等国科学家研制的固定式振荡水柱波浪能发电装 置,主要由岸基固定部分和双向水轮机气室等组成,当波浪进入气室推动气体带动水轮 机转动,进而带动发电机发电。除了在海洋能转换装置本身的研究外,很多研究人员也 对海洋条件对波浪能转换设备的影响进行了研究。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备。
本发明还提供一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备的使用方法。
本发明的技术方案如下:
一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,包括一箱体,在箱体上设置有波浪能吸收 装置和发电装置,所述波浪能吸收装置包括一水平轴,水平轴上安装有双击式渐开线转轮,水平轴的一端连接所述的发电装置,当双击式渐开线转轮在波浪的冲击下带动水平 轴转动,从而使发电装置产生电能。
优选的,所述箱体为一长方体,长方体的上表面设置有一弧形流道,弧形流道的两侧设置有挡板。
优选的,所述水平轴贯穿弧形流道的两侧挡板,双击式渐开线转轮位于弧形流道两 侧挡板之间。
优选的,所述水平轴的两端安装有磁悬浮轴承。
优选的,所述发电装置选用发电机。
优选的,所述水平轴的一端通过磁力联轴器与发电机的转子连接。
优选的,所述磁悬浮轴承、磁力联轴器、发电机均选用壳体进行密封封装。
优选的,所述弧形流道为多弧度流道。
优选的,所述双击式渐开线转轮与水平轴通过键或销连接。
优选的,所述弧形流道的底端为进水口,高端为喇叭形回流流道。
一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备的工作方法,包括以下步骤:
(1)将漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备整体放置在海洋中,并通过系泊缆和锚连 接在海床进行位置固定;
(2)进水口处于波峰时,海浪从弧形流道的进水口冲进弧形流道,进而冲击双击式渐开线转轮,使双击式渐开线转轮转动;进水口处于波谷时,回流流道的水由于势能作 用回流冲击双击式渐开线转轮,使得双击式渐开线转轮同方向旋转。
(3)当双击式渐开线转轮转动时,同时带动水平轴转动,水平轴进而带动发电装置发电。
本发明的有益效果在于:
1)本发明漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,采用横向水平轴直接驱动式联接,省 去了中间的液压装置,使得能量转换的效率大幅度提升。
2)本发明中水平轴与磁悬浮轴承之间无摩擦、无润滑、无接触,使得双击式渐开线转轮在捕获波浪能后最大限度的旋转,提高转速,进而降低发电机的启动扭矩,提高发 电效率。
3)本发明采用振荡水柱式发电原理与漂浮式箱体结构融合设计,能够有效减轻波浪 对设备的侵蚀破坏,同时实现波浪能最大范围利用,发电效率较高。整体结构稳定性好、经济成本低、适合于近海发电、海上仪器供电、智能深远海渔业网箱养殖供电等,*** 生存能力较强,同时也为解决远洋海岛供电问题开辟了新途径。
附图说明
图1为本发明波浪能发电设备的整体结构示意图;
图2为本发明中波浪能吸收装置与发电装置连接结构示意图;
图3为本发明波浪能发电设备工作状态示意图;
图4为本发明中发电装置部分的结构示意图;
图5为本发明波浪能发电设备进行锚固定的结构示意图;
图6为图5本发明波浪能发电设备进行锚固定的俯视图;
其中:1、箱体;2、波浪能吸收装置;3、发电装置;4、进水口;5、水平轴;6、 双击式渐开线转轮;7、磁悬浮轴承;8、磁力联轴器;9、发电机;10、回流流道;11、 多弧度流道;12、锚;13、系泊缆。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明,但不限于此。
实施例1:
如图1至图4所示,本实施例提供一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,包括一箱体1,在箱体1上设置有波浪能吸收装置2和发电装置3,波浪能吸收装置2包括一水 平轴5,水平轴5上安装有双击式渐开线转轮6,水平轴5的一端连接所述的发电装置3, 当双击式渐开线转轮6在波浪的冲击下带动水平轴5转动,从而使发电装置3产生电能。
其中,箱体1为一长方体,长方体的上表面设置有一弧形流道,弧形流道是由多段圆弧组成的多弧度流道11,弧形流道的底端为进水口4,高端为喇叭形回流流道10,弧 形流道的两侧安装有挡板。
水平轴5贯穿弧形流道的两侧挡板,双击式渐开线转轮6位于弧形流道两侧挡板之间,双击式渐开线转轮6与水平轴5通过键连接。
水平轴5的两端安装有磁悬浮轴承7,两个磁悬浮轴承7分别位于两侧挡板之外并通 过密封壳体进行封装。
发电装置3选用发电机,发电机的具体型号根据设计要求进行选型。水平轴5的一端通过磁力联轴器8与发电机的转子连接。磁力联轴器8、发电机也都选用密封壳体进行 封装,防止海水侵蚀,延长设备的使用寿命。
如图5和图6所示,整个发电设备通过系泊***与海床连接,避免发电设备随海浪飘走。系泊***包括锚12和系泊缆13(四条)系泊点呈90°布置。进水口面对迎浪侧, 为了保证装置发电的稳定性,使用锚12与海底固定,通过系泊缆13与装置连接,系泊 ***限制了装置在海平面的垂荡运动以及水平运动,使得装置在风浪的作用下依然可以 在漂浮状态正常稳定发电。电力传输使用海底电缆,系泊***的使用使得海底电缆在风 浪流的作用下不会被破坏。
实施例2:
一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,结构如实施例1所述,其不同之处在于:双击式渐开线转轮6与水平轴5通过销连接。
实施例3:
一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备的工作方法,利用实施例1或2所述的发电设备,具体工作过程包括以下步骤:
(1)将漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备整体放置在海洋中;根据使用环境以及用 电量要求,漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备可放置一个,也可串联放置多个,发电机通过电缆与外部用电设备或储电设备连接,整个发电设备的底端通过系泊缆13和锚固定连接在海床;
(2)当有海浪冲击过来时,进水口4处于波峰状态,海浪从弧形流道的进水口4冲进弧形流道,进而冲击双击式渐开线转轮6,使双击式渐开线转轮6转动;由于流道为多 弧度流道11,使得进入进水口4的海浪水体可以同时拥有动能和势能,推动双击式渐开 线转轮6下侧旋转运动,当海浪冲击变弱时,进水口4处于波谷状态,喇叭形回流流道 10的水体由于重力作用推动双击式渐开线转轮6的上侧同方向旋转运动,共同组成双击 式渐开线转轮的单一周向旋转运动;
(3)当双击式渐开线转轮6转动时,水平轴5随之转动,水平轴5进而通过磁力联 轴器8带动发电机的转子转动,从而产生电流发电,最后由电缆供给外部用电设备或储 电设备。
Claims (10)
1.一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,包括一箱体,其特征在于,在箱体上设置有波浪能吸收装置和发电装置,所述波浪能吸收装置包括一水平轴,水平轴上安装有双击式渐开线转轮,水平轴的一端连接所述的发电装置,当双击式渐开线转轮在波浪的冲击下带动水平轴转动,从而使发电装置产生电能。
2.如权利要求1所述的漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,其特征在于,所述箱体为一长方体,长方体的上表面设置有一弧形流道,弧形流道的两侧设置有挡板。
3.如权利要求2所述的漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,其特征在于,所述水平轴贯穿弧形流道的两侧挡板,双击式渐开线转轮位于弧形流道两侧挡板之间。
4.如权利要求1所述的漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,其特征在于,所述水平轴的两端安装有磁悬浮轴承。
5.如权利要求4所述的漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,其特征在于,所述发电装置选用发电机。
6.如权利要求5所述的漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,其特征在于,所述水平轴的一端通过磁力联轴器与发电机的转子连接。
7.如权利要求6所述的漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,其特征在于,所述磁悬浮轴承、磁力联轴器、发电机均选用壳体进行密封封装。
8.如权利要求1所述的漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,其特征在于,所述双击式渐开线转轮与水平轴通过键或销连接。
9.如权利要求2所述的漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备,其特征在于,所述弧形流道的底端为进水口,高端为喇叭形回流流道。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备的工作方法,包括以下步骤:
(1)将漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备整体放置在海洋中,并通过系泊缆和锚连接在海床进行位置固定;
(2)进水口处于波峰时,海浪从弧形流道的进水口冲进弧形流道,进而冲击双击式渐开线转轮,使双击式渐开线转轮转动;进水口处于波谷时,回流流道的水由于势能作用回流冲击双击式渐开线转轮,使得双击式渐开线转轮同方向旋转。
(3)当双击式渐开线转轮转动时,同时带动水平轴转动,水平轴进而带动发电装置发电。
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