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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李伟
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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

一种漂浮式水平轴转轮波浪能发电设备及其应用
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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