CN213540606U - 海洋波浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种海洋波浪发电装置，属于发电技术领域。本实用新型的海洋波浪发电装置，包括固定的漂浮平台，其中所述旋转发电机通过变速齿轮组连接双向传递齿轮，双面齿条的两侧面设为齿面，双向传递齿轮在双面齿条的两侧与其齿面啮合；在漂浮平台的下方设有随波浪起伏的漂浮托板，漂浮托板连接杠杆组件，杠杆组件穿过漂浮平台连接于双面齿条；漂浮托板随波浪起伏时，双面齿条的上下直线运动，使双向传递齿轮转动使旋转发电机发电。本实用新型充分利用波浪的起伏状态实现双向发电，大大增加了发电效率，实现更高效的利用波浪能；在小波浪的情况下，该发电装置仍具有较好的发电性能，更适合运行在中国海域常见的小波况情况使用。

Description

海洋波浪发电装置

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，特别涉及一种海洋发电技术。

背景技术

随着当代经济科技的发展，人类对能源的需求量越来越大，但是世界储备的资源是有限的，而且其生产周期远远跟不上人类使用和开采的步伐，所以发展新能源经济是当今世界的历史潮流和必然选择。为解决当前发展的能源紧缺问题，高速经济发展与生态环境之间存在的不平衡问题。通过波浪进行发电，缓解石油、煤、天然气等不可再生能源的供给压力，同时延长了化石能源的使用寿命，提供人类更多的时间机会去开发新能源。也有效减少了石化能源使用后产生二氧化碳等气体的排放，改善生态环境和减少环境污染。其中我国东部沿海地区能源资源匮乏，用电负荷却相对集中，对电力的需要也就更大。东部沿海地区具有较大的海洋资源，因此海洋发电技术可以作为东部沿海地区电力的补充。

中国发明专利申请，申请号200610032702.3,发明名称为漂浮式机械发电装置，公开日为2007年7月18日，公开了一种漂浮式机械发电装置，其包括浮子、电机、保护罩、螺旋机构、传动轴、齿轮。其发电原理为：将浮子的往复运动转变为螺杆的旋转运动，继而带动齿轮旋转，再进一步带动发电机发电，实现机械能向电能转换。该种方式在海浪起伏过程中，由于瞬间的冲击力较大，使得螺杆与螺母上螺纹之间相互干涉，影响到螺杆与螺母之间的相对旋转，严重影响发电的效率。

中国发明专利申请，申请号202010129128.3，发明名称为波浪能发电装置，公开日为2020年5月29日，公开了一种波浪能发电装置，其包括包括由波浪涨落驱动的浮体，长度方向的一端为搭载端，另一端由浮体的顶部穿插伸出于其底部浮托面的齿条组件；齿条组件的伸出方向与浮托面满足垂直条件；浮体的壳体内设置有飞轮组件；飞轮组件的转动轴与齿条组件同向布置。浮体上下浮动过程中，与齿条组件通过齿轮齿条结构进行动力输入进行发电，浮体内部设置飞轮组件，发电过程中，飞轮组件在浮体内部转动，将飞轮组件的转动轴与齿条组件同向布置，使得浮体对波浪上下浮动过程中，飞轮组件提高浮体在波浪表面的运行稳定性，并可通过飞轮组件的转动提高。该种波浪能发电装置的内部结构相当复杂，使其成本昂贵，且飞轮组件在波浪上下起伏时，可能发生碰撞而损坏，使其寿命不长，且该发电装置的整体发电效率不高。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种海洋波浪发电装置,主要解决海洋波浪发电效率不高的技术问题，把波浪的起伏运动转换成双面齿条的上下直线运动,双面齿条带动左右两边的传动齿轮旋转,从而带动发电机的轴旋转；充分利用波浪的起伏状态实现双向发电，大大增加了发电效率，实现更高效的利用波浪能；因此在小波浪的情况下，该发电装置仍具有较好的发电性能，更适合运行在中国海域常见的小波况情况使用。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型的海洋波浪发电装置，包括固定的漂浮平台，所述漂浮平台上设有旋转发电机、变速齿轮组、双向传递齿轮、双面齿条和杠杆组件，其中所述旋转发电机通过变速齿轮组连接双向传递齿轮，所述双面齿条的两侧面设为齿面，所述双向传递齿轮在双面齿条的两侧与其齿面啮合；在漂浮平台的下方设有随波浪起伏的漂浮托板，所述漂浮托板连接杠杆组件，所述杠杆组件穿过漂浮平台连接于双面齿条；所述漂浮托板随波浪起伏时，双面齿条的上下直线运动，使双向传递齿轮转动使旋转发电机发电。

相对于现有技术，本专利通过漂浮托板随波浪起伏，继而通过杠杆组件带动双面齿条的上下直线运动，此时双面齿条上啮合的双向传递齿轮，在双面齿条上下直线运动的过程中均会发生转动，继而带动发电机的转动轴旋转来发电，充分利用波浪的起伏状态实现双向发电，大大增加了发电效率，实现更高效的利用波浪能。其中在变速齿轮组与双向传递齿轮连接，通过将双向传递齿轮转动的传动比放大，因此即便是波浪很小时双向传递齿很小，但仍然能通过发电机较好地发电，因此在小波浪的情况下，该发电装置仍具有较好的发电性能，更适合运行在中国海域常见的小波况情况使用。

进一步地，所述双向传递齿轮包括两个并排设置的传递齿轮，该传递齿轮分别设有双面齿条的两侧，并与双面齿条的齿面啮合；所述变速齿轮组包括两个变速齿轮和传动齿，所述两变速齿同时与传动齿啮合，所述变速齿与传动齿之间的传动比为1:4，且所述变速齿轮与传递齿轮之间通过传递轴连接。可见本专利中将变速齿轮组的变速传动比设为1:4，从而具有较好的传动效果，在小波浪情况下带动双向传递齿轮转动时，通过变速齿轮组的传动比放大，仍然具有较好的发电效果，更适合我国小波浪的海域使用。

进一步地，所述变速齿轮与传递齿轮之间的传递轴上设有棘轮离合器；所述变速齿轮组的传动齿连接行星齿轮组，所述行星齿轮组连接旋转发电机，所述旋转发电机连接蓄电池。棘轮离合器能够避免逆向转动的同时，能避免转速过快损坏发电机等，因此对发电装置起到保护的作用。行星齿轮组能够确保加速后的转动轴能再恒定的转速传递至旋转发电机，蓄电池则将发电机的发电储存起来，当然需要设置控制板进行控制。

进一步地，所述双面齿条内设有双杆式柱塞杠，所述双杆式柱塞杠的缸体固定于漂浮平台上，双杆式柱塞杠的活塞杆连接于双面齿条，所述双面齿条穿过漂浮平台，所述双杆式柱塞杠可推动双面齿条相对于漂浮平台上下直线运动；所述双杆式柱塞杠与单杆式柱塞杠之间相互连通，所述单杆式柱塞杠的缸体固定于漂浮平台上，所述单杆式柱塞杠的活塞杆与杠杆组件连接。因此，杠杆组件能通过控制单杆式柱塞杠的活塞杆运动，继而压缩单杆式柱塞杠(通常采用液压的方式将双杆式柱塞杠与单杆式柱塞杠连通)，而单杆式柱塞杠则传递该压力至双杆式柱塞杠内，从而控制双杆式柱塞杠的活塞杆上下运动，双杆式柱塞杠的活塞杆则带动双面齿条上下直线运动，以此驱动双向传递齿轮的转动实现发电的目的。通过两个活塞缸的方式来控制双面齿条的上下直线运动，从而巧妙地将漂浮托板随波上下起伏，通过杠杆组件采用活塞杆转化为了双面齿条的上下直线运动，活塞杆的尺寸小且能承受较大的压力，因此活塞杆的设置可有效地减小杠杆组件的承受力，所需杠杆或齿轮的尺寸也就减小，因此大大减小了该发电装置的尺寸，便于该发电装置推广应用。另外两个活塞缸相互组合，油缸的设置具有一定的缓冲和压缩作用，避免杠杆组件与双面齿条硬接触时造成损坏，确保该发电装置的寿命。

进一步地，所述杠杆组件包括支座、拨动杆和拉动杆，其中支座固定于漂浮平台上，所述拨动杆的中部转动连接于支座上，该拨动杆的一端连接单杆式柱塞杠的活塞杆，另一端连接拉动杆；所述拉动杆穿过漂浮平台连接于漂浮托板上。通过杠杆原理，使漂浮托板的随波起伏，能够带动拨动杆的一端的活塞杆具有较大的运动距离，因此即便是较小的波浪，其仍然会使单杆式柱塞杠具有较大的行程，从而满足较小波浪的海域使用。

进一步地，所述漂浮平台呈圆形结构，所述漂浮平台的底部设有固定用的固定柱，所述漂浮平台的边部设有圆环形的橡胶浮力圈，所述漂浮平台上罩有ABS树脂外壳；所述双面齿条的顶部设有弹簧组。固定柱可将浮平台安装固定，外壳采用ABS树脂轻质材料制作，ABS树脂具有耐高温，耐腐蚀，重量小，价格便宜，制造简单的优点。弹簧组的设置，为双面齿条的上下相对运动提供保障。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的海洋波浪发电装置,充分利用波浪的起伏状态实现双向发电，大大增加了发电效率，实现更高效的利用波浪能；在小波浪的情况下，该发电装置仍具有较好的发电性能，更适合运行在中国海域常见的小波况情况使用。

2、本实用新型的海洋波浪发电装置,两个活塞缸组合的方式，能够以较小的空间尺寸推动较大力量的双面齿条，可有效地减小杠杆组件直接的承受力，所需杠杆或齿轮的尺寸也就减小，因此大大减小了该发电装置的尺寸，便于该发电装置推广应用。另外两个活塞缸相互组合，油缸的设置具有一定的缓冲和压缩作用，避免杠杆组件与双面齿条硬接触时造成损坏，确保该发电装置的寿命。

附图说明

图1是本实用新型的海洋波浪发电装置的结构示意图；

图2是本实用新型的海洋波浪发电装置的主视图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的右视图。

其中，1-漂浮托板、2-漂浮平台、3-杠杆组件、4-单杆式柱塞杠、5-双面齿条、6-变速齿轮组、7-行星齿轮组、8-旋转发电机、9-双杆式柱塞杠、10-双向传递齿轮、11-固定柱、12-棘轮离合器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的ABS树脂外壳所使用的ABS树脂材料，是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物是由丙烯腈，丁二烯和苯乙烯组成的三元共聚物。英文名为acrylonitrile–butadiene–styrene copolymer,简称ABS。ABS通常为浅黄色或乳白色的粒料非结晶性树脂。

如图1至图4所示，本实用新型的海洋波浪发电装置，包括固定的漂浮平台2，所述漂浮平台2呈圆形结构，所述漂浮平台2的底部设有固定用的固定柱11，所述漂浮平台2的边部设有圆环形的橡胶浮力圈，所述漂浮平台2上罩有ABS树脂外壳；所述漂浮平台2上设有旋转发电机8、变速齿轮组6、双向传递齿轮10、双面齿条5和杠杆组件3，其中所述旋转发电机8通过变速齿轮组6连接双向传递齿轮10，具体为：所述变速齿轮组6的传动齿连接行星齿轮组7，所述行星齿轮组7连接旋转发电机8，所述旋转发电机8连接蓄电池；所述双面齿条5的两侧面设为齿面，所述双向传递齿轮10在双面齿条5的两侧与其齿面啮合；

在漂浮平台2的下方设有随波浪起伏的漂浮托板1，所述漂浮托板1连接杠杆组件3，所述杠杆组件3穿过漂浮平台2连接于双面齿条5；所述漂浮托板1随波浪起伏时，双面齿条5的上下直线运动，使双向传递齿轮10转动使旋转发电机8发电。

具体地，所述双向传递齿轮10包括两个并排设置的传递齿轮，该传递齿轮分别设有双面齿条5的两侧，并与双面齿条5的齿面啮合；所述变速齿轮组6包括两个变速齿轮和传动齿，所述两变速齿同时与传动齿啮合，所述变速齿与传动齿之间的传动比为1:4，且所述变速齿轮与传递齿轮之间通过传递轴连接；所述变速齿轮与传递齿轮之间的传递轴上设有棘轮离合器12。

具体地，所述双面齿条5内设有双杆式柱塞杠9，所述双杆式柱塞杠9的缸体固定于漂浮平台2上，双杆式柱塞杠9的活塞杆连接于双面齿条5，所述双面齿条5的顶部设有弹簧组，所述双面齿条5下部穿过漂浮平台2能相对运动，所述双杆式柱塞杠9可推动双面齿条5相对于漂浮平台2上下直线运动；所述双杆式柱塞杠9与单杆式柱塞杠4之间相互连通，所述单杆式柱塞杠4的缸体固定于漂浮平台2上，所述单杆式柱塞杠4的活塞杆与杠杆组件3连接。所述杠杆组件3包括支座、拨动杆和拉动杆，其中支座固定于漂浮平台2上，所述拨动杆的中部转动连接于支座上，该拨动杆的一端连接单杆式柱塞杠4的活塞杆，另一端连接拉动杆；所述拉动杆穿过漂浮平台2连接于漂浮托板1上。其中漂浮托板1可采用塑料托板振荡浮子。

本实用新型的海洋波浪发电装置，其原理是：漂浮托板1收集海浪的动能势能——带到双向传动齿轮转动——转化为机械能——通过永磁发电机实现发电——产生电能并传输。因此本专利通过把波浪的起伏运动转换成双面齿条的上下直线运动,双面齿条带动左右两边的传动齿轮旋转,从而带动传动轴旋转,传动轴带动输出齿轮旋转,输出齿轮与发电机齿轮啮合,使发电机轴旋转,转换装置通过这一过程便把直线运动转换成了旋转运动,带动发电机工作，从而实现发电。

本实用新型在使用时，漂浮托板1随波浪起伏，漂浮托板1上连接的拉动杆也随之上下起伏，而拉动杆上连接的拨动杆一端也随之起伏距离，拨动杆的中部为中心，另外一端也随之上下运动，同时带动单杆式柱塞杠4的活塞杆，压缩缸体内的液压，此时单杆式柱塞杠4内的压力产生变化，随之影响双杆式柱塞杠9内的压力发生变化，若单杆式柱塞杠4压力增加，控制双杆式柱塞杠9的活塞杆向上运行时，则单杆式柱塞杠4压力减少，则控制双杆式柱塞杠9的活塞杆向下运行。此时，双杆式柱塞杠9的活塞杆上连接的双面齿条也随之上下直线运动，而双面齿条两侧啮合的双向传递齿轮10随之转动，双向传递齿轮10的转动通过变速齿轮组6被加速4倍输出，并传递至行星齿轮组7，继而通过行星齿轮组7平稳地带动旋转发电机8的转动轴发生旋转发电，继而存储与蓄电池中，该旋转发电机8可采用800W三相交流发电机。在本实用新型中，无论漂浮托板1向上或向下运动，都会带动双面齿条向上或向下运动，而且都会带动双向传递齿轮10转动，因此双向传递齿轮将漂浮托板1往复运动的机械能转化为水平旋转轴的旋转机械能，经过增速齿轮箱增速和飞轮蓄能后，驱动永磁发电机转子转动，获得电能。当波浪来时，海浪推动漂浮托板1上升，漂浮托板1带动双面齿条向上做相对移动，双面齿条与传动齿轮啮合，使双向传递齿轮10转动，在进过一套加速齿轮组(变速齿轮组6)之后将能量传给发电机，进行发电。

因此本实用新型通过杠杆组件带动双面齿条的上下直线运动，此时双面齿条上啮合的双向传递齿轮，在双面齿条上下直线运动的过程中均会发生转动，继而带动发电机的转动轴旋转来发电，充分利用波浪的起伏状态实现双向发电，大大增加了发电效率，实现更高效的利用波浪能。其中在变速齿轮组与双向传递齿轮连接，通过将双向传递齿轮转动的传动比放大，因此即便是波浪很小时双向传递齿很小，但仍然能通过发电机较好地发电，因此在小波浪的情况下，该发电装置仍具有较好的发电性能，更适合运行在中国海域常见的小波况情况使用。其中在变速齿轮组与双向传递齿轮连接，通过将双向传递齿轮转动的传动比放大，因此即便是波浪很小时双向传递齿很小，但仍然能通过发电机较好地发电，因此在小波浪的情况下，该发电装置仍具有较好的发电性能，更适合运行在中国海域常见的小波况情况使用。活塞杆的设置可有效地减小杠杆组件的承受力，所需杠杆或齿轮的尺寸也就减小，因此大大减小了该发电装置的尺寸，便于该发电装置推广应用。另外两个活塞缸相互组合，油缸的设置具有一定的缓冲和压缩作用，避免杠杆组件与双面齿条硬接触时造成损坏，确保该发电装置的寿命。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本专利，凡在本专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.海洋波浪发电装置，包括固定的漂浮平台(2)，其特征在于：所述漂浮平台(2)上设有旋转发电机(8)、变速齿轮组(6)、双向传递齿轮(10)、双面齿条(5)和杠杆组件(3)，其中所述旋转发电机(8)通过变速齿轮组(6)连接双向传递齿轮(10)，所述双面齿条(5)的两侧面设为齿面，所述双向传递齿轮(10)在双面齿条(5)的两侧与其齿面啮合；在漂浮平台(2)的下方设有随波浪起伏的漂浮托板(1)，所述漂浮托板(1)连接杠杆组件(3)，所述杠杆组件(3)穿过漂浮平台(2)连接于双面齿条(5)；所述漂浮托板(1)随波浪起伏时，双面齿条(5)的上下直线运动，使双向传递齿轮(10)转动使旋转发电机(8)发电。

2.根据权利要求1所述的海洋波浪发电装置，其特征在于：所述双向传递齿轮(10)包括两个并排设置的传递齿轮，该传递齿轮分别设有双面齿条(5)的两侧，并与双面齿条(5)的齿面啮合；所述变速齿轮组(6)包括两个变速齿轮和传动齿，所述两变速齿轮同时与传动齿啮合，所述变速齿轮与传动齿之间的传动比为1:4，且所述变速齿轮与传递齿轮之间通过传递轴连接。

3.根据权利要求1或2所述的海洋波浪发电装置，其特征在于：所述变速齿轮与传递齿轮之间的传递轴上设有棘轮离合器(12)；所述变速齿轮组(6)的传动齿连接行星齿轮组(7)，所述行星齿轮组(7)连接旋转发电机(8)，所述旋转发电机(8)连接蓄电池。

4.根据权利要求1或2所述的海洋波浪发电装置，其特征在于：所述双面齿条(5)内设有双杆式柱塞杠(9)，所述双杆式柱塞杠(9)的缸体固定于漂浮平台(2)上，双杆式柱塞杠(9)的活塞杆连接于双面齿条(5)，所述双面齿条(5)穿过漂浮平台(2)，所述双杆式柱塞杠(9)可推动双面齿条(5)相对于漂浮平台(2)上下直线运动；所述双杆式柱塞杠(9)与单杆式柱塞杠(4)之间相互连通，所述单杆式柱塞杠(4)的缸体固定于漂浮平台(2)上，所述单杆式柱塞杠(4)的活塞杆与杠杆组件(3)连接。

5.根据权利要求4所述的海洋波浪发电装置，其特征在于：所述杠杆组件(3)包括支座、拨动杆和拉动杆，其中支座固定于漂浮平台(2)上，所述拨动杆的中部转动连接于支座上，该拨动杆的一端连接单杆式柱塞杠(4)的活塞杆，另一端连接拉动杆；所述拉动杆穿过漂浮平台(2)连接于漂浮托板(1)上。

6.根据权利要求4所述的海洋波浪发电装置，其特征在于：所述漂浮平台(2)呈圆形结构，所述漂浮平台(2)的底部设有固定用的固定柱(11)，所述漂浮平台(2)的边部设有圆环形的橡胶浮力圈，所述漂浮平台(2)上罩有ABS树脂外壳；所述双面齿条(5)的顶部设有弹簧组。

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