專利名稱：波浪發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種液力機械或液力發(fā)動機，尤其是一種將部分構(gòu)件固定在海底并利用 波浪作為原動力的發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
廣闊的海洋蘊涵著巨大的能源，目前許多潮汐發(fā)電裝置就是在海灣或有潮汐的河口建筑 攔水堤壩，形成水庫，并在壩中或壩旁放置水輪發(fā)電機組，利用潮汐漲落時海水水位的升降， 使海水通過水輪機時推動水輪發(fā)電機組發(fā)電，也就是利用海水的勢能和動能，通過水輪發(fā)電 機轉(zhuǎn)化成電能。
潮汐發(fā)電是一種清潔的可再生能源，但是其土建機電投資大，造價高，維護難，潮差和 水頭在一日內(nèi)經(jīng)常變化，有間歇性，同時對海浪產(chǎn)生的能量不能加以利用，能源利用率比較 低。人們?yōu)榱碎_發(fā)利用海洋波浪儲存的巨大能量，對海洋波浪發(fā)電做過許多探討和研究，出 現(xiàn)了多種類型的波浪發(fā)電機，但是目前的波浪發(fā)電機的發(fā)電能力都比較小，且不能實現(xiàn)連續(xù) 工作，不能滿足實際需要。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提出一種能夠利用波浪持續(xù)發(fā)電的裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便， 抗風浪能力強，制造和施工成本低，能夠長期使用且無需人工維護。
本實用新型是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種波浪發(fā)電裝置，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有 浮球發(fā)電系統(tǒng)，其安裝在轉(zhuǎn)動軸上，該系統(tǒng)包括彈簧、紉帶、棘輪機構(gòu)和傳動輪，棘輪機構(gòu) 包括小飛輪和棘輪，小飛輪和傳動輪固定安裝在轉(zhuǎn)動軸上，傳動輪帶動變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動， 其中，所述的棘輪呈盒狀，小飛輪設(shè)在棘輪內(nèi)，棘輪的內(nèi)圓周面設(shè)有棘爪，外圓周面纏繞紉 帶，紉帶的一端固定在棘輪上，另一端與浮球連接，浮球位于殼體的外部，棘輪的密封側(cè)與 彈簧連接，彈簧纏繞在轉(zhuǎn)動軸上，彈簧的另一端固定，所述的殼體內(nèi)至少設(shè)有兩個浮球發(fā)電 系統(tǒng)。各浮球發(fā)電系統(tǒng)之間設(shè)置一定的距離，該距離一般為所處海域的波浪波長的一半，即 在同一時刻使所述的浮球分別位于波浪的波峰和波谷處。所述的殼體可以錨固在海底，也可 以通過其它裝置固定在海底位置。
本實用新型中，所述的小飛輪可以通過鍵連接方式固定在轉(zhuǎn)動軸上，也可以通過焊接等 其它固定連接方式固定在轉(zhuǎn)動軸上。彈簧的一端固定在棘輪的外表面，另一端可以固定在轉(zhuǎn) 動軸的軸承座上；另外各浮球發(fā)電系統(tǒng)之間可以設(shè)置立板，此時彈簧的一端固定在棘輪的外表面，另一端固定在立板上。
可以使殼體上下兩側(cè)面在垂直于轉(zhuǎn)動軸軸線的方向相交，或者所述的殼體左右兩側(cè)面在 垂直于轉(zhuǎn)動軸軸線的方向相交，同時在殼體的上表面固定導(dǎo)流翼，起到導(dǎo)流的作用。
為了提高發(fā)電能力，可以在該裝置內(nèi)設(shè)置多個浮球發(fā)電系統(tǒng)，其中為了使該系統(tǒng)中的浮 球能夠交替位于波浪的波峰，各發(fā)電系統(tǒng)中的浮球應(yīng)當具有一定的高度差。其中處于同一高 度的浮球所處位置應(yīng)當相互對稱。當設(shè)置的浮球較多時，為了防止紉帶相互纏繞，在紉帶上 間隔設(shè)有隔板。
為了將轉(zhuǎn)動軸的轉(zhuǎn)動力矩連續(xù)均勻地輸送給發(fā)電機，可以在傳動輪的外圓周面上設(shè)置齒， 齒與變速箱中的齒輪相嚙合；或者使傳動輪與變速箱之間呈皮帶傳動，通過皮帶輪帶動變速 箱中的齒輪轉(zhuǎn)動。變速箱中的齒輪通過轉(zhuǎn)矩輸出軸與發(fā)電機連接，通過傳動輪帶動變速箱中 的齒輪轉(zhuǎn)動，從而使轉(zhuǎn)矩輸出軸轉(zhuǎn)動，同時將轉(zhuǎn)矩輸入發(fā)電機。
該發(fā)電裝置通過設(shè)置多個浮球發(fā)電系統(tǒng)，保證了各系統(tǒng)中的浮球連續(xù)交替地處于到達波 峰位置的過程，實現(xiàn)了連續(xù)發(fā)電當一個浮球發(fā)電系統(tǒng)中的浮球向波峰位置移動時，通過與 其連接的紉帶拉動棘輪轉(zhuǎn)動，小飛輪在棘輪中棘爪的制動作用下轉(zhuǎn)動，從而使轉(zhuǎn)動軸和傳動 輪旋轉(zhuǎn)，傳動輪帶動變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動，將轉(zhuǎn)動力矩輸入發(fā)電機中，同時與棘輪連接的彈 簧產(chǎn)生一定的彈性勢能。下一時刻當該系統(tǒng)中的浮球向波谷位置移動時，扭簧中的彈性勢能 釋放，帶動棘輪反轉(zhuǎn)，棘輪反轉(zhuǎn)過程中棘爪對小飛輪沒有制動作用，同時向波峰位置移動的 的另一發(fā)電系統(tǒng)中的浮球使轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了整個裝置的連續(xù)發(fā)電。
本實用新型的有益效果是裝置中的主要部件和與其匹配的發(fā)電機都安裝在密封的殼體 內(nèi)，運轉(zhuǎn)安全可靠，不易受損，且殼體錨固在海底，抗風浪能力強；通過設(shè)置多個浮球發(fā)電 系統(tǒng)實現(xiàn)了發(fā)電機持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電；并且該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制造成本低，無需人 工管理，適用范圍非常廣泛。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2為在紉帶上間隔設(shè)置隔板的結(jié)構(gòu)示意圖3為第一種殼體形狀的左視圖4為第一種殼體形狀的俯視圖5為第二種殼體形狀的左視圖6為第二種殼體形狀的俯視圖。
具體實施方式
如圖1所示，該裝置包括殼體1，殼體1錨固在海底。殼體1內(nèi)設(shè)置兩個浮球發(fā)電系統(tǒng)a 和b，兩個系統(tǒng)安裝在同一根轉(zhuǎn)動軸7上。浮球發(fā)電系統(tǒng)包括扭簧、棘輪機構(gòu)和傳動輪，棘 輪機構(gòu)包括棘輪4和小飛輪5，棘輪4呈盒狀，小飛輪5安裝在棘輪4內(nèi)，棘輪4的內(nèi)圓周 面上設(shè)有棘爪41，小飛輪5通過鍵12固定安裝在轉(zhuǎn)動軸7上，棘爪41可以對小飛輪5產(chǎn)生 制動作用。棘輪4通過其密封側(cè)上的孔安裝在轉(zhuǎn)動軸7上，但是由于密封側(cè)上的孔直徑大于 轉(zhuǎn)動軸7的直徑，因此棘輪4不隨轉(zhuǎn)動軸4轉(zhuǎn)動。棘輪的密封側(cè)與扭簧8，扭簧8纏繞在轉(zhuǎn) 動軸7上，其另一端固定在殼體軸承座13上，當該裝置處于未工作狀態(tài)時，扭簧8中的彈性 勢能為零。棘輪4的外圓周面上纏繞有紉帶3，紉帶3的一端固定在棘輪4的外表面上，另 一端連接有浮球2，浮球2位于殼體1的外部。轉(zhuǎn)動軸7上固定安裝有傳動輪6，傳動輪6與 變速箱9之間為皮帶連接。兩浮球發(fā)電系統(tǒng)a和b之間設(shè)有一定的距離，該距離一般為所處 海域中波浪波長的一半，通過兩系統(tǒng)中浮球的交替上升實現(xiàn)了該裝置連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電。
通過該裝置發(fā)電的工作過程如下所述將殼體1錨固在海底處后，浮球2和2'在海水 浮力的作用下漂浮在海面上，紉帶3和3'的長度足夠長，當該裝置處于為工作狀態(tài)時扭簧8 和8'中的彈性勢能為零。當海面出現(xiàn)波浪時，浮球會隨波浪上下浮動，同時會對與其連接 的紉帶產(chǎn)生拉動。當浮球發(fā)電系統(tǒng)a中的浮球2隨著波浪到達波峰時，浮球2處于上浮過程， 該過程中浮球2拉動紉帶3，使紉帶3帶動棘輪4正轉(zhuǎn)，棘輪4內(nèi)圓周面的棘爪41對小飛輪 5產(chǎn)生制動作用，從而帶動小飛輪5轉(zhuǎn)動，同時轉(zhuǎn)動軸7在小飛輪5的帶動下也開始轉(zhuǎn)動， 從而使固定在轉(zhuǎn)動軸7上的傳動輪6轉(zhuǎn)動，并通過皮帶帶動對應(yīng)的變速箱9中的齒輪旋轉(zhuǎn)， 通過轉(zhuǎn)矩輸出軸ll將轉(zhuǎn)矩輸入發(fā)電機中，隨著棘輪4的旋轉(zhuǎn)，與其連接的扭簧8中產(chǎn)生一定 的彈性勢能；此時浮球發(fā)電系統(tǒng)b中的浮球2'恰好隨著波浪到達波谷位置，其不會拉動紉 帶3'，該系統(tǒng)中的飛輪機構(gòu)不動作。隨著波浪的推移，浮球發(fā)電系統(tǒng)a中的浮球2逐漸向 波谷位置運動，浮球2對紉帶3的拉力逐漸減小，當浮球2對紉帶3的拉力為零時，扭簧8 中的彈性勢能釋放，帶動棘輪4反轉(zhuǎn)，同時將紉帶3和浮球2收回，反轉(zhuǎn)過程中棘輪4的棘 爪41不會對小飛輪產(chǎn)生制動作用，棘輪4處于空轉(zhuǎn)狀態(tài);而此時浮球發(fā)電系統(tǒng)b中的浮球2' 逐漸向波峰位置運動，浮球2'對紉帶3'產(chǎn)生拉力，棘輪4'在紉帶3'的拉動下正轉(zhuǎn)，棘 輪4'中的棘爪對小飛輪5'產(chǎn)生制動作用，從而使小飛輪5'轉(zhuǎn)動，并帶動轉(zhuǎn)動軸7和固定 安裝在轉(zhuǎn)動軸上的傳動輪6轉(zhuǎn)動，傳動輪6通過皮帶帶動變速箱9中的齒輪轉(zhuǎn)動，通過扭矩 輸出軸ll將扭矩輸入發(fā)電機中?？傊?，隨著波浪的推移，通過上述兩個發(fā)電系統(tǒng)中浮球的上 下交替運動，使殼體l內(nèi)的轉(zhuǎn)動軸7和固定在轉(zhuǎn)動軸上的傳動輪6始終處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，因此 能夠持續(xù)為發(fā)電機輸入轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)了發(fā)電機連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電。本實用新型中，浮球發(fā)電系統(tǒng)的個數(shù)可以根據(jù)實際需要適當增加，其數(shù)量至少為兩個。 當轉(zhuǎn)動軸上設(shè)有多個浮球發(fā)電系統(tǒng)時，每個系統(tǒng)之間均間隔一定的距離，各浮球發(fā)電系統(tǒng)之 間可以設(shè)置立板，彈簧的一端與棘輪外表面連接，另一端固定在立板上。如圖2所示，為了 使浮球交替出現(xiàn)在波峰位置，各浮球之間存在一定的高度差，并且為了保證轉(zhuǎn)動軸上的轉(zhuǎn)矩 平衡，高度相同的浮球所在的浮球發(fā)電系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動軸上的位置應(yīng)當對稱。為了防止連接浮球 的紉帶之間相互纏繞，可以在紉帶上間隔設(shè)置隔板15。該裝置中設(shè)置的傳動輪的個數(shù)可以如 圖1中所示的一個，也可以根據(jù)具體的需要設(shè)置多個。
殼體可以錨固在海底，也可以通過懸固等其它方式固定在海底位置。當殼體懸固在海底 時，為了保證殼體不受海水流向的影響可以將殼體的形狀做成如圖3和圖4所示，即殼體l 的上、下兩側(cè)面在垂直于轉(zhuǎn)動軸軸線方向相交，或如圖5和圖6所示，即殼體l的左右兩側(cè) 面在垂直于轉(zhuǎn)動軸軸線方向相交。此時殼體1的上表面可設(shè)置導(dǎo)流翼14，導(dǎo)流翼14的方向 與轉(zhuǎn)動軸軸線方向垂直，對海水起到了導(dǎo)流作用。小飛輪除了可以通過鍵連接方式固定安裝 在轉(zhuǎn)動軸上外，也可以采用焊接或其它方式與轉(zhuǎn)動軸固定連接。傳動輪的外圓周面上也可以 設(shè)置齒，其通過與變速箱中齒輪的嚙合實現(xiàn)了齒輪的旋轉(zhuǎn)，從而將轉(zhuǎn)動力矩通過轉(zhuǎn)矩輸出軸 輸入發(fā)電機中。
權(quán)利要求1、一種波浪發(fā)電裝置，包括殼體，殼體錨固在海底，殼體內(nèi)設(shè)有浮球發(fā)電系統(tǒng)，其安裝在轉(zhuǎn)動軸上，該系統(tǒng)包括彈簧、紉帶、棘輪機構(gòu)和傳動輪，棘輪機構(gòu)包括小飛輪和棘輪，小飛輪和傳動輪固定安裝在轉(zhuǎn)動軸上，傳動輪帶動變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動，其特征在于所述的棘輪呈盒狀，小飛輪設(shè)在棘輪內(nèi)，棘輪的內(nèi)圓周面設(shè)有棘爪，外圓周面纏繞紉帶，紉帶的一端固定在棘輪上，另一端與浮球連接，浮球位于殼體的外部，棘輪的密封側(cè)設(shè)有彈簧，彈簧纏繞在轉(zhuǎn)動軸上，另一端固定，所述的殼體內(nèi)至少設(shè)有兩個浮球發(fā)電系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的小飛輪通過鍵固定在轉(zhuǎn)動 軸上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的彈簧一端與棘輪外表面連 接，另一端固定在軸承座上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的殼體各浮球發(fā)電系統(tǒng)之間 設(shè)置立板，彈簧一端與棘輪外表面連接，另一端固定在立板上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的殼體上下兩側(cè)面在垂直于 轉(zhuǎn)動軸軸線的方向相交。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的殼體左右兩側(cè)面在垂直于 轉(zhuǎn)動軸軸線的方向相交。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的殼體上表面沿垂直于 轉(zhuǎn)軸軸線的方向固定導(dǎo)流翼。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的紉帶上間隔設(shè)有隔板。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的傳動輪的外圓周面設(shè)有齒， 其與變速箱中的齒輪相嚙合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的傳動輪與變速箱之間通 過皮帶傳動。
專利摘要本實用新型是一種波浪發(fā)電裝置，屬于液力機械或液力發(fā)動機領(lǐng)域。其目的在于提出一種能夠利用波浪持續(xù)發(fā)電的裝置，包括殼體，殼體錨固在海底，殼體內(nèi)設(shè)有浮球發(fā)電系統(tǒng)，其安裝在轉(zhuǎn)動軸上，該系統(tǒng)包括彈簧、紉帶、棘輪機構(gòu)和傳動輪，棘輪機構(gòu)包括小飛輪和棘輪，小飛輪和傳動輪固定安裝在轉(zhuǎn)動軸上，傳動輪帶動變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動，其中，所述的棘輪呈盒狀，小飛輪設(shè)在棘輪內(nèi)，棘輪的內(nèi)表面設(shè)有棘爪，外圓周面纏繞紉帶，紉帶的一端固定在棘輪上，另一端與浮球連接，浮球位于殼體的外部，棘輪的密封側(cè)與彈簧連接，彈簧纏繞在轉(zhuǎn)動軸上，彈簧的另一端固定，所述的殼體內(nèi)至少設(shè)有兩個浮球發(fā)電系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，抗風浪能力強，制造和施工成本低，能夠長期使用且無需人工維護。
文檔編號F03B13/16GK201347834SQ20092001727
公開日2009年11月18日 申請日期2009年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月1日
發(fā)明者劉貴杰, 張慶力, 張開升 申請人:中國海洋大學(xué)