一種回型杠桿式波浪能發電裝置的制造方法
【專利摘要】一種回型杠桿式波浪能發電裝置，其屬于海洋能發電領域。該裝置將海洋表面的波浪能通過浮箱、回型杠桿、曲軸等機械方式收集并傳遞給轉盤，由轉盤帶動發電機組發電，工藝結構簡單。整個工藝結構只有浮箱置于海面，其他部分都可置于海面以上或岸上，降低了海洋大風、高鹽、高濕等惡劣環境對裝置的破壞。本裝置的回型杠桿及杠桿兩段硬質彈簧可將波浪能穩定利用，有效降低海面大風浪的拉傷破壞風險。本裝置可安裝后自動運轉，不需要人員實施操控，節省人力資源成本。本裝置結構全部為機械方式，不需要任何其他外力或能源、也沒有任何污廢排放，節能環境，可持久使用。
【專利說明】
一種回型杠桿式波浪能發電裝置
技術領域
[0001] 本發明涉及一種回型杠桿式波浪能發電裝置，其屬于海洋能發電領域。主要利用 海面清潔、無窮的波浪能，將海洋表面上下波動的波浪動能通過大型浮箱、回型杠桿、曲軸 等轉換為驅動轉盤轉動，并帶動發電機組運轉發電的裝置。
【背景技術】
[0002] 波浪能是風吹動海洋表面形成波浪所具有的動能和勢能，是最重要的海洋能之 一。全世界波浪能的理論估算值為l〇9kw量級，我國沿海波浪能理論年平均功率為1.3 X 107kw，浙江、福建、廣東和臺灣沿海波浪能最為豐富。將波浪能收集起來并轉換為電能作為 社會經濟發展的能源補給是當前海洋能開發利用研究的主要領域。目前，已經研發成功的 波浪能發電裝置按照設計結構，有點頭鴨式、波面筏式、波力發電船式、環礁式、整流器式、 波流式等十多種，但是由于波浪能極不穩定，加上波浪能開發利用所處的海況多為風大、浪 急、高鹽、高濕等惡劣環境，成功投入實踐應用的波浪能發電裝置并不多，且都處于小規模 海試。我國人口眾多，能源資源有限，社會經濟快速發展需要海量的能源供給驅動。目前，我 國能源利用結構中70%以上為煤炭，煤炭等化石能源的大規模開發利用一方面破壞地質環 境，最為突出的是煤炭大規模消費產生的霧霾等嚴重的環境污染問題。海洋波浪能是一種 取之不盡、清潔環保的新型能源資源，研發經濟可行、堅固耐用的波浪能發電裝置，將無窮 的波浪能轉化為電能，是優化我國能源結構，實現綠色發展、解決環境問題的重要技術領 域。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提供一種結構簡單、堅固耐用、經濟可行、自動運轉的回型杠桿式 波浪能發電裝置。
[0004] 本發明解決現有技術問題所采用的技術方案:一種回型杠桿式波浪能發電裝置， 它包括浮箱和回型杠桿，回型杠桿的一端與設置在浮箱上的浮箱連接桿柔性連接，回型杠 桿另一端的杠桿旋球與曲軸一端的杠桿旋球巢柔性連接，回型杠桿作用在固定支柱上，浮 箱連接桿上設有浮箱硬質彈簧；曲軸另一端的轉盤連接桿旋球巢與轉盤連接桿上的轉盤連 接桿旋球柔性連接，曲軸中段設有曲軸硬質彈簧;轉盤連接桿固定連接在小轉盤上，小轉盤 與大轉盤同軸固定連接，大轉盤外周上的大轉盤齒輪與設置在發電機軸上的發電機軸端齒 輪相配合；回型杠桿作用在固定支柱上的點為固定支點，固定支點到浮箱連接桿之間的回 型杠桿為浮箱杠桿段，固定支點到曲軸之間的回型杠桿為曲軸杠桿段;所述浮箱杠桿段與 曲軸杠桿段的長度比例大于3:1;所述大轉盤可根據轉動功率，設置若干個由其驅動的發電 機組，以提尚整體發電功率。
[0005] -種回型杠桿式波浪能發電裝置的工作過程為:置于海洋表面的浮箱隨波浪反復 上浮-下沉，浮箱上浮時推動浮箱連接桿上升，以固定支點為杜桿支點，進而推動浮箱杜桿 段上升則曲軸杠桿段下降，曲軸杠桿段帶動曲軸下拉，通過轉盤連接桿驅動小轉盤轉動，小 轉盤帶動大轉盤轉動;浮箱下沉時拉動浮箱連接桿下降，以固定支點為杜桿支點，進而拉動 浮箱杠桿段下降則曲軸杠桿段上升，曲軸杠桿段推動曲軸上升，通過轉盤連接桿繼續驅動 小轉盤轉動，小轉盤帶動大轉盤不停轉動。大轉盤通過轉盤周邊的齒輪驅動發電機軸快速 旋轉，發電機運轉發電。浮箱隨波浪如此反復地上下浮沉，將波浪能通過與之連接的回型杠 桿、曲軸傳遞到轉盤，轉盤不停轉動過程中以齒輪驅動多個發電機組穩定運轉發電。
[0006] 本發明專利的有益效果為：（1)該裝置將海洋表面的波浪能通過浮箱、回型杠桿、 曲軸等機械方式收集并傳遞給轉盤，由轉盤帶動發電機組發電，工藝結構簡單。（2)浮箱杠 桿段與曲軸杠桿段的長度比例大于3:1，一方面可以提升曲軸驅動轉盤的力量，提高轉盤帶 動發電機組的數量，增加發電效率，另一方面，可以有效壓縮海面波浪大小引起的波幅變 化，降低大風浪對發電裝置的拉傷風險。（3)回型杠桿為反回型，回型杠桿與浮箱連 接端、回型杠桿與曲軸連接端分別設有硬質彈簧，硬質彈簧能在強力作用下升縮，可有效調 節波浪的波高變幅，防止大風浪引起的過高或過低波峰、波谷拉傷波浪能發電裝置。（4)由 于大轉盤上的齒輪與發電機軸端齒輪之間輪徑差異較大，大轉盤齒輪慢速轉動傳遞到發電 機軸端齒輪會加速發電機運轉，提高發電效率。（5)整個工藝結構只有浮箱置于海面，其他 部分都可置于海面以上或岸上，降低了海洋大風、高鹽、高濕等惡劣環境對裝置的破壞。（6) 本裝置安裝后可自動運轉，不需要人員實時操控，節省人力資源成本。（7)本裝置結構全部 為機械方式，不需要任何其他外力或能源、也沒有任何污廢排放，節能環境，可持久使用。
【附圖說明】
[0007] 圖1是一種回型杠桿式波浪能發電裝置的結構圖。
[0008] 圖2是發電裝置中轉盤的主視圖。
[0009] 圖3是曲軸的放大圖。
[0010]圖中：1、浮箱，2、回型杠桿，2a、浮箱杜桿段，2b、曲軸杜桿段，2c、杜桿旋球，3、固定 支柱，3a、固定支點，4、曲軸，4a、曲軸硬質彈簧，4b、轉盤連接桿旋球巢，4c、杜桿旋球巢，5、 轉盤連接桿，5a、轉盤連接桿旋球，6、發電機組，7、固定支架，8、小轉盤，9、大轉盤，10、大轉 盤齒輪，11、浮箱連接桿，11a、浮箱硬質彈簧，12、轉盤軸，13、發電機軸，13a、發電機軸端齒 輪。
【具體實施方式】
[0011]圖1-3示出了一種回型杠桿式波浪能發電裝置，它包括浮箱1和回型杠桿2,回型杠 桿2的一端與設置在浮箱上的浮箱連接桿11柔性連接，回型杠桿2另一端的杠桿旋球2c與曲 軸4 一端的杠桿旋球巢4c柔性連接，回型杠桿2作用在固定支柱3上，浮箱連接桿11上設有浮 箱硬質彈簧11a;曲軸4另一端的轉盤連接桿旋球巢4b與轉盤連接桿5上的轉盤連接桿旋球 5a柔性連接，曲軸4中段設有曲軸硬質彈簧4a;轉盤連接桿5固定連接在小轉盤8上，小轉盤8 與大轉盤9同軸固定連接，大轉盤9外周上的大轉盤齒輪10與設置在發電機軸13上的發電機 軸端齒輪13a相配合；回型杠桿2作用在固定支柱3上的點為固定支點3a，固定支點3a到浮箱 連接桿11之間的回型杠桿2為浮箱杠桿段2a，固定支點3a到曲軸4之間的回型杠桿2為曲軸 杠桿段2b;所述浮箱杠桿段2a與曲軸杠桿段2b的長度比例大于3:1;發電機組6和轉盤軸12 固定在固定支架7上。
[0012] 置于海洋表面的浮箱1隨波浪能往復上浮-下沉，浮箱1上浮時推動浮箱連接桿11 上升，以固定支點3a為杠桿支點，進而帶動浮箱杠桿段2a上升則曲軸杠桿段2b下降，曲軸杠 桿段2b帶動曲軸4下拉，通過轉盤連接桿5驅動小轉盤8轉動;浮箱1下沉時拉動浮箱連接桿 11下降，以固定支點3a為杠桿支點，進而拉動浮箱杠桿段2a下降則曲軸杠桿段2b上升，曲軸 杠桿段2b推動曲軸4上升，通過轉盤連接桿5驅動小轉盤8繼續轉動;小轉盤8帶動大轉盤9轉 動。大轉盤9通過大轉盤齒輪10驅動發電機軸13快速旋轉，電機軸13的快速旋轉帶動發電機 組6穩定運轉，發電機組6穩定運轉過程中形成持續發電能力。浮箱1隨波浪如此反復地上下 浮沉，將波浪能通過與之連接的回型杠桿2、曲軸4傳遞到小轉盤8，小轉盤8帶動大轉盤9不 停轉動過程中以齒輪驅動多個發電機組6穩定運轉發電。
[0013] 浮箱為封閉中空鋼質箱體，置于波浪能豐富的海域;固定支柱設置于海岸或淺海， 作為支撐杠桿的固定支點；回型杠桿置于固定支點之上，一端連接浮箱，另一端連接曲軸， 回型杠桿長度根據場地需要設計，固定支點兩端長度比例3:1以上；曲軸一端柔性連接回型 杠，另一端柔性連接轉盤，曲軸中間為硬質彈簧，可升縮;轉盤由大轉盤和小轉盤組成，大轉 盤和小轉盤之間同軸固定連接，由回型杠桿反復升降通過曲軸驅動不停轉動;發電機組若 干個通過齒輪與大轉盤連接，由大轉盤轉動驅動發電機組運轉發電。置于海域的浮箱隨波 浪能引起的水面升降反復上浮<-> 下沉，浮箱的沉浮通過回型杠傳遞到杠桿另一端的曲 軸，曲軸不停上下運動驅動小轉盤轉動，小轉盤帶動大轉盤轉動，大轉盤通過齒輪驅動連接 的多個發電機組運轉發電。本發明專利利用杠桿原理將用之無窮的海洋波浪能自動轉化為 電能，不需要任何其他能源與人工實時操作，無任何污染物、廢棄物產生，環保高效，極具實 際應用價值，對于解決我國能源資源供給短缺，化石能源利用產生的環境污染問題等具有 重要的意義。
[0014] 采用上述技術方案工作時，置于海洋表面浮箱隨波浪能反復上浮-下沉，浮箱上浮 時拉動與之連接的回型杠桿浮箱段上升，連接曲軸的另一端下降，帶動曲軸下拉，驅動小轉 盤轉動;浮箱上浮到波峰后開始下沉，拉動與之連接的回型杠桿浮箱段下降，連接曲軸的另 一端上升，帶動曲軸上推，繼續驅動小轉盤轉動；小轉盤帶動大轉盤不停轉動，由于大轉盤 上的齒輪與發電機組齒輪之間輪徑差異較大，大轉盤慢速轉動傳遞到發電機組齒輪會加速 發電機組運轉，提高發電效率。大轉盤可根據轉動功率，設置若干個由其驅動的發電機組， 以提高整體發電功率。浮箱隨波浪如此反復上下浮沉，將波浪能通過與之連接的回型杠桿、 曲軸傳遞到轉盤，轉盤不停轉動過程中以齒輪驅動多個發電機組運行發電。回型杠桿兩端 的硬質彈簧能有效調節波浪振幅，防止大浪引起波峰、波谷振幅過大對裝置的拉傷。依據杠 桿原理，固定支點到浮箱的距離是固定支點到曲軸距離的3倍以上，則曲軸拉動轉盤的力量 是浮箱沉浮力的3倍以上，同時曲軸的上下擺幅只有浮箱沉浮高差的1/3以下。
[0015] 以上內容是結合具體的優選技術方案對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的 保護范圍。
【主權項】
1. 一種回型杠桿式波浪能發電裝置，它包括浮箱（I)，其特征在于：它還包括回型杠桿 (2)，回型杠桿(2)的一端與設置在浮箱上的浮箱連接桿（11)柔性連接，回型杠桿(2)另一端 的杠桿旋球(2 c )與曲軸(4 )上的杠桿旋球巢(4c )柔性連接，回型杠桿（2)作用在固定支柱 (3 )上，浮箱連接桿(11)上設有浮箱硬質彈簧(11 a );曲軸(4 )上的轉盤連接桿旋球巢(4b )與 轉盤連接桿(5)上的轉盤連接桿旋球(5a)柔性連接，曲軸(4)中段設有曲軸硬質彈簧(4a); 轉盤連接桿(5)固定連接在小轉盤(8)上，小轉盤(8)與大轉盤(9)同軸固定連接，大轉盤(9) 外周上的大轉盤齒輪（10)與設置在發電機軸（13)上的發電機軸端齒輪（13a)相配合；回型 杠桿(2)作用在固定支柱(3)上的點為固定支點（3a)，固定支點(3a)到浮箱連接桿(11)之間 的回型杠桿(2)為浮箱杠桿段(2a)，固定支點（3a)到曲軸(4)之間的回型杠桿(2)為曲軸杠 桿段(2b);所述浮箱杠桿段(2a)與曲軸杠桿段(2b)的長度比例大于3:1; 置于海洋表面的浮箱（1)隨波浪能反復上浮-下沉，浮箱（1)上浮時推動浮箱連接桿 (11)上升，以固定支點（3a )為杠桿支點，進而帶動浮箱杠桿段(2a)上升則曲軸杠桿段(2b ) 下降，曲軸杠桿段(2b)帶動曲軸(4)下拉，通過轉盤連接桿(5 )驅動小轉盤(8)轉動;浮箱（1) 下沉時拉動浮箱連接桿（11)下降，以固定支點（3a)為杠桿支點，進而拉動浮箱杠桿段(2a) 下降則曲軸杠桿段(2b)上升，曲軸杠桿段(2b)推動曲軸(4)上升，通過轉盤連接桿(5)驅動 小轉盤(8)繼續轉動；小轉盤(8)帶動大轉盤（9)轉動，大轉盤（9)通過齒輪驅動發電機軸 (13)旋轉，電機軸（13)的旋轉帶動發電機組(6)穩定運轉，發電機組(6)穩定運轉過程中形 成持續發電能力。
【文檔編號】F03B13/20GK105888956SQ201610279581
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月3日
【發明人】索安寧, 張豐收, 曹可, 閆吉順
【申請人】國家海洋環境監測中心