一種單向轉換裝置及采用該裝置的發電系統的制作方法
【專利摘要】一種單向轉換裝置及采用該裝置的發電系統，該裝置主要解決現有發電技術對不規則的動力源回收效率低并且結構復雜、成本高及抗自然災害能力差等問題。其特征在于：包括所述的單向轉換裝置安裝有多根搖擺輸入軸結合超越離合器及齒輪把來自不同方向的搖擺動力源以機械傳動的方式，在慣性飛輪的作用下轉換為勻速單向旋轉的動能，從而驅動發電機組件發電。
【專利說明】
一種單向轉換裝置及采用該裝置的發電系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及能量轉換技術領域，尤其是涉及一種搖擺發電技術。
【背景技術】
[0002]環境污染、能源危機是全人類共同面臨的問題，如何在日常生活中獲取更多不規則的動能加以有效的應用，特別在自然界中獲取更多不規則的綠色能源是全人類共同的目標。大海有著取之不盡用之不完綠色可再生能源，近百年來許多國家投入了大量的資金與人才研究開發海洋發電，但由于大海波動方向很不規則，而且天氣變化無常，然而現如今的海洋發電設備大多存在著能量吸收及轉換效率低、制造成本高、抗自然災害能力不足的等因素，導致海洋發電產業長期以來遲遲未能進入產業化發展。
[0003]中國發明專利號為201010561662.8專利名稱為一種波浪發電方法以及實施此方法的系統，該發明利用浮子在波浪的作用下搖擺浮動帶動了單向轉換裝置做單向旋轉發電，雖然該發明能較好的把波浪能以機械能的形式直接帶動發電機組件發電，但在海洋中由于波浪能方向的不穩定性只能單方向的吸收海浪的來回動能，如要同時吸收海浪的側面動能及多角度的波動能則需要同時在不同角度方位安裝更多的發電裝置，導致該發明海浪的吸收效率較低，成本投入與產出效益低等不足。
【發明內容】
[0004]為了克服現有產品技術的諸多不足，本實用新型其目的在于提供一種能同時吸收來自不同方向的搖擺動力，同時把這種搖擺動力轉換為單向旋轉的機械傳動動力，并透過慣性飛輪、增速裝置及發電機組件來實現發電。本實用新型產品結構緊湊、抗自然災害能力強、造價及維護成本比較低廉，可廣泛應用多種環境的海洋發電領域且不限于海洋發電領域。
[0005]本實用新型還包括:所述的單向轉換裝置、慣性飛輪、增速齒輪組件、發電機組件、搖擺裝置，所述的單向轉換裝置包括:能吸收前后搖擺動力源并利用超越離合器與齒輪相結合轉換為單向旋轉動力并把這種單向旋轉動力傳輸給動力輸出軸的第一搖擺輸入軸;能吸收左右搖擺動力源并利用超越離合器與齒輪相結合轉換為單向旋轉動力并把這種單向旋轉動力傳輸給動力輸出軸的第二搖擺輸入軸;能吸收水平搖擺動力源并利用超越離合器與齒輪相結合轉換為單向旋轉動力并把這種單向旋轉動力傳輸給動力輸出軸的第三搖擺輸入軸;動力輸出軸。
[0006]所述的第一搖擺輸入軸與第二搖擺輸入軸水平直角錯開，即是所述的第一搖擺輸入軸與第二搖擺輸入軸的搖擺方位不一樣;所述的第三搖擺輸入軸與第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸垂直直角錯開，即是所述的第三搖擺輸入軸與第一搖擺輸入軸和第二搖擺輸入軸的搖擺方位不一樣;所述的第一搖擺輸入軸的軸線上安裝有第一齒輪、第二齒輪、第一超越離合器、第二超越離合器，所述的第一超越離合器與第二超越離合器的動力傳動方向相反，所述的第二搖擺輸入軸的軸線上安裝有第三齒輪、第四齒輪、第三超越離合器、第四超越離合器，所述的第三超越離合器與第四超越離合器的動力傳動方向相反，所述的第三搖擺輸入軸的軸線上安裝有第五齒輪、第六齒輪、第五超越離合器、第六超越離合器，所述的第五超越離合器與第六超越離合器的動力傳動方向相反，所述的動力輸出軸可嚙合于第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪中的任何一個齒輪;所述的第六齒輪和第五齒輪的齒輪直徑大于第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪和第四齒輪的齒輪直徑；所述的第五齒輪和第六齒輪同時嚙合于第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪，但此時的第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪的齒輪相互不碰觸;所述的第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪和第六齒輪在第一超越離合器、第二超越離合器、第三超越離合器、第四超越離合器、第五超越離合器、第六超越離合器的作用下始終保持獨自的單向旋轉;所述的動力輸出軸安裝有慣性飛輪，所述的動力輸出軸連接增速齒輪組件;所述的增速齒輪組件的動力輸出軸連接發電機組件;所述的第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸可選擇性的安裝搖擺裝置;所述的搖擺裝置可根據設計需要設置為擺錘、浮力艙、水波輪(螺旋槳或者葉片)或者為其它搖擺物體;所述的第一搖擺輸入軸可懸掛安裝在搖擺裝置上，第二搖擺輸入軸安裝有擺錘，第三搖擺輸入軸安裝有水平擺錘;所述的增速齒輪組件、發電機組件或者單向轉換裝置都可安裝在一個密封艙內部安裝于海底或者海面上，避免與海水的直接接觸;所述的單向轉換裝置可為單獨的密封體，第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸、動力輸出軸均安裝有所需要的軸承及油封以防止漏油及達到減少機械磨損及隔水效果;所述增速齒輪組件的齒輪增速比可根據該發明所選擇海洋區域的波浪波動頻率范圍的大小或者水流流速情況來設定齒輪的增速比，以適應于發電機發電電壓及發電頻率所需的轉速要求;發電機組件也可根據需要，安裝穩壓整流器整流后直接并入電池充電，或者可以借鑒現有的風能發電并網方式直接并入國家電網。
[0007]本實用新型的有益效果是:由于本實用新型的單向裝換裝置安裝有三支不同方位的搖擺輸入軸，可以同時吸收來自不同方向的搖擺動力源，具有不穩定動力源的能量收集機械轉換效率高、結構簡單緊湊、造價與維護成本相對低廉等有益效果，可應用于多種具有不穩定搖擺動力源的場所發電特別適用于多種海洋環境的發電。當浮力艙選用全封閉結構具有抗自然災害能力強等特點，浮力艙安裝水位平衡裝置和整流鰭以后可以很好的吸收海浪的沖擊力和加大上下浮動的角度，從而更好的提高發電效率。
【附圖說明】
[0008]圖1、三搖擺輸入軸單向轉換裝置正視剖面示意圖。
[0009]圖2、三搖擺輸入軸單向轉換裝置側視剖面示意圖。
[0010]圖3、雙搖擺輸入軸與動力輸出軸不同一方剖面示意圖。
[0011 ]圖4、雙搖擺輸入軸與動力輸出軸同一方向剖面不意圖。
[0012]圖5、多浮力艙搖擺發電裝置組合示意圖。
[0013]圖6、多浮力艙搖擺發電裝置組合艙內發電機組合示意圖。
[0014]圖7、搖擺輸入軸安裝固定海上浮體支架示意圖。
[0015]圖8、單個單向轉換裝置安裝于海上浮體支架示意圖。
[0016]圖9、多個單向轉換裝置組合安裝于海上浮體支架示意圖。
[0017]圖10、單向轉換裝置安裝重錘懸掛于浮力艙搖擺裝置俯視剖面示意圖。
[0018]圖11、單向轉換裝置安裝重錘懸掛于浮力艙搖擺裝置側視結構示意圖。
[0019]圖12、單向轉換裝置增加輔助搖擺輸入軸示意圖。
[0020]附圖中標號:
[0021]1-第一齒輪；
[0022]2-第二齒輪；
[0023]3-第三齒輪；
[0024]4-第四齒輪；
[0025]5-第五齒輪；
[0026]6-第六齒輪；
[0027]7-第一超越離合器；
[0028]8-第二超越離合器；
[0029]9-第三超越離合器；
[0030]10-第四超越離合器；
[0031]11-第五超越離合器；
[0032]12-第六超越離合器；
[0033]13-第一搖擺輸入軸；
[0034]14-第二搖擺輸入軸；
[0035]15-第三搖擺輸入軸；
[0036]16-動力輸出軸；
[0037]17-慣性飛輪；
[0038]18-支架；
[0039]19-發電機組件；
[0040]20-輔助搖擺輸入軸；
[0041 ] 21-輔助齒輪組；
[0042]22-單向轉換裝置；
[0043]23-搖擺裝置；
[0044]24-增速齒輪組件；
[0045]25-增速齒輪組件動力輸出軸；
[0046]26-海上浮體；
[0047]27-整流鰭；
[0048]28-錨鏈組件。
【具體實施方式】
[0049]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
[0050]本實用新型的單向轉換裝置如附圖1-4所示;所述的單向轉換裝置22包括:能吸收前后搖擺動力源并利用超越離合器與齒輪相結合轉換為單向旋轉動力并把這種單向旋轉動力傳輸給動力輸出軸的第一搖擺輸入軸13;能吸收左右搖擺動力源并利用超越離合器與齒輪相結合轉換為單向旋轉動力并把這種單向旋轉動力傳輸給動力輸出軸的第二搖擺輸入軸14;能吸收水平搖擺動力源并利用超越離合器與齒輪相結合轉換為單向旋轉動力并把這種單向旋轉動力傳輸給動力輸出軸的第三搖擺輸入軸15;動力輸出軸16。
[0051]所述的第一搖擺輸入軸13的軸線上安裝有第一齒輪1、第二齒輪2、第一超越離合器7和第二超越離合器8，所述的第一超越離合器7與第二超越離合器8的動力傳動方向相反，所述的第二搖擺輸入軸14的軸線上安裝有第三齒輪3、第四齒輪4、第三超越離合器9和第四超越離合器10，所述的第三超越離合器9與第四超越離合器10的動力傳動方向相反，所述的第三搖擺輸入軸15的軸線上安裝有第五齒輪5、第六齒輪6、第五超越離合器11和第六超越離合器12，所述的第五超越離合器11與第六超越離合器12的動力傳動方向相反;所述的動力輸出軸16可嚙合于第一齒輪1、第二齒輪2、第三齒輪3、第四齒輪4、第五齒輪5、第六齒輪6中的任何一個齒輪，當動力輸出軸16跟搖擺輸入軸同一方向時，搖擺輸入軸為空心體，動力輸出軸16可以穿插于空心的搖擺輸入軸內部把單向旋轉動力傳出，或者也可以動力輸出軸16設制為空心體，搖擺輸入軸穿插于空心的動力輸出軸16軸心內部;所述的第六齒輪6和第五齒輪5的齒輪直徑大于第一齒輪1、第二齒輪2、第三齒輪3和第四齒輪4的齒輪直徑;所述的第五齒輪5和第六齒輪6同時嚙合于第一齒輪1、第二齒輪2、第三齒輪3、第四齒輪4，但此時的第一齒輪1、第二齒輪2、第三齒輪3、第四齒輪4的齒輪齒相互不碰觸;所述的第一齒輪1、第二齒輪2、第三齒輪3、第四齒輪4、第五齒輪5和第六齒輪6在第一超越離合器
7、第二超越離合器8、第三超越離合器9、第四超越離合器10、第五超越離合器11、第六超越離合器12的作用下始終保持獨自的單向旋轉;所述的第一搖擺輸入軸13、第二搖擺輸入軸
14、第三搖擺輸入軸15的其中一支搖擺輸入軸可以不用分為兩段左右兩邊輸入。如附12圖所示所述的第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸其中的任何輸入軸可根據應用需要安裝增加輔助搖擺輸入軸20及輔助搖擺齒輪組21。在此本發明的單向轉換裝置22的第一搖擺輸入軸13、第二搖擺輸入軸14、第三搖擺輸入軸15可根據應用需要只保留其中的任何一支或兩支搖擺輸入軸及相關的齒輪和超越離合器。另外，在本實施方式中對本發明的單向轉換裝置進行了說明，但本發明的單向轉換裝置并不限制于此實施方式。例如:本發明的第一搖擺輸入軸13、第二搖擺輸入軸14、第三搖擺輸入軸15可以應用其它更為復雜的齒輪組合方式來實現單向裝換，或者應用液壓、氣壓輔助裝置均可以實現把來自不同方向的搖擺動力源轉換為單向旋轉動力。
[0052]以上對本實用新型的單向轉換裝置22進行了說明，下面結合附圖10-11所示作進一步說明，第二搖擺輸入軸14安裝并固定于搖擺裝置(浮力艙)23的支架18上，在此，第二搖擺輸入軸14為空心軸體，動力輸出軸16穿插于第二搖擺輸入軸14 一端為空心軸的內部，第一搖擺輸入軸13和第三搖擺輸入軸15均可以安裝搖擺裝置(擺錘)23，當浮力艙23在波浪的作用下前后擺動或左右擺動時，第一搖擺輸入軸13或第三搖擺輸入軸15上的擺錘23會在自身重力的作用下來回擺動或者帶動整個單向搖擺裝置22來回擺動，都會帶動動力輸出軸16做單向旋轉，動力輸出軸16安裝有慣性飛輪17同時連接增速齒輪組件24，增速齒輪組動力輸出軸25連接并帶動發電機組件19發電。在此，浮力艙內部至少可以安裝一套單向轉換裝置22及相關的增速齒輪組件24、發電機組件26，為了能讓浮力艙23在海浪的作用下加大擺動能力，浮力艙23可以增加整流鰭27。浮力艙23可以增加錨鏈組件28固定。在本實施方式中的浮力艙23還可以用其它搖擺裝置代替，例如汽車、船只等其它搖擺物體，以上本發明對浮力艙及擺錘作了概括性的描述但并對其形狀及材質的限制。
[0053]在以上實施方式中，對本實用新型做了詳細說明。但是，本發明并不限定于此結構。例如附圖5-6所示，浮力艙23可以由多個浮力艙23結合多個單向轉換裝置22組成，在此，單向轉換裝置22為防水密封體結構安裝于浮力艙23外部，第二搖擺輸入軸14安裝固定于浮力艙23外部，動力輸出軸16穿插于第二搖擺輸入軸14 一端為空心軸的內部，慣性飛輪17、增速齒輪組件24、發電機組件19安裝于浮力艙23內部，浮力艙23前后或前后左右均可以如此安裝單向轉換裝置22，每個浮力艙23上的單向轉換裝置22的第一搖擺輸入軸13可以通過連接桿連接另一個浮力艙23或者另一個浮力艙23上的單向轉換裝置22的第一搖擺輸入軸13組成發電群。在本實施方式中浮力艙23可以單排線式排列多浮力艙連接組成，也可以多排網格式并列多浮力艙連接組成，另外，在本實施方式中還可以增加安裝第三搖擺輸入軸15同時選擇性的安裝擺錘23或者水波輪23。
[0054]在以上實施方式中，對本實用新型做了詳細說明。但是，本發明并不限定于此結構。例如附圖7-9所示，第三搖擺輸入軸15安裝固定于海上浮體支架，第一搖擺輸入軸13和第二搖擺輸入軸14安裝有可以隨海浪漂浮轉動的浮力艙23，當浮力艙23受到海浪的沖擊時可以帶動第一搖擺輸入軸13和第二搖擺輸入軸14或者帶動整個搖擺裝置擺動，從而帶動第三搖擺輸入軸擺動，從而帶動動力輸出軸16轉動，動力輸出軸16在慣性飛輪17的作用下平穩的帶動增速齒輪組件24，增速齒輪組動力輸出軸25連接并帶動發電機組件19發電。在本實施方式中，對單向轉換裝置方式及整個發電裝置的安裝做了詳細說明，但本實施方式并不限定于此，例如，第一搖擺輸入軸13安裝固定于支架18，第二搖擺輸入軸14安裝浮力艙23;在此，第一搖擺輸入軸13安裝固定于支架18，可以橫著安裝也可以豎著安裝;第三搖擺輸入軸15可根據需要安裝浮力艙23。
[0055]海上浮體26可以安裝多個支架18同時安裝多組發電裝置組成發電群。在此，以上所述的海上浮體26可以由岸邊的固定物或者海底打粧延伸出來的支柱、大型的漂浮物等代替。
[0056]其它變形實施方式:在以上實施方式中，對本實用新型做了詳細說明。但是，本發明并不限定于此結構。例如以上所述的第一搖擺輸入軸13、第二搖擺輸入軸14、第三搖擺輸入軸15中任何一支搖擺輸入軸可根據需要安裝水波輪(螺旋槳或者葉片)23或者擺錘23。
[0057]在以上實施方式中，對本實用新型做了詳細說明。但是，本實用新型并不限定于此。例如在不改變本實用新型的整體構思上，所做的改變均在本實用新型的權利保護范圍之內。
【主權項】
1.一種單向轉換裝置，其特征在于:所述的單向轉換裝置包括:動力輸出軸；能連接前后搖擺動力源的第一搖擺輸入軸；能連接左右搖擺動力源的第二搖擺輸入軸;能連接水平搖擺動力源的第三搖擺輸入軸;其中，所述的第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸至少有兩支搖擺輸入軸同時存在。2.根據權利要求1所述的一種單向轉換裝置，其特征在于:所述動力輸出軸的安裝方向跟第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸中的任何一支搖擺輸入軸不同方向。3.根據權利要求1或2所述的一種單向轉換裝置，其特征在于:所述的動力輸出軸的安裝方向跟第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸中的任何一支搖擺輸入軸同方向。4.根據權利要求3所述的一種單向轉換裝置，其特征在于:所述的第一搖擺輸入軸的軸線上安裝有第一齒輪、第二齒輪、第一超越離合器、第二超越離合器，所述的第一超越離合器與第二超越離合器的動力傳動方向相反;所述的第二搖擺輸入軸的軸線上安裝有第三齒輪、第四齒輪、第三超越離合器、第四超越離合器，所述的第三超越離合器與第四超越離合器的動力傳動方向相反;所述的第三搖擺輸入軸的軸線上安裝有第五齒輪、第六齒輪、第五超越離合器、第六超越離合器，所述的第五超越離合器與第六超越離合器的動力傳動方向相反，所述的動力輸出軸可嚙合于第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪中的任何一個齒輪，所述的第六齒輪和第五齒輪的齒輪直徑大于第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪和第四齒輪的齒輪直徑;所述的第五齒輪和第六齒輪同時嚙合于第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪，但此時的第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪的齒輪齒相互不碰觸;所述的第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪和第六齒輪在第一超越離合器、第二超越離合器、第三超越離合器、第五超越離合器、第六超越離合器的作用下始終保持獨自的單向旋轉。5.—種采用單向轉換裝置的發電系統，包括:單向轉換裝置、搖擺裝置、發電機組件，其特征在于:所述的單向轉換裝置包括動力輸出軸;能連接前后搖擺動力源的第一搖擺輸入軸;能連接左右搖擺動力源的第二搖擺輸入軸;能連接水平搖擺動力源的第三搖擺輸入軸；所述的動力輸出軸的安裝方向跟第一搖擺輸出軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸中的任何一支搖擺輸入軸同一方向或不同一方向；其中，所述的第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸至少有兩支搖擺輸入軸同時存在，所述的第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸至少有一支搖擺輸入軸連接搖擺裝置。6.根據權利要求5所述的發電系統，其特征在于:所述的動力輸出軸裝有慣性飛輪，所述的動力輸出軸連接增速齒輪組件，所述增速齒輪組件的動力輸出軸連接發電機組件。7.根據權利要求5或6所述的發電系統，其特征在于:所述的搖擺裝置為可以隨波浪而擺動的浮力艙。8.根據權利要求7所述的發電系統，其特征在于:所述的第二搖擺輸入軸安裝固定于浮力艙，所述的第一搖擺輸入軸直接連接另一個浮力艙。9.根據權利要求7所述的發電系統，其特征在于:所述的第二搖擺輸入軸安裝固定于浮力艙，所述的第一搖擺輸入軸連接另一浮力艙上的單向轉換裝置的第一搖擺輸入軸。10.根據權利要求8或9所述的發電系統，其特征在于:所述浮力艙可以由多個浮力艙結合多個單向轉換裝置相互連接組成。11.根據權利要求7所述的發電系統，其特征在于:所述的第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸，其中，有一支搖擺輸入軸安裝固定于海上浮體的支架上。12.根據權利要求11所述的發電系統，其特征在于:所述的發電機組件及單向轉換裝置安裝固定于海上浮體的支架上。13.根據權利要求12所述的發電系統，所述的海上浮體支架至少安裝一個單向轉換裝置。14.根據權利要求13所述的發電系統，其特征在于:所述的第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸，其中，有一支搖擺輸入軸安裝水波輪，所述的水波輪是螺旋槳或者葉片。15.根據權利要求5至6中任一項所述的發電系統，其特征在于:所述的第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸至少有一搖擺輸入軸安裝擺錘。16.根據權利要求15所述的發電系統，其特征在于:所述的第一搖擺輸入軸、第二搖擺輸入軸、第三搖擺輸入軸，其中，有一支搖擺輸入軸安裝固定于浮力艙或其它搖擺物體。
【文檔編號】F03B13/12GK205445921SQ201620005310
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月7日
【發明人】不公告發明人
【申請人】吳欽發