專利名稱：波浪發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液力機(jī)械或液力發(fā)動(dòng)機(jī)，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(dòng)力的發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
廣闊的海洋蘊(yùn)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(jī)組，利用潮汐漲落時(shí)海水水位 的升降，使海水通過水輪機(jī)時(shí)推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，也就是利用海水的勢(shì)能和動(dòng)能，通過 水輪發(fā)電機(jī)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(jī)電投資大，造價(jià)高，維護(hù)難，潮 差和水頭在一日內(nèi)經(jīng)常變化，有間歇性，同時(shí)對(duì)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(chǔ)存的巨大能量，對(duì)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(jī)，但是目前的波浪發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力都比較小，且不能實(shí) 現(xiàn)連續(xù)工作，不能滿足實(shí)際需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明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(jiǎn)單，使用方 便，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，制造和施工成本低，能夠長期使用且無需人工維護(hù)。 本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實(shí)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(dòng)軸上，該系統(tǒng)包括彈簧、紉帶、棘輪機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)輪，棘輪機(jī)構(gòu)包 括小飛輪和棘輪，小飛輪和傳動(dòng)輪固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，傳動(dòng)輪帶動(dòng)變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)， 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(dòng)軸上，彈簧的另一端固定，所述的殼體內(nèi)至少設(shè)有兩個(gè)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(shí)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。 本發(fā)明中，所述的小飛輪可以通過鍵連接方式固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，也可以通過焊接 等其它固定連接方式固定在轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)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(dòng)軸軸線的方向相交，同時(shí)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(gè)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(dāng)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(dāng)相互對(duì)稱。當(dāng)設(shè)置的浮球較多時(shí)，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(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩連續(xù)均勻地輸送給發(fā)電機(jī)，可以在傳動(dòng)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(dòng)輪與變速箱之間呈皮帶傳動(dòng)，通過皮帶輪
帶動(dòng)變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。變速箱中的齒輪通過轉(zhuǎn)矩輸出軸與發(fā)電機(jī)連接，通過傳動(dòng)輪帶
動(dòng)變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)矩輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)將轉(zhuǎn)矩輸入發(fā)電機(jī)。 該發(fā)電裝置通過設(shè)置多個(gè)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(dá)波峰位置的過程，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)發(fā)電當(dāng)一個(gè)浮球發(fā)電系統(tǒng)中的浮球向波峰位置移動(dòng)時(shí)，
通過與其連接的紉帶拉動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小飛輪在棘輪中棘爪的制動(dòng)作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使轉(zhuǎn)動(dòng)
軸和傳動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，傳動(dòng)輪帶動(dòng)變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將轉(zhuǎn)動(dòng)力矩輸入發(fā)電機(jī)中，同時(shí)與棘輪
連接的彈簧產(chǎn)生一定的彈性勢(shì)能。下一時(shí)刻當(dāng)該系統(tǒng)中的浮球向波谷位置移動(dòng)時(shí)，扭簧中
的彈性勢(shì)能釋放，帶動(dòng)棘輪反轉(zhuǎn)，棘輪反轉(zhuǎn)過程中棘爪對(duì)小飛輪沒有制動(dòng)作用，同時(shí)向波峰
位置移動(dòng)的的另一發(fā)電系統(tǒng)中的浮球使轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)裝置的連續(xù)發(fā)電。 本發(fā)明的有益效果是裝置中的主要部件和與其匹配的發(fā)電機(jī)都安裝在密封的殼
體內(nèi)，運(yùn)轉(zhuǎn)安全可靠，不易受損，且殼體錨固在海底，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)；通過設(shè)置多個(gè)浮球發(fā)電
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電；并且該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為在紉帶上間隔設(shè)置隔板的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為第一種殼體形狀的左視圖； 圖4為第一種殼體形狀的俯視圖； 圖5為第二種殼體形狀的左視圖； 圖6為第二種殼體形狀的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，該裝置包括殼體l，殼體1錨固在海底。殼體1內(nèi)設(shè)置兩個(gè)浮球發(fā)電 系統(tǒng)a和b，兩個(gè)系統(tǒng)安裝在同一根轉(zhuǎn)動(dòng)軸7上。浮球發(fā)電系統(tǒng)包括扭簧、棘輪機(jī)構(gòu)和傳動(dòng) 輪，棘輪機(jī)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(dòng)軸7上，棘爪41可以對(duì)小飛輪5 產(chǎn)生制動(dòng)作用。棘輪4通過其密封側(cè)上的孔安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸7上，但是由于密封側(cè)上的孔直 徑大于轉(zhuǎn)動(dòng)軸7的直徑，因此棘輪4不隨轉(zhuǎn)動(dòng)軸4轉(zhuǎn)動(dòng)。棘輪的密封側(cè)與扭簧8，扭簧8纏 繞在轉(zhuǎn)動(dòng)軸7上，其另一端固定在殼體軸承座13上，當(dāng)該裝置處于未工作狀態(tài)時(shí)，扭簧8中 的彈性勢(shì)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(dòng)軸7上固定安裝有傳動(dòng)輪6，傳動(dòng) 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(shí)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
4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(dāng)該裝置處于為工作狀態(tài)時(shí) 扭簧8和8'中的彈性勢(shì)能為零。當(dāng)海面出現(xiàn)波浪時(shí)，浮球會(huì)隨波浪上下浮動(dòng)，同時(shí)會(huì)對(duì)與其 連接的紉帶產(chǎn)生拉動(dòng)。當(dāng)浮球發(fā)電系統(tǒng)a中的浮球2隨著波浪到達(dá)波峰時(shí)，浮球2處于上 浮過程，該過程中浮球2拉動(dòng)紉帶3，使紉帶3帶動(dòng)棘輪4正轉(zhuǎn)，棘輪4內(nèi)圓周面的棘爪41 對(duì)小飛輪5產(chǎn)生制動(dòng)作用，從而帶動(dòng)小飛輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸7在小飛輪5的帶動(dòng)下也開 始轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸7上的傳動(dòng)輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過皮帶帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的變速箱9中的齒 輪旋轉(zhuǎn)，通過轉(zhuǎn)矩輸出軸11將轉(zhuǎn)矩輸入發(fā)電機(jī)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(shì)能；此時(shí)浮球發(fā)電系統(tǒng)b中的浮球2'恰好隨著波浪到達(dá)波谷位置，其不 會(huì)拉動(dòng)紉帶3'，該系統(tǒng)中的飛輪機(jī)構(gòu)不動(dòng)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(yùn)動(dòng)，浮球2對(duì)紉帶3的拉力逐漸減小，當(dāng)浮球2對(duì)紉帶3的拉力為零時(shí)， 扭簧8中的彈性勢(shì)能釋放，帶動(dòng)棘輪4反轉(zhuǎn)，同時(shí)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(huì)對(duì)小飛輪產(chǎn)生制動(dòng)作用，棘輪4處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)；而此時(shí)浮球發(fā)電系統(tǒng)b中 的浮球2'逐漸向波峰位置運(yùn)動(dòng)，浮球2'對(duì)紉帶3'產(chǎn)生拉力，棘輪4'在紉帶3'的拉動(dòng)下 正轉(zhuǎn)，棘輪4'中的棘爪對(duì)小飛輪5'產(chǎn)生制動(dòng)作用，從而使小飛輪5'轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸7 和固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的傳動(dòng)輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)輪6通過皮帶帶動(dòng)變速箱9中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通 過扭矩輸出軸ll將扭矩輸入發(fā)電機(jī)中?？傊?，隨著波浪的推移，通過上述兩個(gè)發(fā)電系統(tǒng)中 浮球的上下交替運(yùn)動(dòng)，使殼體1內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸7和固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的傳動(dòng)輪6始終處于轉(zhuǎn)動(dòng) 狀態(tài)，因此能夠持續(xù)為發(fā)電機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電。
本發(fā)明中，浮球發(fā)電系統(tǒng)的個(gè)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)增加，其數(shù)量至少為兩個(gè)。 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸上設(shè)有多個(gè)浮球發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)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(dòng)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(dòng)軸上的位置應(yīng)當(dāng)對(duì)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(dòng)輪的個(gè) 數(shù)可以如圖1中所示的一個(gè)，也可以根據(jù)具體的需要設(shè)置多個(gè)。 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(dāng)殼體懸固 在海底時(shí)，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1的上、下兩側(cè)面在垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸線方向相交，或如圖5和圖6所示，即殼體1的左 右兩側(cè)面在垂直于轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸線方向相交。此時(shí)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(dòng)軸軸線方向垂直，對(duì)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(dòng)軸上外，也可以采用焊接或其它方式與轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定連接。傳動(dòng)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(shí)現(xiàn)了齒輪的旋轉(zhuǎn)，從而將轉(zhuǎn)動(dòng)力矩通 過轉(zhuǎn)矩輸出軸輸入發(fā)電機(jī)中。
權(quán)利要求
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(dòng)軸上，該系統(tǒng)包括彈簧、紉帶、棘輪機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)輪，棘輪機(jī)構(gòu)包括小飛輪和棘輪，小飛輪和傳動(dòng)輪固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，傳動(dòng)輪帶動(dòng)變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)軸上，另一端固定，所述的殼體內(nèi)至少設(shè)有兩個(gè)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(dòng)軸上。
3. 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1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)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1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(dòng)軸軸線的方向相交。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的殼體左右兩側(cè)面在垂直 于轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)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l所述的波浪發(fā)電裝置，其特征在于所述的傳動(dòng)輪與變速箱之間通 過皮帶傳動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明是一種波浪發(fā)電裝置，屬于液力機(jī)械或液力發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)軸上，該系統(tǒng)包括彈簧、紉帶、棘輪機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)輪，棘輪機(jī)構(gòu)包括小飛輪和棘輪，小飛輪和傳動(dòng)輪固定安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，傳動(dòng)輪帶動(dòng)變速箱中的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dòng)軸上，彈簧的另一端固定，所述的殼體內(nèi)至少設(shè)有兩個(gè)浮球發(fā)電系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，抗風(fēng)浪能力強(qiáng)，制造和施工成本低，能夠長期使用且無需人工維護(hù)。
文檔編號(hào)F03B13/16GK101769224SQ20091001361
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國海洋大學(xué)