擺式波浪能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種擺式波浪能發(fā)電裝置，其結(jié)構(gòu)包括底座、擺板及傳動裝置，所述擺板置于海水中，并通過擺板軸與傳動裝置相連，所述傳動裝置包括第一錐齒輪、第二錐齒輪及第三錐齒輪，所述第一錐齒輪固定在擺板軸上，所述第二錐齒輪和第三錐齒輪同軸，且對稱設(shè)置在第一錐齒輪兩側(cè)，并分別與第一錐齒輪相嚙合，所述第二錐齒輪和第三錐齒輪分別通過棘輪離合器與輸出軸相連，所述輸出軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連。本發(fā)明采用傳動裝置及棘輪離合器，將擺板的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為單向輸出，使擺板無論朝哪個方向運(yùn)動，輸出都是朝一個方向，實(shí)現(xiàn)了全波浪吸收，能量輸出穩(wěn)定，傳遞效率高，且具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，裝置小巧，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】擺式波浪能發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種擺式海洋波浪能發(fā)電裝置，具體地說，本發(fā)明涉及一種擺式波浪能的吸收、傳遞，以及將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，屬于波浪能利用【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，能源需求及能源緊缺已成為大家共同關(guān)注的課題，由于被人們廣泛使用的煤炭、石油、天然氣、水能、木材等常規(guī)傳統(tǒng)能源隨著消耗而日益減少，人們急需新的能源來替代這些常規(guī)能源。而海洋中蘊(yùn)藏著十分豐富的能源，這些能源主要包括波浪能、潮汐能、鹽濃度、溫度差等。其中波浪能是海洋中取之不盡、用之不竭的一種可再生能源，如果進(jìn)行有效地開發(fā)，就能造福于人類，但是由于波浪能的不穩(wěn)定和不確定性，人們對其利用率還不高。
[0003]目前，我國已投入了大量的人力、物力和財(cái)力對其深入研究并且開發(fā)出了幾種典型的波浪能發(fā)電類型，例如:擺式、點(diǎn)頭鴨式、振蕩水柱式、振蕩浮子式等。但是這些波浪能發(fā)電機(jī)構(gòu)，無論在成本、結(jié)構(gòu)技術(shù)和實(shí)用價值上都未能滿足使用要求?，F(xiàn)有技術(shù)對于波浪能發(fā)電領(lǐng)域存在著如下問題:
[0004]首先，波浪能的能量傳遞效率低以及輸出不穩(wěn)定。由于波浪無時無刻都發(fā)生著不穩(wěn)定變化，難以通過固定的設(shè)備對其控制。如果采用先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)技術(shù)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在成本價值上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出所得到的價值。
[0005]其次，波浪能發(fā)電成本比較高。據(jù)有關(guān)專家的計(jì)算，現(xiàn)階段海洋波浪能的發(fā)電成本比常規(guī)的熱發(fā)電高出10倍左右，因此成本問題已經(jīng)成為普及和大規(guī)模利用波浪能發(fā)電的最大障礙。只有改進(jìn)波浪能發(fā)電的技術(shù)，減小發(fā)電成本，才能使波浪能發(fā)電真正達(dá)到實(shí)用水平，從而為人們所利用。
[0006]最后，現(xiàn)有波浪能工程性能差，波浪能發(fā)電裝置大多是直接放置在海水中的，由于海洋環(huán)境下臺風(fēng)天氣是時常出現(xiàn)的，臺風(fēng)又具有巨大的破壞能力，會損壞波浪能裝置，從而造成裝置失效。而且海水具有腐蝕性，裝置容易被海水被腐蝕，極大縮短了波浪能發(fā)電裝置的使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，而提供一種擺式波浪能發(fā)電裝置，該擺式波浪能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)緊湊，成本低，能量輸出穩(wěn)定，傳輸效率高，而且可以有效提高裝置的使用壽命。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:擺式波浪能發(fā)電裝置，包括底座、與底座相連的擺板及安裝在底座上的傳動裝置，所述擺板置于海水中，所述擺板通過擺板軸與傳動裝置相連，所述傳動裝置包括第一錐齒輪、第二錐齒輪及第三錐齒輪，所述第一錐齒輪固定在擺板軸上，所述第二錐齒輪和第三錐齒輪同軸，且對稱設(shè)置在第一錐齒輪兩側(cè)，并分別與第一錐齒輪相嚙合，所述第二錐齒輪和第三錐齒輪分別通過其上棘輪離合器與輸出軸相連，所述輸出軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連。
[0009]進(jìn)一步地，所述棘輪離合器包括兩個棘輪及分別兩個棘輪相配合的棘爪，所述兩個棘輪固定在輸出軸上，并分別設(shè)在第二錐齒輪和第三錐齒輪的內(nèi)部，并與第二錐齒輪和第三錐齒輪相脫離，所述兩個棘輪方向相同，所述棘爪一端對稱固定在第二錐齒輪和第三錐齒輪的轉(zhuǎn)盤上，所述棘爪另一端插接在棘輪的各齒之間，并可與棘輪的各齒相脫離。
[0010]進(jìn)一步地，所述棘爪兩個一組，對稱設(shè)置在每個棘輪兩側(cè)，并通過滾軸相連，且滾軸插接在棘輪的各齒之間。
[0011]進(jìn)一步地，所述第二錐齒輪與第三錐齒輪上的棘爪在轉(zhuǎn)動時方向正好相反。
[0012]進(jìn)一步地，所述滾軸兩端通過軸承與棘爪相連。
[0013]進(jìn)一步地，所述擺板軸一端設(shè)有發(fā)條阻尼器。
[0014]進(jìn)一步地，所述擺板軸轉(zhuǎn)動將發(fā)條阻尼器壓緊收縮，當(dāng)擺板軸轉(zhuǎn)動到一定位置時，發(fā)條阻尼器達(dá)到壓緊收縮的極限值，所述擺板開始反向向初始位置開始擺動。
[0015]進(jìn)一步地，所述底座為兩個，設(shè)置在擺板的兩側(cè)。
[0016]進(jìn)一步地，所述兩個底座上分別設(shè)有擺板軸軸承座，所述擺板軸安設(shè)在擺板軸軸承座上,且可轉(zhuǎn)動。
[0017]進(jìn)一步地，其中一底座上還設(shè)有兩個輸出軸軸承座，所述輸出軸安設(shè)在輸出軸軸承座上,且可轉(zhuǎn)動。
[0018]本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明采用簡單的錐齒輪傳動裝置，以及棘輪離合器，將擺板的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為單向輸出，即將擺板的雙向輸入轉(zhuǎn)化為單向輸出，使擺板無論朝哪個方向運(yùn)動，輸出都是朝一個方向，實(shí)現(xiàn)了全波浪吸收，能量輸出穩(wěn)定，傳遞效率高，且成本低。
[0019]本發(fā)明采用錐齒輪來傳遞兩個相交軸之間的運(yùn)動和動力，具有傳動穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡單且緊湊，裝置小巧的優(yōu)點(diǎn)。
[0020]而且由于本發(fā)明設(shè)置了底座，將底座固定于海面上或岸邊，除擺板外的其他裝置都至于海面以上，減少了海水對裝置的腐蝕，極大地提高了本發(fā)明波浪能發(fā)電裝置的使用壽命。
[0021]本發(fā)明通過發(fā)條阻尼器，能夠防止擺板的轉(zhuǎn)動角度超過界限，也能使擺板向初始位置轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動，且發(fā)條成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。
[0022]本發(fā)明將滾軸插接在棘輪的各齒之間，當(dāng)棘爪在棘輪上滑動時，滾軸在棘輪上滾動代替滑動，能夠減小棘爪與棘輪之間的摩擦，從而減小棘爪的損耗。
[0023]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明擺式波浪能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明擺式波浪能發(fā)電裝置另一角度的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明擺式波浪能發(fā)電裝置俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖4為本發(fā)明棘輪離合器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5為本發(fā)明棘爪的結(jié)構(gòu)示意圖。[0029]圖中標(biāo)號說明:1、底座；2、擺板；3、傳動裝置；4、棘輪離合器；5、擺板軸；6、發(fā)條阻尼器；7、輸出軸；11、第一底座；12、第二底座；13擺板軸軸承座；14、擺板軸軸承座；15、輸出軸軸承座；16、輸出軸軸承座；31、第一錐齒輪；32、第二錐齒輪；33、第三錐齒輪；41、棘爪；42、棘輪；43、滾軸；44、棘輪齒；45、軸承。
【具體實(shí)施方式】
[0030]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的擺式波浪能發(fā)電裝置的【具體實(shí)施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
[0031]如圖1、圖2及圖3所示，本發(fā)明一種擺式波浪能發(fā)電裝置，包括底座1、擺板2、傳動裝置3、棘輪離合器4、擺板軸5、發(fā)條阻尼器6及輸出軸7。
[0032]所述底座I由第一底座11和第二底座12組成，固定于海面或海邊以支撐整個裝置。在第一底座11上設(shè)有擺板軸軸承座13，該擺板軸軸承座13通過螺釘固定在底座11上，在第二底座12上設(shè)有一個擺板軸軸承座14及兩個輸出軸軸承座(15、16)，所述擺板軸軸承座14及兩個輸出軸軸承座(15、16)通過螺釘固定在第二底座12上。
[0033]所述擺板2設(shè)置在第一底座11和第二底座12之間，并固定在擺板軸5上，其下端置于海水中并隨波浪擺動，當(dāng)擺板2在波浪的推動下進(jìn)行擺動時，進(jìn)而帶動擺板軸5轉(zhuǎn)動。所述擺板軸5兩端分別安設(shè)于第一底座11的擺板軸軸承座13上和第二底座12的擺板軸軸承座14上,且可轉(zhuǎn)動。
[0034]所述擺板軸5 —端設(shè)有發(fā)條阻尼器6，其另一端與傳動裝置3相連接，所述發(fā)條阻尼器6置于阻尼器箱內(nèi)，擺板軸5相當(dāng)于輸入軸，與阻尼箱內(nèi)的發(fā)條阻尼器6相連接，在波浪作用下擺板2發(fā)生擺動時，擺板軸5轉(zhuǎn)動將阻尼箱中的發(fā)條阻尼器6壓緊收緊，當(dāng)擺板軸5轉(zhuǎn)動到一定位置時發(fā)條阻尼器6達(dá)到壓緊收縮的極限值，從而將擺板2反向向初始位置開始擺動。具體地說，通過發(fā)條阻尼器6，一方面能夠防止擺板2的轉(zhuǎn)動角度超過界限，另一方面也能使擺板向初始位置返回，實(shí)現(xiàn)擺板的往復(fù)運(yùn)動，且發(fā)條結(jié)構(gòu)簡單，成本較低。圖1中為將阻尼箱頂蓋去除的結(jié)構(gòu)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中要加頂蓋密封。
[0035]所述傳動裝置3安設(shè)于第二底座12上，其結(jié)構(gòu)包括第一錐齒輪31、第二錐齒輪32及第三錐齒輪33，所述第一錐齒輪31固定在擺板軸5另一端上，所述第二錐齒輪32和第三錐齒輪33同軸安設(shè)，且對稱設(shè)置在第一錐齒輪31兩側(cè)，并分別與第一錐齒輪31相嚙合；所述第二錐齒輪32和第三錐齒輪33分別通過其上棘輪離合器4與輸出軸7相連，所述輸出軸7安設(shè)在兩個輸出軸軸承座(15、16)上，且可轉(zhuǎn)動，擺板軸2與輸出軸7呈90度角。
[0036]如圖4及圖5所示，所述棘輪離合器4由兩個棘輪42和與每個棘輪42相配合的棘爪41組成。所述輸出軸7與第二錐齒輪32及第三錐齒輪33同軸，所述兩個棘輪42固定在輸出軸7上，且兩個棘輪42分別置于第二錐齒輪32及第三錐齒輪33內(nèi)部的空腔，所述棘輪42的方向相同，所述棘爪41 一端分別固定在第二錐齒輪32和第三錐齒輪33的轉(zhuǎn)盤上，且所述第二錐齒輪32與第三錐齒輪33上的棘爪在轉(zhuǎn)動時方向正好相反，棘爪41在轉(zhuǎn)盤上四組對稱分布，所述棘爪41兩個一組，并通過滾軸43相連，對稱設(shè)置在每個棘輪42兩側(cè)，所述棘爪41另一端通過滾軸43插接在棘輪42的棘輪齒44之間，即棘爪41插接在棘輪42的各齒之間，并可與各齒相脫離。所述滾軸43兩端通過軸承45與棘爪41相連，并且使棘輪42轉(zhuǎn)動，帶動輸出軸7轉(zhuǎn)動。
[0037]本發(fā)明擺式波浪能發(fā)電裝置工作時，擺板2在波浪能作用下，擺板軸5發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而帶動第一錐齒輪31轉(zhuǎn)動，由于第一錐齒輪31兩端分別與第二錐齒輪32和第三錐齒輪33相嚙合，當(dāng)?shù)谝诲F齒輪31向一個方向轉(zhuǎn)動時，與其相嚙合的第二錐齒輪32和第三錐齒輪33的轉(zhuǎn)向是相反的。由于第二錐齒輪32和第三錐齒輪33上均固定多個對稱的棘爪41，圖中以四個為例，在第一錐齒輪31帶動下，使第二錐齒輪32和第三錐齒輪33中的棘爪41推動方向也是相反的。
[0038]當(dāng)擺板軸5帶動第一錐齒輪31順時針轉(zhuǎn)動時，即視角從第一錐齒輪31向擺板軸5方向上看，第一錐齒輪31帶動第三錐齒輪33逆時針轉(zhuǎn)動，從而帶動第三錐齒輪33上的棘爪41順時針運(yùn)動，進(jìn)而使第三錐齒輪33上的棘爪41帶動與其相配合的棘輪42逆時針轉(zhuǎn)動，通過棘輪42帶動輸出軸7逆時針轉(zhuǎn)動。同時，第一錐齒輪31帶動第二錐齒輪32順時針轉(zhuǎn)動，從而帶動第二錐齒輪32上的棘爪41順時針轉(zhuǎn)動，第二錐齒輪32上的棘爪41在與其相配合的棘輪42上滑過，即安設(shè)在第二錐齒輪內(nèi)部的棘輪42不發(fā)生轉(zhuǎn)動，不會產(chǎn)生影響。反之，當(dāng)擺板軸5帶動第一錐齒輪31逆時針轉(zhuǎn)動時，原理同上，此時第一錐齒輪31帶動第二錐齒輪32逆時針轉(zhuǎn)動，從而帶動第二錐齒輪32上的棘爪41逆時針運(yùn)動，進(jìn)而使第二錐齒輪32上的棘爪41帶動棘輪42逆時針轉(zhuǎn)動，通過棘輪42帶動輸出軸7逆時針轉(zhuǎn)動。同時，第一錐齒輪31帶動第三錐齒輪33順時針轉(zhuǎn)動，從而帶動第三錐齒輪33上的棘爪41順時針轉(zhuǎn)動，第三錐齒輪33上的棘爪41在棘輪42上滑過，即安設(shè)在第三錐齒輪內(nèi)部的棘輪42不發(fā)生轉(zhuǎn)動，不會產(chǎn)生影響。滾軸43與棘爪41通過軸承45相連，當(dāng)棘爪41在棘輪42上滑動時，滾軸43在棘輪42上滾動代替滑動，能夠減小棘爪41與棘輪42之間的摩擦，從而減小棘爪41的損耗。通過這種棘輪離合器,使波浪能在兩個方向輸入時均可吸收,使輸出軸7都能以同一方向輸出，達(dá)到了全波浪吸收的效果，大大提高了波浪能的吸收效率。
[0039]輸出軸7通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連接，圖中未示，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能。從而實(shí)現(xiàn)了波浪能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，在轉(zhuǎn)化成電能的全波浪能吸收發(fā)電裝置。
[0040]上述實(shí)施方式的描述，是本發(fā)明較佳的實(shí)施例，但不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種擺式波浪能發(fā)電裝置，包括底座、與底座相連的擺板及安裝在底座上的傳動裝置，其特征在于:所述擺板置于海水中，所述擺板通過擺板軸與傳動裝置相連，所述傳動裝置包括第一錐齒輪、第二錐齒輪及第三錐齒輪，所述第一錐齒輪固定在擺板軸上，所述第二錐齒輪和第三錐齒輪同軸，且對稱設(shè)置在第一錐齒輪兩側(cè)，并分別與第一錐齒輪相嚙合，所述第二錐齒輪和第三錐齒輪分別通過其上棘輪離合器與輸出軸相連，所述輸出軸通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述棘輪離合器包括兩個棘輪及分別兩個棘輪相配合的棘爪，所述兩個棘輪固定在輸出軸上，所述輸出軸與第二錐齒輪和第三錐齒輪同軸，并分別安設(shè)在第二錐齒輪和第三錐齒輪的內(nèi)部，并與第二錐齒輪和第三錐齒輪相脫離，所述兩個棘輪方向相同，所述棘爪一端對稱固定在第二錐齒輪和第三錐齒輪的轉(zhuǎn)盤上，所述棘爪另一端插接在棘輪的各齒之間，并可與棘輪齒相脫離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述棘爪兩個一組，對稱設(shè)置在每個棘輪兩側(cè)，并通過滾軸相連，且滾軸插接在棘輪的各齒之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述第二錐齒輪與第三錐齒輪上的棘爪在轉(zhuǎn)動時方向正好相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述滾軸兩端通過軸承與棘爪相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述擺板軸一端設(shè)有發(fā)條阻尼器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述擺板軸轉(zhuǎn)動將發(fā)條阻尼器壓緊收縮，當(dāng)擺板軸轉(zhuǎn)動到一定位置時，發(fā)條阻尼器達(dá)到壓緊收縮的極限值，所述擺板開始反向向初始位置開始擺動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述底座為兩個，設(shè)置在擺板的兩側(cè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述兩個底座上分別設(shè)有擺板軸軸承座，所述擺板軸安設(shè)在擺板軸軸承座上，且可轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:其中一底座上還設(shè)有兩個輸出軸軸承座，所述輸出軸安設(shè)在輸出軸軸承座上，且可轉(zhuǎn)動。
【文檔編號】F03B13/14GK103590967SQ201310573109
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】曹守啟, 邵嬌云, 張舜, 代猛 申請人:上海海洋大學(xué)