專(zhuān)利名稱：用于將來(lái)自一片水域的波浪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將來(lái)自一片水域諸如大海的波浪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力的裝置。
背景技術(shù)：
已知使用來(lái)自一片水域的機(jī)械能以將它轉(zhuǎn)換成電力。為此，已知例如裝備水電站的用于將來(lái)自落差流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電力的裝置和用于將來(lái)自波浪或波濤的勢(shì)能轉(zhuǎn)換成電力的裝置?？苫叵氲?，通過(guò)一片水域的表面上的風(fēng)的摩擦產(chǎn)生來(lái)自波浪或波濤的能量。這種 波浪的能量是來(lái)自一片水域的表面上的波動(dòng)的谷和峰之間的高度差的勢(shì)能。在現(xiàn)有技術(shù)中，已提出一種用于將來(lái)自一片水域(諸如，大海)的波浪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力的裝置。這種裝置通常包括基本上靜止的構(gòu)件；和相對(duì)于靜止構(gòu)件的可移動(dòng)構(gòu)件，由波浪移動(dòng)該可移動(dòng)構(gòu)件。這種裝置通常體積龐大和/或難以使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明特別地旨在提供一種用于將來(lái)自波浪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力的裝置，該裝置容易使用，同時(shí)足夠穩(wěn)定并具有最佳效率。為此，本發(fā)明特別地涉及一種用于將來(lái)自一片水域(諸如，大海)的波浪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力的裝置，包括-基本上靜止的構(gòu)件，包括相對(duì)于所述一片水域的底部的穩(wěn)定設(shè)備，-相對(duì)于靜止構(gòu)件可移動(dòng)的構(gòu)件,包括至少一個(gè)浮動(dòng)元件，所述至少一個(gè)浮動(dòng)元件保持在所述一片水域的表面上，使得波浪驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)構(gòu)件的移動(dòng)，-引導(dǎo)設(shè)備，使可移動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于靜止構(gòu)件的移動(dòng)保持基本上垂直，和-發(fā)電設(shè)備，布置在靜止構(gòu)件和可移動(dòng)構(gòu)件之間，用于將來(lái)自可移動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于靜止構(gòu)件的垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力。在本描述中，“垂直”描述與重力的方向平行的方向。根據(jù)本發(fā)明的裝置易于使用，因?yàn)橛稍撗b置接收的機(jī)械能直接對(duì)應(yīng)于可移動(dòng)構(gòu)件(特別地，由波浪驅(qū)動(dòng)的浮動(dòng)元件)的垂直移動(dòng)?？梢苿?dòng)構(gòu)件垂直地移動(dòng)，它的重力勢(shì)能被發(fā)電設(shè)備轉(zhuǎn)換成電力。需要注意的是，靜止構(gòu)件的穩(wěn)定設(shè)備使得可以將引導(dǎo)設(shè)備保持在基本上垂直的方向，以優(yōu)化可移動(dòng)構(gòu)件的重力勢(shì)能。根據(jù)本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換裝置優(yōu)選地包括單獨(dú)或組合地考慮的下面特征中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。-所述發(fā)電設(shè)備包括發(fā)電機(jī)，包括由靜止構(gòu)件支撐的定子和支撐小齒輪的轉(zhuǎn)子；至少一個(gè)齒條，基本上垂直地由可移動(dòng)構(gòu)件支撐，用于與小齒輪協(xié)作以在可移動(dòng)構(gòu)件相對(duì)于靜止構(gòu)件垂直地移動(dòng)時(shí)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。-所述小齒輪通過(guò)支撐飛輪的自由輪機(jī)構(gòu)連接到轉(zhuǎn)子。-該裝置包括用于通過(guò)小齒輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)輸入軸，連接到小齒輪；輸出軸，連接到轉(zhuǎn)子；第一嚙合設(shè)備，包括與輸出軸構(gòu)成整體的第一齒輪、布置在輸入軸上的第一帶齒自由輪以及與第一帶齒自由輪和第一齒輪嚙合的中間小齒輪，第一帶齒自由輪適于在輸入軸沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使中間小齒輪旋轉(zhuǎn)，并且在輸入軸沿與第一旋轉(zhuǎn)方向相反的第二旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)自由地轉(zhuǎn)動(dòng)；和第二嚙合設(shè)備，包括與輸出軸構(gòu)成整體的第二齒輪和布置在輸入軸上并與第二齒輪嚙合的第二帶齒自由輪，第二帶齒自由輪適于在輸入軸沿第二旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使第二齒輪旋轉(zhuǎn)，并且在輸入軸沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。-所述可移動(dòng)構(gòu)件包括中空管形元件，在中空管形元件里容納有桅桿，中空管形元件由支撐齒條的內(nèi)壁定界。 -所述引導(dǎo)設(shè)備包括至少一個(gè)基本上垂直的桅桿，由靜止構(gòu)件支撐；和至少一個(gè)互補(bǔ)的引導(dǎo)元件，由可移動(dòng)構(gòu)件支撐，與桅桿形成基本上垂直的滑動(dòng)連接。-所述桅桿是中空的并包括用于發(fā)電機(jī)的電力輸出電纜的通路。-所述穩(wěn)定設(shè)備包括位于所述一片水域的底部的錨定設(shè)備。-所述錨定設(shè)備包括至少一個(gè)錨索，所述錨索固定到桅桿的上端并沿著桅桿延伸至到桅桿的下端。-所述穩(wěn)定設(shè)備包括布置在桅桿的下端的減震底座和固定到桅桿的壓載質(zhì)量。-所述靜止構(gòu)件和可移動(dòng)構(gòu)件包括互補(bǔ)的行程終端止動(dòng)器，所述互補(bǔ)的行程終端止動(dòng)器限制在展開(kāi)位置和縮回位置之間所述靜止構(gòu)件和可移動(dòng)構(gòu)件的相對(duì)垂直移動(dòng)。-該能量轉(zhuǎn)換裝置包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，用于驅(qū)動(dòng)小齒輪以將可移動(dòng)構(gòu)件朝著展開(kāi)位置或縮回位置移動(dòng)，該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備優(yōu)選地由用作馬達(dá)的發(fā)電設(shè)備構(gòu)成。-所述浮動(dòng)元件的浮力近似等于它的重量的兩倍，浮動(dòng)元件優(yōu)選地具有大體上平坦的形狀和圓形或者多邊形形狀(大體上平坦的圓形或者多邊形形狀)。-至少一個(gè)橫桿將浮動(dòng)元件連接到引導(dǎo)元件，所述橫桿包括桿，桿使用樞軸鏈節(jié)連接到引導(dǎo)元件并在導(dǎo)襯中滑動(dòng)，所述導(dǎo)襯使用樞軸鏈節(jié)連接到浮動(dòng)元件周邊，從而橫桿的長(zhǎng)度可調(diào)整。-所述浮動(dòng)元件包括周邊分隔件，周邊分隔件從所述浮動(dòng)元件基本上垂直地延伸，并與所述浮動(dòng)元件和桅桿一起定界包圍區(qū)域，所述包圍區(qū)域在頂部是敞開(kāi)的。-所述周邊分隔件包括開(kāi)口，每個(gè)開(kāi)口具有止回閥，止回閥允許水從包圍區(qū)域流到外面，并且阻止水從外面經(jīng)所述開(kāi)口進(jìn)入到包圍區(qū)域中。


當(dāng)閱讀下面僅作為例子提供并參照附圖給出的描述時(shí)，將會(huì)更好地理解本發(fā)明，其中-圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的能量轉(zhuǎn)換裝置的縱向剖視圖；-圖2是圖I的裝置的靜止構(gòu)件的類(lèi)似于圖I的視圖；-圖3是圖2的靜止構(gòu)件的俯視-圖4是圖I的能量轉(zhuǎn)換裝置的可移動(dòng)構(gòu)件的縱向剖視圖；-圖5是圖4的可移動(dòng)構(gòu)件的俯視圖；-圖6是根據(jù)第一替換方案的圖I的能量轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電設(shè)備的圖解俯視圖；-圖7是在一片水域上用于其運(yùn)輸和安裝的處于縮回位置的圖I的能量轉(zhuǎn)換裝置的類(lèi)似于圖I的視圖；-圖8是在一片水域上用于其運(yùn)輸和安裝的處于縮回位置的根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的能量轉(zhuǎn)換裝置的類(lèi)似于圖7的視圖；-圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的能量轉(zhuǎn)換裝置的類(lèi)似于圖I的視圖； -圖10至12分別顯示裝備圖9的轉(zhuǎn)換裝置的止回閥的三種替換方案；-圖13是根據(jù)第二替換方案的裝備發(fā)電裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的軸線剖視圖；和-圖14和15分別是圖13的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的沿著箭頭XIV和XV的橫向剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖I顯示用于將來(lái)自一片水域(諸如，大?；虼笱?的波浪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力的裝置10。所述一片水域的表面由標(biāo)號(hào)12表示。轉(zhuǎn)換裝置10包括在圖2和3中更詳細(xì)地顯示的基本上靜止的構(gòu)件14以及在圖4和5中更詳細(xì)地顯示的相對(duì)于靜止構(gòu)件14可移動(dòng)的構(gòu)件16。靜止構(gòu)件14包括具有基本上垂直的軸線的桅桿17，取決于所述一片水域的波浪，可移動(dòng)構(gòu)件16沿著桅桿17移動(dòng)。為此，可移動(dòng)構(gòu)件16包括引導(dǎo)元件18，引導(dǎo)元件18與桅桿17協(xié)作以便一起形成基本上垂直的用于使可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14移動(dòng)的引導(dǎo)設(shè)備。以這種方法，桅桿17和引導(dǎo)元件18 —起形成基本上垂直的滑動(dòng)連接。引導(dǎo)元件18包括例如腳輪19，腳輪19用于在所述桅桿17的外壁上滾動(dòng)。需要注意的是，可移動(dòng)構(gòu)件16可一般地包括環(huán)形引導(dǎo)元件18，該環(huán)形引導(dǎo)元件18包括分布在桅桿17的周邊的腳輪19，或者可移動(dòng)構(gòu)件16可包括分布在桅桿17的周邊的多個(gè)引導(dǎo)元件18,每個(gè)引導(dǎo)元件18包括腳輪19。可移動(dòng)構(gòu)件16還包括將在稍后描述的至少一個(gè)浮動(dòng)元件40。靜止構(gòu)件14包括相對(duì)于所述一片水域的穩(wěn)定設(shè)備20，穩(wěn)定設(shè)備20用于特別地在波浪起伏的水域的情況下使構(gòu)件14保持基本上靜止并且使桅桿17保持基本上垂直。穩(wěn)定設(shè)備20包括通向所述一片水域的底部的錨定設(shè)備21，錨定設(shè)備21包括至少一個(gè)錨索22，優(yōu)選地包括三個(gè)錨索22，所述錨索22用于錨定到所述一片水域的底部。為了保證最佳穩(wěn)定性，每個(gè)錨索22固定到桅桿17的上端17A，并沿著所述桅桿17延伸到所述桅桿17的下端17B。例如，桅桿17是中空的并包括在其整個(gè)長(zhǎng)度上的用于每個(gè)錨索22的通路23。每個(gè)錨索22由鎖鏈形成，或者由任何其它合適的構(gòu)件形成。優(yōu)選地，穩(wěn)定設(shè)備20還包括減震底座24。優(yōu)選地，減震底座24相對(duì)于桅桿17的軸線對(duì)稱，并且例如為大體上圓形(如圖2中所示)或者多邊形。減震底座24優(yōu)選地包括外圍邊緣26，外圍邊緣26用于包含與底座24關(guān)聯(lián)的被驅(qū)動(dòng)的水團(tuán)以增加該底座24的質(zhì)量慣性，并因此限制其垂直移動(dòng)。
另外，底座24具有足夠大的直徑以在垂直方向上執(zhí)行流體動(dòng)力減震功能，這限制了桅桿17相對(duì)于所述垂直方向的運(yùn)動(dòng)。事實(shí)上，通過(guò)與底座24協(xié)作的水的阻力和質(zhì)量，桅桿17的這種移動(dòng)受到抑制，因此顯著減小。為了優(yōu)化這種減震，底座24優(yōu)選地在其周邊通過(guò)唇緣27延長(zhǎng)。穩(wěn)定設(shè)備20還包括在桅桿17的下端17B附近被支撐的壓載質(zhì)量28。例如，壓載質(zhì)量28是固體物質(zhì)或者包含具有比水的密度高的密度的液體物質(zhì)的儲(chǔ)存器。
最后，穩(wěn)定設(shè)備20包括特別地在圖2中顯示的由桅桿17的上部支撐的密封儲(chǔ)存器30。密封儲(chǔ)存器30填充有具有比水的密度低的密度的流體(例如，空氣)，從而所述密封儲(chǔ)存器30抵消靜止構(gòu)件14的重量，并由此確保其漂浮，防止它當(dāng)浸沒(méi)在水中時(shí)泄漏。靜止構(gòu)件14支撐發(fā)電設(shè)備32，發(fā)電設(shè)備32布置在靜止構(gòu)件14和可移動(dòng)構(gòu)件16之間，以將來(lái)自于可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14的垂直移動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力。在圖6中更詳細(xì)地顯示的發(fā)電設(shè)備32在密封儲(chǔ)存器30上方由桅桿17支撐。桅桿17包括位于分隔室30和發(fā)電設(shè)備32之間的具有低浮力的結(jié)構(gòu)33，結(jié)構(gòu)33用于使由波浪或波濤經(jīng)過(guò)而產(chǎn)生的垂直激勵(lì)力最小化。發(fā)電設(shè)備32特別地包括傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)包括定子34，由桅桿17支撐；和轉(zhuǎn)子36，以運(yùn)動(dòng)學(xué)方式連接到至少一對(duì)小齒輪38 (優(yōu)選地，兩對(duì)小齒輪38)。優(yōu)選地，每對(duì)小齒輪38通過(guò)支撐飛輪39A的自由輪機(jī)構(gòu)39連接到轉(zhuǎn)子36。與各對(duì)小齒輪38關(guān)聯(lián)的自由輪機(jī)構(gòu)39優(yōu)選地是分開(kāi)的并且是相對(duì)的，從而按照各對(duì)小齒輪38中的一個(gè)或另一個(gè)的旋轉(zhuǎn)方向，由所述各對(duì)小齒輪38中的一個(gè)或另一個(gè)使轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)。根據(jù)示出的實(shí)施例，發(fā)電機(jī)包括單個(gè)轉(zhuǎn)子36，兩對(duì)小齒輪38連接到所述單個(gè)轉(zhuǎn)子36。另一方面，發(fā)電機(jī)能夠包括兩個(gè)轉(zhuǎn)子，每個(gè)轉(zhuǎn)子連接到單獨(dú)的一對(duì)小齒輪。如圖4和5中所示，浮動(dòng)元件40漂浮在所述一片水域的表面12上，從而由于引導(dǎo)設(shè)備17、18，波浪沿著桅桿17在垂直方向上移動(dòng)可移動(dòng)構(gòu)件14。浮動(dòng)元件40具有例如大體上平坦的形狀,優(yōu)選地為圓形或多邊形,如圖5中所示。優(yōu)選地，浮動(dòng)元件40的浮力近似等于它的重量的兩倍，以便能夠在波浪經(jīng)過(guò)時(shí)被最佳地向上垂直驅(qū)動(dòng)，并且在所述波浪經(jīng)過(guò)之后被最佳地向下垂直驅(qū)動(dòng)?？上氲?，浮力是流體施加于浸沒(méi)的物體的從下向上的垂直力。浮動(dòng)元件40的浮力特別地取決于它的密度和形狀。浮動(dòng)元件40使用橫桿43連接到引導(dǎo)裝置18。例如，每個(gè)橫桿43由在浮動(dòng)元件40的周邊和引導(dǎo)裝置18之間延伸的剛性桿形成，如圖4中所示?？梢苿?dòng)構(gòu)件16包括中空管形元件41，在中空管形元件41里面容納桅桿17，如圖I中所示。中空管形元件41在其下端與浮動(dòng)元件40構(gòu)成整體并且在其上端與環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件45構(gòu)成整體。中空管形元件41由支撐至少一個(gè)齒條42 (優(yōu)選地，兩個(gè)齒條42)的內(nèi)壁41A定界，每個(gè)齒條42用于與一對(duì)小齒輪38嚙合，以便在可移動(dòng)構(gòu)件16沿著桅桿17相對(duì)于靜止構(gòu)件14垂直地移動(dòng)時(shí)使轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)。根據(jù)示出的實(shí)施例，每個(gè)齒條42具有平行于桅桿17延伸的大體上長(zhǎng)方體形狀，特別地包括緊固到中空管形兀件41的內(nèi)壁41A的縱向表面和與縱向表面相鄰的兩個(gè)側(cè)表面，每個(gè)側(cè)表面承載鋸齒42A,鋸齒42A用于與小齒輪38之一協(xié)作，如圖6中所不。這種齒條42稱為具有雙齒。另一方面，每個(gè)齒條能夠包括形成在與固定到中空管形元件41的內(nèi)壁的縱向表面相對(duì)的第二縱向表面上的單齒。這種齒條42稱為具有單齒。在這種情況下，每個(gè)齒條將會(huì)僅與發(fā)電設(shè)備32的單個(gè)小齒輪協(xié)作。與引導(dǎo)元件18組合的管形元件41可以將浮動(dòng)元件40保持為垂直于桅桿17。事實(shí)上，與齒條42協(xié)作的小齒輪38也執(zhí)行相對(duì)于靜止構(gòu)件14的可移動(dòng)構(gòu)件16的垂直引導(dǎo)。優(yōu)選地，可移動(dòng)構(gòu)件16包括增強(qiáng)元件47，特別地，增強(qiáng)元件47由在環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件45和浮動(dòng)元件40的周邊之間和/或在中空管形元件41和浮動(dòng)元件40的周邊之間延伸的橫桿47構(gòu)成。為了確保靜止構(gòu)件14和可移動(dòng)構(gòu)件16不會(huì)被拆開(kāi)，所述靜止構(gòu)件14和可移動(dòng)構(gòu)件16包括互補(bǔ)的行程終端止動(dòng)器，限制它們的相對(duì)垂直移動(dòng)。 特別地，可移動(dòng)構(gòu)件16包括由環(huán)形加強(qiáng)構(gòu)件45支撐的上行程終端止動(dòng)器48，上行程終端止動(dòng)器48用于在可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14處于它的最低位置時(shí)與由桅桿17的上端17A支撐的第一互補(bǔ)止動(dòng)器協(xié)作?？梢苿?dòng)構(gòu)件16還包括下行程終端止動(dòng)器50，下行程終端止動(dòng)器50用于在可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14處于它的最高位置時(shí)與由桅桿17支撐的第二互補(bǔ)止動(dòng)器52協(xié)作。優(yōu)選地，上止動(dòng)器48、下止動(dòng)器50和互補(bǔ)止動(dòng)器52由橡膠制成，這使得可以抑制位于行程終端的止動(dòng)器之間的任何撞擊。本發(fā)明可以僅為發(fā)電機(jī)34提供機(jī)械能。由于垂直引導(dǎo)設(shè)備，波浪沿著桅桿17移動(dòng)浮動(dòng)元件41，齒條42隨后使小齒輪38旋轉(zhuǎn)，小齒輪38又驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子36。如此由轉(zhuǎn)子36恢復(fù)的機(jī)械能被發(fā)電機(jī)34轉(zhuǎn)換成電力。為了傳輸電力，桅桿17優(yōu)選地包括用于電纜56的通路54，使得可以例如朝著至少一個(gè)蓄電池傳送電力。需要注意的是，相對(duì)的自由輪機(jī)構(gòu)39和飛輪39A可以確保轉(zhuǎn)子36的恒定驅(qū)動(dòng)。以這種方法，當(dāng)可移動(dòng)構(gòu)件16向上移動(dòng)時(shí)，齒條42沿第一方向使各對(duì)小齒輪38旋轉(zhuǎn)。第一對(duì)小齒輪38隨后使轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)，同時(shí)第二對(duì)小齒輪38自由地旋轉(zhuǎn)。然后，當(dāng)可移動(dòng)構(gòu)件16向下移動(dòng)時(shí)，齒條42沿第二方向使各對(duì)小齒輪38旋轉(zhuǎn)。然后，第二對(duì)小齒輪38使轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)，第一對(duì)小齒輪38自由地旋轉(zhuǎn)。另外，飛輪39A使得即使當(dāng)可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14的移動(dòng)改變方向時(shí)也可以使轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)，由此消除它的速度。事實(shí)上，當(dāng)可移動(dòng)構(gòu)件16移動(dòng)時(shí)，提供的機(jī)械能的一部分由飛輪39A存儲(chǔ)。當(dāng)可移動(dòng)構(gòu)件16的移動(dòng)改變方向時(shí)，所述自由輪防止轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)中斷，所述轉(zhuǎn)子36由飛輪39A旋轉(zhuǎn),這釋放了存儲(chǔ)的機(jī)械能。需要注意的是，裝置10在水平方向上的體積并不非常龐大，它的可移動(dòng)構(gòu)件16僅基本上垂直地移動(dòng)。以這種方法，按照高表面密度，可以在一片水域上具有大量裝置10。為了將裝置10布置在所述一片水域上，所述裝置優(yōu)選地布置于縮回位置，如圖7中所示。優(yōu)選地，上行程終端止動(dòng)器48可縮回，以允許可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14移動(dòng)到它的最低位置，例如直至它接觸在底座24上方由桅桿17支撐的下止動(dòng)器47。以這種方法，當(dāng)所述上止動(dòng)器48縮回時(shí)，在運(yùn)輸期間允許裝置10的更大的緊湊性。由于浮動(dòng)元件40和密封儲(chǔ)存器30，裝置10漂浮在所述一片水域上，因此被拖拽。在這種拖拽期間，可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14固定，如圖7中所示。例如，發(fā)電裝置32的制動(dòng)元件58將轉(zhuǎn)子36鎖定在合適位置。當(dāng)裝置10在所述一片水域上處于所希望的位置時(shí)，錨索22固定以將裝置10錨定在所述一片水域的底部。
制動(dòng)元件58隨后被松開(kāi)，并且可移動(dòng)構(gòu)件16因此相對(duì)于靜止構(gòu)件14被松開(kāi)。優(yōu)選地，發(fā)電裝置32能夠用作馬達(dá)，或者包括馬達(dá)設(shè)備，以將可移動(dòng)構(gòu)件16移動(dòng)到所述一片水域的表面12。事實(shí)上，當(dāng)小齒輪38被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)，小齒輪38可以驅(qū)動(dòng)齒條42以將可移動(dòng)構(gòu)件移動(dòng)到所希望的位置。在這種情況下，發(fā)電裝置32優(yōu)選地包括用于在小齒輪被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)工作的用于鎖定自由輪39的設(shè)備，從而所有的小齒輪在這些安裝操作期間工作以移動(dòng)可移動(dòng)構(gòu)件16。為此，可以提供能夠在以下兩個(gè)位置之間切換的換向齒輪，在一個(gè)位置，該換向齒輪繞過(guò)自由輪之一，然后將對(duì)應(yīng)的一對(duì)小齒輪38連接到轉(zhuǎn)子36，在另一個(gè)位置，所述換向齒輪不工作，所述一對(duì)小齒輪38隨后僅通過(guò)對(duì)應(yīng)的自由輪39連接到轉(zhuǎn)子36。需要注意的是，當(dāng)小齒輪38被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)時(shí)，小齒輪38可以對(duì)可移動(dòng)構(gòu)件16施加壓力以相對(duì)于靜止構(gòu)件14將可移動(dòng)構(gòu)件16移動(dòng)到它的較低位置，由于制動(dòng)元件58而保持這種壓力。圖8顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的第二例子的轉(zhuǎn)換裝置10。在這個(gè)圖中，與前面附圖的元件類(lèi)似的元件使用相同標(biāo)號(hào)表示。根據(jù)第二實(shí)施例，將浮動(dòng)元件40連接到引導(dǎo)元件18的橫桿43具有可變長(zhǎng)度。為此，每個(gè)橫桿43包括桿60，桿60使用樞軸鏈節(jié)62連接到引導(dǎo)元件18并在導(dǎo)襯64中滑動(dòng)，所述導(dǎo)襯64使用樞軸鏈節(jié)66連接到浮動(dòng)元件40的周邊。導(dǎo)襯64包括用于將桿60鎖定在合適位置的設(shè)備(未示出)，該設(shè)備用于在所述鎖定設(shè)備工作時(shí)鎖定導(dǎo)襯64中的桿60的滑動(dòng)，并且在它不工作時(shí)允許所述滑動(dòng)。當(dāng)桿60在導(dǎo)襯64中滑動(dòng)時(shí)，橫桿的長(zhǎng)度在拖拽位置和使用位置之間變化，在拖拽位置，引導(dǎo)元件18相對(duì)比較靠近浮動(dòng)元件40，在使用位置，引導(dǎo)元件18相對(duì)比較遠(yuǎn)離浮動(dòng)元件40。由于這些長(zhǎng)度可調(diào)整的橫桿43，通過(guò)盡可能減小橫桿43的長(zhǎng)度，可以在裝置10的拖拽期間限制裝置10的吃水。以這種方法，裝置10的體積在其拖拽期間減小。圖9顯示根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的轉(zhuǎn)換裝置10。在這個(gè)圖中，與前面附圖的元件類(lèi)似的元件使用相同標(biāo)號(hào)表示。根據(jù)這個(gè)第三實(shí)施例，浮動(dòng)元件40包括周邊分隔件70，周邊分隔件70從浮動(dòng)元件40基本上垂直地延伸并與所述浮動(dòng)元件40和桅桿17 —起定界包圍區(qū)域72。這個(gè)包圍區(qū)域72在頂部是敞開(kāi)的。周邊分隔件70包括開(kāi)口 74，每個(gè)開(kāi)口 74具有止回閥76，止回閥76允許水從包圍區(qū)域72流到外面并且阻止水從外面經(jīng)開(kāi)口 74進(jìn)入到包圍區(qū)域72中。圖10至12顯示止回閥76的三個(gè)例子。圖10中顯示的止回閥76包括球78，球78在由格柵80和環(huán)形密封件82定界的殼體中可移動(dòng)。當(dāng)球78被來(lái)自外面的水朝著包圍區(qū)域72驅(qū)動(dòng)時(shí)，它與環(huán)形密封件82協(xié)作以便以密封方式封閉對(duì)應(yīng)的開(kāi)口 74。另一方面，當(dāng)球78被來(lái)自包圍區(qū)域72的水朝著外面驅(qū)動(dòng)時(shí)，它離開(kāi)密封件82并由格柵80保留，并且水能夠經(jīng)過(guò)密封件82和所述格柵80。圖11中顯示的閥76包括活板門(mén)84?；畎彘T(mén)84能夠在關(guān)閉位置和打開(kāi)位置之間移動(dòng)，在關(guān)閉位置，它被來(lái)自外面的水朝著包圍區(qū)域72驅(qū)動(dòng)，在打開(kāi)位置，它被來(lái)自包圍區(qū)域72的水朝著外面驅(qū)動(dòng)。圖12中顯示的閥76包括“鴨嘴”型圓形柔性唇緣86，柔性唇緣86在對(duì)應(yīng)開(kāi)口 74的輪廓上的開(kāi)放端和平直端之間延伸。傳統(tǒng)上，水僅能從開(kāi)放端前往平直端，即從包圍區(qū)域72朝著外面前進(jìn)。也可以考慮僅允許水從包圍區(qū)域72流到外面的任何其它類(lèi)型的閥。在很大波浪的情況下，海水可完全淹沒(méi)浮動(dòng)元件40。在這種情況下，水從頂部進(jìn)入包圍區(qū)域72，由此形成增加到浮動(dòng)元件40的質(zhì)量的附加質(zhì)量。這種水團(tuán)因此增加了在浮動(dòng) 元件40沿著桅桿17下降時(shí)提供給發(fā)電設(shè)備32的力，并因此增加了產(chǎn)生的電力。由于閥76，水在浮動(dòng)元件40下降期間從包圍區(qū)域72被排出，從而該水團(tuán)不會(huì)妨礙浮動(dòng)元件40沿著桅桿17上升。優(yōu)選地，提供足夠的開(kāi)口 74以允許在包圍區(qū)域72下降期間包圍區(qū)域72的完全倒空。有益地，分隔件70在垂直方向上具有在浮動(dòng)元件40的高度的四分之一和二分之一之間選擇的高度。作為例子，對(duì)于具有24m的直徑和3m的高度的浮動(dòng)元件40以及對(duì)于具有O. 5m的高度的周邊分隔件70，包圍區(qū)域72可容納225噸的水團(tuán)。周邊分隔件70因此可以以相對(duì)較低的附加成本增加電力生產(chǎn)。需要注意的是，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且可在不超過(guò)權(quán)利要求的范圍的情況下采用替換方案。特別地，可以在小齒輪38和轉(zhuǎn)子36之間提供可逆驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)80，如圖13至15中所
/Jn ο驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)80包括兩個(gè)輸入軸82，每個(gè)輸入軸82在任一側(cè)連接到小齒輪38并圍繞它的軸線由傳統(tǒng)的滾珠軸承84可旋轉(zhuǎn)地弓I導(dǎo)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)80還包括輸出軸86，輸出軸86連接到轉(zhuǎn)子36并圍繞它的軸線由傳統(tǒng)的滾珠軸承88可旋轉(zhuǎn)地引導(dǎo)。輸入軸82使用分別在圖14和15中具體地示出的第一和第二不同的嚙合設(shè)備90、92以運(yùn)動(dòng)學(xué)方式連接到輸出軸86。第一嚙合設(shè)備90包括固定到輸出軸86的第一齒輪94和布置在各輸入軸84上的兩個(gè)第一帶齒自由輪96。第一嚙合設(shè)備90還包括兩個(gè)中間小齒輪98，每個(gè)中間小齒輪98與各第一帶齒自由輪96和第一齒輪94哨合。第一帶齒自由輪96適于在輸入軸82沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使中間小齒輪98旋轉(zhuǎn)，并且在輸入軸82沿與第一旋轉(zhuǎn)方向相反的第二旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，第二嚙合設(shè)備92包括與輸出軸86構(gòu)成整體的第二齒輪100和布置在各輸入軸84上的兩個(gè)第二帶齒自由輪102，每個(gè)所述第二帶齒自由輪102與第二齒輪100嚙合。第二帶齒自由輪102適于在輸入軸82沿第二旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)驅(qū)動(dòng)第二齒輪100，并且在輸入軸82沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)輸入軸82沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)(例如，對(duì)應(yīng)于使可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14升高)時(shí)，第一嚙合設(shè)備90使輸出軸86旋轉(zhuǎn)。另一方面，當(dāng)輸入軸82沿第二旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)(例如，對(duì)應(yīng)于使可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14下降)時(shí)，第二嚙合設(shè)備92使 輸出軸86旋轉(zhuǎn)。以這種方法，輸出軸86獨(dú)立于可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14的移動(dòng)的方向的變化連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，因此轉(zhuǎn)子36獨(dú)立于可移動(dòng)構(gòu)件16相對(duì)于靜止構(gòu)件14的移動(dòng)的方向的變化連續(xù)地旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種用于將來(lái)自諸如大海的一片水域(12)的波浪的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力的裝置(10),包括 -基本上靜止構(gòu)件(14)，包括相對(duì)于所述一片水域的底部的穩(wěn)定設(shè)備(20)， -相對(duì)于靜止構(gòu)件(14)可移動(dòng)的構(gòu)件(16),包括至少一個(gè)浮動(dòng)元件(40),所述至少一個(gè)浮動(dòng)元件(40)用于保持在所述一片水域的表面(12)上，以使得波浪驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)構(gòu)件(16)的移動(dòng)， -引導(dǎo)設(shè)備(17，18)，使可移動(dòng)構(gòu)件(16)相對(duì)于靜止構(gòu)件(14)的移動(dòng)保持基本上垂直，和 -發(fā)電設(shè)備(32)，布置在靜止構(gòu)件(14)和可移動(dòng)構(gòu)件(16)之間，用于將來(lái)自可移動(dòng)構(gòu)件(16)相對(duì)于靜止構(gòu)件(14)的垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力。
2.如權(quán)利要求I所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述發(fā)電設(shè)備(32)包括 -發(fā)電機(jī)，包括由靜止構(gòu)件(14)支撐的定子(34)和支撐小齒輪(38)的轉(zhuǎn)子(36)， -至少一個(gè)齒條(42)，基本上垂直地由可移動(dòng)構(gòu)件(16)支撐，用于與小齒輪(38)協(xié)作，以在可移動(dòng)構(gòu)件(16)相對(duì)于靜止構(gòu)件(14)垂直地移動(dòng)時(shí)使轉(zhuǎn)子(36)旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述小齒輪(38)通過(guò)支撐飛輪(39A)的自由輪機(jī)構(gòu)(39)連接到轉(zhuǎn)子(36)。
4.如權(quán)利要求2所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，包括用于通過(guò)小齒輪(38)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子(36)的系統(tǒng)(80)，系統(tǒng)(80)包括 -至少一個(gè)輸入軸(82)，連接到小齒輪(38)， -輸出軸(86)，連接到轉(zhuǎn)子(36)， -第一嚙合設(shè)備(90)，包括與輸出軸(86)構(gòu)成整體的第一齒輪(94)、布置在輸入軸(84)上的第一帶齒自由輪(96)以及與第一帶齒自由輪(96)和第一齒輪(94)哨合的中間小齒輪(98)，第一帶齒自由輪(96)適于在輸入軸(82)沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使中間小齒輪(98)旋轉(zhuǎn)，并且在輸入軸(82)沿與第一旋轉(zhuǎn)方向相反的第二旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)自由地轉(zhuǎn)動(dòng)，和 -第二嚙合設(shè)備(92)，包括與輸出軸(86)構(gòu)成整體的第二齒輪(100)和布置在輸入軸(84)上并與第二齒輪(100)嚙合的第二帶齒自由輪(102)，第二帶齒自由輪(102)適于在輸入軸(82)沿第二旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)使第二齒輪(100)旋轉(zhuǎn)，并且在輸入軸(82)沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)自由地轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求2至4中任何一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述可移動(dòng)構(gòu)件(16)包括中空管形元件(41)，在中空管形元件(41)里容納有桅桿(17)，中空管形元件(41)由支撐齒條(42)的內(nèi)壁定界。
6.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述引導(dǎo)設(shè)備包括 -至少一個(gè)基本上垂直的桅桿(17)，由靜止構(gòu)件(14)支撐，和 -至少一個(gè)互補(bǔ)的引導(dǎo)元件(18)，由可移動(dòng)構(gòu)件(16)支撐，與桅桿(17)形成基本上垂直的滑動(dòng)連接。
7.如權(quán)利要求6所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述桅桿(17)是中空的，并包括用于發(fā)電機(jī)的電力輸出電纜(56)的通路(54)。
8.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述穩(wěn)定設(shè)備(20)包括位于所述一片水域的底部的錨定設(shè)備(21)。
9.如權(quán)利要求6和8組合所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述錨定設(shè)備(21)包括至少一個(gè)錨索(22)，所述錨索(22)固定到桅桿(17)的上端(17A)并沿著桅桿(17)延伸至到桅桿(17)的下端(17B)。
10.如權(quán)利要求6至9中任何一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述穩(wěn)定設(shè)備(20)包括布置在桅桿(17)的下端(17B)的減震底座(24)和固定到桅桿(17)的壓載質(zhì)量(28)。
11.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述靜止構(gòu)件(14)和可移動(dòng)構(gòu)件(16)包括互補(bǔ)的行程終端止動(dòng)器(48，50，52)，所述互補(bǔ)的行程終端止動(dòng)器(48，50，52)限制在展開(kāi)位置和縮回位置之間所述靜止構(gòu)件(14)和可移動(dòng)構(gòu)件(16)的相對(duì)垂直移動(dòng)。
12.如權(quán)利要求2和11組合所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，包括馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，用于驅(qū)動(dòng)小齒輪(38)，以將可移動(dòng)構(gòu)件(16)朝著展開(kāi)位置或縮回位置移動(dòng)，該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)設(shè)備優(yōu)選地由用作馬達(dá)的發(fā)電設(shè)備(32)構(gòu)成。
13.如上述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述浮動(dòng)元件(40)的浮力近似等于它的重量的兩倍，浮動(dòng)元件(40)優(yōu)選地具有大體上平坦形狀和圓形或者多邊形形狀。
14.如權(quán)利要求6至13中任何一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，至少一個(gè)橫桿(43)將浮動(dòng)元件(40)連接到引導(dǎo)元件(18)，所述橫桿(43)包括桿(60)，桿(60)使用樞軸鏈節(jié)(62)連接到引導(dǎo)元件(18)并在導(dǎo)襯(64)中滑動(dòng)，所述導(dǎo)襯(64)使用樞軸鏈節(jié)(66)連接到浮動(dòng)元件(40)周邊，使得橫桿(43)的長(zhǎng)度可調(diào)整。
15.如權(quán)利要求6至14中任何一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述浮動(dòng)元件(40)包括周邊分隔件(70)，周邊分隔件(70)從所述浮動(dòng)元件(40)基本上垂直地延伸，并與所述浮動(dòng)元件(40)和桅桿(17) —起定界包圍區(qū)域(72)，所述包圍區(qū)域(72)在頂部是敞開(kāi)的。
16.如權(quán)利要求15所述的能量轉(zhuǎn)換裝置(10)，其特征在于，所述周邊分隔件(70)包括開(kāi)口(74)，每個(gè)開(kāi)口(74)設(shè)置有止回閥(76)，止回閥(76)允許水從包圍區(qū)域(72)流到外面，并且阻止水從外面經(jīng)所述開(kāi)口(74)進(jìn)入到包圍區(qū)域(72)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置(10)，包括靜止構(gòu)件(14)，包括相對(duì)于一片水域的底部的穩(wěn)定設(shè)備(20)；相對(duì)于靜止構(gòu)件(14)可移動(dòng)的構(gòu)件(16)，包括至少一個(gè)浮動(dòng)元件(40)，所述至少一個(gè)浮動(dòng)元件(40)保持在所述一片水域的表面(12)上，從而波浪驅(qū)動(dòng)所述可移動(dòng)構(gòu)件(16)的移動(dòng)；引導(dǎo)設(shè)備(17，18)，使可移動(dòng)構(gòu)件(16)相對(duì)于靜止構(gòu)件(14)的移動(dòng)保持基本上垂直；和發(fā)電設(shè)備(32)，布置在靜止構(gòu)件(14)和可移動(dòng)構(gòu)件(16)之間，用于將來(lái)自可移動(dòng)構(gòu)件(16)相對(duì)于靜止構(gòu)件(14)的垂直運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電力。
文檔編號(hào)F03B13/18GK102725516SQ201080052207
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2010年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者F·萊薩爾, P·A·托馬斯 申請(qǐng)人:D2M咨詢公司, 梅西安-杜蘭德齒輪公司