本發(fā)明涉及新能源技術(shù)領(lǐng)域,具體是一種螺旋式波浪發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù):
大海中的波浪永不停歇的上下翻滾。利用波浪中貯存的勢(shì)能來發(fā)電,既不受天氣狀況限制,也不受時(shí)間限制,可以永久性的進(jìn)行發(fā)電,對(duì)于海岸線漫長(zhǎng)、域內(nèi)海洋面積廣闊的中國(guó)來說,具有特別的優(yōu)勢(shì)。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN 204553075U,于2015年8月12日公開了“浮子式新型波浪發(fā)電裝置”,包括有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)組,所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括齒條和2個(gè)對(duì)稱設(shè)置的傳動(dòng)單元;所述傳動(dòng)單元包括主動(dòng)輪、超越離合器和帶動(dòng)輪,所述超越離合器的棘輪嵌入主動(dòng)輪內(nèi),所述超越離合器的棘爪通過主動(dòng)輪軸與帶動(dòng)輪連接;所述主動(dòng)輪和帶動(dòng)輪通過肋板與航標(biāo)燈底座連接;所述齒條與錨鏈相連;2個(gè)傳動(dòng)單元分別置于齒條的兩側(cè),且齒條與2個(gè)傳動(dòng)單元的主動(dòng)輪相嚙合,齒條帶動(dòng)2個(gè)傳動(dòng)單元的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng);2個(gè)傳動(dòng)單元的帶動(dòng)輪與發(fā)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)齒輪相嚙合,帶動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而使發(fā)電機(jī)組發(fā)電。該技術(shù)方案?jìng)鲃?dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,導(dǎo)致傳動(dòng)過程中能量損耗比較大,最終獲得的電力微弱,影響到最終推廣的價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是,現(xiàn)有波浪發(fā)電設(shè)備的能量利用率低,從而提供一種擁有較高能量利用率的螺旋式波浪發(fā)電設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種螺旋式波浪發(fā)電設(shè)備,包括固定在水底的基座和發(fā)電機(jī),所述基座上設(shè)有豎直向上的傳動(dòng)桿,傳動(dòng)桿上連接有渦輪,所述渦輪的軸線與傳動(dòng)桿的軸線共線;傳動(dòng)桿的底端與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸軸向連接。
本技術(shù)方案在固定于水底的基座上設(shè)置了豎直的傳動(dòng)桿,傳動(dòng)桿上套接了渦輪,渦輪的軸向?yàn)樨Q直方向。當(dāng)波浪從任意方向拍打到渦輪扇葉的時(shí)候,都能推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)軸的底端與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸采用聯(lián)軸器連接或者直接進(jìn)行軸向連接,帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。本技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)在于,可以捕獲任意方向的波浪的動(dòng)力,波浪的起和伏都能推動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng),能量利用的效率非常高。
作為優(yōu)選,還包括異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件;所述傳動(dòng)桿的橫截面為正多邊形,所述渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心設(shè)有渦輪中心孔,渦輪中心孔間隙的套接在傳動(dòng)桿上;所述渦輪為可漂浮在水面的空心材質(zhì);所述異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件包括外圈、內(nèi)圈和若干滾針;所述外圈的橫截面的外輪廓為正方形,內(nèi)輪廓為圓形;所述內(nèi)圈的橫截面的外輪廓為圓形,內(nèi)輪廓為與所述傳動(dòng)軸的橫截面適配的形狀;外圈的橫截面的外輪廓與內(nèi)輪廓、內(nèi)圈的橫截面的外輪廓與內(nèi)輪廓均為同心;所述滾針為軸線平行于傳動(dòng)桿軸向的圓柱體,可滾動(dòng)的設(shè)于由外圈的內(nèi)輪廓與內(nèi)圈的外輪廓合圍形成的環(huán)形的滑道內(nèi);所述外圈與基座固定連接,所述內(nèi)圈上的內(nèi)輪廓形成傳動(dòng)桿套接孔,所述傳動(dòng)桿緊配合的套接在轉(zhuǎn)動(dòng)軸套接孔內(nèi)。本技術(shù)方案的設(shè)計(jì)目的,是為了使渦輪能持續(xù)保持半沉半浮在水面上,最大程度的捕獲波浪。為此,本技術(shù)方案將傳動(dòng)軸的橫截面設(shè)計(jì)成正多邊形,也可以選用橢圓形、梯形等非圓形形狀,而將設(shè)在渦輪軸向的渦輪中心孔的形狀設(shè)計(jì)為與之間隙匹配,兩者套接在一起,使得渦輪可以在傳動(dòng)軸上上下滑動(dòng)。這樣就出現(xiàn)了另一個(gè)問題,非圓形橫截面的傳動(dòng)軸如何在保持可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的前提下被固定在基座上。為此本技術(shù)方案提出的解決方法是,設(shè)計(jì)了一個(gè)專用的異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件。該異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件設(shè)有內(nèi)圈和外圈,內(nèi)圈中部設(shè)適配傳動(dòng)軸橫截面形狀的通孔,外圈的外輪廓與基座進(jìn)行固定連接,形狀可以根據(jù)需要選擇的任意形狀;內(nèi)圈的外輪廓與外圈的內(nèi)輪廓是的同心圓,同心圓的圓心還與內(nèi)圈通孔的中心重合,同心圓之間的環(huán)形空間內(nèi)在軸向排布一圈圓柱體,圓柱體之間設(shè)有間隙,使得圓柱體在這個(gè)橫截面為圓環(huán)的滑道內(nèi)可滾動(dòng)。之所以選擇圓柱體的滾針,是因?yàn)楸痉桨钢挟愋屋S轉(zhuǎn)動(dòng)連接件可以設(shè)計(jì)的比較長(zhǎng),滾針滾動(dòng)都是繞軸進(jìn)行的,上下方向的位移限位要求并不強(qiáng)烈,采用與異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件基本等長(zhǎng)的滾針,足以滿足滾動(dòng)要求。經(jīng)過這樣的設(shè)計(jì),該異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件的內(nèi)圈與傳動(dòng)桿套接,基座與外圈固定連接,內(nèi)圈可以以轉(zhuǎn)動(dòng)的滾針為中介,在外圈內(nèi)自由的繞軸轉(zhuǎn)動(dòng),從而解決了非圓形傳動(dòng)軸在基座上既要被固定又要可轉(zhuǎn)動(dòng)的問題。
作為優(yōu)選,所述滑道內(nèi)的滾針之間、滾針與滑道壁之間以潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑。為了提高傳動(dòng)效率,減少摩擦對(duì)能量的消耗,本方案在滾針?biāo)芙佑|到的范圍內(nèi)均進(jìn)行潤(rùn)滑。
作為優(yōu)選,所述滑道的兩端密閉的卡接有滑道密封圈。為了避免滾針脫落,保持潤(rùn)滑效果,延長(zhǎng)使用壽命,本方案在滑道的上下兩端卡接了滑道密封圈。
作為優(yōu)選,還包括渦輪頂端的密封頂板,所述密封頂板的下端面與渦輪各個(gè)扇葉的上側(cè)邊密閉連接在一起。當(dāng)波峰較高時(shí),高于渦輪頂端的波浪就會(huì)在沒有推動(dòng)渦輪的情況下越過渦輪,造成能量的流失,而這部分波浪的速度快,慣性大,攜帶的能量相對(duì)也更大。本方案將渦輪各扇葉的上端都封閉在一起,可以完整的兜住較高的波峰,盡可能多的利用能量。
作為優(yōu)選,所述渦輪內(nèi)設(shè)有密閉的空腔,所述空腔在扇葉的表面設(shè)有可開啟的密封口。密封口可以用來向空腔內(nèi)投入配重物,從而調(diào)整渦輪在水面的沉浮高度,以適應(yīng)不同的波浪高度。
作為優(yōu)選,所述傳動(dòng)桿的下端設(shè)有軸向的盲孔,發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸套接在該盲孔內(nèi),且發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與盲孔內(nèi)壁之間以卷簧連接。波浪是不斷起伏往復(fù)的,渦輪捕捉到的能量傳遞到傳動(dòng)軸上形成傳動(dòng)軸間歇式的轉(zhuǎn)動(dòng),而傳動(dòng)軸與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸間以卷簧連接,可以使電機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速更均勻,有助于發(fā)電效率的提升。
綜上所述,本發(fā)明的有益效果是:擁有較高能量利用率。
附圖說明
圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖,
圖2是圖1的A-A剖視圖,
圖3是本發(fā)明的異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中:1傳動(dòng)桿,2基座,3渦輪,4密封頂板,5異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件,6卷簧,7發(fā)電機(jī),8電纜,9波浪,31渦輪中心孔,32扇葉,33空腔,51傳動(dòng)桿套接孔,52滑道密封圈,53內(nèi)圈,54滾針,55外圈。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
如圖1所示的實(shí)施例,為一種螺旋式波浪發(fā)電設(shè)備,包括固定在水底的基座2,發(fā)電機(jī)7設(shè)置在基座內(nèi),發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸豎直向上,發(fā)電機(jī)的電纜8從基座中引出,并入電網(wǎng)?;县Q直向上的設(shè)有傳動(dòng)桿1,傳動(dòng)桿的底端設(shè)有盲孔,盲孔的軸線即為傳動(dòng)軸的軸線。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸間隙的套接在此盲孔內(nèi),且盲孔的內(nèi)側(cè)壁與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸之間以卷簧6連接。傳動(dòng)桿的頂端高出水面,在水面為位置,傳動(dòng)桿上套接有一個(gè)渦輪3。渦輪的軸線與傳動(dòng)桿的軸線共線。渦輪的頂端還設(shè)有密封頂板4,密封頂板與渦輪的各個(gè)扇葉32的上側(cè)邊密閉連接在一起。
如圖2所示,本例的渦輪有8片扇葉,扇葉的內(nèi)部是密閉的空腔33,扇葉的表面上還設(shè)有可開啟的密封口,用以放入或取值取出配重,調(diào)節(jié)扇葉的浮力,從而改變渦輪在水面的沉浮高度。本例中傳動(dòng)桿的橫截面是正方形的,相應(yīng)的,渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心的渦輪中心孔32也是與傳動(dòng)桿的橫截面適配的正方形,兩者間隙的套接在一起,保證渦輪在受到浮力時(shí)可以沿著傳動(dòng)軸上下滑動(dòng)升降。
本例中傳動(dòng)桿的中部套接有一個(gè)異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件5,該部件包括內(nèi)圈53、滾針54、外圈55等3個(gè)主要零件。如圖3所示,從水平截面上看,內(nèi)圈擁有外圓內(nèi)方的輪廓,內(nèi)輪廓構(gòu)成與傳動(dòng)桿緊配合的方形傳動(dòng)桿套接孔51;外圈擁有外方內(nèi)圓的輪廓,方形的外輪廓與基座牢固的固定在一起。外圈的內(nèi)圓輪廓與內(nèi)圈的外圓輪廓之間形成環(huán)形的滑道,滑道內(nèi)軸向的間隙排布有若干圓柱形的滾針54,滑道內(nèi)與滾針直接接觸的地方和滾針自身都以合適的潤(rùn)滑劑進(jìn)行潤(rùn)滑。滾針的長(zhǎng)度匹配滑道的長(zhǎng)度,滑道的長(zhǎng)度匹配異形軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接件的長(zhǎng)度。在滑道的上下端,各有一個(gè)環(huán)形的滑道密封圈52卡接在滑道端部,對(duì)滑道起密封作用,阻擋滾針因縱向位移導(dǎo)致缺失而引起轉(zhuǎn)動(dòng)不靈。
本例的一種螺旋式波浪發(fā)電設(shè)備,其渦輪按照所在水域波浪的高度設(shè)定為半沉半浮的漂浮在水面上,并可隨著水位高低在傳動(dòng)桿上升降浮動(dòng)。當(dāng)波浪9從任意方向襲來時(shí),渦輪被波浪推動(dòng),向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)傳動(dòng)桿同步轉(zhuǎn)動(dòng),傳動(dòng)桿的下端又通過卷簧帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng),從而使發(fā)電機(jī)不斷的進(jìn)行發(fā)電,電能由電纜輸送至電網(wǎng)。