專利名稱：一種深海超低速流發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種深海超低流速發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
由于海洋開發(fā)和國(guó)防的需要，應(yīng)用于深海的各種特種設(shè)備如海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備、采礦系統(tǒng)、機(jī)器人、水下組網(wǎng)站點(diǎn)建設(shè)以及軍事設(shè)施，水下空間站建設(shè)等將成倍增長(zhǎng)，目前這些 設(shè)施主要依靠高能電池提供電能。隨著海洋開發(fā)力度的進(jìn)一步加大，高能電池越來(lái)越難以滿足各種深海特征設(shè)備大功耗和長(zhǎng)期工作對(duì)電能的需求。解決深海特種設(shè)備能源補(bǔ)充的問(wèn)題變得越來(lái)越急迫，深海無(wú)處不在的低速海流無(wú)疑讓各種特種設(shè)備獲得持續(xù)可靠的能源成為可能。深海流可利用速度通常很低，隨著水深的增加，海流剖面流速下降很快，并且流向變化復(fù)雜。據(jù)現(xiàn)有測(cè)試資料顯示，水深在1000米處流速最大為O. 5m/s，絕大部分時(shí)間流速僅O. lm/s。這樣的流速與常規(guī)海流發(fā)電機(jī)所需的流速有較大差距。主要表現(xiàn)為過(guò)低的流速轉(zhuǎn)化為發(fā)電有效利用的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都非常低。例如直徑2米的葉輪在O. lm/s的流速下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩約為1.5Nm，而轉(zhuǎn)速僅為4r/min。這樣的轉(zhuǎn)矩通常很難克服發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的阻力，并且當(dāng)流速變化或平臺(tái)穩(wěn)定性不夠時(shí)過(guò)低的葉輪轉(zhuǎn)速難以持續(xù)，因此直接由葉輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)發(fā)電十分困難。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種深海超低流速發(fā)電裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)深海超低流速驅(qū)動(dòng)葉輪發(fā)電。本發(fā)明的一種深海超低速流發(fā)電裝置，包括葉輪機(jī)構(gòu)、一端開口、一端水密的殼體以及置于殼體內(nèi)部的減速器、發(fā)條機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、釋放機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和超越離合器；所述發(fā)條機(jī)構(gòu)包括盒體中心軸、渦卷彈簧、發(fā)條盒體、芯軸和發(fā)條安裝板；所述發(fā)條安裝板為中心加工有圓孔的圓盤，發(fā)條盒體為圓盤狀盒體，其一側(cè)的外表面上固定連接的盒體中心軸穿過(guò)發(fā)條安裝板上的圓孔，并通過(guò)軸承與發(fā)條安裝板活動(dòng)連接，在發(fā)條盒體上與發(fā)條安裝板相對(duì)的一側(cè)開有通孔，芯軸通過(guò)該通孔伸進(jìn)發(fā)條盒體內(nèi)部，并通過(guò)軸承與該通孔活動(dòng)連接，芯軸相對(duì)于發(fā)條盒體轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸與盒體中心軸同軸；潤(rùn)卷彈簧設(shè)置在發(fā)條盒體內(nèi)部，其兩端分別固定在發(fā)條盒體和芯軸上；所述釋放機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、彈簧擋塊、彈簧、銷座、壓桿、凸輪、釋放機(jī)構(gòu)安裝板、銷軸、滾輪和彈簧銷，其中所述從動(dòng)齒輪為具有54個(gè)齒的完全齒輪，主動(dòng)齒輪為具有4個(gè)齒的不完全齒輪；主動(dòng)齒輪的中心孔套在發(fā)條機(jī)構(gòu)的芯軸上，并且固定安裝在發(fā)條機(jī)構(gòu)的發(fā)條盒體的外表面上，且主動(dòng)齒輪與發(fā)條盒體具有相同的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸；所述從動(dòng)齒輪與所述凸輪分別布置在釋放機(jī)構(gòu)安裝板的兩側(cè)，并分別與銷軸的兩端緊固配合連接；從動(dòng)齒輪與主動(dòng)齒輪上的4個(gè)齒嚙合；所述銷座固定在釋放機(jī)構(gòu)安裝板中心孔的上方，彈簧擋塊固定在銷座的上方，圓柱狀的彈簧銷沿與釋放機(jī)構(gòu)安裝板平行方向穿過(guò)銷座的通孔，彈簧銷的上端固定連接彈簧的一端，彈簧的另一端固連在彈簧擋塊上；彈簧銷伸出銷座的下端對(duì)準(zhǔn)芯軸穿過(guò)釋放機(jī)構(gòu)安裝板中心孔一端加工的凹槽，并可插入該凹槽中；所述壓桿設(shè)置在凸輪一側(cè)，壓桿的中部的通孔與固定在釋放機(jī)構(gòu)安裝板上的圓柱桿活動(dòng)連接，壓桿可在與釋放機(jī)構(gòu)安裝板平行面上繞圓柱桿旋轉(zhuǎn)；壓桿的一端沿垂直于壓桿的方向銷接一個(gè)滾輪，滾輪的外圓與凸輪的弧面接觸；壓桿另一端加工成叉形結(jié)構(gòu)，該叉形結(jié)構(gòu)卡在彈簧銷下端的側(cè)面的凸臺(tái)上；所述凸輪為圓盤結(jié)構(gòu)，在圓盤的邊緣一體加工有凸起，凸起對(duì)應(yīng)于圓盤的圓心角為80° ;當(dāng)凸輪的圓盤弧面與滾輪抵觸時(shí)，彈簧銷插在發(fā)條儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的芯軸的凹槽中，彈簧處于自由狀態(tài)，發(fā)條機(jī)構(gòu)進(jìn)行儲(chǔ)能；當(dāng)凸輪上凸起的弧面與滾輪抵觸時(shí)，彈簧銷從發(fā)條機(jī)構(gòu)的芯軸的凹槽中拔出，發(fā)條機(jī)構(gòu)進(jìn)行釋放。其整體連接關(guān)系為從殼體開口一端到水密一端依次布置葉輪機(jī)構(gòu)、減速器、棘輪機(jī)構(gòu)、發(fā)條機(jī)構(gòu)、釋放機(jī)構(gòu)、超越離合器和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)；其中葉輪機(jī)構(gòu)安裝在開口一端，兩者密封連接；葉輪機(jī)構(gòu)的輸出軸與發(fā)條機(jī)構(gòu)的盒體中心軸通過(guò)減速器相連，減速器將葉輪機(jī) 構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)減速后傳動(dòng)給發(fā)條盒體，從而對(duì)發(fā)條機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能；所述發(fā)條機(jī)構(gòu)由發(fā)條安裝板沿殼體的截面方向固定在殼體內(nèi)壁上；釋放機(jī)構(gòu)由釋放機(jī)構(gòu)安裝板沿殼體的截面方向固定在殼體內(nèi)壁上；發(fā)條機(jī)構(gòu)中的芯軸穿過(guò)釋放機(jī)構(gòu)安裝板中心孔的一端通過(guò)超越離合器與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的輸入軸相連，發(fā)條機(jī)構(gòu)釋放能量時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)發(fā)電；所述棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)置在盒體中心軸上，用于防止盒體中心軸沿儲(chǔ)能相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述超越離合器外軸與發(fā)條機(jī)構(gòu)的芯軸固連，其內(nèi)軸與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的輸入軸固連。所述減速器包括減速器安裝板、輸入軸、輸出軸、減速器盒體以及設(shè)置在減速器盒體內(nèi)部的傳動(dòng)軸、第一小齒輪、第二小齒輪、第一大齒輪和第二大齒輪；減速器安裝板為中心加工有圓孔的圓盤，減速器安裝板沿殼體的截面方向固定在殼體內(nèi)壁上；減速器盒體固定在減速器安裝板遠(yuǎn)離葉輪機(jī)構(gòu)的一側(cè)，減速器盒體在與減速器安裝板的圓孔的對(duì)應(yīng)位置上開有通孔，減速器的輸入軸依次插入減速器安裝板的圓孔和減速器盒體的通孔中，輸入軸與減速器盒體的通孔通過(guò)軸承配合連接，輸入軸伸出減速器安裝板的圓孔的一端與葉輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸固定連接，輸入軸在減速器盒體內(nèi)的一端與第一小齒輪的中心孔緊固配合連接；第一小齒輪與第一大齒輪嚙合連接；第一大齒輪的中心孔通過(guò)傳動(dòng)軸與第二小齒輪固連；第二小齒輪與第二大齒輪嚙合連接；第二大齒輪的中心孔與減速器的輸出軸的一端緊固配合連接，輸出軸另一端伸出減速器盒體；所述棘輪機(jī)構(gòu)包括棘輪轉(zhuǎn)軸、棘爪彈簧、棘爪和棘輪；棘輪的中心孔套在盒體中心軸上，并與其緊固配合連接；棘爪固定安裝在棘輪同側(cè)的發(fā)條安裝板上，棘爪一端通過(guò)棘輪轉(zhuǎn)軸與發(fā)條安裝板活動(dòng)連接，棘爪另一端的端部抵住棘輪外緣，棘爪中部由固定在發(fā)條安裝板上的棘爪彈簧抵觸擠壓。所述主動(dòng)齒輪上的4個(gè)齒中間的兩個(gè)為全齒，兩側(cè)的兩個(gè)為半齒。在所述主動(dòng)齒輪的一個(gè)端面上設(shè)置鎖止凸弧，在與主動(dòng)齒輪相同一側(cè)的從動(dòng)齒輪的端面的周向均勻設(shè)置9個(gè)鎖止塊；鎖止凸弧的缺口設(shè)置在主動(dòng)齒輪的4個(gè)齒對(duì)應(yīng)的位置，鎖止塊的外端弧面與鎖止凸弧除缺口以外的弧面配合；當(dāng)主動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪中與其配合的4個(gè)齒轉(zhuǎn)過(guò)1/9圈時(shí)，下一個(gè)鎖止塊剛好與鎖止凸弧配合，防止從動(dòng)齒輪繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
所述彈簧銷伸出銷座的一端的端面加工成斜面。本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置具有如下有益效果I)采用發(fā)條機(jī)構(gòu)對(duì)葉輪機(jī)構(gòu)輸出的力矩進(jìn)行儲(chǔ)能，大大降低了對(duì)葉輪機(jī)構(gòu)的輸出性能的要求，實(shí)現(xiàn)了深海超低流速驅(qū)動(dòng)葉輪發(fā)電；2)采用釋放裝置對(duì)儲(chǔ)滿勢(shì)能的發(fā)條機(jī)構(gòu)進(jìn)行釋放，不但實(shí)現(xiàn)了發(fā)條機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能-釋放過(guò)程的機(jī)械自動(dòng)化控制，而且在釋放的同時(shí)，還不影響葉輪機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)條機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)能。3)采用棘輪機(jī)構(gòu)防止發(fā)條機(jī)構(gòu)因扭矩變小和葉輪改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向而反轉(zhuǎn)，以達(dá)到使發(fā)電裝置穩(wěn)定運(yùn)行的目的。



圖I為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的整體連接的剖面示意圖；圖3為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的整體連接的立體示意圖；圖4為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的發(fā)條機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的減速器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的棘輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的釋放機(jī)構(gòu)中的齒輪組的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的釋放機(jī)構(gòu)中的自動(dòng)插銷的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的一種深海超低流速發(fā)電裝置的釋放機(jī)構(gòu)中的凸輪的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，I-超越離合器、2-釋放機(jī)構(gòu)、3-發(fā)條機(jī)構(gòu)、4-減速器、5-殼體、7_棘輪機(jī)構(gòu)、8-葉輪機(jī)構(gòu)、9-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、2-1-彈簧擋塊、2-2-彈簧、2-3-銷座、2_4_壓桿、2_5_凸輪、2-6-釋放機(jī)構(gòu)安裝板、2-7-銷軸、2-8-滾輪、2-9-彈簧銷、2_10_凸臺(tái)、3_1_盒體中心軸、3_2_潤(rùn)卷彈簧、3_3_發(fā)條盒體、3_4_芯軸、3_5_發(fā)條安裝板、4_1_減速器盒體、4_2_輸入軸、4_3_第二大齒輪、4_4_輸出軸、4_5_第二小齒輪、4_6_傳動(dòng)軸、4_7_減速器安裝板、4_8_第一大齒輪、4_9_第一小齒輪、6-1-主動(dòng)齒輪、6_2_鎖止塊、6_3_從動(dòng)齒輪、6_4_鎖止凸弧、7-1-棘爪轉(zhuǎn)軸、7-2-棘爪彈簧、7-3-棘爪、7-4-棘輪。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明提供了一種深海超低流速發(fā)電裝置，如圖I、2和3所示，該裝置包括葉輪機(jī)構(gòu)8、殼體5以及置于殼體內(nèi)部的減速器4、發(fā)條機(jī)構(gòu)3、棘輪機(jī)構(gòu)7、釋放機(jī)構(gòu)2、發(fā)電機(jī)和超越離合器；如圖I所示，殼體5為一端封閉、另一端開口的空心圓柱結(jié)構(gòu)，葉輪機(jī)構(gòu)8安裝在開口一端，兩者密封連接；減速器4包括減速器盒體4-1、輸入軸4-2、輸出軸4_4、減速器安裝板4_7以及設(shè)置在減速器盒體4-1內(nèi)部的傳動(dòng)軸4-6、第一小齒輪4-9、第二小齒輪4-5、第一大齒輪4_8和第二大齒輪4-3 ;減速器安裝板4-7為中心加工有圓孔的圓盤，減速器安裝板4-7沿殼體5的截面方向固定在殼體5內(nèi)壁上；減速器盒體4-1固定在減速器安裝板4-7遠(yuǎn)離葉輪機(jī)構(gòu)的一側(cè)，減速器盒體4-1在與減速器安裝板4-7的圓孔的對(duì)應(yīng)位置上開有通孔，減速器的輸入軸4-2依次插入減速器安裝板4-7的圓孔和減速器盒體4-1的通孔中，輸入軸4-2與減速器盒體4-1的通孔通過(guò)軸承配合連接，輸入軸4-2伸出減速器安裝板4-7的圓孔的一端與葉輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸固定連接，輸入軸4-2在減速器盒體4-1內(nèi)的一端與第一小齒輪4-9的中心孔緊固配合連接；第一小齒輪4-9與第一大齒輪4-8嚙合連接；第一大齒輪4-8的中心孔通過(guò)傳動(dòng)軸4-6與第二小齒輪4-5固連；第二小齒輪4-5與第二大齒輪4-8嚙合連接；第二大齒輪4-3的中心孔與減速器的輸出軸4-4的一端緊固配合連接，輸出軸4-4另一端伸出減速器盒體；發(fā)條機(jī)構(gòu)3包括發(fā)條盒體3-3、芯軸3-4、渦卷彈簧3_2、盒體中心軸3_1、和發(fā)條安裝板3-5 ;發(fā)條安裝板3-5為中心加工有圓孔的圓盤，發(fā)條安裝板3-5沿殼體5的截面方向固定在殼體5內(nèi)壁上；發(fā)條盒體3-3為圓盤狀盒體，其一側(cè)的外表面上固定連接的盒體中心 軸3-1穿過(guò)發(fā)條安裝板3-5上的圓孔，并通過(guò)軸承與發(fā)條安裝板3-5活動(dòng)連接，盒體中心軸3-1與減速器4的輸出軸4-4固連，并在減速器4的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)；在發(fā)條盒體3-3上與發(fā)條安裝板3-5相對(duì)的一側(cè)開有通孔，芯軸3-4通過(guò)該通孔伸進(jìn)發(fā)條盒體3-3內(nèi)部，并通過(guò)軸承與該通孔活動(dòng)連接，芯軸3-4相對(duì)于發(fā)條盒體3-3轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸與盒體中心軸3-1在同一條直線上；渦卷彈簧3-2設(shè)置在發(fā)條盒體3-3內(nèi)部，其兩端分別固定在發(fā)條盒體3-3和芯軸3-4上,發(fā)條盒體3-3在減速器4的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)從而對(duì)發(fā)條機(jī)構(gòu)3儲(chǔ)能；棘輪機(jī)構(gòu)7包括棘輪轉(zhuǎn)軸7-1、棘爪彈簧7-2、棘爪7-3和棘輪7_4 ;棘輪機(jī)構(gòu)7安裝在發(fā)條安裝板3-4上與發(fā)條機(jī)構(gòu)3相對(duì)的一側(cè)，棘輪7-4的中心孔套在盒體中心軸3-1上，并與其緊固配合連接；棘爪7-3固定安裝在棘輪7-4同側(cè)的發(fā)條安裝板3-4上，棘爪7-3一端通過(guò)棘輪轉(zhuǎn)軸7-1與發(fā)條安裝板3-4活動(dòng)連接；棘爪7-3另一端的端部抵住棘輪7-4外緣，棘爪7-3中部由固定在發(fā)條安裝板3-4上的棘爪彈簧7-2抵觸擠壓。釋放機(jī)構(gòu)2包括齒輪組和自動(dòng)插銷齒輪組包括主動(dòng)齒輪6-3和齒數(shù)為54齒的從動(dòng)齒輪6_1，主動(dòng)齒輪6_3為齒數(shù)為4齒的不完全齒輪；主動(dòng)齒輪6-3的中心孔套在發(fā)條機(jī)構(gòu)3的芯軸3-4后安裝在發(fā)條機(jī)構(gòu)3的發(fā)條盒體3-3的外表面上，且主動(dòng)齒輪6-3與發(fā)條盒體3-3具有相同的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸，主動(dòng)齒輪6-3通過(guò)其上的4個(gè)齒與從動(dòng)齒輪6-1嚙合連接；如圖3所示，自動(dòng)插銷包括彈簧擋塊2-1、彈簧2-2、銷座2_3、壓桿2_4、凸輪2_5、安裝板2-6、銷軸2-7、滾輪2-8和彈簧銷2-9 ；所述安裝板2-6靠近主動(dòng)齒輪6-3固定安裝，發(fā)條機(jī)構(gòu)3的芯軸1_4穿過(guò)安裝板
2-6的中心孔；在安裝板2-6上與從動(dòng)齒輪6-1的中心孔對(duì)應(yīng)的位置有一個(gè)圓孔；如圖4所示，凸輪2-5為圓盤結(jié)構(gòu)，在圓盤的邊緣一體加工有凸起，凸起相對(duì)于圓盤的圓心的圓周角為80° ,且該凸起相對(duì)于該圓周角的角平分線對(duì)稱；圓盤與凸起交界處分別記為a點(diǎn)和b點(diǎn)，則該兩點(diǎn)之間對(duì)應(yīng)的圓周角為280°，凸起頂點(diǎn)處記為c點(diǎn),頂點(diǎn)c點(diǎn)與a點(diǎn)的角平分線與凸起的交點(diǎn)記為e點(diǎn),頂點(diǎn)c點(diǎn)與b點(diǎn)的角平分線與凸起的交點(diǎn)記為d點(diǎn)，則弧ae、弧dc、弧Cd、和弧db所對(duì)應(yīng)的圓周角均為20°。凸輪2-5的圓盤的圓心處沿軸向加工一通孔；銷軸2-7穿過(guò)安裝板2-6上的圓孔，并與凸輪2-5上的通孔配合，銷軸2-7在齒輪組一側(cè)的一端與從動(dòng)齒輪6-1的中心孔緊固配合連接，銷軸2-7的另一端與凸輪2-5的通孔緊固配合連接；如圖3所示，壓桿2-4的一端沿垂向固定連接一個(gè)圓柱形的滾輪2-8，另一端加工成叉形結(jié)構(gòu)；壓桿2-4設(shè)置在凸輪2-5 —側(cè)，壓桿2-4的中部的通孔與固定在安裝板2-6上的圓柱桿活動(dòng)連接，壓桿2-4可繞圓柱桿旋轉(zhuǎn)；壓桿2-4 —端的滾輪2-8的邊緣與凸輪2-5的邊緣接觸，當(dāng)凸輪2-5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾輪2-8沿凸輪2-5的邊緣滑動(dòng)；彈簧擋塊2-1與銷座2-3從外到內(nèi)分別固定在與壓桿2-4同側(cè)的安裝板2_6的中心孔外側(cè)，圓柱狀的彈簧銷2-9插入銷座2-3上沿與安裝板2-6平行方向加工的通孔中，并與該通孔配合；彈簧銷2-9朝向彈簧擋塊2-1的一端與彈簧2-2的一端固定連接，彈簧2-2另一端與彈簧擋塊2-1固定連接；彈簧銷2-9伸出銷座2-3的一端的圓柱側(cè)面上沿徑向加工一凸臺(tái)，該凸臺(tái)插入壓桿2-4的叉形結(jié)構(gòu)中；彈簧銷2-9伸出銷座2-3的一端對(duì)準(zhǔn)發(fā)條機(jī)構(gòu)3的芯軸1-4上的凹槽1-5，并可插入該凹槽1-5中；當(dāng)凸輪2-5的圓盤邊緣與滾輪2-8抵觸時(shí)，彈簧銷2_9插在發(fā)條機(jī)構(gòu)3的芯軸1_4的凹槽1-5中，彈簧2-2處于自由狀態(tài)，發(fā)條機(jī)構(gòu)3進(jìn)行儲(chǔ)能；當(dāng)凸輪2-5的凸起邊緣與滾輪2-8抵觸時(shí)，彈簧銷2-9從發(fā)條機(jī)構(gòu)3的芯軸1-4的凹槽1-5中拔出，發(fā)條機(jī)構(gòu)3進(jìn)行釋放。主動(dòng)齒輪6-3上的4個(gè)齒中間的兩個(gè)為全齒，兩側(cè)的兩個(gè)為半齒。在主動(dòng)齒輪6-3的一個(gè)端面上設(shè)置鎖止凸弧6-4,在與主動(dòng)齒輪6-3相同一側(cè)的從動(dòng)齒輪6-1的端面的周向均勻設(shè)置9個(gè)鎖止塊6-2 ;鎖止凸弧6-4的缺口設(shè)置在主動(dòng)齒輪6-3的4個(gè)齒對(duì)應(yīng)的位置；當(dāng)主動(dòng)齒輪6-3帶動(dòng)從動(dòng)齒輪6-1中與其配合的4個(gè)齒轉(zhuǎn)動(dòng)1/9圈時(shí)，下一個(gè)鎖止塊6-2剛好與鎖止凸弧配合，使從動(dòng)齒輪6-1停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了便于彈簧銷2-9在芯軸1-4的凹槽1-5中插入拔出，彈簧銷2_9伸出銷座2_3的一端的端面加工成斜面。將發(fā)條機(jī)構(gòu)3的芯軸3-4通過(guò)超越離合器I與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的輸入軸4-2固連在一起超越離合器I外軸與發(fā)條機(jī)構(gòu)3的芯軸3-4固連,其內(nèi)軸與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)9的輸入軸4-2固連。本發(fā)明公開的一種超低流速發(fā)電裝置的工作過(guò)程為首先設(shè)置初始位置使渦卷彈簧3-2處于自由狀態(tài)，即不纏繞在芯軸3-4上；使?jié)L輪2-8與凸輪2-5在凸輪的a點(diǎn)接觸；當(dāng)葉輪機(jī)構(gòu)8順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),帶動(dòng)減速器4的輸入軸4-2轉(zhuǎn)動(dòng)，由此依次帶動(dòng)第一小齒輪4-9、第一大齒輪4-8、第二小齒輪4-5和第二大齒輪4-3轉(zhuǎn)動(dòng)，最終帶動(dòng)減速器4的輸出軸4-4順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在此傳動(dòng)過(guò)程中，減速器4降低了葉輪機(jī)構(gòu)8的輸入速度，提高了輸入力矩后再提高輸出軸4-4輸出，由此驅(qū)動(dòng)與輸出軸4-4固連的盒體中心軸3-1轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)條盒體3-3的轉(zhuǎn)動(dòng)使渦卷彈簧3-2不斷的纏繞在發(fā)條機(jī)構(gòu)3的芯軸3-4上；主動(dòng)齒輪6_1在發(fā)條盒體3-3的帶動(dòng)下與發(fā)條盒體3-3同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于從動(dòng)齒輪6-3與主動(dòng)齒輪6-1的4個(gè)齒嚙合，當(dāng)主動(dòng)齒輪6-1轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，從動(dòng)齒輪6-3僅轉(zhuǎn)動(dòng)6個(gè)齒的角度距離，即1/9圈，在從動(dòng)齒輪6-3的帶動(dòng)下，凸輪2-5開始順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)條盒體3-3轉(zhuǎn)動(dòng)7圈后，凸輪2_5轉(zhuǎn)動(dòng)280°，即b點(diǎn)轉(zhuǎn)到滾輪2-8的切線處；當(dāng)發(fā)條盒體3-3繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，滾輪2-8逐漸開始與b點(diǎn)到c點(diǎn)之間的弧面接觸，由于從b點(diǎn)到c點(diǎn)之間的弧面的半徑逐漸增大，即該弧面逐漸開始擠壓滾輪2-8，驅(qū)動(dòng)壓桿2-4的滾輪2-8 —端向下運(yùn)動(dòng)，壓桿2-4的叉形結(jié)構(gòu)向上抬起，由此叉形結(jié)構(gòu)帶動(dòng)凸臺(tái)2-10抬起，彈簧銷2-9擠壓與其連接的彈簧2-2向上運(yùn)動(dòng)，彈簧銷
2-9逐漸從芯軸3-4的凹槽中脫離，當(dāng)d點(diǎn)與滾輪2-8接觸時(shí)，彈簧銷2-9完全從芯軸3_4的孔中拔出，則芯軸3-4開始轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)條機(jī)構(gòu)3開始釋放；在釋放過(guò)程中，發(fā)條盒體3-3繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，圓弧的e點(diǎn)與滾輪2-8接觸時(shí)，與彈簧銷2-9從芯軸3-4孔中拔出的傳動(dòng)原理相同，彈簧銷2-9開始插入芯軸3-4的凹槽中，當(dāng)a點(diǎn)重新與滾輪2-8接觸時(shí)，彈簧銷2_9完全插入芯軸3-4的凹槽中，芯軸3-4被固定，發(fā)條盒體3-3開始下一個(gè)周期的儲(chǔ)能。在發(fā)條機(jī)構(gòu)3釋放勢(shì)能時(shí)，與發(fā)條機(jī)構(gòu)3的芯軸3-4連接的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)9的輸入軸也被迫轉(zhuǎn)動(dòng)，由此帶動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)9發(fā)電，發(fā)條機(jī)構(gòu)3在釋放過(guò)程中，芯軸3-4的速度越來(lái)越小，當(dāng)芯軸3-4速度低于發(fā)電機(jī)系統(tǒng)9的輸入軸速度時(shí)，超越離合器I內(nèi)外軸超越，超越離合器I的外軸與芯軸3-4脫離，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)9在自身慣性下轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，當(dāng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)9的轉(zhuǎn)動(dòng)速度逐漸減小到與芯軸3-4速度相同時(shí)，超越離合器I的外軸重新與芯軸3-4連接，芯軸3-4繼續(xù)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)9發(fā)電。 本實(shí)施例中，葉輪機(jī)構(gòu)8的葉輪直徑為2米，由三片葉片組成。減速器4減速比設(shè)計(jì)為4，傳遞效率為80%，棘輪機(jī)構(gòu)7效率為80%，發(fā)條機(jī)構(gòu)3的輸入輸出力矩分別設(shè)計(jì)為O. 5Nm和3. ONm。當(dāng)流速為O. lm/s時(shí)，葉輪獲得的啟動(dòng)力矩為I. 5Nm,通過(guò)葉輪機(jī)構(gòu)8傳遞到減速器4的力矩為I. 3Nm，則減速器4輸出力矩約為4. 2Nm。當(dāng)發(fā)條機(jī)構(gòu)3接收由減速器4輸出的力矩并經(jīng)棘輪機(jī)構(gòu)7傳遞后，由于發(fā)條機(jī)構(gòu)3輸入力矩大于發(fā)條機(jī)構(gòu)3的最小工作力矩O. 5Nm,渦卷彈簧3-2逐漸旋緊直至扭矩達(dá)到3. ONm,此時(shí)渦卷彈簧3_2和發(fā)條盒體
3-3一起旋轉(zhuǎn)了約8圈，齒輪組帶動(dòng)凸輪2-5旋轉(zhuǎn)320°，凸輪2_5壓頂滾輪2_8，帶動(dòng)壓桿2-4轉(zhuǎn)動(dòng)，并將彈簧銷2-9從彈簧芯軸3-4上的凹槽中抽出，解除芯軸3-4約束，使芯軸3_4及超越離合器I外軸快速釋放彈簧勢(shì)能驅(qū)動(dòng)超越離合器I內(nèi)軸和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)9旋轉(zhuǎn)發(fā)電。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，包括葉輪機(jī)構(gòu)(8)、一端開口、一端水密的殼體(5)以及置于殼體(5)內(nèi)部的減速器(4)、發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)、棘輪機(jī)構(gòu)(7)、釋放機(jī)構(gòu)(2)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(9)和超越離合器⑴； 所述發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)包括盒體中心軸(3-1)、渦卷彈簧(3-2)、發(fā)條盒體(3-3)、芯軸(3-4)和發(fā)條安裝板(3-5);所述發(fā)條安裝板(3-5)為中心加工有圓孔的圓盤，發(fā)條盒體(3-3)為圓盤狀盒體，其一側(cè)的外表面上固定連接的盒體中心軸(3-1)穿過(guò)發(fā)條安裝板(3-5)上的圓孔，并通過(guò)軸承與發(fā)條安裝板(3-5)活動(dòng)連接，在發(fā)條盒體(3-3)上與發(fā)條安裝板(3-5)相對(duì)的一側(cè)開有通孔，芯軸(3-4)通過(guò)該通孔伸進(jìn)發(fā)條盒體(3-3)內(nèi)部，并通過(guò)軸承與該通孔活動(dòng)連接，芯軸(3-4)相對(duì)于發(fā)條盒體(3-3)轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸與盒體中心軸(3-1)同軸；渦卷彈簧(3-2)設(shè)置在發(fā)條盒體(3-3)內(nèi)部，其兩端分別固定在發(fā)條盒體(3-3)和芯軸(3-4)上； 所述釋放機(jī)構(gòu)(2)包括主動(dòng)齒輪(6-3)、從動(dòng)齒輪(6-1)、彈簧擋塊(2-1)、彈簧(2-2)、銷座(2-3)、壓桿(2-4)、凸輪(2-5)、釋放機(jī)構(gòu)安裝板(2-6)、銷軸(2_7)、滾輪(2_8)和彈簧銷(2-9)，其中所述從動(dòng)齒輪￠-1)為具有54個(gè)齒的完全齒輪，主動(dòng)齒輪￠-3)為具有4個(gè)齒的不完全齒輪；主動(dòng)齒輪(6-3)的中心孔套在發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)的芯軸(3-4)上，并且固定安裝在發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)的發(fā)條盒體(3-3)的外表面上，且主動(dòng)齒輪(6-3)與發(fā)條盒體(3-3)具有相同的轉(zhuǎn)動(dòng)中心軸；所述從動(dòng)齒輪￠-1)與所述凸輪(2-5)分別布置在釋放機(jī)構(gòu)安裝板(2-6)的兩側(cè)，并分別與銷軸(2-7)的兩端緊固配合連接；從動(dòng)齒輪(6-1)與主動(dòng)齒輪(6-3)上的4個(gè)齒嚙合；所述銷座(2-3)固定在釋放機(jī)構(gòu)安裝板(2-6)中心孔的上方，彈簧擋塊(2-1)固定在銷座(2-3)的上方，圓柱狀的彈簧銷(2-9)沿與釋放機(jī)構(gòu)安裝板(2-6)平行方向穿過(guò)銷座(2-3)的通孔，彈簧銷(2-9)的上端固定連接彈簧(2-2)的一端，彈簧(2-2)的另一端固連在彈簧擋塊(2-1)上；彈簧銷(2-9)伸出銷座(2-3)的下端對(duì)準(zhǔn)芯軸(3-4)穿過(guò)釋放機(jī)構(gòu)安裝板(2-6)中心孔一端加工的凹槽，并可插入該凹槽中；所述壓桿(2-4)設(shè)置在凸輪(2-5) —側(cè)，壓桿(2-4)的中部的通孔與固定在釋放機(jī)構(gòu)安裝板(2-6)上的圓柱桿活動(dòng)連接，壓桿(2-4)可在與釋放機(jī)構(gòu)安裝板(2-6)平行面上繞圓柱桿旋轉(zhuǎn)；壓桿(2-4)的一端沿垂直于壓桿(2-4)的方向銷接一個(gè)滾輪(2-8)，滾輪(2-8)的外圓與凸輪(2-5)的弧面接觸；壓桿(2-4)另一端加工成叉形結(jié)構(gòu)，該叉形結(jié)構(gòu)卡在彈簧銷(2-9)下端的側(cè)面的凸臺(tái)(2-10)上；所述凸輪(2-5)為圓盤結(jié)構(gòu)，在圓盤的邊緣一體加工有凸起，凸起對(duì)應(yīng)于圓盤的圓心角為80° ;當(dāng)凸輪(2-5)的圓盤弧面與滾輪(2-8)抵觸時(shí)，彈簧銷(2-9)插在發(fā)條儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)的芯軸(3-4)的凹槽中，彈簧(2-2)處于自由狀態(tài)，發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)進(jìn)行儲(chǔ)能；當(dāng)凸輪(2-5)上凸起的弧面與滾輪(2-8)抵觸時(shí)，彈簧銷(2-9)從發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)的芯軸(3-4)的凹槽中拔出，發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)進(jìn)行釋放。
其整體連接關(guān)系為從殼體(5)開口一端到水密一端依次布置葉輪機(jī)構(gòu)(8)、減速器(4)、棘輪機(jī)構(gòu)(7)、發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)、釋放機(jī)構(gòu)(2)、超越離合器⑴和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(9);其中葉輪機(jī)構(gòu)⑶安裝在開口一端，兩者密封連接；葉輪機(jī)構(gòu)⑶的輸出軸與發(fā)條機(jī)構(gòu)⑶的盒體中心軸(3-1)通過(guò)減速器(4)相連，減速器(4)將葉輪機(jī)構(gòu)(8)的轉(zhuǎn)動(dòng)減速后傳動(dòng)給發(fā)條盒體(3-3)，從而對(duì)發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)儲(chǔ)能；所述發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)由發(fā)條安裝板(3-5)沿殼體(5)的截面方向固定在殼體(5)內(nèi)壁上；釋放機(jī)構(gòu)(2)由釋放機(jī)構(gòu)安裝板(2-6)沿殼體(5)的截面方向固定在殼體(5)內(nèi)壁上；發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)中的芯軸(3-4)穿過(guò)釋放機(jī)構(gòu)安裝板(2-6)中心孔的一端通過(guò)超越離合器(I)與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(9)的輸入軸相連，發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)釋放能量時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(9)發(fā)電；所述棘輪機(jī)構(gòu)(7)設(shè)置在盒體中心軸(3-1)上，用于防止盒體中心軸(3-1)沿儲(chǔ)能相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述超越離合器(I)外軸與發(fā)條機(jī)構(gòu)(3)的芯軸(3-4)固連，其內(nèi)軸與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(9)的輸入軸固連。
2.如權(quán)利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，所述減速器(4)包括減速器安裝板(4-7)、輸入軸(4-2)、輸出軸(4-4)、減速器盒體(4-1)以及設(shè)置在減速器盒體(4-1)內(nèi)部的傳動(dòng)軸(4-6)、第一小齒輪(4-9)、第二小齒輪(4-5)、第一大齒輪(4_8)和第二大齒輪(4-3);減速器(4)安裝板(4-7)為中心加工有圓孔的圓盤，減速器⑷安裝板(4-7)沿殼體(5)的截面方向固定在殼體(5)內(nèi)壁上；減速器盒體(4-1)固定在減速器安裝板(4-7)遠(yuǎn)離葉輪機(jī)構(gòu)(8)的一側(cè)，減速器盒體(4-1)在與減速器安裝板(4-7)的圓孔的對(duì)應(yīng)位置上開有通孔，減速器(4)的輸入軸(4-2)依次插入減速器安裝板(4-7)的圓孔和減速器盒體(4-1)的通孔中，輸入軸(4-2)與減速器盒體(4-1)的通孔通過(guò)軸承配合連接，輸入軸(4-2)伸出減速器安裝板(4-7)的圓孔的一端與葉輪機(jī)構(gòu)(8)的驅(qū)動(dòng)軸固定連接，輸入軸(4-2)在減速器盒體(4-1)內(nèi)的一端與第一小齒輪(4-9)的中心孔緊固配合連接；第一小齒輪(4-9)與第一大齒輪(4-8)嚙合連接；第一大齒輪(4-8)的中心孔通過(guò)傳動(dòng)軸(4-6)與第二小齒輪(4-5)固連；第二小齒輪(4-5)與第二大齒輪(4-8)嚙合連接；第二大齒輪(4-3)的中心孔與減速器(4)的輸出軸(4-4)的一端緊固配合連接，輸出軸(4-4)另一端伸出減速器盒體(4-1)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，所述棘輪機(jī)構(gòu)(7)包括棘輪轉(zhuǎn)軸(7-1)、棘爪彈簧(7-2)、棘爪(7-3)和棘輪(7-4)；棘輪(7_4)的中心孔套在盒體中心軸(3-1)上，并與其緊固配合連接；棘爪(7-3)固定安裝在棘輪(7-4)同側(cè)的發(fā)條安裝板(3-5)上，棘爪(7-3) —端通過(guò)棘輪轉(zhuǎn)軸(7-1)與發(fā)條安裝板(3-5)活動(dòng)連接，棘爪(7-3)另一端的端部抵住棘輪(7-4)外緣，棘爪(7-3)中部由固定在發(fā)條安裝板(3-5)上的棘爪彈簧(7-2)抵觸擠壓。
4.如權(quán)利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，所述主動(dòng)齒輪(6-3)上的4個(gè)齒中間的兩個(gè)為全齒,兩側(cè)的兩個(gè)為半齒。
5.如權(quán)利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，在所述主動(dòng)齒輪(6-3)的一個(gè)端面上設(shè)置鎖止凸弧(6-4),在與主動(dòng)齒輪(6-3)相同一側(cè)的從動(dòng)齒輪(6-1)的端面的周向均勻設(shè)置9個(gè)鎖止塊￠-2);鎖止凸弧￠-4)的缺口設(shè)置在主動(dòng)齒輪(6-3)的4個(gè)齒對(duì)應(yīng)的位置，鎖止塊(6-2)的外端弧面與鎖止凸弧(6-4)除缺口以外的弧面配合；當(dāng)主動(dòng)齒輪(6-3)帶動(dòng)從動(dòng)齒輪￠-1)中與其配合的4個(gè)齒轉(zhuǎn)過(guò)1/9圈時(shí)，下一個(gè)鎖止塊(6-2)剛好與鎖止凸弧(6-4)配合，防止從動(dòng)齒輪(6-1)繞其中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求I所述的一種深海超低速流發(fā)電裝置，其特征在于，所述彈簧銷(2-9)伸出銷座(2-3)的一端的端面加工成斜面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深海超低速流發(fā)電裝置，包括葉輪機(jī)構(gòu)、一端開口、一端水密的殼體以及置于殼體內(nèi)部的減速器、發(fā)條機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、釋放機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和超越離合器。通過(guò)采用發(fā)條機(jī)構(gòu)對(duì)葉輪機(jī)構(gòu)輸出的力矩進(jìn)行儲(chǔ)能，大大降低了對(duì)葉輪機(jī)構(gòu)的輸出性能的要求，實(shí)現(xiàn)了深海超低流速驅(qū)動(dòng)葉輪發(fā)電；采用釋放裝置對(duì)儲(chǔ)滿勢(shì)能的發(fā)條機(jī)構(gòu)進(jìn)行釋放，不但實(shí)現(xiàn)了發(fā)條機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能-釋放過(guò)程的機(jī)械自動(dòng)化控制，而且在釋放的同時(shí)，還不影響葉輪機(jī)構(gòu)對(duì)發(fā)條機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)能，采用棘輪機(jī)構(gòu)防止發(fā)條機(jī)構(gòu)因扭矩變小和葉輪改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向而反轉(zhuǎn)，以達(dá)到使發(fā)電裝置穩(wěn)定運(yùn)行的目的。
文檔編號(hào)F03B13/00GK102661227SQ201210135009
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者余忠晶, 冀功祥, 田應(yīng)元, 袁日, 黃楠 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所