專利名稱：機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于波浪能發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
波能發(fā)電裝置在進(jìn)行波能發(fā)電時(shí)，通常包含兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程:首先是將波浪能轉(zhuǎn)換為可供發(fā)電機(jī)利用的機(jī)械能形式，即能量的一次轉(zhuǎn)換過(guò)程；其次是通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行輸出，即能量的二次轉(zhuǎn)換過(guò)程。波能轉(zhuǎn)換裝置的核心問(wèn)題是能量的一次轉(zhuǎn)換過(guò)程。波浪能在第一次轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的機(jī)械能的形式，有利用波浪上下運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)的；有利用波浪上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生氣流或水流去驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電的；也有利用波浪裝置的擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生氣流或水流去驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電；或把低壓大波浪變成小體積高壓水，然后引入高位水池產(chǎn)生水頭帶動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電的。目前常用的能量轉(zhuǎn)換裝置主要有以下兩種:振蕩水柱式:安全可靠性高但波能轉(zhuǎn)換率較低，現(xiàn)有振蕩水柱式波能發(fā)電裝置多為航標(biāo)燈等微型電力設(shè)備供電，輸出功率較??；近岸振蕩水柱式波能發(fā)電裝置對(duì)海岸地形要求較高。越浪式:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、波能轉(zhuǎn)換率較高，但由于對(duì)材料要求較高，且極易在波浪作用下發(fā)生破壞,喪失工作能力，維修及保護(hù)成本較高。與歐美國(guó)家沿海海域波高大、能流密度高相比，我國(guó)沿海海域波浪能周期短、波高小，可利用率較低，不適用于以上兩種方式
實(shí)用新型內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種能量轉(zhuǎn)換效率較高，建造成本低，輸出電能穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛的機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其包括浮子、立柱、單向齒輪、齒條和發(fā)電機(jī)。所述浮子中央設(shè)有上下貫通的孔，浮子通過(guò)孔套裝于立柱上，沿立柱上下運(yùn)動(dòng)。所述齒條設(shè)置于立柱相對(duì)的兩側(cè)面上，單向齒輪設(shè)置于立柱兩側(cè)。所述發(fā)電機(jī)固定于浮子頂部且分布于立柱兩側(cè)。兩個(gè)單向齒輪分別套裝于同側(cè)發(fā)電機(jī)的輸入軸頂端，通過(guò)鍵與發(fā)電機(jī)輸入軸連接。兩根齒條分別與同側(cè)的單向齒輪嚙合。浮子頂部設(shè)有發(fā)電機(jī)支架，發(fā)電機(jī)支架固定于浮子上，發(fā)電機(jī)位于發(fā)電機(jī)支架內(nèi)部。浮子頂部和底部分別設(shè)有四個(gè)相同的用以限制浮子水平方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置。浮子頂部的導(dǎo)向裝置固定于發(fā)電機(jī)支架頂部，浮子底部的導(dǎo)向裝置直接固定于浮子上。導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向輪和支撐架。導(dǎo)向輪的輪軸固定于支撐架上，導(dǎo)向輪與所述立柱側(cè)面接觸。導(dǎo)向裝置能消除波浪對(duì)浮子水平傾覆振蕩的影響，有利于波能的收集和轉(zhuǎn)換。所述浮子為底部呈倒錐形的空心圓柱體。該結(jié)構(gòu)有利于收集更多的波能，且其內(nèi)部空心可以根據(jù)海況裝載配重。浮子表層涂防腐漆，以防止在被海水腐蝕。[0012]本實(shí)用新型的有益效果在于:1、與波浪直接接觸，能量轉(zhuǎn)換次數(shù)少，提高了能量轉(zhuǎn)換率。2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，活動(dòng)部件較少，整體穩(wěn)定性高，可靠度好，能兼顧結(jié)構(gòu)的可靠性及波能轉(zhuǎn)換率。3、占用面積小，對(duì)波浪場(chǎng)的影響小，對(duì)海洋水動(dòng)力環(huán)境的影響極小。4、建造成本較低，輸出電能穩(wěn)定，可用于對(duì)裝置的保護(hù)要求不太高，波能密度低的區(qū)域。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中局部結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖3是本實(shí)用新型圖2中A部位的放大圖；圖4是本實(shí)用新型中局部結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖5是本實(shí)用新型圖4中B部位的放大圖；圖6是本實(shí)用新型中浮子頂部導(dǎo)向裝置的分布示意圖；圖7是本實(shí)用新型中浮子底部導(dǎo)向裝置的分布示意圖；圖8是本實(shí)用新型中浮子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實(shí)用新型中導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本實(shí)用新型中單向齒輪與發(fā)電機(jī)輸入軸連接的示意圖。圖中:1、立柱，2、浮子，3、齒條，4、發(fā)電機(jī)支架，5、導(dǎo)向裝置，6、發(fā)電機(jī)，7、單向齒輪，8、輪軸，9、導(dǎo)向輪，10、支撐架，11、孔，12、發(fā)電機(jī)輸入軸，13、單向軸承。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例具體說(shuō)明本實(shí)用新型。實(shí)施例1 如圖1-圖10所示，本實(shí)用新型包括浮子2、立柱1、單向齒輪7、齒條3和發(fā)電機(jī)6。所述浮子2中央設(shè)有上下貫通的孔11，浮子2通過(guò)孔11套裝于立柱I上，沿立柱I上下運(yùn)動(dòng)。所述齒條3設(shè)置于立柱I相對(duì)的兩側(cè)面上，單向齒輪7設(shè)置于立柱I兩側(cè)。所述發(fā)電機(jī)6固定于浮子2頂部且分布于立柱I兩側(cè)。兩個(gè)單向齒輪7分別套裝于同側(cè)發(fā)電機(jī)輸入軸12頂端，通過(guò)鍵與發(fā)電機(jī)輸入軸12連接。兩根齒條3分別與同側(cè)的單向齒輪7嚙合。假設(shè)單向齒輪7的轉(zhuǎn)動(dòng)方向設(shè)置為:如圖4所示，單向齒輪7順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單向軸承13可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，單向齒輪7空轉(zhuǎn)，逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單向軸承13是鎖死的，單向齒輪7帶動(dòng)發(fā)電機(jī)輸入軸12轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)單向齒輪7轉(zhuǎn)向相同,但是分別分布于立柱I的兩側(cè)。在浮子2向上或向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，總有一個(gè)單向齒輪7帶動(dòng)發(fā)電機(jī)輸入軸12轉(zhuǎn)動(dòng)。其工作過(guò)程如下:不同方向、頻率的波浪拍打到浮子2，浮子2吸收波浪能，當(dāng)浮子2受到波浪向上的力時(shí)，浮子2上升，波浪能轉(zhuǎn)換為浮子2的機(jī)械能。浮子2帶動(dòng)單向齒輪7沿立柱I上設(shè)置的齒條3向上運(yùn)動(dòng)。如圖4所示，右側(cè)的單向齒輪7帶動(dòng)發(fā)電機(jī)輸入軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，從而發(fā)電；左側(cè)的單向齒輪7空轉(zhuǎn)。浮子2運(yùn)動(dòng)到最上端后依靠重力向下運(yùn)動(dòng)，左側(cè)的單向齒輪7帶動(dòng)發(fā)電機(jī)輸入軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，從而發(fā)電；右側(cè)的單向齒輪7空轉(zhuǎn)。這一過(guò)程將浮子2的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)6的電能。整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了波浪能到電能的轉(zhuǎn)換。主要技術(shù)指標(biāo):組合振蕩浮子式波能發(fā)電裝置裝機(jī)容量為10kW，并達(dá)到發(fā)電能力5kW水平，波能轉(zhuǎn)換率高于15%，連續(xù)運(yùn)行10小時(shí)，總發(fā)電量達(dá)到200kW.h。實(shí)施例2除以下區(qū)別外，其他同實(shí)施例1。浮子2頂部設(shè)有發(fā)電機(jī)支架4，發(fā)電機(jī)支架4固定于浮子2上，發(fā)電機(jī)6位于發(fā)電機(jī)支架4內(nèi)部。浮子2頂部和底部分別設(shè)有四個(gè)相同的用以限制浮子2水平方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置
5。浮子2頂部的導(dǎo)向裝置5固定于發(fā)電機(jī)支架4頂部，浮子2底部的導(dǎo)向裝置5直接固定于浮子2上。導(dǎo)向裝置5包括導(dǎo)向輪9和支撐架10。導(dǎo)向輪9的輪軸8固定于支撐架10上，導(dǎo)向輪9與立柱I側(cè)面接觸。導(dǎo)向裝置5能消除波浪對(duì)浮子2水平傾覆振蕩的影響，有利于波能的收集和轉(zhuǎn)換。實(shí)施例3除以下區(qū)別外，其他同實(shí)施例1。如圖8所示，浮子2為底部呈倒錐形的空心圓柱體。該浮子2結(jié)構(gòu)有利于收集更多的波能，且其內(nèi)部空心可 以根據(jù)海況裝載配重。浮子2表層涂防腐漆，以防止在被海水腐蝕。
權(quán)利要求1.一種機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，其包括浮子、立柱、單向齒輪、齒條和發(fā)電機(jī)； 所述浮子中央設(shè)有上下貫通的孔，浮子通過(guò)孔套裝于立柱上，沿立柱上下運(yùn)動(dòng)；所述齒條設(shè)置于立柱相對(duì)的兩側(cè)面上，單向齒輪設(shè)置于立柱兩側(cè)，所述發(fā)電機(jī)固定于浮子頂部且分布于立柱兩側(cè)；兩個(gè)單向齒輪分別套裝于同側(cè)發(fā)電機(jī)的輸入軸頂端，通過(guò)鍵與發(fā)電機(jī)輸入軸連接；兩根齒條分別與同側(cè)的單向齒輪嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述浮子頂部設(shè)有發(fā)電機(jī)支架，發(fā)電機(jī)支架固定于浮子上，發(fā)電機(jī)位于發(fā)電機(jī)支架內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述浮子頂部和底部分別設(shè)有四個(gè)相同的用以限制浮子水平方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置；浮子頂部的導(dǎo)向裝置固定于發(fā)電機(jī)支架頂部，浮子底部的導(dǎo)向裝置直接固定于浮子上；所述導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向輪和支撐架，導(dǎo)向輪的輪軸固定于支撐架上，導(dǎo)向輪與所述立柱側(cè)面接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征在于，所述浮子為底部呈倒錐形的空心圓柱體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及機(jī)械式能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。其包括浮子、立柱、單向齒輪、齒條和發(fā)電機(jī)。所述浮子中央設(shè)有上下貫通的孔，浮子通過(guò)孔套裝于立柱上，沿立柱上下運(yùn)動(dòng)。所述齒條設(shè)置于立柱相對(duì)的兩側(cè)面上，單向齒輪設(shè)置于立柱兩側(cè)。所述發(fā)電機(jī)固定于浮子頂部且分布于立柱兩側(cè)。兩個(gè)單向齒輪分別套裝于同側(cè)發(fā)電機(jī)的輸入軸頂端，通過(guò)鍵與發(fā)電機(jī)輸入軸連接。兩根齒條分別與同側(cè)的單向齒輪嚙合。本實(shí)用新型與波浪直接接觸，能量轉(zhuǎn)換率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，活動(dòng)部件較少，整體穩(wěn)定性高，可靠度好，建造成本較低，輸出電能穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛。
文檔編號(hào)F03B13/14GK203130347SQ201320053648
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者劉臻, 史宏達(dá), 馬哲, 曹飛飛, 曲娜, 王金龍, 高人杰, 薛坤 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)