CN109356775A - 一种基于曲柄连杆的波浪能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于曲柄连杆的波浪能发电装置；包括曲柄连杆结构、球形浮子、棘轮机构、带传动机构和发电机；曲柄连杆机构的长连杆中间与固定支座连接，一端连接球形浮子，另一端连接短连杆；短连杆与棘轮连接；球形浮子随海浪的波动上下运动，带动长连杆上下摆动，长连杆带动短连杆运动，从而带动棘轮转动；棘轮与棘爪配合使棘轮轴做单向转动，棘轮轴带动大带轮转动，大带轮通过带连接带动小带轮转动；所述小带轮与发电机轴相连，从而将动能传送到发电机转化为电能；本发明所涉及的海浪能收集发电装置可打包安装在浮箱的侧面，可以充分收集并利用海浪能发电，本发明结构简单、投资费用少，易推广，可以有效利用自然能源，有较大的发展潜力。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电装置，具体来说，是一种将海浪的动能转化为电能并加以利用的装置。
背景技术
随着世界经济的发展，人们对能源的需求日益增长，对社会不可再生能源的消耗巨大，导致地球化石能源的枯竭，以及环境污染的日益严重，而可再生能源利用较少，人类对可再生能源技术的追求日益强烈，波浪能发电装置就是其中的一种。现如今，获取电能的方法有很多，大部分都来自于一次性燃料，是不可再生能源，不仅使地球的能源大量减少，而且还给环境带来了巨大的污染。
现阶段各国都在寻求新的发电方式。而占地球表面70％的广阔海洋，蕴藏着巨大的能量。其中，海浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋中最主要的能源之一。对于我国来说，我国海岸线长达1.8万公里，波浪能资源比较丰富，据估计波浪能蕴藏量量可达到7000万kW。可以看到，波浪能的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种基于曲柄连杆的波浪能发电装置。本发明旨在解决现有发电装置可持续性差、污染重、不易与推广，实用性较差的缺陷，而提供一种波浪能收集利用装置，将海浪的动能转化为电能并加以利用。此装置结构简单，用的材料相对较少，既可以有效的传递机械能，减少能量的损耗，又易于推广，实用性较强，为人们提供一种利用海浪能经济、绿色、稳定和可持续发展的途径。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于曲柄连杆的波浪能发电装置，包括能量吸收机构、曲柄连杆机构、海上支撑机构、棘轮机构和传动机构；
所述的曲柄连杆机构包括两个，两个对称设置，每个曲柄连杆机构包括第一连杆、第二连杆和飞轮；所述的第一连杆的一端与所述的能量吸收机构相连，另一端与第二连杆相连，所述的第二连杆与所述的飞轮相连；所述的棘轮机构包括棘轮和棘爪；在两个飞轮内部的中心位置各设有一个棘轮，棘爪插装在棘轮的棘轮齿内，两个棘轮通过棘轮轴连接在一起；所述的棘轮轴通过传动机构与能力转换装置或者动力输出装置相连。
进一步的，在本发明所述的海浪能发电的装置中，两个第一连杆通过横杆相连，横杆与两个第一连杆的连接处安装在支座上，所述的支座与第一连杆形成杠杆结构。
进一步的，在本发明所述的海浪能发电的装置中，所述的能量吸收机构包括球形浮子，所述球形浮子与曲柄连杆第一连杆相连。
进一步的，在本发明所述的海浪能发电的装置中，所述球形浮子的弧面与水面接触；所述球形浮子的弧形曲面将波浪能转化为浮子上下浮动的机械能，球形浮子的弧形曲面可以在大风浪来时避免连杆机构的折断。
进一步的，在本发明所述的利用海浪能发电的装置中，采用了两个所述棘爪，相比于单个棘爪而言提高了啮合精度和传动稳定性，两个棘爪对称的安装在棘轮上。
进一步的，所述的传动机构包括传送带和变速器，所述的变速器由大带轮与小带轮组成的增速器，所述的大带轮安装在所述的棘轮轴上，所述的小带轮安装在能力转换装置或者动力输出装置上，传送带连接大带轮与小带轮。
进一步的，所述的动力输出装置为发电机、曲柄或传送轴等其他动力输出装置。
进一步的，通过改变连杆的长度以及增加和减少浮子的数量，实现能量转换效率。
实施本发明的利用海浪能发电装置，具有以下有益效果：
1.本发明可以将无序的波浪运动有效地转化成稳定的电能，为巨大的波浪能利用提供了一种非常简单有效的装置。
2.本发明的利用海浪能发电装置，结构简单，投资费用少，易于推广。
3.本装置可以放在近海，捕获岸边的海浪能；也可以放在船上，海上石油钻井平台等，捕获距离岸边较远的海浪能。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为根据一个或多个实施方式的结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3为图1的俯视图；
图4为图1的左视图；
图5为棘轮机构示意图；
图中：1球形浮子、2螺栓、3连杆、4横杆、5支座、6螺栓、7连杆、8棘爪、9棘轮、10飞轮、11大带轮、12传送带、13发电机、14小带轮、15螺栓、16棘轮轴。
具体实施方案
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，现有技术中现阶段各国都在寻求新的发电方式。而占地球表面70％的广阔海洋，蕴藏着巨大的能量。其中，海浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋中最主要的能源之一。对于我国来说，我国海岸线长达1.8万公里，波浪能资源比较丰富，据估计波浪能蕴藏量量可达到7000万kW。可以看到，波浪能的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种基于曲柄连杆的波浪能发电装置。
如图1、图2、图3图4和图5所示，本波浪能发电装置包括能量吸收机构、曲柄连杆机构、海上支撑机构、棘轮机构和传动机构；
具体的，能量吸收机构为两个球形浮子1；
曲柄连杆机构包括两个，两个对称设置，每个曲柄连杆机构包括连杆3、连杆7和飞轮10；所述的连杆3的一端与所述的能量吸收机构相连，另一端与连杆7相连，所述的连杆7与所述的飞轮10相连。
棘轮机构包括两个，每个棘轮机构包括棘轮9和棘爪8；在两个飞轮10内部的中心位置各设有一个棘轮9，棘爪8插装在棘轮9的棘轮齿内，两个棘轮9通过棘轮轴16连接在一起；所述的棘轮轴16通过传动机构与能力转换装置或者动力输出装置相连。
传动机构包括传送带12和变速器，所述的变速器由大带轮11与小带轮14组成的增速器，所述的大带轮11安装在所述的棘轮轴16上，所述的小带轮14安装在发电机驱动轴上，传送带12连接大带轮11与小带轮14。
具体的结合附图对其进行说明：
两个球形浮子1通过螺栓2固定于连杆3上，两连杆3通过横杆4相连，连杆3通过螺栓6与连杆7相连，所述连杆7与棘轮9通过螺栓15连接
如图5所示，飞轮10的中间安装有棘轮9，两个棘爪8对称安装在棘轮9两侧，棘轮9中心是棘轮轴16。
两个飞轮10的中间安装有大带轮11，棘轮9通过棘轮轴16与大带轮11连接带动大带轮11转动，大带轮11通过与传送带12相连带动小带轮14转动，传送带12、大带轮11与小带轮14共面。所述小带轮14与发电装置发电机13相连。
连杆3通过支座5固定于密封箱内，将密封箱固定在海上用于测量的浮漂上，进行海上发电。
具体的工作原理如下：
海浪能捕获装置为与连杆3相连的两个球形浮子1通过两个球形浮子1随海浪的运动实现海浪能的捕捉；所述能量转换装置通过量球形浮子1随海浪的运动带动连杆3绕支座5运动，从而将海浪能转化为机械能；能量传递装置通过由连杆3与连杆7组成的曲柄摇杆装置，以及棘轮传动装置，通过连杆3的往复摆动带动连杆7转动，从而带动与连杆7相连的两飞轮10转动，飞轮10的转动带动棘轮9转动，同时通过两棘爪8控制棘轮9的单向转动并带动与棘轮9通过棘轮轴16同轴相连的大带轮11做单向转动，大带轮11通过传送带12带动小带轮14单向转动。通过小带轮14的转动带动发电机发电。
实施案例2
为减少能源开采带来的资源和经济上的负担，可将装置固定于海上石油钻井平台，可适当改变连杆的长度，增加浮子的数量，以提高能量转换效率，其他同实施例1。
实施案例3
为了给渔民出海捕鱼提供便利，可将本装置放置于渔民远洋捕鱼的船上进行供电，可适当改变连杆的长度和浮子的数目，或选择比较轻质的材料，其他同实施例1。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于曲柄连杆的波浪能发电装置，其特征在于，包括能量吸收机构、曲柄连杆机构、海上支撑机构、棘轮机构和传动机构；
所述的曲柄连杆机构包括两个，两个对称设置，每个曲柄连杆机构包括第一连杆、第二连杆和飞轮；所述的第一连杆的一端与所述的能量吸收机构相连，另一端与第二连杆相连，所述的第二连杆与所述的飞轮相连；所述的棘轮机构包括棘轮和棘爪；在两个飞轮内部的中心位置各设有一个棘轮，棘爪插装在棘轮的棘轮齿内，两个棘轮通过棘轮轴连接在一起；所述的棘轮轴通过传动机构与能力转换装置或者动力输出装置相连。
2.如权利要求1所述的基于曲柄连杆的波浪能发电装置，其特征在于，两个第一连杆通过横杆相连，横杆与两个第一连杆的连接处安装在支座上，所述的支座与第一连杆形成杠杆结构。
3.如权利要求1所述的基于曲柄连杆的波浪能发电装置，其特征在于，所述的能量吸收机构为球形浮子，所述球形浮子与曲柄连杆第一连杆相连。
4.如权利要求1所述的基于曲柄连杆的波浪能发电装置，其特征在于，所述球形浮子的弧面与水面接触；所述球形浮子的弧形曲面将波浪能转化为浮子上下浮动的机械能。
5.如权利要求1所述的基于曲柄连杆的波浪能发电装置，其特征在于，所述棘爪包括两个，两个棘爪对称的安装在棘轮上。
6.如权利要求1所述的基于曲柄连杆的波浪能发电装置，其特征在于，所述的传动机构包括传送带和变速器，所述的变速器由大带轮与小带轮组成的增速器，所述的大带轮安装在所述的棘轮轴上，所述的小带轮安装在发电机驱动轴上，传送带连接大带轮与小带轮。
7.如权利要求1所述的基于曲柄连杆的波浪能发电装置，其特征在于，所述的动力输出装置为发电机、曲柄或传送轴。
8.如权利要求1所述的基于曲柄连杆的波浪能发电装置，其特征在于，通过改变连杆的长度以及增加和减少浮子的数量，实现能量转换效率。
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