CN105840404A - 一种海洋能利用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海洋能利用装置，包括基座和主体，主体固连在基座上，主体上端设置有上腔体，主体的下端设置有下腔体，上腔体的上端具有封板，封板上转动连接有转轴，该转轴水平设置，转轴的一端固连有风叶，转轴通过减速器和发电机的输入轴相连接，上腔体中设置有发电机二，发电机二的输入轴和与转轴之间设有当转轴转动时能带动发电机二的输入轴转动的传动结构，下腔体的下端侧壁上水平开设有通孔，通孔中设置有发电机三，通孔的外端设置有摆动发电机，主体的侧壁上还开设有通气孔，通气孔上固连有能够控制通气孔通闭的阀门。本发明能够充分利用风能及潮汐能发电，并且在恶劣环境时，具有自保护功能，避免本海洋能利用装置的损坏。
Description
技术领域
本发明属于海洋能利用设备技术领域，涉及一种海洋能利用装置。
背景技术
随着能源和环境的危机，人们越来越意识到清洁能源的重要性，海洋蕴含着巨大的免费能源，如风能、波浪能、潮汐能等，目前对于海洋风能的利用大量通过风叶带动发电机发电来实现的，然而海面上的天气变化较大，当遇到大风等恶劣天气时容易导致风叶转速过快，容易对发电机的寿命产生影响，另外大风所蕴含的非常大的能源，如何充分地利用大风天气的风能，是一个急需解决的问题。
另外，当遇到大风等恶劣天气时，由于海洋能利用装置直接处于海洋中，所以大风、大浪等恶劣的环境将直接作用到海洋能利用装置上，容易导致海洋能利用装置的损坏，从而导致发生经济损失。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种海洋能利用装置，本海洋能利用装置能够能够充分利用大风天气的风能及日常的潮汐能发电，并且在恶劣环境时，具有自保护功能，避免本海洋能利用装置的损坏。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种海洋能利用装置，包括基座，其特征在于，还包括圆柱形的主体，所述主体竖直设置并且下端固连在基座上，所述主体上端沿着轴向设置有 上腔体，所述主体的下端沿着轴向设置有下腔体，所述上腔体的上端具有水平设置的封板，所述封板上转动连接有转轴，该转轴水平设置，所述转轴的一端固连有风叶，另一端与减速器的输入轴固连，所述减速器的输出轴和发电机一的输入轴相连接，所述上腔体中设置有发电机二，所述发电机二的输入轴和与转轴之间设有当转轴转动时能够带动发电机二的输入轴转动的传动结构，所述下腔体的下端侧壁上水平开设有通孔，所述通孔贯穿下腔体和主体的外壁，所述通孔中设置有发电机三，所述发电机三通过数个支撑架固定在通孔的内壁上，所述发电机三的输入轴上固连有叶轮，所述主体的外壁上相对设置有两块固定板，两块所述固定板分别位于通孔的两侧，两块所述固定板之间转动连接有传动轴，所述传动轴的轴线和通孔的轴线相交，所述传动轴上固连有尾翼，其中一块固定板上设置有摆动发电机，所述摆动发电机的输入轴和传动轴连接，所述主体的侧壁上还开设有通气孔，所述通气孔的一端和下腔体连通，另外一端贯穿主体的外壁和外界连通，所述通气孔上固连有能够控制通气孔通闭的阀门，所述传动结构包括离合器、减速器二和中间轴，该离合器和减速器二均固连在上腔体中，所述中间轴竖直设置并且转动连接在封板上，所述离合器的下端与减速器二的输入轴相固连，所述离合器的上端和中间轴的下端固连，所述中间轴的上端端部固连有锥齿轮一，所述转轴上固连有锥齿轮二，所述锥齿轮一与锥齿轮二相啮合，所述减速器二的输出轴和发电机二的输入轴连接。
上述的一种海洋能利用装置中，所述主体的外壁上还设置有环形的储水舱，所述储水舱和下腔体之间通过开设在主体的外壁上的数个连接孔连通，所述储水舱的位置高于通孔的位置并且低于通气孔的位置。
上述的一种海洋能利用装置中，所述下腔体从上到下依次包括主腔体、连接腔和出水腔，所述主腔体呈圆柱形，所述连接腔 呈圆锥形，上端直径大，下端直径小，连接腔的上端和主腔体的下端连接，所述出水腔呈圆柱形，所述出水腔横截面的直径和连接腔下端直径相同，所述出水腔的上端和连接腔的下端连接，所述通孔贯穿出水腔和主体的外壁，所述出水腔的高度是通孔直径尺寸的3倍，所述连接腔的高度是是通孔直径尺寸的2倍。
上述的一种海洋能利用装置中，所述出水腔的下端还同轴设置有圆锥部，所述圆锥部位于出水腔内并且圆锥面朝上，所述圆锥部下端的直径尺寸和出水腔的直径尺寸相同。
上述的一种海洋能利用装置中，所述通气孔中还固连有通气管，所述通气管的一端位于下腔体中为内端，另外一端位于主体的外部为外端，所述通气管的外端连接有涡轮发电机，所述主体的外壁上还固连有真空泵，所述阀门设置在通气管上，并且位于涡轮发电机和主体的外壁之间，所述阀门为三通阀，该阀门的一端与主体相连通，一端与涡轮发电机相连通，一端与真空泵相连通。
上述的一种海洋能利用装置中，所述尾翼包括本体，所述本体的两侧对称设置有内凹的弧形面，所述本体上还具有连接部，所述连接部和传动轴的外壁固连。
上述的一种海洋能利用装置中，所述尾翼还包括配重块，所述配重块的横截面呈现半圆形，配重块固连在本体上远离连接部的一侧。
与现有技术相比，本海洋能利用装置具有以下优点：
1、当风能小时，离合器断开，风叶带动转轴转动，转轴带动发电机一发电并且转轴带动中间轴空转，当风能大时离合器连接，转轴带动发电机一发电的同时，转轴上的动能通过中间轴传递给发电机二的输入轴，使发电机二发电，提高风能的利用率，另外发电机二发电时，会给转轴带来阻力，可以降低转轴的转动速度， 防止转轴转动过快，从而保护发电机一不会因为输入轴的转速过快受到损坏。
2、可以通过控制下腔体内部液面的高度来提高主体的惯量，进而提高主体的抗风浪的能力，另外主体内部在潮汐能的作用下，利用海水的重力势能发电，充分利用海洋中蕴含的能量。
3、在潮汐能的作用下，利用下腔体内液面的上升和下降来带动通气管中空气的进出，进而带动涡轮发电机发电。
4、在潮汐能的作用下，可以方便地控制下腔体内部液面的高度，利用下腔体内部海水的重力势能发电，下腔体中的海水从通孔中向外界喷射出来，水流可以带动发电机三发电和摆动发电机，另外主体周边的洋流的流动可以尾翼来回摆动，进而带动摆动发电机发电。
附图说明
图1是发明的结构示意图。
图2是图1中A处的放大图。
图3是图1中B-B处的剖面图。
图4是图2中C-C处的剖面图。
图中，1、基座；2、主体；21、通孔；22、通气孔；23、阀门；24、通气管；25、真空泵；26、涡轮发电机；27、上腔体；28、封板；29、下腔体；291、连接腔；292、连接腔；293、出水腔；294、主腔体；295、圆锥部；3、转轴；31、风叶；32、发电机一；33、减速器；4、发电机二；5、发电机三；51、叶轮；52、支撑架；、6、传动结构；61、离合器；62、中间轴；63、锥齿轮一；64、锥齿轮二；65、减速器二；7、储水舱；8、摆动发电机；81、固定板；811、限位柱；82、传动轴；83、尾翼；831、本体；832、连接部；834、弧形面；835、配重块。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1至图4所示，一种海洋能利用装置，包括基座1、圆柱形的主体2，所述基座1固定在海底，所述主体2竖直设置并且下端固连在基座1上，所述主体2上端沿着轴向设置有上腔体27，所述主体2的下端沿着轴向设置有下腔体29，所述上腔体27和下腔体29相互之间不连通，所述上腔体27的上端具有水平设置的封板28，所述封板28上转动连接有转轴3，该转轴3水平设置，所述转轴3的一端固连有风叶31，另一端与减速器33的输入轴固连，所述减速器33的输出轴和发电机一32的输入轴相连接，所述上腔体27中设置有发电机二4，所述发电机二4的输入轴和与转轴3之间设有当转轴3转动时能够带动发电机二4的输入轴转动的传动结构6，所述下腔体29的下端侧壁上水平开设有通孔21，所述通孔21始终处于海平面以下，所述通孔21贯穿下腔体29和主体2的外壁，所述通孔21中设置有发电机三5，所述发电机三5通过数个支撑架52固定在通孔21的内壁上，所述发电机三5的输入轴上固连有叶轮51，所述主体2的外壁上相对设置有两块固定板81，两块所述固定板81分别位于通孔21的两侧，两块所述固定板81之间转动连接有传动轴82，所述传动轴82的轴线和通孔21的轴线相交，所述传动轴82上固连有尾翼83，其中一块固定板81上设置有摆动发电机8，所述摆动发电机8的输入轴和传动轴82连接，所述主体2的侧壁上还开设有通气孔22，所述通气孔22的一端和下腔体29连通，另外一端贯穿主体2的外壁和外界连通，所述通气孔22上固连有能够控制通气孔22通闭的阀门23，具体来说，所述传动结构6包括离合器61、减速器二65和中间轴62，该离合器61和减速器二65均固连在上腔体27中，所述中间轴62竖直设置并且转动连接在封板28上，所述离合器61的下端与减速器二65的输入轴相固连，所述离合器 61的上端和中间轴62的下端固连，所述中间轴62的上端端部固连有锥齿轮一63，所述转轴3上固连有锥齿轮二64，所述锥齿轮一63与锥齿轮二64相啮合，所述减速器二65的输出轴和发电机二4的输入轴连接。
离合器61为市面上能够购买的设备，该离合器61用于控制减速器二65的输入轴与中间轴62之间的连接和断开，平时当风叶31带着转轴3正常旋转工作时，为了减少转轴3转动的阻力，因此通过离合器61使得减速器二65的输入轴与中间轴62断开，转轴3仅带动中间轴62空转，当风力较大时，通过离合器61使得减速器二65的输入轴与中间轴62连接，转轴3通过中间轴62带动减速器二65的输入轴转动，减速器二65的输出轴带动发电机二4的输入轴转速，发电机二4发电，提高风能的利益率，另外发电机二4发电时，会给转轴3带来阻力，可以降低转轴3的转动速度，防止转轴3转动过快，从而保护发电机一32不会因为输入轴的转速过快受到损坏。
本传动结构6也可以仅采用齿轮传动或皮带轮传动结构从而实现主轴和转轴的联动。
所述主体2为圆柱形的目的是圆柱的圆弧形外壁可以起到导流的作用，减小受力面积和减小海浪和洋流的冲击力。
本装置的自保护功能，需要预先结合天气预报，即在当日预测未来几天将会出现大风的恶劣天气，在当日潮涨时开启阀门23使主体2的下腔体29和外界连通，即外部空气可以进入下腔体29中，下腔体29中的空气可以排放到外界自然环境中，此时海水通过通孔21进入主体2的下腔体29内，因为下腔体29内的气压和外界大气压一致，所以下腔体29内与外界海平面具有相同的液面高度，在当日潮汐海面位于最高位置时，关闭阀门23，使下腔体29内的空气和外界不流通，所述下腔体29的顶部形成一个密闭的空间，此时虽然主体2外部的海面下降，但是主体2的下 腔体29内的液面在外界大气压的作用下保持不变，上述主体2的下腔体29内填充有大量的海水，从而能够增加主体2的惯量，进而增强主体2抵抗风浪的能力，最终起到保护发电机一32等安装在主体2上的设备的作用；
平时没有恶劣天气时，在当日潮涨时开启阀门23，海水通过通孔21进入主体2上下腔体29的内部，即下腔体29的内部与主体2外具有相同的液面高度，在当日潮汐海面位于最高位置时，关闭阀门23，当潮水位于最低位置时，阀门23开启，外界的空气通过通气孔22进入下腔体29的上部，此时下腔体29内部的海水在重力的作用下，快速地从通孔21中喷射到下腔体29的外部，喷射出的水流推动叶轮51转动，进而带动发电机三5的输入轴转动，发电机三5发电，另外从通孔21中喷射到下腔体29的外部的水流还能带动尾翼83来回摆动，进而带动摆动发电机8发电，充分利用海洋的潮汐能；
另外，因为尾翼83处于主体2的外部，所以尾翼83直接和洋流接触，洋流的流动可以带动尾翼运动，进而可以带动摆动发电机8发电。
具体来说，其中一块所述固定板81的内侧还对称设置有两个限位柱811，所述尾翼83位于两个限位柱811之间，固定板81的内侧是指固定板81和尾翼83相对的一侧，限位柱811的作用是对尾翼83的摆动角度进行限定，避免其摆动过大角度而对摆动发电机5产生影响。
具体来说，所述主体2的外壁上还设置有环形的储水舱7，所述储水舱7和下腔体29之间通过开设在主体2的外壁上的数个连接孔291连通，所述储水舱7的位置高于通孔21的位置并且低于通气孔22的位置。储水舱7的作用是在涨潮时，可以有更多的海水被储存在下腔体29中，在一个涨潮和退潮的周期中，可以使发电机三5和摆动发电机8增加发电时间，提高发电量。
具体来说，所述下腔体29从上到下依次包括主腔体294、连接腔292和出水腔293，所述主腔体294呈圆柱形，所述连接腔292呈圆锥形，上端直径大，下端直径小，连接腔292的上端和主腔体294的下端连接，所述出水腔293呈圆柱形，所述出水腔293横截面的直径和连接腔292下端直径相同，所述出水腔293的上端和连接腔292的下端连接，所述通孔21贯穿出水腔293和主体2的外壁，所述出水腔293的高度是通孔21直径尺寸的3倍，所述连接腔292的高度是是通孔21直径尺寸的2倍。
设置连接腔292的目的，是为了提高通孔21中水流的速度和压力，进而提高发电机三5和摆动发电机8的发电效率。
具体来说，所述出水腔293的下端还同轴设置有圆锥部295，所述圆锥部295位于出水腔293内并且圆锥面朝上，所述圆锥部295下端的直径尺寸和出水腔293的直径尺寸相同。
具体来说，设置在下腔体29的下端侧壁上的通孔21有数个，数个所述通孔21均匀设置并且数个所述通孔21的轴线均处于同一个水平面上,所述圆锥部295顶端和通孔21的轴线处于同一水平面内。
设置圆锥部295的目的是起到导流、减小水流对出水腔底部和基座的冲击，并且可以把水流通过圆锥部295地锥面均匀分布到各个通孔21中，具体来说，所述圆锥部295是一个实心的金属圆锥体。
具体来说，所述通气孔22中还固连有通气管24，所述通气孔22和通气管24的外壁之间焊接固定并且两者之间保持水密，所述通气管24的一端位于下腔体29中为内端，另外一端位于主体2的外部为外端，所述通气管24的外端连接有涡轮发电机26，所述主体2的外壁上还固连有真空泵25，所述阀门23设置在通气管24上，并且位于涡轮发电机26和主体2的外壁之间，所述阀门23为三通阀，该阀门23的一端与主体2相连通，一端与涡 轮发电机26相连通，一端与真空泵25相连通。
作为优选，所述阀门23是电磁三通阀，因为电磁三通阀可以进行遥控，操作方便、可靠。
下腔体29的内部通过通气管24、阀门23、涡轮发电机26和外界空气连通，随着下腔体29内液面的升降，通气管24会相应的进行吸气或者排气，而吸气与排气的过程均能够作用于蜗轮发电机26进行发电；当下腔体29的内部通过阀门23和真空泵25连通时，真空泵25能够把主体2的内部抽真空，可以加速主体2外部的海水通过通孔21进入到主体2内部，减少对潮汐的依赖；当阀门23处于关闭状态时，下腔体29的内部和蜗轮发电机26、真空泵25均不连通。
具体来说，所述尾翼83包括本体831，所述本体831的两侧对称设置有内凹的弧形面834，所述本体831上还具有连接部832，所述连接部832和传动轴82的外壁固连，并且连接部832和传动轴82之间平滑过渡。本体831的两侧对称设置有内凹的弧形面834的目的是为了增加尾翼83的受力面，增加传动轴82的转动机会，提高发电效率。
具体来说，所述尾翼83的材质是316不锈钢，316不锈钢不易生锈，使用寿命长。
具体来说，所述尾翼83还包括配重块835，所述配重块835的横截面呈现半圆形，即配重块835的一侧为圆弧面，一侧为平面，所述配重块835平面的一侧固连在本体831上远离连接部832的一侧。设置配重块835的目的是为了提高尾翼83的灵敏度，增加传动轴82的转动机会，提高发电效率。
具体来说，所述配重块835是半圆钢，选用型材，直接可以在市场上购买，成本低，制作方便。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体 实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种海洋能利用装置，包括基座(1)，其特征在于，还包括圆柱形的主体(2)，所述主体(2)竖直设置并且下端固连在基座(1)上，所述主体(2)上端沿着轴向设置有上腔体(27)，所述主体(2)的下端沿着轴向设置有下腔体(29)，所述上腔体(27)的上端具有水平设置的封板(28)，所述封板(28)上转动连接有转轴(3)，该转轴(3)水平设置，所述转轴(3)的一端固连有风叶(31)，另一端与减速器(33)的输入轴固连，所述减速器(33)的输出轴和发电机一(32)的输入轴相连接，所述上腔体(27)中设置有发电机二(4)，所述发电机二(4)的输入轴和与转轴(3)之间设有当转轴(3)转动时能够带动发电机二(4)的输入轴转动的传动结构(6)，所述下腔体(29)的下端侧壁上水平开设有通孔(21)，所述通孔(21)贯穿下腔体(29)和主体(2)的外壁，所述通孔(21)中设置有发电机三(5)，所述发电机三(5)通过数个支撑架(52)固定在通孔(21)的内壁上，所述发电机三(5)的输入轴上固连有叶轮(51)，所述主体(2)的外壁上相对设置有两块固定板(81)，两块所述固定板(81)分别位于通孔(21)的两侧，两块所述固定板(81)之间转动连接有传动轴(82)，所述传动轴(82)的轴线和通孔(21)的轴线相交，所述传动轴(82)上固连有尾翼(83)，其中一块固定板(81)上设置有摆动发电机(8)，所述摆动发电机(8)的输入轴和传动轴(82)连接，所述主体(2)的侧壁上还开设有通气孔(22)，所述通气孔(22)的一端和下腔体(29)连通，另外一端贯穿主体(2)的外壁和外界连通，所述通气孔(22)上固连有能够控制通气孔(22)通闭的阀门(23)，所述传动结构(6)包括离合器(61)、减速器二(65)和中间轴(62)，该离合器(61)和减速器二(65)均固连在上腔体(27)中，所述中间轴(62)竖直设置并且转动连接在封板(28)上，所述离合器(61)的下端与减速器二(65)的输入轴相固连，所述离合器(61)的上端和中间轴(62)的下端固连，所述中间轴(62)的上端端部固连有锥齿轮一(63)，所述转轴(3)上固连有锥齿轮二(64)，所述锥齿轮一(63)与锥齿轮二(64)相啮合，所述减速器二(65)的输出轴和发电机二(4)的输入轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种海洋能利用装置，其特征在于，所述主体(2)的外壁上还设置有环形的储水舱(7)，所述储水舱(7)和下腔体(29)之间通过开设在主体(2)的外壁上的数个连接孔(291)连通，所述储水舱(7)的位置高于通孔(21)的位置并且低于通气孔(22)的位置。
3.根据权利要求2所述的一种海洋能利用装置，其特征在于，所述下腔体(29)从上到下依次包括主腔体(294)、连接腔(292)和出水腔(293)，所述主腔体(294)呈圆柱形，所述连接腔(292)呈圆锥形，上端直径大，下端直径小，连接腔(292)的上端和主腔体(294)的下端连接，所述出水腔(293)呈圆柱形，所述出水腔(293)横截面的直径和连接腔(292)下端直径相同，所述出水腔(293)的上端和连接腔(292)的下端连接，所述通孔(21)贯穿出水腔(293)和主体(2)的外壁，所述出水腔(293)的高度是通孔(21)直径尺寸的3倍，所述连接腔(292)的高度是是通孔(21)直径尺寸的2倍。
4.根据权利要求3所述的一种海洋能利用装置，其特征在于，所述出水腔(293)的下端还同轴设置有圆锥部(295)，所述圆锥部(295)位于出水腔(293)内并且圆锥面朝上，所述圆锥部(295)下端的直径尺寸和出水腔(293)的直径尺寸相同。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种海洋能利用装置，其特征在于，所述通气孔(22)中还固连有通气管(24)，所述通气管(24)的一端位于下腔体(29)中为内端，另外一端位于主体(2)的外部为外端，所述通气管(24)的外端连接有涡轮发电机(26)，所述主体(2)的外壁上还固连有真空泵(25)，所述阀门(23)设置在通气管(24)上，并且位于涡轮发电机(26)和主体(2)的外壁之间，所述阀门(23)为三通阀，该阀门(23)的一端与主体(2)相连通，一端与涡轮发电机(26)相连通，一端与真空泵(25)相连通。
6.根据权利要求1所述的一种海洋能利用装置，其特征在于，所述尾翼(83)包括本体(831)，所述本体(831)的两侧对称设置有内凹的弧形面(834)，所述本体(831)上还具有连接部(832)，所述连接部(832)和传动轴(82)的外壁固连。
7.根据权利要求6所述的一种海洋能利用装置，其特征在于，所述尾翼(83)还包括配重块(835)，所述配重块(835)的横截面呈现半圆形，配重块(835)固连在本体(831)上远离连接部(832)的一侧。
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