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CN106884757A - 一种基于液压传动的潮流能发电装置 - Google Patents

一种基于液压传动的潮流能发电装置 Download PDF

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CN106884757A
CN106884757A CN201710190335.8A CN201710190335A CN106884757A CN 106884757 A CN106884757 A CN 106884757A CN 201710190335 A CN201710190335 A CN 201710190335A CN 106884757 A CN106884757 A CN 106884757A
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China
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hydraulic
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陈兵
刘清照
苏少帅
王利东
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Dalian University of Technology
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Dalian University of Technology
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Abstract

一种基于液压传动的潮流能发电装置，包括密封舱、传动轴、传动装置以及液压回路。密封舱内一侧安装传动装置，另一侧安装液压回路。传动装置中的固定底盘固定在密封舱的内壁上，三个液压缸以传动轴为圆心呈120度角均匀分布，液压缸的一端固定在固定底盘上，另一端活塞杆与滑轮连接，正弦波形轨道固定在滑轨转盘上，靠近传动轴一端，随滑轨转盘自由旋转，滑轨转盘与传动轴连接，随传动轴旋转。液压回路包安装在密封舱内，通过液压缸传动轴的往复运动，形成一个完整的液压回路，实现从波浪的动能到电能的转化。本发明安全、结构简单，采用滑轨在导轨中的滑动，可以有效提高效率和使用的寿命，该装置无复杂的内部机构，方便投放与回收。

Description

一种基于液压传动的潮流能发电装置
技术领域
本发明属于海洋可再生能源利用技术领域，涉及到一种基于液压传动的潮流能发电装置。
背景技术
随着化石等传统能源的逐渐枯竭，全球能源紧缺和环境污染问题越来越严重，开发和利用清洁、可再生的能源称为我们以后研究的方向，潮流能是一种具有含量丰富的可再生能源，近年来获得了国内外极大的重视，开发利用潮流能的意义及重要性不言而喻。近些年来，潮流能发电装置的开发利用在世界范围内取得了较大的进步。潮流式水轮机一般可以分为垂直轴潮流能水轮机和水平轴潮流能水轮机，不论哪一类的水轮机，它的传动系统都与它的效率和性能问题紧密关联；
传统水轮机传动形式分为增速式和直驱式两种，其中增速式传动形式即齿轮箱传动是应用最广的方式，但是带有增速器齿轮箱这一传动部件的水轮机的结构尺寸较大，噪声高，又由于齿轮传动的容易产生磨损等失效，使用周期比较短，所以大大提高了机组的运行维护成本，再加上水轮机放在水下，进行维修要花费大量的人力物力，对于直驱/半直驱式的传动，叶轮和电机直接耦合(无齿轮箱)，叶轮转速低导致直驱电动机的极对数过多，电机体积庞大总量重，不仅成本高昂，而且重量比较重，不易吊装。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种基于液压传动的潮流能发电装置。采用液压传动的方式，比起普通的齿轮箱，液压传动方式使用周期更长，噪音小，花费低，更加易于维护，比起直驱式的传动方式，虽然液压式的传动方式的效率会较其他两种方式低，但是液压传动方式结构更加简单，花费少，体积比较小，性价比高，因此，本发明提供了一种结构更加简单，使用寿命更长，便于维护，更加经济实用的潮流能发电装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于液压传动的潮流能发电装置，利用液压传动的方式实现水轮机的发电，包括密封舱、传动轴、传动装置以及液压回路。
所述的密封舱用于隔离内部装置与外界环境，由于自身是一套完整的发电装置，所以密封舱可以对内部的结构起到有效的保护，密封舱由固定底盘分成两个区域，一侧安装传动装置，另一侧放置液压回路，方便内部的安装与运行。密封盖设置于密封舱一侧。
所述的传动轴用于连接外部的叶片和密封舱内传动装置，水流流过水轮机叶片，水轮机叶片转动，带动传动轴转动，为液压缸的活塞杆做往复压缩提供动力，实现能量转化。具体为：潮流流动带动叶片旋转，叶片旋转带动传动轴转动，进而带动滑轨旋转，从而带动液压缸工作。
所述的密封舱内的传动装置包括固定装置和旋转装置；所述的固定装置包括三个液压缸、液压缸支架、固定底盘，旋转装置包括滑轨转盘、正弦波形滑轨、滑轮。所述的固定底盘固定在密封舱的内壁上，用于固定液压缸和液压缸支架，保证整个装置的稳定性；三个液压缸以传动轴为圆心呈120度角均匀分布，每个液压缸由三根液压缸支架支撑，以承受作用在液压缸上的力和力矩，保证装置的稳定性和安全性；液压缸的一端固定在固定底盘上，另一端活塞杆与滑轮连接，滑轮安装在正弦波形轨道中的滑道上，起导向作用，液压缸另一端通过滑轮在正弦波形轨道内滚动；正弦波形轨道固定在滑轨转盘上，靠近传动轴一端，随滑轨转盘自由旋转，正弦波形轨道内有滑道；滑轨转盘与传动轴连接，随传动轴旋转。
所述的液压回路包括液压马达、液压控制箱(包括单向阀、节流阀、溢流阀等)、蓄能器、发电机、油箱，安装在密封舱内，通过液压缸传动轴的往复运动，形成一个完整的液压回路，实现从波浪的动能到电能的转化。
所述的正弦波形轨道的结构具体为：正弦波形轨道为柱面正弦波型，正弦波形轨道固定在滑轨转盘上，滑轮在正弦波形轨道内滚动；将正弦波形轨道展开成一个平面，是两个周期的正弦形曲线，当滑轨旋转，滑轮处于正弦波波峰时，液压缸的活塞杆处于最大压缩状态，运动半个周期，滑轮处于正弦波波谷的时候，活塞杆处于最大拉伸状态，通过轨道曲面实现液压的传动。
液压式的传动方式具体为：当滑轨随滑轨转盘转动时，滑轮在正弦波形滑轨中滑动，带动液压缸的活塞杆做往复运动，带动液压马达转动，液压马达带动电机发电，从而实现动能向电能的转化。由功能转化原理，将流体的动能转化为液压缸的机械能，再将液压缸的机械能转为液压马达的机械能，从而带动发电机发电。
本发明的效果和益处是：1)相对于普通的齿轮箱传动方式，采用液压传动方式更加安全，噪音小，使用寿命更加长，省去了维护和维修的人力物力的花费。2)相对于直驱式发电机发电的形式，采用液压式的传动占用的体积更加小，花费低，结构更加简单，更加的经济。3)滑轨设计成展成平面后为正弦的形式，更够更好的控制液压缸活塞缸的伸缩长度，采用滑轨在导轨中的滑动，可以有效的减少摩擦，从而提高效率和使用的寿命。4)采用三个关于主轴对称的液压缸可以使密封舱结构更加平衡，减小工作时的震动。5)该装置无复杂的内部机构，方便投放与回收。
附图说明
图1为一种基于液压传动的潮流能发电装置主视图。
图2为一种基于液压传动的潮流能发电装置A-A剖视图。
图3为一种基于液压传动的潮流能发电装置轨道与液压缸装配示意图。
图4为一种基于液压传动的潮流能发电装置液压传动回路图。
图中：1密封舱；2液压缸A；3液压缸B；4液压缸C；5液压缸支架；6滑轨转盘；7正弦波形滑轨；8密封盖；9传动轴；10滑轮；11固定底盘。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
一种基于液压传动的潮流能发电装置包括密封舱1；液压缸A2；液压缸B3；液压缸C4；液压缸支架5；滑轨转盘6；正弦波形滑轨7；密封盖8；传动轴9；滑轮10；固定底盘11和液压回路，液压回路包括液压马达、液压控制箱、蓄能器、发电机、油箱等，液压控制箱包括单向阀、节流阀、溢流阀等。
该潮流能发电装置投放在海洋中，密封舱1起到内部结构与外界水的隔离作用，整套设备都可以放于密封舱内，固定底盘11的一侧安装密封舱内传动装置，另一侧放置液压回路。三个相同的液压缸(液压缸A2、液压缸B3、液压缸C4)以传动轴9为圆心呈120度角均匀分布，液压缸一端固定在固定底盘11上，固定底盘11固定在密封舱1内壁上，液压缸周围由液压缸5支架支撑，以保证其稳定性，液压缸另一端连接滑轮10，滑轮安装到正弦波形轨道7内，为正弦形轨道7旋转提供导向，正弦波形滑轨7固定在滑轨转盘6上，滑轨转盘6与传动轴9相连接，当叶片随着水流的流动旋转时，可以带动传动轴9的转动，传动轴9转动从而带动正弦波形滑轨7转动，滑道外直径小于密封舱的内直径，与液压缸下部活塞杆连接的滑轮10将随着正弦波形滑轨7的转动做往复运动，因为正弦波形滑轨7是两个柱面正弦波的形状，当滑轮10从正弦形波谷向波峰运动时，正弦波形滑轨7上壁面提供一个压力，使液压缸的活塞杆向里收缩，当滑轮10从正弦波峰向波谷运动时，下壁面提供一个压力，使液压缸的活塞杆向外拉伸，通过滑轮10在正弦波形滑轨7的圆周运动从而实现活塞杆的往复运动，滑轮10采用左右对称的两个小轮在正弦波形滑轨7内滚动，正弦波形滑轨7上壁面开有供轴进行运动的轨道。综上，整套装置的运行可以总结如下，叶片在潮流能作用下将水的动能转化为水轮机叶片的动能，水轮机叶片转动带动滑轨转盘6进行转动，滑轨转盘6转动带动正弦波形滑轨7转动，从而使滑轮10在滑道内滚动，让伸缩杆做往复运动，滑道转动两周，液压缸进行一次往复运动，然后通过液压缸的工作带动液压马达的转动，利用电动机进行发电，从而完成机械能向电能的转化。
滑轨设计及其安装说明，正弦波形滑轨7为柱面正弦曲线形，将滑道放在平面可以展开为两个周期的正弦曲线，滑道的切面为一个“凹”形截面，可以将滑轮放入，当滑轨转动时给滑轮一个向上或者向下的力从而带动液压缸的活塞杆做往复运动。
上述实施方式的描述，是本装置较佳的实施方式，但不能以此限定本装置的保护范围，但凡以此方式所做的变化及修饰，均在本装置的保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于液压传动的潮流能发电装置，其特征在于，所述的基于液压传动的潮流能发电装置包括密封舱(1)、传动轴(9)、传动装置以及液压回路；
所述的密封舱(1)用于隔离内部装置与外界环境，密封舱(1)由固定底盘(11)分成两个区域，一侧安装传动装置，另一侧安装液压回路；密封盖(8)设置于密封舱(1)一侧；
所述的密封舱(1)内的传动装置包括固定装置和旋转装置；所述的固定装置包括三个液压缸、液压缸支架(5)、固定底盘(11)，旋转装置包括滑轨转盘(6)、正弦波形滑轨(7)、滑轮(10)；所述的固定底盘(11)固定在密封舱(1)内壁上，用于固定液压缸和液压缸支架(5)，保证装置稳定性；三个液压缸以传动轴(9)为圆心呈120度角均匀分布；液压缸的一端固定在固定底盘(11)上，另一端活塞杆与滑轮(10)连接，滑轮(10)安装在正弦波形轨道(7)内的滑道上，起导向作用，液压缸能够通过滑轮(10)在正弦波形轨道(7)内滚动；正弦波形轨道(7)固定在滑轨转盘(6)上，靠近传动轴(9)一端，随滑轨转盘(6)旋转；滑轨转盘(6)与传动轴(9)连接，随传动轴(9)旋转；
所述的液压回路安装在密封舱(1)内，通过液压缸传动轴的往复运动，形成一个完整的液压回路，实现动能到电能的转化。
2.根据权利要求1所述的一种基于液压传动的潮流能发电装置，其特征在于，所述的每个液压缸由三根液压缸支架(5)支撑，用于承受作用在液压缸上的力和力矩，保证装置的稳定性和安全性。
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