波浪發電設備的製作方法

2023-12-09 13:32:16

專利名稱：波浪發電設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及清潔能源的發電設備，更具體地涉及一種利用海洋的波浪進行發電的 波浪發電設備。
背景技術：
隨著世界工業經濟的發展、人口的劇增、人類生產生活方式的無節制，世界氣候面 臨越來越嚴重的問題，二氧化碳排放量越來越大，地球臭氧層正遭受前所未有的危機，全球 災難性氣候變化屢屢出現，已經嚴重危害到人類的生存環境和健康安全，即使人類曾經引 以為豪的高速增長也因氣候變化而大打折扣，因此，各國曾呼喚「綠色經濟」的發展模式和 統計方式。低碳經濟，是以低能耗、低汙染、低排放為基礎的經濟模式，是人類社會繼農業文 明、工業文明之後的又一次重大進步。「低碳經濟」的理想形態是充分發展「陽光經濟」、「風 能經濟」、「氫能經濟」、「生物質能經濟」。它的實質是高能源利用效率和清潔能源結構、追 求綠色經濟增長的問題，核心是能源技術創新、制度創新和人類生存發展觀念的根本性轉 變。在此背景下，「碳足跡」、「低碳經濟」、「低碳技術」、「低碳發展」、「低碳生活方式」、「低碳 社會」、「低碳城市」、「低碳世界」等一系列新概念、新政策應運而生。而能源與經濟以至價值 觀實行大變革的結果，可能將為逐步邁向生態文明走出一條新路，即，擯棄20世紀的傳統 增長模式，直接應用新世紀的創新技術，通過低碳經濟模式與低碳生活方式，實現可持續發 展。發展低碳經濟已經成為全球共識，各國政府都極其重視發展低碳經濟。海洋能也是一種新型的可再生資源，因此應該充分利用海洋資源為人類的經濟發 展做出貢獻，目前已經有幾類比較常見的依靠波浪來進行發電的發電設備。海洋能源的發 電設備往往都是比較大型的，投入的成本比較高，不利於大範圍的推廣應用。現有技術的第一類是利用波浪的能量使一個已定的容器內氣體壓縮，產生高壓 氣流，再用高壓氣流吹動葉片轉動從而帶動發電機發電。此類發電機的缺點是只有波浪比 較大的情況下，才能產生比較大的氣流，吹動發電機進行發電。現有技術的第二類是利用波浪的沉浮力，推動活塞，使得活塞內的少量海水提 升，升到高位置的蓄水池內，再利用水落差壓力帶動水輪發電。此類發電機的缺點是建蓄 水池要佔用比較大的陸地面積，而且還破壞了周邊的生態環境。現有技術的第三類是鴨點頭式波浪發電設備，其原理為利用波浪的衝擊力推動 機械的運轉，此類發電機的缺點是只能利用波浪的衝擊力，而不能利用波浪的下沉力，能 量的轉換效率比較低。因此，亟需一種可以利用海洋波浪發電的、投入成本低、能夠廣泛推廣應用的波浪 發電設備。

發明內容
本發明的目的是提供一種可以利用海洋波浪發電的、投入成本低、能夠廣泛推廣
3應用的波浪發電設備。為了實現上述目的，本發明提供了一種波浪發電設備，包括能量轉換裝置、傳動 軸及發電機，所述能量轉換裝置將波浪能轉換成機械能並通過傳動軸傳給所述發電機進行 發電，所述能量轉換裝置包括潛水平臺、浮體及固定支架，所述固定支架包括固定架及立 柱，所述固定架呈橫向設置的矩形框狀，所述立柱的底端與所述潛水平臺固定連接，所述立 柱的頂端與所述固定架固定連接，所述傳動軸樞接於所述固定架上與所述發電機連接，其 中，所述能量轉換裝置包括第一飛輪、第二飛輪、第一齒條及第二齒條，所述第一飛輪及所 述第二飛輪呈並排且正向的套設於所述傳動軸上，所述浮體包括浮塊及齒柱，所述齒柱呈 縱向設置的矩形框狀，所述齒柱的下端與所述浮體固定連接，所述齒柱的上端穿過所述固 定架的矩形框，所述第一齒條及第二齒條呈縱向且平行的設置於所述齒柱的矩形框內兩內 壁上，所述第一飛輪伸入所述齒柱的矩形框內與所述第一齒條嚙合，所述第二飛輪伸入所 述齒柱的矩形框內與所述第二齒條齧；所述浮體上升時，所述第一齒條上升帶動所述第一 飛輪正轉，所述第一飛輪正轉帶動所述傳動軸正轉，此時所述第二飛輪反向空轉；所述浮體 下降時，所述第二齒條下降帶動所述第二飛輪正轉，所述第二飛輪正轉帶動所述傳動軸正 轉，此時所述第一飛輪反向空轉；所述傳動軸始終為正轉帶動所述發電機持續發電。較佳地，所述第一飛輪的外圈與所述第一齒條嚙合，所述第二飛輪的外圈與所述 第二齒條嚙合，所述傳動軸固定的穿過所述第一飛輪及所述第二飛輪。所述第一飛輪的外 圈與內圈同方向轉動帶動所述傳動軸轉動，所述第一飛輪的外圈與內圈異方向轉動則不帶 動所述傳動軸轉動，所述第二飛輪的外圈與內圈同方向轉動帶動所述傳動軸轉動，所述第 二飛輪的外圈與內圈異方向轉動則不帶動所述傳動軸轉動。較佳地，所述發電機連接於所述固定架上。因此所述發電機可以脫離陸地，有利於 本發明拖到有需要發電之處進行工作。較佳地，所述浮體呈中空結構。設置所述浮體為中空結構能夠通過加減其重量調 整浮力和沉力，使得所述浮體受到的浮力與所述浮體本身的重量大致相同，因而才能使得 所述浮體的升力和其降力大致相同，此外當大風浪來臨，可以將所述浮體灌滿水兒使之潛 入海，從而避開大風浪。較佳地，所述能量轉換裝置還包括配重物，所述配重物與所述潛水平臺可拆卸的 連接。設置所述配重物能夠使得所述潛水平臺穩定在適當的水面下，承受得住波浪的浮力 和沉力，以及所述浮體的運動力。較佳地，所述能量轉換裝置還包括有導輪，所述導輪與所述浮塊固定連接，所述導 輪上開設有導槽，所述立柱呈滑動的嵌入所述導槽內。通過所述導輪與所述立柱的配合，使 得所述浮體在受到波浪衝擊時，能夠保持在設置位平穩的自由升降，確保正常發電。較佳地，還包括有蓄能彈簧，所述蓄能彈簧設置於所述傳動軸與所述變速箱之間， 所述傳動軸通過所述蓄能彈簧與所述變速箱連接。設置所述蓄能彈簧能夠起到一個比較好 的緩衝作用和蓄能作用，當波浪猛烈的拋起所述浮體時，所述蓄能彈簧能夠將這股猛烈力 緩慢傳遞到所述變速箱。較佳地，所述能量轉換裝置還包括有限位輪，所述限位輪裝設於所述固定架上，所 述齒柱嵌入所述限位輪內。如此設置能確保所述齒柱在豎直方向上運動，避免發生偏移。較佳地，所述能量轉換裝置還包括有變速箱，所述變速箱連接於所述蓄能彈簧與
4所述發電機之間。通過所述變速箱將所述傳動軸的速度進行調整均勻，達到一個更加利於 發電的轉速。與現有技術相比，本發明波浪發電設備可以像船一樣拖到需要發電之處進行發 電，不佔用陸地面積和破壞生態化境，且由於所述能量轉換裝置包括飛輪及齒條，所述飛輪 套設於所述傳動軸上，所述浮體包括浮塊及齒柱，所述齒柱呈縱向設置的矩形框狀，所述齒 柱的下端與所述浮體固定連接，所述齒柱的上端穿過所述固定架的矩形框，所述齒條呈縱 向且平行的設置於所述齒柱的矩形框內兩內壁上，所述飛輪伸入所述齒柱的矩形框內並與 所述齒條嚙合。當波浪的升力推動所述浮體上升時或所述浮體下降時，所述齒條與所述飛 輪配合，使上升力和下降力轉換成單方向的運動力。即，當所述浮體隨波浪上浮時，其中一 組相互嚙合的所述齒條與飛輪正轉，帶動所述傳動軸轉動，而另外一組相互嚙合的所述齒 條與飛輪反轉，根據飛輪的工作原理，反轉的飛輪不會帶動所述傳動軸反轉，同理，當浮體 隨波浪下沉時，原先反轉的飛輪變成正轉帶動所述傳動軸轉動，而正轉的飛輪反轉，不帶動 所述傳動軸轉動，波浪不停的浮沉，因此所述飛輪不停的正反轉動，而所述傳動軸始終保持 在一個方向的正轉，從而所述傳動軸帶動所述發電機進行發電。本發明波浪發電設備利用 水中的波浪使浮體在潛水平臺上不斷的上升和下降運動，浮體不斷的上升和下降所產生的 勢能差通過第一飛輪與第一齒條的嚙合或第二飛輪與第二齒條嚙合的將所述是勢能差轉 化傳動軸的連續的正向轉動，由上述可知，無論浮體上升還是下降傳動軸始終保持正向轉 動，因此本發明通過傳動軸連續的正向轉動帶動發電機發電，從而實現本發明波浪發電設 備設備利用波浪發電的目的；此外本發明波浪發電設備能夠利用潮汐能進行發電，此外，其 不受海水的深淺的影響，亦不需要在海底打樁固定，結構簡單，成本低廉，有利於推廣應用。通過以下的描述並結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用於解釋本發明 的實施例。


圖1為本發明波浪發電設備的一個實施例的結構示意圖。圖2為本發明波浪發電設備的能量轉換裝置的結構示意圖。圖3為圖2所示本發明波浪發電設備的能量轉換裝置的一個種狀態圖。圖4為圖2所示本發明波浪發電設備的能量轉換裝置的分解圖。圖5為本發明波浪發電設備另外一個角度的結構示意圖。圖6為本發明波浪發電設備又一個角度的結構示意圖。圖7為本發明波浪發電設備再一個角度的結構示意圖。圖8為本發明波浪發電設備飛輪與齒條配合的結構示意圖。圖9為圖8所示的本發明波浪發電設備飛輪與齒條配合另外一個角度的結構示意 圖。
具體實施例方式現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。如 上所述，如圖1-7所示，在本實施例中，本發明提供的波浪發電設備100，包括能量轉換裝 置10、傳動軸20及發電機30，所述能量轉換裝置10將波浪能轉換成機械能並通過傳動軸20傳給所述發電機30進行發電，所述能量轉換裝置10包括潛水平臺11、浮體12及固定支 架13，所述固定支架13包括固定架13a及立柱13b，所述固定架13a呈橫向設置的矩形框 狀13c，所述立柱13b的底端與所述潛水平臺11固定連接，所述立柱13b的頂端與所述固定 架13a固定連接，所述傳動軸20樞接於所述固定架13a上與所述發電機30連接，其中，所 述能量轉換裝置10包括第一飛輪14a、第二飛輪14b、第一齒條15a及第二齒條15b，所述第 一飛輪14a及所述第二飛輪14b呈並排且正向的套設於所述傳動軸20上，所述浮體12包 括浮塊12a及齒柱12b，所述齒柱12b呈縱向設置的矩形框狀，所述齒柱12b的下端與所述 浮體12固定連接，所述齒柱12b的上端穿過所述固定架13a的矩形框，所述第一齒條15a 及第二齒條15b呈縱向且平行的設置於所述齒柱12b的矩形框內兩內壁12c上，所述第一 飛輪14a伸入所述齒柱12b的矩形框內與所述第一齒條15a嚙合，所述第二飛輪14b伸入 所述齒柱12b的矩形框內與所述第二齒條15b齧；所述浮體12上升時，所述第一齒條15a 上升帶動所述第一飛輪14a正轉，所述第一飛輪14a正轉帶動所述傳動軸20正轉，此時所 述第二飛輪14b反向空轉；所述浮體12下降時，所述第二齒條15b下降帶動所述第二飛輪 14b正轉，所述第二飛輪14b正轉帶動所述傳動軸20正轉，此時所述第一飛輪14a反向空 轉；所述傳動軸20始終為正轉帶動所述發電機30持續發電。較佳者，如圖2-4所示，所述第一飛輪14a的外圈與所述第一齒條15a嚙合，所述 第二飛輪14b的外圈與所述第二齒條15b嚙合，所述傳動軸20固定的穿過所述第一飛輪 14a及所述第二飛輪14b。所述第一飛輪14a的外圈與內圈同方向轉動帶動所述傳動軸20 轉動，所述第一飛輪14a的外圈與內圈異方向轉動則不帶動所述傳動軸20轉動，所述第二 飛輪14b的外圈與內圈同方向轉動帶動所述傳動軸20轉動，所述第二飛輪14b的外圈與內 圈異方向轉動則不帶動所述傳動軸20轉動。較佳者，如圖1及圖6所示，所述發電機30連接於所述固定架13a上。因此所述 發電機30可以脫離陸地，有利於本發明拖到有需要發電之處進行工作。較佳者，如圖1所示，所述浮體12呈中空結構。設置所述浮體12為中空結構能夠 調整所述浮體12在海裡受到的浮力的大小，使得所述浮體12受到的浮力與所述浮體12本 身的重量大致相同，因而才能使得所述浮體12的升力和其降力大致相同，此外當災害性的 風浪將來臨，可以將所述浮體12灌滿水兒使之潛入海，從而避開大風浪的破壞。較佳者，如圖5所示，所述能量轉換裝置10還包括配重物17，所述配重物17與所 述潛水平臺11可拆卸的連接。設置所述配重物17能夠使得所述潛水平臺11穩定在適當 的水面下承受得住波浪的沉浮力和浮體12的運動力，保持平穩，確保正常發電。較佳者，如圖2-4所示，所述能量轉換裝置10還包括有導輪18，所述導輪18與所 述浮塊12a固定連接，所述導輪18上開設有導槽18a，所述立柱13b呈滑動的嵌入所述導槽 18a內。通過所述導輪18與所述立柱13b的配合，使得所述浮體12在受到波浪衝擊時，能 夠保持在設置位平穩的自由升降，確保正常發電。較佳者，還包括有蓄能彈簧40，所述蓄能彈簧40設置於所述傳動軸20與所述變速 箱30a之間，所述傳動軸20通過所述蓄能彈簧40與所述變速箱30a連接。設置所述蓄能 彈簧40能夠起到一個比較好的緩衝作用和蓄能作用，當波浪猛烈的拋起所述浮體12時，所 述蓄能彈簧40能夠將這股猛烈力緩慢傳遞到所述變速箱30a。較佳者，如圖2-3所示，所述能量轉換裝置10還包括有限位輪13d，所述限位輪13d裝設於所述固定架13a上，所述齒柱12b嵌入所述限位輪13d內。如此設置能確保所述 齒柱12b在豎直方向上運動，避免發生偏移。較佳者，如圖1及圖7所示，所述能量轉換裝置10還包括有變速箱30a，所述變速 箱30a連接於所述蓄能彈簧40與所述發電機30之間。通過所述變速箱30a將所述傳動軸 20的速度進行調整，達到一個更加利於發電的轉速。結合圖1-9，在本發明波浪發電設備100中，由於所述能量轉換裝置10包括第一 飛輪14a、第二飛輪14b、第一齒條15a及第二齒條15b，所述第一飛輪14a及所述第二飛輪 14b呈並排且正向的套設於所述傳動軸20上，所述浮體12包括浮塊12a及齒柱12b，所述 齒柱12b呈縱向設置的矩形框狀，所述齒柱12b的下端與所述浮體12固定連接，所述齒柱 12b的上端穿過所述固定架13a的矩形框，所述第一齒條15a及第二齒條15b呈縱向且平 行的設置於所述齒柱12b的矩形框內兩內壁12c上，所述第一飛輪14a伸入所述齒柱12b 的矩形框內與所述第一齒條15a嚙合，所述第二飛輪14b伸入所述齒柱12b的矩形框內與 所述第二齒條15b齧；所述浮體12上升時，所述第一飛輪14a沿所述第一齒條15a正轉且 上升，所述第一飛輪14a帶動所述傳動軸20正轉，此時所述第二飛輪14b反向空轉；所述浮 體12下降時，所述第二飛輪14b沿所述第二齒條15b正轉且下降，所述第二飛輪14b帶動 所述傳動軸20正轉，此時所述第一飛輪14a反向空轉；所述傳動軸20的正轉帶動所述發電 機30發電。本發明波浪發電設備100利用水中的波浪使浮體12在所述潛水平臺11上不 斷的上升和下降，所述浮體12不斷的上升和下降所產生的勢能差通過第一飛輪14a與第一 齒條15a的嚙合或第二飛輪14b與第二齒條15b嚙合的將所述是勢能差轉化傳動軸20的 連續的正向轉動，由上述可知，無論所述浮體12上升還是下降所述傳動軸20始終保持正向 轉動，因此本發明通過所述傳動軸20連續的正向轉動帶動所述發電機30發電，從而實現本 發明波浪發電設備100利用波浪發電的目的，此外本發明波浪發電設備100能夠利用潮汐 能進行發電，此外，其不受海水的深淺的影響，亦不需要在海底打樁固定，結構簡單，成本低 廉，有利於推廣應用。在本發明波浪發電設備100中的所述發電機30及蓄能彈簧40的內部結構及工作 原理已為現有技術，在此不再贅述。以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明並不局限於以上揭示的實施 例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。
權利要求
一種波浪發電設備，包括能量轉換裝置、傳動軸及發電機，所述能量轉換裝置將波浪能轉換成機械能並通過傳動軸傳給所述發電機進行發電，所述能量轉換裝置包括潛水平臺、浮體及固定支架，所述固定支架包括固定架及立柱，所述固定架呈橫向設置的矩形框狀，所述立柱的底端與所述潛水平臺固定連接，所述立柱的頂端與所述固定架固定連接，所述傳動軸樞接於所述固定架上與所述發電機連接，其特徵在於所述能量轉換裝置包括第一飛輪、第二飛輪、第一齒條及第二齒條，所述第一飛輪及所述第二飛輪呈並排且正向的套設於所述傳動軸上，所述浮體包括浮塊及齒柱，所述齒柱呈縱向設置的矩形框狀，所述齒柱的下端與所述浮體固定連接，所述齒柱的上端穿過所述固定架的矩形框，所述第一齒條及第二齒條呈縱向且平行的設置於所述齒柱的矩形框內兩內壁上，所述第一飛輪伸入所述齒柱的矩形框內與所述第一齒條嚙合，所述第二飛輪伸入所述齒柱的矩形框內與所述第二齒條齧；所述浮體上升時，所述第一齒條上升帶動所述第一飛輪正轉，所述第一飛輪正轉帶動所述傳動軸正轉，此時所述第二飛輪反向空轉；所述浮體下降時，所述第二齒條下降帶動所述第二飛輪正轉，所述第二飛輪正轉帶動所述傳動軸正轉，此時所述第一飛輪反向空轉；所述傳動軸始終為正轉帶動所述發電機持續發電。
2.如權利要求1所述的波浪發電設備，其特徵在於所述第一飛輪的外圈與所述第一 齒條嚙合，所述第二飛輪的外圈與所述第二齒條嚙合，所述傳動軸固定的穿過所述第一飛 輪及所述第二飛輪。所述第一飛輪的外圈與內圈同方向轉動帶動所述傳動軸轉動，所述第 一飛輪的外圈與內圈異方向轉動則不帶動所述傳動軸轉動，所述第二飛輪的外圈與內圈同 方向轉動帶動所述傳動軸轉動，所述第二飛輪的外圈與內圈異方向轉動則不帶動所述傳動 軸轉動。
3.如權利要求1所述的波浪發電設備，其特徵在於所述發電機連接於所述固定架上。
4.如權利要求1所述的波浪發電設備，其特徵在於所述浮體呈中空結構。
5.如權利要求1所述的波浪發電設備，其特徵在於所述潛水平臺呈中空結構。
6.如權利要求4所述的波浪發電設備，其特徵在於所述能量轉換裝置還包括配重物， 所述配重物與所述潛水平臺可拆卸的連接。
7.如權利要求1所述的波浪發電設備，其特徵在於所述能量轉換裝置還包括有導輪， 所述導輪與所述浮塊固定連接，所述導輪上開設有導槽，所述立柱呈滑動 的嵌入所述導槽 內。
8.如權利要求1所述的波浪發電設備，其特徵在於還包括有蓄能彈簧，所述蓄能彈簧 設置於所述傳動軸與所述變速箱之間，所述傳動軸通過所述蓄能彈簧與所述變速箱連接。
9.如權利要求1所述的波浪發電設備，其特徵在於所述能量轉換裝置還包括有限位 輪，所述限位輪裝設於所述固定架上，所述齒柱嵌入所述限位輪內。
10.如權利要求1所述的波浪發電設備，其特徵在於所述能量轉換裝置還包括有變速 箱，所述變速箱連接於所述蓄能彈簧與所述發電機之間。
全文摘要
本發明公開了一種波浪發電設備，包括能量轉換裝置、傳動軸及發電機，能量轉換裝置包括潛水平臺、浮體及固定支架，固定支架包括固定架及立柱，固定架呈橫向設置的矩形框狀，立柱的底端與潛水平臺固定連接，立柱的頂端與固定架固定連接，傳動軸樞接於固定架上與發電機連接，其能量轉換裝置還包括第一飛輪、第二飛輪、第一齒條及第二齒條，飛輪套設於傳動軸上，浮體包括浮塊及齒柱，齒柱呈縱向設置的矩形框狀，齒柱的下端與浮體固定連接，齒柱的上端穿過固定架的矩形框，齒條呈縱向且平行的設置於齒柱的矩形框內兩內壁上，飛輪伸入齒柱的矩形框內並與齒條嚙合。本發明可以利用海洋波浪發電的、投入成本低、能夠廣泛推廣應用的波浪發電設備。
文檔編號F03B13/14GK101900073SQ201010241889
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月30日 優先權日2010年7月30日
發明者肖小紅 申請人:肖小紅