一種採能單元和棘輪以及波力發動機的製作方法
2023-10-17 20:49:09 1
專利名稱：一種採能單元和棘輪以及波力發動機的製作方法
一種採能單元和棘輪以及波力發動機技術領域
本發明屬于波浪能利用技術領域，尤其涉及一種採能單元和棘輪以及波力發動機。
背景技術：
隨著社會的進步，經濟的高速發展，人類對能源的需求與日俱增，造成包括石油、 煤炭、天然氣等化石能源的日漸枯竭，以及過度使用這些能源所造成的環境問題正在成為影晌人民身體健康和困擾人類發展的大難題，解決能源危機和環境汙染問題已成為當今社會的兩大主題，探索清潔可再生能源是實現可持續發展的必經之路。其實能源是無處不在， 普灑的陽光，凜冽的寒風，奔騰咆哮的大海，這些都是我們能源的寶庫。如何高效低成本的開發這些資源是迫切需要解決的重大課題。
其中，海洋波浪能的研究便是一個重要的方向，波浪能是一種具有能量密度高、不消耗燃料、無汙染、儲量大、分布廣、利用難的能源。它是一種取之不盡、用之不竭的可再生清潔能源。研究還表明，海浪在一天中每小時和一年中逐日變化方面小於其他可再生的資源(如風能或太陽能)，使它有望成為「全天候能源」。尤其是在能源消耗較大的冬季，在強烈的偏北風吹拂下，從黃海到南海形成一條東北-西南走向的大浪帶，平均波高在2米以上，且周期在4-8s之間，可以利用的波浪能能量也最大，就世界範圍內，歐洲的波能密度更是比我國高出許多倍，波浪能具有廣闊的開發利用前景和巨大的經濟和社會效益。
一個多世紀以來，由于波浪能的利用地點局限在海岸附近，容易受到海洋災害性氣候的侵襲。開發成本高，規模小，社會效益好但是經濟效益差，投資回收期長，束縛了波浪能的大規模商業化開發利用和發展。
從目前國內外的研究狀況來看，傳統的投入試驗運用的波浪能利用裝置主要有聚波水庫式、振蕩水柱式、振蕩浮子式。
振蕩水柱式波能裝置的優點是轉動機構不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護方便。其缺點是能量轉換效率較低，對小波浪的適應性不強，施工難度大，抗災害能力差， 且造價高昂。如中國的3KW、20KW、100KW波能發電站，日本的「海明號」發電船以及航標燈式波力裝置都是屬於這種類型。
振蕩浮子技術包括了浮子式、筏式、擺式、蛘式等諸多技術，是利用波浪的運動推動裝置的活動部分——鴨體、筏體、浮子等產生往復運動，驅動油、水等中間介質，通過中間介質轉換推動發電裝置發電。代表裝置有我國的50kW岸式振蕩浮子波浪能電站，葡萄牙海域的一套商業規模、按實際尺寸製造的海浪發電系統，希臘語中的「海蛇」，機械擺式是利用波浪推動一個機械臂上的擺板或浮子，帶動齒輪或油壓傳動系統來驅動發電機發電，如日本在北海道的80KW擺式電站和中國在山東大管島的30KW擺式電站。擺式裝置比較適合波浪低頻大推力的特點，轉換效率較高，但擺式裝置受潮位差的影響大，結構複雜，容易損壞， 系統維護困難，造價高，較難大規模應用。
聚波水庫式的優點是一級轉換沒有活動部件，可靠性好，維護費用低，系統出力穩CN 102979661 A書明說2/8頁定。不足之處是電站建造對地形有要求，不易推廣，如挪威的350kW收縮波道裝置(Tapered Channel)。
中國專利申 請號01276572. 4的實用新型專利公開了一種海浪動力裝置，它包括由若干井架通過連接架連接組成的平臺支架，在井架內置有浮體，浮體內的下端為配重室， 上端為空氣室，浮體上端系固的索鏈通過多個傳動輪系固於浮體的下端，傳動輪與動力輸出輪連接，動力輸出輪與調速器連接，調速器和發電機連接，在浮體6上端連接有調節閥， 下端設有氣、水管和掛鈎，該掛鈎可與平臺支架下端的鎖定器連接，該裝置在常規海情時， 靠海浪使浮體上、下運動來驅動動力輸出輪帶動調速器和發電機發電的，在特殊海情時，將浮體沉於海水中，且鎖定在平臺支架的下端。安全可靠，提高裝置的使用壽命。具有充分利用水資源，發電便捷，成本低等優點，也可以作為水上作業的動力源。但該裝置是利用浮體在井架內的上下運動來提取能量，浮體易與井架發生碰撞摩擦，需要滑輪、導軌導向，裝置現場施工困難，單個裝置容量小，不易進行能量匯聚形成強大的動力，
中國專利申請號91221474.0的實用新型專利公開了一種波浪發電原動裝置，該裝置由錨索、韌帶、韌帶盤、卷簧、發條盒、棘輪棘爪、主動轉軸、變速箱、穩速器、轉矩輸出軸、內外錨和漂浮殼體構成，波浪上升是靠殼體所受浮力和衝擊力輸出轉矩，下降時靠發條儲存的勢能輸出轉矩、具有結構簡單、安裝使用方便、造價低、應用範圍廣、全部機件密封抗浪能力強不易受損，功能不受高低潮影響，不需人工管理等優點。但裝置自由漂浮海面上， 容易受波浪橫向推力、風力、海流影響而偏離垂直位置，影響裝置效率，並且單機容量小，難以進行能量聚集，
中國專利申請號200810117923. X的發明專利申請公開了一種環型鏈索式海浪能量轉換裝置，由水上固定支架、支架導輪、海底固定導輪、環形鏈索、漂浮採能裝置和換能器組成。其特徵在於漂浮採能裝置和換能器的工作部件與環形鏈索呈串聯狀相聯，將漂浮採能裝置取得的能量通過環形鏈索傳遞給換能器。該裝置具有中間環節少、能量轉換率高、抗風險能力強等特點，可用於發電或直接做功。但該裝置採用漂浮採能裝置和換能器的工作部件與環形鏈索相串聯，由於受換能器行程的限制，將因潮位的高低和波浪的大小而影響裝置效能的發揮甚至破壞，在海洋環境下施工也是一大難題，該裝置進行能量匯集困難，單個裝置容量有限。
縱觀現有的波能技術，由于波能的利用還處於開發應用初期，普遍還存在這樣的認識偏差，把波浪能看成是最不穩定的能源，在應用中偏重於提高單次波浪的利用，從波浪能所固有的特點來看，這是十分不利的，我們正常所能應用的波浪能與暴風時所具有的波浪能往往相差幾個數量級，為了提高利用單次波浪的功率，往往把單個裝置做得很大，而一旦風暴來臨，則往往超出其結構、材料的應力，造成裝置的破壞，這些從英國製造的第一座 (OSPREY)，挪威的500kW岸式波能裝置(MOWC)，中國3kW岸式振蕩水柱波力電站的研建過程中可以得到驗證。
實質上波浪能是一種隨機產生的能源，雖然單個波浪的波高，波長，周期，位置都隨時間而不同，但是一定水域內的波浪能量隨時間的變化是緩慢的，通過提高波浪能採集的覆蓋率和進行能量聚集，就可以得到強大穩定的能量輸出。發明內容4
I技術問題縱觀現已試驗和應用的波能裝置來看，主要存在下列需要解決的技術問題，結構複雜，製造成本高，現場施工困難，工程建設周期長，受地形、地質、海況、潮差影響大，能量採集率低，能量聚集困難，能量轉換環節多，能量轉換效率低，容量小，輸出波動大，維護困難，運行環境適應性差，難以大規模應用，與現有技術、設備的通用性差等諸多問題。
2技術方案為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是
一種採能單元，包括棘輪裝置、滑輪、浮子、撓性傳動件，其特徵是所述撓性傳動件的一端固定在浮子的下部，另一端繞過固定安裝的滑輪、棘輪裝置，通過預緊裝置固定在浮子的上部，形成一個閉合環形傳力機構。
所述棘輪裝置包括棘輪、棘輪座、棘爪、軸承、彈簧,所述棘輪座上安裝一個或多個棘輪、各一個或多個棘爪用於限制棘輪在一個方向鎖定而相反方向空轉，所述棘輪內圓周有與棘爪配合的棘齒，外圓周有與撓性傳動件配合的輪槽和/或輪齒，由軸承裝於棘輪座上，所述滑輪包括定滑輪和/或動滑輪，所述撓性傳動件包括傳動帶和/或繩和/或索和/ 或鏈，所述預緊裝置包括彈簧預緊裝置或重錘預緊裝置。
當波浪和/或潮汐上升時，推動浮子向上運動，拉動通過預緊裝置張緊在棘輪裝置、滑輪上的撓性傳動件而帶動棘輪轉動，在棘爪的單向作用下，棘輪與棘輪座鎖定而帶動安裝棘輪座的軸轉動輸出能量，當浮子隨波浪上升到最高峰，能量輸出最大值，高峰過後， 波浪回落，浮子跟隨下降，帶動通過預緊裝置張緊在棘輪裝置、滑輪上的撓性傳動件而帶動棘輪反轉，因棘爪的單向作用，棘輪與棘輪座鬆開而浮子自由下落，值得指出的是，在浮子下降過程中，棘輪裝置、滑輪對下降過程的阻力很小，浮子呈自由落體運動，同時由於液體表面的張力，下降的波浪對浮子產生一股向下的吸力，在此兩股力量的共同作用下，浮子下降到波谷時並不會停留在波谷，而是向下衝入一定深度的水面，與浮子浮力達到平衡後停止，完成一個採能周期而預備下一波浪到來重複上述過程。
更優的是,採用一種儲能棘輪,其包括棘輪、棘輪座、棘爪、彈簧、軸承,所述棘輪座上安裝二個或多個同向的棘輪、各一個或多個棘爪用於限制棘輪座只向一個方向轉動，所述棘輪座通過安裝在棘輪座和軸之間的彈簧向軸傳遞動力、通過軸承安裝於軸上，一棘輪內圓周有與棘爪配合的棘齒，外圓周有與撓性傳動件配合的輪槽或輪齒，由軸承裝於棘輪座上，而另一棘輪同樣由軸承裝於棘輪座上，其內圓周有與棘爪配合的棘齒，外圓周有鉸耳，通過連接杆鉸接於框架上或棘輪固定在棘輪座上而棘爪安裝在框架上。
當波浪和/或潮汐上升時，推動浮子向上運動，拉動通過預緊裝置張緊在所述帶輪槽和/或輪齒的棘輪、滑輪上的撓性傳動件而帶動棘輪轉動，在棘爪的單向作用下，棘輪與棘輪座鎖定而把安裝在棘輪座和軸之間的彈簧收緊而向軸輸出轉動力矩使軸轉動輸出能量，當浮子隨波浪上升到最高峰，能量達到最大值，高峰過後，波浪回落，浮子跟隨下降， 帶動通過預緊裝置張緊在所述帶輪槽和/或輪齒的棘輪、滑輪上的撓性傳動件而帶動棘輪反轉，因棘爪的單向作用，棘輪與棘輪座鬆開而浮子自由下落，而所述棘輪座在所述浮子開始下降的瞬間在另一棘輪的單向作用下鎖定停止轉動，彈簧採得能量最大值而向軸彈性輸出能量，值得指出的是，在浮子下降過程中，棘輪裝置、滑輪對下降過程的阻力很小，浮子呈自由落體運動，同時由於液體表面的張力，下降的波浪對浮子產生一股向下的吸力，在此兩股力量的共同作用下，浮子下降到波谷時並不會停留在波谷，而是向下衝入一定深度的水面，與浮子浮力達到平衡後停止，完成一個採能周期而預備下一波浪到來重複上述過程。
一種波力發動機，包括框架、同步軸、軸承座，在所述框架上部或下部，通過軸承座安裝同步軸，所述同步軸亦是動力輸出軸，同步軸上安裝一套或一套以上的採能單元，所述採能單元的撓性傳動件通過安裝在所述框架下部與上部的滑輪、浮子、預緊裝置、所述同步軸上的棘輪裝置組成閉合環形傳力結構。
其動作過程和作用原理是，當波浪和/或潮汐上升時，由於浮子眾多並跨越不同的波浪周期，各浮子104被依次或雜亂的抬起，拉動通過預緊裝置張緊在所述帶輪槽和/或輪齒的棘輪、滑輪上的撓性傳動件而帶動棘輪轉動，在棘爪的單向作用下，棘輪與棘輪座鎖定而把安裝在棘輪座和同步軸之間的彈簧收緊而向軸輸出轉動力矩使軸轉動輸出能量，當浮子隨波浪上升到最高峰，能量達到最大值，高峰過後，波浪回落，浮子跟隨下降，帶動通過預緊裝置張緊在所述一棘輪裝置，滑輪上的撓性傳動件而帶動棘輪反轉，因棘爪的單向作用，棘輪與棘輪座鬆開而浮子自由下落，而所述棘輪座在所述浮子開始下降的瞬間在另一棘輪的單向作用下鎖定停止轉動，彈簧採得能量最大值而向軸彈性輸出能量，值得指出的是，在浮子下降過程中，棘輪裝置、滑輪對下降過程的阻力很小，浮子呈自由落體運動，同時由於液體表面的張力，下降的波浪對浮子產生一股向下的吸力，在此兩股力量的共同作用下，浮子下降到波谷時並不會停留在波谷，而是向下衝入一定深度的水面，與浮子浮力達到平衡後停止，完成一個採能周期而預備下一波浪到來重複上述過程，各採能單元功能相同， 各浮子上下互不幹擾，各自採得能量最大值而共同催動同步軸朝一個方向連續轉動。
所述框架為預製框架，由包括上縱梁、上橫梁構成的上平臺、立柱、下縱梁、下橫梁構成的下平臺組成，採用鋼筋混凝土或金屬材料或塑鋼複合材料或其他材料在工場預製或連成一體；所述同步軸是由一個以上的軸段用聯軸裝置連接組成，具有同步的轉動角速度， 所述軸具有適於加工的長度和剛性，所述聯軸裝置包括聯軸器和/或萬向節和/或軸銷、軸套和/或花鍵，同步軸亦是動力輸出軸，通過聯軸器和/或鏈輪和/或皮帶輪和/或齒輪經變速器輸出機械能或再由發電機輸出電能。
3有益效果與現有技術相比，本發明具有下列諸多有益效果，本發明是波浪機械能的直接利用，轉換環節少，通過採用採能單元採集能量，通過預製框架、同步軸匯聚能量使整套裝置結構簡單，與海水接觸元件少，製造、安裝、維護簡便快捷，運行安全可靠，設備生產、選用通用現有成熟技術，大部分採用耐蝕材料製造，可標準化大規模生產，建設周期短，生產及運行成本低，使用壽命長，投資少，見效快，隨裝隨用，規模可逐漸擴大，可布設地點廣泛；浮子緊隨波浪運動，對來波方向無要求，對大浪小浪、波長、波浪頻率無選擇，能同時採集波浪能中的駐波、行波能量，潮汐能和部分風能，通過儲能棘輪儲能緩釋，捕獲能量最大值，多套採能單元共同作用於同步軸上，匯聚成巨大能量，起動快，效率高，功率大，運轉平穩，通過採用撓性傳動件傳動，儲能棘輪消除過載，系統無衝擊，少磨損，抗災害能力強，浮子能夠在框架的上平臺和下平臺距間大範圍內上下運動，可克服波浪大小、潮位高低的影響，在框架上部鋪設平板，還可為太陽能發電，風力發電，海上旅遊、生產生活提供平臺，波力發動機的消波作用，可為海岸防護，海上設施，水產養殖等提供保護，波力發動機環岸設置，可為海防建設增加屏障。本發明是一種綠色，清潔的可再生能源利用，生產過程中不產生任何排放物和廢棄物，不消耗任何物質資源。CN 102979661 A書明說5/8頁
圖I是一種波力發動機的主視圖2是圖I的側視圖3是採用彈簧預緊的採能單元示意圖4是採用重錘裝置預緊的採能單元示意圖5顯示了採能單元一種棘輪裝置的結構示意圖6是沿圖5中D-D剖視圖7顯示了採能單元另一種棘輪裝置的結構示意圖8是沿圖7中A-A剖視圖，虛線顯示與框架的一種連接方式；
圖9是沿圖7中B-B剖視圖10是沿圖7中C-C剖視圖11顯示了採能單元棘輪裝置的又一種結構示意圖12是圖11的側視圖，虛線顯示棘輪與框架的另一種作用及連接方式；
圖13是一種輸出電能的波力發動機；
圖14是圖13的側視圖15是一種輸出液壓能的波力發動機；
圖16是圖15的側視圖17是一種同步帶傳動示意圖18是一種彈簧預緊裝置和浮子的結構示意圖19是另一種彈簧預緊裝置和浮子的結構示意圖。
具體實施方式
實施例一參見圖I本發明一種波力發動機由框架5、同步軸2、軸承座3、採能單元I組成，所述同步軸2亦是動力輸出軸；圖2示出所述框架5包括由上縱梁501、上橫梁502構成的上平臺，立柱503，下縱梁504、下橫梁505構成的下平臺組成，所述框架5採用鋼筋混凝土預製，也可採用金屬材料(如鋼材)或塑鋼複合材料或其他材料製造，在工場預製或連成一體，通過樁臺(樁基平臺)固定安裝在波能豐富的江河、湖泊或海洋中，框架5 高度和樁臺高度根據所在地最大波高和最大潮差而定，應保證在當地最高波峰和最高潮位時浮子不與上平臺相撞；在最低波谷和最低潮位時浮子不與下平臺相撞；在所述框架5上部，通過軸承座3 (包括軸承)水平安裝同步軸2。所述同步軸2由適於加工的軸段用連軸器4連接組成，同理可採用軸銷、軸套和/或萬向節和/或花鍵連接組成，具有同步的轉動角速度；同步軸2上相互間隔一定距離安裝多套採能單元1，為圖面簡潔本圖僅畫8套，優選採用更多，如40套、60套或更多，使得總是至少有一套、兩套或更多採能單元I同時把能量傳到同步軸2上，參見圖3、圖4，所述採能單元I包括棘輪裝置101、滑輪103、浮子104、 撓性傳動件102及預緊裝置105組成；所述滑輪103包括定滑輪和動滑輪，定滑輪用於配置在所述框架5的由上縱梁501、上橫梁502構成的上平臺，下縱梁504、下橫梁505構成的下平臺上的相應位置，動滑輪用於配置在所述重錘裝置105f上；所述浮子104採用泡沫塑料製成，同樣可採用其他輕質材料或中空容器；呈具有園弧底面和頂面的直徑大於其高度的柱狀，也可以是方餅狀；所述撓性傳動件102採用傳動皮帶，皮帶和相應的棘輪IOla表面包7覆橡膠或聚胺脂以增加皮帶與棘輪IOla的摩擦力，同樣也可以採用鋼絲繩或鏈條，參見圖 17，優選一種同步帶102b可以保證更高的傳輸效率，更可以將傳動帶做成兩段式，其一段做成同步帶102b而另一段做成光帶，這樣既保證最高的傳輸效率又可以簡化機械結構；參見圖18，圖19，所述預緊裝置105採用彈簧預緊裝置，其設置方式又分為壓縮彈簧105a或拉伸彈簧105b，所述壓縮彈簧105a外套有套管105c，套管105c的下端連接皮帶的一端，彈簧105a的一端抵在套管105c內的上端,一中心軸105d的下端抽抵彈簧105a的另一端，中心軸105d的上端穿過套管105c上端與皮帶的另一端連接，浮子104固定安裝在套管105c 上，中心軸105d上制有螺紋，用螺母105e可把彈簧105a的預緊力調節到適宜。也可以將套管105c與浮子104做成一體，彈簧105b的一端連接在浮子104中心套管105c的底部再連接皮帶的一端，彈簧105b的另一端在套管105c內可自由伸縮並連接在皮帶的另一端，通過皮帶的長度可調節彈簧105b的預緊力到適宜。當浮子104受到波浪橫向推力和/或風力偏離垂直位置時，彈簧被壓縮或拉伸，等於傳動皮帶被延長，而浮子104所受浮力不變， 此時傳動皮帶所受拉力等於浮子104浮力與橫向力的合力，從而增加了能量的輸出；當波浪上升，浮子104拉動傳動皮帶而帶動棘輪IOla轉動時,皮帶存在被拉長的傾向，此時預緊彈簧又可消除這種傾向而增加皮帶和棘輪IOla的附著力，保證皮帶與滑輪103、棘輪IOla 的導向，緩衝惡劣環境對系統的衝擊。參見圖5、圖6，所述棘輪裝置101類似自行車棘輪， 包括棘輪101a、棘輪座101b、棘爪101c、軸承101h、彈簧IOld ;棘輪座IOlb固定安裝在同步軸2上，棘輪座IOlb上裝有一個或多個棘爪101c、通過軸承IOlh安裝棘輪101a，所述棘輪IOla內圓周有與棘爪IOlc配合的棘齒，外圓周有與傳動皮帶配合的輪槽和/或輪齒，棘爪IOlc在彈簧IOld的彈力作用下靠向棘齒,用於限制棘輪IOla在一個方向鎖定而相反方向空轉。參見圖13、圖14、圖15、圖16，本發明屬于波浪機械能的直接利用，具有轉換環節少，轉換效率高，可進行能量聚集，應用範圍廣等諸多優點，可直接輸出機械能，也可轉換成液壓能或電能用於併網或制氫或制淡等諸多方面；就轉換成電能或液壓能而言，可在同步軸2上裝設傳輸動力的大帶輪6，大帶輪6通過皮帶7、小帶輪8增速使發電機9或液壓泵 11轉動輸出電能或液壓能；同樣所述發電機9或液壓泵11可以設多個，或通過變速器10、 連軸器4或齒輪或鏈條連接到同步軸2上；為了使輸出更加的平穩，還可以在變速器10輸出端增設飛輪，因這些都屬現有成熟技術，在此僅作粗略介紹。其動作過程和作用原理是， 通過樁臺固定框架5於水中，樁臺屬於現有成熟技術，在現代橋梁、海上風電和各種水工建築中具有普遍的應用。框架5下平臺置於水中而上平臺始終處於水面之上，浮子104能在上平臺和下平臺距間上下運動並且在最大波幅和最大潮差時都不與上平臺或下平臺相撞， 當波浪和/或潮汐湧來，由於浮子104眾多並跨越不同的波浪周期，各浮子104被依次或雜亂的抬起，拉動通過預緊彈簧張緊在同步軸2上的棘輪101a、下平臺與上平臺上的滑輪103 上的傳動皮帶而帶動棘輪IOla轉動，在棘爪IOlc的單向作用下，棘輪IOla與棘輪座IOlb 鎖定而帶動安裝棘輪座IOlb的軸2轉動輸出能量，當浮子104隨波浪上升到最高峰，能量輸出最大值，高峰過後，波浪回落，浮子104跟隨下降，帶動通過預緊彈簧張緊在棘輪101a、 滑輪103上的傳動皮帶而帶動棘輪IOla反轉，因棘爪IOlc的單向作用，棘輪IOla與棘輪座IOlb鬆開而浮子104自由下落，值得指出的是，在浮子104下降過程中，棘輪101a、滑輪 103對下降過程的阻力很小，浮子104呈自由落體運動，同時由於液體表面的張力，下降的波浪對浮子104產生一股向下的吸力，在此兩股力量的共同作用下，浮子104下降到波谷時並不會停留在波谷，而是向下衝入一定深度的水面，與浮子104浮力達到平衡而停止，完成一個採能周期而預備下一波浪到來重複上述過程；因各採能單元I功能相同，各浮子104上下互不幹擾，依次催動同步軸2朝一個方向連續轉動，可得到連續穩定的能量並具有較快的轉速。應當理解，當浮子104數量選用較少時，在同步軸2上增設一止退棘輪也是較好的選擇。
實施例二 本例具有和實施例一相同的框架5、同步軸2、軸承座3，同步軸2亦是動力輸出軸等結構和布置方式以及描述，為節省篇幅在此不再重複敘述，不同點在於採能單元1，嚴格說只在於棘輪裝置101的不同；參見圖7、圖8、圖9、圖10，更優的採用一種儲能棘輪，所述儲能棘輪包括棘輪101a、IOlf、棘輪座101b、棘爪101c、彈簧101d，101e、軸承 101h，101g，所述棘輪座IOlb上安裝二個同向的棘輪101a、IOlf，各一個或多個棘爪IOlc用於限制棘輪座IOlb只向一個方向轉動，所述棘輪座IOlb通過安裝在棘輪座IOlb與同步軸 2之間的彈簧IOle (亦稱發條)向同步軸2傳遞動力，通過軸承IOlg安裝於同步軸2上，一棘輪IOla內圓周有與棘爪IOlc配合的棘齒，外圓周有與傳動皮帶配合的輪槽和/或輪齒， 由軸承IOlh安裝於棘輪座IOlb上；而另一棘輪IOlf同樣由軸承IOlh安裝於棘輪座IOlb 上，其內圓周有與棘爪IOlc配合的棘齒，外圓周有鉸耳，通過連接杆IOli鉸接於框架5上； 圖7示出，所述棘輪座IOlb為組合棘輪座，可採用螺紋連接成一體，也可採用螺栓連接成一體。參見圖11是儲能棘輪的其他結構形式之一，圖12是圖11的側視圖，其另一棘輪IOlf 固定在棘輪座IOlb上或與棘輪座IOlb —體製成，而棘爪IOlc安裝在框架5上。其動作過程和作用原理是，通過樁臺固定框架5於水中，框架5由下縱梁504、下橫梁505構成的下平臺置於水中而由上縱梁501、上橫梁502構成的上平臺始終處於水面之上，浮子104能在上平臺和下平臺距間上下運動並且在最大波幅和最大潮差時都不與上平臺或下平臺相撞， 當波浪和/或潮汐湧來，由於浮子104眾多並跨越不同的波浪周期，各浮子104被依次或雜亂的抬起，拉動通過預緊彈簧張緊在所述帶輪槽和/或輪齒的棘輪101a，滑輪103上的傳動皮帶而帶動棘輪IOla轉動，在棘爪IOlc的單向作用下，棘輪IOla與棘輪座IOlb鎖定而把安裝在棘輪座IOlb和同步軸2之間的彈簧IOle收緊而向同步軸2輸出轉動力矩使同步軸2轉動輸出能量，當浮子104隨波浪上升到最高峰，能量達到最大值，高峰過後，波浪回落，浮子104跟隨下降，帶動通過預緊彈簧張緊在所述帶輪槽和/或輪齒的棘輪101a、滑輪 103上的傳動帶而帶動棘輪IOla反轉，因棘爪IOlc的單向作用，棘輪IOla與棘輪座IOlb 鬆開而浮子104自由下落，而所述棘輪座IOlb在所述浮子104開始下降的瞬間在另一棘輪 IOlf的單向作用下鎖定停止轉動，彈簧IOle採得能量最大值而向同步軸2彈性輸出能量， 值得指出的是，在浮子104下降過程中，棘輪101a、滑輪103對下降過程的阻力很小，浮子 104呈自由落體運動，同時由於液體表面的張力，下降的波浪對浮子104產生一股向下的吸力，在此兩股力量的共同作用下，浮子104下降到波谷時並不會停留在波谷，而是向下衝入一定深度的水面，與浮子104浮力達到平衡後停止，完成一個採能周期而預備下一波浪到來重複上述過程；因各採能單元I功能相同，各浮子104上下互不幹擾，各自採得能量最大值而共同催動同步軸2朝一個方向連續轉動，可得到連續穩定的強大能量並且系統沒有衝擊。
實施例三本例具有和實施例一或實施例二相同的框架5、同步軸2、軸承座3，同步軸2亦是動力輸出軸等結構和布置方式以及描述，為節省篇幅在此不再重複敘述，不同CN 102979661 A書明說8/8頁點在於採能單元1，重點在於預緊裝置105的不同；參見圖4，本例採能單元I由棘輪裝置 101、滑輪103、浮子104、傳動鏈、重錘裝置105f組成，所述重錘裝置105f由重錘和滑輪103 組成，在框架5上部滑輪103與棘輪IOla之間的傳動鏈上通過滑輪103懸掛一組重錘塊也可起到與預緊彈簧一樣的效果，並且可有更大的作用距離；傳動鏈的一端固定在浮子104 的下部，另一端繞過滑輪103，在滑輪103和棘輪IOla之間的重錘，棘輪IOla後固定在浮子104的上部，形成一個閉合環形傳力結構，棘輪裝置101採用實施例I所述棘輪或實施例 2所述儲能棘輪；其動作過程和作用原理與實施例I或實施例2相仿，為節省篇幅在此不再重複敘述。
實施例四本例具有和實施 例一或實施例二相同的採能單元I、同步軸2、軸承座 3、動力輸出等結構和布置方式，為節省篇幅在此不再重複敘述，不同點在於框架5，嚴格說在于波力發動機的布設地點和方式的不同而對框架5作適應性的改變；參見圖15本發明一種波力發動機由框架5、同步軸2、軸承座3、採能單元I組成，同步軸2亦是動力輸出軸；圖 16示出所述框架5包括由上縱梁501、上橫梁502構成的上平臺，立柱503，下縱梁504、下橫梁505構成的下平臺組成，其中框架5的立柱503和/或下縱梁504、下橫梁505構成的下平臺做成中空結構，整個框架5構成一個半潛平臺；所述框架5採用鋼筋混凝土預製或採用金屬材料或塑鋼複合材料製造，在工場預製或連成一體；在所述構成半潛平臺的框架內配置配重506，可靈活調節框架5浸沒深度；框架5高度不用考慮潮汐影響，比固定式設置稍矮，但應保證在最大波浪範圍即使暴風期間浮子104在框架5上下距間內自由浮動而不與框架5相撞。框架5通過錨鏈錨固在波能豐富的江河、湖泊或海洋中。其動作過程和作用原理與實施例I或實施例2相同，在此不再重複敘述。
最後應當說明的是，以上所述僅用以說明本發明的較佳實施方式，而並非用於限定本發明的保護範圍，凡本領域的普通技術人員應當理解，在本發明的精神和原則範圍內； 還可作出多種等同變換方案；如上述實施例中的部件互換或混合使用，棘輪裝置101等同單向離合器等同超越離合器；儲能棘輪不但適合與皮帶的迴轉結構，同樣適合與槓桿、浮子連接的擺動結構；同步軸2設置在由下縱梁504、下橫梁505構成的下平臺上；材料的替換等，只要是在本發明設計理念範圍內所做的任何修改、等同替換、改劣發明等，均應涵蓋在本發明的權利要求保護範圍內。10
權利要求
1.一種採能単元，包括棘輪裝置、滑輪、浮子、撓性傳動件，其特徵是所述撓性傳動件的一端固定在浮子的下部，另一端繞過滑輪、棘輪裝置，通過預緊裝置固定在浮子的上部，形成一個閉合環形傳力機構。
2.根據權利要求I的一種採能単元，其特徵在於，所述預緊裝置為壓縮彈簧預緊裝置，彈簧外有套管，套管的下端連接撓性傳動件的一端，彈簧的一端抵在套管內的上端，一中心軸的下端抽抵彈簧的另一端，中心軸的上端與撓性傳動件的另一端連接，浮子固定安裝在套管上，中心軸上制有螺紋，用螺母可把彈簧的預緊カ調節到適宜。
3.根據權利要求I的一種採能単元，其特徵在於，所述預緊裝置為拉伸彈簧預緊裝置，彈簧外有套管，套管與浮子製成一體，彈簧的一端連接在浮子中心套管的底部再連接撓性傳動件的一端，彈簧的另一端在套管內可自由伸縮並連接在撓性傳動件的另一端，通過撓性傳動件的長度可調節彈簧的預緊カ到適宜。
4.ー種儲能棘輪，包括棘輪、棘輪座、棘爪、彈簧、軸承，其特徵是所述棘輪座上安裝ニ個同向的棘輪、各一個或多個棘爪用於限制棘輪座只向ー個方向轉動，所述棘輪座通過安裝在棘輪座和軸之間的彈簧向軸傳遞動力、通過軸承安裝於軸上，一棘輪內圓周有與棘爪配合的棘齒，外圓周有與撓性傳動件配合的輪槽或輪齒，由軸承裝於棘輪座上，而另ー棘輪同樣由軸承裝於棘輪座上，其內圓周有與棘爪配合的棘齒，外圓周有鉸耳，通過連接杆鉸接於框架上。
5.根據權利要求4的ー種儲能棘輪，其特徵在於，所述棘輪座為組合棘輪座，通過螺紋連接或螺栓連接成一體。
6.根據權利要求4的一種儲能棘輪，.其特徵在於，所述另ー棘輪固定在棘輪座上或與棘輪座一體製成而棘爪安裝在框架上。
7.ー種波カ發動機，包括框架，同步軸，軸承座，其特徵是在所述框架上部或下部，通過軸承座安裝同步軸，所述同步軸亦是動カ輸出軸，同步軸上安裝ー套或ー套以上的採能単元，所述採能単元的撓性傳動件通過安裝在所述框架下部與上部的滑輪，浮子，預緊裝置，所述同步軸上的棘輪裝置組成閉合環形傳力結構。
8.根據權利要求7的ー種波カ發動機，其特徵在於，所述框架為預製框架，由包括上縱梁、上橫梁構成的上平臺，立柱，下縱梁、下橫梁構成的下平臺組成，採用鋼筋混凝土或金屬材料或塑鋼複合材料在エ場預製或連成一體。
9.根據權利要求7的ー種波カ發動機，其特徵在於，所述框架包括由上縱梁、上橫梁構成的上平臺，立柱，下縱梁、下橫梁構成的下平臺組成，其中框架的立柱和/或下縱梁、下橫梁構成的下平臺做成中空結構，整個框架構成ー個半潛平臺。
10.根據權利要求9的ー種波カ發動機，其特徵在於，在所述構成半潛平臺的框架內配置配重，可靈活調節框架浸沒深度。
全文摘要
本發明一種採能單元和棘輪以及波力發動機，是將低速無序的間歇機械能進行採集、匯聚形成輸出強大、穩定、連續的機械能的裝置。尤其適用江河、湖泊、海洋的波浪能，其由框架、同步軸、軸承座、採能單元組成，在所述框架上部或下部，通過軸承座安裝同步軸，所述同步軸亦是動力輸出軸，同步軸上安裝一套或一套以上的採能單元，採能單元的撓性傳動件通過安裝在框架下部與上部的滑輪，浮子，預緊裝置，同步軸上的棘輪裝置形成閉合多邊形傳力結構。開發海浪能是綠色清潔環保的可再生能源利用，不消耗物質資源，無排放物廢棄物，能克服波浪大小、潮位高低的影響，同時採集駐波、行波、潮汐能，可用於發電，海水淡化，制氫，各種加工需要的機械能等。
文檔編號F16H33/02GK102979661SQ201210253938
公開日2013年3月20日 申請日期2012年7月23日 優先權日2012年7月23日
發明者劉運桃 申請人:劉運桃