[发明专利]双行程振动式波浪浮子发电装置

说明书

技术领域

本发明属于清洁能源技术领域，具体涉及一种双行程振动式波浪浮子发电装置。

背景技术

全球海洋的波浪能理论蕴藏量达700亿千瓦,可供开发利用的波能为20亿千瓦-30亿千瓦,每年发电量可达900000亿千瓦时,是目前全球发电量的7倍多。波浪能是一种储量丰富可再生的清洁能源。

波浪能发电的关键是波能转换。波能转换形式有利用波浪上下运动直接转换成机械运动的；有利用波浪上下运动产生气流或水流去驱动涡轮发电的；也有利用波浪装置的摆动或转动产生气流或水流去驱动涡轮机发电；或把低压大波浪变成小体积高压水,然后引入高位水池产生水头带动涡轮机发电的。通常情况下,人们采用三级转换的方式,即利用受波体将大海波浪能吸收进来,再通过中间转换装置来优化第一级转换,并产生足够的能量,最后用这些能量来驱动发电装置发电。

我国目前现有的波能方式主要有以下三种：振荡水柱式、振荡浮子式和摆式。

振荡水柱式波能转换装置安全可靠性高但波能转换率较低。现有振荡水柱式波能发电装置多为航标灯等微型电力设备供电，输出功率较小；近岸振荡水柱式波能发电装置对海岸地形要求较高。此外，振荡水柱式装置的建造费用昂贵，综合考虑我国近海波能密度较低的实际情况和该种装置较低的波能转化率，振荡水柱式发电装置的经济性并不理想。

摆式波能转换装置相对于振荡水柱式波能装置来说，它的成本略低些，但转换效率则不如振荡水柱式装置稳定，其转换效率受板后去流段长度的影响很大。而且，摆式波能装置的可靠性较差，易损坏。

振荡浮子式波能转换装置是在振荡水柱式波能转换装置的基础上发展起来的，与振荡水柱式相比,其建造成本大大降低，转化效率也较高。振荡浮子式发电装置适合我国波能密度较低的实际情况，对它的研究是为波能装置向实用化发展进行的有益尝试。但现有的振荡浮子式波能转换装置仍存在以下缺陷：一、在恶劣海况波浪力很大的条件下，浮子运动剧烈，浮子的可靠性和安全性大大降低；二、现有的浮子装置设计结构较复杂，生产装配和后期维修比较困难，限制了规模化产业化发展。

设计研制简单易实现、高效率、高可靠性、低建造成本的振荡浮子式波能发电装置，是我国未来波能发电装置的发展趋势。

发明内容

为解决现有振荡浮子式波能发电装置安全可靠性低、结构复杂、生产维修困难等技术问题，并顺应研制高效率、高可靠性、低建造成本波能发电装置的发展趋势，本发明提出了一种双行程振动式波浪浮子发电装置。

本发明的技术方案是：一种双行程振动式波浪浮子发电装置，包括发电系统、浮子和固定架。其中，所述固定架为正方体结构，浮子设置于固定架内部，发电系统设置于固定架顶部。所述发电系统包括转换装置、加速装置、输出装置和固定装置。所述转换装置包括滑动柱A、滑动柱B、单向齿轮A、单向齿轮B和主轴。其中滑动柱A与滑动柱B分别固定于所述浮子的顶部中央位置，滑动柱A与滑动柱B的内侧均设有齿条，两者相对交错设置；滑动柱A和滑动柱B分别穿过承板上设置的孔分布于主轴的两侧，滑动柱A与单向齿轮A啮合，滑动柱B与单向齿轮B啮合；单向齿轮A与单向齿轮B分别套装于主轴上，分别通过键与主轴连接，单向齿轮A与单向齿轮B的转向一致。主轴末端依次连接加速装置和输出装置。固定装置包括承板和轴承座。承板固定于所述固定架顶部。所述承板上设有多个轴承座，轴承座固定于承板上。主轴通过轴承固定于轴承座上。

加速装置为加速齿轮系，包括齿轮组和从轴。

所述承板上设有多个轴承座，轴承座固定于承板上，从轴通过轴承固定于轴承座上。

输出装置包括发电机和联轴器。发电机输入轴通过联轴器与加速装置输出轴连接。

所述承板上用以分别穿过滑动柱A和滑动柱B的两个孔的内侧分别设置限位板A和限位板B，限位板A和限位板B分别与承板固定连接。限位板A用以限制滑动柱A晃动，限位板B用以限制滑动柱B晃动，增强装置的稳定性。

所述固定架的四个侧面设置限位柱，限位柱内侧设有限位滑轮。限位柱用以限制浮子的振荡轨迹，使其在随波振荡的过程中尽量只产生垂直方向的运动，使其适用于各种方向和频率的波浪，有利于聚集水量。

所述固定架底部设置连接配重块的支架。固定架底部连接配重块，有利于固定架在波浪中保持稳定，增强整个发电装置的稳定性。

所述浮子为底部呈倒锥形的空心圆柱体。该结构有利于收集更多的波能，且其内部空心可以根据海况装载配重。

所述单向齿轮A和单向齿轮B的结构均为：齿轮中央安装单向轴承，单向轴承外侧通过键与齿轮连接，内侧通过键与主轴连接。