[發明專利]波浪推板雙向驅動旋轉式波能發電裝置

有效

• 申請號: 201310283869.7
• 申請日: 2013-07-08
• 公開（公告）號: CN103352791A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 李大鳴;李楊楊;趙明雨;潘番
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 琪琛

技術領域

本發明涉及可再生能源技術領域中的海洋波浪能開發應用機械領域，具體的說，是涉及一種利用海洋能源中的波能進行發電的裝置。

背景技術

近年來，化石能源日趨枯竭，能源價格不斷提升，能源供應安全連連亮起紅燈。能源緊缺已經成為我國乃至全球最刻不容緩，亟待解決的重大問題。地球表面積的71%是具有巨大能源資源的海洋，其中波浪能是海洋能源中蘊藏量最為豐富的能源之一，具有巨大的開發利用潛能。研制高效率、高適用性、高可靠性的波能發電裝置是開發利用波浪能的重要內容。

波能發電的關鍵技術是中間的轉換裝置，目前研究最多、應用最廣的有：振蕩水柱式波能裝置、擺式波能裝置、聚波水庫波能裝置、振蕩浮子式波能轉換裝置。

振蕩水柱式波能裝置是以空氣作為轉換介質，利用水柱的不停運動導致水柱自由表面上部的空氣柱產生震蕩運動，將高速空氣的動能轉化成電能，其一級能量轉換機構為氣室，二級能量轉換機構為空氣透平。振蕩水柱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；其缺點是由于空氣是可壓縮的流體，波浪能轉化成高速空氣的動能時會產生很大的損失，從而降低轉化效率。

擺式波能裝置是通過擺體在波浪力的作用下發生前后或上下擺動，將波浪能轉換為擺軸的動能，再通過與擺軸連接的液壓裝置將動能轉化成液力泵的動能進而轉化成電能。擺式裝置一方面轉化效率高，另一方面可以方便地與相位控制技術相結合，從而大大提高裝置的轉換效率。但擺式波能裝置不但增加了擺軸動能轉化成液力泵動能的環節，而且機械和液壓機構的維護較為困難。

聚波水庫波能裝置最早由挪威特隆姆大學的Falnes和Budal提出，利用狹道把廣范圍的波能聚集在很小的范圍內，將波浪能轉化成勢能貯存在蓄水庫里發電，可提高能量密度，可靠性好，維護費用低，系統出力穩定，幾乎不受波高和周期的影響；不足之處是由于其一般需要固定在特定的位置上，電站建造對地形有較高要求，不易推廣。

振蕩浮子式波能裝置是在振蕩水柱式裝置的基礎上發展起來的波能發電裝置，通過振蕩浮子將波浪能轉換成驅動液壓泵的往復機械能，然后通過能量緩沖區將不穩定的液壓能轉換成穩定的液壓能，再通過液壓馬達將穩定的液壓能轉換成穩定的旋轉機械能，最后通過發電機發出穩定的電能。優點相當明顯，不僅轉換效率較高，而且減少了水下施工，建造容易，成本低廉。但是，其振蕩頻率受到波動頻率限制，運動穩定性不高，如果采用旋轉發電機，還需要將振蕩機械運動轉化為旋轉機械運動。

可見，現階段研究最多、應用最廣的四種波能發電裝置將波浪能轉化成電能的環節較多，且都沒有充分利用傳動部件的慣性，不能很好地兼顧電能轉化高效率，對各種地形的高適用性，以及運行的高可靠性。

發明內容

本發明要解決的是現有的波能發電裝置將波浪能轉化成電能的環節較多，且都沒有充分利用傳動部件慣性的技術問題，提供了一種波浪推板雙向驅動旋轉式波能發電裝置，利用波浪能帶動波浪推板的往復運動轉化為同方向的旋轉運動，從而將波浪能直接轉化成旋轉能，充分利用轉動部件的慣性帶動發電機進行連續發電，結構精巧，傳動環節少，傳動效率高，具有較高的運行可靠性，另外可以任意旋轉波能發電裝置的位置以適應各種地形和波向。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下的技術方案予以實現：

一種波浪推板雙向驅動旋轉式波能發電裝置，包括波能收集系統、波浪轉化系統、齒輪發電系統、封閉箱體控制系統和底座；

波能收集系統包括通過鉸節點與封閉箱體控制系統連接的波浪收集推板；

波浪轉化系統包括一端封閉、一端敞口的空心圓筒狀外螺紋絲杠，所述外螺紋絲杠的封閉端外壁通過鉸支座與波浪收集推板連接，封閉端內壁固接有同軸設置在所述外螺紋絲杠內部的內螺紋絲杠；所述外螺紋絲杠的內表面與所述內螺紋絲杠的外表面分別設置有互為反旋向的凹槽螺紋；所述外螺紋絲杠與所述內螺紋絲杠之間的空隙插接有旋轉套筒的一端，所述旋轉套筒的另一端通過萬向軸與齒輪軸連接，所述齒輪軸通過止推軸承固定于所述封閉箱體控制系統；

所述旋轉套筒插入于所述外螺紋絲杠一端的端面固接有位于所述外螺紋絲杠與所述內螺紋絲杠之間的端口封閉圓環；所述端口封閉圓環與所述外螺紋絲杠、所述內螺紋絲杠之間分別留有間隙；所述端口封閉圓環一側設置有固接于所述旋轉套筒端部外壁的外限位圓環，所述外限位圓環外壁與所述外螺紋絲杠之間留有間隙；所述端口封閉圓環一側設置有固接于所述旋轉套筒端部內壁的內嚙合圓環，所述內嚙合圓環與所述內螺紋絲杠之間留有間隙；