[發(fā)明專利]具有變角傳動機(jī)構(gòu)的海洋能發(fā)電裝置

在審

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• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106894937A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林東
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州林東新能源科技股份有限公司
• 主分類號: F03B11/00
• 分類號: F03B11/00
• 代理公司: 杭州知通專利代理事務(wù)所(普通合伙)33221
• 代理人: 黃夏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋能發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種具有變角傳動機(jī)構(gòu)的海洋能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

海洋能(包含潮汐能、潮流能、波浪能、海流能)是指海水流動的能量，作為可再生能源，儲量豐富，分布廣泛，具有極好的開發(fā)前景和價(jià)值。海洋能的利用方式主要是發(fā)電，其工作原理與風(fēng)力發(fā)電類似，即通過能量轉(zhuǎn)換裝置，將海水的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。具體而言，首先海水沖擊水輪機(jī)，水輪機(jī)將水流的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，然后水輪機(jī)經(jīng)過機(jī)械傳動系統(tǒng)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，最終轉(zhuǎn)換成電能。

現(xiàn)今能源日益短缺，溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重，能源需要低碳化，所以風(fēng)能，海洋能等清潔能源是未來能源的發(fā)展方向。但現(xiàn)在這些清潔能源的發(fā)電設(shè)備，除了風(fēng)能利用比較成熟外，海洋能的利用還都是在起步階段，沒有通用和成熟的設(shè)備。現(xiàn)有的少數(shù)設(shè)備也存在效率低下，設(shè)備不能大規(guī)模化的問題。

由于海洋環(huán)境復(fù)雜，水中阻力大，傳統(tǒng)的海洋能發(fā)電裝置的安裝都必須在海里進(jìn)行，困難度高，費(fèi)用龐大。另外，由于發(fā)電裝置長期接觸海水，在海水的長期侵蝕和巨大沖擊力下，加上裝置本身不停做功產(chǎn)生的勞損，海洋能發(fā)電裝置使用一段時(shí)間后就需要定期進(jìn)行維修或更換。然而傳統(tǒng)的海洋能發(fā)電裝置的維修和更換也均在海里進(jìn)行，困難度高，成本巨大。甚至，因?yàn)椴糠纸M件的損壞，導(dǎo)致整個(gè)海洋能發(fā)電裝置的報(bào)廢，這是海洋能發(fā)電裝置高成本的重要原因之一，也是造成現(xiàn)有的海洋能發(fā)電裝置無法大規(guī)模化、商業(yè)化運(yùn)營的直接原因。

尤其是水平軸水輪發(fā)電機(jī)，由于其所有電器元件(包括葉片、發(fā)電機(jī)、齒輪箱、增速箱等)均在水下。特別地，與發(fā)電機(jī)連接的齒輪箱在使用一段時(shí)間之后需要更換機(jī)油，所以水平軸水輪發(fā)電機(jī)的維修和保養(yǎng)更加困難，成本更高。因此，即便水平軸水輪發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率高于垂直軸水輪發(fā)電機(jī)，但水平軸水輪發(fā)電機(jī)商業(yè)化仍然非常困難。

并且，隨著水中深度的增加，壓強(qiáng)逐漸增大。由于發(fā)電機(jī)組外部的壓強(qiáng)會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)部的壓強(qiáng)，因此外部水流很容易滲透到發(fā)電機(jī)組內(nèi)部從而損毀發(fā)電機(jī)組。為了增強(qiáng)發(fā)電機(jī)組的抗壓性能和密封性能，對發(fā)電機(jī)組外殼的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的密封性會有更高的要求，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本的攀升；另一方面，為了增加發(fā)電機(jī)組的抗壓性能和密封性能，發(fā)電機(jī)組的體積需要進(jìn)一步縮小以使發(fā)電機(jī)組內(nèi)的所有元件(增速箱、傳動元件、發(fā)電機(jī)等)都緊密設(shè)置，這樣增加了元件之間的摩擦，極大地影響了發(fā)電機(jī)組的效率。為了避免這些問題，現(xiàn)有的海洋能發(fā)電裝置在垂直于水平面方向都只設(shè)置一個(gè)水輪發(fā)電機(jī)以避免水深處壓強(qiáng)太大的問題。然而，這樣對水中深處的潮流能無法充分利用。

另一方面，由于潮流能是利用海洋的潮流進(jìn)行發(fā)電。伴隨著漲潮和落潮，潮流的方向會發(fā)生改變。傳統(tǒng)的大部分水平軸水輪發(fā)電機(jī)都不可以旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致潮流能發(fā)電機(jī)只能利用漲潮或者落潮進(jìn)行發(fā)電，發(fā)電效率極低。現(xiàn)有技術(shù)人員為了充分利用漲潮和落潮產(chǎn)生的能量，選擇安裝兩套發(fā)電系統(tǒng)。一套發(fā)電系統(tǒng)的葉輪朝向漲潮方向，另一套發(fā)電系統(tǒng)的葉輪朝向落潮方向。雖然看似漲潮和落潮產(chǎn)生的能量都充分得以利用，但是在漲潮或落潮時(shí)，始終會有一套發(fā)電系統(tǒng)閑置。增加一套發(fā)電系統(tǒng)使得生產(chǎn)成本翻倍，而產(chǎn)生的電能功率的提高遠(yuǎn)不及成本的增加，這極大地限制了海洋能發(fā)電裝置的推廣和運(yùn)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)不足，提供一種具有變角傳動機(jī)構(gòu)的海洋能發(fā)電裝置。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一目的，本發(fā)明提供一種具有變角傳動機(jī)構(gòu)的海洋能發(fā)電裝置，包括發(fā)電機(jī)、至少一根傳動軸、至少一個(gè)水平軸水輪機(jī)和至少一個(gè)變角傳動機(jī)構(gòu)。當(dāng)海洋能發(fā)電裝置發(fā)電時(shí)，發(fā)電機(jī)位于水平面以上。傳動軸的一端連接發(fā)電機(jī)，傳動軸的軸線方向垂直于水平面。水平軸水輪機(jī)的軸線方向平行于水平面。變角傳動機(jī)構(gòu)連接水平軸水輪機(jī)和傳動軸，將水平軸水輪機(jī)產(chǎn)生的動能傳遞給傳動軸。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，具有變角傳動機(jī)構(gòu)的海洋能發(fā)電裝置還包括至少一根外軸，傳動軸套設(shè)于外軸之內(nèi)，外軸轉(zhuǎn)動時(shí)帶動水平軸水輪機(jī)改變朝向。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，具有變角傳動機(jī)構(gòu)的海洋能發(fā)電裝置還包括電機(jī)，連接外軸以驅(qū)動外軸轉(zhuǎn)動。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，具有變角傳動機(jī)構(gòu)的海洋能發(fā)電裝置還包括增壓管，與外軸內(nèi)連通以增加外軸內(nèi)的壓強(qiáng)，使外軸內(nèi)的氣壓大于外部海水的壓強(qiáng)。

于本發(fā)明的一實(shí)施例中，具有變角傳動機(jī)構(gòu)的海洋能發(fā)電裝置還包括多個(gè)密封圈，分別設(shè)于水平軸水輪機(jī)處和變角傳動機(jī)構(gòu)處以實(shí)現(xiàn)外部密封。