專利名稱：一種利用渦卷彈簧組作為能量緩存和傳輸?shù)陌l(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明設計一種波浪能的緩存、傳遞及轉化為電能的裝置。
背景技術：
國家經(jīng)濟每年都在不斷增速發(fā)展，與之相應，這種經(jīng)濟的增速發(fā)展必然導致對能量需求的增速，對電力需求的增加尤其明顯?，F(xiàn)有的發(fā)電方式主要包括火力發(fā)電、水電、核電等等，由于水電和核電的開發(fā)會受到許多客觀條件的限制，在整個社會的發(fā)電量中的比例還比較小，火力發(fā)電在中國占有了 80%以上的份額。但是由于火力發(fā)電需要消耗大量的化石燃料，同時帶來大量的二氧化碳的排放和嚴重的環(huán)境污染。而且地球上化石燃料在不遠的將來就會枯竭，人們必須盡快發(fā)展新的，清潔的，可再生的替代能源，以維持人類社會的及環(huán)境的健康發(fā)展。在這種背景之下，人們將注意力轉向了風能和海洋能。海洋能蘊含在海洋的洋流和波浪之中，其中將波浪能轉化為電能是一種非常有利用價值的清潔能源，這是因為波浪無處不在，而且蘊含能量豐富，是一種取之不盡，用之不竭的能量來源。目前，波浪能發(fā)電常常采用的方式有1、將波浪能轉化為液壓能，推動與發(fā)電機相連接的渦輪機轉動，進而使發(fā)電機轉動發(fā)電。2、將波浪能轉化為流動的壓縮空氣，推動與發(fā)電機相連接的渦輪機轉動，進而使發(fā)電機轉動發(fā)電。3、將波浪能轉化為機械能，直接推動發(fā)電機轉動發(fā)電。上述幾種波浪能發(fā)電裝置各有優(yōu)缺點，都存在提高發(fā)電效率的需求

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設計了一個將波浪能轉化為機械能，帶動永磁發(fā)電機發(fā)電的波浪能發(fā)電裝置，它可以克服類似裝置對波浪能的吸收效率低，能量轉換效率低，輸出電能不平穩(wěn)等缺點。解決上述問題的技術方案如下一種將海洋能、波浪能轉換為機械能或者電能的裝置，由浮筒、阻尼盤、能量緩存和傳遞系統(tǒng)，能量轉化系統(tǒng)組成。這種漂浮在海面上的發(fā)電裝置，在阻尼盤的作用下，可以使中間的發(fā)電裝置保持相對穩(wěn)定不動，套在外部的浮筒在海浪的作用下，相對于中間的發(fā)電裝置作上下運動，產(chǎn)生的動能經(jīng)外部能量傳遞桿帶動能量接收齒輪盤系統(tǒng)轉動，外部能量傳遞桿上面的兩個單向轉動的齒輪的作用，使得能量接收齒輪盤始終向一個方向轉動，能量接收齒輪盤的轉動，通過轉動軸將能量傳遞給由渦卷彈簧組和能量傳輸齒輪盤構成的能量緩存和傳遞裝置，這一能量緩存和傳遞裝置能夠高效吸收各種大小不同的輸入能量，并且能過通過能量傳輸輪盤，在齒輪組調(diào)速裝置的共同作用下將能量均勻地傳輸給永磁發(fā)電機，進而得到穩(wěn)定輸出的電能。


圖I :新型波浪能發(fā)電裝置圖2 :能量接收齒輪系統(tǒng)圖3.渦卷彈簧組能量緩存及傳遞系統(tǒng)
圖中波浪能發(fā)電裝置由如下結構單元構成⑴浮筒，(2)浮筒導軌，(3)波浪能傳遞桿，(4)外部能量接收齒輪盤，(5)單向轉動齒輪，(6)鏈條，(7)輔助輪盤，(8)外部能量接收齒輪盤轉動軸，(9)渦卷彈簧組，(10)能量傳輸輪盤，(11)渦卷彈簧組外部連接框架，(12)傳動帶，(13)轉速調(diào)節(jié)齒輪組，(14)轉速調(diào)節(jié)齒輪組轉軸，(15)發(fā)電機，(16)阻尼盤，
(17)固定鏈條，(18)電纜。
具體實施方案下面結合附圖對本發(fā)明的實施方案作詳細說明本發(fā)明的設計的一種將海洋能、波浪能轉換為機械能或者電能的裝置(參見圖1)，由浮筒(I)、阻尼盤(16)、能量緩存和傳遞系統(tǒng)，能量轉化系統(tǒng)組成，其特征是漂浮在海面上的發(fā)電裝置，在阻尼盤(16)的作用下，可以使中間的發(fā)電裝置保持相對穩(wěn)定不動，在海浪的作用下，浮筒(I)相對于中間的發(fā)電裝置作上下運動，產(chǎn)生的動能經(jīng)外部能量傳遞桿(3)帶動能量接收齒輪盤系統(tǒng)轉動，由于外部能量傳遞桿(3)上面的兩個單向轉動的 齒輪(5)的作用，能量傳遞桿(3)上下兩個方向運動的時候，分別只有一個單相轉動齒輪能夠卡住鏈條(6)，帶動鏈條運動，這種設計使得鏈條始終向一個方向轉動，也使得能量接收齒輪盤(4)始終向一個方向轉動(參見圖2)，能量接收齒輪盤的轉動，通過轉動軸(8)將能量傳遞給由渦卷彈簧組(9)和能量傳輸齒輪盤(10)構成的能量緩存和傳遞裝置(參見圖3)，能量傳輸輪盤(10)通過齒輪組調(diào)速裝置將動能傳遞給永磁發(fā)電機，最終將機械能轉化為可以方便利用的電能。本發(fā)明中設計的能量接收齒輪系統(tǒng)(參見圖2)，由能量傳遞桿(3)，外部能量接收齒輪盤(4)，單向轉動齒輪(5)，鏈條(6)，輔助輪盤(7)，外部能量接收齒輪盤轉動軸(8)構成。能量傳遞桿(3)有兩條，頂端連接浮筒(I)，接收浮筒上下運動產(chǎn)生的能量，能量傳遞桿的下端相連，并且有兩個單向旋轉的齒輪(例如設計為相同的順時針方向轉動)，這兩個齒輪與跨過輪盤(4)和(7)的閉合鏈條(6)的兩側咬合，當能量傳遞桿(3)向下運動時，左側的鏈條相對向上運動，就會帶動左側的齒輪向順時針方向旋轉，不會產(chǎn)生阻力，而右側的鏈條會阻擋右側的齒輪順時針轉動，所以右側的齒輪就卡住鏈條，從而帶動鏈條一起圍繞輪盤作順時針運動。當能量傳遞桿(3)向上運動時，左側的齒輪卡住鏈條，帶動鏈條運動，其結果也是使鏈條順時針運動，因此，最終的結果是不管能量傳遞桿(3)的運動是向上還是向下，鏈條的轉動方向都始終是同一個方向。這一設計方法簡化了后續(xù)的能量轉化系統(tǒng)，提高了能量收集效率。本發(fā)明設計的渦卷彈簧組能量緩存及傳遞系統(tǒng)(參見圖3)，由外部能量接收齒輪盤(4)，外部能量接收齒輪盤轉動軸(8)，渦卷彈簧組(9)，能量傳輸輪盤(10)，渦卷彈簧組外部連接框架(11)組成。能量接收系統(tǒng)得到外部的運動能量后，能量接收齒輪盤(4)帶動齒輪盤轉動軸(8)轉動，將能量傳遞給渦卷彈簧組(9)，渦卷彈簧組(9)因此發(fā)生扭轉，從而帶動渦卷彈簧組外部連接框架(11)轉動，因為能量傳輸輪盤(10)是與渦卷彈簧組外部連接框架(11)相連的，因而能量傳輸輪盤(10)隨之而動，將能量傳輸給下游的能量轉化裝置。渦卷彈簧組的扭轉，拉伸是一種能量緩存的過程，它的優(yōu)點是當外界輸入的能量過大(如大浪到來時)，下游能量轉化能力不能匹配或滯后時，渦卷彈簧組通過扭曲，拉伸將能量緩存起來，在浪的低谷時釋放出來。另外一種情況是外界輸入能量很小時，達不到能量轉化裝置設計的最低輸入能量，渦卷彈簧組可以起到累集能量的作用，當達到一定的能量后釋放給能量轉化設備?？偠灾?，這種渦卷彈簧組能量緩存和傳遞裝置，擴大了波浪能發(fā)電裝置的能量接收和利用的范圍，使的能量的吸收和轉化更為有效，同時也使得安裝有這種渦卷彈簧組能量緩存和傳遞裝置的波浪能發(fā)電裝置對海況的適應能力增強。不僅如此，這一裝置可以使傳輸給能量轉化裝置的能量更均勻，因而發(fā)電機產(chǎn)生的電流，電壓都會更加穩(wěn)定。這個渦卷彈簧組中的彈簧個數(shù)可以是I個，也可以是多個，彈簧的強度，尺寸可根據(jù)具體情況調(diào)整。整個渦卷彈簧組能量緩存和傳遞裝置的各種參數(shù)都可以根據(jù)具體情況調(diào)整。整個波浪能發(fā)電裝置中可以有一個渦卷彈簧組能量緩存和傳遞裝置，也可以有多個并聯(lián)的或串聯(lián)的，或者并聯(lián)、串聯(lián)同時存在的多個渦卷彈簧組能量緩存和傳遞裝置，以求使能量的吸收和轉化大到最佳效果。總之，本發(fā)明設計的波浪能發(fā)電裝置，具有吸收能量的范圍更寬，收集能量的效率更高，對海況的適應能力更強，輸出的電能更穩(wěn)定等眾多有點，這些優(yōu)點決定了本發(fā)明公開的波浪能發(fā)電裝置有著廣闊的應用前景?！?br> 權利要求
1.一種的渦卷彈簧組能量緩存和傳遞裝置，由外部能量接收齒輪盤(4)，外部能量接收齒輪盤轉動軸(8)，渦卷彈簧組(9)，渦卷彈簧組外部連接框架(11)，能量傳輸輪盤(10)組成。其特征為渦卷彈簧的中心端與轉動軸(8)連接，渦卷彈簧的外端與外部渦卷彈簧組外部連接框架(11)相連接，齒輪盤(4)轉動時，將引起渦卷彈簧組(9)因此發(fā)生扭轉，從而帶動渦卷彈簧組外部連接框架(11)轉動，因為能量傳輸輪盤(10)是與渦卷彈簧組外部連接框架(11)相連的，因而能量傳輸輪盤(10)隨之而動，將能量傳輸給下游的能量轉化裝置。
2.權利要求I中的能量緩存和傳遞裝置，其渦卷彈簧組可以有一個或多個彈簧構成。
3.權利要求I中的能量緩存和傳遞裝置，能量傳輸輪盤(10)可以在這個能量緩存和傳遞裝置的中間，也可以在兩端，可以只有一個，也可以有一組。
4.一種將海洋能、波浪能轉換為機械能或者電能的裝置，采用了一個或多個權利要求1，2，3中所述的渦卷彈簧組能量緩存和傳遞裝置。
5.一種單向轉動能量接收齒輪系統(tǒng)，與權利要求1，2，3，4中所描述的渦卷彈簧組能量緩存和傳遞裝置聯(lián)合使用，完成能量的接收和傳輸。單向轉動能量接收齒輪系統(tǒng)的特征在于波量能傳遞桿(3)通過兩個單向轉動齒輪(5)卡在跨過外部能量接收齒輪盤的鏈條(6)的兩側上，當波量能傳遞桿(3)在波浪的作用下上下移動時，分別只有一個單向齒輪(5)能夠卡住鏈條，帶動鏈條移動，從而保證鏈條在任何時候都保持同一運動方向，帶動外部能量接收齒輪(4)始終保持同一方向轉動，進而保證了能量不斷從一個方向輸入渦卷彈簧組能量緩存和傳遞裝置。
6.將權利要求5中所述的能量接收與傳輸配置的系統(tǒng)用在將海洋能、波浪能轉換為機械能或者電能的裝置中。
7.—種將海洋能、波浪能轉換為機械能或者電能的裝置，由浮筒、阻尼盤、能量緩存和傳遞系統(tǒng)，能量轉化系統(tǒng)組成，其特征是浮筒(I)上下運動產(chǎn)生的能量經(jīng)傳遞桿(3)以及權利要求4中所述的單向轉動能量接收齒輪系統(tǒng)，傳遞給權利要求I及權利要求2中所述的能量緩存和傳遞裝置，再由能量傳輸輪盤(10)通過齒輪組調(diào)速裝置傳遞給永磁發(fā)電機，將機械能轉化為可以方便利用的電能
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型的漂浮在海面上的波浪能發(fā)電裝置，本發(fā)明的核心技術在于利用渦卷彈簧或渦卷彈簧組的扭轉作用起到能量緩存和傳遞的功能，根據(jù)這一原理，設汁并制造了一種新穎的能量緩存和傳遞裝置，以這種裝置作為核心組成部部件，開發(fā)出一種新型的波浪能發(fā)電裝置。該波浪能發(fā)電裝置是由浮筒和能量轉換主體兩大部分組成，能量轉換主體中由能量接收齒輪系統(tǒng)，渦卷彈簧組儲能及傳輸系統(tǒng)，齒輪調(diào)速系統(tǒng)，永磁發(fā)電機組成。由于渦卷彈簧組的有效儲能性能，使得該波浪能發(fā)電裝置對波浪能的吸收及轉化的效率得到了顯著提高，而且對海況的適應能力也得到了顯著的提升，能量輸出平穩(wěn)可控。
文檔編號F03B13/16GK102913370SQ20111022133
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月2日 優(yōu)先權日2011年8月2日
發(fā)明者王維俊, 李濱, 毛龍波, 楊靜, 米紅菊, 王文強, 王薪人, 楊欣 申請人:解放軍后勤工程學院