流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置和能量傳遞輸出裝置及發(fā)電設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)將萬(wàn)向機(jī)構(gòu)一端固定在圓臺(tái)上第二承座內(nèi)的第一轉(zhuǎn)軸下端，另一端再連接在可擺動(dòng)的擺動(dòng)件上端面中心處，當(dāng)擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的作用下繞萬(wàn)向機(jī)構(gòu)作周向上下擺動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)件端面推動(dòng)齒節(jié)做向上的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，棘輪帶動(dòng)同軸的傘形小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)以上的傘形小齒輪同時(shí)帶動(dòng)嚙合的傘形大齒輪旋轉(zhuǎn)，若通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與發(fā)電機(jī)相連可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。該裝置可將任意方向的流體動(dòng)能轉(zhuǎn)換成繞轉(zhuǎn)軸做定向旋轉(zhuǎn)輸出，其制作方便，造價(jià)低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高能量轉(zhuǎn)換，特別適用于海洋的潮汐能、波浪能、洋流及風(fēng)能發(fā)電。
【專利說(shuō)明】流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置和能量傳遞輸出裝置及發(fā)電設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于能量轉(zhuǎn)換【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可將任意方向的流體動(dòng)能轉(zhuǎn)換成繞轉(zhuǎn)軸做定向旋轉(zhuǎn)的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，以及將該流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置的能量傳遞出去的裝置，最終使用該流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置的能量帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，人們主要是通過(guò)太陽(yáng)能、原子能、水能和風(fēng)能來(lái)獲取能量，原子能存在一定的污染和危害，太陽(yáng)能受時(shí)間、地域影響較大，水能因受到水流方向和流速的影響，通常需要建立大型水壩來(lái)提高能量密度，經(jīng)過(guò)水壩或水庫(kù)高位差，將水通過(guò)管道作用于水輪機(jī)來(lái)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，該工程復(fù)雜，投資大，工期長(zhǎng)，造價(jià)高，同時(shí)對(duì)水輪機(jī)要求極高。對(duì)于風(fēng)能的利用通常是在風(fēng)速較大的地區(qū)建設(shè)大量的塔架和大面積的風(fēng)葉來(lái)獲取能量，受地域影響較大，現(xiàn)有的垂直軸和水平軸的風(fēng)能發(fā)電機(jī)的效率較低?？梢?jiàn)當(dāng)水流速度較低或風(fēng)速較小時(shí)，就會(huì)影響發(fā)電效率，更重要的是，當(dāng)水流或風(fēng)力不斷地改變方向時(shí)，獲取電能就會(huì)變得很困難。
[0003]顯然，在海洋中還蘊(yùn)藏著許多巨大的洋流，這些洋流在風(fēng)力和其他動(dòng)力的推動(dòng)下，沿一定的路線周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)著。當(dāng)前，主要是通過(guò)在洋流流經(jīng)地帶安裝水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)，由洋流推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其難點(diǎn)在于水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的安裝固定，通常需要在海底打樁后安裝立柱，再將水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)安裝在立柱上，施工難度較大。也有將水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)安裝在水上浮動(dòng)平臺(tái)上，使用時(shí)，將水上浮動(dòng)平臺(tái)拖至洋流中心，由洋流推動(dòng)水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)發(fā)電，但在通常情況下，洋流流速在I米/秒以下，功率密度較小，為了提高發(fā)電量，需要將水輪機(jī)的葉片做的很大或者通過(guò)聚流斗來(lái)提高洋流的流速。即便是通過(guò)了增大葉片來(lái)提高受力或采用了聚流斗來(lái)提高洋流的流速，但其能量轉(zhuǎn)換的效率還是不高，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高能量轉(zhuǎn)換的且可將任意方向的流體動(dòng)能轉(zhuǎn)換成繞轉(zhuǎn)軸做定向旋轉(zhuǎn)的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置和能量傳遞輸出裝置，該裝置制作方便，造價(jià)低廉，只須有一定流速的流體就可實(shí)現(xiàn)高能量的轉(zhuǎn)換輸出，該裝置特別適用于海洋的潮汐能、波浪能、洋流及風(fēng)能發(fā)電。實(shí)用新型
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，該裝置包括機(jī)架、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、萬(wàn)向機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)件，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括圓臺(tái)、第一軸承座和中心軸；
[0006]所述的圓臺(tái)設(shè)置在機(jī)架上，所述第一軸承座設(shè)置在圓臺(tái)上端面，所述中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)在第一軸承座內(nèi)圈上，所述中心軸下端向下延伸出圓臺(tái)端面，所述中心軸下端與擺動(dòng)件上端面通過(guò)萬(wàn)向機(jī)構(gòu)連接，擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的流體作用下繞萬(wàn)向機(jī)構(gòu)擺動(dòng)，在圓臺(tái)上垂直圓臺(tái)方向穿設(shè)有一條以上上下滑動(dòng)的齒條，齒條下端抵壓在擺動(dòng)件上端面，并將擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的流體作用下的擺動(dòng)力轉(zhuǎn)換為垂直圓臺(tái)方向的向上動(dòng)力。
[0007]本實(shí)用新型裝置中的圓臺(tái)中心處設(shè)有中心孔，第一軸承座一般設(shè)置在圓臺(tái)中心孔上端面；所述中心軸下端通常情況下與擺動(dòng)件上端面中心通過(guò)萬(wàn)向機(jī)構(gòu)連接。
[0008]所述的中心軸下端與萬(wàn)向機(jī)構(gòu)之間還設(shè)有聯(lián)軸節(jié)，所述中心軸下端通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與萬(wàn)向機(jī)構(gòu)連接。
[0009]所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)還包括第二軸承座，所述第二軸承座設(shè)置在機(jī)架上，所述圓臺(tái)通過(guò)第二軸承座與機(jī)架連接，所述圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)在第二軸承座內(nèi)圈上。本實(shí)用新型裝置中為了能夠讓圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，將圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)在第二軸承座內(nèi)圈上。
[0010]本實(shí)用新型提供的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置還包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)圓臺(tái)自轉(zhuǎn)，所述的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括外置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述的圓臺(tái)外側(cè)表面上設(shè)有一圈開(kāi)放性的凹槽或所述的圓臺(tái)外表面固定套設(shè)有鏈輪，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與凹槽之間通過(guò)皮帶連接或所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與圓臺(tái)外表面固定套的鏈輪通過(guò)鏈條連接。工作狀態(tài)下，外置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)皮帶或鏈條或其它傳動(dòng)方式帶動(dòng)圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)。
[0011]本實(shí)用新型裝置中所述的擺動(dòng)件外表面設(shè)有擋條或葉片，所述擋條與擺動(dòng)件軸線方向平行設(shè)置或所述擋條呈螺旋狀環(huán)繞在擺動(dòng)件的外表面，所述葉片與擺動(dòng)件軸線方向平行設(shè)置。本實(shí)用新型中設(shè)有的擋條或葉片能夠提高擺動(dòng)件的流體阻力系數(shù)，有利于提高對(duì)流水或風(fēng)力能量的吸收。
[0012]本實(shí)用新型提供的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置中所述的齒條為兩條以上，所述兩條以上的齒條在所述第一軸承座外周?chē)貓A周方向均應(yīng)設(shè)置，所述兩條以上的齒條下端均抵壓在擺動(dòng)件上端面上，擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的流體作用下擺動(dòng)，推動(dòng)齒條向上運(yùn)動(dòng)，兩條以上的齒條下端在圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)下在擺動(dòng)件端面上滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，所述的滑動(dòng)摩擦力帶動(dòng)擺動(dòng)件與圓臺(tái)同向旋轉(zhuǎn)；
[0013]滑動(dòng)摩擦力公式f= μ N，其中，
[0014]N為擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的流體作用下將擺動(dòng)力轉(zhuǎn)換為向上的齒條推動(dòng)力；
[0015]μ為齒條下端與擺動(dòng)件端面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)；
[0016]f為產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力，即擺動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。
[0017]本實(shí)用新型裝置中的兩條以上的齒條下端均抵壓在擺動(dòng)件上端面上，，兩條以上的齒條下端在圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)下在擺動(dòng)件端面上滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，由于擺動(dòng)件、齒條及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三者之間力的相互作用關(guān)系，使得齒條下端的滾子與擺動(dòng)件端面處產(chǎn)生一定的壓力，滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力帶動(dòng)擺動(dòng)件隨圓臺(tái)同向轉(zhuǎn)動(dòng)。擺動(dòng)件旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中同時(shí)又受到流體的推動(dòng)力的雙重作用，即可繞萬(wàn)向機(jī)構(gòu)作周向轉(zhuǎn)動(dòng)并擺動(dòng)，由于擺動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)并擺動(dòng)即可輪流的對(duì)齒條進(jìn)行做功?？梢?jiàn)本裝置只要存在兩個(gè)條件，其一:流體的推動(dòng)力使擺動(dòng)件傾斜使其端面抵壓在齒條下端面上；其二 ；通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使圓臺(tái)旋轉(zhuǎn)，就可使本實(shí)用新型提供的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，從而連續(xù)將流體能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。
[0018]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，通過(guò)將萬(wàn)向機(jī)構(gòu)一端固定在圓臺(tái)上的第二承座內(nèi)的中心軸下端，萬(wàn)向機(jī)構(gòu)的另一端再連接在可擺動(dòng)的擺動(dòng)件上端面中心處，在圓臺(tái)上垂直圓臺(tái)方向設(shè)有一個(gè)以上上下滑動(dòng)的齒條，齒條下端滾子抵壓在擺動(dòng)件上端面，并將擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的流體作用下的擺動(dòng)力轉(zhuǎn)換為垂直圓臺(tái)方向的向上動(dòng)力。即擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的作用下繞萬(wàn)向機(jī)構(gòu)作周向上下擺動(dòng)，擺動(dòng)件上端面推動(dòng)齒條做向上的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0019]與傳統(tǒng)的葉片等能量收集裝置相比，本實(shí)用新型裝置的提出最大的改進(jìn)點(diǎn)之一在于突破傳統(tǒng)思維，特別是當(dāng)擺動(dòng)件設(shè)計(jì)為圓筒體時(shí)，能夠不受流體方向改變的影響，可將任意方向的流體動(dòng)能轉(zhuǎn)換；改進(jìn)點(diǎn)之二，通過(guò)增加擺動(dòng)件的軸向尺寸或徑向尺寸來(lái)增大受力面，提高擺動(dòng)力；萬(wàn)向機(jī)構(gòu)、擺動(dòng)件和滾子抵壓三者之間巧妙的運(yùn)用杠桿原理，本實(shí)用新型中的擺動(dòng)件(圓筒體)可采用輕質(zhì)材料成型，軸向尺寸可加至數(shù)百米長(zhǎng)，能提供出數(shù)十倍、數(shù)百倍作用在齒條上推動(dòng)力，加之?dāng)[動(dòng)件可周向轉(zhuǎn)動(dòng)并擺動(dòng)更加有利于對(duì)流體能量的收集及輪流推動(dòng)齒條做功將巨大的流體能量源源不斷的轉(zhuǎn)換傳遞輸出使用。
[0020]本實(shí)用新型還提供了一種能量收集轉(zhuǎn)換裝置中齒條推動(dòng)力的能量傳遞輸出裝置，其采用如下技術(shù)方案:一種能量傳遞輸出裝置，該能量傳遞輸出裝置包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與齒條一一對(duì)應(yīng)設(shè)置；所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在圓臺(tái)上端面，其為單向傳動(dòng)，齒條與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一端嚙合，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)在圓臺(tái)上端面，并且其轉(zhuǎn)動(dòng)中心與第一軸承座中心同心，轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)另一端哨合；所述的擺動(dòng)件向上擺動(dòng)帶動(dòng)齒條向上運(yùn)動(dòng)，齒條通過(guò)單向傳動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的擺動(dòng)件向下擺動(dòng)，齒條隨之向下回位，單向傳動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不隨齒條傳動(dòng)。
[0021]所述轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪設(shè)置在圓臺(tái)上端面且固套在中心軸上。
[0022]所述的圓臺(tái)端面上還設(shè)有齒條套，所述的齒條穿設(shè)在齒條套中，所述齒條套在齒條與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一端哨合處設(shè)有開(kāi)口。
[0023]所述齒條上端面設(shè)有回位彈簧；在所述齒條的下端面設(shè)有滾子，所述滾子作用在擺動(dòng)件上端面。一般情況下，當(dāng)齒條向上運(yùn)動(dòng)完之后，齒條在自身重力作用下能夠自動(dòng)回位，也可通過(guò)設(shè)有的回位彈簧及時(shí)回位。
[0024]所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相互連接的棘輪、轉(zhuǎn)軸、傘，棘輪和傘形齒輪分別由軸承、第三、第四軸承座固定在圓臺(tái)上。當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為兩組以上時(shí)，所述的兩組以上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在所述轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪外周?chē)貓A周方向均應(yīng)設(shè)置。
[0025]本實(shí)用新型裝置中棘輪單向傳動(dòng)，所述的齒條上使用直齒節(jié)，所述的棘輪與齒條嚙合，齒條受推動(dòng)力向上運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)，則通過(guò)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)傘形齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)與傘形齒輪嚙合的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪旋轉(zhuǎn)，在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪上設(shè)置聯(lián)軸節(jié)，則可通過(guò)聯(lián)軸節(jié)將能量輸出到發(fā)電機(jī)使用。由于擺動(dòng)件作周向轉(zhuǎn)動(dòng)并擺動(dòng)使得流體能量源源不斷的轉(zhuǎn)換輸出到發(fā)電機(jī)。
[0026]本實(shí)用新型提供的能量傳遞輸出裝置中，在傘形齒輪與轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪之間還可設(shè)置其它能量傳遞機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪也并非一定要設(shè)置在圓臺(tái)上，只要將能量進(jìn)行傳遞輸出最終帶動(dòng)與發(fā)電機(jī)相連的聯(lián)軸節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)即可。
[0027]本實(shí)用新型還提供了一種采用所述的能量傳遞輸出裝置的發(fā)電設(shè)備，其采用如下技術(shù)方案:一種發(fā)電設(shè)備，所述的能量傳遞輸出裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪上設(shè)有聯(lián)軸節(jié)，所述聯(lián)軸節(jié)與發(fā)電機(jī)相連，所述能量傳遞輸出裝置通過(guò)聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。所述的發(fā)電設(shè)備包括一組以上的能量傳遞輸出裝置。本實(shí)用新型提供的發(fā)電設(shè)備，其采用本實(shí)用新型提供的流體能量收集裝置，特別適合應(yīng)用在海洋的潮汐能、波浪能、洋流、中小河流以及風(fēng)能發(fā)電，如采用洋流發(fā)電，可將本發(fā)電設(shè)備固定在水上浮動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行作業(yè)。
[0028]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，通過(guò)將萬(wàn)向機(jī)構(gòu)一端固定在圓臺(tái)上第二承座內(nèi)的第一轉(zhuǎn)軸下端，萬(wàn)向機(jī)構(gòu)的另一端再連接在可擺動(dòng)的擺動(dòng)件上端面中心處，擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的作用下繞萬(wàn)向機(jī)構(gòu)作周向轉(zhuǎn)動(dòng)并擺動(dòng)，擺動(dòng)件上端面推動(dòng)齒條做向上的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，將流體能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將能量傳出，并帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪上設(shè)有聯(lián)軸節(jié)，所述聯(lián)軸節(jié)與發(fā)電機(jī)相連可帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，從而把水流或風(fēng)力能量轉(zhuǎn)換并輸出至發(fā)電機(jī)使用。
[0029]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0030]1.本實(shí)用新型提供的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置將能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出，其動(dòng)力的來(lái)源為自然界取之不盡的流體能量，如水流或風(fēng)力能量，不存在對(duì)環(huán)境的污染和危害，也不對(duì)會(huì)對(duì)海洋生物和飛鳥(niǎo)造成傷害。
[0031]2.不需要搭建大型水壩，可使用水上浮動(dòng)平臺(tái)等機(jī)構(gòu)固定本實(shí)用新型裝置，本實(shí)用新型的提出使用可降低工程的復(fù)雜度，減少投資，縮短工期，降低造價(jià)等。
[0032]3.現(xiàn)有的發(fā)電裝置普遍采用了水輪機(jī)，當(dāng)水流速度較低時(shí)，就會(huì)影響發(fā)電效率，更重要的是，當(dāng)水流或風(fēng)力不斷地改變方向時(shí)，獲取電能就會(huì)變得很困難。而本實(shí)用新型提供的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，不受水流或風(fēng)力不斷地改變方向的影響，即便是在水流速度較低或風(fēng)速較小時(shí)，可通過(guò)加長(zhǎng)擺動(dòng)件軸向尺寸，通過(guò)杠桿原理也能向作用在擺動(dòng)件上端面的齒條提供一定的向上推動(dòng)力。
[0033]4.本實(shí)用新型裝置不受水流或風(fēng)力不斷地改變方向的影響，可將任意方向的流體動(dòng)能轉(zhuǎn)換成繞轉(zhuǎn)軸做定向旋轉(zhuǎn)輸出，有效的克服當(dāng)流水或風(fēng)力改變方向時(shí)，發(fā)電效率降低的缺陷。
[0034]5.本實(shí)用新型裝置未采用水輪機(jī)等裝置，利用流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置對(duì)流體能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出動(dòng)力，并將能量通過(guò)傳遞機(jī)構(gòu)傳遞至發(fā)電機(jī)使用，突破了水渦輪、風(fēng)渦輪設(shè)計(jì)思維。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳述:
[0036]圖1是本實(shí)用新型流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)主視圖；
[0037]圖2是本實(shí)用新型流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0038]圖3是本實(shí)用新型能量傳遞輸出裝置結(jié)構(gòu)主視圖；
[0039]圖4是本實(shí)用新型能量傳遞輸出裝置結(jié)構(gòu)俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]請(qǐng)參閱圖1和圖2所示，本實(shí)用新型提供的一種流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，該裝置包括機(jī)架1、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2、萬(wàn)向機(jī)構(gòu)3和擺動(dòng)件4，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括圓臺(tái)21、第一軸承座22和中心軸23 ；
[0041]所述的圓臺(tái)21設(shè)置在機(jī)架I上,所述第一軸承座22設(shè)置在圓臺(tái)21上端面，所述中心軸23轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)在第一軸承座22內(nèi)圈上，所述中心軸23下端向下延伸出圓臺(tái)21端面，所述中心軸23下端與擺動(dòng)件4上端面通過(guò)萬(wàn)向機(jī)構(gòu)3連接，擺動(dòng)件4在水流或風(fēng)力的流體作用下繞萬(wàn)向機(jī)構(gòu)3作周擺動(dòng)，在圓臺(tái)21上垂直圓臺(tái)21方向穿設(shè)有一條以上上下滑動(dòng)的齒條5，齒條5下端抵壓在擺動(dòng)件4上端面，并將擺動(dòng)件4在水流或風(fēng)力的流體作用下的擺動(dòng)力轉(zhuǎn)換為垂直圓臺(tái)21方向的向上動(dòng)力。
[0042]本實(shí)施例裝置中的圓臺(tái)21中心處設(shè)有中心孔(圖中未標(biāo)示出)，第一軸承座22 —般設(shè)置在圓臺(tái)21中心孔上端面；所述中心軸23下端通常情況下與擺動(dòng)件4上端面中心通過(guò)萬(wàn)向機(jī)構(gòu)3連接。
[0043]實(shí)用新型所述的中心軸23下端與萬(wàn)向機(jī)構(gòu)3之間還設(shè)有聯(lián)軸節(jié)6，所述中心軸23下端通過(guò)聯(lián)軸節(jié)6與萬(wàn)向機(jī)構(gòu)3連接。
[0044]所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2還包括第二軸承座7，所述第二軸承座7設(shè)置在機(jī)架I上，所述圓臺(tái)21通過(guò)第二軸承座7與機(jī)架I連接，所述圓臺(tái)21轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)在第二軸承座7內(nèi)圈上。本實(shí)用新型裝置中為了能夠讓圓臺(tái)21旋轉(zhuǎn)起來(lái)，將圓臺(tái)21轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)在第二軸承座7內(nèi)圈上。
[0045]本實(shí)施例提供的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置還包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),所述驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)圓臺(tái)21自轉(zhuǎn)，所述的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括外置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)8，所述的圓臺(tái)21外側(cè)表面上設(shè)有一圈開(kāi)放性的凹槽10，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)8輸出軸與凹槽10之間通過(guò)皮帶9連接。工作狀態(tài)下，外置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)8通過(guò)皮帶9帶動(dòng)圓臺(tái)21旋轉(zhuǎn)。
[0046]本實(shí)施例中所述的擺動(dòng)件外表面設(shè)有擋條或葉片(圖中未標(biāo)示出)，所述擋條與擺動(dòng)件4軸線方向平行設(shè)置或所述擋條呈螺旋狀環(huán)繞在擺動(dòng)件4的外表面，所述葉片與擺動(dòng)件軸線方向平行設(shè)置。本實(shí)用新型中設(shè)有的擋條或葉片能夠借助流水或風(fēng)力的推力增大擺動(dòng)件摩擦系數(shù)提高自身的旋轉(zhuǎn)力度，有利于提高對(duì)流水或風(fēng)力能量的吸收。
[0047]本實(shí)施例提供的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置中所述的齒條5為兩條以上，所述兩條以上的齒條5在所述第一軸承座22外周?chē)貓A周方向均應(yīng)設(shè)置，所述兩條以上的齒條5下端均抵壓在擺動(dòng)件4上端面上，擺動(dòng)件4在水流或風(fēng)力的流體作用下擺動(dòng)，推動(dòng)齒條5向上運(yùn)動(dòng)，兩條以上的齒條5下端在圓臺(tái)21轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)下在擺動(dòng)件4端面上滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，所述的滑動(dòng)摩擦力帶動(dòng)擺動(dòng)件4與圓臺(tái)21同向旋轉(zhuǎn)；
[0048]滑動(dòng)摩擦力公式f= μ N，其中，
[0049]N為擺動(dòng)件4在水流或風(fēng)力的流體作用下將擺動(dòng)力4轉(zhuǎn)換為向上的齒條5推動(dòng)力；
[0050]μ為齒條5下端與擺動(dòng)件4端面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)；
[0051]f為產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力，即擺動(dòng)件4的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。
[0052]本實(shí)施例裝置中的兩條以上的齒條5下端均抵壓在擺動(dòng)件4上端面上，兩條以上的齒條下端在圓臺(tái)21轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)下在擺動(dòng)件4端面上滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，由于擺動(dòng)件4、齒條5及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒條5嚙合的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，圖1中未標(biāo)示出)三者之間力的相互作用關(guān)系，使得齒條5下端與擺動(dòng)件4端面處產(chǎn)生一定的壓力，滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力帶動(dòng)擺動(dòng)件4隨圓臺(tái)21同向轉(zhuǎn)動(dòng)。擺動(dòng)件4旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中同時(shí)又受到流體的推動(dòng)力的雙重作用，即可繞萬(wàn)向機(jī)構(gòu)3作周向轉(zhuǎn)動(dòng)并擺動(dòng)，由于擺動(dòng)件4轉(zhuǎn)動(dòng)并擺動(dòng)即可輪流的對(duì)齒5條進(jìn)行做功?？梢?jiàn)本裝置只要存在兩個(gè)條件，其一:流體的推動(dòng)力使擺動(dòng)件4傾斜使其端面抵壓在齒條5下端面上；其二 ；通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使圓臺(tái)21旋轉(zhuǎn)，就可使本實(shí)用新型提供的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)，從而將流體能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。
[0053]請(qǐng)?jiān)趫D1和圖2的基礎(chǔ)上參閱圖3和圖4所示，提供的是一種流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置中齒條5推動(dòng)力的能量傳遞輸出裝置，其包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11和轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11與齒條5 —一對(duì)應(yīng)設(shè)置；所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11設(shè)在圓臺(tái)21上端面，其為單向傳動(dòng)，齒條5與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11 一端嚙合(圖3中與棘輪111嚙合)，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)在圓臺(tái)21上端面，并且其轉(zhuǎn)動(dòng)中心與第一軸承座22中心同心，轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11另一端嚙合(圖3中與傘形齒輪115嚙合);所述的擺動(dòng)件4向上擺動(dòng)帶動(dòng)齒條5向上運(yùn)動(dòng)，齒條5通過(guò)單向傳動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的擺動(dòng)件4向下擺動(dòng)，齒條5隨之向下回位，單向傳動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11不隨齒條傳動(dòng)。
[0054]所述轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12設(shè)置在圓臺(tái)21上端面且固套在中心軸23上。
[0055]所述的圓臺(tái)21端面上還設(shè)有齒條套13，所述的齒條5穿設(shè)在齒條套13中，所述齒條套13在齒條5與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11 一端嚙合處設(shè)有開(kāi)口 14。
[0056]所述齒條5上端面設(shè)有回位彈簧15 ;在所述齒條5的下端面設(shè)有滾子16，所述滾子16作用在擺動(dòng)件4上端面。一般情況下，當(dāng)齒條5向上運(yùn)動(dòng)完之后，齒條5在自身重力作用下能夠自動(dòng)回位，也可通過(guò)設(shè)有的回位彈簧15及時(shí)回位。
[0057]所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11包括相互連接的棘輪111、轉(zhuǎn)軸113、傘形齒輪115，棘輪111和傘形齒輪115分別由轉(zhuǎn)軸113、第三軸承座112、第四軸承座114固定在圓臺(tái)21上。當(dāng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11為兩組以上時(shí)，所述的兩組以上的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11在所述轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12外周?chē)貓A周方向均應(yīng)設(shè)置。
[0058]所述的齒條5上使用直齒節(jié)，所述的棘輪111與齒條5嚙合，齒條5受推動(dòng)力向上運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)，則帶動(dòng)通過(guò)轉(zhuǎn)軸113帶動(dòng)傘形齒輪115，進(jìn)而帶動(dòng)與傘形齒輪旋轉(zhuǎn)嚙合的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12旋轉(zhuǎn)，在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12上設(shè)置聯(lián)軸節(jié)17，則可通過(guò)聯(lián)軸節(jié)17將能量輸出到發(fā)電機(jī)18使用。當(dāng)然，在聯(lián)軸節(jié)17與發(fā)電機(jī)18之間還設(shè)有變速箱(圖中未標(biāo)示出)，由于擺動(dòng)件4作周向轉(zhuǎn)動(dòng)并擺動(dòng)使得流體能量被源源不斷的轉(zhuǎn)換輸出到發(fā)電機(jī)18。
[0059]本能量傳遞輸出裝置中，在傘形齒輪115與轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12之間還可設(shè)置其它能量傳遞機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12也并非一定要設(shè)置在圓臺(tái)上，只要將能量進(jìn)行傳遞輸出最終帶動(dòng)與發(fā)電機(jī)18相連的聯(lián)軸節(jié)17轉(zhuǎn)動(dòng)即可。
[0060]如圖3和圖4所示，本實(shí)施例中提供了九組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11，所述九組傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11在所述轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12外周?chē)貓A周方向均勻設(shè)置，棘輪111為單向傳動(dòng)齒輪，所述的第三軸承座112、第四軸承座114相對(duì)設(shè)置固定在圓臺(tái)21上方且位于轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12外周?chē)?，所述的第三軸承座112和第四軸承座114上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有轉(zhuǎn)軸113，所述轉(zhuǎn)軸113分別向兩端延伸出，在轉(zhuǎn)軸113的一端固定連接有傘形齒輪115，所述傘形齒輪115與轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12 (所述轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12為傘形大齒輪)嚙合，轉(zhuǎn)軸113的另一端固定連接有棘輪111，所述棘輪111與齒條嚙合；
[0061]當(dāng)擺動(dòng)件4繞萬(wàn)向機(jī)構(gòu)3做周向上下擺動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)件4靠近萬(wàn)向機(jī)構(gòu)3的端面推動(dòng)齒條5向上運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)棘輪111旋轉(zhuǎn)，所述棘輪111帶動(dòng)同軸的傘形齒輪115旋轉(zhuǎn)，一組以上的傘形齒輪115帶動(dòng)同時(shí)嚙合的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12旋轉(zhuǎn)。
[0062]作為一種優(yōu)選方式，本實(shí)用新型中的擺動(dòng)件I可采用圓筒體，萬(wàn)向機(jī)構(gòu)17可為萬(wàn)向節(jié)。
[0063]本實(shí)用新型還提供了一種采用所述的能量傳遞輸出裝置的發(fā)電設(shè)備，其采用如下技術(shù)方案:一種發(fā)電設(shè)備，所述的能量傳遞輸出裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪12上設(shè)有聯(lián)軸節(jié)17，所述聯(lián)軸節(jié)17與發(fā)電機(jī)18相連，所述能量傳遞輸出裝置通過(guò)聯(lián)軸節(jié)17帶動(dòng)發(fā)電機(jī)18發(fā)電。所述的發(fā)電設(shè)備包括一組以上的能量傳遞輸出裝置。本實(shí)用新型提供的發(fā)電設(shè)備，其采用本實(shí)用新型提供的流體能量收集裝置，特別適合應(yīng)用在如海洋的潮汐能、波浪能、洋流、中小河流以及風(fēng)能發(fā)電，如采用洋流發(fā)電，可將本發(fā)電設(shè)備固定在水上浮動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行作業(yè)。
[0064]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本專利，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本實(shí)用新型做出各種變化，均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:該裝置包括機(jī)架、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、萬(wàn)向機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)件，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括圓臺(tái)、第一軸承座和中心軸； 所述的圓臺(tái)設(shè)置在機(jī)架上，所述第一軸承座設(shè)置在圓臺(tái)上端面，所述中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)在第一軸承座內(nèi)圈上，所述中心軸下端向下延伸出圓臺(tái)端面，所述中心軸下端與擺動(dòng)件上端面通過(guò)萬(wàn)向機(jī)構(gòu)連接，擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的流體作用下繞萬(wàn)向機(jī)構(gòu)作擺動(dòng)，在圓臺(tái)上垂直圓臺(tái)方向穿設(shè)有一條以上上下滑動(dòng)的齒條，齒條下端抵壓在擺動(dòng)件上端面，并將擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的流體作用下的擺動(dòng)力轉(zhuǎn)換為垂直圓臺(tái)方向的向上動(dòng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述的中心軸下端與萬(wàn)向機(jī)構(gòu)之間還設(shè)有聯(lián)軸節(jié)，所述中心軸下端通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與萬(wàn)向機(jī)構(gòu)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)還包括第二軸承座，所述第二軸承座設(shè)置在機(jī)架上，所述圓臺(tái)通過(guò)第二軸承座與機(jī)架連接，所述圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)套設(shè)在第二軸承座內(nèi)圈上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:該裝置還包括驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)圓臺(tái)自轉(zhuǎn)，所述的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括外置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述的圓臺(tái)外側(cè)表面上設(shè)有一圈開(kāi)放性的凹槽或所述的圓臺(tái)外表面套設(shè)有鏈輪，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與凹槽之間通過(guò)皮帶連接或所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸與圓臺(tái)外表面套設(shè)的鏈輪通過(guò)鏈條連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述的齒條為兩條以上，所述兩條以上的齒條在所述第一軸承座外周?chē)貓A周方向均應(yīng)設(shè)置，所述兩條以上的齒條下 端均抵壓在擺動(dòng)件上端面上，擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的流體作用下擺動(dòng)，推動(dòng)齒條向上運(yùn)動(dòng)，兩條以上的齒條下端在圓臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)下在擺動(dòng)件端面上滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦力，所述的滑動(dòng)摩擦力帶動(dòng)擺動(dòng)件與圓臺(tái)同向旋轉(zhuǎn)； 滑動(dòng)摩擦力公式f = μ N，其中， N為擺動(dòng)件在水流或風(fēng)力的流體作用下將擺動(dòng)力轉(zhuǎn)換為向上的齒條推動(dòng)力； μ為齒條下端與擺動(dòng)件端面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)； f為產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力，即擺動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，所述旋轉(zhuǎn)動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置。
6.一種流體能量傳遞輸出裝置，其特征在于:包括如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的流體能量收集轉(zhuǎn)換裝置，所述流體能量傳遞輸出裝置還包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪，所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與齒條對(duì)應(yīng)設(shè)置；所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在圓臺(tái)上端面，其為單向傳動(dòng)，齒條與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一端嚙合，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)在圓臺(tái)上端面，并且其轉(zhuǎn)動(dòng)中心與第一軸承座中心同心，轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)另一端嚙合；所述的擺動(dòng)件向上擺動(dòng)帶動(dòng)齒條向上運(yùn)動(dòng)，齒條通過(guò)單向傳動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的擺動(dòng)件向下擺動(dòng)，齒條隨之向下回位，單向傳動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不隨齒條傳動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量傳遞輸出裝置，其特征在于:所述的圓臺(tái)端面上還設(shè)有齒條套，所述的齒條穿設(shè)在齒條套中，所述齒條套在齒條與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)一端嚙合處設(shè)有開(kāi)口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量傳遞輸出裝置，其特征在于:所述齒條上端面設(shè)有回位彈簧；在所述齒條的下端面設(shè)有滾子，所述滾子作用在擺動(dòng)件上端面。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量傳遞輸出裝置，其特征在于:所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括相互連接的棘輪、轉(zhuǎn)軸、傘形齒輪，棘輪和傘形齒輪分別由軸承、第三、第四軸承座固定在圓臺(tái)上。
10.一種發(fā)電設(shè) 備，其特征在于:包括如權(quán)利要求6至9任一項(xiàng)所述的流體能量傳遞輸出裝置，所述的能量傳遞輸出裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出齒輪上設(shè)有聯(lián)軸節(jié)，所述聯(lián)軸節(jié)與發(fā)電機(jī)相連，所述能量傳遞輸出裝置通過(guò)聯(lián)軸節(jié)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
【文檔編號(hào)】F03D9/00GK203532154SQ201320609453
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】鄭文連 申請(qǐng)人:鄭文連