垂直轴自动转浆型波能采集器以及采集方法技术

本发明专利技术公开了一种垂直轴自动转浆型波能采集器，包括一竖直的定子以及一转子；所述转子包括一主轴、多根叶片轴、与多个所述叶片轴相对应的多个叶片以及与多个叶片对应的多个限位装置，所述主轴可转动的安装于所述定子的上端，所述多个叶片轴呈水平辐射状的安装于所述主轴的外侧壁上，每一叶片安装于每一叶片轴的自由端的一侧以使该叶片能够绕对应的叶片轴转动，每一限位装置对应设于一叶片轴与叶片之间以限制该叶片绕对应的叶片轴的最大转动角度（-Φ，+Φ）。本发明专利技术还公开了一种采集方法，利用上述垂直轴自动转浆型波能采集器对海水的波能进行采集。

【技术实现步骤摘要】

本发涉及一种采集设备以及采集方法，特别涉及一种。
技术介绍
如今，石油、煤、天然气等不可再生能源均面临着储量枯竭、价格上涨、甚至地球环境的严重污染等。核裂变发电危险性高，核废料污染环境、处理困难，并且原料也越来越少；利用核聚变能发电还不可行。而太阳能和风能是可再生能源，对环境没有污染。但现有的太阳能成本太高，而风力发电机大都处于待、停机状态，风能利用效率极低。 海洋蕴藏大量能量，包括波浪能、潮汐能、海洋温差能、盐梯度能、洋流能等。潮汐能和洋流能能量密度高，但受到时间和抵御限制太大；海洋温差能和盐梯度能的品位太低。波浪水质点作震荡和位移运动，产生位能。波浪能是海洋能源中最丰富、最普遍、能量密度比较高的能源之一，占海洋能源的比重较最大。据估算，世界海洋中的波浪能达700亿千瓦，占全部海洋能量的94%。 在挪威、日本、英国、美国、法国、西班牙和中国等已建成的比较成熟的波浪发电装置，主要形式有机械型、振荡水柱型、水流型。振荡水柱型是利用一个容积固定的、与海水相通的容器装置，通过波浪产生的水面位置变化引起容器内的空气容积发生变化，压缩容器内的空气(中间介质)，用压缩空气驱动叶片轴，带动发电装置发电。典型的机械型比如海蛇式，利用波浪的运动推动装置的活动部分压缩油、水等中间介质，通过中间介质推动发电装置发电。具有中间介质的波浪能采集装置最突出的缺点是对中间介质的密封要求很高，特别是要保证多个中间介质的进出阀门时，都要具有良好的密封性能。典型的水流型利用收缩水道将波浪引入高位水库形成水位差(水头)，驱动水轮发电机组发电。点头鸭式的波浪能捕获效率很高，但抗浪性能差、且每个鸭都需要一个发电机换能，成本高、不能大面积使用。 以上波浪发电装置各有优缺点，但有一个共同的问题是波浪能转换成电能的中间环节多，成本高，效率低，大规模利用不现实。把分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，经济、高效地转化为有用的电能，是当今波浪能开发的难题和方向。因此，有必要开发设计出更简捷的波浪发动机。
技术实现思路
针对上述现有波浪能量采集技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是:提供了结构简单、成本低、能够直接有效的采集波能的。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是:提供一种垂直轴自动转浆型波能采集器，包括一竖直的定子以及一转子，所述定子的上端位于海面的上方并且靠近海面，所述定子的下端位于海面的下方，所述转子竖直安装在定子上；所述转子包括一主轴、多根叶片轴、与多个所述叶片轴相对应的多个叶片以及与多个叶片对应的多个限位装置，所述主轴可转动的安装于所述定子的上端，所述多个叶片轴呈水平辐射状的安装于所述主轴的外侧,每一叶片连接于每一叶片轴的自由端的同一侧以使该叶片能够绕对应的叶片轴转动，每一限位装置对应设于一叶片轴与叶片之间以限制该叶片绕对应的叶片轴的最大转动角度(-Φ，+Φ);所述限位装置包括:一固定轴、第一弧状弹性环、第二弧状弹性环，所述固定轴的第一端固定于所述叶片轴上相对于叶片的一面，所述固定轴的自由端向外延伸；所述第一弧状弹性环的第一端设置在所述固定轴的上端面，所述第一弧状弹性环的自由端延伸至靠近叶片的上端面的位置处；所述第二弧状弹性环相对的设置在固定轴和叶片的下端面。 进一步的，所述第一弧状弹性环和第二弧状弹性环分别为多根，所述多根第一弧状弹性环第一端设置在所述固定轴的上端面，所述多根第一弧状弹性环的自由端均匀间隔的延伸至靠近叶片的上端面的位置处；在所述多根第一弧状弹性环的每相邻的两根第一弧状弹性环中，位于外侧的第一弧状弹性环的自由端与叶片的上端面的距离近于位于内侧的第一弧状弹性环与叶片的上端面的距离；所述多根第二弧状弹性环与多根第一弧状弹性环相对的设置在固定轴的下端面，以使得所述限位装置呈一在叶片的上、下两端面的位置具有横向开口的圆环形，以保证当叶片相对水平面的转角越大时，所受到的恢复力也越大，恢复力随浪头高度的增加而增加。 进一步的，所述多根第一弧状弹性环的第一端均匀间隔的固定在所述固定轴的上端面，所述多根第二弧状弹性环以均匀间隔的固定在所述固定轴的下端面。 进一步的，在每一叶片轴上分别设有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承的定子分别固定于所述叶片轴的自由端上，所述第一轴承和第二轴承的转子的外侧分别与所述叶片的两端固定。 进一步，所述限位装置设于叶片轴与叶片之间，并且该限位装置位于叶片靠近主轴的一端。 进一步，所述定子的下端相对于海底固定。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是:提供一种利用上述垂直轴自动转浆型波能采集器的采集波能的采集方法包括:将定子的下端位于海面的下方并且相对于海底固定，使它的上端位于海面的上方并靠近海面；将转子竖直的可转动的套设于定子的上端，使转子的叶片位于平均海面的下方并靠近海面；当叶片所在位置的波浪上升时，驱动叶片的自由端在限位装置的最大限位转动角度(-Φ，+Φ )范围内向上倾斜,该倾斜的叶片产生水平方向的切向升力，升力带动转子轴顺时针旋转或者逆时针旋转；当叶片所在位置的波浪下降时，波浪向下的重力使叶片的自由端在限位装置的最大限位转度角度(_Φ，+Φ)范围内向下倾斜，该倾斜的叶片产生水平方向的切向升力，方向与波浪上升时相同，从而共同带动转子同上述方向相同的顺时针旋转或者逆时针旋转； 旋转的转子产生的波能量，通过驱动一增速器及一发电机发电，从而为海岛或船舶提供电能。 本专利技术的具有以下效果:一、它的结构简单、利于系列化生产:每个波能发动机部件只包括定子、主轴、叶片轴22、叶片、恢复弹簧等基本部件，各功率等级的波能转换装置的基本部件完全一样，不同的是基本部件的数量和安装方式；二、工作原理简单、能量采集与转换简单直接:利用叶片所处位置的水质点上升或下降时，叶片在上升水质点的顶托浮力或重力作用下，叶片自动倾斜，倾斜的叶片将产生切向升力，带动叶片轴旋转；三、各叶片相互独立，整体故障率低:即使有部分叶片损坏，只是损坏部分不参与工作，采集器整体可以继续工作；四、能适应小波浪:叶片设计较小时，不仅仅可以提高其抗强浪能力，还能捕获浪高较小的波能；五、能够转化部分波浪的平动动能:叶片轴在绕主轴顺时针旋转过中，如果叶片在顺流方向并有波浪时，则叶片会偏转并受到水的阻力而对外做功，而逆流方向则叶片会与水流取向一致而不会受到阻力或者阻力很小；六、能够转化水平面上各个方向传播来的上下垂直波动能:由于整个采集器呈圆形，能承受水平面上各个方向传播来的上下垂直波动能。 【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1本专利技术垂直轴自动转浆型波能采集器一实施例的结构示意图。 图2是图1中叶片与叶片轴的连接细节的结构示意图。 图3是图1中波浪上升时叶片运动方向的结构示意图。 图4是图1中波浪下降时叶片运动方向的结构示意图。 【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直轴自动转浆型波能采集器，其特征在于：包括一竖直的定子以及一转子，所述定子的上端位于海面的上方，所述定子的下端位于海面的下方，所述转子竖直安装在定子上端；所述转子包括一主轴、多根叶片轴、与所述多个叶片轴相对应的多个叶片以及与多个叶片对应的多个限位装置，所述主轴可转动的安装于所述定子的上端，所述多个叶片轴呈水平辐射状的安装于所述主轴的外壁上，每一叶片连接于每一叶片轴的自由端的同一侧以使该叶片能够绕对应的叶片轴转动，每一限位装置对应设于一叶片轴与叶片之间以限制该叶片绕对应的叶片轴的最大转动角度（‑Φ，+Φ）； 所述限位装置包括：一固定轴、第一弧状弹性环、第二弧状弹性环，所述固定轴的第一端固定于所述叶片轴上相对于叶片的一面，所述固定轴的自由端向外延伸；所述第一弧状弹性环的第一端设置在所述固定轴的上端面和叶片的上端，所述第一弧状弹性环的自由端延伸至靠近叶片的上端面的位置处；所述第二弧状弹性环相对的设置在固定轴和叶片的下端面。

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴自动转浆型波能采集器，其特征在于:包括一竖直的定子以及一转子，所述定子的上端位于海面的上方，所述定子的下端位于海面的下方，所述转子竖直安装在定子上端； 所述转子包括一主轴、多根叶片轴、与所述多个叶片轴相对应的多个叶片以及与多个叶片对应的多个限位装置，所述主轴可转动的安装于所述定子的上端，所述多个叶片轴呈水平辐射状的安装于所述主轴的外壁上，每一叶片连接于每一叶片轴的自由端的同一侧以使该叶片能够绕对应的叶片轴转动，每一限位装置对应设于一叶片轴与叶片之间以限制该叶片绕对应的叶片轴的最大转动角度(-Φ，+Φ); 所述限位装置包括:一固定轴、第一弧状弹性环、第二弧状弹性环，所述固定轴的第一端固定于所述叶片轴上相对于叶片的一面，所述固定轴的自由端向外延伸； 所述第一弧状弹性环的第一端设置在所述固定轴的上端面和叶片的上端，所述第一弧状弹性环的自由端延伸至靠近叶片的上端面的位置处；所述第二弧状弹性环相对的设置在固定轴和叶片的下端面。2.如权利要求1所述的垂直轴自动转浆型波能采集器，其特征在于:所述第一弧状弹性环和第二弧状弹性环分别为多根，所述多根第一弧状弹性环的第一端设置在所述固定轴的上端面，所述多根第一弧状弹性环的自由端均匀间隔的延伸至靠近叶片的上端面的位置处；在所述多根第一弧状弹性环的每相邻的两根第一弧状弹性环中，位于外侧的第一弧状弹性环的自由端与叶片的上端面的距离近于位于内侧的第一弧状弹性环与叶片的上端面的距离；所述多根第二弧状弹性环与多根第一弧状弹性环相对的设置在固定轴的下端面，以使得所述限位装置呈一在叶片的上、下两端面的位置具有横向开口的圆环形，以保证当叶片相对水平面的转角越大时，所受到的恢复力也越大，恢复力随浪头高度的增加...

【专利技术属性】
技术研发人员：古亮，陈新岗，刘伟，李山，蒋东荣，刘述喜，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85