垂荡浮子式发电增氧装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能通过简单且低廉的丝杠齿轮式传动机构实现波浪能捕获和传递，并同时实现发电与增氧双重功能的垂荡浮子式发电增氧装置及方法。具备：捕能系统、位于捕能系统内部的换向系统、增氧系统及发电系统；其中，捕能系统具备：钢架、基座、作为传动机构而形成为可轻微摆动地贯穿基座并沿钢架的平行方向延伸的丝杠、柔性防水外壳、以及与丝杠的下端固定连接的垂荡浮子；换向系统具备：套轴、输出轴、棘轮、丝杠齿轮、以及换向轮；增氧系统具备：多个进气管、多个单向进气电磁阀、多个下出气管、多个下单向出气电磁阀、多个上出气管、以及多个上单向出气电磁阀；发电系统位于输出轴上端。

The device and method of oxygen augmentation in power generation

【技术实现步骤摘要】
垂荡浮子式发电增氧装置及方法
本专利技术属于波浪能发电领域，具体涉及一种垂荡浮子式发电增氧装置及方法。
技术介绍
随着化石能源的日趋枯竭、温室气体排放导致的气候变化日益严重，开发可再生能源成为世界能源发展的重要方向。海洋波浪能作为一种清洁无污染的绿色可再生新能源，具有储量大、分布广、能量密度高且易于转化等优点，成为新能源研究的重点。开发并利用海洋波浪能对于缓解能源紧张，降低环境污染，发展沿海及岛屿经济，巩固海防等具有重要意义。波浪能装置是进行波浪能利用的主要形式，波浪能装置根据其获能方式的不同，主要有垂荡浮子式、垂荡水柱式以及越浪式。与垂荡水柱式和越浪式相比，垂荡浮子式波浪能装置具有结构简单、安装维护方便、能量转换效率较高的优点、适合于小波浪条件等优点。目前，国内的垂荡浮子式波浪能装置的传动机构有齿条式和液压式，齿条式因其可靠性低不利于维护，所以大规模应用较少。然而当前广泛使用的液压式传动机构又存在成本高昂、维护费用高等问题。因此，结构简单且成本低廉丝杠齿轮式传动机构逐渐进入人们视野，但与其相关的传动机构研究较少。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能通过简单且低廉的丝杠齿轮式传动机构实现波浪能捕获和传递，并同时实现发电与增氧双重功能的垂荡浮子式发电增氧装置及方法。解决问题的技术手段：本专利技术提供一种垂荡浮子式发电增氧装置，具备：捕能系统、位于所述捕能系统内部的换向系统、增氧系统及发电系统；其中，所述捕能系统具备：下端固定于海底而上端伸出海面的至少四根平行的钢架、固定安装于所述钢架顶端的基座、作为传动机构而形成为可轻微摆动地贯穿所述基座并沿所述钢架的平行方向延伸的丝杠、位于所述基座下方并从外部包围所述丝杠、且形成为能沿所述丝杠的轴向伸缩的柔性防水外壳、以及与所述丝杠的下端固定连接的垂荡浮子；所述换向系统具备：与所述丝杆同轴地安装的套轴、与所述套轴不同轴地安装的输出轴、同向安装于所述输出轴上的两个棘轮、安装于所述套轴上的两个丝杠齿轮、以及与所述丝杠齿轮中的一个和所述棘轮中的一个分别啮合的换向轮；所述增氧系统具备：从上方嵌插于所述基座且下部伸入所述柔性防水外壳内部而形成空气通路的多个进气管、对应地设于所述进气管的管口且可调节进气量的多个单向进气电磁阀、与所述垂荡浮子的底端连接从而使所述柔性防水外壳围成的内部空间与外部连通的多个下出气管、对应地设于所述下出气管的管口且可调节进气量的多个下单向出气电磁阀、从上方嵌插于所述基座并伸入所述柔性防水外壳内部的多个上出气管、以及对应地设于所述上出气管的管口且可调节进气量的多个上单向出气电磁阀；所述发电系统位于所述输出轴上端。根据本专利技术，通过采用上述新型的垂荡浮子捕能的丝杠齿轮式传动机构，解决了原有齿条传动不可靠、寿命低的缺陷，发挥了丝杠齿轮式系统成本低廉的特点。此外，通过柔性防水外壳与丝杠与各进出气管的配合，本专利技术还能实现增氧与发电的双功能使用，并且通过设置电磁阀进行气阀控制，从而能够不影响两个功能单独工作时的效益。因此，本专利技术为海洋能浮子的垂荡方向能量捕获提供了新思路，不仅在风浪较大时能通过调节进气管大小限制浮体运动幅度保护浮体，还同时能为特定区域提供增氧功能。此外，设置柔性保护外壳和刚性保护外壳能对丝杆形成保护。也可以是，本专利技术中，在所述柔性防水外壳绕周向配设有刚性圈。借助于此，能够限制柔性防水外壳径向的体积膨胀，确保气体可以排出。也可以是，本专利技术中，所述捕能系统还具备位于所述基座上方并从外部覆盖所述丝杠的刚性保护外壳。从而能够对丝杠起到保护的作用。也可以是，本专利技术中，所述丝杠上的所述丝杠齿轮中的一个与所述输出轴上的所述棘轮中的一个相啮合，所述丝杠上的所述丝杠齿轮中的另一个与所述换向轮啮合，所述换向轮再与所述输出轴上的所述棘轮中的另一个啮合。也可以是，本专利技术中，当所述垂荡浮子向下运动时，所述柔性防水外壳围成的内部腔体的体积增大，空气因压强作用经过所述空气过滤器以较少的含水量从所述进气管进入腔体，关闭下单向出气电磁阀阻止海水进入腔体；当所述垂荡浮子向上运动时，所述柔性防水外壳围成的内部腔体的体积减小，所述单向进气电磁阀阻止腔体中的空气从上方返回大气，空气经过所述下单向出气电磁阀进入海水。借助于此，当垂荡浮子作垂荡运动时，内部腔体的体积也随之增大或减小，从而吸入或排出空气，能够增大海水中的氧气含量。也可以是，本专利技术中，所述增氧系统还具备安装于所述基座上表面的多个空气过滤器，所述空气过滤器分别与所述单向进气电磁阀连接。借助于此，空气经过空气过滤器以较少的含水量从进气管进入腔体。也可以是，本专利技术中，当海上波高较大时，调节所述上单向出气电磁阀使出气量减小，并调节所述下单向出气电磁阀使出气量增大，从而使所述垂荡浮子运动的阻力加大；当波高大于规定值，关闭所述单向进气电磁阀、所述上单向出气电磁阀、所述下单向出气电磁阀使所述垂荡浮子悬停在较高的位置。借助于此，通过调节出气量的大小风浪较大时限制浮体运动幅度，从而保护装置免受过大的波浪的破坏，当风浪过大时使浮子在最高处悬停不再进行工作，从而进一步保护装置。也可以是，本专利技术中，所述规定值为超过装置能安全工作的极限波高。本专利技术还提供一种利用以上发电增氧装置实现的发电增氧方法，当所述垂荡浮子因波浪作用而发生垂荡运动时，与所述垂荡浮子刚性连接的所述丝杠也随之发生竖向位移；两个所述套轴因与所述基座存在竖向约束关系从而与所述丝杠产生相对位移进而发生转动，并带动分别啮合的所述丝杆齿轮转动；所述丝杆齿轮中的一个经所述换向轮实现一次换向后，以相同的转动方向传导至两个同向安装的所述棘轮，从而带动所述输出轴单向转动；所述输出轴通过转动使直流发电机实现发电。专利技术效果：据上述，本专利技术能提供一种能通过简单且低廉的机械式传动机构实现波浪能捕获和传递，并同时实现发电与增氧双重功能的垂荡浮子式发电增氧装置及方法。附图说明图1是示出根据本专利技术一实施形态的垂荡浮子式发电增氧装置的立体图；图2是图1所示的装置的局部剖视图；图3为图1所示的装置的内部结构的放大图；图4为图1所示的换向系统的放大图；符号说明：101钢架；102垂荡浮子；103丝杠；104刚性保护外壳；105柔性防水外壳；106基座；107下支座108上支座201套轴；202换向轮；203丝杠齿轮；204棘轮；205输出轴；206换向轴301空气过滤器；302进气管；303单向进气电磁阀；304上出气管；305下出气管；306下单向出气电磁阀；307上单向出气电磁阀；401发电机。具体实施方式以下结合下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据本专利技术的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。在各图中相同或相应的附图标记表示同一部件，并省略重复说明。在此公开一种垂荡浮子式发电增氧装置，具备捕能系统、位于捕能系统内部的换向系统、用于增氧的增氧系统及用于发电的发电系统。具体地，图1示出了根据本专利技术一实施形态的垂荡浮子式发电增氧装置的立本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种垂荡浮子式发电增氧装置，其特征在于，具备：捕能系统、位于所述捕能系统内部的换向系统、增氧系统及发电系统；其中，所述捕能系统具备：下端固定于海底而上端伸出海面的多根平行的钢架、固定安装于所述钢架顶端的基座、作为传动机构而形成为可轻微摆动地贯穿所述基座并沿所述钢架的平行方向延伸的丝杠、位于所述基座下方并从外部包围所述丝杠、且形成为能沿所述丝杠的轴向伸缩的柔性防水外壳、以及与所述丝杠的下端固定连接的垂荡浮子；所述换向系统具备：与所述丝杆同轴地安装的套轴、与所述套轴不同轴地安装的输出轴、同向安装于所述输出轴上的两个棘轮、安装于所述套轴上的两个丝杠齿轮、以及与所述丝杠齿轮中的一个和所述棘轮中的一个分别啮合的换向轮；所述增氧系统具备：从上方嵌插于所述基座且下部伸入所述柔性防水外壳内部而形成空气通路的多个进气管、对应地设于所述进气管的管口且可调节进气量的多个单向进气电磁阀、与所述垂荡浮子的底端连接从而使所述柔性防水外壳围成的内部空间与外部连通的多个下出气管、对应地设于所述下出气管的管口且可调节进气量的多个下单向出气电磁阀、从上方嵌插于所述基座并伸入所述柔性防水外壳内部的多个上出气管、以及对应地设于所述上出气管的管口且可调节进气量的多个上单向出气电磁阀；所述发电系统位于所述输出轴上端。...

【技术特征摘要】
1.一种垂荡浮子式发电增氧装置，其特征在于，具备：捕能系统、位于所述捕能系统内部的换向系统、增氧系统及发电系统；其中，所述捕能系统具备：下端固定于海底而上端伸出海面的多根平行的钢架、固定安装于所述钢架顶端的基座、作为传动机构而形成为可轻微摆动地贯穿所述基座并沿所述钢架的平行方向延伸的丝杠、位于所述基座下方并从外部包围所述丝杠、且形成为能沿所述丝杠的轴向伸缩的柔性防水外壳、以及与所述丝杠的下端固定连接的垂荡浮子；所述换向系统具备：与所述丝杆同轴地安装的套轴、与所述套轴不同轴地安装的输出轴、同向安装于所述输出轴上的两个棘轮、安装于所述套轴上的两个丝杠齿轮、以及与所述丝杠齿轮中的一个和所述棘轮中的一个分别啮合的换向轮；所述增氧系统具备：从上方嵌插于所述基座且下部伸入所述柔性防水外壳内部而形成空气通路的多个进气管、对应地设于所述进气管的管口且可调节进气量的多个单向进气电磁阀、与所述垂荡浮子的底端连接从而使所述柔性防水外壳围成的内部空间与外部连通的多个下出气管、对应地设于所述下出气管的管口且可调节进气量的多个下单向出气电磁阀、从上方嵌插于所述基座并伸入所述柔性防水外壳内部的多个上出气管、以及对应地设于所述上出气管的管口且可调节进气量的多个上单向出气电磁阀；所述发电系统位于所述输出轴上端。2.根据权利要求1所述的垂荡浮子式发电增氧装置，其特征在于，在所述柔性防水外壳绕周向配设有刚性圈。3.根据权利要求1所述的垂荡浮子式发电增氧装置，其特征在于，所述捕能系统还具备位于所述基座上方并从外部覆盖所述丝杠的刚性保护外壳。4.根据权利要求1所述的垂荡浮子式发电增氧装置，其特征在于，所述丝杠上的所述丝杠齿轮中的一个与所述输出轴上的所述棘轮中的一个相啮合，所述丝杠上的所述丝杠齿轮中的另一个与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹飞飞，江小强，钟子悦，白浩哲，潘奕霖，韩蒙，史宏达，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37