一种单向转换装置及采用该装置的发电系统 |
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| 申请号 | CN201610002944.1 | 申请日 | 2016-01-07 | 公开(公告)号 | CN105484959A | 公开(公告)日 | 2016-04-13 |
| 申请人 | 吴钦发; | 发明人 | 不公告发明人; | ||||
| 摘要 | 一种单向转换装置及采用该装置的发电系统，该装置主要解决现有发电技术对不规则的动 力 源回收效率低并且结构复杂、成本高及抗 自然灾害 能力差等问题。其特征在于：包括所述的单向转换装置安装有多根摇摆 输入轴 结合 超越 离合器 及 齿轮 把来自不同方向的摇摆动力源以机械传动的方式，在惯性 飞轮 的作用下转换为匀速单向旋转的 动能 ，从而驱动发 电机 组件发电。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种单向转换装置，其特征在于：所述的单向转换装置包括：动力输出轴；能连接前后摇摆动力源的第一摇摆输入轴；能连接左右摇摆动力源的第二摇摆输入轴；能连接水平摇摆动力源的第三摇摆输入轴；其中，所述的第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴、第三摇摆输入轴至少有两支摇摆输入轴同时存在。 |
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| 说明书全文 | 一种单向转换装置及采用该装置的发电系统技术领域背景技术[0002] 环境污染、能源危机是全人类共同面临的问题，如何在日常生活中获取更多不规则的动能加以有效的应用，特别在自然界中获取更多不规则的绿色能源是全人类共同的目标。大海有着取之不尽用之不完绿色可再生能源，近百年来许多国家投入了大量的资金与人才研究开发海洋发电，但由于大海波动方向很不规则，而且天气变化无常，然而现如今的海洋发电设备大多存在着能量吸收及转换效率低、制造成本高、抗自然灾害能力不足的等因素，导致海洋发电产业长期以来迟迟未能进入产业化发展。 [0003] 中国发明专利号为201010561662.8专利名称为一种波浪发电方法以及实施此方法的系统，该发明利用浮子在波浪的作用下摇摆浮动带动了单向转换装置做单向旋转发电，虽然该发明能较好的把波浪能以机械能的形式直接带动发电机组件发电，但在海洋中由于波浪能方向的不稳定性只能单方向的吸收海浪的来回动能，如要同时吸收海浪的侧面动能及多角度的波动能则需要同时在不同角度方位安装更多的发电装置，导致该发明海浪的吸收效率较低，成本投入与产出效益低等不足。 发明内容[0004] 为了克服现有产品技术的诸多不足，本发明其目的在于提供一种能同时吸收来自不同方向的摇摆动力，同时把这种摇摆动力转换为单向旋转的机械传动动力，并透过惯性飞轮、增速装置及发电机组件来实现发电。本发明产品结构紧凑、抗自然灾害能力强、造价及维护成本比较低廉，可广泛应用多种环境的海洋发电领域且不限于海洋发电领域。 [0005] 本发明还包括：所述的单向转换装置、惯性飞轮、增速齿轮组件、发电机组件、摇摆装置，所述的单向转换装置包括：能吸收前后摇摆动力源并利用超越离合器与齿轮相结合转换为单向旋转动力并把这种单向旋转动力传输给动力输出轴的第一摇摆输入轴；能吸收左右摇摆动力源并利用超越离合器与齿轮相结合转换为单向旋转动力并把这种单向旋转动力传输给动力输出轴的第二摇摆输入轴；能吸收水平摇摆动力源并利用超越离合器与齿轮相结合转换为单向旋转动力并把这种单向旋转动力传输给动力输出轴的第三摇摆输入轴；动力输出轴。 [0006] 所述的第一摇摆输入轴与第二摇摆输入轴水平直角错开，即是所述的第一摇摆输入轴与第二摇摆输入轴的摇摆方位不一样；所述的第三摇摆输入轴与第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴垂直直角错开，即是所述的第三摇摆输入轴与第一摇摆输入轴和第二摇摆输入轴的摇摆方位不一样；所述的第一摇摆输入轴的轴线上安装有第一齿轮、第二齿轮、第一超越离合器、第二超越离合器，所述的第一超越离合器与第二超越离合器的动力传动方向相反，所述的第二摇摆输入轴的轴线上安装有第三齿轮、第四齿轮、第三超越离合器、第四超越离合器，所述的第三超越离合器与第四超越离合器的动力传动方向相反，所述的第三摇摆输入轴的轴线上安装有第五齿轮、第六齿轮、第五超越离合器、第六超越离合器，所述的第五超越离合器与第六超越离合器的动力传动方向相反，所述的动力输出轴可啮合于第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮中的任何一个齿轮；所述的第六齿轮和第五齿轮的齿轮直径大于第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮的齿轮直径；所述的第五齿轮和第六齿轮同时啮合于第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮，但此时的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮的齿轮齿相互不碰触；所述的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮在第一超越离合器、第二超越离合器、第三超越离合器、第四超越离合器、第五超越离合器、第六超越离合器的作用下始终保持独自的单向旋转；所述的动力输出轴安装有惯性飞轮，所述的动力输出轴连接增速齿轮组件；所述的增速齿轮组件的动力输出轴连接发电机组件；所述的第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴、第三摇摆输入轴可选择性的安装摇摆装置；所述的摇摆装置可根据设计需要设置为摆锤、浮力舱、水波轮（螺旋桨或者叶片）或者为其它摇摆物体；所述的第一摇摆输入轴可悬挂安装在摇摆装置上，第二摇摆输入轴安装有摆锤，第三摇摆输入轴安装有水平摆锤；所述的增速齿轮组件、发电机组件或者单向转换装置都可安装在一个密封舱内部安装于海底或者海面上，避免与海水的直接接触；所述的单向转换装置可为单独的密封体，第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴、第三摇摆输入轴、动力输出轴均安装有所需要的轴承及油封以防止漏油及达到减少机械磨损及隔水效果；所述增速齿轮组件的齿轮增速比可根据该发明所选择海洋区域的波浪波动频率范围的大小或者水流流速情况来设定齿轮的增速比，以适应于发电机发电电压及发电频率所需的转速要求；发电机组件也可根据需要，安装稳压整流器整流后直接并入电池充电，或者可以借鉴现有的风能发电并网方式直接并入国家电网。 [0007] 本发明的有益效果是：由于本发明的单向转换安装有三支不同方位的摇摆输入轴，可以同时吸收来自不同方向的摇摆动力源，具有不稳定动力源的能量收集机械转换效率高、结构简单紧凑、造价与维护成本相对低廉等有益效果，可应用于多种具有不稳定摇摆动力源的场所发电特别适用于多种海洋环境的发电。当浮力舱选用全封闭结构具有抗自然灾害能力强等特点，浮力舱安装水位平衡装置和整流鳍以后可以很好的吸收海浪的冲击力和加大上下浮动的角度，从而更好的提高发电效率。附图说明 [0008] 图1、三摇摆输入轴单向转换装置正视剖面示意图。 [0009] 图2、三摇摆输入轴单向转换装置侧视剖面示意图。 [0010] 图3、双摇摆输入轴与动力输出轴不同一方剖面示意图。 [0011] 图4、双摇摆输入轴与动力输出轴同一方向剖面示意图。 [0012] 图5、多浮力舱摇摆发电装置组合示意图。 [0013] 图6、多浮力舱摇摆发电装置组合舱内发电机组合示意图。 [0014] 图7、摇摆输入轴安装固定海上浮体支架示意图。 [0015] 图8、单个单向转换装置安装于海上浮体支架示意图。 [0016] 图9、多个单向转换装置组合安装于海上浮体支架示意图。 [0017] 图10、单向转换装置安装重锤悬挂于浮力舱摇摆装置俯视剖面示意图。 [0018] 图11、单向转换装置安装重锤悬挂于浮力舱摇摆装置侧视结构示意图。 [0019] 图12、单向转换装置增加辅助摇摆输入轴示意图 。 [0020] 附图中标号：1-第一齿轮； 2-第二齿轮； 3-第三齿轮； 4-第四齿轮； 5-第五齿轮； 6-第六齿轮； 7-第一超越离合器； 8-第二超越离合器； 9-第三超越离合器； 10-第四超越离合器； 11-第五超越离合器； 12-第六超越离合器； 13-第一摇摆输入轴； 14-第二摇摆输入轴； 15-第三摇摆输入轴； 16-动力输出轴； 17-惯性飞轮； 18-支架； 19-发电机组件； 20-辅助摇摆输入轴； 21-辅助齿轮组； 22-单向转换装置； 23-摇摆装置； 24-增速齿轮组件； 25-增速齿轮组件动力输出轴； 26-海上浮体； 27-整流鳍； 28-锚链组件。 具体实施方式[0021] 下面结合附图对本发明作进一步说明：本发明的单向转换装置如附图1-4所示；所述的单向转换装置22包括：能吸收前后摇摆动力源并利用超越离合器与齿轮相结合转换为单向旋转动力并把这种单向旋转动力传输给动力输出轴的第一摇摆输入轴13；能吸收左右摇摆动力源并利用超越离合器与齿轮相结合转换为单向旋转动力并把这种单向旋转动力传输给动力输出轴的第二摇摆输入轴14；能吸收水平摇摆动力源并利用超越离合器与齿轮相结合转换为单向旋转动力并把这种单向旋转动力传输给动力输出轴的第三摇摆输入轴15；动力输出轴16。 [0022] 所述的第一摇摆输入轴13的轴线上安装有第一齿轮1、第二齿轮2、第一超越离合器7和第二超越离合器8，所述的第一超越离合器7与第二超越离合器8的动力传动方向相反，所述的第二摇摆输入轴14的轴线上安装有第三齿轮3、第四齿轮4、第三超越离合器9和第四超越离合器10，所述的第三超越离合器9与第四超越离合器10的动力传动方向相反，所述的第三摇摆输入轴15的轴线上安装有第五齿轮5、第六齿轮6、第五超越离合器11和第六超越离合器12，所述的第五超越离合器11与第六超越离合器12的动力传动方向相反；所述的动力输出轴16可啮合于第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4、第五齿轮5、第六齿轮6中的任何一个齿轮，当动力输出轴16跟摇摆输入轴同一方向时，摇摆输入轴为空心体，动力输出轴16可以穿插于空心的摇摆输入轴内部把单向旋转动力传出，或者也可以动力输出轴16设制为空心体，摇摆输入轴穿插于空心的动力输出轴16轴心内部；所述的第六齿轮6和第五齿轮5的齿轮直径大于第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3和第四齿轮4的齿轮直径；所述的第五齿轮5和第六齿轮6同时啮合于第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4，但此时的第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4的齿轮相互不碰触；所述的第一齿轮1、第二齿轮2、第三齿轮3、第四齿轮4、第五齿轮5和第六齿轮6在第一超越离合器7、第二超越离合器8、第三超越离合器9、第四超越离合器10、第五超越离合器11、第六超越离合器12的作用下始终保持独自的单向旋转；所述的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14、第三摇摆输入轴15的其中一支摇摆输入轴可以不用分为两段左右两边输入。如附12图所示所述的第一摇摆输入轴、第二摇摆输入轴、第三摇摆输入轴其中的任何输入轴可根据应用需要安装增加辅助摇摆输入轴20及辅助摇摆齿轮组21。在此本发明的单向转换装置22的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14、第三摇摆输入轴15可根据应用需要只保留其中的任何一支或两支摇摆输入轴及相关的齿轮和超越离合器。另外，在本实施方式中对本发明的单向转换装置进行了说明，但本发明的单向转换装置并不限制于此实施方式。例如：本发明的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14、第三摇摆输入轴15可以应用其它更为复杂的齿轮组合方式来实现单向装换，或者应用液压、气压辅助装置均可以实现把来自不同方向的摇摆动力源转换为单向旋转动力。 [0023] 以上对本发明的单向转换装置22进行了说明，下面结合附图10-11所示作进一步说明，第二摇摆输入轴14安装并固定于摇摆装置（浮力舱）23的支架18上，在此，第二摇摆输入轴14为空心轴体，动力输出轴16穿插于第二摇摆输入轴14一端为空心轴的内部，第一摇摆输入轴13和第三摇摆输入轴15均可以安装摇摆装置（摆锤）23，当浮力舱23在波浪的作用下前后摆动或左右摆动时，第一摇摆输入轴13或第三摇摆输入轴15上的摆锤23会在自身重力的作用下来回摆动或者带动整个单向摇摆装置22来回摆动，都会带动动力输出轴16做单向旋转，动力输出轴16安装有惯性飞轮17同时连接增速齿轮组件24，增速齿轮组动力输出轴25连接并带动发电机组件19发电。在此，浮力舱内部至少可以安装一套单向转换装置22及相关的增速齿轮组件24、发电机组件26，为了能让浮力舱23在海浪的作用下加大摆动能力，浮力舱23可以增加整流鳍27。浮力舱23可以增加锚链组件28固定。在本实施方式中的浮力舱23还可以用其它摇摆装置代替，例如汽车、船只等其它摇摆物体，以上本发明对浮力舱及摆锤作了概括性的描述但并对其形状及材质的限制。 [0024] 在以上实施方式中，对本发明做了详细说明。但是，本发明并不限定于此结构。例如附图5-6所示，浮力舱23可以由多个浮力舱23结合多个单向转换装置22组成，在此，单向转换装置22为防水密封体结构安装于浮力舱23外部，第二摇摆输入轴14安装固定于浮力舱23外部，动力输出轴16穿插于第二摇摆输入轴14一端为空心轴的内部，惯性飞轮17、增速齿轮组件24、发电机组件19安装于浮力舱23内部，浮力舱23前后或前后左右均可以如此安装单向转换装置22，每个浮力舱23上的单向转换装置22的第一摇摆输入轴13可以通过连接杆连接另一个浮力舱23或者另一个浮力舱23上的单向转换装置22的第一摇摆输入轴13组成发电群。在本实施方式中浮力舱23可以单排线式排列多浮力舱连接组成，也可以多排网格式并列多浮力舱连接组成，另外，在本实施方式中还可以增加安装第三摇摆输入轴15同时选择性的安装摆锤23或者水波轮23。 [0025] 在以上实施方式中，对本发明做了详细说明。但是，本发明并不限定于此结构。例如附图7-9所示，第三摇摆输入轴15安装固定于海上浮体支架，第一摇摆输入轴13和第二摇摆输入轴14安装有可以随海浪漂浮转动的浮力舱23，当浮力舱23受到海浪的冲击时可以带动第一摇摆输入轴13和第二摇摆输入轴14或者带动整个摇摆装置摆动，从而带动第三摇摆输入轴摆动，从而带动动力输出轴16转动，动力输出轴16在惯性飞轮17的作用下平稳的带动增速齿轮组件24，增速齿轮组动力输出轴25连接并带动发电机组件19发电。在本实施方式中，对单向转换装置方式及整个发电装置的安装做了详细说明，但本实施方式并不限定于此，例如，第一摇摆输入轴13安装固定于支架18，第二摇摆输入轴14安装浮力舱23；在此，第一摇摆输入轴13安装固定于支架18，可以横着安装也可以竖着安装；第三摇摆输入轴15可根据需要安装浮力舱23。 [0026] 海上浮体26可以安装多个支架18同时安装多组发电装置组成发电群。在此，以上所述的海上浮体26可以由岸边的固定物或者海底打桩延伸出来的支柱、大型的漂浮物等代替。 [0027] 其它变形实施方式：在以上实施方式中，对本发明做了详细说明。但是，本发明并不限定于此结构。例如以上所述的第一摇摆输入轴13、第二摇摆输入轴14、第三摇摆输入轴15中任何一支摇摆输入轴可根据需要安装水波轮（螺旋桨或者叶片）23或者摆锤23。 [0028] 在以上实施方式中，对本发明做了详细说明。但是，本发明并不限定于此。例如在不改变本发明的整体构思上，所做的改变均在本发明的权利保护范围之内。 |
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