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一种流致振动组合发电装置

阅读:233发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种流致振动组合发电装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种流致振动组合发电装置,包括多个沿圆周方向均匀地分布在固定在桩 基础 上中支柱外 侧壁 海流能 组合发电单元,每个所述海流能组合发电单元从上到下依次为与所述中立柱固定连接的 水 平设置的上层 连接杆 、中层连接板和下层连接板,所述上层连接杆和中层连接板之间设有 风 扇型海流能发电单元,所述中层连接板和下层连接板之间设有涡激振 动能 补获装置。本发明由扇型海流能发电方式与涡激振动能补获装置组成,利用海流能进行发电。涡扇型海流能发电方式相对于传统的扇叶式发电方式阻 力 更小、利用率更高,涡激振动能捕获装置利用海流脱涡的振动带动压电片产生电量,相对而言 能量 来源更加直接且成本低结构简单。,下面是一种流致振动组合发电装置专利的具体信息内容。

1.一种流致振动组合发电装置,其特征在于:包括多个沿圆周方向均匀地分布在固定在桩基础(8)上中支柱(18)外侧壁海流能组合发电单元(6),每个所述海流能组合发电单元(6)从上到下依次为与所述中立柱固定连接的平设置的上层连接杆(18-1)、中层连接板(19)和下层连接板(20),所述上层连接杆(18-1)和中层连接板(19)之间设有扇型海流能发电单元(6-1),所述中层连接板(19)和下层连接板(20)之间设有涡激振动能补获装置(26)。
2.如权利要求1所述的流致振动组合发电装置,其特征在于:每个所述风扇型海流能发电单元(6-1)包括下转轴(23)和涡叶(21),所述涡叶(21)通过固定环(22)与下转轴(23)固定连接,所述固定环(22)固定套设在下转轴(23)上,所述上转轴(23)为空心圆柱体,套设安装在设有顶端和底端分别和上层连接杆(18-1)、中层固定板(19)都固定连接的圆杆(24-1)上,所述上转轴(23)能够围绕圆杆(24-1)转动。
3.如权利要求1所述的流致振动组合发电装置,其特征在于:每个涡激振动能补获装置(26)包括下支柱(24)、壳体(26-1)、偏振片(26-7)、压电片(26-2)、曲板(26-2-1)、导向片(25),所述壳体(26-1)由上壳面(26-9-1)、下壳面(26-9-2)和位于外侧的后端面(26-10)组成,所述壳体(26-1)前后两侧为不封闭的矩形通孔(26-12),所述上壳面(26-9-1)和下壳面(26-9-2)设有和偏振片(26-7)对应的弧形滑道(28),所述偏振片(26-7)的上下两端分别嵌入所述滑道(28)中,所述偏振片(28)能够沿着滑道摆动,所述偏振片(26-7)上套有多个曲板(26-2-1),所述曲板(26-2-1)上设有弧形孔(31),所述弧形孔(31)内开有第一槽道(32),同时偏振片(26-7)上也开有同样宽度的第二槽道(30),多个C滚珠(33)分别设置于第一槽道(32)和第二槽道(30)内,所述弧形曲板(26-2-1),还包括压电片(26-2),每个压电片(26-
2)一端固定连接对应的曲板(26-2-1),另一端固定在所述后端面(26-10)的竖直面板(26-
11)上的定位槽(26-4),所述压电片(26-2)表面包覆有密封弹性材料(26-13),在所述定位槽(26-4)中,所述密封弹性材料(26-13)和压电片(26-2)之间夹置有导电片(26-2-2),所述导电铜片(26-2-2)通过导线(26-3)依次连接位于下支柱(24)中的整流稳压装置(26-5)和配电箱(26-6)。
4.如权利要求3所述的流致振动组合发电装置,其特征在于:所述上壳面(26-9-1)和下壳面(26-9-2)的靠近内侧处设有与下支柱(24)直径相同的圆形孔(29-1)使下支柱(24)能够竖直穿过,所述圆形孔(29-1)外一设置同轴的空心圆柱体(26-8),所述空间圆柱体(26-
8)上端和上壳面(26-9-1)连接,下端穿过下壳面(26-9-2)与下部的导向片(25)固定连接。
5.如权利要求3所述的流致振动组合发电装置,其特征在于:所述下支柱(24)与圆形孔(29-1)相配合的一周设有第一凹槽(27-1),所述圆形孔的内壁设有同样的第二凹槽(29),第一凹槽(27-1)和第二凹槽(29)的结合处设有B滚珠(27)在其内部滚动,利用B滚珠(27)将壳体(26-1)和下支柱(24)活性连接,使壳体(26-1)绕下支柱(24)圆周运动,进行摆动。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的流致振动组合发电装置,其特征在于:所述中支柱(18)中安装有发电机和存储电箱。
7.如权利要求1-5任一权利要求所述的流致振动组合发电装置,其特征在于:所述桩基础为三爪式。

说明书全文

一种流致振动组合发电装置

技术领域

[0001] 本发明属于海洋资源利用领域,特别涉及一种流致振动组合发电装置。

背景技术

[0002] 随着经济的不断发展,陆上能源的开发已经无法满足人类对于能源的需求。在占地球表面 71%的海洋中,蕴藏着大量的新型能源。海洋新能源的开发和利用受到国际社会越来越广泛的关注。其中包括海流能,海流能一直以来基本采用涡扇进行能源利用,形式太过单一且利用率低、转化不稳定,故如何改变利用方式且提高利用率及稳定性,成为近几年越来越关注的课题。

发明内容

[0003] 1、 所要解决的技术问题:现有海洋新能源的开发和利用形式太过单一且利用率低,转化不稳定。
[0004] 2、 技术方案:为了解决以上问题,本发明提供了一种流致振动组合发电装置,包括多个沿圆周方向均匀地分布在固定在桩基础上中支柱外侧壁海流能组合发电单元,每个所述海流能组合发电单元从上到下依次为与所述中立柱固定连接的平设置的上层连接杆、中层连接板和下层连接板,所述上层连接杆和中层连接板之间设有扇型海流能发电单元,所述中层连接板和下层连接板之间设有涡激振动能补获装置。
[0005] 每个所述风扇型海流能发电单元包括下转轴和涡叶,所述涡叶通过固定环与下转轴固定连接,所述固定环固定套设在下转轴上,所述上转轴为空心圆柱体,套设安装在设有顶端和底端分别和上层连接杆、中层固定板都固定连接的圆杆上,所述上转轴能够围绕圆杆转动。
[0006] 每个涡激振动能补获装置包括下支柱、壳体、偏振片、压电片、曲板、导向片,所述壳体由上壳面、下壳面和位于外侧的后端面组成,所述壳体前后两侧为不封闭的矩形通孔,所述上壳面和下壳面设有和偏振片对应的弧形滑道,所述偏振片的上下两端分别嵌入所述滑道中,所述偏振片能够沿着滑道摆动,所述偏振片上套有多个曲板,所述曲板上设有弧形孔,所述弧形孔内开有第一槽道,同时偏振片上也开有同样宽度的第二槽道,多个C滚珠分别设置于第一槽道和第二槽道内,所述弧形曲板,还包括压电片,每个压电片一端固定连接对应的曲板,另一端固定在所述后端面的竖直面板上的定位槽,所述压电片表面包覆有密封弹性材料,在所述定位槽中,所述密封弹性材料和压电片之间夹置有导电片,所述导电铜片通过导线依次连接位于下支柱中的整流稳压装置和配电箱。
[0007] 所述上壳面和下壳面的靠近内侧处设有与下支柱直径相同的圆形孔使下支柱能够竖直穿过,所述圆形孔外一设置同轴的空心圆柱体,所述空间圆柱体上端和上壳面连接,下端穿过下壳面与下部的导向片固定连接。
[0008] 所述下支柱与圆形孔相配合的一周设有第一凹槽,所述圆形孔的内壁设有同样的第二凹槽,第一凹槽和第二凹槽的结合处设有B滚珠在其内部滚动,利用B滚珠将壳体和下支柱活性连接,使壳体绕下支柱圆周运动,进行摆动。
[0009] 所述中支柱中安装有发电机和存储电箱。
[0010] 所述桩基础为三爪式。
[0011] 3、 有益效果:本发明装置由扇型海流能发电方式与涡激振动能补获方式组成,利用海流能进行发电。其特点在于一种新型利用涡激振动能捕获装置。涡扇型海流能发电方式相对于传统的扇叶式发电方式阻更小、利用率更高,涡激振动能捕获装置利用海流脱涡的振动带动压电片产生电量,相对而言能量来源更加直接且成本低结构简单。
附图说明
[0012] 图1是本发明的整体结构示意图。
[0013] 图2是本发明的剖视图。
[0014] 图3是本发明涡激振动能发电单元的剖视图。
[0015] 图4是本发明涡激振动能补获装置的三维示意图。
[0016] 图5是本发明涡激振动能补获装置的俯视图。
[0017] 图6是本发明涡激振动能补获装置后端面的剖视图。
[0018] 图7是本发明偏振片与曲板组合的三维示意图。
[0019] 图8是本发明偏振片与曲板组合的剖视图。
[0020] 图9是本发明偏振片与曲板组合的俯视图。
[0021] 图10是本发明的涡扇的整体结构示意图。
[0022] 图11是本发明的桩基础的主视图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图来对本发明进行详细说明。
[0024] 如图1和图2所示,一种流致振动组合发电装置,包括多个沿圆周方向均匀地分布在固定在桩基础8上中支柱18外侧壁海流能组合发电单元6,每个所述海流能组合发电单元6从上到下依次为与所述中立柱固定连接的水平设置的上层连接杆18-1、中层连接板19和下层连接板20,所述上层连接杆18-1和中层连接板19之间设有风扇型海流能发电单元6-1,所述中层连接板19和下层连接板20之间设有涡激振动能补获装置26。
[0025] 每个风扇型海流能发电单元6-1包括下转轴23和涡叶21,如图10所示,所述海流能发电单元6-1的涡叶21数量为多片,均匀分布在下转轴23的外围,共同形成漩涡结构,所述涡叶21通过固定环22与下转轴23固定连接,所述固定环22固定套设在下转轴23上,所述上转轴23为空心圆柱体,套设安装在设有顶端和底端分别和上层连接杆18-1、中层固定板19都固定连接的圆杆24-1上,所述上转轴23能够围绕圆杆24-1转动。风扇型海流能发电单元6-1进行工作时,涡叶21在海流的冲击作用下,进行顺时针或逆时针的旋转,通过固定环22带动下转轴23的转动,并结合中支柱18内的发电机,实现水流的发电。
[0026] 所述涡激振动能补获装置26包括下支柱24、壳体26-1、偏振片26-7、压电片26-2、曲板26-2-1、导向片25、空心圆柱体26-8,壳体26-1由上壳面26-9 -1、下壳面26-9-2和后端面26-10组成,安装在下支柱24的外侧。壳体26-1的上壳面26-9 -1、下壳面26-9-2设有对应的弧形滑道28。偏振片26-7的上下两端分别嵌入弧形滑道28中,偏振片26-7可沿着弧形滑道摆动。
[0027] 压电片26-2与曲板26-2-1均由弹性模量较小的柔性压电陶瓷材料制成,在其表面包覆有密封弹性材料26-13。压电片26-2的两端分别连接曲板26-2-1和壳体26-1后端面26-10的竖直面板26-11,压电片的一端通过竖直面板26-11上开设的定位槽26-4进行固定,另一端与曲板连接固定,与竖直面板26-11连接的一端在密封弹性材料26-13和压电片13之间夹置有导电铜片26-2-2,导电铜片26-2-2通过导线26-3依次连接位于下支柱24中的整流稳压装置26-5和配电箱26-6,曲板26-2-1上的弧形孔31内开有第一槽道32,同时偏振片26-7上也开有同样宽度的槽第二道30,四个滚珠33分别位于曲板26-2-1与偏振片26-7组合槽道内。
[0028] 所述后端面26-10是由一个位于中间位置且竖直连接上下壳面26-9的竖直面板26-11构成,竖直面板26-11的两侧为不封闭的矩形通孔26-12,供水流穿过,保证水流速度不会降低,如图9所示。壳体26-1的上壳面26-9 -1、下壳面26-9-2的前部设有与下支柱24直径相同的圆形孔29-1可供下支柱24竖直穿过,下支柱24与圆形孔29-1配合的一周设有第一凹槽27-1,圆形孔的侧壁同样设有第二凹槽29,第一凹槽27-1和第二凹槽29结合可供B滚珠
27在其内部滚动,利用B滚珠27将壳体26-1和下支柱24活性连接使壳体26-1绕桩基础圆周运动,进行摆动。
[0029] 空心圆柱体26-8上端与壳体上壳面的圆形孔同轴且与壳体上壳面竖直固定连接,同时穿过下壳面与下部的导向片25固定连接,即能实现导向片在海流的带动下改变自身方向的同时改变整个涡激振动能补获装置26的方向,使得涡激振动能捕获装置始终位于水流方向正下游,提高涡激振动能捕获效率。
[0030] 涡激振动能补获装置26进行工作时当水流经过下支柱24时,形成固定频率的交替泄放的漩涡,该漩涡流经空心圆柱体26-8进入壳体26-1内,引起偏振片26-7的涡激共振,由于尾流驰振效应,偏振片26-7的振动幅度会进一步得到加强。通过调节振片26-7厚度、密度和曲板26-2-1的弯曲程度及其材料的弹性模量,可以调节偏振片26-7的固有频率,当偏振片26-7的固有频率和脱涡频率相等时,此时偏振片的振动幅度最大。偏振片26-7在沿着弧形滑道28摆动时,由于曲板的弧形形状,使得弧形曲板26-2-1发生形变,同时带动后方连接的压电片26-2发生弯曲变形,由于压电效应,使机械能直接转换为电能,连接导电铜片26-2-2的导线26-3将该部分电能输送到整流稳压装置26-5,将该部分电能的电流形式转换为直流电在输送到配电箱26-6;配电箱26-6可通过拉线,将电能储存至中支柱18的储存电箱中。
[0031] 在涡激振动能补获装置设计阶段,可根据具体的应用情况,考虑包括水流流速流向、支柱直径等参数,通过仿真模拟,选择合适的偏振片的受力弧度、材料、密度和曲板的材料、密度和弯曲弧度,以使得偏振片的振动幅度能保持在较大范围内,提高发电量。本发明可根据实际情况,在涡激振动能捕获装置内连接多个压电片26-2,在竖直面板26-11上开设相应数目的定位槽26-4,并将压电片26-2两端分别嵌于竖直面板26-11内定位槽26-4和与曲板26-2-1相固定。
[0032] 所述柱基础8位于所述海流能组合发电系统6的下方,海流能组合发电系统和桩基础8位于吃水线以下。
[0033] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上,但它们并不是用来限定本发明的,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明之精神和范围内,自当可作各种变化或润饰,因此本发明的保护范围应当以本申请权利要求保护范围所界定的为准。
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