一种新型双螺旋转子式波浪能发电装置

本发明涉及海洋能发电装置技术领域，具体而言，涉及一种新型双螺旋转子式波浪能发电装置。

背景技术：

随着文明的进步和社会的发展，全球能源需求持续增加。目前，传统化石能源资源的储量日渐枯竭，且大量化石能源的使用又会带来严重的环境污染和气候问题。可再生能源作为自然界中一种可以持续再生、循环利用的能源已成为人们关注的热点；开发可再生能源利用技术已成为实现全球能源低碳供应的关键。在可再生能源利用技术开发中，海洋能发电技术以其独特优势吸引了人们的广泛关注。

海洋能一般是指存在于海水中的可再生能源，包括波浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能等。波浪能是海洋表层海水在风力的作用下波动所蕴藏的动能与势能，其能量品位高，储量大，得到了全球范围的广泛关注。目前利用海洋波浪能发电的方法大致有三种：一是利用海洋波浪的上下运动压缩空气，推动气轮机并带动发电机发电；二是通过海洋波浪能发电装置把波浪运动的机械能直接转化为电能；三是利用波浪能将水引入高位水池积蓄起来，形成一个水头，再冲击水轮机发电。通过海洋波浪能发电装置把波浪运动的机械能直接转化为电能，这种方法简单有效，被广泛研究开发，但普遍存在有波浪能捕捉和发电效率低的问题，尤其是在波浪参数较小的情况下；此外，还普遍存在有发电装置可靠性差，投入产出比低、无法大规模生产应用等问题。

技术实现要素：

本发明提供一种新型双螺旋转子式波浪能发电装置，以解决现有的波浪能发电装置存在波浪能捕捉效率和发电效率低，投入产出比低，工程可靠性差以及不适合大规模批量生产等问题。

本发明是这样实现的：

一种新型双螺旋转子式波浪能发电装置，其特征在于，包括双螺旋转子、导流罩、导流片、主轴、增速齿轮组和发电机，所述导流片与所述双螺旋转子同轴设置，用于控制海水流入所述双螺旋转子，并带动该双螺旋转子转动，所述导流罩套设在所述双螺旋转子和所述导流片上，所述主轴贯穿所述双螺旋转子和所述导流片，且其一端与所述增速齿轮组可转动连接，所述增速齿轮组还与所述发电机可转动连接，所述主轴通过驱动所述增速齿轮组转动，从而带动所述发电机转动。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述双螺旋转子包括由若干个内螺旋叶片组成的内螺旋通道以及由若干个外螺旋叶片组成的外螺旋通道，所述内螺旋叶片与所述外螺旋叶片的螺纹旋向相反。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述导流片包括设于所述双螺旋转子一端的第一导流片，所述第一导流片套设在所述主轴上，且被构造成可沿所述主轴的轴向运动，用于开启或关闭所述内螺旋通道。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述导流片还包括一设于所述双螺旋转子远离所述第一导流片一端的第二导流片，所述第二导流片套设在所述主轴上，且被构造成可沿所述主轴的轴向运动，用于开启或关闭所述外螺旋通道。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述第二导流片上还开设有若干个用于连通所述内螺旋通道的导流口。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述增速齿轮组至少包括一组齿轮，所述齿轮包括一个大齿轮以及一个与所述大齿轮啮合的小齿轮，所述大齿轮与所述主轴可转动连接，所述小齿轮与所述发动机的转轴可转动连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述增速齿轮组的传动比大于1

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述导流罩具有两个端部以及在两个所述端部之间延伸的周壁，两个所述端部分别具有用于海水流入或流出的开口，且至少有一个所述端部被构造成具有收缩波道结构。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述新型双螺旋转子式波浪能发电装置可垂直放置或倾斜放置。

本发明的有益效果是：

1、本发明的新型双螺旋转子式波浪能发电装置包括双螺旋转子、导流罩、导流片、主轴、增速齿轮组和发电机。导流片与双螺旋转子同轴设置，用于控制海水流入双螺旋转子并带动该双螺旋转子转动。导流罩套设在双螺旋转子和导流片上。主轴贯穿双螺旋转子和导流片，其一端与增速齿轮组可转动连接。增速齿轮组还与发电机可转动连接。主轴通过驱动增速齿轮组转动，从而带动发动机转动。本发明结构简单、设计合理，可通过双向采集波浪能进行发电，从而能有效利用波浪能。本发明还可将若干个双螺旋转子式波浪能发电装置通过堆栈化使用，用于大规模波浪能发电，以满足用电需求。

2、本发明的波浪能发电装置能有效利用波浪能等绿色能源进行发电，发电资源清洁可再生，能满足节能减排的要求。

3、本发明可同时捕获波浪的动能和势能，并通过巧妙的设计使得双螺旋转子沿同一个方向转动，把捕获的波浪动能和势能均转化为转子旋转的机械能，并通过主轴传递到增速齿轮组。通过设置具有收缩波道结构的导流罩和增速齿轮组能有效提高波浪能的捕获效率，从而提高发电效率以满足发电机的发电要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1是本发明一实施例的新型双螺旋转子式波浪能发电装置未套设导流罩的结构示意图；

图2是本发明一实施例的新型双螺旋转子式波浪能发电装置的结构示意图；

图3是本发明一实施例的双螺旋转子的结构示意图；

图4是本发明一实施例的第一导流片的结构示意图；

图5是本发明一实施例的第二导流片的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1和图2所示，本发明提供了一种新型双螺旋转子式波浪能发电装置，包括双螺旋转子1、导流罩2、导流片3、主轴4、增速齿轮组5和发电机6。

参照图1所示，在本实施例中，所述导流片3与所述双螺旋转子1同轴设置，用于控制海水流入所述双螺旋转子1，并带动该双螺旋转子1转动。所述导流罩2套设在双螺旋转子1和导流片3上。通过设置导流罩2可以引导海水进入波浪能发电装置用于发电。

具体地，参照图1和图3所示，在本实施例中，所述双螺旋转子1包括由若干个内螺旋叶片11组成的内螺旋通道以及由若干个外螺旋叶片12组成的外螺旋通道，所述内螺旋叶片11与外螺旋叶片12的螺纹旋向相反。

参照图1、图4和图5所示，在本实施例中，所述导流片3包括设于双螺旋转子1一端的第一导流片31，具体地，在第一导流片31的中部开设有一与主轴相适配的第一通孔33，所述主轴贯穿第一通孔33，以使该第一导流片31可沿主轴4运动用于开启或关闭内螺旋通道。所述导流片3还包括一设于所述双螺旋转子1远离第一导流片31一端的第二导流片32。所述第二导流片32的中部开设有一第二通孔34，所述主轴贯穿第二通孔34，以使所述第二导流片32可沿主轴4运动用于开启或关闭外螺旋通道。所述第二导流片32上还开设有若干个与内螺旋通道连通的导流口35，海水可通过导流口35流入内螺旋通道。优选地，导流口35呈扇形。当然应当说明的是，在本发明的其他实施例中，所述导流口35也可为其他形状，本发明不做具体限定。由于内螺旋叶片11和外螺旋叶片12的螺纹旋向相反，因此，在导流片3的控制下无论水流从第一导流片31一端流入还是从第二导流片32一端流入均能实现双螺旋转子1沿同一方向转动。

具体地，当海水从第二导流片32一端流入时，在海水的作用下，第一导流片31向远离双螺旋转子1的一侧运动，而第二导流片32则在海水的作用下抵靠在双螺旋转子1上。此时，第二导流片32将外螺旋通道封闭，海水则从导流口35流入到内螺旋通道，使得双螺旋转子1仅沿逆时针方向转动。当海水从第一导流片31一端流入时，在海水作用下，第一导流片31抵靠在双螺旋转子1上从而将内螺旋通道封闭，而第二导流片32则向远离双螺旋转子1的一侧运动。此时，海水流入外螺旋通道，由于内螺旋叶片11和外螺旋叶片12的螺纹旋向相反，因此双螺旋转子1仍仅沿逆时针方向转动。通过上述的设置能够保证无论海水从双螺旋转子1的任一端流入，该双螺旋转子1始终能沿同一个方向发电，从而实现发电的稳定。

参照图1所示，在本实施例中，所述主轴4贯穿双螺旋转子1和导流片3，且其一端与增速齿轮组5可转动连接。所述增速齿轮组5还与发电机6可转动连接。所述主轴4通过驱动增速齿轮组5转动，从而带动发电机6转动。通常在微波或者小波浪情况下，螺旋转子的转速是不够的。此时，需要通过增速齿轮组5来提高转速，从而满足发电机6的发电需求。

参照图1所示，具体地，所述增速齿轮组5至少包括一组齿轮，所述齿轮包括一个大齿轮51以及一个与大齿轮51啮合的小齿轮52。所述大齿轮51与主轴4可转动连接，所述小齿轮52与发动机6的转轴可转动连接。优选地，所述增速齿轮组5的传动比大于1。

在本实施例中，所述新型双螺旋转子式波浪能发电装置可垂直放置或倾斜放置。当波浪能发电装置垂直放置时，海水自上而下或自下而上进水以带动双螺旋转子1转动。由于无论海水自上而下或自下而上进水，双螺旋转子1均沿同一个方向转动，因此可以双向采集波浪能发电。需要说明的是，本发明的波浪能发电装置无论垂直放置抑或是倾斜放置均能达到相同的效果。

本发明的波浪能发电装置结构简单、设计合理。在发电过程中，通过利用波浪的上下起伏运动，使得双螺旋转子1转动，可把捕获的波浪动能和势能转化为转子旋转的机械能，并通过主轴4传递到增速齿轮组5。本发明可通过双向采集波浪能进行发电，由于内螺旋叶片11与外螺旋叶片12的螺纹旋向相反，因此，能保证双螺旋转子1始终沿同一个方向转动。使用时还可将若干个波浪能发电装置通过堆栈化使用，用于大规模波浪能发电，以满足用电需求。利用波浪能发电，发电资源清洁可再生，能满足节能减排的需求，而且通过设置导流罩2和增速齿轮组5能有效提高波浪能的捕获效率，从而提高发电效率以满足发电机6的发电要求。

参照图2所示，在一个优选实施例中，所述导流罩2具有两个端部以及在两个端部之间延伸的周壁。两个端部分别具有用于海水流入或流出的开口，且至少有一个端部被构造成具有收缩波道结构。所述收缩波道结构类似拉法尔喷管。通过设置收缩波道结构的导流罩2，能够有效提高波浪能捕获效率，以满足发电机6的发电需求。

为便于对本发明的理解，下面详述本发明的具体工作过程。

参照图1所示，当海水从第二导流片32一端流入时，第一导流片31在水流力的作用下远离双螺旋转子1，而第二导流片32则在水流力的作用下贴近并抵靠在双螺旋转子1上。此时，因第二导流片32抵靠在双螺旋转子1上从而将外螺旋通道封闭，使得海水仅流入内螺旋通道并带动双螺旋转子1沿逆时针方向转动。转动的双螺旋转子1再带动主轴4转动，进而带动增速齿轮组5和发电机6转动进行发电。

当海水从第一导流片31一端流入时，第一导流片31在水流力的作用下贴近并抵靠在双螺旋转子1上，而第二导流片32在水流力的作用下则远离双螺旋转子1。此时，因第一导流片31抵靠在双螺旋转子1上从而将内螺旋通道封闭，使得海水仅流入外螺旋通道并带动双螺旋转子1转动。由于内螺旋叶片11与外螺旋叶片12转向相反，因此，此时的双螺旋转子1仍沿逆时针方向转动。转动的双螺旋转子1再带动主轴4转动，进而带动增速齿轮组5和发电机6转动进行发电。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。