一种自偏航浮动式水平轴潮流能收集及发电设备

1.本实用新型涉及海洋能利用装置技术领域，具体为一种自偏航浮动式水平轴潮流能收集及发电设备。


背景技术：

2.潮流能发电装备需要工作在恶劣的海洋工况环境中，因此对潮流能发电装置的可靠性要求较高。现在的潮流能发电装置大多采用发电机和桨叶直连置于海面以下收集潮流能，将潮流能转化成机械能再通过发电机转换成电能并入海底电缆，这种方式能量转化率较高，使用比较普遍，但是风险比较大，对于发电机的防水防腐要求比较高，一旦防水泄漏，发电机将会烧毁，维护费用居高不下。
3.为此，现有技术中出现一种浮动式水平轴潮流能收集及发电设备，其利用叶片将潮流转换成机械动能，机械动能通过设备内部结构转换成液压能，液压能通过软管储存到海水水面上的液压储能罐里进行储能，这样就实现了潮流能转化成液压能的能量收集和储存过程；液压能再通过液压马达等动力结构驱动发电机运转，以实现发电过程。其在工作过程中即使发生防水泄露，也能够通过及时关闭液压油供应等操作，避免造成设备损坏和海洋污染，设备寿命会极大延长，维修成本会大幅度降低。但是，该类浮动式水平轴潮流能收集及发电设备的潮流能收集机构固定连接在浮体的固定连接板件上，因此当潮流方向发生变化时，其潮流能利用率就会大幅降低。


技术实现要素：

4.本实用新型针对解决现有技术中潮流能收集及发电设备的潮流能收集机构难以保持高效率能量收集的问题，设计了一种自偏航浮动式水平轴潮流能收集及发电设备。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种自偏航浮动式水平轴潮流能收集及发电设备，包括位于水面上方且由液压动力元件驱动的发电机、固定连接件、垂直连接于所述固定连接件底面的立柱、固定连接于所述立柱底端的柱形壳体以及轮毂，所述轮毂的外壁沿周向均匀设有叶片，所述立柱的内腔设有进油管和出油管，所述柱形壳体内腔设有将所述轮毂转动机械能转换成液压能的机构，所述轮毂转动安装于所述柱形壳体的一端，所述柱形壳体的另一端固定连接有平衡壳体，所述平衡壳体外端面的中部固定连接有基座，所述基座的中部沿竖直方向固定连接有尾翼，所述尾翼为平面板体结构，所述立柱的顶端与所述固定连接件转动连接。
6.优选的，所述固定连接件包括固定板、固定套和转动板，所述固定套的靠近底端位置套接于所述固定板中部，所述固定套底端的外缘固定连接有环形板，所述转动板转动套接于所述固定套位于所述固定板与所述环形板之间的位置，所述环形板与所述立柱内腔的顶端转动套接，所述立柱顶端的外缘固定连接有连接法兰，所述连接法兰固定连接于所述转动板的底面。
7.优选的，所述转动板顶面靠近外缘位置沿周向均匀开设有多个球面槽二，所述固
定板底面对应于所述球面槽二的位置开设有环形槽一，所述球面槽二内转动安装有上滚球。
8.优选的，所述环形板的顶面沿周向均匀开设有多个球面槽一，所述转动板底面对应于所述球面槽一的位置开设有环形槽二，所述球面槽一内转动安装有下滚球。
9.优选的，所述基座包括固定连接于所述平衡壳体外端面中部的连接圆板以及固定连接于所述连接圆板外侧面的卡槽，所述尾翼底端一侧的延伸板固定安装于所述卡槽内。
10.优选的，所述柱形壳体包括活塞壳体、固定对接于所述活塞壳体里端的集油口壳体以及固定对接于所述活塞壳体外端的主机壳体，所述主机壳体内腔的外端转动安装有凸轮转子，所述凸轮转子的轴心固定套接有主轴，所述主轴的外端固定套接于所述轮毂的轴心处，所述凸轮转子的内侧面沿周向均匀设置有活塞，所述活塞分别对应滑动套接于所述活塞壳体内沿轴向设置的活塞腔内，所述集油口壳体顶面与所述出油管的底端插接，所述出油管的输出端依次与海面上方的液压储能罐和液压马达连接，液压马达的动力输出端与发电机的动力输入端传动连接，所述活塞壳体内活塞腔的里端与所述出油管的输入端之间通过单向阀结构连接，所述主机壳体的顶面与所述进油管的底端插接，所述活塞内腔外端设置有与所述主机壳体内腔连通的通孔，所述活塞内腔的里端设置有单向阀结构。
11.优选的，所述轮毂与所述主机壳体之间设置有动密封外罩，所述动密封外罩的里端与所述主机壳体的外端固定连接，所述轮毂的内侧边缘处与所述动密封外罩外侧的边缘处转动卡接。
12.优选的，所述轮毂的外侧可拆卸固定连接有导流罩。
13.优选的，所述主轴与所述主机壳体的外端之间设置有机械动密封。
14.优选的，所述主轴外端面的中心固定连接有杆体，且杆体的外端与所述导流罩内腔外侧壁的中心可拆卸固定连接。
15.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型涉及的自偏航浮动式水平轴潮流能收集及发电设备不仅能够避免设备损坏造成的海洋污染物体，降低设备使用成本；而且能够通过尾翼自动寻找最佳受力方向，以最大效率的方式将潮流能转换成液压能。
附图说明
17.图1为本实用新型整体的主视结构示意图；
18.图2为本实用新型图1中a处的放大结构示意图；
19.图3为本实用新型图1中b处的放大结构示意图；
20.图4为本实用新型基座的立体结构示意图。
21.图中：1-固定连接件：11-固定板；111-环形槽一；12-固定套；121-环形板；122-球面槽一；13-转动板；131-球面槽二；132-环形槽二；14-上滚球；15-下滚球；
22.2-立柱；21-连接法兰；
23.3-柱形壳体；31-活塞壳体；32-集油口壳体；321-出油管；33-主机壳体；331-进油管；34-主轴；35-机械动密封；36-凸轮转子；37-活塞；
24.4-轮毂；41-叶片；42-导流罩；
25.5-动密封外罩；
26.6-平衡壳体；
27.7-基座；71-连接圆板；72-卡槽；
28.8-尾翼。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案，一种自偏航浮动式水平轴潮流能收集及发电设备，包括位于水面上方且由液压动力元件驱动的发电机、固定连接件1、垂直连接于固定连接件1底面的立柱2、固定连接于立柱2底端的柱形壳体3以及轮毂4，轮毂4的外壁沿周向均匀设有叶片41，立柱2的内腔设有进油管331和出油管321，柱形壳体3内腔设有将轮毂4转动机械能转换成液压能的机构，轮毂4转动安装于柱形壳体3的一端，柱形壳体3的另一端固定连接有平衡壳体6，平衡壳体6外端面的中部固定连接有基座7，基座7的中部沿竖直方向固定连接有尾翼8，尾翼8为平面板体结构，立柱2的顶端与固定连接件1转动连接。
31.本实施例中，固定连接件1包括固定板11、固定套12和转动板13，固定套12的靠近底端位置套接于固定板11中部，固定套12底端的外缘固定连接有环形板121，转动板13转动套接于固定套12位于固定板11与环形板121之间的位置，环形板121与立柱2内腔的顶端转动套接，立柱2顶端的外缘固定连接有连接法兰21，连接法兰21固定连接于转动板13的底面。
32.本实施例中，转动板13顶面靠近外缘位置沿周向均匀开设有多个球面槽二131，固定板11底面对应于球面槽二131的位置开设有环形槽一111，球面槽二131内转动安装有上滚球14。
33.本实施例中，环形板121的顶面沿周向均匀开设有多个球面槽一122，转动板13底面对应于球面槽一122的位置开设有环形槽二132，球面槽一122内转动安装有下滚球15。
34.本实施例中，基座7包括固定连接于平衡壳体6外端面中部的连接圆板71以及固定连接于连接圆板71外侧面的卡槽72，尾翼8底端一侧的延伸板固定安装于卡槽72内。
35.本实施例中，柱形壳体3包括活塞壳体31、固定对接于活塞壳体31里端的集油口壳体32以及固定对接于活塞壳体31外端的主机壳体33，主机壳体33内腔的外端转动安装有凸轮转子36，凸轮转子36的轴心固定套接有主轴34，主轴34的外端固定套接于轮毂4的轴心处，凸轮转子36的内侧面沿周向均匀设置有活塞37，活塞37分别对应滑动套接于活塞壳体31内沿轴向设置的活塞腔内，集油口壳体32顶面与出油管321的底端插接，出油管321的输出端依次与海面上方的液压储能罐和液压马达连接，液压马达的动力输出端与发电机的动力输入端传动连接，活塞壳体31内活塞腔的里端与出油管321的输入端之间通过单向阀结构连接，主机壳体33的顶面与进油管331的底端插接，活塞37内腔外端设置有与主机壳体33内腔连通的通孔，活塞37内腔的里端设置有单向阀结构。
36.本实施例中，轮毂4与主机壳体33之间设置有动密封外罩5，动密封外罩5的里端与
主机壳体33的外端固定连接，轮毂4的内侧边缘处与动密封外罩5外侧的边缘处转动卡接。
37.本实施例中，轮毂4的外侧可拆卸固定连接有导流罩42。
38.本实施例中，主轴34与主机壳体33的外端之间设置有机械动密封35。
39.本实施例中，主轴34外端面的中心固定连接有杆体，且杆体的外端与导流罩42内腔外侧壁的中心可拆卸固定连接。
40.工作原理：将立柱2以下部分置于海面以下且潮流速度在1～3m/s的合适位置。由于尾翼8的存在，使设备尾部与水的接触面积更大，同一时间受到的压力更大从而被推开，使得立柱2的顶端相对于固定连接件1转动，从而使整个设备只有处于顺着水流方向时尾翼承受的压力最小，从而实现设备自动定好方向，使得叶片41始终处于正对海水的流动方向。在立柱2相对于固定连接件1转动时，立柱2与转动板13同步相对于固定板11和固定套12转动，期间上滚球14和下滚球15提供了滚动支撑作用，不仅减小了摩擦阻力，而且使得转动更加平稳。
41.定好方向后潮流会沿着导流罩42外缘流向叶片41推动轮毂4旋转，轮毂4旋转会带动主轴34进行旋转，主轴34旋转会带动凸轮转子36进行旋转，从而使得活塞37在活塞壳体31的活塞腔内进行往复运动；从进油管331流进的低压油会通过活塞37的运动做工转换成高压油从出油管321流出，进入到海面上的液压储能罐里，从而完成一次做功，将潮流能连续不断的转换成液压能储存起来。液压储能罐外接液压发达，液压马达连接发电机从而在海面上实现发电。
42.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
43.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。