专利名称：波浪发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液力机械或液力发动机，尤其是一种将部分构件固定在海底并利
用波浪作为原动力的发电装置。
背景技术：
广阔的海洋蕴涵着巨大的能源，目前许多潮汐发电装置就是在海湾或有潮汐的河 口建筑拦水堤坝，形成水库，并在坝中或坝旁放置水轮发电机组，利用潮汐涨落时海水水位 的升降，使海水通过水轮机时推动水轮发电机组发电，也就是利用海水的势能和动能，通过 水轮发电机转化成电能。 潮汐发电是一种清洁的可再生能源，但是其土建机电投资大，造价高，维护难，潮 差和水头在一日内经常变化，有间歇性，同时对海浪产生的能量不能加以利用，能源利用率 比较低。人们为了开发利用海洋波浪储存的巨大能量，对海洋波浪发电做过许多探讨和研 究，出现了多种类型的波浪发电机，但是目前的波浪发电机的发电能力都比较小，且不能实 现连续工作，不能满足实际需要。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够利用波浪持续发电的装置，其结构简单，使用方 便，抗风浪能力强，制造和施工成本低，能够长期使用且无需人工维护。 本发明是采用以下的技术方案实现的一种波浪发电装置，包括壳体，壳体内设有 浮球发电系统，其安装在转动轴上，该系统包括弹簧、纫带、棘轮机构和传动轮，棘轮机构包 括小飞轮和棘轮，小飞轮和传动轮固定安装在转动轴上，传动轮带动变速箱中的齿轮转动， 其中，所述的棘轮呈盒状，小飞轮设在棘轮内，棘轮的内圆周面设有棘爪，外圆周面缠绕纫 带，纫带的一端固定在棘轮上，另一端与浮球连接，浮球位于壳体的外部，棘轮的密封侧与 弹簧连接，弹簧缠绕在转动轴上，弹簧的另一端固定，所述的壳体内至少设有两个浮球发电 系统。各浮球发电系统之间设置一定的距离，该距离一般为所处海域的波浪波长的一半，即 在同一时刻使所述的浮球分别位于波浪的波峰和波谷处。所述的壳体可以锚固在海底，也 可以通过其它装置固定在海底位置。 本发明中，所述的小飞轮可以通过键连接方式固定在转动轴上，也可以通过焊接 等其它固定连接方式固定在转动轴上。弹簧的一端固定在棘轮的外表面，另一端可以固定 在转动轴的轴承座上；另外各浮球发电系统之间可以设置立板，此时弹簧的一端固定在棘 轮的外表面，另一端固定在立板上。 可以使壳体上下两侧面在垂直于转动轴轴线的方向相交，或者所述的壳体左右两 侧面在垂直于转动轴轴线的方向相交，同时在壳体的上表面固定导流翼，起到导流的作用。
为了提高发电能力，可以在该装置内设置多个浮球发电系统，其中为了使该系统 中的浮球能够交替位于波浪的波峰，各发电系统中的浮球应当具有一定的高度差。其中处 于同一高度的浮球所处位置应当相互对称。当设置的浮球较多时，为了防止纫带相互缠绕，在纫带上间隔设有隔板。 为了将转动轴的转动力矩连续均匀地输送给发电机，可以在传动轮的外圆周面上
设置齿，齿与变速箱中的齿轮相啮合；或者使传动轮与变速箱之间呈皮带传动，通过皮带轮
带动变速箱中的齿轮转动。变速箱中的齿轮通过转矩输出轴与发电机连接，通过传动轮带
动变速箱中的齿轮转动，从而使转矩输出轴转动，同时将转矩输入发电机。 该发电装置通过设置多个浮球发电系统，保证了各系统中的浮球连续交替地处于
到达波峰位置的过程，实现了连续发电当一个浮球发电系统中的浮球向波峰位置移动时，
通过与其连接的纫带拉动棘轮转动，小飞轮在棘轮中棘爪的制动作用下转动，从而使转动
轴和传动轮旋转，传动轮带动变速箱中的齿轮转动，将转动力矩输入发电机中，同时与棘轮
连接的弹簧产生一定的弹性势能。下一时刻当该系统中的浮球向波谷位置移动时，扭簧中
的弹性势能释放，带动棘轮反转，棘轮反转过程中棘爪对小飞轮没有制动作用，同时向波峰
位置移动的的另一发电系统中的浮球使转动轴转动，实现了整个装置的连续发电。 本发明的有益效果是装置中的主要部件和与其匹配的发电机都安装在密封的壳
体内，运转安全可靠，不易受损，且壳体锚固在海底，抗风浪能力强；通过设置多个浮球发电
系统实现了发电机持续稳定的发电；并且该装置结构简单，使用方便，制造成本低，无需人
工管理，适用范围非常广泛。
图1为本发明的结构示意图； 图2为在纫带上间隔设置隔板的结构示意图； 图3为第一种壳体形状的左视图； 图4为第一种壳体形状的俯视图； 图5为第二种壳体形状的左视图； 图6为第二种壳体形状的俯视图。
具体实施例方式
如图1所示，该装置包括壳体l，壳体1锚固在海底。壳体1内设置两个浮球发电 系统a和b，两个系统安装在同一根转动轴7上。浮球发电系统包括扭簧、棘轮机构和传动 轮，棘轮机构包括棘轮4和小飞轮5，棘轮4呈盒状，小飞轮5安装在棘轮4内，棘轮4的内 圆周面上设有棘爪41，小飞轮5通过键12固定安装在转动轴7上，棘爪41可以对小飞轮5 产生制动作用。棘轮4通过其密封侧上的孔安装在转动轴7上，但是由于密封侧上的孔直 径大于转动轴7的直径，因此棘轮4不随转动轴4转动。棘轮的密封侧与扭簧8，扭簧8缠 绕在转动轴7上，其另一端固定在壳体轴承座13上，当该装置处于未工作状态时，扭簧8中 的弹性势能为零。棘轮4的外圆周面上缠绕有纫带3，纫带3的一端固定在棘轮4的外表面 上，另一端连接有浮球2，浮球2位于壳体1的外部。转动轴7上固定安装有传动轮6，传动 轮6与变速箱9之间为皮带连接。两浮球发电系统a和b之间设有一定的距离，该距离一 般为所处海域中波浪波长的一半，通过两系统中浮球的交替上升实现了该装置连续稳定的 发电。 通过该装置发电的工作过程如下所述将壳体1锚固在海底处后，浮球2和2'在
4海水浮力的作用下漂浮在海面上，纫带3和3'的长度足够长，当该装置处于为工作状态时 扭簧8和8'中的弹性势能为零。当海面出现波浪时，浮球会随波浪上下浮动，同时会对与其 连接的纫带产生拉动。当浮球发电系统a中的浮球2随着波浪到达波峰时，浮球2处于上 浮过程，该过程中浮球2拉动纫带3，使纫带3带动棘轮4正转，棘轮4内圆周面的棘爪41 对小飞轮5产生制动作用，从而带动小飞轮5转动，同时转动轴7在小飞轮5的带动下也开 始转动，从而使固定在转动轴7上的传动轮6转动，并通过皮带带动对应的变速箱9中的齿 轮旋转，通过转矩输出轴11将转矩输入发电机中，随着棘轮4的旋转，与其连接的扭簧8中 产生一定的弹性势能；此时浮球发电系统b中的浮球2'恰好随着波浪到达波谷位置，其不 会拉动纫带3'，该系统中的飞轮机构不动作。随着波浪的推移，浮球发电系统a中的浮球2 逐渐向波谷位置运动，浮球2对纫带3的拉力逐渐减小，当浮球2对纫带3的拉力为零时， 扭簧8中的弹性势能释放，带动棘轮4反转，同时将纫带3和浮球2收回，反转过程中棘轮 4的棘爪41不会对小飞轮产生制动作用，棘轮4处于空转状态；而此时浮球发电系统b中 的浮球2'逐渐向波峰位置运动，浮球2'对纫带3'产生拉力，棘轮4'在纫带3'的拉动下 正转，棘轮4'中的棘爪对小飞轮5'产生制动作用，从而使小飞轮5'转动，并带动转动轴7 和固定安装在转动轴上的传动轮6转动，传动轮6通过皮带带动变速箱9中的齿轮转动，通 过扭矩输出轴ll将扭矩输入发电机中。总之，随着波浪的推移，通过上述两个发电系统中 浮球的上下交替运动，使壳体1内的转动轴7和固定在转动轴上的传动轮6始终处于转动 状态，因此能够持续为发电机输入转矩，从而实现了发电机连续稳定的发电。
本发明中，浮球发电系统的个数可以根据实际需要适当增加，其数量至少为两个。 当转动轴上设有多个浮球发电系统时，每个系统之间均间隔一定的距离，各浮球发电系统 之间可以设置立板，弹簧的一端与棘轮外表面连接，另一端固定在立板上。如图2所示，为 了使浮球交替出现在波峰位置，各浮球之间存在一定的高度差，并且为了保证转动轴上的 转矩平衡，高度相同的浮球所在的浮球发电系统在转动轴上的位置应当对称。为了防止连 接浮球的纫带之间相互缠绕，可以在纫带上间隔设置隔板15。该装置中设置的传动轮的个 数可以如图1中所示的一个，也可以根据具体的需要设置多个。 壳体可以锚固在海底，也可以通过悬固等其它方式固定在海底位置。当壳体悬固 在海底时，为了保证壳体不受海水流向的影响可以将壳体的形状做成如图3和图4所示，即 壳体1的上、下两侧面在垂直于转动轴轴线方向相交，或如图5和图6所示，即壳体1的左 右两侧面在垂直于转动轴轴线方向相交。此时壳体1的上表面可设置导流翼14，导流翼14 的方向与转动轴轴线方向垂直，对海水起到了导流作用。小飞轮除了可以通过键连接方式 固定安装在转动轴上外，也可以采用焊接或其它方式与转动轴固定连接。传动轮的外圆周 面上也可以设置齿，其通过与变速箱中齿轮的啮合实现了齿轮的旋转，从而将转动力矩通 过转矩输出轴输入发电机中。
权利要求
一种波浪发电装置，包括壳体，壳体锚固在海底，壳体内设有浮球发电系统，其安装在转动轴上，该系统包括弹簧、纫带、棘轮机构和传动轮，棘轮机构包括小飞轮和棘轮，小飞轮和传动轮固定安装在转动轴上，传动轮带动变速箱中的齿轮转动，其特征在于所述的棘轮呈盒状，小飞轮设在棘轮内，棘轮的内圆周面设有棘爪，外圆周面缠绕纫带，纫带的一端固定在棘轮上，另一端与浮球连接，浮球位于壳体的外部，棘轮的密封侧设有弹簧，弹簧缠绕在转动轴上，另一端固定，所述的壳体内至少设有两个浮球发电系统。
2. 根据权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于所述的小飞轮通过键固定在转 动轴上。
3. 根据权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于所述的弹簧一端与棘轮外表面 连接，另一端固定在轴承座上。
4. 根据权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于所述的壳体各浮球发系统之间 设置立板，弹簧一端与棘轮外表面连接，另一端固定在立板上。
5. 根据权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于所述的壳体上下两侧面在垂直 于转动轴轴线的方向相交。
6. 根据权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于所述的壳体左右两侧面在垂直 于转动轴轴线的方向相交。
7. 根据权利要求5或6所述的波浪发电装置，其特征在于所述的壳体上表面沿垂直 于转轴轴线的方向固定导流翼。
8. 根据权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于所述的纫带上间隔设有隔板。
9. 根据权利要求1所述的波浪发电装置，其特征在于所述的传动轮的外圆周面设有 齿，其与变速箱中的齿轮相啮合。
10. 根据权利要求l所述的波浪发电装置，其特征在于所述的传动轮与变速箱之间通 过皮带传动。
全文摘要
本发明是一种波浪发电装置，属于液力机械或液力发动机领域。其目的在于提出一种能够利用波浪持续发电的装置，包括壳体，壳体锚固在海底，壳体内设有浮球发电系统，其安装在转动轴上，该系统包括弹簧、纫带、棘轮机构和传动轮，棘轮机构包括小飞轮和棘轮，小飞轮和传动轮固定安装在转动轴上，传动轮带动变速箱中的齿轮转动，其中，所述的棘轮呈盒状，小飞轮设在棘轮内，棘轮的内圆周面设有棘爪，外圆周面缠绕纫带，纫带的一端固定在棘轮上，另一端与浮球连接，浮球位于壳体的外部，棘轮的密封侧与弹簧连接，弹簧缠绕在转动轴上，弹簧的另一端固定，所述的壳体内至少设有两个浮球发电系统。其结构简单，使用方便，抗风浪能力强，制造和施工成本低，能够长期使用且无需人工维护。
文档编号F03B13/16GK101769224SQ20091001361
公开日2010年7月7日 申请日期2009年1月1日 优先权日2009年1月1日
发明者刘贵杰, 张庆力, 张开升 申请人:中国海洋大学