一种潮流能发电装置的制作方法

本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种潮流能发电装置。

背景技术：

在当前全球倡导发展“低碳经济”和化石能源日益枯竭的大背景下，发展清洁的可再生能源是大势所趋，潮汐能是一种清洁的可再生能源，与风能和太阳能相比，潮汐能的能量密度大且容易预测，因此更加便于利用。潮流发电是一种潮汐能利用技术，即利用涨落潮水的水流冲击进行发电，由于潮流发电机组的叶轮转速较低，因此对水文环境和海洋生物的影响轻微，具有良好的生态友好性。潮流能获能装置作为潮流能电站的关键部分，直接影响整个系统的性能，现有的大部分潮流能发电机都是单向水平轴叶片式，结构简单，效率较低，再者，由于大部分潮流能发电机都安装在海底，人工转向费时费力，且操作较为困难，所以实现双向获能将大大提高发电效率。因此，如何提供一种可双向获能的潮流能发电装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种可双向获能的潮流能发电装置。

为实现上述目的，本发明提供一种潮流能发电装置，其采用的技术方案如下：

一种潮流能发电装置，包括导流罩、导流叶轮、网罩、支撑竖板、支撑横板、连接板、第一连杆、椭圆支撑柱、第一底座、滑动销滑道、第二连杆、密封罩、第二底座、滑块、滑块支撑台、角接触球轴承、发电机定子、旋转叶轮、外套、内套、控制器、电机支撑架、电动机、主动轮、从动轮、螺纹轴，所述导流罩的下端通过支撑竖板与支撑横板固连，所述支撑横板的截面采用倒置的翼型结构，所述导流罩整体呈对称结构，其两侧均安装有网罩，所述导流叶轮设有两个，对称安装在导流罩内部，所述发电机定子安装在导流罩上且位于两个导流叶轮之间，所述角接触球轴承设有两个，其内圈套在旋转叶轮上，外圈卡在发电机定子上，所述导流罩下部开有两个小孔，所述连接板设有两个且均固连在支撑横板下端面的一侧，所述滑动销滑道设有两个且均固连在支撑横板下端面的另一侧，所述连接板与第一连杆以可转动的方式连接，所述第二连杆的上端安装滑动销，所述滑动销安装在滑动销滑道内，所述第一连杆与第二连杆通过销连接，所述第二连杆的下端与椭圆支撑柱以可转动的方式连接，所述椭圆支撑柱的下端与第一底座固连，所述第一底座固定在海底，所述第一连杆的下端与滑块以可转动的方式连接，所述滑块的下端与滑块支撑台贴合，所述滑块支撑台的下端与第二底座固连，所述第二底座固定在海底，所述外套、内套均为两端开口的矩形桶状结构，所述外套的一端固连在滑块支撑台上，所述内套的一端固连在滑块上，另一端插入外套且可在外套内滑动，所述内套的外壁上设有密封圈，所述电机支撑架固定在第二底座上，所述控制器固定在电机支撑架下方，所述电动机的下端安装在电机支撑架上，所述电动机的输出轴与主动轮通过键连接，所述主动轮与从动轮啮合，所述从动轮与滑块支撑台活动连接，所述螺纹轴的一端与滑块活动连接，另一端与滑块支撑台、从动轮螺纹连接，所述密封罩安装在滑块支撑台和第二底座上，所述控制器、电机支撑架、电动机、主动轮、从动轮均位于密封罩内。

优选的，所述滑块支撑台包括支撑台本体、支撑台螺纹孔、外环形槽、内环形槽，所述支撑台本体上设有支撑台螺纹孔，所述外环形槽与内环形槽均设置在支撑台本体的侧壁上，所述外环形槽与内环形槽同轴心且两者相连通，所述外环形槽的槽宽小于内环形槽的槽宽，所述支撑台螺纹孔与外环形槽、内环形槽同轴心。

优选的，所述从动轮包括大齿轮、连接部、螺纹部、配合部，所述大齿轮的中间设有通孔，所述大齿轮的一侧均布四个连接部，所述四个连接部的内侧均与螺纹部固连，所述螺纹部的外端面与连接部的外端面平齐，所述螺纹部的长度小于连接部的长度，所述连接部远离大齿轮的一侧与配合部固连，所述配合部包括大圆柱和小圆柱，所述小圆柱的一端与连接部固连，另一端与大圆柱固连，所述大圆柱安装在内环形槽内，所述小圆柱安装在外环形槽内，所述螺纹部的外端面与支撑台本体的外侧壁贴合。

优选的，所述滑块包括滑块本体、小圆孔、大圆孔，所述滑块本体上设有小圆孔和大圆孔，所述小圆孔和大圆孔同轴心且两者相连通，所述小圆孔的直径小于大圆孔的直径。

优选的，所述螺纹轴包括螺纹段、限位段，所述螺纹段的一端设有外螺纹，另一端与限位段固连，所述限位段的直径大于螺纹段的直径，所述限位段安装在大圆孔内，所述螺纹段靠近限位段的一端安装在小圆孔内，远离限位段的一端与支撑台螺纹孔、螺纹部的螺纹孔配合。

优选的，所述导流罩包括导流罩本体、第一凹槽、第二凹槽，所述导流罩内壁上对称设有两个第一凹槽，所述导流罩本体的中间位置设有第二凹槽，所述第二凹槽位于两个第一凹槽的中间位置，所述导流叶轮安装在第一凹槽内，所述发电机定子安装在第二凹槽内，所述角接触球轴承位于第二凹槽内。

优选的，所述导流叶轮包括导流叶轮支撑轴、第一外圆环、第一叶片、第一内圆环，所述导流叶轮支撑轴上设有扇形凸起，所述导流叶轮支撑轴的一端与第一外圆环固连，另一端与第一内圆环固连，所述第一叶片安装在导流叶轮支撑轴上，所述第一外圆环安装在第一凹槽内。

优选的，所述第一叶片包括第一叶片主体、第一叶片安装孔、第一弹簧、第一卡位弹珠，所述第一叶片主体上设有第一叶片安装孔，所述第一叶片安装孔轴向中间位置的孔壁上设有两个安装第一弹簧和第一卡位弹珠的第一叶片凹槽，所述第一弹簧的一端固定在第一叶片凹槽的槽底，另一端与第一卡位弹珠固连，所述第一弹簧位于第一叶片凹槽内，所述第一卡位弹珠的顶部伸出第一叶片凹槽外，所述导流叶轮支撑轴插入第一叶片安装孔内。

优选的，所述旋转叶轮包括旋转叶轮支撑轴、永磁体、第二叶片、转子磁轭、第二内圆环，所述转子磁轭的外壁上均布永磁体，所述转子磁轭的宽度大于永磁体的宽度，所述旋转叶轮支撑轴的一端与转子磁轭固连，另一端与第二内圆环固连，所述第二叶片安装在旋转叶轮支撑轴上，所述转子磁轭卡在角接触球轴承的内圈上，所述旋转叶轮支撑轴与导流叶轮支撑轴的结构相同，所述第二叶片与第一叶片的结构相同，所述第二叶片包括第二叶片主体、第二叶片安装孔、第二弹簧、第二卡位弹珠。

本发明具有如下优点：

(1)海流方向反向时，导流叶轮上的第一叶片、旋转叶轮上的第二叶片均旋转180度，使得装置可应对双向来流，实现双向高效获能；第一叶片、第二叶片的旋转极限处均设有卡位弹珠，避免叶片转向后出现大幅度的震动；

(2)该装置实现了无轴式潮流能发电，导流叶轮和旋转叶轮均为中空结构，可使海洋生物从中通过，以免受到叶片的伤害，导流罩两侧均安装有网罩，网罩可避免大型生物进入装置，既可保护海洋生物，又可防止海洋生物对装置造成破坏；

(3)滑块在滑块支撑台上滑动时，第二连杆上端的滑动销在滑动销滑道内滑动以调节第一连杆和第二连杆之间的夹角，由此调节支撑横板的高度，以调节装置上半部分的高度；在浅水海域，可将装置上半部分升至水面以上，便于维修维护并降低维修成本；在海上风浪较大时，表层水域流速过大，流向混乱，装置极易损坏，此时可将装置降至最低点，以减少对装置的损坏；海水流速与水深成反比，流速越大水轮机效率越高，但流速越大轴向力越大，所以通过调节装置的高度，可找到效率较高但轴向力不影响装置稳定性的水域深度；

(4)支撑横板的截面采用倒置的翼型结构，使得上表面压力大于下表面，在上表面产生向下的压力，使得装置在海底固定的更加牢固。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：本发明一种潮流能发电装置的整体结构示意图；

图2：本发明一种潮流能发电装置的上半部分的剖视图；

图3：本发明一种潮流能发电装置的下半部分结构示意图；

图4：本发明一种潮流能发电装置的密封罩内部结构示意图；

图5：本发明一种潮流能发电装置的第二底座处结构示意图；

图6：本发明一种潮流能发电装置的滑块支撑台处第一剖视图；

图7：本发明一种潮流能发电装置的滑块支撑台处第二剖视图；

图8：本发明一种潮流能发电装置的从动轮结构示意图；

图9：本发明一种潮流能发电装置的滑块剖视结构示意图；

图10：本发明一种潮流能发电装置的螺纹轴结构示意图；

图11：本发明一种潮流能发电装置的导流罩剖视图；

图12：本发明一种潮流能发电装置的导流叶轮结构示意图；

图13：本发明一种潮流能发电装置的导流叶轮支撑轴和第一叶片剖视图；

图14：本发明一种潮流能发电装置的导流叶轮支撑轴的截面图；

图15：本发明一种潮流能发电装置的第一叶片结构示意图；

图16：本发明一种潮流能发电装置的第一叶片安装孔结构示意图；

图17：本发明一种潮流能发电装置的第一弹簧和第一卡位弹珠结构示意图；

图18：本发明一种潮流能发电装置的旋转叶轮结构示意图；

符号说明：

1、导流罩，2、导流叶轮，3、网罩，4、支撑竖板，5、支撑横板，6、连接板，7、第一连杆，8、椭圆支撑柱，9、第一底座，10、滑动销滑道，11、第二连杆，12、密封罩，13、第二底座，14、滑块，15、滑块支撑台，16、角接触球轴承，17、发电机定子，18、旋转叶轮，19、外套，20、内套，21、控制器，22、电机支撑架，23、电动机，24、主动轮，25、从动轮，26、螺纹轴，101、导流罩本体，102、第一凹槽，103、第二凹槽，201、导流叶轮支撑轴，202、第一外圆环，203、第一叶片，204、第一内圆环，2031、第一叶片主体，2032、第一叶片安装孔，2033、第一弹簧，2034、第一卡位弹珠，1401、滑块本体，1402、小圆孔，1403、大圆孔，1501、支撑台本体，1502、支撑台螺纹孔，1503、外环形槽，1504、内环形槽，1801、旋转叶轮支撑轴，1802、永磁体，1803、第二叶片，1804、转子磁轭，1805、第二内圆环，2501、大齿轮，2502、连接部，2503、螺纹部，2504、配合部，2601、螺纹段，2602、限位段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

如图1～5所示，本发明一种潮流能发电装置，包括导流罩1、导流叶轮2、网罩3、支撑竖板4、支撑横板5、连接板6、第一连杆7、椭圆支撑柱8、第一底座9、滑动销滑道10、第二连杆11、密封罩12、第二底座13、滑块14、滑块支撑台15、角接触球轴承16、发电机定子17、旋转叶轮18、外套19、内套20、控制器21、电机支撑架22、电动机23、主动轮24、从动轮25、螺纹轴26，所述导流罩1的下端通过支撑竖板4与支撑横板5固连，所述支撑横板5的截面采用倒置的翼型结构，使得上表面压力大于下表面，在上表面产生向下的压力，使得装置在海底固定的更加牢固，所述支撑竖板4与导流罩1的轴线平行，可使水流通过，降低设备的阻力，所述导流罩1整体呈对称结构，其两侧均安装有网罩3，网罩3可避免大型生物进入装置，既可保护海洋生物，又可防止海洋生物对装置造成破坏，所述导流叶轮2设有两个，对称安装在导流罩1内部，所述发电机定子17安装在导流罩1上且位于两个导流叶轮2之间，所述角接触球轴承16设有两个，其内圈套在旋转叶轮18上，外圈卡在发电机定子17上，所述导流罩1下部开有两个小孔，用于发电机定子17电线的引出，所述连接板6设有两个且均固连在支撑横板5下端面的一侧，所述滑动销滑道10设有两个且均固连在支撑横板5下端面的另一侧，所述连接板6与第一连杆7以可转动的方式连接，所述第二连杆11的上端安装滑动销，所述滑动销安装在滑动销滑道10内，所述第一连杆7与第二连杆11通过销连接，所述第二连杆11的下端与椭圆支撑柱8以可转动的方式连接，所述椭圆支撑柱8的下端与第一底座9固连，所述第一底座9固定在海底，所述第一连杆7的下端与滑块14以可转动的方式连接，所述滑块14的下端与滑块支撑台15贴合，且可在滑块支撑台15上滑动，所述滑块支撑台15的下端与第二底座13固连，所述第二底座13固定在海底，所述外套19、内套20均为两端开口的矩形桶状结构，所述外套19的一端固连在滑块支撑台15上，所述内套20的一端固连在滑块14上，另一端插入外套19且可在外套19内滑动，所述内套20的外壁上设有密封圈，避免海水进入外套19，所述电机支撑架22固定在第二底座13上，所述控制器21固定在电机支撑架22下方，所述电动机23的下端安装在电机支撑架22上，所述电动机23的输出轴与主动轮24通过键连接，所述主动轮24与从动轮25啮合，所述从动轮25与滑块支撑台15活动连接，所述螺纹轴26的一端与滑块14活动连接，另一端与滑块支撑台15、从动轮25螺纹连接，所述密封罩12安装在滑块支撑台15和第二底座13上，所述控制器21、电机支撑架22、电动机23、主动轮24、从动轮25均位于密封罩12内，避免与海水接触而影响正常工作，所述密封罩12上设有带密封圈的通孔，用于电动机23、控制器21的线路引出。

如图6～7所示，所述滑块支撑台15包括支撑台本体1501、支撑台螺纹孔1502、外环形槽1503、内环形槽1504，所述支撑台本体1501上设有支撑台螺纹孔1502，所述外环形槽1503与内环形槽1504均设置在支撑台本体1501的侧壁上，所述外环形槽1503与内环形槽1504同轴心且两者相连通，所述外环形槽1503的槽宽小于内环形槽1504的槽宽，所述支撑台螺纹孔1502与外环形槽1503、内环形槽1504同轴心。

如图6～8所示，所述从动轮25包括大齿轮2501、连接部2502、螺纹部2503、配合部2504，所述大齿轮2501的中间设有通孔，允许螺纹轴26从中通过，所述大齿轮2501的一侧均布四个连接部2502，所述四个连接部2502的内侧均与螺纹部2503固连，所述螺纹部2503的外端面与连接部2502的外端面平齐，所述螺纹部2503的长度小于连接部2502的长度，所述连接部2502远离大齿轮2501的一侧与配合部2504固连，所述配合部2504包括大圆柱和小圆柱，所述小圆柱的一端与连接部2502固连，另一端与大圆柱固连，所述大圆柱安装在内环形槽1504内，所述小圆柱安装在外环形槽1503内，所述螺纹部2503的外端面与支撑台本体1501的外侧壁贴合，主动轮24带动从动轮25转动时，配合部2504的大圆柱和小圆柱分别在内环形槽1504、外环形槽1503内滑动。

如图9所示，所述滑块14包括滑块本体1401、小圆孔1402、大圆孔1403，所述滑块本体1401上设有小圆孔1402和大圆孔1403，所述小圆孔1402和大圆孔1403同轴心且两者相连通，所述小圆孔1402的直径小于大圆孔1403的直径。

如图10所示，所述螺纹轴26包括螺纹段2601、限位段2602，所述螺纹段2601的一端设有外螺纹，另一端与限位段2602固连，所述限位段2602的直径大于螺纹段2601的直径，所述限位段2602安装在大圆孔1403内，所述螺纹段2601靠近限位段2602的一端安装在小圆孔1402内，远离限位段2602的一端与支撑台螺纹孔1502、螺纹部2503的螺纹孔配合，当装置的高度需要调节时，控制器21控制电动机23转动，电动机23带动主动轮24转动，主动轮24带动从动轮25转动时，螺纹部2503带动螺纹轴26在支撑台螺纹孔1502内转动，使得限位段2602在大圆孔1403内转动，螺纹段2601靠近限位段2602的一端在小圆孔1402内转动，螺纹轴26转动的同时发生轴向移动，从而带动滑块14在滑块支撑台15上滑动，滑块14在滑块支撑台15上滑动时，第二连杆11上端的滑动销在滑动销滑道10内滑动以调节第一连杆7和第二连杆11之间的夹角，由此调节支撑横板5的高度，以调节装置上半部分的高度。

如图2、图11所示，所述导流罩1包括导流罩本体101、第一凹槽102、第二凹槽103，所述导流罩1内壁上对称设有两个第一凹槽102，所述导流罩本体101的中间位置设有第二凹槽103，所述第二凹槽103位于两个第一凹槽102的中间位置，所述导流叶轮2安装在第一凹槽102内，所述发电机定子17安装在第二凹槽103内，所述角接触球轴承16位于第二凹槽103内。

如图12～14所示，所述导流叶轮2包括导流叶轮支撑轴201、第一外圆环202、第一叶片203、第一内圆环204，所述导流叶轮支撑轴201上设有扇形凸起，所述导流叶轮支撑轴201的一端与第一外圆环202固连，另一端与第一内圆环204固连，所述第一叶片203安装在导流叶轮支撑轴201上，所述第一外圆环202安装在第一凹槽102内。

如图15～17所示，所述第一叶片203包括第一叶片主体2031、第一叶片安装孔2032、第一弹簧2033、第一卡位弹珠2034，所述第一叶片主体2031上设有第一叶片安装孔2032，所述第一叶片安装孔2032轴向中间位置的孔壁上设有两个安装第一弹簧2033和第一卡位弹珠2034的第一叶片凹槽，所述第一弹簧2033的一端固定在第一叶片凹槽的槽底，另一端与第一卡位弹珠2034固连，所述第一弹簧2033位于第一叶片凹槽内，所述第一卡位弹珠2034的顶部伸出第一叶片凹槽外，所述导流叶轮支撑轴201插入第一叶片安装孔2032内。

如图18所示，所述旋转叶轮18包括旋转叶轮支撑轴1801、永磁体1802、第二叶片1803、转子磁轭1804、第二内圆环1805，所述转子磁轭1804的外壁上均布永磁体1802，所述转子磁轭1804的宽度大于永磁体1802的宽度，所述旋转叶轮支撑轴1801的一端与转子磁轭1804固连，另一端与第二内圆环1805固连，所述第二叶片1803安装在旋转叶轮支撑轴1801上，所述转子磁轭1804卡在角接触球轴承16的内圈上，所述旋转叶轮支撑轴1801与导流叶轮支撑轴201的结构相同，所述第二叶片1803与第一叶片203的结构相同，所述第二叶片1803包括第二叶片主体、第二叶片安装孔、第二弹簧、第二卡位弹珠。

当海水从导流罩1的前端流向后端时，导流叶轮2的导流叶轮支撑轴201处于第一叶片安装孔2032的一个极限位置(如图17所示)，靠近导流叶轮支撑轴201扇形凸起的第一卡位弹珠2034将导流叶轮支撑轴201卡住，同理，旋转叶轮支撑轴1801处于第二叶片安装孔的一个极限位置，此时装置的能量利用率较高，海水通过导流罩1前端的网罩3后，由于导流罩1的收缩结构，横截面积减小，海流加速通过前端的导流叶轮2，由于导流叶轮2的作用，海流产生周向速度，周向速度产生的动能传递到旋转叶轮18上，使旋转叶轮18获能增加，海流经过旋转叶轮18后通过后端的导流叶轮2流出，旋转叶轮18转动时，发电机定子17的绕组切割永磁体1802的磁力线感生电流并通过电力电缆输出；当海流方向反向时，海流先是流经后端的网罩3，再经导流罩1加速到达后端的导流叶轮2，在海流的冲击下，后端的导流叶轮2的第一叶片203绕着导流叶轮支撑轴201旋转，导流叶轮支撑轴201的扇形凸起依次挤压两个第一卡位弹珠2034，待第一叶片203旋转180度后，导流叶轮支撑轴201处于第一叶片安装孔2032的另一个极限位置并被另一侧的第一卡位弹珠2034卡住，而不会大幅度震荡，同理，旋转叶轮18和前端的导流叶轮2的叶片也会发生180度旋转并被卡住，旋转叶轮18转动时，发电机定子17的绕组切割永磁体1802的磁力线感生电流。海流方向反向时，旋转180度后的第一叶片203、第二叶片1803，可提高装置的能量利用率，可见装置能应对双向来流，实现双向高效获能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。