一种复合式海洋能利用装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种复合式海洋能利用装置，包括基座，基座上竖直固连有横截面呈现圆环形的管体，管体的上端具有水平设置的封板，封板上转动连接有转轴，转轴的一端固连有风叶，另一端与发电机相连接，管体的下端侧壁上开设有进水口，管体内还转动连接有主轴，主轴的下端固连有叶轮，主轴的上端位于管体上部，主轴上端与转轴之间设有当转轴转动时能够带动主轴转动的传动结构，管体上端的侧壁上还开设有通气孔，通气孔上固连有能够控制通气孔通闭的阀门。本复合式海洋能利用装置具有自保护功能及利用风能、潮汐能发电的优点。
【专利说明】
一种复合式海洋能利用装置
技术领域
[0001]本发明属于海洋能发电设备技术领域，涉及一种复合式海洋能利用装置。
【背景技术】
[0002]随着能源和环境的危机，人们越来越意识到清洁能源的重要性，海洋蕴含着巨大的免费能源，如风能、波浪能、潮汐能等，目前对于海洋风能的利用大多通过风叶带动发电机发电来实现，然而海面上的天气变化较大，当遇到大风等恶劣天气时容易导致风叶转速过快，容易对发电机的寿命产生影响。
[0003]另外，当遇到大风等恶劣天气时，由于海洋能利用装置直接处于海洋中，所以大风、大浪等恶劣的环境将直接作用到海洋能利用装置上，容易导致海洋能利用装置的损坏，从而导致发生经济损失。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种复合式海洋能利用装置，本复合式海洋能利用装置具有自保护功能及利用风能、潮汐能发电的优点。
[0005]本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种复合式海洋能利用装置，包括基座，所述基座上竖直固连有横截面呈现圆环形的管体，所述管体的上端具有水平设置的封板，所述封板上转动连接有转轴，该转轴水平设置，所述转轴的一端固连有风叶，另一端与发电机相连接，所述管体的下端侧壁上开设有进水口，所述管体上端的侧壁上还开设有通气孔，所述通气孔上固连有能够控制通气孔通闭的阀门。
[0006]上述的一种复合式海洋能利用装置中，所述管体内还转动连接有主轴，该主轴与管体同轴心设置，所述主轴的下端固连有叶轮，所述主轴的上端位于管体的上部，所述主轴与管体之间设有密封件，所述密封件的位置高于通气孔的位置，所述主轴上端与转轴之间设有当转轴转动时能够带动主轴转动的传动结构，所述传动结构包括离合器和中间轴，该离合器固连在管体的上端，所述中间轴竖直设置并且转动连接在封板上，所述离合器的一端与主轴的上端相固连，所述离合器的另外一端和中间轴的下端固连，所述中间轴的上端端部固连有锥齿轮一，所述转轴上固连有锥齿轮二，所述锥齿轮一与锥齿轮二相啮合。
[0007]上述的一种复合式海洋能利用装置中，所述管体的上端内壁上具有隔板，所述离合器固连在隔板的上方，上述主轴穿过隔板并与离合器相连接，所述密封件设置在隔板的下方。
[0008]上述的一种复合式海洋能利用装置中，所述密封件为磁流体密封，所述磁流体密封的下方还固连有防水套，所述防水套的外侧壁与管体内侧壁相贴靠，内侧壁与主轴的外侧壁相贴靠。
[0009]上述的一种复合式海洋能利用装置中，所述通气孔中还固连有通气管，所述通气管的一端位于管体的内部为内端，另外一端位于管体的外部为外端，所述通气管的外端连接有涡轮发电机，所述管体的外壁上还固连有真空栗，所述阀门设置在通气管上，并且位于涡轮发电机和管体的外壁之间，所述阀门为三通阀，该阀门的一端与管体相连通，一端与涡轮发电机相连通，一端与真空栗相连通。
[0010]上述的一种复合式海洋能利用装置中，所述管体的内壁上还设置有压力发电层，所述压力发电层包括橡胶层一和橡胶层二，所述橡胶层一和橡胶层二之间形成一个密闭空间，所述密闭空间中设置有压电材料层，所述橡胶层一、橡胶层二和压电材料层相对的一侧均设置有由硬质材料制成的凸起部。
[0011]上述的一种复合式海洋能利用装置中，所述橡胶层一、橡胶层二上的凸起部的位置相互错开，所述凸起部的形状为半球形，所述凸起部的球面一侧和压电材料层接触。
[0012]上述的一种复合式海洋能利用装置中，所述压电材料层中的压电材料是压电单晶、压电陶瓷、压电聚合物中的一种。
[0013]与现有技术相比，本复合式海洋能利用装置具有以下优点:
[0014]1、在潮汐能的作用下，利用管体内部液面的上升和下降来带动气管中空气的进出，进而带动涡轮发电机发电。
[0015]2、由于主轴与转轴之间设有离合器，当风叶带着转轴正常旋转工作时，为了减少转轴转动的阻力，因此通过离合器使得主轴与转轴断开，当风力大时，转轴上的动能可以通过离合器传递给主轴，从而带动叶轮在管体中的水体中转动，给转轴提供阻力，使转轴的转速降低，从而保护发电机不会因为转速过快导致损坏。
[0016]3、管体的内壁上设置压力发电层，在潮汐能的作用下管体内部液面的不断升降，管体内部液面的不断升降使压力发电层不间断地产生电能。
[0017]4、在恶劣天气到来之前，在潮涨时开启阀门使管体的内部和外界空气连通，管体内部的空气可以通过阀门排放到外界，此时海水通过通孔进入管体内，在当日潮汐海面的位置最高时，关闭阀门，使得管体内部和外界空气不连通，所以此时虽然管体外部的水面开始下降，但是管体内部的液面保持不变，即在管体内储存一定高度的海水，上述操作后能够增加管体的惯量，可以增强管体抵抗风浪的能力，从而起到保护发电机等安装在管体上的设备的作用。
【附图说明】
[0018]图1是本复合式海洋能利用装置的结构示意图。
[0019]图2是压力发电层的结构示意图
[0020]图中，1、基座；2、管体;21、进水口；22、通气孔;23、阀门；24、通气管；25、真空栗；26、涡轮发电机;27、隔板;28、封板;3、转轴;31、风叶；32、发电机;4、主轴;41、叶轮;5、密封件;51、磁流体密封;52、防水套;6、传动结构;61、离合器;62、中间轴;63、锥齿轮一;64、锥齿轮二; 7、压力发电层;71、橡胶层一;72、橡胶层二; 73、压电材料层;74、密闭空间；75、凸起部。
【具体实施方式】
[0021]以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0022]如图1和图2所示，一种复合式海洋能利用装置，包括基座I，所述基座I设置在海底，所述I基座I上竖直固连有横截面呈现圆环形的管体2，即管体2为圆管，所述管体2的上端具有水平设置的封板28，所述封板28上转动连接有转轴3，该转轴3水平设置，转轴3的一端固连有风叶31，另一端与发电机32相连接，发电机32设置在封板28上，管体2的下端侧壁上开设有进水口 21，所述进水口 21设置处于海面以下，管体2上端的侧壁上还开设有通气孔22，通气孔22上固连有能够控制通气孔22通闭的阀门23。
[0023]具体来说，所述管体2的横截面呈圆环形，即管体2是圆管，圆管的圆弧形外壁可以起到导流的作用，减小受力面积和减小海浪和洋流的冲击力。
[0024]气流作用于风叶31，风叶31带着转轴3旋转，进而使得发电机32发电，本装置的自保护功能需要预先结合天气预报，即在当日预测未来几天将会出现大风的恶劣天气，在当日潮涨时开启通气孔，使得海水通过进水口进入管体2内，即管体2内与管体2外具有相同的液面高度，在当日潮汐海面位于最高位置时，通过关闭阀门23使得通气孔22闭合，使外界的空气不能进入管体2内，此时液面和管体2上端之间形成一个密闭的空间，所以此时虽然管体2外部的海面开始下降，但是管体2内的液面保持不变，即在管体2内部储存一定高度的海水，上述操作后能够增加管体2的惯量，从而起到保护发电机32等安装在管体2上的设备的作用。
[0025]具体来说，所述管体2内还转动连接有主轴4，该主轴4与管体2同轴心设置，主轴4的下端固连有叶轮41，述主轴4的上端位于管体2的上部，所述主轴4与管体2之间设有密封件5，所述密封件5的位置高于通气孔22的位置，主轴4上端与转轴3之间设有当转轴3转动时能够带动主轴4转动的传动结构6，所述传动结构6包括离合器61和中间轴62，该离合器61固连在管体2的上端，所述中间轴62竖直设置并且转动连接在封板28上，所述离合器61的一端与主轴4的上端相固连，所述离合器61的另外一端和中间轴62的下端固连，所述中间轴62的上端端部固连有锥齿轮一 63，所述转轴3上固连有锥齿轮二 64，所述锥齿轮一 63与锥齿轮二64相啮合。
[0026]离合器61为市面上能够购买的设备，该离合器61用于控制主轴4与转轴3之间的连接和断开，即当风叶31带着转轴3正常旋转工作时，为了减少转轴3转动的阻力，增加发电机32的发电效率，因此通过离合器61使得主轴4与转轴3断开，此时转轴3仅带动中间轴62空转，而需要为转轴3提供阻力时则通过离合器61使得主轴4与转轴3相连接，传动转轴3通过中间轴62带动主轴4转动；
[0027]由于主轴4与管体2的上端之间设有密封件5，并且所述密封件5的位置高于通气孔22的位置，因此气体难以通过密封件5进入管体2上端，所以当阀门23关闭时，管体2内的液面和密封件5之间形成一个密闭空间，当管体2内的液面位于最高位置时，关闭阀门23使外界的空气不能进入管体2内，此时管体2外部的海面下降，而管体2内的液面仍然可以保持不变，能够增加管体2的惯量，此时叶轮41位于水中，当此时天气恶劣，作用于风叶31的气流较大时，主轴4与转轴3通过传动结构6连接，转轴3的动能通过中间轴62传递给主轴4，主轴4带动叶轮41转动，叶轮41在水中转动能产生较大的阻力，该阻力通过中间轴62传递给转轴3，从而降低转轴3的转速，进而对发电机32起到保护作用。
[0028]本实施例中叶轮41的个数可以为一个也可以为多个，当设置多个叶轮41时，各个叶轮41沿着主轴4的轴向由下往上依次排列，当管体2内积存的水量越多时，叶轮41所提供的阻力越大，对于发动机32的保护效果更好。
[0029]具体来说，所述管体2的上端内壁上具有隔板27，离合器61固连在隔板27的上方，主轴4穿过隔板27并与离合器61相连接，密封件5设置在隔板27的下方，隔板27结合密封件5使得离合器61与管体2内的水分离，避免离合器61进水。
[0030]具体来说，所述密封件5为磁流体密封51，磁流体密封51的下方还固连有防水套52，防水套52的外侧壁与管体2内侧壁相贴靠，内侧壁与主轴4的外侧壁相贴靠，磁流体密封51是指磁流体注入磁场的间隙时，在磁场的作用下，磁流体可以充满整个间隙，形成一种液体的O型密封圈，磁流体密封51是把旋转运动传递到密封容器内，常用于真空密封，具有较好的密封效果，能够避免气体进入管体2内，而防水套52能够对水进行密封，避免水进入离合器61。
[0031]具体来说，所述通气孔22中还固连有通气管24，所述通气孔22和通气管24的外壁之间焊接固定并且两者之间保持水密，所述通气管24的一端位于管体2的内部为内端，另外一端位于管体2的外部为外端，所述通气管24的外端连接有涡轮发电机26，所述管体2的外壁上还固连有真空栗25，所述阀门23设置在通气管24上，并且位于涡轮发电机26和管体2的外壁之间，所述阀门23为三通阀，该阀门23的一端与管体2相连通，一端与涡轮发电机26相连通，一端与真空栗25相连通。
[0032]当管体2的内部通过阀门23和涡轮发电机26和外界空气连通时，在潮汐能的作用下，管体2内液面的升降会促使通气管24进行相应的排气或者吸气，而吸气与排气的过程均能够作用于蜗轮发电机26进行发电；当管体2的内部通过阀门23和真空栗25连通时，真空栗25能够把管体2的内部抽真空，可以加速管体2外部的海水通过进水口 21进入到管体2内部，从而减少对潮汐的依赖；当阀门23处于关闭状态时，管体2的内部和蜗轮发电机26、真空栗25均不连通。
[0033]作为优选，所述阀门23为电磁三通阀，操作方便，控制方便，反应速度快。
[0034]具体来说，所述管体2的内壁上还设置有压力发电层7，所述压力发电层7包括橡胶层一 71和橡胶层二 72，所述橡胶层一 71固连在管体2的内壁上，所述橡胶层一 71和橡胶层二72之间形成一个密闭空间74，所述密闭空间74中设置有压电材料层73，所述橡胶层一 71、橡胶层二 72和压电材料层73相对的一侧均设置有由硬质材料制成的凸起部75。所述压力发电层7位于进水口21和通气孔22之间，当海水通过进水口21进入管体2内部时，海水会对压力发电层7产生压力，促使压力发电层7产生变形，压力发电层7变形会引起压电材料层73变形而产生电能，所以在管体2内部海水的上升和下降的过程中，压力发电层7—直处于发电状态，凸起部75的作用是在橡胶层一71、橡胶层二72发生变形时，可以增加压电材料层73的变形量，从而增加发电效率。
[0035]具体来说，压电材料层73上连接有导线，所述压电材料层73产生的电能通过导线传输汇总到输电电路中。
[0036]具体来说，所述橡胶层一71、橡胶层二 72上的凸起部75的位置相互错开，所述凸起部75的形状为半球形，所述半球形的直径为1mm?15mm，所述凸起部75的球面一侧和压电材料层73接触，所述橡胶层一 71、橡胶层二 72上的凸起部75相互错开的目的是在橡胶层一71、橡胶层二 72发生变形时，可以增加压电材料层73的变形量，从而增加发电效率。
[0037]具体来说，所述凸起部75的材料为不锈钢，牌号为316L，不锈钢不易生锈，使用寿命长。
[0038]具体来说，所述压电材料层73中的压电材料是压电单晶、压电陶瓷、压电聚合物中的一种。
[0039]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
【主权项】
1.一种复合式海洋能利用装置，包括基座(I)，其特征在于，所述基座(I)上竖直固连有横截面呈现圆环形的管体(2)，所述管体(2)的上端具有水平设置的封板(28)，所述封板(28)上转动连接有转轴(3)，该转轴(3)水平设置，所述转轴(3)的一端固连有风叶(31)，另一端与发电机(32)相连接，所述管体(2)的下端侧壁上开设有进水口(21)，所述管体(2)上端的侧壁上还开设有通气孔(22)，所述通气孔(22)上固连有能够控制通气孔(22)通闭的阀门(23)。2.根据权利要求1所述的复合式海洋能利用装置，其特征在于，所述管体(2)内还转动连接有主轴(4)，该主轴(4)与管体(2)同轴心设置，所述主轴(4)的下端固连有叶轮(41)，所述主轴(4)的上端位于管体(2)的上部，所述主轴(4)与管体(2)之间设有密封件(5)，所述密封件(5)的位置高于通气孔(22)的位置，所述主轴(4)上端与转轴(3)之间设有当转轴(3)转动时能够带动主轴(4)转动的传动结构(6)，所述传动结构(6)包括离合器(61)和中间轴(62)，该离合器(61)固连在管体(2)的上端，所述中间轴(62)竖直设置并且转动连接在封板(28)上，所述离合器(61)的一端与主轴(4)的上端相固连，所述离合器(61)的另外一端和中间轴(62)的下端固连，所述中间轴(62)的上端端部固连有锥齿轮一 (63)，所述转轴(3)上固连有锥齿轮二 (64)，所述锥齿轮一 (63)与锥齿轮二 (64)相啮合。3.根据权利要求2所述的复合式海洋能利用装置，其特征在于，所述管体(2)的上端内壁上具有隔板(27)，所述离合器(61)固连在隔板(27)的上方，上述主轴(4)穿过隔板(27)并与离合器(61)相连接，所述密封件(5)设置在隔板(27)的下方。4.根据权利要求3所述的复合式海洋能利用装置，其特征在于，所述密封件(5)为磁流体密封(51)，所述磁流体密封(51)的下方还固连有防水套(52)，所述防水套(52)的外侧壁与管体(2)内侧壁相贴靠，内侧壁与主轴(4)的外侧壁相贴靠。5.根据权利要求1或2或3或4所述的复合式海洋能利用装置，其特征在于，所述通气孔(22)中还固连有通气管(24)，所述通气管(24)的一端位于管体(2)的内部为内端，另外一端位于管体(2)的外部为外端，所述通气管(24)的外端连接有涡轮发电机(26)，所述管体(2)的外壁上还固连有真空栗(25)，所述阀门(23)设置在通气管(24)上，并且位于涡轮发电机(26)和管体(2)的外壁之间，所述阀门(23)为三通阀，该阀门(23)的一端与管体(2)相连通，一端与涡轮发电机(26)相连通，一端与真空栗(25)相连通。6.根据权利要求1所述的复合式海洋能利用装置，其特征在于，所述管体(2)的内壁上还设置有压力发电层(7)，所述压力发电层(7)包括橡胶层一 (71)和橡胶层二 (72)，所述橡胶层一 (71)和橡胶层二 (72)之间形成一个密闭空间(74)，所述密闭空间(74)中设置有压电材料层(73)，所述橡胶层一 (71)、橡胶层二 (72)和压电材料层(73)相对的一侧均设置有由硬质材料制成的凸起部(75)。7.根据权利要求6所述的复合式海洋能利用装置，其特征在于，所述橡胶层一(71)、橡胶层二(72)上的凸起部(75)的位置相互错开，所述凸起部(75)的形状为半球形，所述凸起部(75)的球面一侧和压电材料层(73)接触。8.根据权利要求7所述的复合式海洋能利用装置，其特征在于，所述压电材料层(73)中的压电材料是压电单晶、压电陶瓷、压电聚合物中的一种。
【文档编号】F03B11/00GK105840405SQ201610041121
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年1月21日
【发明人】史晓敏
【申请人】浙江海洋学院