阅读说明：本技术 风浪双动力海面固定发电设备 (Wind-wave double-power sea surface fixed power generation equipment ) 是由 王和能 李俊 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了风浪双动力海面固定发电设备,包括安装架体、风浪发电装置,安装架体安装于水底,风浪发电装置安装于安装架体上且其还漂浮于水面上,风浪发电装置用于利用海洋波浪能进行发电工作,所述的风浪发电装置包括浮体、安装外壳、波浪能转换机构、行星增速机构、发电机,浮体漂浮于水面上且浮体还固定安装于安装座上,安装外壳为设置有内腔的壳体结构且安装外壳固定安装于浮体顶部,波浪能转换机构用于将海洋波浪能转换为供发电机发电所用的机械能,行星增速机构用于接收波浪能转换机构转换后的机械能并对其进行增速处理后传递给发电机,发电机用于利用增速后的机械能进行发电工作。(The invention provides a storm double-power sea surface fixed power generation device which comprises an installation frame body and a storm power generation device, wherein the installation frame body is installed at the water bottom, the storm power generation device is installed on the installation frame body and also floats on the water surface, the storm power generation device is used for generating power by utilizing ocean wave energy, the wind wave power generation device comprises a floating body, an installation shell, a wave energy conversion mechanism, a planetary speed increasing mechanism and a power generator, wherein the floating body floats on the water surface, the floating body is fixedly installed on an installation seat, the installation shell is of a shell structure provided with an inner cavity, the installation shell is fixedly installed at the top of the floating body, the wave energy conversion mechanism is used for converting ocean wave energy into mechanical energy for the power generator to generate power, the planetary speed increasing mechanism is used for receiving the mechanical energy converted by the wave energy conversion mechanism, increasing the speed of the mechanical energy and transmitting the mechanical energy to the power generator, and the power generator is used for generating power by utilizing the mechanical.)

风浪双动力海面固定发电设备

技术领域

本发明涉及发电领域，具体涉及一种利用海洋能源的发电设备。

背景技术

海洋能与潮汐能、海洋温差能、盐梯度能、洋流能等能源一样，是海洋能源中最丰富、最普遍、较难利用的资源之一，波浪能又是海洋能中所占比重较大的海洋能源，海水的波浪运动产波浪发电生十分巨大的能量，据估算，世界海洋中的波浪能达700亿千瓦，占全部海洋能量的94%，是各种海洋能中的“首户”，同时

伴随着我国经济的迅猛发展，人们对于电能的需求也随之增大，在我国电力行业 发展至今主要以火力发电为主，该种方式主要利用化石能源，所以经济的快速增长同时也随之带来了各种越来越严重的环境问题，我们急需开发新的清洁能源来解决发电及环境问题，随着科学技术的不断发展，人们对于风能、太阳能及海洋能等新能源的研究的投入力度越来越大，发展速度也较快，可再生能源中，海洋能则是它的重要组成部分，它不仅蕴藏量巨大，而且取之不尽用之不竭，极具开发空间，为此，本发明人设计了一种利用海洋能源的发电设备，其能够同时利用海洋波浪能与海洋风能进行发电工作，最大化利用了海洋能源。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种利用海洋能源的发电设备，其同时利用海洋波浪能与海洋风能进行发电工作，进一步提高了发电机的发电效率并最大化利用了海洋能源。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。

风浪双动力海面固定发电设备，包括安装架体、风浪发电装置，安装架体安装于水底，风浪发电装置安装于安装架体上且其还漂浮于水面上，风浪发电装置用于利用海洋波浪能进行发电工作。

作为本技术方案的进一步改进。

所述的安装架体包括插柱、安装柱，插柱呈竖直布置且插柱固定于水底，插柱的顶端同轴设置有滑槽；

所述的安装柱的一端同轴位于滑槽内、另一端位于插柱上方并设置有安装座，安装柱与设置于插柱顶端的滑槽之间构成滑动导向配合，所述的风浪发电装置安装于安装座上；

所述的插柱与安装柱之间设置有减震保护构件，插柱的外圆面固定设置有导向支架，安装柱的外圆面固定设置有固定支架且固定支架靠近安装柱的顶端；

所述的减震保护构件包括导向杆、减震弹簧一、减震弹簧二，导向杆呈竖直布置，导向杆的顶端与固定支架固定连接，导向杆的底端穿过导向支架并位于其下方，导向杆的底端还设置有抵触台阶，导向杆与导向支架之间构成滑动导向配合；

所述的减震弹簧一套设于导向杆位于导向支架与固定支架之间的部分外部，减震弹簧二套设于导向杆位于抵触台阶与导向杆之间的部分外部；

所述的减震保护构件沿插柱的圆周方向阵列设置有四组。

作为本技术方案的进一步改进。

所述的风浪发电装置包括浮体、安装外壳、波浪能转换机构、行星增速机构、发电机，浮体漂浮于水面上且浮体还固定安装于安装座上，安装外壳为设置有内腔的壳体结构且安装外壳固定安装于浮体顶部，波浪能转换机构用于将海洋波浪能转换为供发电机发电所用的机械能，行星增速机构用于接收波浪能转换机构转换后的机械能并对其进行增速处理后传递给发电机，发电机用于利用增速后的机械能进行发电工作；

所述的安装外壳的外圆面开设有与自身内腔连接接通的导向孔且导向孔的引导方向垂直于水面，并且导向孔处匹配安装有密封件；

所述的导向孔沿自身引导方向的两端均设置有支撑台阶且支撑台阶位于导向孔靠近安装外壳内腔的孔口处，所述的密封件包括密封板、密封垫片；

所述的密封板固定安装于导向孔背离安装外壳内腔的孔口处且两者之间构成密封式配合，密封板上还开设有与导向孔连接接通的引导孔且引导孔的引导方向平行于导向孔的引导方向；

所述的密封垫片设置于导向孔内并位于密封板与支撑台阶之间的区域，密封板与支撑台阶之间的区域、密封垫片之间构成密封式滑动导向配合，密封垫片上还开设有与导向孔/引导孔均连接接通的连接孔。

作为本技术方案的进一步改进。

所述的波浪能转换机构包括传递构件、转换构件，转动构件用于将海洋波浪能转换为机械能，传递构件用于将机械能传递给行星增速机构；

所述的传递构件设置于安装外壳内，传递构件包括安装支架、转轴，安装支架固定安装于安装外壳内，转轴的轴向垂直于水面，转轴活动安装于安装支架上并可绕自身轴向转动；

所述的转换构件包括齿轮轴一、齿轮轴二，齿轮轴一/齿轮轴二的轴向均平行于水面，齿轮轴一/齿轮轴二均活动安装于安装支架上并可绕自身轴向转动，并且齿轮轴二位于齿轮轴一与转轴之间；

所述的转换构件还包括输入斜齿轮、传递斜齿轮、输出斜齿轮，输入斜齿轮同轴固定于齿轮轴一外部，传递斜齿轮同轴固定于齿轮轴二外部，输出斜齿轮同轴固定于转轴外部，输入斜齿轮与传递斜齿轮啮合，传递斜齿轮与输出斜齿轮啮合；

所述的转换构件还包括连接杆、连接支架、浮球，连接支架固定安装于齿轮轴一外部，浮球漂浮于水面上，连接杆的一端与连接支架固定连接、另一端穿过导向孔/连接孔/引导孔后与浮球固定连接，且连接杆与连接孔之间固定连接，并且连接杆与导向孔/引导孔之间构成滑动导向配合；

所述的转换构件沿转轴的圆周方向阵列设置有四组。

作为本技术方案的进一步改进。

所述的输入斜齿轮与齿轮轴一之间设置有单向转动构件且输入斜齿轮通过单向转动构件安装于齿轮轴一外部，单向转动构件用于使输入斜齿轮做单向转动并最终使转轴做与发电机发电工作时的转向一致的转动；

所述的单向转动构件包括安装套、棘轮、棘爪、单向弹簧，安装套同轴固定套接于齿轮轴一的外部，安装套沿自身轴向可分为两部分并分别为安装段、铰接段；

所述的棘轮为一端开口、一端封闭的圆形筒体结构，棘轮的封闭端同轴开设有安装孔且安装孔内设置有轴承，棘轮通过设置于安装孔内的轴承活动安装于安装套的安装段外部并且安装套的铰接段位于棘轮内，棘轮的开口端匹配安装有呈环形结构的端盖；

所述的棘轮的棘齿设置于自身腔壁上，棘爪的一端与安装套的铰接段铰接且铰接轴芯线平行于齿轮轴一的轴向，棘爪的另一端***至棘轮的棘齿内，单向弹簧的一端与安装套的铰接段连接、另一端与棘爪朝向安装套的侧面连接，单向弹簧的弹力驱使棘爪做靠近棘轮棘齿的运动；

所述的输入斜齿轮同轴固定于棘轮的外部，且棘轮、棘爪、单向弹簧三者配合并驱使输入斜齿轮做单向转动并最终使转轴做与发电机发电工作时的转向一致的转动。

作为本技术方案的进一步改进。

所述的行星增速机构位于转轴下方且发电机位于行星增速机构的下方，行星增速机构包括罩壳、输入轴、行星架、输出轴，罩壳为设置有内腔且与转轴同轴布置的圆柱壳体结构，罩壳/发电机均固定安装于安装外壳内，输入轴/输出轴均与转轴同轴布置，输入轴/输出轴均同轴活动安装于罩壳上并可绕自身轴向转动，并且输入轴的动力输入端位于罩壳上方并与转轴同轴固定连接、动力输出端位于罩壳内部且行星架同轴固定于输入轴的动力输出端，输出轴的动力输入端位于罩壳内、动力输出端位于罩壳下方并与发电机的转子同轴固定连接；

所述的行星架朝向输出轴的一侧设置有轴向平行于输入轴轴向的齿轮轴三，且齿轮轴三沿输入轴的圆周方向阵列设置有三组；

所述的行星增速机构还包括固定齿圈、太阳齿轮、行星齿轮，固定齿圈同轴固定于罩壳内，太阳齿轮同轴固定于输出轴的动力输入端，行星齿轮同轴活动安装于齿轮轴三的外部并可绕自身轴向转动，并且行星齿轮对应设置有三组，太阳齿轮与行星齿轮啮合，行星齿轮与固定齿圈啮合。

作为本技术方案的进一步改进。

所述的转轴的顶端伸出至位于安装外壳的正上方，且转轴的顶端同轴设置有垂直轴螺旋风力发电扇叶。

本发明与现有技术相比的有益效果在于，本发明同时利用海洋波浪能与海洋风能进行发电工作，进一步提高了发电机的发电效率并最大化利用了海洋能源；波浪能转换机构漂浮于水面上，不管海面波浪的大小，均能够利用波浪能进行发电，波浪能利用率更高；单向转动构件的存在使转轴始终做与发电机发电工作时的转子转向一致的转动，不受波浪上下起伏的影响，发电机的工作效率更佳；若风浪过大，设置于安装架体上的减震保护构件能够在风浪发电装置利用海洋波浪能/风能进行发电工作过程中，通过减震弹簧一/二的配合抵消部分波浪能/风能，以保证风浪发电装置不受损伤。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的安装架体的结构示意图。

图3为本发明的风浪发电装置的结构示意图。

图4为本发明的风浪发电装置的结构示意图。

图5为本发明的风浪发电装置的内部结构示意图。

图6为本发明的安装外壳的剖视图。

图7为本发明的安装外壳的正视剖视图。

图8为本发明的波浪能转换机构的结构示意图。

图9为本发明的转换构件的局部示意图。

图10为本发明的转换构件与传递构件的配合图。

图11为本发明的输入斜齿轮与单向转动构件的配合图、

图12为本发明的单向转动构件与齿轮轴一的配合图。

图13为本发明的单向转动构件的结构示意图。

图14为本发明的转轴、行星增速机构、发电机的配合图。

图15为本发明的转轴与行星增速机构的配合图。

图16为本发明的行星增速机构的内部结构示意图。

具体实施方式

本发明同时利用海洋波浪能与海洋风能进行发电工作的优越性在于，进一步提高了发电机的发电效率并最大化利用了海洋能源；波浪能转换机构漂浮于水面上，不管海面波浪的大小，均能够利用波浪能进行发电，波浪能利用率更高；单向转动构件的存在使转轴始终做与发电机发电工作时的转子转向一致的转动，不受波浪上下起伏的影响，发电机的工作效率更佳；若风浪过大，设置于安装架体上的减震保护构件能够在风浪发电装置利用海洋波浪能/风能进行发电工作过程中，通过减震弹簧一/二的配合抵消部分波浪能/风能，以保证风浪发电装置不受损伤。

风浪双动力海面固定发电设备，包括安装架体100、风浪发电装置200，安装架体100安装于水底，风浪发电装置200安装于安装架体上且其还漂浮于水面上，风浪发电装置200用于利用海洋波浪能进行发电工作。

所述的安装架体100包括插柱110、安装柱120，插柱110呈竖直布置且插柱110固定于水底，插柱110的顶端同轴设置有滑槽。

所述的安装柱120的一端同轴位于滑槽内、另一端位于插柱110上方并设置有安装座，安装柱120与设置于插柱110顶端的滑槽之间构成滑动导向配合，所述的风浪发电装置200安装于安装座上。

所述的插柱110与安装柱120之间设置有减震保护构件，插柱110的外圆面固定设置有导向支架，安装柱120的外圆面固定设置有固定支架且固定支架靠近安装柱120的顶端。

所述的减震保护构件包括导向杆、减震弹簧一130、减震弹簧二140，导向杆呈竖直布置，导向杆的顶端与固定支架固定连接，导向杆的底端穿过导向支架并位于其下方，导向杆的底端还设置有抵触台阶，导向杆与导向支架之间构成滑动导向配合。

所述的减震弹簧一130套设于导向杆位于导向支架与固定支架之间的部分外部，减震弹簧二140套设于导向杆位于抵触台阶与导向杆之间的部分外部。

优选的，所述的减震保护构件沿插柱110的圆周方向阵列设置有四组。

在风浪发电装置200利用海洋波浪能进行发电工作过程中，若风浪过大，则减震弹簧一130与减震弹簧二140配合并抵消部分波浪能，以保证风浪发电装置200不受损伤。

所述的风浪发电装置200包括浮体210、安装外壳220、波浪能转换机构230、行星增速机构240、发电机250，浮体210漂浮于水面上且浮体210还固定安装于安装座上，安装外壳220为设置有内腔的壳体结构且安装外壳220固定安装于浮体210顶部，波浪能转换机构230用于将海洋波浪能转换为供发电机250发电所用的机械能，行星增速机构240用于接收波浪能转换机构230转换后的机械能并对其进行增速处理后传递给发电机250，发电机250用于利用增速后的机械能进行发电工作。

所述的安装外壳220的外圆面开设有与自身内腔连接接通的导向孔且导向孔的引导方向垂直于水面，并且导向孔处匹配安装有密封件。

所述的导向孔沿自身引导方向的两端均设置有支撑台阶且支撑台阶位于导向孔靠近安装外壳220内腔的孔口处，所述的密封件包括密封板221、密封垫片222。

所述的密封板221固定安装于导向孔背离安装外壳220内腔的孔口处且两者之间构成密封式配合，密封板221上还开设有与导向孔连接接通的引导孔且引导孔的引导方向平行于导向孔的引导方向。

所述的密封垫片222设置于导向孔内并位于密封板221与支撑台阶之间的区域，密封板221与支撑台阶之间的区域、密封垫片222之间构成密封式滑动导向配合，密封垫片222上还开设有与导向孔/引导孔均连接接通的连接孔。

所述的波浪能转换机构230包括传递构件、转换构件，转动构件用于将海洋波浪能转换为机械能，传递构件用于将机械能传递给行星增速机构240。

所述的传递构件设置于安装外壳220内，传递构件包括安装支架、转轴231，安装支架固定安装于安装外壳220内，转轴231的轴向垂直于水面，转轴231活动安装于安装支架上并可绕自身轴向转动。

所述的转换构件包括齿轮轴一、齿轮轴二，齿轮轴一/齿轮轴二的轴向均平行于水面，齿轮轴一/齿轮轴二均活动安装于安装支架上并可绕自身轴向转动，并且齿轮轴二位于齿轮轴一与转轴231之间。

所述的转换构件还包括输入斜齿轮232、传递斜齿轮233、输出斜齿轮234，输入斜齿轮232同轴固定于齿轮轴一外部，传递斜齿轮233同轴固定于齿轮轴二外部，输出斜齿轮234同轴固定于转轴231外部，输入斜齿轮232与传递斜齿轮233啮合，传递斜齿轮233与输出斜齿轮234啮合。

所述的转换构件还包括连接杆235、连接支架236、浮球237，连接支架236固定安装于齿轮轴一外部，浮球237漂浮于水面上，连接杆235的一端与连接支架236固定连接、另一端穿过导向孔/连接孔/引导孔后与浮球237固定连接，且连接杆235与连接孔之间固定连接，并且连接杆235与导向孔/引导孔之间构成滑动导向配合。

所述的转换构件沿转轴231的圆周方向阵列设置有四组。

海面起波浪时，波浪会使浮球237上下起伏，浮球237上下起伏并通过连接杆235/连接支架236牵引齿轮轴一绕自身轴向转动，齿轮轴一转动并最终通过输入斜齿轮232、传递斜齿轮233、输出斜齿轮234牵引转轴231绕自身轴向转动。

更为具体的，在转换构件利用海洋波浪上下起伏并将波浪能转换为驱动转轴231转动的机械能过程中，转轴231的转向在正反转之间不断往复，这会对后续发电机250的发电过程造成不利影响，为了解决这一问题，所述的输入斜齿轮232与齿轮轴一之间设置有单向转动构件238且输入斜齿轮232通过单向转动构件238安装于齿轮轴一外部，单向转动构件238用于使输入斜齿轮232做单向转动并最终使转轴231做与发电机250发电工作时的转向一致的转动。

所述的单向转动构件238包括安装套2381、棘轮2382、棘爪2383、单向弹簧2384，安装套2381同轴固定套接于齿轮轴一的外部，安装套2381沿自身轴向可分为两部分并分别为安装段、铰接段。

所述的棘轮2382为一端开口、一端封闭的圆形筒体结构，棘轮2382的封闭端同轴开设有安装孔且安装孔内设置有轴承，棘轮2382通过设置于安装孔内的轴承活动安装于安装套2381的安装段外部并且安装套2381的铰接段位于棘轮2382内，棘轮2382的开口端匹配安装有呈环形结构的端盖。

所述的棘轮2382的棘齿设置于自身腔壁上，棘爪2383的一端与安装套2381的铰接段铰接且铰接轴芯线平行于齿轮轴一的轴向，棘爪2383的另一端***至棘轮2382的棘齿内，单向弹簧2384的一端与安装套2381的铰接段连接、另一端与棘爪2383朝向安装套2381的侧面连接，单向弹簧2384的弹力驱使棘爪2383做靠近棘轮2382棘齿的运动。

所述的输入斜齿轮232同轴固定于棘轮2382的外部，且棘轮2382、棘爪2383、单向弹簧2384三者配合并驱使输入斜齿轮232做单向转动并最终使转轴231做与发电机250发电工作时的转向一致的转动。

所述的行星增速机构240位于转轴231下方且发电机250位于行星增速机构240的下方，行星增速机构240包括罩壳、输入轴241、行星架242、输出轴243，罩壳为设置有内腔且与转轴231同轴布置的圆柱壳体结构，罩壳/发电机250均固定安装于安装外壳220内，输入轴241/输出轴243均与转轴231同轴布置，输入轴241/输出轴243均同轴活动安装于罩壳上并可绕自身轴向转动，并且输入轴241的动力输入端位于罩壳上方并与转轴231同轴固定连接、动力输出端位于罩壳内部且行星架242同轴固定于输入轴241的动力输出端，输出轴243的动力输入端位于罩壳内、动力输出端位于罩壳下方并与发电机250的转子同轴固定连接。

所述的行星架242朝向输出轴243的一侧设置有轴向平行于输入轴241轴向的齿轮轴三，且齿轮轴三沿输入轴241的圆周方向阵列设置有三组。

所述的行星增速机构240还包括固定齿圈244、太阳齿轮245、行星齿轮246，固定齿圈244同轴固定于罩壳内，太阳齿轮245同轴固定于输出轴243的动力输入端，行星齿轮246同轴活动安装于齿轮轴三的外部并可绕自身轴向转动，并且行星齿轮246对应设置有三组，太阳齿轮245与行星齿轮246啮合，行星齿轮246与固定齿圈244啮合。

转轴231转动并牵引输入轴241同步转动，输入轴241转动并通过固定齿圈244、太阳齿轮245、行星齿轮246三者配合驱使输出轴243同步转动，且在该过程中，固定齿圈244、太阳齿轮245、行星齿轮246三者配合并使输出轴243转速高于输入轴241转速，即进行增速处理，输出轴243转动并牵引发电机250的转子同步转动，发电机250即进行发电工作。

优选的，为了对伴随波浪出现的海洋风能进行有效利用并进一步提高发电效率，所述的转轴231的顶端伸出至位于安装外壳220的正上方，且转轴231的顶端同轴设置有垂直轴螺旋风力发电扇叶260；其意义在于，垂直轴螺旋风力发电扇叶260能够将海洋风能转换为驱使转轴231转动的机械能，进一步提高了发电机250的发电效率并提高了对海洋能源的利用。

实际工作时，海面起波浪时，波浪会使浮球237上下起伏，浮球237上下起伏并通过连接杆235/连接支架236牵引齿轮轴一绕自身轴向转动，齿轮轴一转动并最终通过输入斜齿轮232、传递斜齿轮233、输出斜齿轮234牵引转轴231绕自身轴向转动，同时该过程中，由于单向转动构件238的存在，使得转轴231的转向始终与发电机250发电工作时的转子转向一致；

转轴231转动并牵引输入轴241同步转动，输入轴241转动并通过固定齿圈244、太阳齿轮245、行星齿轮246三者配合驱使输出轴243同步转动，且在该过程中，固定齿圈244、太阳齿轮245、行星齿轮246三者配合并使输出轴243转速高于输入轴241转速，即进行增速处理，输出轴243转动并牵引发电机250的转子同步转动，发电机250即进行发电工作；

在上述利用海洋波浪能进行发电的过程中，伴随波浪同时出现的海洋风能会通过垂直轴螺旋风力发电扇叶260驱使转轴231做与发电机250发电工作时的转子转向一致的转动，从而进一步提高了发电机250的发电效率。