一种浮箱发电单元及链式海浪发电装置的制作方法

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种浮箱发电单元及链式海浪发电装置。

背景技术：

化石能源一种是不可再生能源。随着化石能源的开采和使用，化石能源日趋枯竭。同时，伴随着化石能源的过渡使用，地球环境日益恶化，温室效应及雾霾问题也日益严重，新能源的开发迫在眉睫。

相比于风能与太阳能技术，海浪能发电技术相对落后。但是海浪能具有其独特的优势：波能能力密度高，是风能的4～30倍；相比于太阳能，波浪能不受天气影响。

海浪能发电电源是利用海浪发电制成的电源，具有诸多优点：海浪能发布广泛且储量巨大；海浪发电装置受海况与气候影响较低。利用海浪能发电，具有十分重要的意义。

目前，海浪能发电仍存在诸多问题，如制造成本昂贵、装置的可靠性及稳定性问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种浮箱发电单元及链式海浪发电装置，用以解决现有技术中的问题。

为解决上述问题，本发明提供了：一种浮箱发电单元，包括浮箱和与所述浮箱固定连接的连接架；

所述浮箱上设置有由海浪能驱动的驱动轴、传动装置、储能装置及用于将能量转换电能的能量转换装置；

其中，所述驱动轴贯穿且转动连接所述浮箱，所述传动装置、所述储能装置及所述能量转换装置设置于所述浮箱的内部，所述浮箱的内部为封闭式结构；

所述连接架上设置有与所述驱动轴的尺寸相匹配的连接孔；

所述浮箱包括相对且平行的第一面和第二面，所述驱动轴和所述连接孔的轴心线平行于所述第一面；

所述第一面的横截面呈凹圆形，所述第二面的横截面呈凸圆形；

所述驱动轴、所述连接孔、所述第一面和所述第二面的轴心线在同一平面上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的浮箱发电单元，所述传动装置包括传动齿轮和由所述传动齿轮驱动的齿轮组，其中，所述传动齿轮与所述驱动轴固定连接；

所述储能装置为飞轮；

所述能量转换装置为发电机。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的浮箱发电单元，所述传动装置包括传动臂和由所述传动臂驱动的液压缸，其中，所述传动臂与所述驱动轴固定连接；

所述储能装置为液压储能器；

所述能量转换装置包括液压马达和由所述液压马达驱动的发电机。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的浮箱发电单元，所述浮箱的内部还设置有控制箱；

所述控制箱内设置有与所述能量转换装置电性连接整流器和用于监测所述能量转换装置工作状态的PLC。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的浮箱发电单元，所述浮箱的密度小于水的密度。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的浮箱发电单元，所述浮箱上设置有限制所述浮箱发电单元转动角度的止动件。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的浮箱发电单元，所述浮箱上设置有与所述止动件相对应的缓冲垫。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的浮箱发电单元，所述止动件与所述缓冲垫均有偶数个，且均在所述浮箱上对称设置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述的浮箱发电单元，所述浮箱上设置有舱盖；

所述舱盖与所述浮箱可拆卸连接。

本发明还提供了：一种链式海浪发电装置，包括以上任一项所述的浮箱发电单元；

所述浮箱发电单元有多个，且依次相连，一个浮箱发电单元的连接孔与相邻另一个浮箱发电单元的驱动轴相对静止连接，由此构成链式浮箱发电组；

所述链式浮箱发电组两端分别设置有艏定位锚链舱和艉定位锚链舱；

所述艏定位锚链舱及所述艉定位锚链舱的密度均小于水的密度，且两者上均设置有锚链，所述锚链上设置有锚。

本发明的有益效果是：本发明提出一种浮箱发电单元及链式海浪发电装置，其中，链式海浪发电装置由浮箱发电单元组成。

浮箱发电单元及链式海浪发电装置结构简单、耐用性强、可靠性及稳定性高。同时，浮箱发电单元及链式海浪发电装置还可以形成大规模的海浪发电站。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1中一种浮箱发电单元的示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例1中两个浮箱发电单元相对转动第一角度的示意图；

图4为本发明实施例1中两个浮箱发电单元相对转动第二角度的示意图；

图5为本发明实施例1中一种驱动轴的示意图；

图6为本发明实施例1中一种链式海浪发电装置的示意图；

图7为本发明实施例1中一种链式海浪发电装置在海上处于工作状态的示意图；

图8为本发明实施例2中一种浮箱发电单元的示意图；

图9为图8的俯视图；

图10为本发明实施例2中两个浮箱发电单元相对转动第三角度的示意图；

图11为图10中连接臂与液压缸的位置示意图；

图12为本发明实施例2中两个浮箱发电单元相对转动第四角度的示意图；

图13为图12中连接臂与液压缸的位置示意图；

图14为本发明实施例2中两个浮箱发电单元相对转动第五角度的示意图；

图15为图14中连接臂与液压缸的位置示意图；

图16为本发明实施例2中液压系统的示意图。

主要元件符号说明：

100-浮箱发电单元；200-艏定位锚链舱；300-艉定位锚链舱；400-锚链；500-锚；1000-浮箱；1100-驱动轴；1110-左轴；1120-中轴；1130-右轴；1200-传动装置；1211-传动齿轮；1212-传动臂；1213-液压缸；1214-液压杆；1300-储能装置；1311-液压储能器；1400-能量转换装置；1411-液压马达；1412-发电机；1511-第一面；1512-第二面；1600-控制箱；1700-舱盖；1811-止动件；1812-缓冲垫；1911-液压油箱；1912-单作用电磁阀；1913-单向阀；1914-溢流阀；1915-滤器；1916-空气滤器；1917-可调节流阀；2000-连接架；2100-连接孔。

具体实施方式

在下文中，将更全面地描述本发明的各种实施例。本发明可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本发明的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本发明理解为涵盖落入本发明的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

参阅图1和图2，在本实施例中，提出一种浮箱发电单元100，包括浮箱1000，浮箱1000上设置有在海浪能驱动下发生转动并产生能量的驱动轴1100、用于传递能量的传动装置1200、用于储存能量的储能装置1300及用于将能量转换电能的能量转换装置1400。其中，驱动轴1100贯穿且转动连接浮箱1000，传动装置1200、储能装置1300及能量转换装置1400设置于浮箱1000的内部。浮箱1000的内部为封闭式结构。浮箱1000的密度小于水的密度。

具体的，在本实施例中，传动装置1200包括传动齿轮1211和由传动齿轮1211驱动的齿轮组，其中，传动齿轮1211与驱动轴1100固定连接；储能装置1300为飞轮；能量转换装置1400为发电机1412。

浮箱1000上固定连接有连接架2000，连接架2000上设置有与驱动轴1100的尺寸相匹配的连接孔2100。

浮箱1000包括相对且平行的第一面1511和第二面1512，驱动轴1100和连接孔2100的轴心线平行于所述第一面1511。

第一面1511的横截面呈凹圆形，第二面1512的横截面呈凸圆形。驱动轴1100、连接孔2100、第一面1511和第二面1512的轴心线在同一平面上。

如图3和图4所示，两个浮箱发电单元100可以通过连接孔2100与驱动轴1100的配合相互连接，其中连接孔2100与驱动轴1100相对静止连接。同时，由于第一面1511和第二面1512的结构，使得这两个浮箱发电单元100可以相互转动而不会发生干涉。两个浮箱发电单元100之间发生相对转动时，连接的驱动轴1100会发生转动，固定于驱动轴1100上的传动齿轮1211驱动齿轮组，齿轮组带动飞轮，继而使得发电机1412进行发电。依照这样的连接方式，可以将更多的浮箱发电单元100依次进行连接，并用于发电。

如图3和图4所示，为防止两者相对转动的角度过大而使得浮箱1000的结构破坏，可以在浮箱1000上设置有限制浮箱发电单元100转动角度的止动件1811。同时，浮箱1000上还设置有与止动件1811相对应的缓冲垫1812。止动件1811与缓冲垫1812均有偶数个，且均在浮箱1000上对称设置。

如图5所示，为驱动轴1100的示意图。考虑到海水腐蚀的问题，驱动轴1100由三部分组成：左轴1110、中轴1120和右轴1130，其中，左轴1110可拆卸连接中轴1120，中轴1120可拆卸连接右轴1130。具体的，左轴1110与中轴1120、中轴1120与右轴1130可以采用螺栓连接。左轴1110和右轴1130通过轴承与浮箱1000连接，并轴密封处理，防止海水渗入浮箱1000的内部。传动齿轮1211与中轴1120固定相连。

齿轮组可以由调向齿轮箱和增速齿轮箱两部分组成，调向齿轮箱可以将驱动轴1100正反转动力调整为单转向动力，然后通过输入至增速齿轮箱将转速增至发电机1412的需求转速。齿轮组的输出轴连接飞轮，以驱动发电机1412发电。

浮箱发电单元100进行发电时，各浮箱发电单元100发出的电能频率、相位角及电源均不可控，因此在浮箱1000的内部还设置有控制箱1600，控制箱1600内设置有与能量转换装置1400电性连接整流器。浮箱发电单元100中发电机1412发出的交流电经过整流器进行整流处理后，并入电站直流电网。

控制箱1600内还可以设置有用于监测能量转换装置1400工作状态的PLC，具体可以对发电机1412及其状态进行监测。浮箱1000内可以设置有温度传感器、漏水检测开关和水泵等，PLC可以用于监测或控制浮箱1000内部的这些元件。各浮箱发电单元100中的PLC可以通过通讯电缆依次连接，最终接入总控制站，方便工作人员对各浮箱发电单元100进行监测和控制。

为方便对浮箱1000内部的元件进行维护和更换，浮箱1000上可以设置有舱盖1700，舱盖1700与浮箱1000可拆卸连接。两者之间的连接处还需进行密封处理，防止海水渗入到浮箱1000的内部。具体的，两者可以采用螺纹连接的方式进行连接。其中，舱盖1700还可以采用现有船舶上相关的技术，实现其可以具有快速开启的功能。

参阅图6和图7，在本实施例中，还提出一种链式海浪发电装置，包括浮箱发电单元100。浮箱发电单元100有多个，且依次相连，一个浮箱发电单元100的连接孔2100与相邻另一个浮箱发电单元100的驱动轴1100相对静止连接，由此构成链式浮箱1000发电组。链式浮箱1000发电组两端分别设置有艏定位锚链舱200和艉定位锚链舱300。艏定位锚链舱200及艉定位锚链舱300的密度均小于水的密度，且两者上均设置有锚链400，锚链400上设置有锚500。

参照图6和图7，自左至右，左边浮箱发电单元100的连接孔2100与相邻右边浮箱发电单元100的驱动轴1100可以通过轴键相对静止连接，依照这样的连接方式，组成长链状。其中，链式海浪发电装置可以由多个甚至上百个浮箱发电单元100组成。

如图7所示，链式海浪发电装置至于海上，由于波浪的起伏，链式海浪发电装置中的各浮箱发电单元100在波浪浮力的作用下，上下起伏，相邻两个浮箱发电单元100会相对转动。

如图7所示，相邻两个浮箱发电单元100相对转动，带动右侧浮箱发电单元100中的驱动轴1100转动，驱动轴1100上的传动齿轮1211作用于齿轮组，齿轮组带动飞轮，飞轮驱使发电机1412进行发电。

实施例2

参阅图8和图9，在本实施例中，提出一种浮箱发电单元100，包括浮箱1000，浮箱1000上设置有在海浪能驱动下发生转动并产生能量的驱动轴1100、用于传递能量的传动装置1200、用于储存能量的储能装置1300及用于将能量转换电能的能量转换装置1400。其中，驱动轴1100贯穿且转动连接浮箱1000，传动装置1200、储能装置1300及能量转换装置1400设置于浮箱1000的内部。浮箱1000的内部为封闭式结构。

与实施例1不同，在本实施例中，传动装置1200包括传动臂1212和由传动臂1212驱动的液压缸1213，其中，传动臂1212与驱动轴1100固定连接；储能装置1300为液压储能器1311；能量转换装置1400包括液压马达1411和由液压马达1411驱动的发电机1412。

浮箱1000上固定连接有连接架2000，连接架2000上设置有与驱动轴1100的尺寸相匹配的连接孔2100。

浮箱1000包括相对且平行的第一面1511和第二面1512，驱动轴1100和连接孔2100的轴心线平行于所述第一面1511。

第一面1511的横截面呈凹圆形，第二面1512的横截面呈凸圆形。驱动轴1100、连接孔2100、第一面1511和第二面1512的轴心线在同一平面上。

如图10、图11、图12、图13、图14和图15所示，两个浮箱发电单元100可以通过连接孔2100与驱动轴1100的配合相互连接，其中连接孔2100与驱动轴1100相对静止连接。当左侧浮箱发电单元100相对右侧浮箱发电单元100向上转动时，驱动轴1100通过连接臂作用于液压缸1213的液压杆1214，此时液压缸1213下部的油缸将产生高压液压动力，同时液压缸1213上部的油缸由于负压，将吸入低压液压油。反之，当左侧浮箱发电单元100相对右侧浮箱发电单元100向下转动时，连接臂将液压杆1214拉出，液压缸1213上部的油缸将产生高压液压动力，同时液压缸1213下部的油缸由于负压，将吸入低压液压油。液压缸1213在动作的过程中，将能量储存于液压储能器1311中。

当左侧浮箱发电单元100相对右侧浮箱发电单元100相对转动时，驱动轴1100将通过传动臂1212作用于液压缸1213的液压杆1214，液压杆1214的往复运动产生液压能。

如图16所示，在本实施例中，浮箱发电单元100内部设置有：作为传动装置1200的传动臂1212及双作用的液压缸1213、作为储能装置1300的液压储能器1311、作为能量转换装置1400的液压马达1411及发电机1412，其余还包括控制箱1600、液压油箱1911、单作用电磁阀1912、单向阀1913、溢流阀1914、滤器1915、空气滤器1916和可调节流阀1917。这些元件构成液压系统，其原理：当双作用的液压缸1213受到液压臂作用时，产生的高压液压油将通过单向阀1913进入液压储能器1311，最后通过可调节流阀1917驱动液压马达1411，液压马达1411驱使发电机1412发电。其中，溢流阀1914的作用是将液压储能器1311的压力保持在安全压力范围内；滤器1915的作用是对液压油进行过滤保持液压油的清洁；控制箱1600中设置有整流器，将发电机1412发的交流电转换为直流电。

控制箱1600内还设置用于监测能量转换装置1400工作状态的PLC，PLC可以对浮箱1000内部的其他元件进行监测或控制。具体的，可以对油箱的液位进行监测、对滤器1915进行监测、对液压马达1411进行控制等。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。