一种波浪能发电装置及混凝土阴极保护装置的制作方法

1.本实用新型属于混凝土工程腐蚀防护技术领域，尤其涉及一种波浪能发电装置及混凝土阴极保护装置。


背景技术：

2.在国家的战略需求下，远海岛礁结构物建造越来越多。然而恶劣的海洋环境导致结构物易被腐蚀，同时偏远的地理环境导致无法及时对服役的结构物进行维护，导致结构物损坏严重、服役寿命短。因此，利用海洋特有的太阳能、风能、波浪能等能源对结构物进行外加电流阴极保护，具有非常明显的优势。相比于太阳能、风能，波浪能是海洋中特有的一种能量且可利用资源丰富。太阳能、风能容易受天气影响，导致供电不连续，无法持续对结构物提供有效阴极保护，而波浪能相对稳定，受天气影响小。
3.目前，波浪能发电装置处于迅速发展的阶段，国内外均有相关研究报道及成果应用。常见的主要有：浮子式、摆式、振荡水柱式等。摆式、振荡水柱式多用于大型发电站使用，通常的发电组功率达千瓦级。相比于后两种装置，浮子式发电装置体型可控、使用方便，是被广泛使用的一种波浪能发电装置。众所周知，海洋中的航标多为浮子式波浪能发电装置供电使用的。
4.然而，浮子式波浪能发电装置抵御风浪能力欠缺，需用缆线连接至海底用以锚定。其做法工程量大，施工成本高，且装置会随着波浪位置会发生偏移，风浪较大时可能造成装置受力牵拉损坏。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种波浪能发电装置，固定性好，直接安装在待保护结构物上，不需要额外占用面积，抵御风浪风力较好，能够减少风浪对装置造成的损坏。
6.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
7.一种波浪能发电装置，用于安装在待保护结构物上，包括：
8.套设并固定设置在待保护结构物上的内管；
9.外壳，套设在内管上，外壳的内侧壁与内管的外侧壁之间围成安装腔；
10.发电机，设置安装腔内，发电机的驱动轴上设有驱动齿轮；
11.刚性臂，穿设在外壳的底端，刚性臂一侧壁的顶端设有与驱动齿轮啮合的齿牙；
12.浮子，与刚性臂的底端连接，浮子上开设有供待保护结构物穿过的第一通孔。
13.进一步地，第一通孔的壁面上设有若干用于与待保护结构物接触的滑轮。
14.进一步地，还包括分别用于供若干滑轮滑动的若干轨道，若干轨道设置在待保护结构物上。
15.进一步地，浮子呈泳圈状，其内部填充有惰性气体。
16.进一步地，浮子具有呈相对设置的两端，浮子相对设置的两端之间通过锚固片连接，以使浮子形成泳圈状结构。
17.进一步地，刚性臂底端设有供浮子一端穿过的固定圈。
18.进一步地，外壳的底端设有供刚性臂穿过的第二通孔，第二通孔上设有限位环。
19.进一步地，外壳呈半球体状。
20.进一步地，外壳包括结构相同的第一壳体和第二壳体，内管包括结构相同的第一管体和第二管体，第一管体设置在第一壳体上，且第一管体的顶端与第一壳体的顶端平齐，第一管体的底端与第一壳体的底端平齐，第二管体设置在第二壳体上，且第二管体的顶端与第二壳体的顶端平齐，第二管体的底端与第二壳体的底端平齐。该设置便于将外壳和内管安装在待保护结构物上。
21.本实用新型还提供了一种混凝土阴极保护装置，包括电源室、参比电极、辅助电极和上述的波浪能发电装置，电源室设置在安装腔内，其包括调压电路、充放电系统、蓄电池和恒电位仪，调压电路分别与发电机和充放电系统连接，充放电系统分别与蓄电池和恒电位仪连接，恒电位仪的正极端与辅助电极连接，恒电位仪的负极端与待保护结构物内的钢筋连接，恒电位仪的参比电极端与参比电极连接，辅助电极和参比电极分别设置在待保护结构物上。
22.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：直接安装在待保护结构物上，固定性好，需要额外占用面积，无需外接线路即可对待保护结构物进行必要的阴极保护，适用于远海的待保护结构物长期的腐蚀防护，同时抵御风浪风力较好，能够减少风浪对装置造成的损坏；浮子在波浪的作用下带动刚性臂上下移动，从而通过刚性臂上的齿牙带动发电机驱动端的驱动齿轮转动，实现发电的目的。
附图说明
23.图1为本实用新型波浪能发电装置的结构示意图；
24.图2为本实用新型波浪能发电装置的内部图；
25.图3为本实用新型波浪能发电装置的内部图的局部放大图；
26.图4为本实用新型混凝土阴极保护装置的结构示意图；
27.图5为本实用新型混凝土阴极保护装置中电源室的结构框图。
28.图中，1-内管，11-第一管体，12-第二管体，2-外壳，21-限位环，22-第一壳体，23
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第二壳体，3-发电机，31-驱动齿轮，4-刚性臂，41-固定圈，42-齿牙，5-浮子，51-第一通孔，52-滑轮，53-锚固片，6-轨道，7-电源室，71-调压电路，72-充放电系统，73-蓄电池， 74-恒电位仪，8-参比电极，9-辅助电极，10-待保护结构物，101-钢筋。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都
属于本实用新型保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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实用新型的限制。
34.请参阅图1、图2和图3，图1为本实用新型波浪能发电装置的结构示意图，图2为本实用新型波浪能发电装置的内部图，图3为本实用新型波浪能发电装置的内部图的局部放大图。一种波浪能发电装置，用于安装在待保护结构物10上，波浪能发电装置包括内管1、外壳2、发电机3、刚性臂4和浮子5，内管1套设并固定设置在待保护结构物10上；外壳2 套设在内管1上，外壳2的内侧壁与内管1的外侧壁之间围成安装腔；发电机3设置安装腔内，发电机3的驱动轴上设有驱动齿轮31；刚性臂4穿设在外壳2的底端，刚性臂4一侧壁的顶端设有与驱动齿轮31啮合的齿牙42；浮子5与刚性臂4的底端连接，浮子5上开设有供待保护结构物10穿过的第一通孔51。
35.本实用新型波浪能发电装置在实际使用时，将内管1和浮子5套设于待保护结构物10 上，如套设在待保护结构物10的钢管桩上，并且浮子5能够放置在水面上，内管1应紧密贴合钢管桩。浮子5随着波浪起伏而上下移动，从而带动刚性臂4上下移动，刚性臂4通过齿牙42将上下移动转换为驱动齿轮31的转动，从而带动发电机3发电。发电机3输出的电流可为后续的待保护结构物10的阴极保护系统电路供电。在一实施例中，发电机3的数量可设置多个，刚性臂4的数量与发电机3的数量相同且一一对应，刚性臂4上的齿牙42与对应的发电机3的驱动端上的驱动齿轮31啮合。通过增加发电机3数量，可以增加本实用新型波浪能发电装置的发电量。
36.在一实施例中，第一通孔51的壁面上设有若干用于与待保护结构物10接触的滑轮52。浮子5通过滑轮52与待保护结构物10接触，能够减小浮子5与待保护结构物10之间的摩擦力。优选地，滑轮52的数量可以设置为四个，四个滑轮52等间距间隔设置在第一通孔51 的壁面上。在一实施例中，波浪能发电装置还包括分别用于供若干滑轮52滑动的若干轨道6，若干轨道6设置在待保护结构物10上。具体地，轨道6竖直设置，滑轮52滑动设置在相应的轨道6上，通过轨道6限制滑轮52滑动的方向，使得浮子5沿待保护结构物10竖向滑动，进而
带动刚性臂4上下移动。轨道6的数量与滑轮52的数量相等，轨道6的设置长度应覆盖整个水位变动区，以保证浮子5可以在波浪上下自由运动。
37.在一实施例中，浮子5呈泳圈状，其内部填充有惰性气体。该设置确保浮子5能够漂浮在水面上，能够在波浪的作用下，沿结构物上下移动。进一步地，浮子5采用pvc材质制成，耐磨及密封性好。在一实施例中，浮子5具有呈相对设置的两端，浮子5相对设置的两端之间通过锚固片53连接，以使浮子5形成泳圈状结构。该设置便于将浮子5套设在待保护结构物10的外侧。
38.在一实施例中，刚性臂4底端设有供浮子5一端穿过的固定圈41。该设置便于将刚性臂4安装在浮子5上，固定圈41用以支撑刚性臂4。在一实施例中，外壳2的底端设有供刚性臂4穿过的第二通孔，第二通孔上设有限位环21。刚性臂4的顶端穿过第二通孔后设置在外壳2内，在第二通孔上设置限位环21，起到防水和将刚性臂4顶端限制在外壳2内，避免刚性臂4从外壳2内滑出。在一实施例中，限位环21上设有橡胶圈。当刚性臂4上的齿牙 42靠近限位环21时，限位环21上的橡胶圈可以起到缓冲作用，避免损伤齿牙42及限位环 21。
39.在一实施例中，外壳2呈半球体状。外壳2设置为半球体状，可以防止雨水聚集，达到防腐效果。在一实施例中，外壳2包括结构相同的第一壳体22和第二壳体23，内管1包括结构相同的第一管体11和第二管体12，第一管体11设置在第一壳体22上，且第一管体 11的顶端与第一壳体22的顶端平齐，第一管体11的底端与第一壳体22的底端平齐，第二管体12设置在第二壳体23上，且第二管体12的顶端与第二壳体23的顶端平齐，第二管体 12的底端与第二壳体23的底端平齐。该设置便于将外壳2和内管1安装在待保护结构物10 上。
40.请结合参阅图4和图5，图4为本实用新型混凝土阴极保护装置的结构示意图，图5为本实用新型混凝土阴极保护装置中电源室的结构框图。本实用新型还提供了一种混凝土阴极保护装置，包括电源室7、参比电极8、辅助电极9和上述的波浪能发电装置，电源室7设置在安装腔内，其包括调压电路71、充放电系统72、蓄电池73和恒电位仪74，调压电路 71分别与发电机3和充放电系统72连接，充放电系统72分别与蓄电池73和恒电位仪74 连接，恒电位仪74的正极端与辅助电极9连接，恒电位仪74的负极端与待保护结构物10 内的钢筋101连接，恒电位仪74的参比电极8端与参比电极8连接，辅助电极9和参比电极8分别设置在待保护结构物10上。
41.本实用新型混凝土阴极保护装置在实际实用时，发电机3产生的电流输送至调压装置，通过调压电路71将来自发电机3的交变电流转换成直流电后输送充放电系统72，当波浪能发电装置发电充足时，充放电系统72将部分电量输送至蓄电池73充电，另一部分电量会输送至恒电位仪74；当波浪能发电装置发电不足时，蓄电池73中的电量会及时补充到充放电系统72中，充放电系统72将电量输送给恒电位仪74，从而给待保护结构物10提供一定的保护电位。本实用新型混凝土阴极保护装置具有多功能一体化，不仅能够利用波浪能发电，用时自带调压电路71和阴极保护电路，可实现发电、调压、阴极保护一体化，适用于远海环境中的待保护结构物10中的钢筋101的腐蚀防护。优选地，恒电位仪74的正极端的导线沿着待保护结构物10引出，并与辅助电极9连接，恒电位仪74的负极端的导线沿着待保护结构物10引出，并与待保护结构物10内的钢筋101连接，恒电位仪74的参比电极8端的导线沿着待保护结构物10引出，并与参比电极8连接。
42.相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：直接安装在待保护结构物10上，固定
性好，需要额外占用面积，无需外接线路即可对待保护结构物10进行必要的阴极保护，适用于远海的待保护结构物10长期的腐蚀防护，同时抵御风浪风力较好，能够减少风浪对装置造成的损坏；浮子5在波浪的作用下带动刚性臂4上下移动，从而通过刚性臂4上的齿牙42 带动发电机3驱动端的驱动齿轮31转动，实现发电的目的。
43.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，故凡未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。