申请/专利权人：西南交通大学

申请日：2018-05-22

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN108561264B

主分类号：F03B13/16

分类号：F03B13/16;F03B11/00;F03B11/04;F03B11/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2018.10.23#实质审查的生效;2018.09.21#公开

摘要：本发明公开一种用于跨海大桥的波浪能回收装置，包括固定座、密封圆筒和浮子；固定座设置于密封圆筒顶部；浮子通过压缩弹簧连接于密封圆筒下方，浮子上垂直固定的主动杆顶端穿过密封圆筒底部与环形震荡盘固定连接；密封圆筒的顶部和底部均设置有发电机，两发电机的轴通过联轴器连接到电机传动轴的两端；还包括环形的上传动板和下传动板，及内圈与电机传动轴过盈配合的上单向轴承和下单向轴承；上传动板与环形震荡盘间铰接有上传动连杆，其内环壁与上单向轴承的外圈过盈配合；下传动板与环形震荡盘间铰接有下传动连杆，其内环壁与下单向轴承的外圈过盈配合，且两单向轴承方向相反。本发明阻尼小、寿命长、发电效率较高、近海远海均可应用。

主权项：1.一种用于跨海大桥的波浪能回收装置，其特征在于，包括固定座（11）、密封圆筒（13）和浮子（9）；固定座（11）设置于密封圆筒（13）顶部，用于固定回收装置；密封圆筒（13）内部设有可活动的水平的环形震荡盘（4），浮子（9）通过压缩弹簧（8）连接于密封圆筒（13）下方，且浮子（9）上垂直固定有主动杆（17），主动杆（17）的顶端穿过密封圆筒（13）底部与环形震荡盘（4）固定连接；密封圆筒（13）的顶部和底部分别设置有发电机（15），两发电机（15）的轴通过联轴器（22）连接到电机传动轴（3）的两端；还包括环形的上传动板（2）和下传动板（5），及内圈与电机传动轴（3）过盈配合的上单向轴承和下单向轴承（18）；上传动板（2）的下板面与环形震荡盘（4）的上表面间铰接有上传动连杆（12），其内环壁与上单向轴承的外圈过盈配合；下传动板（5）的上板面与环形震荡盘（4）的下表面间铰接有下传动连杆，其内环壁与下单向轴承（18）的外圈过盈配合，且下单向轴承（18）与上单向轴承方向相反；还包括上轴承支架筒（20）、下轴承支架筒（6）、上推力轴承（21）和下推力轴承（19）；上轴承支架筒（20）顶端固定于密封圆筒（13）的顶部，上推力轴承（21）的外圈与上轴承支架筒（20）的内壁过盈配合，内圈与设置于上传动板（2）内环处的上部凸圈的外壁过盈配合；下轴承支架筒（6）的底端固定于密封圆筒（13）的底部，下推力轴承（19）的外圈与下轴承支架筒（6）的内壁过盈配合，内圈与设置于下传动板（5）内环处的下部凸圈的外壁过盈配合；所述上传动连杆（12）的上端通过球绞与设置于上传动板（2）下板面的连杆支座（14）铰接，下端通过球绞与设置于环形震荡盘（4）上表面的连杆支座（14）铰接；所述下传动连杆的上端通过球绞与设置于环形震荡盘（4）下表面的连杆支座（14）铰接，下端通过球绞与设置于下传动板（5）上板面的连杆支座（14）铰接；各板面上的连杆支座（14）均绕圆周排布。

全文数据：—种用于跨海大桥的波浪能回收装置技术领域[0001]本发明涉及海洋波浪能发电技术领域，具体为一种用于跨海大桥的波浪能回收装置。背景技术[0002]跨海大桥是顶尖桥梁技术的体现，短则几千米，长则数十千米，对技术的要求非常严苛。随着我国社会的发展与科技的进步，跨海大桥的长度越来越长，数目越来越多，由此而来，跨海大桥上的照明以及供电等问题越来越凸显。当跨海大桥出现桥梁本身质量问题时，处理起来极其困难。此外大桥的使用条件还受海上大雾、桥体形状、跨海强风等多种环境因素的影响，稍有不慎，便可能会引起较大的安全事故。因此在跨海大桥的使用过程中，大桥健康与安全监测系统是必不可少的环节。在监测过程中，相关传感器的供电一直都存在着问题。在跨海大桥的供电照明及传感器等综合监测系统中，各式各样的传感器工作所需电能主要是应用各自携带电源装置如铅蓄电池等进行供电，当跨海大桥长度增加时，电量输送装置与传感器电池数量也将增加，并且难以保证各传感器处于长期稳定工作的状态，当设备电池电量不足或出现故障时难以得到及时的更换，这不仅大大限制了跨海大桥的发展，还使行车安全得不到足够的保障。目前虽可通过优化布点等方式减少传感器的用量，但是实际并没有从能源供应的根本上解决问题，因此急需一种方便、高效且费用较低的供电措施。因此，对跨海大桥下波浪能回收并将其进行存储用于各种传感器的供电是一种很不错的方式。[0003]波浪能主要是指海洋表面波浪所具有的动能和势能，是海洋能的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一，具有总量大、无污染以及能量密度大的特点，它的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的。汹涌的海浪运动产生巨大的、永恒的和环保的能量，如果能将海浪的动能及其他水面的波浪能充分利用起来，则世界能源的前景会相当广阔和光明。波浪能蕴藏量大，如太平洋、大西洋东岸中纬度30〜40°区域，波浪能可达30〜70kWm，某些地方更高达100kWm，可以保证可开发利用能源的总量。并且波浪能是海洋中分布最广的可再生能源，因此波浪能可以成为海上偏远地区的能量来源。目前波浪能回收装置按结构形式可分为振荡水柱式、摆式和聚波式三种装置。[0004]目前己有的波浪能发电装置，如专利号201720441662.1名称为“曲柄滑块式波浪能发电装置”的中国专利，通过曲柄滑块机构将上下震荡的波浪转换为发电机的旋转。但此专利存在以下两个向题，一方面曲柄滑块机构占空间大，容易损坏，阻尼较大，且存在死点，若波浪较小由于曲柄滑块的特性发电机只能双向发电，发电效率较低;另一方面，此装置只能安装在横向平台上，无法用于跨海大桥桥墩下。[0005]又如专利号201710142215.0名称为“一种摆动撞击式波浪发电装置”的中国专利，在波浪力作用下，此专利的漂浮体即可绕漂浮基架上的铰轴自由摆动从而带动导轨上的撞击件撞击压电发电机发电，此装置体积过大，发电效率低，浮子形状过于尖锐，对于船只或者人群存在安全隐患;整个装置处于水下，压电发电机易进水，寿命无法保证；同时只能应用于离岸较近的海平面，限制因素较大。发明内容[0006]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种阻尼小、寿命长、发电效率较高、近海远海均可应用的用于跨海大桥的波浪能回收装置。技术方案如下：一种用于跨海大桥的波浪能回收装置，包括固定座、密封圆筒和浮子;固定座设置于密封圆筒顶部，用于固定回收装置;密封圆筒内部设有可活动的水平的环形震荡盘，浮子通过压缩弹簧连接于密封圆筒下方，且浮子上垂直固定有主动杆，主动杆的顶端穿过密封圆筒底部与环形震荡盘固定连接；密封圆筒的顶部和底部分别设置有发电机，两发电机的轴通过联轴器连接到电机传动轴的两端;还包括环形的上传动板和下传动板，及内圈与电机传动轴过盈配合的上单向轴承和下单向轴承;上传动板的下板面与环形震荡盘的上表面间铰接有上传动连杆，其内环壁与上单向轴承的外圈过盈配合;下传动板的上板面与环形震荡盘的下表面间铰接有下传动连杆，其内环壁与下单向轴承的外圈过盈配合，且下单向轴承与上单向轴承方向相反。[0007]进一步的，还包括上轴承支架筒、下轴承支架筒、上推力轴承和下推力轴承;上轴承支架筒顶端固定于密封圆筒的顶部，上推力轴承的外圈与上轴承支架筒的内壁过盈配合，内圈与设置于上传动板内环处的上部凸圈的外壁过盈配合；下轴承支架筒的底端固定于密封圆筒的底部，下推力轴承的外圈与下轴承支架筒的内壁过盈配合，内圈与设置于下传动板内环处的下部凸圈的外壁过盈配合。[0008]更进一步的，所述密封圆筒的底部设有圆孔，圆孔内设有直线轴承，直线轴承的外圈与圆孔内壁之间设有唇形密封圈，直线轴承的内圈与所述主动杆过渡配合。[0009]更进一步的，所述上传动连杆的上端通过球绞与设置于上传动板下板面的连杆支座较接，下端通过球绞与设置于环形震荡盘上表面的连杆支座铰接;所述下传动杆的上端通过球绞与设置于环形震荡盘下表面的连杆支座铰接，下端通过球绞与设置于下传动板上板面的连杆支座铰接;各板面上的连杆支座均绕圆周排布。[0010]更进一步的，所述固定座为设有螺孔的竖板状部件，其板面一侧通过水平的固定杆固定于密封圆筒的顶部的圆筒上端盖上。[0011]本发明的有益效果是:本发明的能够将波浪经过时浮子的上下震荡转化为传动板的双向旋转运动;利用单向轴承一个方向上可以自由转动，另一个方向锁死的特点，以及联轴器的使用，可以将两个旋转方向相反的传动板转化为发电机轴的单向旋转运动，提高了发电效率，避免了发电机双向旋转的各种缺点；同时连杆机构阻尼小，传动效率尚，避免出现浮子与震荡转换机构共振的现象;推力轴承以及轴承支架筒的使用避免了传动板传递给单向轴承与发电机轴的轴向力，提高了机构的运行流畅度，并延长了机构的使用寿命;唇形密封圈能有效的防水，提高了本装置的安全系数。附图说明[0012]图1为本发明用于跨海大桥的波浪能回收装置的整体结构图。[0013]图2为本发明用于跨海大桥的波浪能回收装置的连杆机构示意图。[0014]图3为本发明用于跨海大桥的波浪能回收装置的轴承支架筒示意图。[0015]图4为本发明用于跨海大桥的波浪能回收装置的传动板装配示意图。[0016]图中：1-圆筒上端盖;2_上传动板;3-电机传动轴;4-环形震荡盘;5-下传动板;6-下轴承支架筒；7-唇形密封圈；8-压缩弹簧;9-浮子；10-固定杆；11-固定座；12-上传动连杆；13-密封圆筒；14-连杆支座；I5-发电机；16-直线轴承；17-主动杆；18-下单向轴承；19-下推力轴承;20-上轴承支架筒;21_上推力轴承;22-联轴器。具体实施方式[0017]下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1所示，一种用于跨海大桥的波浪能回收装置，包括固定座11、密封圆筒13和浮子9;固定座11设置于密封圆筒13顶部，用于固定回收装置。固定座11为设有螺孔的竖板状部件，其板面一侧通过水平的固定杆10固定于密封圆筒13的顶部的圆筒上端盖1上，圆筒上端盖1通过螺栓螺母固定在密封圆筒13上端，固定杆10—端通过螺栓螺母固定在圆筒上端盖1的圆孔内，另一端通过螺纹与固定座11连接。[0018]密封圆筒13内部设有可活动的水平的环形震荡盘4,浮子9通过压缩弹簧8连接于密封圆筒13下方，且浮子9上垂直固定有主动杆17,主动杆17的顶端穿过密封圆筒13底部与环形震荡盘4固定连接；密封圆筒13的顶部和底部分别设置有发电机15,两呈相反方向布置的发电机15分别竖直设置在密封圆筒13下方与圆筒上端盖1上的小筒内，并通过小环形盖、螺栓螺母固定;两发电机15的轴通过联轴器22连接到电机传动轴3的两端。[0019]还包括环形的同轴心的上传动板2和下传动板5，及内圈与电机传动轴3过盈配合的上单向轴承和下单向轴承18。所述上传动板2与下传动板5的形状为法兰状，且安装方向相反。上传动板2的下板面与环形震荡盘4的上表面间铰接有上传动连杆12,其内环壁与上单向轴承的外圈过盈配合;下传动板5的上板面与环形震荡盘4的下表面间铰接有下传动连杆，其内环壁与下单向轴承18的外圈过盈配合，且下单向轴承18与上单向轴承方向相反。[0020]通过浮子9、连杆机构、环形震荡盘4与传动板的巧妙使用，可以将波浪经过时浮子9的上下震荡转化为传动板的双向旋转运动。[0021]本实施例中，浮子9的上部与主动杆17下端通过螺栓螺母固定，主动杆17上端与环形震荡盘4下表面通过螺栓螺母固接环形震荡盘4上、下表面各设有四个连杆支座14,通过螺栓螺母固定，并呈圆周分布。[0022]本实施例还包括上轴承支架筒20、下轴承支架筒6、上推力轴承21和下推力轴承19;上轴承支架筒20顶端通过螺栓螺母固定于密封圆筒13的顶部，上推力轴承21的外圈与上轴承支架筒20的内壁过盈配合，内圈与设置于上传动板2内环处的上部凸圈的外壁过盈配合；下轴承支架筒6的底端通过螺栓螺母固定于密封圆筒13的底部，下推力轴承19的外圈与下轴承支架筒6的内壁过盈配合，内圈与设置于下传动板5内环处的下部凸圈的外壁过盈配合。推力轴承以及轴承支架筒的使用避免了传动板传递给单向轴承与发电机轴的轴向力，提高了机构的运行流畅度，并延长了机构的使用寿命。^一[0023]本实施例采用了连杆机构，连杆机构阻尼小，传动效率高，避免出现浮子与震荡转换机构共振的现象;连接方式如图2所示，上传动连杆丨2的上端通过球绞与设置于上传动板2下板面的连杆支座14铰接，下端通过球绞与设置于环形震荡盘4上表面的连杆支座14铰接;所述下传动杆的上端通过球绞与设置于环形震荡盘4下表面的连杆支座14铰接，下端通过球绞与设置于下传动板5上板面的连杆支座14铰接;各板面上的分别设置四个连杆支座14,均绕圆周排布，本实施例密封圆筒13的底部设有圆孔，圆孔内设有直线轴承16,直线轴承16的外圈与圆孔内壁之间设有唇形密封圈7，直线轴承16的内圈与所述主动杆17过渡配合。唇形密封圈能有效的防水，提高了本装置的安全系数。[0024]本装置通过固定座11固定在跨海大桥的桥墩侧壁上，安装位置使浮子9高于海平面即可。当跨海大桥下方没有波浪时，此时浮子9静止，压缩弹簧8处于伸张状态，环形震荡盘4位于中下部位置。[0025]当波浪经过时，浮子9向上运动，压缩弹簧8被压缩，浮子9通过主动杆17带动环形震荡盘4向上运动，此时环形震荡盘4上侧的四根上传动连杆12推动上传动板2逆时针转动，环形震荡盘4下侧的下传动连杆拉动下传动板5顺时针转动；因为每个传动板内部设置有单向轴承且作用方向相反，所以下传动板5无法将扭矩传递给电机传动轴3,而上传动板2可以带动电机传动轴3逆时针转动。电机传动轴3通过联轴器22带动两个发电机15旋转，开始发电。[0026]当波浪经过后，压缩弹簧8伸张，使浮子9向下运动，浮子9通过主动杆17带动环形震荡盘4向下运动，此时环形震荡盘4下侧的四根下传动连杆推动下传动板5逆时针转动，环形震荡盘4上侧的上传动连杆12拉动上传动板2顺时针转动；因为每个传动板内部设置有单向轴承且作用方向相反，所以上传动板2无法将扭矩传递给电机传动轴3，而下传动板5可以带动电机传动轴3逆时针转动。所以电机传动轴3仍然为逆时针转动，通过联轴器22带动两个发电机I5仍朝着刚才的方向旋转，继续发电。由于单向轴承一个方向上可以自由转动，另一个方向锁死的特点，将两个旋转方向相反的传动板转化为发电机轴的单向旋转运动，提高了发电效率，避免了发电机双向旋转的各种缺点。

权利要求：丄.一种用于跨海大桥的波浪能回收装置，其特征在于，包括固定座（11、密封圆筒（13和浮子9;固定座（n设置于密封圆筒（13顶部，用于固定回收装置;密封圆筒（13内部设有可活动的水平的环形震荡盘4，浮子9通过压缩弹簧8连接于密封圆筒（13下方，且浮子9上垂直固定有主动杆（17，主动杆（17的顶端穿过密封圆筒（13底部与环形震荡盘4固定连接；密封圆筒（I3的顶部和底部分别设置有发电机（I5，两发电机（15的轴通过联轴器22连接到电机传动轴（3的两端；还包括环形的上传动板2和下传动板5，及内圈与电机传动轴3过盈配合的上单向轴承和下单向轴承（18;上传动板2的下板面与环形震荡盘4的上表面间铰接有上传动连杆（12，其内环壁与上单向轴承的外圈过盈配合;下传动板5的上板面与环形震荡盘4的下表面间铰接有下传动连杆，其内环壁与下单向轴承18的外圈过盈配合，且下单向轴承I8与上单向轴承方向相反。2.根据权利要求1所述的用于跨海大桥的波浪能回收装置，其特征在于，还包括上轴承支架筒20、下轴承支架筒6、上推力轴承21和下推力轴承（19;上轴承支架筒20顶端固定于密封圆筒（13的顶部，上推力轴承21的外圈与上轴承支架筒20的内壁过盈配合，内圈与设置于上传动板2内环处的上部凸圈的外壁过盈配合;下轴承支架筒6的底端固定于密封圆筒（13的底部，下推力轴承（19的外圈与下轴承支架筒6的内壁过盈配合，内圈与设置于下传动板5内环处的下部凸圈的外壁过盈配合。3.根据权利要求1所述的用于跨海大桥的波浪能回收装置，其特征在于，所述密封圆筒13的底部设有圆孔，圆孔内设有直线轴承（16，直线轴承（16的外圈与圆孔内壁之间设有唇形密封圈（7，直线轴承16的内圈与所述主动杆17过渡配合。4.根据权利要求1所述的用于跨海大桥的波浪能回收装置，其特征在于，所述上传动连杆（12的上端通过球绞与设置于上传动板2下板面的连杆支座（14铰接，下端通过球绞与设置于环形震荡盘4上表面的连杆支座（14较接;所述下传动杆的上端通过球绞与设置于环形震荡盘4下表面的连杆支座（14铰接，下端通过球绞与设置于下传动板5上板面的连杆支座14较接;各板面上的连杆支座14均绕圆周排布。5.根据权利要求1所述的用于跨海大桥的波浪能回收装置，其特征在于，所述固定座11为设有螺孔的竖板状部件，其板面一侧通过水平的固定杆10固定于密封圆筒13的顶部的圆筒上端盖（1上。

百度查询： 西南交通大学 一种用于跨海大桥的波浪能回收装置

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