潮汐发电机.pdf

本发明涉及一种潮汐发电机，包括水力转化部分、传动机构、发电机组。水力转化部分利用折帆将水的推力转化为转动的动能，经由传动机构传至发电机组发电。本发明的潮汐发电机结构简单，可以有效地利用各种水力资源。

1.  一种潮汐发电机，包括水力转化部分、传动机构、发电机组，其特征在于，所述水力转化部分包括纵向顺水流设置的长方体形固流仓，具有形成固流仓侧面的固流板和位于固流板之间的多个加强架，其中固流仓的纵向两端是开放的，以便水流经过；安装在固流仓内的主机架，包括沿纵向间隔开的两个链轮、配合在两个链轮之间的环形履带链、多个可在同一方向单向张开且一端铰接在履带链上的折帆，每一折帆与履带之间连有斜拉锁链，锁链长度保证折帆张开最大时至近似垂直于履带链的状态，安装的折帆可以由水力推动张开的一段履带链为工作段，其距对应固流板的距离等于或略大于折帆完全展开的长度，而相对另一段履带链为非工作段，其距对应的固流板的距离为容纳折帆收起后可随履带链运动的最小距离，所述折帆由水力推动张开后带动履带链运动，从而引起链轮转动，链轮的转轴上带有输出齿轮，与传动机构配合，传动机构最终带动发电机组发电。

2.  如权利要求1所述的潮汐发电机，其特征在于，所述固流仓的固流板在靠近非工作段的上游位置安装有可摆动的集流板，集流板铰接在固流板上，当水流经过时向下游方向打开，打开的最大角度超过90°，集流板的大小设计成当其打开到最大角度时，集流板最高点的高度位于履带链的工作段和非工作段之间。

3.  如权利要求1或2所述的潮汐发电机，其特征在于，水力转化部分还包括安装在固流仓上的平衡装置，具有入水和排水机构，用以控制水力转化部分在水中的位置。

4.  如权利要求3所述的潮汐发电机，其特征在于，平衡装置设置在主机架内部。

5.  如权利要求1所述的潮汐发电机，其特征在于，所述各折帆包括多节，每节之间相互铰接，在折帆与履带之间连有多条斜拉锁链，各斜拉锁链在完全伸展的状态相互平行。

6.  如权利要求5所述的潮汐发电机，其特征在于，相邻的所述折帆之间连接有至少一根互联锁链。

7.  如权利要求5所述的潮汐发电机，其特征在于，各折帆上端的一节或多节的内部形成真空腔。

8.  如权利要求1所述的潮汐发电机，其特征在于，所述主机体上设置有可调节其在固流仓中位置的装置，以根据水流方向的改变主机架的位置而改变履带链的工作段和非工作段。

9.  如权利要求1所述的潮汐发电机，其特征在于，所述折帆的最顶端安装有滚轮，以便减小运行过程中与固流板的摩擦。

10.  如权利要求1所述的潮汐发电机，其特征在于，所述潮汐发电机包括多个所述的水力转化部分。

11.  如权利要求1所述的潮汐发电机，其特征在于，所述固流仓只包括构成竖直方向两侧面的固流板，打开的折帆是沿竖直方向的。

12.  如权利要求1所述的潮汐发电机，其特征在于，所述固流仓只包括构成水平方向两侧面的固流板，打开的折帆是沿水平方向的。

潮汐发电机
技术领域
本发明涉及一种发电机，特别是一种将水流动的动能转化为电能的潮汐发电机。
背景技术
地球上水的面积占地球表面的70.9％。水的流动蕴藏着巨大的动力能量。人类很早就懂得利用各种水力资源。现代的社会也广泛采用水力发电来为工业生产提供电能。但是传统的水力发电设备结构复杂、体积庞大，并且对水文和地质条件都要求严格，水力发电站的建设成本极高。
为了能够尽可能地利用不同的水力资源，研究者们设计了各种各样的机构，试图以低成本将水的动能转化为电能。但是各种现有的设计都未能提供有效地转化水力资源的方案。
发明内容
为解决现有技术中存在的各种问题，本发明提供一种有效地将水的动能转化为电能并且可以根据水流和其它地质情况进行调整的潮汐发电机。
为实现上述目的，本发明的潮汐发电机，包括水力转化部分、传动机构、发电机组，其中，所述水力转化部分包括纵向顺水流设置的长方体形固流仓，具有形成固流仓侧面的固流板和位于固流板之间的多个加强架，其中固流仓的纵向两端是开放的，以便水流经过；安装在固流仓内的主机架，包括沿纵向间隔开的两个链轮、配合在两个链轮之间的环形履带链、多个可在同一方向单向张开且一端铰接在履带链上的折帆，每一折帆与履带之间连有斜拉锁链，锁链长度保证折帆张开最大时至近似垂直于履带链的状态，安装的折帆可以由水力推动张开的一段履带链为工作段，其距对应固流板的距离等于或略大于折帆完全展开的长度，而相对另一段履带链为非工作段，其距对应的固流板的距离为容纳折帆收起后可随履带链运动的最小距离，所述折帆由水力推动张开后带动履带链运动，从而引起链轮转动，链轮的转轴上带有输出齿轮，与传动机构配合，传动机构最终带动发电机组发电。
在本发明的一个实施例中，固流仓的固流板在靠近非工作段的上游位置安装有可摆动的集流板，集流板铰接在固流板上，当水流经过时向下游方向打开，打开的最大角度超过90°，集流板的大小设计成当其打开到最大角度时，集流板最高点的高度位于履带链的工作段和非工作段之间。
本发明的潮汐发电机的水力转化部分还可以包括安装在固流仓上的平衡装置，具有入水和排水机构，用以控制水力转化部分在水中的位置。
在另一个优选的方案中，各折帆包括多节，每节之间相互铰接，在折帆与履带之间连有斜拉锁链，各斜拉锁链在完全伸展的状态相互平行。当履带链的工作段设置成位于非工作段的上方时，为了使折帆易于浮起而张开，各折帆上端的一节或多节的内部可以形成真空腔。
本发明的潮汐发电机结构简单，对安装条件没有特别的要求，可以有效地利用各种水力资源。在能源供应日益紧张的今天，本发明的实施为解决这一困扰社会经济发展的大问题提供了一个可行的方法。
附图说明
下面参照附图详细描写本发明，其中：
图1为本发明潮汐发电机一个实施例的水力转化部分的示意图；
图2为图1实施例中链轮部分的局部放大示意图；
图3为水力转化部分建造在水面的本发明潮汐发电机另一个实施例的示意图，其中工作部分和非工作部分在竖直方向排列；
图4为水力转化部分建造在水面的本发明潮汐发电机又一个实施例的示意图，其中工作部分和非工作部分在水平方向排列；
图5为建造在水底的本发明潮汐发电机再一个实施例的示意图；
图6为图5所示实视例的侧视图。
具体实施方式
本发明的潮汐发电机主要包括三个部分：水力转化部分，传动机构和发电机组。传动机构和发电机组可以采用本领域公知的技术，本发明的关键在于水力转化部分。如图1所示，本发明的水力转化部分包括长方体形的固流仓1。该固流仓具有上、下固流板11和12，在固流板之间设置多个加强架13。该固流仓1顺水流的方向纵向设置，其横向侧面可以是封闭或敞开的，而其纵向的两个端面则是敞开的，以便水流经过。在固流仓1里安装有主机架2。主机架2包括沿纵向间隔设置的两个链轮21和22。在两个链轮21和22之间配合有环形履带链23。在履带链23安装多个折帆24。折帆24铰接在履带链24上，可以在顺着水流的方向打开。图2详细示出了链轮21、履带链23的情况。折帆24的底部的铰接轴24可以通过联轴片24B与相应履带链23的链轴相联。
每一个折帆可以包括多节，各节之间相互铰接。在折帆与履带链之间连接有一条或多条斜拉锁链25。各折帆只可在一个方向上打开。为了使前一个折帆打开的动作可以带动后一个折帆打开而保障整个机构顺畅运行，相邻的折帆之间至少有一条互联锁链25A。在其它优选情况下，每一折帆的各斜拉锁链25都通过前面的一个或多个折帆而与履带链23相连。
在图1中，箭头所示为水流的方向。当水流经过时，使得位于上方的一段履带链上的折帆24可张开的方向与水流方向一致而被水流推动张开，在张开后由于面积增大而使所受到的推力更大。当折帆打开到近似垂直于履带链表面时，达到最大张开位置，此时所受到的水的推力最大。各斜拉锁链25也完全伸展开，拉住折帆，防止过度打开。多个折帆所受的推力合成而带动履带链运转，从而使得链轮21和22转动，对应的转轴27和28将逆时针的转动输出，经传动机构中的齿轮传递而将动力输入发电机组，从而实现发电。上述折帆24张开而受水流推动的履带链部分称为工作段。相对位于下放的另一部分称为非工作段。为了描述方便，将水力转化部分分为工作部分和非工作部分，工作部分为包括履带链工作段和张开的折帆的那部分，而非工作部分为包括履带链非工作段和收起的折帆的那部分。当折帆24运行到链轮21附近时，从工作段逐渐过渡到非工作段。折帆24可张开的方向与水流方向相反而受到水流的阻力无法打开。将下方履带链(即非工作段)与固流板14之间的距离设置得尽量小，只要允许收起的折帆24可以被履带链带动通过即可。而将上方履带链(即工作段)与固流板13之间的距离设置得等于或略大于折帆24完全张开的长度，以便充分地利用水的能量。为了减小折帆的顶端与固流板接触而产生的阻力，可以在折帆的顶端安装一个滚动件241，如小滚轮或滚动轴承，与固流板接触，从而变滑动摩擦为滚动摩擦，减小折帆与固流板之间的摩擦力和损耗。滚动件是可以拆卸的，在磨损后可以及时更换。
当折帆24从非工作段运动到工作段时，为了在工作段和非工作段的过渡部分形成回旋流而更有助于折帆24打开，可以设置如图所示的集流板14。根据水流方向，集流板14安装在上游位置，铰接在固流板11上，靠近履带链非工作段。该集流板14可以摆动，其可打开的方向与水流一致。当受到水的推力打开时，集流板14张开的最大角度大于90°，而为了有效减小水流对非工作段的不利影响，集流板14达到最大角度时的高度应位于履带链工作段与非工作段的高度之间。集流板14与履带链23及链轮22之间距离应不影响折帆24从非工作段向工作段运行的过程中逐渐打开。
为了使折帆顺利地打开，各折帆上端的一节或多节的内部可以构成真空腔，如图中附图标号242所示。当折帆24从非工作段运动到工作段时，真空腔帮助折帆受到更大的浮力而顺利张开。
本发明中的折帆最好是由刚性材料制成的，如金属薄板或硬质塑料薄板。与柔性材料相比，刚性材料受到的水流推力较大。
当水流的方向与图1所示的方向相反时，本发明的主机架的履带链的工作段位于下方，非工作段为上方，调整链轮轴的位置，使下方履带链(即工作段)与固流板14之间的距离等于或略大于折帆24完全张开的长度，而上方履带链(即非工作段)与固流板13之间的距离设置得设置得尽量小。这样，下方工作段的折帆在水力推动下张开而带动履带链运行，转轴27和28同样输出逆时针的转动，而最终带动发电机组发电。类似于集流板14，在此时的固流板13上游位置处设置集流板15，如图所示。
图1中所示的水力转化部分的工作部分和非工作部分是相对上下布置的，但也可以是相对水平布置的，即打开的折帆可以是沿竖直方向的或沿水平方向的。在后一种情况下，固流仓应包括水平方向的左右固流板(或称前后固流板)。图4就示出了类似的潮汐发电机。
本发明水力转化部分的固流仓中可以设置主机架调整机构，用于根据水流方向调整主机架的位置，从而改变履带链的工作段和非工作段的相对位置，则同一个主机架可以利用不同方向的水流来发电。
当然，本发明的主机架可以是固定而不可调整的。为了利用不同方向的水流，本发明的潮汐发电机可以包括主机架位置不同的多个水力转化部分，它们并排或上下排列，分别在遇到对应的适当水流时工作，这样，无轮是涨潮还是退潮，本发明的潮汐发电机都可以连续不断的工作。
此外，本发明的水力转化部分可以安装在水底、水中或水面。既可以安装在河流中，也可以安装在海洋中。在图3所示的实施例中，水力转化部分是安装在水面上的。非工作部分和工作部分呈上下竖直排列(即张开的折帆是沿竖直方向的)，水力转化部分产生的动力经传动机构29传送到安装在机房32的发电机组31。发电机组31最终将动能转化为电能并将电能通过电缆输送给用户。
图4所示的同样是水力转化部分安装在水面的实施例，但其中非工作部分和工作部分呈水平方向排列(即张开的折帆是沿水平方向的)。
图5则示出了安装在水底的潮汐发电机的示例，其中图6是图5的侧视图。在该实施例中，传动机构29，29’及发电机组31，31’均围绕固流仓1的周边布置。在固流仓1的上方设置引流仓30。引流仓30包括多个与固流仓相同的引流通道，额外地将上面的水流引入，增加推动折帆24的动力。
本发明的又一个优选方案中，本发明的水力转化部分还包括具有入水和排水机构的平衡装置。该平衡装置安装在固流仓上，通过入水和排水来增加或减少固流仓的重量，控制水力转化部分在水中的相对位置。在图3和图5所示的实施例中，平衡装置33直接形成在主机架2的内部，以便简化结构。
由上述描述可以看出，本发明的潮汐发电机结构简单，可以有效地将水能转化为电能。
尽管参照图描述了本发明的具体实施方式，但本发明并不限于此，本领域的普通技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种改进和变形。