一种绿色波浪能发电系统

1.本发明属于发电设备技术领域，特别涉及一种绿色波浪能发电系统。


背景技术：

2.随着全球经济的不断发展、人口的高速增长以及社会的不断进步，对于能源的需求不断增大。海洋，作为地球表面70%的广阔之域，集中了97%的水量，其中包括了大量的波浪能、潮汐能、海流能、温差能、盐差能等清洁可再生的能源，其中用波浪能发电更是成为世界各大海洋国家普遍的研究趋势。
3.波浪能发电是以波浪的能量为动力产生电能，即通过波浪的运动推动装置运动，进而带动发电机发电，将水以动能和势能形式存在的机械能转化为电能，利用波浪能发电的原理一般可分为以下几种：利用物体在波浪作用下的振荡和摇摆运动，将波浪能转化为机械能；利用波浪压力的变化，将波浪能转化为空气压能和动能；利用波浪的沿堤爬升将波浪能转化为水的势能等。
4.现有的一种利用波浪能发电的设备，采用带有多个单向流动结构的滚筒，通过海水的涨落，产生的水流单向作用，驱动滚筒转动以发电，类似于水车发电。然而这种发电装置中，部分水流随着转动很快流失，从而无法持续为滚筒的转动提供动力，发电效率较低。为此有必要对其进行优化和改进。


技术实现要素：

5.基于此，本技术提供了一种绿色波浪能发电系统，以提高发电效率。
6.上述目的通过下述技术方案实现：一种绿色波浪能发电系统，包括机架，机架上设有发电设备和可转动的滚筒，滚筒转动时带动发电设备发电，所述滚筒包括周向分布的多个腔室，各腔室的外周壁上均设有可开合的第一封口板和第二封口板，相邻腔室之间设有可开合的单向板，第一封口板和相邻腔室的第二封口板之间设有第一触发结构，机架上设有第二触发结构，单向板能够朝最近的第一封口板所在侧打开，当滚筒转动至第一触发结构与第二触发结构配合时，对应的第一封口板关闭且相邻腔室的第二封口板打开。
7.优选的，所述第一封口板只能朝内打开，第二封口板只能朝外打开。
8.优选的，所述滚筒上设有周向顺次均布的第一腔室、第二腔室、第三腔室，初始时，第一腔室高于第二腔室，第一腔室的第一封口板打开且第二腔室的第二封口板关闭。
9.优选的，所述第一触发结构包括支撑杆，支撑杆的外侧固定有摩擦块，第二触发结构包括触发环，触发环套在滚筒的外部，触发环的内壁上设有与摩擦块摩擦配合的摩擦面。
10.优选的，所述触发环的内壁上设有光滑面，所述支撑杆的端部设有滑动块，滚筒的相对两个侧壁上分别设有弧形的滑动槽，滑动块在滑动槽中导向移动，滑动块与滑动槽之间连接有复位弹簧。
11.优选的，所述支撑杆上还固定有两组长挡板和短挡板，各组中的长挡板和短挡板
之间形成用于锁定封口板的锁止口，两组长挡板和短挡板关于支撑杆中心对称。
12.优选的，所述发电设备连接有多个并列的滚筒，多个滚筒沿螺旋线分布。
13.优选的，所述机架包括承载箱，承载箱中设有发电设备，两个承载箱之间转动连接有转动轴，所述滚筒套在转动轴上并带动转动轴同步转动，滚筒通过转动轴与发电设备固定连接。
14.本发明的有益效果：本发明的绿色波浪能发电系统，机架与海底固连，通过滚筒内相邻腔室之间的单向板结构，使得单向板打开朝向一侧的腔室能够获得更多海水，滚筒两侧产生力差，驱动滚筒自身转动，带动连接的发电设备进行发电，通过触发机构的配合，使得第一封口板关闭，相邻腔室的第二封口板打开，海浪较低时驱动腔室不损失海水，增加了两侧的力差，提高了发电效率。
15.进一步地，第一封口板处形成单向入口，第二封口板处形成单向出口，在海浪较高时，驱动腔室对应同一触发结构的相邻腔室不易进入海水，进一步增加了两侧腔室存储海水量的差距。
16.进一步地，初始时，第一腔室高于第二腔室，第一腔室的第一封口板打开且第二腔室的第二封口板关闭，在海平面之下进水，减少了海洋垃圾的进入。
附图说明
17.图1为本发明的实施例一的绿色波浪能发电系统的立体结构示意图；图2为驱动机构的结构示意图；图3为驱动机构的俯视图；图4为图3中a-a的剖面图；图5为图4中b处的放大图；图6为支撑杆及其连接结构示意图；图7为滚筒的结构示意图；图8为高海浪时滚筒在第一位置示意图；图9为低海浪时滚筒在第一位置示意图；图10为高海浪时滚筒在第二位置示意图；图11为低海浪时滚筒在第二位置示意图；图12为高海浪时滚筒在第三位置示意图；图13为低海浪时滚筒在第三位置示意图；其中：100、机架；101、承载箱；102、连接环；103、固定杆；104、转动轴；200、驱动机构；201、滚筒；202、触发环；203、转动腔；204、第二封口板；205、第一封口板；206、支撑杆；207、滑动块；208、滑动槽；209、复位弹簧；210、长挡板；211、短挡板；212、摩擦块；213、摩擦面；214、固定隔板；215、单向板。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，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。
20.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
21.本发明的绿色波浪能发电系统的实施例一：如图1至图13所示，绿色波浪能发电系统包括机架100和驱动机构200，机架100包括承载箱101，承载箱101中设有发电设备，承载箱101上固定有连接环102，连接环102通过缆绳与海底固定连接，使得承载箱101不会随着海浪上下浮动。两个承载箱101之间转动连接有转动轴104，转动轴104与承载箱101中的发电设备固定连接，两个承载箱101之间固定连接有固定杆103。
22.驱动机构200包括滚筒201，滚筒201套在转动轴104上并带动转动轴104同步转动。具体地，滚筒201具有转动腔203，转动腔203通过轴键连接安装在转动轴104上。
23.滚筒201上设有沿顺时针方向周向均布的第一腔室、第二腔室、第三腔室，第一腔室、第二腔室、第三腔室的外周壁上均设有前后间隔的第一开口和第二开口，第一开口和第二开口上分别设有可开合的第一封口板205和第二封口板204，第一封口板205和第二封口板204铰接在滚筒201的外周壁上，第一封口板205位于第二封口板204的顺时针方向。相邻的两个腔室之间设有固定隔板214，固定隔板214连接在转动腔203和滚筒201的外周壁之间，固定隔板214上设有第三开口，第三开口上铰接安装有单向板215。
24.本实施例中，单向板215的打开方向为朝向最近的第一封口板205的方向，仅能使流体单方向流过。即，第一腔室与第二腔室之间的单向板215只能朝第一腔室的方向打开，第二腔室与第三腔室之间的单向板215只能朝第二腔室的方向打开，第三腔室与第一腔室之间的单向板215只能朝第三腔室的方向打开。
25.第一封口板205和相邻腔室的第二封口板204之间设有第一触发结构，机架100上设有第二触发结构。
26.本实施例中，第一触发结构包括支撑杆206，支撑杆206的长度方向平行于滚筒201的轴线方向，支撑杆206上固定有摩擦块212，摩擦块212位于支撑杆206的外侧（远离滚筒201的中心一侧），支撑杆206上还固定有两组长挡板210和短挡板211，各组中，长挡板210和短挡板211之间形成用于锁定封口板的锁止口，两组长挡板210和短挡板211关于支撑杆206中心对称，其中，对应第一封口板205的一组中，长挡板210位于短挡板211的外侧；对应第二封口板204的一组中，长挡板210位于短挡板211的内侧。使得第一封口板205只能朝内打开，
形成单向入口，第二封口板204只能朝外打开，形成单向出口。
27.第二触发结构包括固定在固定杆103上的触发环202，触发环202套在滚筒201的外部，触发环202的内壁上设有摩擦面213和光滑面，摩擦面213与摩擦块212摩擦配合，通过摩擦力使得支撑杆206绕滚筒201轴心在逆时针方向上移动，而闭合第一封口板205并打开相邻腔室的第二封口板204。
28.第一触发结构与滚筒201之间设有复位结构，具体地，支撑杆206的端部设有滑动块207，滚筒201的相对两个侧壁上分别设有弧形的滑动槽208，滑动块207在滑动槽208中导向移动，滑动块207与滑动槽208之间连接有复位弹簧209，当支撑杆206对应触发环202的光滑面时，支撑杆206绕滚筒201轴心在顺时针方向上移动而复位。
29.本实施例中，摩擦面213对应的圆心角大于120度且小于240度。
30.本实施例中，转动轴104上设有并列相连的多个滚筒201，多个滚筒201沿螺旋线分布。
31.本实施例的工作过程如下：如图8至图13所示，以单个滚筒201为例，初始时，滚筒201右侧的第一腔室高于其顺时针相邻的第二腔室，第一腔室为驱动腔室，第二腔室、第三腔室前侧（沿顺时针方向）的第一触发结构位于第二触发结构的摩擦面213的位置，第一腔室前侧的第一触发结构位于第二触发结构的光滑面的位置。此时，第一腔室的第一封口板205打开且第二腔室的第二封口板204关闭；从底部打开的第一封口板205开始进水，挤出的空气从该腔室的第二封口板204排出；使得滚筒201右侧重量大于左侧，开始顺时针转动。当海浪上升时，海水从第一封口板205进入，并且无法进入左侧的第二腔室，防止左右两侧力差变小而降低工作效率；海浪下降时，单向的第一封口板205自动关闭，即使液面降低至第一封口板205的下方，海水也无法流出。
32.随着滚筒201继续转动，当第一腔室与第二腔室之间的支撑杆206上的摩擦块212与摩擦面213摩擦时，产生的摩擦力大于复位弹簧209的推力，使得对应第一腔室的第一封口板205关闭，相邻第二腔室的第二封口板204打开。即右侧第一腔室不再进水，左侧第二腔室开始排水（初始时左侧第二腔室没有海水，无需排水）；第二腔室中的海水从第二封口板204离开，空气从上方第三腔室的第一封口板205进入，并经过第三腔室与第二腔室之间的单向板215，进入到下方的第二腔室内。针对第二腔室，当海浪上升时，海水无法从第二封口板204进入；海浪下降时，第二腔室从打开的第二封口板204排出海水。需要说明的是，触发结构之间产生的摩擦力远小于力差增加的量级。
33.随着滚筒201继续转动，第二腔室的海水逐渐排空；第一腔室逐渐来到第二腔室的位置，第三腔室来到第一腔室的位置开始进水。即，滚筒201每转动120度则进入下一个循环。
34.转动轴104上螺旋线分布的多个滚筒201产生的驱动力方向一致，均驱动转动轴104顺时针转动。
35.在本发明的绿色波浪能发电系统的其它实施例中，与上述实施例不同的是：省去转动轴104和转动腔203，滚筒201直接连接发电设备。
36.在本发明的绿色波浪能发电系统的其它实施例中，与上述实施例不同的是：滚筒201上设有四个或以上的腔室。
37.在本发明的绿色波浪能发电系统的其它实施例中，与上述实施例不同的是：省去长挡板210和短挡板211，采用棘轮或者单向扭簧的结构来实现第一封口板205只能朝内打开、第二封口板204只能朝外打开。
38.在本发明的绿色波浪能发电系统的其它实施例中，与上述实施例不同的是：省去支撑杆206和摩擦结构，采用传感器进行电控触发。
39.以上所述实施例仅表达了本发明的几种具体实施方式，其描述较为具体和详细，为使内容简要，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，还可以做出若干变形和改进，这些都应当认为是本说明书记载的范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种绿色波浪能发电系统，包括机架，机架上设有发电设备和可转动的滚筒，滚筒转动时带动发电设备发电，其特征在于：所述滚筒包括周向分布的多个腔室，各腔室的外周壁上均设有可开合的第一封口板和第二封口板，相邻腔室之间设有可开合的单向板，第一封口板和相邻腔室的第二封口板之间设有第一触发结构，机架上设有第二触发结构，单向板能够朝最近的第一封口板所在侧打开，当滚筒转动至第一触发结构与第二触发结构配合时，对应的第一封口板关闭且相邻腔室的第二封口板打开。2.根据权利要求1所述的绿色波浪能发电系统，其特征在于：所述第一封口板只能朝内打开，第二封口板只能朝外打开。3.根据权利要求1或2所述的绿色波浪能发电系统，其特征在于：所述滚筒上设有周向顺次均布的第一腔室、第二腔室、第三腔室，初始时，第一腔室高于第二腔室，第一腔室的第一封口板打开且第二腔室的第二封口板关闭。4.根据权利要求1所述的绿色波浪能发电系统，其特征在于：所述第一触发结构包括支撑杆，支撑杆的外侧固定有摩擦块，第二触发结构包括触发环，触发环套在滚筒的外部，触发环的内壁上设有与摩擦块摩擦配合的摩擦面。5.根据权利要求4所述的绿色波浪能发电系统，其特征在于：所述触发环的内壁上设有光滑面，所述支撑杆的端部设有滑动块，滚筒的相对两个侧壁上分别设有弧形的滑动槽，滑动块在滑动槽中导向移动，滑动块与滑动槽之间连接有复位弹簧。6.根据权利要求4或5所述的绿色波浪能发电系统，其特征在于：所述支撑杆上还固定有两组长挡板和短挡板，各组中的长挡板和短挡板之间形成用于锁定封口板的锁止口，两组长挡板和短挡板关于支撑杆中心对称。7.根据权利要求1所述的绿色波浪能发电系统，其特征在于：所述发电设备连接有多个并列的滚筒，多个滚筒沿螺旋线分布。8.根据权利要求1所述的绿色波浪能发电系统，其特征在于：所述机架包括承载箱，承载箱中设有发电设备，两个承载箱之间转动连接有转动轴，所述滚筒套在转动轴上并带动转动轴同步转动，滚筒通过转动轴与发电设备固定连接。

技术总结
本发明属于发电设备技术领域，特别涉及一种绿色波浪能发电系统，其包括机架，机架上设有发电设备和可转动的滚筒，所述滚筒包括周向分布的多个腔室，各腔室的外周壁上均设有可开合的第一封口板和第二封口板，相邻腔室之间设有可开合的单向板，第一封口板和相邻腔室的第二封口板之间设有第一触发结构，机架上设有第二触发结构，单向板能够朝最近的第一封口板所在侧打开，当滚筒转动至第一触发结构与第二触发结构配合时，对应的第一封口板关闭且相邻腔室的第二封口板打开。海浪较低时驱动腔室不损失海水，增加了两侧的力差，提高了发电效率。提高了发电效率。提高了发电效率。


技术研发人员：彭勃 周良明
受保护的技术使用者：暨南大学
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/6/28