CN101012802A - 浮体下挂液压缸式波浪能发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种浮体下挂液压缸式波浪能发电装置。包括一个漂浮于海面的浮体,浮体下端通过柔性钢索与倒立的弹簧回复液压缸底部连接,弹簧回复液压缸内的活塞杆伸向下端,通过锚链系泊于海底;弹簧回复液压缸的液压油路连接液压蓄能器,液压蓄能器连接液压马达,液压马达连接发电机。本发明主要利用液压系统来传递能量,利用液压蓄能器实现了能量由不稳定到稳定的转换,逐步实现了由海洋波浪能到浮体机械能,再到液压能,再到马达机械能,最后到到电能的转换。本发明是基于应用于离岸较远的海区的要求而设计的,装置结构简单、体积小、易安装,易维护,可广泛应用于各种海域。将较多单体装置通过电缆连接在一起可实现大规模提取波浪能的需要。
Description
技术领域
本发明涉及海洋能源利用技术领域,尤其涉及一种波浪能发电装置。
技术背景
海洋波浪能是一种清洁无污染的可再生能源,成功且高效率的利用波浪能为船舶导航、为海上科研做定点标记和为海上军事设施提供电力是当前各国开发小型波浪能装置的主要目的。系泊于海底的波浪能发电系统是离岸开发海洋波浪能之众多形式中的一种。由于液压系统在同等功率情况下,液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑,且液压传动的各种元件,可根据需要方便、灵活地来布置。因此利用液压机构来转换波浪能并发电是一种简单且行之有效的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用波浪能发电的装置,尤其是一种浮体下挂液压缸式波浪能发电装置。
本发明包括一个漂浮于海面的浮体,所述浮体下端通过柔性钢索与倒立的弹簧回复液压缸底部连接,弹簧回复液压缸内的活塞杆伸向下端,通过锚链系泊于海底;弹簧回复液压缸的液压油路连接液压蓄能器,液压蓄能器连接液压马达,最后液压马达连接发电机。
本发明方法的工作原理是:海面放置一个浮体,其下端通过钢索与倒立的弹簧回复液压缸底部连接,弹簧回复液压缸内的活塞杆伸向下端,通过锚链系泊于海底。来浪时,浮体在波浪力作用下的垂直向上运动将牵引弹簧回复液压缸上升,因为弹簧回复液压缸内的活塞是通过锚链系泊于海底的,活塞无法完全随弹簧回复液压缸体向上运动,这样弹簧回复液压缸与活塞之间形成相对运动,该相对运动将排挤其腔体内的液压油,液压油路连接液压蓄能器,高压液压油被压进蓄能器;海浪落下时,浮体向下运动,钢索松弛,内置于液压缸内的弹簧将活塞复位,同时从油箱内吸油,为下一运动周期的做功做好了准备。在以上循环做功过程中,蓄能器内逐步积累能量,在一定的压力范围内,油路开关打开,蓄能器释放经稳压后的液压油冲击液压马达,将液压能变为机械能,液压马达连接发电机即可产生稳定的电能。液压系统中的蓄能器起蓄能和稳压的作用,液压油经蓄能器蓄能、稳压后输出,输出的液压油压力较输入的液压油压力稳定了许多,压力稳定的液压油作为输入驱动液压马达和发电机,得到的是稳定的电能,稳定的电能可便利的直接的作为能量供应源被利用。利用液压蓄能器实现了能量由不稳定到稳定的转换,蓄能器容量越大,输出的能量稳定程度越好。该液压系统的做功形式除了发电,还可以直接用来驱动动力执行机构等。
本发明主要利用液压系统来传递能量。在一个周期内其整个运动过程按先后顺序是这样的:波浪的运动带动浮体的运动,浮体的运动带动液压缸和活塞杆的相对运动,液压缸和活塞杆的相对运动挤压液压油急速流动,高压液压油经蓄能器蓄能、稳压后冲击液压马达,带动液压马达转动,最后液压马达带动发电机发电。系统各个组成机构具体的受力情况和运动情况可如图2所示。
本发明主要利用了浮体、弹簧回复液压缸、蓄能器和液压马达等能量转换机构,在整个系统的运动过程中逐步实现由海洋波浪能到浮体机械能;由浮体机械能到液压能;由液压能到马达机械能;最后由马达机械能到电能的转换。其具体的能量转换过程可如图3所示。
本发明方法是基于应用于离岸较远的海区的要求而设计的,装置结构简单、易损件少、体积小且不需专门建大型固定平台,液压系统布置安装容易,因此与其他波浪能发电方法相比,该系泊于海底的波浪能液压发电方法实现起来相对容易很多。在远离海岸的无人维护海区,利用永不枯竭的海洋波浪能为系泊于海底的波浪能液压发电装置提供原动力,然后将其转换为人们需要的电能输出,可以为海洋航道灯、海洋试验标记点和其他离岸较远的设备提供电力。
按该方法设计的装置一旦投放海洋,基本不需要什么维护,因体积小,运行中的装置也不会影响海洋船只的运行,所以其可广泛应用于各种海域。装置发电量的大小跟浮体的大小和来波能量大小有关,为实现不同大小的能量输出可选用不同的配件组合。为获得较大的能量也可以将较多单体装置通过电缆连接在一起。
附图说明
图1是本发明实施例1的系统示意图
图2是本发明各个组成机构具体的受力情况和运动情况流程简图
图3是本发明能量转换过程流程简图
附图标记说明:1、浮体,2、钢索,3、弹簧回复液压缸,4、锚链,5、气管,6、三通,7、单向阀,8、单向阀,9、油箱,10、蓄能器,11、三通,12、油路开关,13、调速阀,14、液压马达,15、发电机
具体实施方式
如图1所述,本实施例主要包括一个漂浮于海面的浮体1,所述浮体1下端通过柔性钢索2与倒立的弹簧回复液压缸3底部连接,弹簧回复液压缸3内的活塞杆伸向下端,通过锚链4系泊于海底;弹簧回复液压缸3的液压油路连接液压蓄能器10,液压蓄能器10连接液压马达14,最后液压马达14连接发电机15。
在液压油路中,由弹簧回复液压缸3接出的油管通过三通6分为两个支路,其中一支路连接单向阀8后到达油箱9;另一支路连接单向阀7后又连接三通11将油路分为两个分支,一路连接蓄能器10,另一路顺次连接油路开关12、调速阀13、液压马达14。最后液压马达14连接发电机15并将回油路连接油箱9。
本实施例的工作原理是:海面放置的浮体1下端通过钢索2与倒立的弹簧回复液压缸3底部连接,弹簧回复液压缸3内的活塞杆伸向下端,通过锚链4系泊于海底。来浪时,浮体1在波浪力作用下的垂直向上运动将牵引弹簧回复液压缸3上升,因为弹簧回复液压缸3内的活塞是通过锚链4系泊于海底的,活塞无法完全随弹簧回复液压缸体3向上运动,这样弹簧回复液压缸3与活塞之间形成相对运动,该相对运动将排挤其腔体内的液压油,液压油路连接液压蓄能器10,高压液压油通过管路被压进蓄能器10;海浪落下时,浮体1向下运动,钢索2松弛,内置于弹簧回复液压缸3内的弹簧将活塞复位,同时从油箱9内吸油,为下一运动周期的做功做好了准备。在以上循环做功过程中,蓄能器10内逐步积累能量,在一定的压力范围内,油路开关12打开,蓄能器10内压力稳定的液压油经调速阀13调速后,冲击液压马达14,将液压能变为机械能,液压马达14连接发电机15即可产生稳定的电能。液压系统中的蓄能器10起蓄能和稳压的作用,液压油经蓄能器10蓄能、稳压后输出,输出的液压油压力较输入的液压油压力稳定了许多,压力稳定的液压油作为输入驱动液压马达14和发电机15,得到的是稳定的电能,稳定的电能可便利的直接的作为能量供应源被利用。利用液压蓄能器10实现了能量由不稳定到稳定的转换,蓄能器10容量越大,输出的能量稳定程度越好。该液压系统的做功形式除了发电,还可以直接用来驱动力执行机构等。
Claims (2)
1、一种浮体下挂液压缸式波浪能发电装置,包括一个漂浮于海面的浮体(1),其特征在于:所述浮体(1)下端通过柔性钢索(2)与倒立的弹簧回复液压缸(3)底部连接,弹簧回复液压缸(3)内的活塞杆伸向下端,通过锚链(4)系泊于海底;弹簧回复液压缸(3)的液压油路连接液压蓄能器(10),蓄能器(10)连接液压马达(14),最后液压马达(14)连接发电机(15)。
2、如权利要求1所述的浮体下挂液压缸式波浪能发电装置,其特征在于:所述液压油路中,由弹簧回复液压缸(3)接出的油管通过三通(6)分为两个支路,其中一支路连接单向阀(8)后到达油箱(9);另一支路连接单向阀(7)后又连接三通(11)将油路分为两个分支,一路连接蓄能器(10),另一路顺次连接油路开关(12)、调速阀(13)、液压马达(14);最后液压马达(14)连接发电机(15)并将回油路连接油箱(9)。
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