CN101285450A

CN101285450A - 海浪发电系统

Info

Publication number: CN101285450A
Application number: CNA2008100183933A
Authority: CN
Inventors: 胡冬雪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2008-10-15

Abstract

本发明公开了一种海浪发电系统，将支架安装在海底大陆架上，其上固定有初级气缸、增压气缸和垂直于海平面的导轨，浮箱沿导轨上下滑动，分别通过两个活塞杆连接初级气缸和增压气缸的活塞；通过初级气缸和浮箱给增压气缸增压，增压气缸的两个出气口均通过输气总管连接储气罐，储气罐连接环形喷嘴，推动发电机发电。本发明结构简单，易于安装、操作、管理和维修；可以安装大功率的发电机，建造大型发电厂；可利用的海平面面积广大，选址便利；对生态环境无影响。

Description

海浪发电系统

技术领域

本发明涉及一种发电系统，尤其是一种将海浪能转化为电能的发电系统。

背景技术

目前世界上利用海浪能发电，大多采用“灯标”漂浮式发电装置和“海蛇”漂浮式发电装置。它们都是把发电机直接安装“灯标”式漂浮载体和“海蛇”式漂浮载体上，将海浪能转化为电能的方法是：就地采集海浪能，就地转化为电能，由于环境所限，这样设计的发电机通常都不大，同时，这两类发电装置都存在发电机运转部件的运转速度小，单机发电量小，不能建设大型发电厂的不足。又由于海浪的剧烈颠簸，安装在漂浮载体上的发电机的工作条件极为苛刻，所以发电机的制造、安装技术要求很高，且易出故障，在海上也无法维修，只能拖到岸上进行，因此发电成本很高，是火力发电成本的10倍。另外，因为发电机漂浮在海上，所以对海浪的高度十分挑剔，它要求海浪高度在0.6m---3m之间，海浪小了发不出电，海浪太大了就会倾覆，造成灭顶之灾，因此选址困难。上述的各种不足致使这种发电方式至今未能大范围推广。

另外，日本人也发明了一种潮汐发电方法，圈围大面积滩涂，利用涨潮蓄水，待落潮后通过水位差进行发电，但是这样会破坏滩涂乃至近海生态环境，且选址要求十分苛刻。

发明内容

为了克服现有技术发电规模小、发电成本高、选址困难等不足，本发明提供一种海浪发电系统，能够安装大功率的发电机，建造大型发电厂；可利用的海平面面积广大，选址便利；而且结构简单，易于安装、维护和管理。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括初级气缸、增压气缸、支架、浮箱、导轨、输气总管、储气罐、环形喷嘴和发电机。所述的支架安装在海底大陆架上，其上固定有初级气缸、增压气缸和垂直于海平面的导轨，浮箱沿导轨上下滑动，分别通过两个活塞杆连接初级气缸和增压气缸的活塞；增压气缸的容积小于初级气缸，初级气缸和增压气缸的缸体内分别在各自的活塞上下两端各有一个进气口和一个出气口，且各个口均安装有与各自气流方向相同的单向阀；初级气缸的两个进气口均与大气相通，初级气缸的上端出气口连接增压气缸的下端进气口，初级气缸的下端出气口连接增压气缸的上端进气口，增压气缸的两个出气口均通过输气总管连接储气罐，储气罐连接环形喷嘴，环形喷嘴是一个围绕在发电机叶轮外侧的环形管，其上均匀分布有若干个喷嘴，喷嘴的喷射方向朝向叶轮叶片的受力方向。

作为本发明的一项优选方案，所述增压气罐可以多级串联，每一级增压气缸的上下两个进气口与上一级气缸的下上两个出气口连通，最后一级增压气缸的两个出气口均通过输气总管连接储气罐，使得空气逐级增压，以满足发电要求。

作为本发明的一项优选方案，所述初级气缸和与其串联的增压气缸作为一组，可多组并联，各组最后一级增压气缸的两个出气口均通过集气管连接至输气总管。

作为本发明的一项优选方案，所述浮箱为多仓式结构，这样，当某个仓室受损破漏时，不至于使整个浮箱浮落情况产生过大影响；浮箱采用模块化设计，便于快速组装成不同规模的浮箱，使设计和制造标准化。浮箱侧面安装有导轮，可沿导轨上下滚动。

作为本发明的一项优选方案，所述两个活塞杆的下端分别通过球形头与同一个浮箱上的凹形球形座铰连，以保证各个活塞杆的同步动作；球形头可以减弱由于浮箱的抖动引起的对活塞杆的剪弯破坏力。

作为本发明的一项优选方案，所述储气罐底部安装有疏水阀，连通疏水管，将储气罐内的积水排出；储气罐顶部安装有安全阀，保证管内气压大于安全值后能够自动排气减压。

作为本发明的一项优选方案，所述储气罐和环形喷嘴间安装有减压阀，以控制进入环形喷嘴的气流量。

本发明工作时，浮箱被海浪托动，沿导轨向上浮起，浮箱顶动初级气缸和增压气缸的活塞杆及活塞同步向上运动，初级气缸上部的空气受到压缩，并通过初级气缸上部出气口经过单向阀和增压气缸的下部进气口进入增压气缸的下内腔；此时增压气缸上部空气同时受到压缩，并通过增压气缸上部出气口经过单向阀进入输气总管；因为进入增压气缸的下内腔的空气，是来自初级气缸上部受到压缩的气体，又因为增压气缸内腔设计的容积较初级气缸内腔的容积小，所以进入增压气缸下内腔的空气有辅助推动增压气缸活塞向上运动的作用；反之，当浮箱落下的过程中，浮箱拉动初级气缸和增压气缸的活塞杆及活塞同步向下运动，此时初级气缸下部的空气受到压缩，并通过初级气缸下部出气口，经过单向阀及增压气缸的上部进气口，进入增压气缸的上内腔，同时增压气缸下部空气受到压缩，并通过增压气缸下部出口管，经过单向阀进入输气总管；同理，因为进入增压气缸的上内腔的空气，是来自初级气缸下部受到压缩的气体，所以进入增压气缸的上内腔的空气有辅助推动增压气缸活塞向下运动的作用。气体经输气总管输往储气罐，继而经减压阀和环形喷嘴将高速气流喷射到发电机的叶轮上，从而推动叶轮带动发电机转子高速旋转，发出电流。

本发明的有益效果是：本发明结构简单，易于安装。由于将坚固耐用的气缸和浮箱用支架安装在海上，用导轨限制浮箱侧向摆动，使得设备运行较平稳；支架牢固地固定在海底，可用支架为依托，建造工作平台，便于实施海上安装和维修；本发明可以把构造复杂、造价昂贵的发电机安装在陆地上的厂房里，易于操作，管理和维修。

本发明利用多组初级气缸和增压气缸以及多级增压气缸采集海浪能，首先将其用空气作为媒质，转化为空气的高压能，使海浪能的能势得到积聚和提高，再用管道将高压气体输送到陆地上的多组超大型高压储气罐储存，随之再经过减压阀输出具有一定压力且稳定的高能高速气流，推动发电机的叶轮高速旋转，发出强大电流。因此本发明可以安装大功率的发电机，建造大型发电厂，使利用海浪能发电真正进入实用领域。

本发明对海浪高度无特殊要求，只要将初级气缸和增压气缸及其活塞杆设计、制造得足够长，一般海面都能适用。本发明利用海平面发电，只要是较浅的海床均能满足要求，因此可利用的海平面面积广大，选址便利；对生态环境无影响。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中，1-初级气缸；2-增压气缸；3-支架；4-浮箱；5-导轨；6-海浪；7-大陆架；8-集气管；9-输气总管；10-储气罐；11-减压阀；12-发电机；13-环形喷嘴；14-机房；15-疏水阀；16-安全阀。

图2是本发明的结构俯视图；

图中，17-发电机叶轮。

图3是本发明的初级气缸和增压气缸组装示意图；

图中，101-气缸体；102-活塞；103-活塞杆；104-上进气口；105-下进气口；106-上出气口；107-下出气口；108-单向阀；109-单向阀；110-单向阀；111-单向阀；201-气缸体；202-活塞；203-活塞杆；204上进气口；205-下进气口；206-上出气口；207-下出气口；208-单向阀；209-单向阀；401-浮箱体；402-导轮；403-凹形球形座；404-凹形球形座。

图4是本发明的初级气缸和增压气缸组装俯视图。

图5是本发明的环形喷嘴和发电机组装示意图。

具体实施方式

装置实施例：参照图1，本发明包括初级气缸1、增压气缸2、支架3、浮箱4、导轨5、输气总管9、储气罐10、环形喷嘴13和发电机12。

如图2所示，初级气缸1在气缸体101内有活塞102和活塞杆103，可上下滑动；气缸体101上下端各有上进气口104、下进气口105和上出气口106、下出气口107，两个进气口分别安有管道与大气相通，并分别安有只能进气的单向阀108和单向阀109；气缸体101的上出气口106有管道与增压气缸2的下进气口205连接，其管道上安有只能出气的单向阀110；气缸体101的下出气口107有管道与增压气缸2的上进气口204连接，其管道上安有只能出气的单向阀111；气缸体101与支架3固连；活塞杆103的上端与活塞102相连接，下端有球形头与浮箱4上凹形球形座404铰连。

增压气缸2在气缸体201内有活塞202和活塞杆203，可上下滑动；气缸体201上下端各有上进气口204、下进气口205和上出气口206、下出气口207；其上下两进气口分别与初级气缸的下上两个出气口连接，初级气缸出气口的出气单向阀也是增压气缸的进气口的进气单向阀；增压气缸2的两个出气口有管道与集气管8连通，其管道上安有只能出气的单向阀208和单向阀209，气缸体201与支架3固连；活塞杆203的上端与活塞202连接，下端有球形头与浮箱4上凹形球形座403铰连。

支架3的上部与初级气缸1和增压气缸2相固连；支架的立柱与导轨5固连；立柱的下端与大陆架7固连。

浮箱4的浮箱体401为多仓式结构，侧面安装有导轮402，可使浮箱沿导轨下上移动；凹形球形座403和凹形球形座404分别与初级气缸和增压气缸的活塞杆下端球形头相铰连。

集气管8与若干组的增压气缸2的出气管相通，以汇集增压气缸中的增压空气；与输气总管9相通，并将增压空气输往陆地上的储气罐10。

储气罐10与减压阀11以管道相通；储气罐的底部安有疏水管和疏水阀，可将罐内积水排掉；储气罐顶部安装有安全阀，保证管内气压大于安全值后能够自动排气减压。

减压阀11的进口与储气罐10的出口管相连通；出口与环形喷嘴13相通。

发电机12下部安有叶轮，以轴与发电机上部转子固连，转子可在定子内部转动。

本发明工作时，浮箱被海浪托动，沿导轨向上浮起，浮箱顶动初级气缸和增压气缸的活塞杆及活塞同步向上运动，初级气缸上部的空气受到压缩，并通过初级气缸上部出气口经过单向阀和增压气缸的下部进气口进入增压气缸的下内腔；此时增压气缸上部空气同时受到压缩，并通过增压气缸上部除气口经过单向阀进入输气总管；因为进入增压气缸的下内腔的空气，是来自初级气缸上部受到压缩的气体，又因为增压气缸内腔设计的容积较初级气缸内腔的容积小，所以进入增压气缸下内腔的空气有辅助推动增压气缸活塞向上运动的作用；反之，当浮箱落下的过程中，浮箱拉动初级气缸和增压气缸的活塞杆及活塞同步向下运动，此时初级气缸下部的空气受到压缩，并通过初级气缸下部出气口，经过单向阀及增压气缸的上部进气口，进入增压气缸的上内腔，同时增压气缸下部空气受到压缩，并通过增压气缸下部出口管，经过单向阀进入输气总管；同理，因为进入增压气缸的上内腔的空气，是来自初级气缸下部受到压缩的气体，所以进入增压气缸的上内腔的空气有辅助推动增压气缸活塞向下运动的作用。气体经输气总管输往储气罐继而经减压阀和环形喷嘴将高速气流喷射到发电机的叶轮上，从而推动叶轮带动发电机转子高速旋转，发出电流。

Claims

1、海浪发电系统，包括初级气缸、增压气缸、支架、浮箱、导轨、输气总管、储气罐、环形喷嘴和发电机，其特征在于：所述的支架安装在海底大陆架上，其上固定有初级气缸、增压气缸和垂直于海平面的导轨，浮箱沿导轨上下滑动，分别通过两个活塞杆连接初级气缸和增压气缸的活塞；增压气缸的容积小于初级气缸，初级气缸和增压气缸的缸体内分别在各自的活塞上下两端各有一个进气口和一个出气口，且各个口均安装有与各自气流方向相同的单向阀；初级气缸的两个进气口均与大气相通，初级气缸的上端出气口连接增压气缸的下端进气口，初级气缸的下端出气口连接增压气缸的上端进气口，增压气缸的两个出气口均通过输气总管连接储气罐，储气罐连接环形喷嘴，环形喷嘴是一个围绕在发电机叶轮外侧的环形管，其上均匀分布有若干个喷嘴，喷嘴的喷射方向朝向叶轮叶片的受力方向。

2、根据利用权利要求1所述的海浪发电系统，其特征在于：所述的增压气罐多级串联，每一级增压气缸的上下两个进气口与上一级气缸的下上两个出气口连通，最后一级增压气缸的两个出气口均通过输气总管连接储气罐。

3、根据利用权利要求1所述的海浪发电系统，其特征在于：所述的初级气缸和与其串联的增压气缸作为一组，多组并联，各组最后一级增压气缸的两个出气口均通过集气管连接至输气总管。

4、根据利用权利要求1所述的海浪发电系统，其特征在于：所述的浮箱为多仓式结构，浮箱侧面安装有导轮，可沿导轨上下滚动。

5、根据利用权利要求1所述的海浪发电系统，其特征在于：所述的两个活塞杆的下端分别通过球形头与同一个浮箱上的凹形球形座铰连。

6、根据利用权利要求1所述的海浪发电系统，其特征在于：所述的储气罐底部安装有疏水阀，顶部安装有安全阀。

7、根据利用权利要求1所述的海浪发电系统，其特征在于：所述的储气罐和环形喷嘴间安装有减压阀。