CN101737235A - 活塞式海浪发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及活塞式海浪发电机，由大活塞、小活塞、蓄水池和水力发电机四部分组成，大活塞与小活塞之间通过连杆连接，小活塞的出水口通过管道与蓄水池的进水口相连，蓄水池出水口通过管道与水力发电机进水口连接，且小活塞的横截面积小于大活塞的横截面积。本发明的大活塞在海浪冲击和水压力作用下推动其向前移动，进一步推动小活塞，将小活塞内的海水输入蓄水池，同时利用海浪波峰向前推进的特点，当其达到大活塞末端时，后部压力加大，推动活塞返回。蓄水池源源不断地给水力发电机供水，达到不间断发电的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种能源行业的新设备，具体涉及一种活塞式海浪发电机。
背景技术
在矿物质能源逐步枯竭和气候变化的双重压力下，人类在不断研究开发可再生能源和低碳能源。目前，石油、天然气和煤炭等矿物质能源是主要的能源，一方面资源日益减少，国际油价不断攀升；另一方面矿物质使用后产生大量的温室气体CO2，引起地球气候变化，为此世界各国十分关注。在2009年哥本哈根气候大会上世界各国对减少碳排放，研究开发清洁能源形成共识，大部分国家制订了减碳计划。
目前，可供利用的清洁能源有太阳能、风能、核能、水能、潮汐能等，这些能源技术成熟，在世界各国得到广泛应用，而海浪能源应用还处于起步阶段，只有英国、葡萄牙、澳大利亚、日本等少数国家研究开发了不同形式的海浪发电设备并开始发电。海浪蕴藏巨大的能源，据有关部门分析统计，全世界有700亿kW的海浪能源可供利用，可见海浪能源利用前景十分广阔。海浪能源资源丰富，只需要一次性投资，不会造成环境、安全等其它影响，比风能具有更高的可靠性，比水能有更高的储量，比核能、水能不会带来其它不利影响，然而海浪发电功率仍然十分有限，据英国政府部门“碳信托基金”最近公布的一份报告，海浪能的开发没有得到应有的重视。研究开发海浪能源前景广阔，也十分必要。
为了解决温室气体给全球带来气候变化的问题，世界各国都在积极寻找清洁能源，以满足经济发展和环境保护的需要。
发明内容
本发明的目的提供一种活塞式海浪发电机，将海浪能源转化为电能加以利用，本发明具有来源广泛、持久、清洁的特点，适用于海边任何地方。
本发明的技术方案如下：
活塞式海浪发电机，由大活塞、小活塞、蓄水池和水力发电机四部分组成，其特征在于：大活塞与小活塞之间通过连杆连接，小活塞的出水口通过管道与蓄水池的进水口相连，蓄水池出水口通过管道与水力发电机进水口连接，且小活塞的横截面积小于大活塞的横截面积。
所述的大活塞由缸体、二个活塞环组成，二个活塞环分别紧密地安装在缸体内，且二个活塞通过二根连接杆连接在一起，其中一个活塞环通过连杆与小活塞的活塞环连接，缸体为长方体，长为1-6m，宽为1-100m，高为0.5-4m，所述的大活塞采用耐海水腐蚀的材料加工而成。
所述的小活塞由缸体、活塞环、单向阀门组成，活塞环紧密地安装在缸体内，在缸体一侧设有进水口，缸体一端设有出水口，进水口、出水口处分别安装有单向阀门。所述的小活塞的活塞环为圆形，面积为0.1～100m2所述的小活塞采用耐海水腐蚀的材料加工而成。
本发明的工作原理：大活塞在海浪冲击和水压力作用下推动其向前移动，进一步推动小活塞，将小活塞内的海水输入蓄水池，同时利用海浪波峰向前推进的特点，当其达到大活塞末端时，后部压力加大，推动活塞返回。蓄水池源源不断地给水力发电极供水，达到不间断发电的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明由大活塞、小活塞、蓄水池和水力发电机四部分组成，大活塞与小活塞之间通过连杆连接，小活塞的出水口通过管道与蓄水池的进水口相连，蓄水池出水口通过管道与水力发电机进水口连接，且小活塞的横截面积小于大活塞的横截面积。
所述的大活塞由缸体、二个活塞环组成，二个活塞环分别紧密地安装在缸体内，且二个活塞通过二根连接杆连接在一起，其中一个活塞环通过连杆与小活塞的活塞环连接，缸体为长方体，长为1-6m，宽为1-100m，高为0.5-4m，所述的大活塞采用耐海水腐蚀的材料加工而成。
所述的小活塞由缸体、活塞环、单向阀门组成，活塞环紧密地安装在缸体内，在缸体一侧设有进水口，缸体一端设有出水口，进水口、出水口处分别安装有单向阀门。所述的小活塞的活塞环为圆形，面积为0.1～100m2，直径为0.36-11.3m，所述的小活塞采用耐海水腐蚀的材料加工而成。
活塞式海浪发电机，工作原理如下：
大活塞——通过连杆与小活塞相连，大活塞的活塞环横截面设计为矩形，面积S1，利用海浪冲击力和水压力推动活塞前进，同时利用海浪水压力推动其返回，大活塞固定于海床上，大活塞采用耐海水腐蚀的材料加工。
小活塞——一端通过连杆与大活塞相连，另一端与蓄水池相连，小活塞的活塞环设计为圆形，面积S2，S2＜S1，利用这一特点可达到抽水和加压的目的，加压比例n＝S1/S2，相应的水头高度h＝h0×n，h0为海浪的高度，以调节蓄水池内水头高度，小活塞上侧安装进水的单向阀门，加压时关闭，减压时在海水作用下打开进水，并推动活塞后退。后端安装出水的单向阀门，加压时打开，使海水进入蓄水池；减压时在蓄水池水压作用下关闭，防止蓄水池内海水回流。小活塞也固定于靠近海岸的海床上，采用耐海水腐蚀的钢材加工。
蓄水池——设置于岸上，一个水管与小活塞连接，另一个水管与水力发电机连接。可根据水力发电的需要选择合适的高度，以达到提高水头的作用，保障不间断地给水力发电机供水。
水力发电机——通过水管与蓄水池相连，设于高于海平面的较低位置，由蓄水池内的水推动水力发电机源源不断地发电，通过水力发电机的海水排入大海中。水力发电机采用现有的水力发电机。
本发明的大活塞接受海浪产生的冲击力和水压力，通过连杆推动小活塞移动，将小活塞内的海水推进有一定水头高度的蓄水池内，再由海水推动水力发电机发电。利用大、小活塞的活塞环面积的不同达到提高水头的作用，大、小活塞的行程为海浪波峰的长度，每一循环的水量为小活塞的横截面积与行程的积。活塞来回通过海浪波峰达到大活塞前后端部产生的压力推动，当海浪波峰达到大活塞前端时推动活塞前进，当海浪波峰达到大活塞尾端时推动其返回。
大活塞设计有前、后两个活塞环，活塞环与海浪前进方向垂直，大活塞行程与海浪波峰长度一致，缸体为长方体，长度可根据发电机的设计功率进行调整，可长可短，高度设计为海浪波峰高度，考虑到海浪波峰不是定值，一般根据当地海浪高度统计值设定。发电机功率完全由大活塞的长度和高度确定，功率可大可小。
当小活塞的活塞环前进时进水口处的单向阀门关闭，迫使海水推开出水口处的单向阀门进入蓄水池；当小活塞的活塞环后退时，进水口处的单向阀门打开进入海水，出水口处的单向阀门在蓄水池水压作用下关闭。小活塞的活塞环面积小于大活塞的活塞环面积，可达到提高水头的作用，具体水头高度可根据需要由大、小活塞环面积的比例和海浪高度确定。
蓄水池有一个进水管与小活塞出水口连接，一个出水管与水力发电机连接。可不间断地给水力发电机供水，解决小活塞间断供水的问题。
活塞式海浪发电机应用实例：
水力发电机设计水头高度h＝20m，大活塞截面宽度a＝10m，高度b＝2m，小活塞的行程L0＝2m，假设浪高h0＝1m。大活塞的活塞环面积为S1＝a×b＝20m2，那么设计的小活塞的活塞环面积为S2＝S1×h0/h＝1m2，每1个海浪输入蓄水池的水量为V＝S2*L0＝2m3，如果海浪周期T＝10s，则流量Q＝V/T＝0.2m3/s。
发电机功率W＝n1×n2×g×Q×ρ×h＝12.5kW-18.62kW。
其中，n1为机组效率为0.4-0.5，n2为引水效率为0.8-0.95，g为重力加速度9.8N/kg，ρ为海水的密度1000kg/m3。
由于未计海浪前进对大活塞的冲击力，因此实际功率大于12.5KW，可供10个家庭日常用电。
Claims (6)
1.活塞式海浪发电机，由大活塞、小活塞、蓄水池和水力发电机四部分组成，其特征在于：大活塞与小活塞之间通过连杆连接，小活塞的出水口通过管道与蓄水池的进水口相连，蓄水池出水口通过管道与水力发电机进水口连接，且小活塞的横截面积小于大活塞的横截面积。
2.根据权利要求1所述的活塞式海浪发电机，其特征在于：所述的大活塞由缸体、二个活塞环组成，二个活塞环分别紧密地安装在缸体内，且二个活塞通过二根连接杆连接在一起，其中一个活塞环通过连杆与小活塞的活塞环连接，缸体为长方体，长为1-6m，宽为1-100m，高为0.5-4m。
3.根据权利要求1所述的活塞式海浪发电机，其特征在于：所述的小活塞由缸体、活塞环、单向阀门组成，活塞环紧密地安装在缸体内，在缸体一侧设有进水口，缸体一端设有出水口，进水口、出水口处分别安装有单向阀门。
4.根据权利要求1所述的活塞式海浪发电机，其特征在于：所述的大活塞采用耐海水腐蚀的材料加工而成。
5.根据权利要求1所述的活塞式海浪发电机，其特征在于：所述的小活塞采用耐海水腐蚀的材料加工而成。
6.根据权利要求3所述的活塞式海浪发电机，其特征在于：所述的小活塞的活塞环为圆形，面积为0.1-100m2。
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|---|---|---|---|---|
| CN105217005A (zh) * | 2014-06-12 | 2016-01-06 | 吕干彬 | 一种利用海洋波浪能驱动的船 |
| CN109681373A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-26 | 周艳春 | 一种新式的海洋能发电装置 |
| CN110966135A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-04-07 | 余姚心智新能源科技有限公司 | 一种便于清洁的码头海浪发电装置 |
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