CN101806273B - 一种潮汐发电装置 - Google Patents

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Abstract

一种潮汐发电装置，包括支架、控制系统、发电机组，其特征在于：所述潮汐发电装置还包括安装在支架上的活塞汽缸、可以在活塞汽缸内上下滑动的活塞、内部中空的浮箱、高压储气罐和气压发动机，所述活塞汽缸的顶部和底部设有出气口和进气口，所述高压储气罐上也设有进气口和出气口，所述高压储气罐的进气口通过输气管线与活塞汽缸的出气口相连接，所述高压储气罐的出气口与气压发动机相连接，所述气压发动机与发电机组相连接。这种装置可以利用海洋潮汐能进行发电，并且清洁、低碳、可再生、不污染环境、不影响生态平衡并且稳定可靠。

Description

一种潮汐发电装置
专业领域
本发明涉及一种发电装置，更具体地说，涉及一种利用海洋潮汐能进行发电的潮汐发电装置。
背景技术
随着科学技术的发展，人类对能源的需求越来越大，而石油、天然气、煤炭等化石能源的开采和使用都会给环境带来巨大的破坏和污染，除此以外，这类化石能源属于不可再生能源，由于连续不断的消耗，日益面临枯竭，所以，寻找清洁、无污染、可再生的替代能源已经迫在眉睫。
因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量成为潮汐能，潮汐能是一种取用不竭的可再生能源，利用潮汐能进行发电具有清洁、不污染环境、不影响生态平衡并且稳定可靠的优点，所以潮汐发电这个课题日益受到世界各国的重视，人们研究出了各种利用潮汐能发电的装置并且在一些地方建立了潮汐电站。
目前普遍应用的潮汐发电装置是在可以进行土建工程的海岸边筑拦海大坝形成水库，然后将发电机组安装在拦海大坝里，利用海水涨落时候坝内外海水的水位差进行发电。这种潮汐发电装置虽然实现了利用潮汐能进行发电的目的，却存在下述缺点：
1.潮汐电站建在港湾海口，通常水深坝长，施工、地基处理及防淤等问题较困难，而且土建和机电投资大，造价高；
2.潮汐电站的发电机组通常采用水轮机机组，由于潮汐电站是低水头、大流量的发电方式，所以水轮机体积巨大，耗钢量多，进出水的建筑物结构复杂，造成电站成本较高；而且因为水轮机组的大部分结构需要浸泡在海水中，海水、海洋生物对金属结构物和海工建筑物有腐蚀作用，由于发电机组和海工建筑的复杂结构，难以清洁维护，需要做特殊的处理，进一步推高了成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用海洋潮汐能进行发电的发电装置，这种潮汐发电装置可有效利用可再生的潮汐能源进行发电，清洁、环保、低碳，对自然环境影响小并且结构简单紧凑，安装和维护都简单方便，成本低廉。
本发明的目的可以通过如下的技术手段来实现：
一种潮汐发电装置，包括发电机组2，其特征在于：还包括垂直安装在支架1上的活塞汽缸3、内部中空的浮箱5、高压储气罐6和气压发动机7；所述浮箱5安装在活塞汽缸3下方并且通过活塞杆41与活塞4相连接，所述活塞汽缸3的顶部和底部均设有吸气口和排气口，所述的吸气口连通大气，所述高压储气罐6上设有进气口和出气口，所述高压储气罐6的进气口通过输气管线8与活塞汽缸的排气口连通，所述活塞汽缸3的吸气口和高压储气罐上6的进气口处均安装有单向进气阀，所述高压储气罐6的出气口通过输气管线驱动气压发动机7，所述气压发动机7驱动发电机组2。
在上述基础上，本发明可以做如下的改进：
所述浮箱5上设有由控制系统控制、可供海水流入和流出的阀门51。
所述支架1上设有所述浮箱5的上升定位机构和下落限位块12；所述的上升定位机构包括：由所述控制系统控制可以横向伸缩的销子11，所述浮箱5的侧壁上设有可供所述销子11伸入的销槽52。
所述活塞杆41上安装有供油泵43，所述供油泵43通过活塞杆41内部的供油管道44向所述活塞汽缸3的油封结构42供油。
所述的活塞汽缸3内、所述的活塞上方安装有调节活塞9，所述调节活塞9的活塞杆91的尾端为螺杆、通过螺母可调节高低地与支架连接，所述调节活塞9上设有穿透调节活塞9的进气孔和出气孔。
上述潮汐发电装置可以安装在低潮时的海岸边，所述浮箱的最低位置被限位在略高于最低潮时的海平面，并且在最低位置时浮箱阀门关闭，当海水上涨时，由于所述浮箱是内部中空的结构，在浮力作用下上浮并推动活塞4向上运动，此时活塞汽缸底部形成真空，进气口处的单向阀门在压缩空气作用下打开，空气流入活塞的下部空间，而活塞汽缸顶部的进气口处的单向阀门在空气压力下关闭，活塞上部的空气在活塞的推力作用下被压缩并通过输气管线流入高压储气罐，当浮箱上浮到设定位置的时候，控制系统控制支架上安装的销子伸出到浮箱侧壁上的凹槽内，浮箱被卡住停止上浮，此时浮箱上的阀门打开，随着海水继续上涨，海水由阀门流入并注满浮箱。
落潮时，当海平面降到被卡住的浮箱底部时，控制系统控制支架上的销子缩回，装满海水的浮箱在重力作用下带动活塞向下运动，此时活塞汽缸顶部形成真空，进气口处的单向阀门在大气作用下打开，空气流入活塞的上部空间，而活塞汽缸底部进气口处的单向阀门在压缩空气压力下关闭，活塞下部空间的空气在活塞推力作用下被压缩并通过输气管线流入高压储气罐，当浮箱下降到设定位置的时候，浮箱被下落限位块12托住停止下降，此时控制系统控制浮箱上的阀门打开，随着海水继续下降，海水由阀门流出，浮箱中的海水流空后由控制系统控制浮箱上的阀门关闭。当再次涨潮时，上述潮汐发电装置重复工作，继续压缩空气进入高压储气罐。
由于潮汐水位具有周期性的高低变化，为了在不同的潮水位都可以获得稳定气压的高压气体，当潮水位低的时候，可以通过支架上与调节活塞杆配合的螺母使调节活塞向下运动，提高压缩比；当潮水位高的时候，则使调节活塞向上运动，增大压缩气体的空间。
高压储气罐中的空气达到合适的压力时可以打开高压储气罐的出气阀，高压气体驱动气压发动机工作，由气压发动机带动发电机组进行发电。
本发明的有益之处在于：
1.利用自然的潮汐能进行发电，清洁、低碳、可再生、不污染环境、不影响生态平衡并且稳定可靠；
2.本发明所述的装置安装在海边人烟稀少的地方，对环境很少破坏，即使发生大的自然灾害，也不会对居民的生命财产造成严重危害；
3.结构简单，制造成本低廉，安装容易，不需要修筑水坝，土建规模小，维修和保养都很容易。
附图说明
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明。
图1是本发明的结构示意图(最低潮位)；
图2是本发明的工作示意图(最高潮位)；
图3是浮箱的结构示意图
具体实施方式
如图1至3所示的潮汐发电装置，包括支架1、控制系统(未画出)、发电机组2、垂直安装在支架1上的活塞汽缸3、可以在活塞汽缸3内上下滑动的活塞4、内部中空的浮箱5、高压储气罐6和气压发动机7，活塞4的形状和尺寸与活塞汽缸3内壁的形状和尺寸相配合，浮箱5安装在活塞汽缸3下方并且通过穿过活塞汽缸底部的活塞杆41与活塞4相连接，活塞4与活塞汽缸3的内壁之间、活塞杆41与活塞汽缸3底部之间均采用滑动密封，活塞汽缸3的顶部和底部都设有吸气口和排气口，吸气口连通大气，高压储气罐6上设有进气口和出气口，活塞汽缸3的吸气口和高压储气罐上6的进气口处均安装有单向进气阀，高压储气罐6的进气口通过输气管线8与活塞汽缸3的排气口相连接，高压储气罐6的出气口与气压发动机7相连接，气压发动机7与发电机组2相连接。
活塞外周具有油封结构42，活塞杆41上安装有供油泵43，供油泵通过活塞杆41内部的供油管道44向所述油封结构42供油。
支架1上设有浮箱5的上升定位机构和下落限位块12，本实施例的上升定位机构为由控制系统控制可以横向伸缩的销子11，浮箱5的侧壁上设有可供支架上的销子11伸入的销槽52；浮箱5的侧壁上靠近底面处开有由控制系统控制、可供海水流入和流出的阀门51。
在活塞汽缸3内、活塞上方安装有调节活塞9，活塞杆91的尾端为螺杆、通过螺母可调节高低地与支架连接，调节活塞9上设有穿透调节活塞9的进气孔和出气孔，本例的调节活塞9上的进气孔通过输气管线与活塞汽缸3顶部的进气口连通，调节活塞9上的出气孔通过输气管线与活塞汽缸3顶部的出气口连通。
连通调节活塞9上的出气孔、活塞汽缸3顶部的出气口和高压储气罐6的进气口的输气管线为可伸缩的输气管线，连通调节活塞9上的进气孔、活塞汽缸3顶部的进气口的输气管线为可伸缩的输气管线也是可伸缩的输气管线。

Claims (3)

1.一种潮汐发电装置，包括发电机组(2)，其特征在于：还包括垂直安装在支架(1)上的活塞汽缸(3)、内部中空的浮箱(5)、高压储气罐(6)和气压发动机(7)；所述浮箱(5)安装在活塞汽缸(3)下方并且通过活塞杆(41)与活塞(4)相连接，所述活塞汽缸(3)的顶部和底部均设有吸气口和排气口，所述的吸气口连通大气，所述高压储气罐(6)上设有进气口和出气口，所述高压储气罐(6)的进气口通过输气管线(8)与活塞汽缸的排气口连通，所述活塞汽缸(3)的吸气口和高压储气罐上(6)的进气口处均安装有单向进气阀，所述高压储气罐(6)的出气口通过输气管线驱动气压发动机(7)，所述气压发动机(7)驱动发电机组(2)；所述浮箱(5)上设有控制系统控制的供海水流入和流出的阀门(51)；所述支架(1)上设有所述浮箱(5)的上升定位机构和下落限位块(12)；所述的上升定位机构包括：由所述控制系统控制可以横向伸缩的销子(11)，所述浮箱(5)的侧壁上设有可供所述销子(11)伸入的销槽(52)。
2.根据权利要求1所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述活塞杆(41)上安装有供油泵(43)，所述供油泵(43)通过活塞杆(41)内部的供油管道(44)向所述活塞汽缸(3)的油封结构(42)供油。
3.根据权利要求2所述的潮汐发电装置，其特征在于：所述的活塞汽缸(3)内、所述的活塞上方安装有调节活塞(9)，所述调节活塞(9)的活塞杆(91)的尾端为螺杆，所述螺杆通过螺母可调节高低地与支架连接，所述调节活塞(9)上也设有穿透调节活塞(9)的进气孔和出气孔。
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