CN102678433A - 基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用波浪能进行发电的装置——基于往复泵利用的波面筏式波能发电装置。本发明包括能量收集系统，能量储存系统，能量转化系统和工作平台四部分。其中能量收集系统为波面筏与往复泵相结合，通过利用波浪能将海水提到高位，使其获得一定的势能；将海水作为能量的媒介储存在能量储存系统中，另当工作时可通过能量储存系统控制高位海水流向低位冲击叶轮的流量，从而实现能量转化系统更加稳定的发电。本发明还提供了两种工作平台：一种为岸式模式，另外一种为离岸式模式。

Description

基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置

技术领域

本发明属于波浪能发电技术领域的一种发电装置。 

背景技术

能源已经成为制约一个国家经济可持续发展的重要因素，随着我国经济结构的继续深化改革和能源结构的调整，海洋可再生能源的开发与利用已成为一个重要的研究和发展方向。海洋面积约占全球面积的70％，其中储存着巨大的能量，国际能源组织(IEA)1994公布的报告预测：波浪能如果被充分开发，最终可提供目前全球电力需要的10％左右。而目前大多机械式的波浪能发电装置，由于波浪的任意性，往往存在发电不稳定的问题。 

发明内容

为实现利用波浪能更加稳定发电的目的，本发明采用以海水为能量媒介的方式进行发电，通过储存并控制获得势能的海水，来达到更加稳定地发电的目的。 

本发明技术方案包括：能量收集系统，能量储存系统，能量转化系统和工作平台。能量收集系统包括：波面筏、往复泵和活塞；能量储存系统为一储水箱及其附属构件；能量转化系统包括：叶轮、发电机和导流罩；工作平台分为两种模式：岸式与离岸式。 

本发明的运作通过以下技术方案来实现：首先，由能量收集系统将海水提取到高位储水箱，其实现过程为将往复泵和连接活塞的活塞杆分别铰接于相邻的两片波面筏上，构成拥有四杆机构特点的复合装置，利用波面筏的运动机理实现活塞在泵缸中的往复运动，通过抽水管将海水泵到高位储水箱，完成将波浪能转化为海水势能的过程，该过程中可设置多个复合装置进行集水，提高功率；随后，海水储存在储水箱中，再由流量调节阀门控制，可使海水按一定流速自储水箱流出，进入能量转化系统，经由导流罩下落冲击叶轮，带动发电机主轴转动，从而实现波浪能向电能的转化。本发明提供两种工作平台模式：其中岸式工作平台有利于电能的储存和传输，该模式下添设墩座和限位器等，将其中固定往 复泵的波面筏改成固定的升降基座放置在墩座上，用限位器控制另一波面筏的可动范围，以免造成泵体损坏；离岸式工作平台更适合规模化生产，拥有更高的工作效率，该模式下添设海洋工作平台，能量收集系统通过锁链等系泊于海洋工作平台附近，其它系统固定在工作平台上。 

本发明的有益效果为： 

1、将波面筏与往复泵结合，将海水提高到高位，使海水获得势能。 

2、与以往机械式波浪能发电装置不同，以海水为能量媒介，便于储存。 

3、可以通过控制高位海水流向低位时冲击叶轮的流量，从而极大改善了发电的稳定性。 

4、与以往液压式波能发电装置不同，其冲击叶轮工作的液体取自海水，而非自循环系统，从而也避免了自循环系统需要自备大量液体的缺陷，更适合规模化生产。 

附图说明

图1能量收集系统示意图 

图2波面筏铰接处处于波峰状态侧面图 

图3波面筏铰接处处于波谷状态侧面图 

图4往复泵剖面图 

图5能量储存系统示意图 

图6能量转换系统示意图 

图7基于往复泵利用的波面筏式波能发电装置总示意图 

图8岸式布置示意图 

图9离岸式布置示意图 

本发明系一种新型波浪能发电装置，其组成包括：1.波面筏，2.轴支撑，3.波面筏铰接轴，4.活塞杆，5.活塞杆轴，6.往复泵，7.往复泵进水管，8.往复泵出水管，9.液封装置，10.活塞，11.入水单向阀，12.出水单向阀，13.储水箱进水口，14.流量调节阀门，15.储水箱，16.储水箱盖，17.储水箱出水口，18.叶轮，19.发电机主轴，20.发电机，21.导流罩(剖视)，22.升降基座(带水孔)，23.墩座，24.稳流壁，25.限位器，26.海洋工作平台。 

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述： 

图1为能量收集系统示意图，其中连接活塞10的活塞杆4通过活塞杆轴5与一波面筏1上的轴支撑2铰接，往复泵6与另一波面筏1上的轴支撑2铰接，两波面筏1通过波面筏铰接轴3铰接，活塞杆4可带动活塞10在往复泵6中泵缸内自由的进行往复运动。其中往复泵6上的活塞杆孔处设有液封装置9，泵体上下分别连接有往复泵出水管8和往复泵进水管7。 

图2为波面筏铰接处处于波峰状态侧面图，如图所示，活塞杆抽出泵体，导致活塞向泵缸左端移动。 

图3为波面筏铰接处处于波谷状态侧面图，如图所示，活塞杆插入泵体，导致活塞向泵缸右端移动。 

图4为往复泵剖面图，由图2和图3可知波浪的起伏可实现活塞在泵体内往复运动。图4所示的剖视图中分为A、B、C、D四个区域，当活塞10由B移向D时，D内水受压，由出水单向阀12流入A，A连通往复泵出水管8，B空间体积变大，造成负压，C内水由入水单向阀11流入B，C连通往复泵进水管7；当活塞10由D移向B时过程则相反。如此，结合图2、图3、图4可以看出能量收集系统可实现利用波浪能，将海水提到高位水箱的目的。 

图5为能量储存系统示意图，海水通过储水箱进水口13进入储水箱15，储水箱15上设有多个储水箱进水口13，每个进水口分别与一个往复泵出水管8相连，多个能量收集装置为储水箱15集水，便于能量的储存和统一处理。储水箱出水口17处设有流量调节阀门14，控制流出海水的流量。另储水箱15箱体上还设有储水箱盖16，便于故障修理和储水箱的清洁工作。 

图6为能量转换系统示意图，自能量储存系统中流出的海水经导流罩21流下冲击叶轮18，带动发电机主轴19转动，使发电机20运作发电，从而实现将波浪能转化为电能的目的。 

图7为基于往复泵利用的波面筏式波能发电装置总示意图。 

图8为岸式布置示意图，其中与往复泵相交接的波面筏改成带水孔的基座22，该基座可调节高度，其位于墩座23之上，墩座23将装置固定在海岸上。与活塞杆相交接的波面筏作为响应波浪的吸收装置伸出，由上下两个限位器25限定其可动角度范围，避免活塞与泵缸发生碰撞造成损坏。另墩座前还设有稳流壁 24，消弱波浪对装置其余部分的冲击。 

图9为离岸式布置示意图，海洋平台26承载储水箱15和发电机20等，海水可从平台间流过，波面筏系泊于平台附近。 

本发明工作过程如下：首先，由能量收集系统将海水提取到高位储水箱，其实现过程为将往复泵和连接活塞的活塞杆分别铰接于相邻的两片波面筏上，构成拥有四杆机构特点的复合装置，利用波面筏的运动机理实现活塞在泵缸中的往复运动，通过抽水管将海水泵到高位储水箱，完成将波浪能转化为海水势能的过程，该过程中可设置多个复合装置进行集水，提高功率；随后，海水储存在储水箱中，再由流量调节阀门控制，可使海水按一定流速自储水箱流出，进入能量转化系统，经由导流罩下落冲击叶轮，带动发电机主轴转动，从而实现波浪能向电能的转化。 

Claims (10)

1.一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，包括有相互铰接的波面筏，轴支撑，往复泵，活塞杆，活塞，集水管，储水箱，导流罩，叶轮，发电机，限位器，稳流板，墩座，海洋平台。

2.根据权利要求1所述的一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，其特征是：往复泵铰接于一波面筏上的轴支撑上，活塞杆铰接于一相邻的波面筏的轴支撑上，活塞杆连接泵中的活塞，构成具有四杆机构特点的复合装置，即能量收集装置。

3.根据权利要求1所述的一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，其特征是：一个储水箱通过集水管连接多个基于往复泵利用的能量收集复合装置收集并储存海水。

4.根据权利要求1所述的一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，其特征是：储水箱上设有流量调节阀门，控制流出海水的流量，使其持续均匀的冲击叶轮，从而使发电保持稳定，减轻稳压装置负担。

5.根据权利要求1所述的一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，其特征是：海水自储水箱的流量调节阀门流出后，经由导流罩下落冲击叶轮，叶轮连接发电机主轴，带动电机发电，海水流出整个系统，回到海中。

6.根据权利要求1所述的一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，其特征是：岸式工作模式下，为装置添设稳流板，减少冲击；一波面筏固定在墩座上，另一波面筏作为波浪的相应浮体；整个装置以墩座为依托。

7.根据权利要求1所述的一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，其特征是：在海洋平台工作模式下，以海洋平台为依托，波面筏系泊于海洋工作平台附近，其余系统均搭载其上。

8.根据权利要求2所述的一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，其特征是：为能量收集装置添加限位器，限位器可设置在相邻波面筏铰接处，防止往复泵损坏。

9.根据权利要求2所述的一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，其特征是：往复泵上连接集水管，分为往复泵进水管和往复泵出水管，进水管连通海水和往复泵，出水管连通储水箱和往复泵。

10.根据权利要求5所述的一种基于往复泵利用的波面筏式波浪能发电装置，其特征是：一根发电机主轴上可连接多个叶轮，每个叶轮对应一个储水箱为其提供动力。

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