CN102817769A - 浮子式海浪波力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于海洋波能驱动空气进行发电的浮子式海浪波力发电装置。它利用海洋波浪能压缩空气进行发电，提高海洋波浪能的回收利用。其技术方案：装置包括波浪转换装置和发电装置，上浮子下部与连杆固定，连杆用十字头与活塞杆连接，活塞杆再与活塞连接；活塞安在气缸内，气缸上部与气缸上封头连接，内设进、出气单向阀，气缸下部与气缸下封头连接，内设进、出气单向阀；发电装置安在工作平台上，压缩空气储箱联接压缩空气喷嘴，喷嘴安在气动马达上，气动马达用联轴器与发电机联接，发电机输出线与整流装置联接。本装置在海浪驱动上浮子上下运动时向压缩空气储箱提供压缩空气，利用压缩空气发电，操作简单，工作可靠，提高了海洋波能的利用。

Description

浮子式海浪波力发电装置

技术领域

本发明涉及一种利用海洋波浪能驱动空气进行发电的浮子式海浪波力发电装置，其作用是利用漂浮在近海的工作平台，通过多组振荡浮子的往复运动来获取波浪能量以便压缩空气，进而驱动气动马达并带动发电机产生电能。

背景技术

随着传统化石能源储量的日趋减少，以及受能源供应安全和保护环境等问题的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能发电及应用技术得到不断发展，为人类在二十一世纪利用海洋能展示了美好前景。目前，具有开发利用价值的海洋能源一般都集中于沿着海岸线附近的区域，其中波浪能富集了海面上的风能；潮汐能、潮流能集中了引力能；温差能富集了太阳辐射能。这样一来，开发海洋能就比开发那些能源密度较低的能源具有更大的潜力。

目前已经研制成功了多种利用海洋能量的发电装置，主要为起伏体和纵摇体，液压力装置，空腔共振器，粒子运动转换器和浪涌能量转换器。已经研制出的装置有摆式、随波筏式、鸭式装置、根据水下透镜和天线效应聚波原理的装置、船型波力发电装置、英国的“海蛇”(Pelamis)、“水蟒”（Anaconda）和丹麦的“波龙”(Wave Dragon)装置，以及对称翼透平置、双叶式透平和叶片迎角可调透平装置等，开始了海洋波浪能的工业化应用。上述装置基本上为温差型、振荡式、机械式和液压式回收波浪能，生产应用的装置仍然不多，究其原因主要在于设备的结构较复杂，且难以适应海洋这一波浪运动的随机性强、海水具有腐蚀的特殊环境。为此提供一种结构简单，易于组合，适合海洋环境工作的的浮子式海浪波力发电装置，以便回收利用海洋波浪能进行发电。

发明内容

本发明的目的是：为了利用海洋波浪能压缩空气进行发电，克服海洋波浪能量开发回收设备存在的问题，特提供一种浮子式海浪波力发电装置。其作用是利用漂浮在近海的工作平台，通过多组振荡浮子的往复运动来获取波浪能量以便压缩空气，进而驱动气动马达并带动发电机发电，提高海洋波浪能的回收利用，以供生产、生活使用。

为了达到上述目的，本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：浮子式海浪波力发电装置由两部分组成，第一部分为波能转换装置，该装置由上浮子、下浮子、连杆、连杆接头、十字头、活塞杆、气缸、气缸上封头、气缸下封头、活塞、密封圈、进气单向阀、出气单向阀、浮子锚定装置、进气软管、出气软管组成；第二部分为发电装置，由工作平台、进气口、空气干燥器、压缩空气储箱、压缩空气喷嘴、气动马达、联轴器、发电机、整流装置、工作平台锚定装置组成。整个系统以工作平台为中心连接多台浮子式海浪波能转换装置，以达到获得稳定的压缩空气量，提高发电能力的目的。

其结构特征是：浮子式海浪波力发电装置，是由波能转换装置和发电装置两部分组成。波能转换装置中上浮子下部用连杆接头与连杆用焊接或螺栓固定连接，连杆用十字头与活塞杆相连接，活塞杆再与活塞连接；活塞安装在气缸内，气缸上部与气缸上封头用螺栓连接，气缸下部与气缸下封头用螺栓连接，气缸下封头与下浮子用螺栓连接，下浮子半沉浮于定深度的海水中，用浮子锚定装置固定于海床上；在气缸的上端气缸上封头两侧分别设置进气单向阀B和出气单向阀A，在气缸的下端气缸下封头两侧分别设置进气单向阀A和出气单向阀B；用第一进气软管与气缸上、下封头的进气单向阀连接，第一进气软管的另一端联接在工作平台上的进气口下端的空气干燥器上；在第二出气软管上端连接气缸上、下封头的出气单向阀，第二出气软管的另一端下连接安装在工作平台下的压缩空气储箱上；发电装置安装在工作平台上，工作平台用工作平台锚定装置固定在海床上，浮于海面上；在工作平台上安装有进气口，进气口与空气干燥器相连接；安装在工作平台下的压缩空气储箱上部用第一出气软管联接压缩空气喷嘴，压缩空气喷嘴安装在气动马达上，气动马达用联轴器与发电机联接，发电机的输出电线与整流装置联接，气动马达、发电机和整流装置固定安装在工作平台内。在上浮子中设置有隔仓；在上浮子的上表面安装有2～4个快接接头。活塞杆与气缸上封头之间安装有密封圈A；气缸与活塞之间安装有密封圈B；在气缸内下部的气缸下封头中安装有复位弹簧。第二进气软管与第一进气软管并联连接，以满足多个气缸同时进气的要求。

本发明与现有技术相比，具有有益效果是：（1）设备简单，工作可靠；（2）能在海浪驱动上浮子上下运动时向压缩空气储箱提供压缩空气；（3）可安装于不同深度的海水场合工作；（4）可实现发电，节约操作维修费用，提高海洋波浪能的回收利用。

附图说明

图1为本发明浮子式海浪波力发电装置的结构示意图。

图2为本发电装置中上浮子和上浮子与连杆连接结构示意图。

图3为本发电装置中下浮子与气缸连接和下浮子与浮子锚定装置结构示意图。

图4为本发电装置中两个上浮子中的气缸封头与单向阀的连接及与第一进气软管和第二出气软管连接结构示意图。

图5为本发电装置活塞与气缸、活塞杆与上封头间的密封结构示意图。

图中： 1、气缸下封头；2、下浮子；3、进气单向阀A；4、第一进气软管；5、活塞；6、进气单向阀B；7、活塞杆；8、连杆接头；9、上浮子；10、连杆；11、十字头；12、密封圈；13、气缸上封头；14、出气单向阀A；15、气缸；16、出气单向阀B；17、浮子锚定装置；18、进气口；19、整流装置；20、空气干燥器；21、压缩空气喷嘴；22、气动马达；23、联轴器；24、工作平台；25、发电机；26、压缩空气储箱；27、第一出气软管；28、第二进气软管；29、工作平台锚定装置；30、第二出气软管；1-1、复位弹簧；9-1、隔仓；9-2、快接接头；12-1密封圈A；12-2、密封圈B。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

浮子式海浪波力发电装置是由波能转换装置和发电装置组成，如图1所示。其中上浮子9、下浮子2和浮子锚定装置17保证波能转换装置能浮动于海水中，并锚定在特定位置上；装置中的上浮子9由海水驱动在海面上下运动，上浮子9下部与连杆10固定，如图2所示。下浮子2、气缸15、气缸下封头1间的连接关系如图3所示，气缸15、气缸上封头13、气缸下封头1与进气单向阀A3、B6和出气单向阀A14、B16间的连接结构，以及它们与第一进气软管4和第二出气软管30连接结构如图4所示，活塞杆7与气缸15，气缸15与活塞5间的密封结构如图5所示。

其工作原理如下：在海浪作用下上浮子9的向下运动带动连杆10向下运动，连杆10通过十字头11带动活塞杆7向下运动，活塞杆7的向下运动推动活塞5在气缸15中向下运动，此时，安装于气缸15气缸上封头13中的进气单向阀B6开启，出气单向阀A14关闭，安装于气缸下封头1上的进气单向阀A3关闭，从进气口18通过空气干燥器20、第二进气软管28、第一进气软管4和进气单向阀B6进气；当活塞5向下运动压缩气缸15下部已吸入的空气，到某一位置时，出气单向阀B16开启，压缩空气通过第二出气软管30进入压缩空气储箱26，压缩空气通过第一出气软管27、安装于气动马达22上的压缩空气喷嘴21驱动气动马达22转动，气动马达22通过联轴器23带动发电机25转动发电，发出的电能通过整流装置19整流输出。

上浮子9受海面向上的波浪力和气缸下封头1中的复位弹簧1-1弹性恢复力的作用，推动连杆10、十字头11、活塞杆7和活塞5向上运动，出气单向阀B16、进气单向阀B6关闭，进气单向阀A3开启，通过进气口18、空气干燥器20、第一进气软管4和第二进气管28进气，活塞5向上运动时压缩已从上部进入到气缸15中的空气，到达气缸15上部某位置时，出气单向阀A14开启，压缩空气通过第二出气软管30进入压缩空气储箱26，压缩空气储箱26中的压缩空气通过第一出气管27，经过安装于气动马达22上的压缩空气喷嘴21驱动气动马达22、联轴器23转动，带动发电机25转动发电，发出的电能通过整流装置19整流输出；如此重复动作，完成海浪波力发电工作。在海浪波浪力作用下上浮子如此往复运动，发电继续进行。

上浮子9的内部结构如图2所示，上浮子9中有隔仓9-1，以保护上浮子9在海浪力过大造成上浮子9的局部损伤时，不致失去正常工作能力，且也有助于事后的修复作业，同时在上浮子9上表面的适当位置还安装了2～4个快接接头9-2，以便在大风浪逼近时可以对部分隔仓9-1注入海水，使上浮子9沉入海面下适当位置，避免大浪的直接拍击造成上浮子9的局部损伤，降低其使用寿命，大风浪过后再通过快接接头9-2抽出所注入的海水，上浮子9又可以正常工作，使用快接接头9-2的原因是利于使用时连接。上浮子9与连杆10的连接采用焊接或螺栓固定连接，以确保连接的可靠性。

如图3所示，下浮子2与气缸15的连接采用焊接或螺栓固定连接，气缸15上部与气缸上封头13用螺栓相连，气缸15下部与气缸下封头1用螺栓相连，气缸下封头1与下浮子2采用螺栓连接。

图4示出两个发电装置间的连接，图中示出各单向阀A3、B6、A14、B16在气缸15中的安装位置，以及它们与第一进气软管4和第二出气软管30的连接关系，连接图中1-1为气缸下封头1中的复位弹簧

图5示出活塞5与密封圈B12-2在气缸中、活塞杆7与密封圈A12-1在气缸上封头中的安装结构示意图。

本发明可用在距海底达100米深度的海洋环境下实现发电。

Claims (3)

1.浮子式海浪波力发电装置，是由波能转换装置和发电装置两部分组成，其特征在于：波能转换装置中上浮子（9）下部用连杆接头（8）与连杆（10）用焊接或螺栓固定连接，连杆（10）用十字头（11）与活塞杆（7）相连接，活塞杆（7）再与活塞（5）连接；活塞（5）安装在气缸（15）内，气缸（15）上部与气缸上封头（13）用螺栓连接，气缸（15）下部与气缸下封头（1）用螺栓连接，气缸下封头（1）与下浮子（2）用螺栓连接，下浮子（2）半沉浮于定深度的海水中，用浮子锚定装置（17）固定于海床上；在气缸（15）的上端气缸上封头（13）两侧分别设置进气单向阀B（6）和出气单向阀A（14），在气缸（15）的下端气缸下封头（1）两侧分别设置进气单向阀A（3）和出气单向阀B（16）；用第一进气软管（4）与进气单向阀A（3）与进气单向阀B（6）连接，第一进气软管（4）的另一端联接在工作平台（24）上的进气口（18）下端的空气干燥器（20）上；在第二出气软管（30）上端连接出气单向阀A（14）和出气单向阀B（16），第二出气软管（30）的另一端连接安装在工作平台（24）下的压缩空气储箱（26）上；发电装置安装在工作平台（24）上，工作平台（24）用工作平台锚定装置（29）固定在海床上，浮于海面上；在工作平台（24）上安装有进气口（18），进气口（18）与空气干燥器（20）相连接；安装在工作平台（24）下的压缩空气储箱（26）上部用第一出气软管（27）联接压缩空气喷嘴（21），压缩空气喷嘴（21）安装在气动马达（22）上，气动马达（22）用联轴器（23）与发电机（25）联接，发电机（25）的输出电线与整流装置（19）联接，气动马达（22）、发电机（25）和整流装置（19）固定安装在工作平台（24）内，第二进气软管（28）与第一进气软管（4）并联连接。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征是：在上浮子（9）中设置有隔仓（9-1）；在上浮子（9）的上表面安装有2～4个快接接头（9-2）。

3.根据权利要求1所述的发电装置，其特征是：活塞杆（7）与气缸上封头（13）之间安装有密封圈A（12-1）；气缸（15）与活塞（5）之间安装有密封圈B（12-2）；在气缸（15）内下部的气缸下封头（1）中安装有复位弹簧（1-1）。

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