CN102889165B - 上下浮动海浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上下浮动海浪发电装置，包括浮子装置，设置在浮子装置上的液压缸装置，设置在液压缸装置上的油箱以及设置在油箱上的相互连接的液压马达及发电机；其中，所述液压缸装置的一端铰接在油箱的底部，其另一端铰接在浮子装置上；所述液压缸装置分别设有液压缸进油口和液压缸出油口；所述液压缸出油孔与油箱相连接并引出油路到液压马达；所述液压缸进油孔与油箱相连接；所述液压马达与油箱相连。本发明采用浮子带动液压系统，能够充分利用海浪势能，海浪运动的方向是不确定，但是不论海浪的方向如何，浮子总能在海浪的作用及自身的重力作用下上下浮动，带动液压系统工作，推动发电机发电，实现海浪能量的利用。

Description

上下浮动海浪发电装置

技术领域

本发明涉及新型发电装置技术领域，具体是一种上下浮动海浪发电装置。

背景技术

经过对现有技术的检索发现，将海浪冲击能量转化为电能的扇形水槽海浪发电装置（中国专利号ZL.200920002647.X）存在下列不足：1.扇形水槽是浇注在岸基上的，由于扇形水槽施工过程受到地形的限制与涨落潮影响，施工难度及工程量相当大。2.扇形水槽是坐落在岸基上的，海浪最后达到该装置时，能量已经消耗了很多，因此该装置利用海浪能量发电的效率较低。3.在涨潮后，扇形浮块的摆动能力下降，在这过程中没能有效利用海浪发电。

考察现有的摆动式海浪发电装置，使用新型专利摆动式海浪发电装置（中国专利申请号201020587628.3）利用海浪冲击带动摆动板运动，通过摆动轴上的齿轮将运动传递给主轴上的飞轮，带动主轴单向转动。主轴最后将运动传递给发电机实现发电的，但是该装置存在以下不足：1.海浪的方向是无规则的。海浪能源只有在海浪的运动方向跟平板垂直的时候才能得到充分利用。该装置利用能源的效率较低。2.海浪冲击平板时，对摆动轴造成一定程度的冲击，容易出现冲击疲劳失效。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种上下浮动海浪发电装置，本发明整体固定在固定支架上，固定支架打入海底。海浪的运动推动浮子上下运动。液压系统中的若干个液压缸同时开始工作。涨潮时海水推动液压缸向上运动时，液压缸挤压上部缸体。退潮时浮子在自身重力作用下复位，这是液压缸挤压下部缸体。不论涨潮还是退潮都实现了压缩液压缸的一侧的油液，将油液通过出油口和单向阀压入液压马达；另一侧缸体低压，从而将油箱中的油液经过输油软管、单向阀和进油口吸入缸体。液压缸不论是拉伸还是压缩，均能实现吸油和压油的动作，这样就实现了若干个液压缸的同时工作，充分利用了海浪能量，提高发电能力。通过在液压缸上布置若干个油口和相适配的单向阀，实现了浮子上升或是下降都能够将液压油压入液压马达，通过液压马达带动发电机发电。另外在液压缸到液压马达的油路上布置有蓄能器，能够充分利用能源，保持各装置中油液的压力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种上下浮动海浪发电装置，包括浮子装置，设置在浮子装置上的液压缸装置，设置在液压缸装置上的油箱以及设置在油箱上的相互连接的液压马达及发电机；其中，所述液压缸装置的一端铰接在油箱的底部，其另一端铰接在浮子装置上；所述液压缸装置分别设有液压缸进油口和液压缸出油口；所述液压缸出油孔与油箱相连接并引出油路到液压马达；所述液压缸进油孔与油箱相连接；所述液压马达与油箱相连。

所述上下浮动海浪发电装置还包括蓄能器，所述蓄能器与液压马达相连。

所述油箱顶部设有用于安装蓄能器的圆形突台，所述圆形突台的直径与蓄能器底座的直径相一致。

所述油箱为带有突檐的圆柱形，所述突檐的底部设有止口，所述突檐侧壁上设有径向突台，所述径向突台上设有若干油管通孔，所述液压缸出油口通过输油软管与油管通孔连接后与液压马达相连；所述油箱底部设有若干油箱出油孔，所述液压缸进油口通过输油软管与油箱出油孔相连接用于液压缸装置低压一侧的缸体回油；所述油箱顶部还设有用于安装液压马达和发电机的方形突台，所述方形突台上设有油箱回油口，所述液压马达与油箱回油口相连用于整个油路的回油；所述突檐上设有若干用于连接液压缸装置的油箱球铰座，所述油箱球铰座的数量与液压缸装置中的液压缸数量相一致。

所述液压缸装置包括六并联液压缸，所述任一液压缸包括液压缸体以及液压缸活塞杆，其中，所述液压缸活塞杆的一端设置在液压缸体内部并与液压缸体紧密配合，其另一端端头处设有液压缸活塞球铰；所述液压缸体的一端端头上设有液压缸体球铰，其端部设有第一出油口、第一单向阀、第二进油口和第四单向阀，所述第一单向阀设置在第一出油口处形成第一液压缸出油口，第四单向阀设置在第二进油口处形成第二液压缸进油口；所述液压缸体的另一端端头处设有液压缸活塞杆，其端部设有第二出油口、第二单向阀、第一进油口和第三单向阀，第二单向阀设置在第二出油口处形成第二液压缸出油口，第三单向阀设置在第一进油口处形成第一液压缸进油口；所述液压缸活塞杆通过液压缸活塞球铰与油箱球铰接，所述液压缸体通过液压缸体球铰与浮子装置球铰接。

所述浮子装置通过固定支架与海底固定连接并漂浮在海面上，包括浮子、上连接平台以及用于连接浮子和上连接平台的双铰接连杆，所述液压缸装置铰接在上连接平台上。

所述双铰接连杆为双球铰接连杆；

所述上连接平台为扁圆柱形，其上部设有若干用于连接液压缸装置的上部球铰座，所述上部球铰座的数量与液压缸装置中液压缸数量相一致，且分布在同一平面上；其底部设有一个用于连接双铰接连杆的底部球铰座；

所述浮子为中空的圆柱形，其上设有一个用于连接双铰接连杆的浮子球铰座。

所述油箱顶部设有方形突台，所述方形突台上设有油箱回油口，所述液压马达包括液压马达进油口、液压马达出油口、转轴和底座，其中，液压马达进油口与液压缸出油口相连，液压马达出油口与油箱回油口相连接，液压马达通过转轴与发电机相连接，底座固定在方形突台上。

所述上下浮动海浪发电装置还包括设置在油箱下方用于保护液压缸装置的外筒体，所述液压缸装置及浮子装置的一部分设置在外筒体内。

所述油箱的底面设有止口，所述突檐侧壁上设有径向突台，所述浮子装置包括双铰接连杆；所述外筒体的内径尺寸与止口的外径尺寸相同，用于定位；所述外筒体靠近油箱底部的顶端侧面设有与径向突台数量一致的的外筒体突台，所述径向突台与外筒体突台上均设有相适配的用于安装固定螺栓通孔；所述外筒体底部开有小孔，所述双铰接连杆从所述小孔中穿出。

本发明采用的圆筒形浮子带动液压系统，能够充分利用海浪势能。海浪运动的方向是不确定，但是不论海浪的方向如何，浮子总能在海浪的作用及自身的重力作用下上下浮动，带动液压系统工作，推动发电机发电，实现海浪能量的利用。

本发明除了浮子漂浮在海水中外，其他部分均置于海面上。箱体内没有部件暴露在海水之中，因此不会受到海水的侵蚀，使用寿命大大增加，维护成本也大大降低。同时也减少了液压系统对海水的污染。

本发明优选采用六个液压缸的缸体同上连接平台相连，活塞杆同油箱连接。六个液压缸带有2个进油口和2个出油口，每个油口均连接单向阀。每个液压缸的工作时受压缩一侧的缸体油压增大，打开出油口处的单向阀，而同侧的进油口处的单向阀处于关闭状态，将油液通过软管输送到液压马达的输入口，驱动液压马达运动；而液压缸的另一侧体积增大，油压减小，此时进油口处的单向阀打开，同侧的出油口处的单向阀关闭，将油液从油箱吸入缸体。每个液压缸在工作时同时实现压油和吸油的功能，六个液压缸同时工作时均能实现压油和吸油的功能，大大提高了海浪能量的利用率，提高了发电效率。

本发明优选采用了带有四个油口每个油口均带有单向阀的液压缸，并通过合理的设置单向阀的开口方向以及油路的合理设计实现了无论是压缩还是拉伸液压缸都能同向的驱动液压马达工作。提高了发电的效率。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明内部结构图；

图3为本发明的俯视图；

图4为一个液压缸的的剖视图；

图5为油箱剖视图；

图6为油箱地面结构示意图；

图7为油箱立体图；

图8为本发明简单油路分析示意图；

图中，1-外筒体、2-油箱、3-发电机、4-液压马达、5-蓄能器、6-液压缸活塞杆、7-液压缸体、8-上连接平台、9-浮子、10-双铰连接杆、11-输油软管、12-管接头、13-油管通孔、14-油箱回油口、15-液压缸体球铰、16-第一出油口、17-第一单向阀、18-第二出油口、19-第二单向阀、20-液压缸活塞球铰、21-第一进油口、22-第三单向阀、23-第二进油口、24-第四单向阀、25-油箱球铰座、26-油箱出油孔、27-油管通孔、28-螺栓通孔、29-油箱。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例包括浮子装置，设置在浮子装置上的液压缸装置，设置在液压缸装置上的油箱2以及设置在油箱2上的相互连接的液压马达4及发电机3；其中，液压缸装置的一端铰接在油箱2的底部，其另一端铰接在浮子装置上；液压缸装置分别设有液压缸进油口和液压缸出油口；液压缸出油孔与油箱2相连接并引出油路到液压马达4；液压缸进油孔与油箱2相连接；液压马达4与油箱2相连。

油箱2为带有突檐的圆柱形，突檐的底部设有止口，突檐侧壁上设有径向突台，径向突台上设有若干油管通孔27，液压缸出油口通过输油软管11与油管通孔27连接后与液压马达4相连；油箱2底部设有若干油箱出油孔26，液压缸进油口通过输油软管11与油箱出油孔26相连接用于液压缸装置低压一侧的缸体回油；油箱2顶部还设有用于安装液压马达4和发电机3的方形突台，方形突台上设有油箱回油口14，液压马达4与油箱回油口14相连用于整个油路的回油；突檐上设有若干用于连接液压缸装置的油箱球铰座25，油箱球铰座25的数量与液压缸装置中的液压缸数量相一致。

液压缸装置包括六并联液压缸，任一液压缸包括液压缸体7以及液压缸活塞杆6，其中，液压缸活塞杆6的一端设置在液压缸体7内部并与液压缸体7紧密配合，其另一端端头处设有液压缸活塞球铰20；液压缸体7的一端端头上设有液压缸体球铰15，其端部设有第一出油口16、第一单向阀17、第二进油口23和第四单向阀24，第一单向阀17设置在第一出油口16处形成第一液压缸出油口，第四单向阀24设置在第二进油口23处形成第二液压缸进油口；液压缸体的另一端端头处设有液压缸活塞杆，其端部设有第二出油口18、第二单向阀19、第一进油口21和第三单向阀22，第二单向阀19设置在第二出油口18处形成第二液压缸出油口，第三单向阀22设置在第一进油口21处形成第一液压缸进油口；液压缸活塞杆6通过液压缸活塞球铰20与油箱2球铰接，液压缸体7通过液压缸体球铰15与浮子装置球铰接。

浮子装置通过固定支架与海底固定连接并漂浮在海面上，包括浮子9、上连接平台8以及用于连接浮子和上连接平台的双铰接连杆10，液压缸装置铰接在上连接平台8上。

双铰接连杆10为双球铰接连杆；

上连接平台8为扁圆柱形，其上部设有若干用于连接液压缸装置的上部球铰座，上部球铰座的数量与液压缸装置中液压缸数量相一致，且分布在同一平面上；其底部设有一个用于连接双铰接连杆10的底部球铰座；

浮子9为中空的圆柱形，其上设有一个用于连接双铰接连杆10的浮子球铰座。

液压马达4包括液压马达进油口、液压马达出油口、转轴和底座，其中，液压马达进油口与液压缸出油口相连，液压马达出油口与油箱回油口14相连接，液压马达通过转轴与发电机3相连接，底座固定在方形突台上。

实施例2

实施例2为实施例1的变化例。

本实施例在实施例1的基础上，还包括蓄能器5，蓄能器5与液压马达4相连。

此时，油箱2顶部还设有用于安装蓄能器5的圆形突台，圆形突台的直径与蓄能器5底座的直径相一致。

实施例3

实施例3为实施例1或实施例2的变化例。

本实施例在实施例1或实施例2的基础上，还包括设置在油箱2下方用于保护液压缸装置的外筒体1，液压缸装置及浮子装置的上连接平台8和双铰连接杆10设置在外筒体1内；

外筒体1的内径尺寸与油箱2底部的止口的外径尺寸相同，用于定位；外筒体1靠近油箱2底部的顶端侧面设有与油箱2径向突台数量一致的的外筒体突台，径向突台与外筒体突台上均设有相适配的用于安装固定螺栓通孔28；外筒体1底部开有小孔，浮子装置的双铰接连杆10从小孔中穿出。

上述三个实施例具体为：

如图1至3所示，本实施例包括浮子9、双铰连接杆10、上连接平台8、六并联液压缸、油箱2、液压马达4、发电机3、蓄能器5。其中，浮子9为完全密封的圆筒形，内部掏空，浮子9上顶部设有球铰座通过双铰接连杆10与上部连接平台8连接，双铰接连杆8的两端都设有球铰，通过球铰连接上链接平台8与浮子9。上连接平台8的下底面设有球铰座，用于连接双铰接连杆10，上链接平台8的上表面上设有6个球铰座，分布在同一个圆的圆周上。其中分为3对，每两个一对。每对中的球铰座相隔30°，相邻对的球铰座相隔120°。油箱2突檐的底面上同样设有6个球铰座，分布在同一个圆的圆周上。其中分为3对，每两个一对。每对中的球铰座相隔30°，相邻对的球铰座相隔120°。该6个球铰座同上连接平台8上的六个球铰座一一对应，六并联液压缸的缸体7上的球铰与上连接平台8上的球铰座相连，六并联液压缸的活塞6上的球铰与油箱2上的球铰座相连。即油箱2与上连接平台8通过六并联液压缸6、7连接在一起。

如图5至7所示，油箱2的底面上开有12个油箱出油孔26，分为6组，每组两个。均匀的分布在油箱2的底面。油箱2的突檐上开有3个油管通孔27，分布在突檐上的各对油箱球铰座25中间。

六并联液压缸缸体7上设有第一出油口16、第一单向阀17、第二出油口18、第二单向阀19、第一进油口21、第三单向阀22、第二进油口23、第四单向阀24，其中第一单向阀17、第二单向阀19、第三单向阀22、第四单向阀24的开口方向一致。如图7所示，第一出油口16，第二出油口18通过输油软管11穿过油箱2上的油管通孔27与液压马达的进油口相连。第一进油口21、第二进油口23通过输油软管11与油箱2上的油箱出油孔26相连。简单油路分析如图8所示。

当六并联液压缸6、7在浮子9的作用下向左边运动时，六并联液压缸6、7左边的缸体被压缩。这时候第三单向阀22、第一单向阀17关闭。第二单向阀19、第四单向阀24打开。油液从第二出油口18流出推动液压马达运动。油液从油箱2经过第二进油口23流入液压缸右侧。

当六并联液压缸在浮子9的作用下向右边运动时，六并联液压缸的右边的缸体被压缩。这时候第二单向阀19、第四单向阀24关闭。第三单向阀22、第一单向阀17打开。油液从第一出油口16流出推动液压马达运动。油液从油箱2经过第一进油口22流入液压缸左侧。

通过4个油口与4个单向阀的协同作用实现了不论液压缸的哪侧缸体受到挤压都可以实现从同个方向压油驱动液压马达超相同的方向转动。

油箱2底部设有止口，止口的直径与外筒体1的内径相等，用于与外筒体1配合。油箱2圆柱面上设有突台其上开有通孔，外筒体1的圆柱面上设有与油箱2上个数相同的突台，其上同样开有通孔。用螺栓通过这些通孔将油箱2固定在外筒体1上。

如图3所示油箱2的顶部设有突台，用于安装液压马达4。在液压马达安装突台的左侧设有3个小突台，用于安装蓄能器5。在也液压马达安装突台的右侧另设有一个突台，用于安装发电机3。

本实施例的工作原理如下：本实施例整体固定在固定支架上。固定支架固定于海底。海浪冲击浮子9，推动浮子向上运动；当海浪退去时，浮子9在自身的重力的作用下复位。在这浮子9上下运动的过程中带动六并联液压缸开始工作。六并联液压缸的6个液压缸同时工作。当浮子9向上运动时，推动六并联液压缸挤压下部的缸体，油液从下部的出油口挤压出去推动液压马达工作；当浮子9在自身的重力作用下向下运动时，推动六并联液压缸挤压上部的缸体，油液从上部的出油口挤压出去推动液压马达工作。六并联液压缸5不论发生什么运动都实现了液压缸活塞杆6压缩液压缸缸体7的一侧的油液。这样就实现了六个液压缸的同时工作，充分利用了海浪能量，提高发电能力。六并联液压缸通过油箱出油孔26吸取油液。液压马达4的出油口回油口14相连，实现回油。蓄能器5在油路中油压较高时蓄能，油压较低时释放能量，维持液压马达9工作所需要的油压，保证发电机发电的稳定性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种上下浮动海浪发电装置，其特征在于，包括浮子装置，设置在浮子装置上的液压缸装置，设置在液压缸装置上的油箱以及设置在油箱上的相互连接的液压马达及发电机；其中，所述液压缸装置的一端铰接在油箱的底部，其另一端铰接在浮子装置上；所述液压缸装置分别设有液压缸进油口和液压缸出油口；所述液压缸出油口与油箱相连接并引出油路到液压马达；所述液压缸进油口与油箱相连接；所述液压马达与油箱相连； 

所述浮子装置通过固定支架与海底固定连接并漂浮在海面上，包括浮子、上连接平台以及用于连接浮子和上连接平台的双铰接连杆，所述液压缸装置铰接在上连接平台上。 

2.根据权利要求l所述的上下浮动海浪发电装置，其特征在于，还包括蓄能器，所述蓄能器与液压马达相连。 

3.根据权利要求2所述的上下浮动海浪发电装置，其特征在于，所述油箱顶部设有用于安装蓄能器的圆形突台，所述圆形突台的直径与蓄能器底座的直径相一致。 

4.根据权利要求l至3中任一项所述的上下浮动海浪发电装置，其特征在于，所述油箱为带有突檐的圆柱形，所述突檐的底部设有止口，所述突檐侧壁上设有径向突台，所述径向突台上设有若干油管通孔，所述液压缸出油口通过输油软管与油管通孔连接后与液压马达相连；所述油箱底部设有若干油箱出油孔，所述液压缸进油口通过输油软管与油箱出油孔相连接用于液压缸装置低压一侧的缸体回油；所述油箱顶部还设有用于安装液压马达和发电机的方形突台，所述方形突台上设有油箱回油口，所述液压马达与油箱回油口相连用于整个油路的回油；所述突檐上设有若干用于连接液压缸装置的油箱球铰座，所述油箱球铰座的数量与液压缸装置中的液压缸数量相一致。 

5.根据权利要求l至3中任一项所述的上下浮动海浪发电装置，其特征在于，所述液压缸装置包括六并联液压缸，所述任一液压缸包括液压缸体以及液压缸活塞杆，其中，所述液压缸活塞杆的一端设置在液压缸体内部并与液压缸体紧密配合，其另一端端头处设有液压缸活塞球铰；所述液压缸体的一端端头上设有液压缸体球铰，其端部设有第一出油口、第一单向阀、第二进油口和第四单向阀，所述第一单向阀设置在第一出油口处形成第一液压缸出油口，第四单向阀设置在第二进油口处形成第二液压缸进油口；所述液压缸体的另一端端头处设有液压缸活塞杆，其端部设有第二出油口、第二单向阀、第一进油口和第三单向阀，第二单向阀设置在第二出油口处形成第二液压缸出油口，第 三单向阀设置在第一进油口处形成第一液压缸进油口；所述液压缸活塞杆通过液压缸活塞球铰与油箱球铰接，所述液压缸体通过液压缸体球铰与浮子装置球铰接。 

6.根据权利要求l至3中任一项所述的上下浮动海浪发电装置，其特征在于，所述双铰接连杆为双球铰接连杆； 

所述上连接平台为扁圆柱形，其上部设有若干用于连接液压缸装置的上部球铰座，所述上部球铰座的数量与液压缸装置中液压缸数量相一致，且分布在同一平面上；其底部设有一个用于连接双铰接连杆的底部球铰座； 

所述浮子为中空的圆柱形，其上设有一个用于连接双铰接连杆的浮子球铰座。 

7.根据权利要求l至3中任一项所述的上下浮动海浪发电装置，其特征在于，所述油箱顶部设有方形突台，所述方形突台上设有油箱回油口，所述液压马达包括液压马达进油口、液压马达出油口、转轴和底座，其中，液压马达进油口与液压缸出油口相连，液压马达出油口与油箱回油口相连接，液压马达通过转轴与发电机相连接，底座固定在方形突台上。 

8.根据权利要求4所述的上下浮动海浪发电装置，其特征在于，还包括设置在油箱下方用于保护液压缸装置的外筒体，所述液压缸装置及浮子装置的一部分设置在外筒体内。 

9.根据权利要求8所述的上下浮动海浪发电装置，其特征在于，所述油箱的底面设有止口，所述突檐侧壁上设有径向突台，所述浮子装置包括双铰接连杆；所述外筒体的内径尺寸与止口的外径尺寸相同，用于定位；所述外筒体靠近油箱底部的顶端侧面设有与径向突台数量一致的的外筒体突台，所述径向突台与外筒体突台上均设有相适配的用于安装固定螺栓通孔；所述外筒体底部开有小孔，所述双铰接连杆从所述小孔中穿出。