CN103104407B - 一种浮筒式波浪能采集装置 - Google Patents

Abstract

一种浮筒式波浪能采集装置，涉及一种波浪能采集装置。设液压控制元件、能量收集和转换装置、密封件及管道；液压控制元件设有4个单向阀；能量收集和转换装置设有连杆、浮筒、活塞管、活塞和液压马达；密封件及管道设有进油管道、浮筒盖、活塞管上盖板、出油管道、活塞管下盖板和平流管道。采用液压方式传递和转换能量，整个过程中能量传递和转换相对平稳，便于能量的稳定输出，结构紧凑简单，可传递的能量大，便于实现过载保护等优点。采用4个单向阀组成的液压控制回路，使得整个浮筒无论是随波浪向上还是向下运动，均能够使出油口的液体朝相同方向流动，波浪能的转换效率高，方便转换成液压马达的机械能。

Description

一种浮筒式波浪能采集装置

技术领域

本发明涉及一种波浪能采集装置，尤其是涉及一种浮筒式波浪能采集装置。

背景技术

波浪能是指海洋表面所具有的动能和势能。从古至今，人类对于能源的追求从来没有停止过，近年来，随着传统的化石能源的大量消耗和随之而来的二氧化碳排放量剧增，人们越来越多的关注核能、风能、太阳能以及波浪能、潮流能等低碳环保的新型能源。

波浪能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，由于地球上海洋面积广阔，波浪能则是地球上最大的可再生能源之一。据世界能源委员会的调查显示，世界上可利用的波浪能达到20亿千瓦，是世界上现有发电总量的2倍。由于波浪能的总量巨大，而且清洁可再生，在世界能源短缺与我国经济快速发展能源需求剧增的大背景下，对于波浪能的开发和利用具有非常重要的战略意义。

经过多年的研究和实际运用，现有的波浪能采集装置多种多样。根据现有查到的文献中提出的波浪能采集装置有振荡水柱式、振荡浮子式、摆式、鸭式、筏式、收缩坡道式、蚌式等，同时通过波浪绕射或折射的聚波技术，以及通过系统与波浪共振的惯性聚波技术等，可以在一定程度上提高波浪收集效率。但是上述提到的绝大部分波浪能采集装置均只能单向采集波浪能，而且其采集得到的波浪能能量冲击较大，这样对能量采集装置的冲击较高，而且不利于整个能量的稳定转换与输出。

对于我国而言，由于我国海岸线较长，但是真正大风大浪的沿海地区相对较少，波浪能较大的地区主要集中在浙江省、福建省和台湾海域，绝大部分地区的海浪常态是处于一种相对较弱的波动状态。因此对于我国波浪能的大规模运用而言，关键问题是如何简洁高效的从弱波中提取能量，而且从工程运用的角度讲要有较高的可行性和稳定的能量收集能力，从而实现对波浪能的采集利用。

中国专利CN102287310A公开一种蛇形波浪能采集装置，用于海洋/河流/湖泊的波浪能量采集。该装置包括至少一个装载有永磁体的永磁体短截和至少一个装载有线圈的线圈短截，永磁体短截和线圈短截依次交替地活动连接；永磁体短截中的永磁体磁极同向布置；所述线圈短截内还安装有与该短截内的线圈电连接的储能装置，用于将产生的感应电能储存或输出。该发明将波浪能通过短截随着波浪的运动，直接转变为电能，减少了能量转换环节，简化了装置结构，提高了能量转换效率。该发明进一步包括励磁装置，根据波浪的频率自适应地调整励磁电流，使整个蛇形波浪能采集装置的固有振动频率与波浪频率保持一致，从而使输出的电能达到最大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种浮筒式波浪能采集装置。

本发明设有液压控制元件、能量收集和转换装置、密封件及管道；

所述液压控制元件设有第1单向阀、第2单向阀、第3单向阀和第4单向阀；

所述能量收集和转换装置设有连杆、浮筒、活塞管、活塞和液压马达；

所述密封件及管道设有进油管道、浮筒盖、活塞管上盖板、出油管道、活塞管下盖板和平流管道；

所述浮筒中间为空心，浮筒的一部分浮于海面上，浮筒的另一部分浸没在海水中，浮筒下方设有孔，浮筒与连杆的一端连接，连杆的末端与活塞连接，活塞置于活塞管中，液压马达置于平流管道中，液压马达与平流管道相连；

第1单向阀、第2单向阀、第3单向阀和第4单向阀的一端与活塞管相连，第1单向阀、第2单向阀、第3单向阀和第4单向阀的另一端与出油管道或者进油管道相连；

进油管道和出油管道均设有2个接口，平流管道与进油管道和出油管道之间通过管接头连接，浮筒盖塞入浮筒，活塞管上盖板和活塞管下盖板分别与活塞管两端口相连，实现对活塞管的密封和防水。

所述浮筒可采用锥形浮筒。

所述浮筒可通过螺栓、螺母或者销钉与连杆的一端连接，连杆的末端可通过螺栓螺母与活塞连接。

所述液压马达可通过管螺纹或者管接头与平流管道相连。

所述浮筒盖可采用橡胶塞。

本发明的突出优点在于：

1.本发明中采用液压方式传递和转换能量，整个过程中能量传递和转换相对平稳，便于能量的稳定输出，而且液压装置具有结构紧凑简单，可传递的能量大，便于实现过载保护等优点。

2.本发明中采用4个单向阀组成的液压控制回路，使得整个浮筒无论是随波浪向上还是向下运动，均能够使出油口的液体朝相同方向流动，波浪能的转换效率高，而且能够非常方便的由此转换成液压马达的机械能。

3.本发明结构简单，结构中大部分元件均可采用现成的标准元件，制造、安装和维护成本低。

4.利用本发明可以非常方便地将多个采集单元的液压管路进行组网，形成较大的液压能之后实行稳定的输出，从而为大功率的能量利用提供可能。

附图说明

图1是本发明实施例的结构组成示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1，本发明实施例设有液压控制元件、能量收集和转换装置、密封件及管道；

所述液压控制元件设有第1单向阀2、第2单向阀8、第3单向阀10和第4单向阀15；所述能量收集和转换装置设有连杆3、浮筒4、活塞管7、活塞14和液压马达13；所述密封件及管道设有进油管道1、浮筒盖5、活塞管上盖板6、出油管道9、活塞管下盖板11和平流管道12；所述浮筒4中间为空心，浮筒4的一部分浮于海面上，浮筒4的另一部分浸没在海水中，浮筒4下方设有孔，浮筒4与连杆3的一端连接，连杆3的末端与活塞14连接，活塞14置于活塞管7中，液压马达13置于平流管道12中，液压马达13与平流管道12相连；第1单向阀2、第2单向阀8、第3单向阀10和第4单向阀15的一端与活塞管7相连，第1单向阀2、第2单向阀8、第3单向阀10和第4单向阀15的另一端与出油管道9或者进油管道1相连；进油管道1和出油管道9均设有2个接口，平流管道12与进油管道1和出油管道9之间通过管接头连接，浮筒盖5塞入浮筒4，活塞管上盖板6和活塞管下盖板11分别与活塞管7两端口相连，实现对活塞管7的密封和防水。

所述浮筒4采用锥形浮筒。

所述浮筒4通过螺栓、螺母或者销钉与连杆3的一端连接，连杆3的末端通过螺栓螺母与活塞14连接。所述液压马达13通过管螺纹或者管接头与平流管道12相连。所述浮筒盖5采用橡胶塞。

本发明能够将波浪能高效的转换为比较方便利用的机械能，波浪能转换成为较为稳定的液压马达的机械能，对于液压马达中的机械能则可以通过齿轮传动带动发电机的方式最终转换为电能而为用户所用。

本发明主要通过浮在海面上的锥形浮筒随海浪上下运动，从而带动连杆和活塞上下运动，通过液压控制元件和管路中液压介质的传递使得活塞上下运动的动能转换成管路中的液压介质的动能和势能，当有着较高能量的液压油流经液压马达后，则将液压油的动能和势能转换成液压马达的机械能，而此时则可以通过液压马达输出轴比较方便的将机械能输出后与发电机相连，从而转换成为便于利用的电能。

本发明的能量收集和转换装置主要包括浮筒、连杆、活塞、活塞管以及液压马达等，其工作的特点是通过浮在海面上的浮筒随波浪上下运动，浮筒带动与之相连的连杆和活塞等在活塞管中上下运动，实现波浪能的采集，而经过管道的具有较高动能和势能的液压油流经液压马达时，则将动能和势能转换成液压马达中的机械能，而这种机械能能够较为稳定的输出，从而实现了上下震动的波浪运动的动能和势能向便于稳定输出的液压马达中的机械能的转换。

本发明的液压控制元件主要包括4个单向阀，在管路中的4个单向阀主要控制整个能量采集装置中的液压油的循环，其工作特点是通过简洁高效的液压控制元件，使得连杆和活塞的上下运动转换成管道中单向流动的液压油的动能和势能，使整个过程中的能量能够较为稳定的实现转换，便于能量的采集和利用，当活塞和连杆随波浪向上运动时，第2单向阀打开，液压油流入出油管道，同时，活塞下方压力减小，液压油经第4单向阀进入活塞管下方；当活塞和连杆随波浪向下运动时，则活塞下方的液压油经第3单向阀流向出油管道，而回油管道中的液压油则顶开第1单向阀回流到活塞管中活塞上部，整个过程中，无论向上还是向下运动，都能够使得装置中的液压油朝着同一个方向流动，从而方便的实现能量的吸收和转换。

本发明的密封件及管道等元件是整个发电装置的辅助器件，主要包括活塞管上、下盖板，进油管道、出油管道和平流管道等，因为波浪能收集装置锥形浮筒有一部份在海面上，一部分浸泡在海水中，而且是通过液压传动实现能量的转换，所以特别要注意整个装置的防腐和密封；当活塞运动时，液压油主要从进油管道进入活塞管中，然后从出油管道流出，进入平流管道后带动液压马达旋转，然后流入进油管道，实现整个液压油的循环做功。

本发明根据波浪运动的特点，设计了一种简洁高效的震荡浮筒式波浪能采集装置，装置中的浮筒随着波浪的震荡而上下震动，而特殊的液压管路设计使得浮筒无论是向上运动还是向下运动均能够使得管道中的液体朝相同的方向流动，使得浮子上下摆动的动能和势能能够得到高效的转化，通过管道中的液压马达转换成便于稳定输出的机械能。

Claims (5)

1.一种浮筒式波浪能采集装置，其特征在于设有液压控制元件、能量收集和转换装置、密封件及管道；

所述液压控制元件设有第1单向阀、第2单向阀、第3单向阀和第4单向阀；

所述能量收集和转换装置设有连杆、浮筒、活塞管、活塞和液压马达；

所述密封件及管道设有进油管道、浮筒盖、活塞管上盖板、出油管道、活塞管下盖板和平流管道；

所述浮筒中间为空心，浮筒的一部分浮于海面上，浮筒的另一部分浸没在海水中，浮筒下方设有孔，浮筒与连杆的一端连接，连杆的末端与活塞连接，活塞置于活塞管中，液压马达置于平流管道中，液压马达与平流管道相连；

第1单向阀、第2单向阀、第3单向阀和第4单向阀的一端与活塞管相连，第1单向阀、第2单向阀、第3单向阀和第4单向阀的另一端与出油管道或者进油管道相连；

进油管道和出油管道均设有2个接口，平流管道与进油管道和出油管道之间通过管接头连接，浮筒盖塞入浮筒，活塞管上盖板和活塞管下盖板分别与活塞管两端口相连，实现对活塞管的密封和防水；

所述浮筒采用锥形浮筒。

2.如权利要求1所述一种浮筒式波浪能采集装置，其特征在于所述浮筒通过螺栓、螺母或者销钉与连杆的一端连接。

3.如权利要求1所述一种浮筒式波浪能采集装置，其特征在于连杆的末端通过螺栓螺母与活塞连接。

4.如权利要求1所述一种浮筒式波浪能采集装置，其特征在于所述液压马达通过管螺纹或者管接头与平流管道相连。

5.如权利要求1所述一种浮筒式波浪能采集装置，其特征在于所述浮筒盖采用橡胶塞。