CN103590965A - 一种震荡浮子式波浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种震荡浮子式波浪发电装置，包括能量收集装置、与能量收集装置相连的发电装置以及与发电装置相连的蓄电池，所述能量收集装置包括质量不同的上浮子和下浮子，所述上浮子和下浮子通过弹簧连接；所述发电装置包括液压筒、液压杆、与液压杆相连液压机、与液压机相连的液压转换器、与液压转换器相连的液压马达、以及与液压马达相连的发电机。本发明采取双浮体浮力结构，用弹簧连接两个浮子，相比于现有技术中采用单浮子结构，双浮体结构可以通过弹簧储存弹性势能，在下一个波浪到来之前，通过液压杆将弹性势能转化为液压能，以达到提高能量传递效率的效果。

Description

一种震荡浮子式波浪发电装置

技术领域

本发明一种可再生能源发电领域，具体地说是涉及一种新型震荡浮子式波浪发电装置。

背景技术

随着人类对能源需求的与日俱增，能源危机即日可待，新能源的研究、开发和利用势在必行。海洋能是一种取之不尽用之不竭的无污染可再生能源，地球上海洋波浪蕴藏的电能可达5000GW。我国是海洋大国，可利用的波浪能极为丰富，尤其是东海沿岸（福建、浙江近海）海洋能蕴藏量大，能量密度高，开发条件优越，具有较大的开发利用价值。自波浪能开发以来，全世界产生了种类繁多的波浪能发电技术，如振荡水柱、摆式、筏式、收缩波道、点吸收（振荡浮子）、鸭式等技术。其中震荡浮子式技术因其结构简单，技术可靠，无污染和效率高备受各国研究者们的推崇。现有成果都是在水面上放置浮体，浮体下系绳索与安置在海底的发电机相连。波浪到来时，通过浮体上下浮动拉动绳索带动直流发电机或液压系统工作形成电流。该装置最大的特点就是波浪单向做功，波峰到来时水面可以托起浮体让发电机工作，但当波谷到来，由于绳索不具备支撑能力，只能借助底座下面的弹簧的拉力将浮体下拉，这个过程中波浪实际上做的是负功。如何变负功为正功是提高震荡浮子式发电装置工作效率的想法之一。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种提高能量传递效率的效果海洋波浪发电装置。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

一种震荡浮子式波浪发电装置，包括能量收集装置、与能量收集装置相连的发电装置以及与发电装置相连的蓄电池，所述能量收集装置包括质量不同的上浮子和下浮子，所述上浮子和下浮子通过弹簧连接；所述发电装置包括液压筒、液压杆、与液压杆相连液压机、与液压机相连的液压转换器、与液压转换器相连的液压马达、以及与液压马达相连的发电机；所述液压机内包括油缸、设在油缸内的活塞、穿过油缸和活塞的液压杆；所述液压转换器包括与油缸相连的单向阀、油箱以及节流阀；活塞将油缸分为上油缸和下油缸，所述单向阀分别与上油缸、下油缸、油箱、液压马达通过油路连接，所述节流阀设在单向阀与液压马达之间；所述液压杆的上端固定连接上浮子，下浮子与液压筒相连，液压杆的下端与油缸相连；所述液压马达与蓄电池相连。

进一步地，所述弹簧的数量为2～8根。

进一步地，所述液压筒包括两个直径不同的圆柱筒。

进一步地，所述液压转换器内设有溢流阀，所述溢流阀与单向阀、油箱组成回路且同时与节流阀与液压马达组成回路。

本发明设有两个浮子，下浮子固结于液压筒构成一部分，由于这一部分与上浮子质量不同，在波浪的冲击和震荡下，两部分具备的惯性便不同，因此两个浮子之间便会有相对运动，将波浪能转换为浮子的动能和势能，这是整个系统能量流通过程中的一级转换，上下浮子用弹性系数为k的n根弹簧相连，当两个浮子发生相对位移时，弹簧就随之压缩和拉伸，浮子的机械能也就转换成了弹簧的弹性势能，这是第二级转换。弹簧具备能量的同时带动上浮子拉伸和压缩液压杆，将弹性势能再度转换为液压能。这是能量收集系统的第三极转换。

该装置放到水中时，下浮子漂浮在水面，弹簧和上浮子露在水上。当波浪袭来，直接与波浪接触的浮体在波浪的作用下上升，而1浮体由于惯性作用仍要保持原来静止的状态，下浮子便开始压缩弹簧，此时液压杆向下运动压缩活塞，驱动液压系统，当上浮子推动液压杆从而推动活塞向下移时，油箱的油经单向阀进入油缸上腔，下腔压力油经单向阀、油路和节流阀进入液压马达，驱动液压马达运转，输出转矩或直接带动发动机发电。反之，活塞向上，油经单向阀进入油缸下腔，上腔中的压力油经单向阀、油路和节流阀进入液压马达，驱动液压马达连续旋转，带动发动机发电，最后通过蓄电池进行蓄电。

有益效果：本发明相对于现有技术而言具有以下优点：

（1）本发明采取双浮体浮力结构，用弹簧连接两个浮子，相比于现有技术中采用单浮子结构，双浮体结构可以通过弹簧储存弹性势能，在下一个波浪到来之前，通过液压杆将弹性势能转化为液压能，以达到提高能量传递效率的效果。

（2）本发明延长液压管的长度，用液压杆代替现有技术中的绳索充当“机械能—液压能”转换的媒介，使其在一定程度上具备了已有装置中绳索的功能，同时又可以提供压力，向下压缩活塞，以达到提高能量传递效率的效果。

附图说明

图1是为本发明装置整体效果示意图。

图2是本发明内部结构示意图。

图3是本发明发电装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1至图3所示，一种震荡浮子式波浪发电装置，包括能量收集装置、与能量收集装置相连的发电装置以及与发电装置相连的蓄电池9，所述能量收集装置包括质量不同的上浮子1和下浮子4，所述上浮子1和下浮子4通过弹簧2连接；所述发电装置包括液压筒5、液压杆3、与液压杆3相连液压机6、与液压机6相连的液压转换器7、与液压转换器7相连的液压马达8、以及与液压马达8相连的发电机10；所述液压机6内包括油缸71、设在油缸71内的活塞72、穿过油缸71和活塞72的液压杆3；所述液压转换器7包括与油缸71相连的单向阀74、油箱75、节流阀77以及溢流阀76；活塞72将油缸71分为上油缸和下油缸，所述单向阀74分别与上油缸、下油缸、油箱75、液压马达8通过油路73连接，所述节流阀77设在单向阀74与液压马达8之间，所述溢流阀76与单向阀74、油箱75组成回路且同时与节流阀77与液压马达8组成回路；所述液压杆3的上端固定连接上浮子1，下浮子4与液压筒5相连，液压杆3的下端与油缸71相连；所述液压马达8与蓄电池9相连。

本发明设有两个浮子，下浮子4固结于液压筒5构成一部分，由于这一部分与上浮子1质量不同，在波浪的冲击和震荡下，两部分具备的惯性便不同，因此两个浮子之间便会有相对运动，将波浪能转换为浮子的动能和势能，这是整个系统能量流通过程中的一级转换，上下浮子用弹性系数为k的n根弹簧2相连，当两个浮子发生相对位移时，弹簧2就随之压缩和拉伸，浮子的机械能也就转换成了弹簧2的弹性势能，这是第二级转换。弹簧2具备能量的同时带动上浮子1拉伸和压缩液压杆3，将弹性势能再度转换为液压能。这是能量收集系统的第三极转换。

该装置放到水中时，下浮子4漂浮在水面，弹簧2和上浮子1露在水上。当波浪袭来，直接与波浪接触的浮体在波浪的作用下上升，而1浮体由于惯性作用仍要保持原来静止的状态，下浮子4便开始压缩弹簧2，此时液压杆3向下运动压缩活塞，驱动液压系统，当上浮子推动液压杆3从而推动活塞72向下移时，油箱75的油经单向阀74进入油缸71的上油缸，下油缸压力油经单向阀74、油路73和节流阀77进入液压马达8，驱动液压马达8运转，输出转矩或直接带动发动机10发电。反之，活塞72向上，油经单向阀74进入油缸71下油缸，上油缸中的压力油经单向阀74、油路73和节流阀77进入液压马达8，驱动液压马达8连续旋转，带动发动机10发电，最后通过蓄电池9进行蓄电。

相比于现有技术中采用单浮子结构，双浮体结构可以通过弹簧2储存弹性势能，在下一个波浪到来之前，通过液压杆3将弹性势能转化为液压能，因此，即使在波浪速度不快，前后浪头相距较长距离的情况下，也能保证装置持续运动，提高了发电效率和发电稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种震荡浮子式波浪发电装置，其特征在于：包括能量收集装置、与能量收集装置相连的发电装置以及与发电装置相连的蓄电池，所述能量收集装置包括质量不同的上浮子和下浮子，所述上浮子和下浮子通过弹簧连接；所述发电装置包括液压筒、液压杆、与液压杆相连液压机、与液压机相连的液压转换器、与液压转换器相连的液压马达、以及与液压马达相连的发电机；所述液压机内包括油缸、设在油缸内的活塞、穿过油缸和活塞的液压杆；所述液压转换器包括与油缸相连的单向阀、油箱以及节流阀；活塞将油缸分为上油缸和下油缸，所述单向阀分别与上油缸、下油缸、油箱、液压马达通过油路连接，所述节流阀设在单向阀与液压马达之间；所述液压杆的上端固定连接上浮子，下浮子与液压筒相连，液压杆的下端与油缸相连；所述液压马达与蓄电池相连。

2.根据权利要求1所述的一种震荡浮子式波浪发电装置，其特征在于：所述弹簧的数量为2～8根。

3.根据权利要求1或2所述的一种震荡浮子式波浪发电装置，其特征在于：所述液压筒包括两个直径不同的圆柱筒。

4.根据权利要求1～3所述的一种震荡浮子式波浪发电装置，其特征在于：所述液压转换器内设有溢流阀，所述溢流阀与单向阀、油箱组成回路且同时与节流阀、液压马达组成回路。

Images