CN104179630A - 一种输出可调的筏式波浪泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输出可调的筏式波浪泵，它包括波浪能采集浮体、液压装置和进出水装置；首节波浪能采集浮体通过锚链锚固在海床上；波浪能采集浮体包括肋板，肋板的前端面和前一个波浪能采集浮体的后端面上均紧固连接两竖向滑道，每一滑道上均设置上下可调的转动件底座；肋板上的转动件底座均通过连接杆与液压装置的缸体的底端转动连接，缸体后端的上、下侧壁上均开设出水口和进水口，缸体前端的上侧壁均开设通气孔；缸体内插设活塞连杆，活塞连杆的连杆端均水平贯穿开设在波浪能采集浮体前端面上的通孔后与前一个波浪能采集浮体后端面上的转动件底座转动连接，通孔上设置密封罩；通孔的大小满足当转动件底座位于滑道的最高点或者最低点时，转动连接在在其上的液压装置与波浪能采集浮体的前端面不发生干涉。

Description

一种输出可调的筏式波浪泵

技术领域

本发明涉及一种波浪泵，特别是关于一种输出可调的筏式波浪泵。

背景技术

目前，化石燃料等不可再生能源是人类生产、生活最主要的能源之一，然而，随着全球能量使用的增长，化石燃料将日趋枯竭，此外，化石燃料的碳排放过多，导致的环境污染以及全球气候变暖已经成为当今人类所面临的最大的挑战之一。因此，寻求可再生绿色能源是解决能源危机和环境问题的重要举措。

波浪能是海洋能中能流密度最大、品位最高和分布最广的可再生的清洁能源。把取之不尽、用之不竭的波浪能转换为有用的能源是人们长期的愿望。自21世纪以来，国际社会对海洋能的关注急剧升温，世界各国逐渐开启了开发海洋能的热潮。

目前，对利用波浪能的液压装置的研究也越来越多，装置一般是采用浮体俘获波浪能，通过与浮体相连接的液压装置将波浪能转换成液压能，再通过发电机发电、反渗透膜系统淡化海水或直接泵水。现有文献中公开了一种波浪发电装置，该装置主要由若干圆筒状连接单元，若干节圆柱浮体，以及若干个杆式液压缸和液压发电系统构成。其中，若干节圆柱浮体通过所述圆筒状连接单元串接在一起，该圆筒状连接单元允许一侧的圆柱浮体绕一轴作纵摇运动，允许另一侧的圆柱浮体绕另一轴作艏摇运动，两个转轴相互垂直。圆筒状连接单元中设置有杆式液压缸和液压发电系统，其中，杆式液压缸活塞连杆的伸出连接单元与圆柱浮体相连。波浪经过时，各个圆柱浮体相对于连接单元的转动会带动活塞连杆抽离或压入液压缸，安设在连接单元中的液压发电系统可产生高压油驱动液压马达转动，将液压缸液压能转换为电能，完成波浪能的吸收和转换。现有文献还公开了一种波能采集装置，该装置与上述一种波浪发电装置相类似，区别在于，将原有的圆筒状连接单元简化为具有一定厚度的刚性板，该刚性板连接两侧圆柱浮体，允许两圆柱浮体绕两个相互垂直的转轴发生转动。液压缸安设在圆柱浮体端部，而液压缸活塞连杆则绕过刚性板直接铰接在相临圆柱浮体上，各个液压缸可同时利用两自由度转动的能量，安设在圆柱浮体端部内的液压发电系统可将液压缸中的液压能转换为电能，实现波浪能的吸收和转换。该装置由于简化了连接构件，具有一定的可靠性，并且保障了一定的波浪能吸收效率。不过，现有的波浪泵普遍存在波浪能俘获效率有限、可靠性能低、调节输出能力低以及不利于大规模推广应用等缺陷。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种波浪能俘获效率高且可靠性好的输出可调的筏式波浪泵。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种输出可调的筏式波浪泵，它包括若干节通过连接件转动串联在一起的波浪能采集浮体，若干连接于相邻两节所述波浪能采集浮体之间且对称分布在波浪能采集浮体中心轴线的上、下两端的液压装置，以及连通海水和所述液压装置的进出水装置；首节所述波浪能采集浮体靠近前端的底部通过一锚链锚固在海床上；其特征在于：所述波浪能采集浮体包括一紧固连接在其靠近来波方向一端内壁的肋板，所述肋板的前端面和前一个所述波浪能采集浮体的后端面上均以波浪能采集浮体的中心轴为对称轴紧固连接两竖向滑道，上、下两所述滑道上分别设置一转动件底座，所述转动件底座在所述滑道的位置上下可调；所述肋板上的转动件底座均通过一连接杆与液压装置的缸体的底端转动连接，每一所述缸体后端的上、下两侧壁上均开设一出水口和一进水口，每一所述缸体前端的上侧壁均开设一通气孔；每一所述缸体内均插设一活塞连杆，每一所述活塞连杆的连杆端均水平贯穿开设在所述波浪能采集浮体前端面上的一通孔后与前一个波浪能采集浮体后端面上的转动件底座转动连接，每一所述通孔上均设置一防止海水从所述通孔进入波浪能采集浮体的密封罩；每一所述通孔的大小满足当所述转动件底座位于所述滑道的最高点或者最低点时，转动连接在在其上的所述液压装置与波浪能采集浮体的前端面不发生干涉。

所述波浪能采集浮体为由外侧喷涂有防腐材料的钢板弯卷焊接而成的密闭的椭圆形筒状结构，且椭圆纵截面的长轴与短轴的长度比为1～5之间，所述波浪能采集浮体的上端面设置一可开启的盖板，所述波浪能采集浮体的前端面为上、下倾斜的楔面，所述波浪能采集浮体的后端面为前、后倾斜的楔面。

所述锚链紧固连接在首节所述波浪能俘获浮体底部靠近前端1/10～1/2的位置。

所述肋板的后端面与所述波浪能采集浮体后端面内壁之间底部设置一配重系统，所述配重系统包括两放置在两端的配重块。

所述连接件为双向铰；所述转动件底座为球铰座，所述连接杆为球头杆。

所述滑道的竖向均开设若干螺栓孔，上、下两所述滑道上等高的螺栓孔内分别紧固连接所述转动件底座。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在后方波浪能采集浮体内部肋板前端面的上、下两端，以及前方波浪能采集浮体后端面的上、下两端均设置一上、下对称的滑道，且每一滑道内均均匀开设若干螺栓孔，连接两上、下对称分布的杆式液压缸底部和连杆的两球铰座通过螺栓紧固在等高的两螺栓孔内，因此，可以通过调节球铰座在滑道内的位置调节两杆式液压缸之间的距离，使得液压缸泵出的高压水的强度可根据需求调节。2、本发明沿着来波方向通过双向铰串联若干节波浪能采集浮体，并在相邻两节波浪能采集浮体之间上、下对称设置两杆式液压缸，通过相邻两波浪能采集浮体之间的上、下摆动带动杆式液压缸内活塞连杆做往复直线运动，将每节波浪能采集浮体俘获到的波浪能直接转化为液压能，并允许相临两波浪能采集浮体之间做水平摆动，提高了波浪能液泵的安全性。3、本发明的每节波浪能采集浮体的底部均设置一能够提高其自重的配重系统，使波浪能采集浮体达到适宜的吃水深度，从而优化了波浪能采集浮体的俘获效果。配重系统位于波浪能采集浮体底部，降低了波浪能采集浮体的重心，提高了波浪能采集浮体以及整个波浪泵的稳定性。另外，配重系统中的两配重块集中分布在每节波浪能采集浮体的前后两端，配重块的这种分布可以增大波浪能采集浮体的转动惯量，使波浪能采集浮体的纵摇频率与来波波浪频率相近，提高了连接在相邻两节波浪能浮体间杆式液压缸的驱动荷载，因此大幅提高了波浪泵的俘获效率。5、本发明采用的锚链与首节波浪能采集浮体的底部靠近前端1/10～1/2的位置相连，既可以对波浪泵的漂移进行约束，又可以保障首节波浪能采集浮体绕其系泊点自由转动，减少锚链对波浪能采集浮体纵摇的约束，有利于装置俘获波能。本发明可以广泛用于开发海洋能的过程中。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图

图2是单节波浪能采集浮体的内部结构示意图

图3是图2的A-A剖视示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，需要说明的是，下文中的“前端”、“后端”均针对于波浪的流动方向来定义，其中“前端”指迎着来波方向的一端，“后端”指背离来波方向的一端。

如图1所示，箭头所指方向为来波方向。本发明包括若干节通过双向铰1串联在一起的波浪能采集浮体2，若干连接于相邻两节波浪能采集浮体2之间且对称分布在波浪能采集浮体2中心轴线的上、下两端的杆式液压装置3，以及连通海水和杆式液压装置3的进出水装置。首节波浪能采集浮体2靠近前端的底部通过一锚链5锚固在海床上。

在上述实施例中，波浪能采集浮体2为由外侧喷涂有防腐材料的钢板弯卷焊接而成的密闭的椭圆形筒状结构，且椭圆纵截面的长轴与短轴的长度比为1～5之间，波浪能采集浮体2的上端面设置一可开启的盖板20，波浪能采集浮体2的前端面为上、下倾斜的楔面，波浪能采集浮体2的后端面为前、后倾斜的楔面。

在上述实施例中，锚链5紧固连接在首节波浪能俘获浮体2底部靠近前端1/10～1/2的位置。

由于每节波浪能采集浮体2的内部结构相同，仅以其中一节为例对其进行详细的描述：

如图2、图3所示，波浪能采集浮体2包括一紧固连接在靠近其前端面内壁上的肋板21，肋板21的前端面和前一个波浪能采集浮体2的后端面上均以波浪能采集浮体2的中心轴为对称轴紧固连接两竖向滑道22，沿每一滑道22的竖向均开设若干螺栓孔(图中未示出)，通过螺栓和螺栓孔将两球铰座23上、下对称地紧固连接在每一滑道22上，肋板21上的两球铰座23均通过一球头杆24与杆式液压装置3的缸体30的底端铰接，每一缸体30后端的上、下两侧壁上均开设一出水口和一进水口(图中未示出)，每一缸体30前端的上侧壁均开设一通气孔31。每一缸体30内均插设一活塞连杆32，每一活塞连杆32的连杆端均水平贯穿开设在波浪能采集浮体2前端倾斜楔面上的通孔25后与前一个波浪能采集浮体2后端面上的球铰座23铰接，每一通孔25上均设置一防止海水从通孔25进入波浪能采集浮体2的密封罩26，每一通孔25的大小满足当球铰座23位于滑道22的最高点或者最低点时，铰接在其上的杆式液压装置3与波浪能采集浮体2的前端面不发生干涉。

通过调节球铰座23在滑道22上的位置调节两杆式液压装置3之间的距离，进而控制液压装置3泵出水的压强。

肋板21的后端面与波浪能采集浮体2后端面内壁之间底部设置一配重系统4，配重系统4包括两放置在两端的配重块40和41。

双向铰1和进出水装置均为现有装置，在此不再赘述。

下面说明本发明的使用流程：

当波浪经过时，波浪会带动各节波浪能采集浮体2做上、下相对摆动，近而带动活塞连杆32在缸体30内做往复直线运动。当活塞连杆32做抽离缸体30的运动时，经进出水装置将海水吸入缸体30内。当活塞连杆32做压入缸体30的运动时，又将高压海水单方向泵出缸体30，泵出的高压水可以用于海水淡化或直接向陆域泵水，液压系统通过适当改装还可以用作波浪发电。

当需要从进出水装置泵出相对较小压强的高压水时，可将用于固定上方杆式液压装置3的两球铰座23沿着各自的滑道22向上移动，将用于固定下方杆式液压装置3的球铰座23沿着各自对应的滑道22向下移动，以增大两杆式液压装置3之间的的距离，提高波浪泵的波能俘获效率；当需要从进出水装置泵出相对较大压强的高压水时，可将用于固定上方杆式液压装置3的两球铰座23沿着各自的滑道22向下移动，将用于固定下方杆式液压装置3的球铰座23沿着各自对应的滑道22向上移动，以减小两杆式液压装置3之间的的距离，提高波浪泵的波能俘获效率。

当本发明的配重系统4中配重块40和41的位置需要调整或本发明波浪能采集浮体2内部需要进行维修时，可开启盖板20对配重块40和41或其他构造进行调整和维修。

当本发明设置在海岸或海洋平台附近的水域时，进出水装置还可以相应地设置在海岸或海洋平台上，通过管道与缸体30连接，实现海水的泵吸。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种输出可调的筏式波浪泵，它包括若干节通过连接件转动串联在一起的波浪能采集浮体，若干连接于相邻两节所述波浪能采集浮体之间且对称分布在波浪能采集浮体中心轴线的上、下两端的液压装置，以及连通海水和所述液压装置的进出水装置；首节所述波浪能采集浮体靠近前端的底部通过一锚链锚固在海床上；其特征在于：所述波浪能采集浮体包括一紧固连接在其靠近来波方向一端内壁的肋板，所述肋板的前端面和前一个所述波浪能采集浮体的后端面上均以波浪能采集浮体的中心轴为对称轴紧固连接两竖向滑道，上、下两所述滑道上分别设置一转动件底座，所述转动件底座在所述滑道的位置上下可调；所述肋板上的转动件底座均通过一连接杆与液压装置的缸体的底端转动连接，每一所述缸体后端的上、下两侧壁上均开设一出水口和一进水口，每一所述缸体前端的上侧壁均开设一通气孔；每一所述缸体内均插设一活塞连杆，每一所述活塞连杆的连杆端均水平贯穿开设在所述波浪能采集浮体前端面上的一通孔后与前一个波浪能采集浮体后端面上的转动件底座转动连接，每一所述通孔上均设置一防止海水从所述通孔进入波浪能采集浮体的密封罩；每一所述通孔的大小满足当所述转动件底座位于所述滑道的最高点或者最低点时，转动连接在在其上的所述液压装置与波浪能采集浮体的前端面不发生干涉。

2.如权利要求1所述的一种输出可调的筏式波浪泵，其特征在于，所述波浪能采集浮体为由外侧喷涂有防腐材料的钢板弯卷焊接而成的密闭的椭圆形筒状结构，且椭圆纵截面的长轴与短轴的长度比为1～5之间，所述波浪能采集浮体的上端面设置一可开启的盖板，所述波浪能采集浮体的前端面为上、下倾斜的楔面，所述波浪能采集浮体的后端面为前、后倾斜的楔面。

3.如权利要求1所述的一种输出可调的筏式波浪泵，其特征在于，所述锚链紧固连接在首节所述波浪能俘获浮体底部靠近前端1/10～1/2的位置。

4.如权利要求2所述的一种输出可调的筏式波浪泵，其特征在于，所述锚链紧固连接在首节所述波浪能俘获浮体底部靠近前端1/10～1/2的位置。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种输出可调的筏式波浪泵，其特征在于，所述肋板的后端面与所述波浪能采集浮体后端面内壁之间底部设置一配重系统，所述配重系统包括两放置在两端的配重块。

6.如权利要求1或2或3或4所述的一种输出可调的筏式波浪泵，其特征在于，所述连接件为双向铰；所述转动件底座为球铰座，所述连接杆为球头杆。

7.如权利要求5所述的一种输出可调的筏式波浪泵，其特征在于，所述连接件为双向铰；所述转动件底座为球铰座，所述连接杆为球头杆。

8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种输出可调的筏式波浪泵，其特征在于，所述滑道的竖向均开设若干螺栓孔，上、下两所述滑道上等高的螺栓孔内分别紧固连接所述转动件底座。

9.如权利要求5所述的一种输出可调的筏式波浪泵，其特征在于，所述滑道的竖向均开设若干螺栓孔，上、下两所述滑道上等高的螺栓孔内分别紧固连接所述转动件底座。

10.如权利要求6所述的一种输出可调的筏式波浪泵，其特征在于，所述滑道的竖向均开设若干螺栓孔，上、下两所述滑道上等高的螺栓孔内分别紧固连接所述转动件底座。