CN104564497B - 一种波力发电法及波力发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种波力发电法及波力发电装置。该法将波力发电装置由海上和岸基两部分构成。海上部分就是由机架下端的滚轮在机架轨道上行进的波力机,它既可入海亦可上岸。波力机的聚浪罩以合适的压缩比聚集波浪能,并送至多个不同的聚能缸里,由浪高通过具有控制功能的聚能缸之控制信号排水口出水量,控制多个聚能缸运行状态进入或退出的组合等效聚能缸输出互补稳定输出的机械能、气动能和水动能,并通过增压和储存之后,在转速测控器的控制下送至岸基部分,即通过管道送至岸上机房里的空气涡轮机和水轮机的入口,驱动由浪高大小控制传动主轴的转速与扭矩,且由转速测控器通过多台独立的发电机配置的超越离合器与传动主轴的联轴,调配聚浪罩的聚能量与作为其负载的发电机组之匹配。本发明中的波力发电装置就是按此方法设计的。
Description
技术领域
本发明属于新能源技术领域,具体讲,是一种环境友好、对地质生态平衡没有不良影响的可进行大规模开发利用波浪能的方法及其波力发电装置。
背景技术
越是发达的地区或国家对能源的清洁要求越高,尤其是保护地质生态平衡的意识逐渐加强。对于在大江河流上修建大型拦河大坝储水发电,地面上的与地下的水系之水量分布变化对应地壳质量分布变化。地壳质量分布是地质生态的最重要的基本参数,也是影响地壳运动的、地质动力学状态的重要的、关键因素之一。理由是将它们看作许多的质量不同的质点而随着地球的自转作圆周运动,它们各自针对转轴的离心力也不同,正因如此,而导致它们彼此之间存在巨大的离心力差,离心力差造成它们各自的位移量不同而引起它们所在之处的地质构件重新排列来求得消除离心力差而达到新的动力平衡。地质构件的重新排列必然引起地震。连续集中地在某一区域或某一地带发生密集的地震之事实已经证明了上述理论的正确,也是板块漂移理论无法说清楚的地震动力学起因的地方。到目前为止,吸取海浪能是少数几种真正既对地面环境和大气生态清洁,不影响地球气候又不影响地球地质生态平衡的换能方式之一。理由是海浪拍打在礁石上或船舷上与拍打在波力机的拾能器上的运动学、动力学、气候学、气象学、海洋学、地质学等种种效果无异。在防生网的保护之下,对海洋生物的不良影响很小。
风能与光能相比,中国东海海域的风能之年平均面能量密度约300w/m2,要比不同纬度的光能50到100w/m2的面均能量密度要高出6到3倍;而中国沿海不同海域海浪的年平均线能量密度6kw/m到10kw/m,又比风能的年平均面能量密度高出20到30倍,波浪能是最值得投资开发的能源。
近一百多年以来,人们发明了许多利用海浪能发电的装置。例如,A.点头鸭式;B.筏式;C.随波柔动压电式和机械式;D摆式;E.蛙式;F.固定振荡气柱式;G.漂浮振荡气柱式等,以及与海流风能光能混合式。但这些吸能的方式、方法、形式与结构往往只能针对波浪的某一种形式的能量的吸收,或者针对一个浪向的能量进行吸收,或者面临难以克服海浪的潮汐、波长、浪高、相位、波列短、浪高变化范围等不稳定因素所造成的问题与缺陷。例如,传闻于全世界的“海蛇”波浪能发电技术,虽然具有一些优点,但其许多缺陷对它却是致命的否定因素。显而易见的是其拾能器对于波浪能的接收阻力采用了最小化方式与处理,使得大量的拍岸浪能量擦身而过,其拾能结构是不科学的、不合理的。又例如,点头鸭式发电装置的吸能器违反了全程全力全力矩的“三全”设计原则;仅此一项就限制了鸭头型拾能器的拾能效率,且存在着无功功率,违反了有功功率最大化等多项设计原则。此外,还需要改进的是将鸭头型拾能器安装在漂浮的基座上,以致产生鸭头型拾能器与其承载基座同起同落的运动现象,违反了拾能器的结构与其运动特征的设计必须遵循拾能头相对其基座位移最大化的设计原则。拾能器不是不能安装在漂浮的基座上,而是将拾能器安装在漂浮的基座上之后,必须采取阻止拾能器与漂浮的基座同起同落和扩大两者之间相对位移最大化的措施。否则其拾能效率将小得导致整个方案被否定。此外,还必须改进鸭头型拾能器的聚能拾能比接近于1的结构与状态,因为现有波浪能发电技术中鸭头型拾能器的设计违反了拾能器之设计必须遵循的聚能拾能比趋大化原则和灵敏度阈值最小化的设计原则。总之,鸭头型的吸能发电方法与装置中还存在许多设计理念、设计原则和设计结构方面的缺陷,不宜在此一一指出。
再例如,一段时间里,国际国内比较流行的,也是失败比较多的海浪发电形式是振荡气柱式的发电装置,尤其是日本。日本曾经牵头,多个科技和工业发达的国家参与,在“海明号”船上,一条长80米、宽12米的区域里安装了13个振荡气柱室,进行了波浪能发电技术的试验,但最后以其严重的缺陷引起的失败而告终。缺陷何在?缺陷一,水工质换成气工质,仅工质的变换就令其工质携带的能量小了775倍;缺陷二,振荡气柱腔的墙体就阻档了水表面的拍岸浪,只吸取了水层下一定深层的较小的部分涌浪能,即无论拾能器的吸能效率多么高,它所能吸取到的能量永远超过不了波浪所携带的能量的一半;缺陷三,没有消除潮差对拾能的不良影响,而且在墙体尺寸另外增加了潮差尺寸,使得在涨潮期内,对涌浪的能量拾能效率更低;缺陷四,气室腔体的工程性要求高,不能漏气。然而,气室与透平机的连接区属于一种开放型的区域,大量的压缩气体从此处漏掉,而且这个漏洞还不能堵。因为它还兼有进气口的功能;缺陷五,气室作为拾能器,其灵敏度极低,无法吸取小浪的能量,无法让发电机组在额定功率的状态下稳定运行;缺陷六,聚能拾能比极低,导致气能与电能之间的转换率极低,甚至当气压低于传动构件启动过程中的静摩擦力阈值时,就无法让透平机转动起来;缺陷七,气室腔体庞大,如果没有配置储气包,则其组合性差,海域利用率低;缺陷八,只要没有多个振荡气柱室的联合运行,就无法做到吸能单体之间的海浪波动特性之优势互补,发电机组难以进入在额定功率条件下发电的状态,而且处于“转少停多”的状态……其缺陷不宜一一列举。
基于当前国际国内波浪能发电装置的现状,本发明就是在分析了波浪能发电装置众多现有波浪能发电技术的种种缺陷,吸取种种教训,纠正其中不妥之处的结果,放弃运用错选的原理,科学地采用一些合理与适宜的原理。将波力发电装置的海上部分简称为波力机,制定波力机设计原则来确保科学合理运用原理。例如,制定波力机全能量拾能原则,即设计的波力机,既要能吸取涌浪的能量,也要能吸取拍岸浪的能量;制定波力机的拾能范围最大化原则,即波力机设计时,既要能吸收惊涛骇浪的能量,也要能吸收小浪花的能量;还制定聚能最大化、聚能拾能比趋大化、有效功最大化、“三全”、性价比最大化、设备自身安全确保、易操作、易维修等多于四十项的设计原则,藉以确保波力机设计中正确选择所用原理和正确运用之。遵循科学合理而适宜的设计原则越多,设计出来的设备越科学合理,适用和适应范围越宽,吸能效率、传动效率、装机容量年利用率和稳定性越高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对将水体表层运动方向杂乱的波浪所具有的大小不一的断断续续的不稳定的杂碎波浪能聚集起来并将其整流为规则的恒定单向旋转的动力用于发电的方法,并按该方法设计的波力发电装置。
本发明的波力发电法包括的组成部分以及波力发电装置的技术方案如下:
部分一,将安装有聚浪罩、聚能缸、调向机、传动轴、行走机构和控制器的波力机机架安装在从岸上高处的机房延伸到深海的机架轨道上,将空气涡轮机和发电机组及附件安装在机房里,将储气包设置在机房附近的地方,将水轮机和储水包安装在贴近水面的岸上,从而将波力发电装置分成海上部分和岸基部分,海上部分即波力机,两者由机架轨道、传动主轴、气管道和水管道联接成波力发电装置;
部分二,安装在波力机机架中的迎浪面可以调向的聚浪罩吸收水平方向上的拍岸浪能量和上下起伏的涌浪能量,通过将聚浪罩收集到比静态海平面所对应的水体体积Vc多出的水体增量ΔVc的波浪以其自身的能量将自己压缩到聚能缸中去,推动缸内浮体单向活塞做遵循聚浪罩内水体体积增量等于聚能缸内浮体单向活塞运动对应的缸内容积增量(ΔVc=ΔVg),以及聚能缸的活塞之行程与大海的浪高之转换比(Lg∶Lc)规律的相应运动,并且还安装了可以拆换的、能扩大波力机的吸能宽度以及提高了波力机在微浪条件下的灵敏度、压缩比和吸能能力的扩展招浪罩,在扩展招浪罩的迎浪口设有一张拦截海生物或杂物的防生网,在扩展招浪罩的后方也在平面弹子的动圈平面上固定连接了一个负责扩展招浪罩调向的风力调向舵II;与浮体单向活塞联动的传能构件带动小浪棘轮转动,以及在摩擦过渡轮的参与下带动大浪摩擦棘轮转动,大浪摩擦棘轮的输出轴通过超越离合器与小浪棘轮的输出轴构成离合运行可控状态之后,再由小浪棘轮的输出轴与发电机组的前置变速器的输入轴联轴驱动发电机组,同时通过聚能缸所获得的气体去驱动空气涡轮机,所获得的水体去驱动水轮机;空气涡轮机和水轮机的输出轴分别的通过各自所配的超越离合器与发电机组的前置变速器的输入轴,或与小浪棘轮的输出轴构成离合运行速控状态下,以实现小浪棘轮的输出轴的转速与扭矩足以令发电机组处于额定功率下发电时,空气涡轮机或水轮机即在转速测控器的控制下自动脱离运行,使得储气包再不向外送气而处于储气状态,储水包再不向外送水而处于储水状态;当小浪棘轮的输出轴的转速与扭矩出现难以维持发电机组处于额定功率下发电时,转速测控器发出指令启动储气包向空气涡轮机送气或启动储水包向水轮机送水,空气涡轮机或水轮机的输出轴通过超越离合器与小浪棘轮的输出轴构成离合运行速控状态,与小浪棘轮和大浪摩擦棘轮的共同输出轴一起驱动发电机组;
部分三,本方法中通过一个工艺功能特征和几何形状特征为“圆改长方”以及连接形式“单进复出”的其截面积与聚浪罩之出口端的导流截面积基本相同的转向节之分支输出口分别与等量的聚能缸连通,转向节的输入口为“圆”形,其输出口为“长方形”,在长方形的输出口的腔板上并排设置它的分支输出口;除了指定与处在转向节的轴线上的0号分支输出口连通的0号聚能缸为控制缸之外,其它各个聚能缸均为受控缸,所有受控聚能缸的下端进水口均设有栅阀;在0号聚能缸的缸体上设有不同高度的控制信号排水口,分别与相应的常闭单向浮球排水阀、滴漏式变重桶和聚能缸一一对应而形成各自独立的控制系统;
部分四,本方法设置了由静态海平面高度测控器、自备行走机构和整机升降卷扬机所构成的系统,以静态海平面高度测控器探测的海平面高度讯号控制波力机自备行走机构和整机升降卷扬机的运行自动调节波力机吸能工作面的高度来消除潮汐的不利影响和避灾,确保波力机自身安全;
部分五,本方法通过三种不同类型的调向方式——风力自然控制、人力人工控制和电力自动控制来调整聚浪罩的迎浪面指向来消除波浪传入方向的变化而对波力机吸能效率的不利影响的;
部分六,本方法中除了在海浪破坏力超过波力机抗风浪设计极限时,退出运行进入机房避灾措施之外,还在聚浪罩设置了过压释放闸、在聚能缸的下端设置了由过大浪高量控制的过压释放闸,在其上端设置了由极限浪高量控制的极压释放闸,以此分等级地确保波力机的自身安全,同时拓宽了波力机工作域,即在设计浪高的海况下仍然能安全运行;
部分七,本方法中在聚能缸上端浮体单向活塞向上运动的极限位置上设有紧急避灾开关,只要波浪浪高超过波力机抗风浪设计值时,紧急避灾开关自动启动自备行走机构和整机升降卷扬机将波力机送回岸上机房避灾;
部分八,本方法中设有随着储气包、储水包的储藏物增多与减少自动地减少与加多增压重物来调节储气包、储水包内的压力和稳定输出物的压力;
部分九,本发明中的发电机组是多台发电机通过各个发电机所配置的前置变速器输入轴上的转速测控器和超越离合器控制各个发电机的转轴进入或退出运行的组合体;
部分十,可以通过本方法中的九大部分的取舍组合而设计出不同结构的波力发电装置,即对于本方法中的九大部分,可以采用全部,也可以采用其中的一部分而形成独特结构的波力发电装置。
按照上述波力发电法所设计的波力机机架之下端面为斜坡面的、上半部为矩形的框架之所有立柱I的下端都安装了能在机架轨道上行走的行走承重轮总成;以立柱I为固定基,在立柱I高出水平面的五分之三处安装操作平台,其平面与水平面保持一致;在操作平台的下方安装聚浪罩,聚浪罩的工作高度随着机架整体接受静态海平面高度测控器和升降卷扬机以及自备行走机构的共同控制,聚浪罩的入口指向受风控电动调控器的调向控制,聚浪罩的出口端与一个导流截面积基本相同的、“单进复出”的旋转节的进口端连通,旋转节的每一个分支输出口分别与通过各自的栅阀与对应的聚能缸之下端口连通,各个聚能缸D的下端口处所设置的栅阀之阀门曲柄伸出了各自的缸体壁外,阀门曲柄的曲柄以水平线为准下转二分之一阀门开启度的对应角,滴漏式变重桶的重量变化通过控制绳传递给阀门曲柄,即可开启与关闭栅阀;它以四根立柱I的外缘之包络线为圆,以立柱I为固定基,安装了一个平面弹子环,且在平面弹子环的动片上以大于聚浪罩的竖直两侧面的延伸线与入口中心线的夹角,设置一个可以拆换的扩展招浪罩,且在其迎浪口设有防生网,在扩展招浪罩的后方也在平面弹子的动圈平面上固定连接了一个负责扩展招浪罩调向的风力调向舵II;各个聚能缸D里的浮体单向活塞都配有各自相连接的聚能齿条、小浪棘轮、大浪摩擦棘轮、摩擦过渡轮和聚能部件配重以及绳索A、绳索B,藉以构成各自的可控传动机构,所有小浪棘轮都间隔一定距离地固定安装在同一根传动主轴上;由配有整机升降配重的升降卷扬机和自备行走机构共同调节聚浪罩的工作面相对于水平面的高低,以及可将波力机开进机房;在操作平台的下方对着工作面上所设置的通孔安装着一排聚能缸D,处于中间位置上的聚能缸D被指定为控制缸,并编号为0号聚能缸D,余者全部为受控缸,它们缸内浮体单向活塞的上端与竖直安装的聚能齿条之下端连接,聚能齿条上端通过绳索A与聚能部件配重的上端固定连接,聚能齿条的齿与小浪棘轮啮合,大浪摩擦棘轮通过摩擦过渡轮与聚能齿条的背部摩擦面可控地相互作用,各个大浪摩擦棘轮各自配置的传动副轴通过各自的超越离合器与所有小浪棘轮共轴的传动主轴构成离合运行可控状态,其后,由传动主轴末端的伞齿轮与套在花键动力轴上的棘轮伞齿轮啮合,花键动力轴通过另一台超越离合器与发电机组中的一台发电机之前置变速器输入轴构成离合运行可控状态;控制缸高出水平面的那一部分缸体上设有缸体排水口和缸体排气口,以及高度不同的控制信号排水口;缸体排水口的排水与否控制大浪摩擦棘轮进退运行,由控制信号排水口的排水与否控制受控聚能缸D进退运行;受控的聚能缸D上不设控制信号排水口;由缸体排气口排出的水一部分通过常闭单向排水阀排至0号滴漏式变重桶里,以其动态平衡的重量来控制控制缸浮体单向活塞的行程,另一部分水通过管道导入较深的水层排出,缸体排气口排出的气体经过自然脱水、增压后进入高压储气包,由高压储气包通过止回阀和减压阀可控地将高压气体送至空气涡轮机的入口端;空气涡轮机的输出轴通过其所配超越离合器与发电机组的前置变速器输入轴构成离合运行速控状态;在控制缸的缸体上设有高度不同的控制信号排水口,与控制相应的聚能缸D的滴漏式变重桶一一对应,通过浮体单向活塞被波浪推至缸内不同的高度而使得不同高度的控制信号排水口向对应的滴漏式变重桶注水,并分别控制不同的聚能缸D;当控制缸内的水位使得其缸体上的1号控制信号排水口向缸体外的1号滴漏式变重桶注水后,1号滴漏式变重桶因其中的水注多漏少而重且令其悬位下移,它的移动将开启栅阀,对应的1号聚能缸D通水且接入运行,缸体内的浮体单向活塞即随波上下运动时,1号聚能缸D上部的缸体排气口通过低压气体轻实心球止回阀、低压储气包、高压气体重实心球止回阀向高压储气包供气,高压储气包受控地通过止回阀和减压阀向空气涡轮机供气与停气;1号聚能缸D上部的缸体排水口通过低压水体轻浮球止回阀、低压储水包、排气口PQ、高压水体重浮球止回阀向高压储水包供水,高压储水包受控地通过止回阀和减压阀向水轮机供水与停水;同理,其它的聚能缸D也是如此接受控制缸的水位控制反之,风浪变小了,浪高降低了,控制缸内的水位相应降低,使得由高至低依次停止向缸外排水,以致各个滴漏式变重桶因其中的水注少漏多而轻且悬位上移,它们的上移使得对应的栅阀依次关闭而退出运行,聚能缸D进入与退出运行即实现了多个聚能缸D的不同组合,其结果改变了多缸组合等效压缩比;发电机组是多台发电机通过各个发电机所配置的前置变速器输入轴上的转速测控器和超越离合器控制各个发电机的转轴进入或退出运行的组合体;多台本波力机单元可以组合成波力机组。
按照上述波力发电法所设计的波力机机架之框架上所有的柱和梁都采用的是两端密封的刚性空心管材,框架上端的平面保持水平,框架的长立柱I远离岸边,短立柱I靠近岸边,斜梁将长立柱I与短立柱I连接起来,斜梁与水平面的夹角与机架轨道与水平面的夹角相等;机架轨道固定于水底硬质地基上,机架轨道中的两根单轨两两相对的内侧边、轨面的反面装有齿形向下的行走齿条;机架轨道的岸区端部设有限位桩并在其上装有升降卷扬机的强制停机开关;在限位桩的后一段岸上高处设置一座机房,在机房的后面更高处设有整机升降卷扬机,设置在框架的两根短立柱I之间的立柱连接下横梁中部固定连接卷扬钢索,卷扬钢索经大方向轮改变方向之后缠绕在整机升降卷扬机的滚筒上,卷扬钢索的另一端固接在配重井里作上下悬空无障碍运动的整机升降配重上;如果波力发电装置运用现场不适合设置配重井,则可以在两条机架轨道中间设置配重车轨,由升降卷扬机牵引配重车;在整机升降卷扬机和自备行走机构共同驱动下,波力机既可驶向深海,也可以开进机房;自备行走机构驱使波力机上下行走和升降卷扬机的上卷下放的运动状态均同时接受静态水平面高度测控器行走方向的切换和动力控制;自备行走机构由行走电机、变速器、离合器、传动杆、传送杆的固定板、伞齿轮付、行走驱动齿轮、行走齿条所构成;聚浪罩在聚浪罩调向轮、聚浪罩调向轮、聚浪罩调向槽式轨道、聚浪罩调向内齿轮和调向齿轮构成的机构作用下调向;聚能缸D上端的缸端盖开有允许绳索B无障碍通过的通孔;聚浪罩的入口边缘构成的平面与水平面构成一个适宜聚集波浪的角度β;它的聚能齿条通过与小浪棘轮啮合构成小浪运动能量传递付,通过可控的摩擦过渡轮将聚能齿条的背面的磨擦面与大浪摩擦棘轮构成摩擦方式的大浪运动能量可控传递付;双面开有运动接触口的齿条滑槽固装在操作平台上中部区域,聚能齿条滑动地安装在齿条滑槽之中;运用绳索A、绳索B和活塞绳索将聚能齿条、浮体单向活塞、聚能部件配重连接起来;浮体单向活塞由刚性的连接杆将浮体放水活门与放水活门配重上下连接而成,向上椎形的浮体放水上活门置于浮体单向活塞中向上椎形的通道中,运行时,浮力将其向上推动即切断浮体单向活塞中的水体通道;控制缸的缸体上所设缸体排水口是否排出水控制大浪摩擦棘轮是否进入运行状态和聚浪罩上的过压释放闸W和聚能缸D上的过压释放闸G是否开启的因素;过压释放闸W与过压释放闸G都是由两片几何形状相同的带孔的板紧靠在一起所构成的,其中一块是定板,另一块则是动板,当动板上的孔对准定板上的孔时,两板上的孔一一导通,当两板靠在一起而孔与孔错开之后,两板互为另一块板堵孔,聚能缸D上的过压释放闸G之动板的开启与关闭接受被0号滴漏式变重桶所控制的控制杠杆之控制,而聚浪罩弯曲部位的大弯边的过压释放闸W之动板由0号滴漏式变重桶底部的绳索直接控制;它的缸体排气口通过管道分别与进气常通阀的出气口和低压气体轻实心球止回阀的进气口并联连通,低压气体轻实心球止回阀的出气口与排水口20、低压储气包、高压气体重实心球止回阀、高压储气包依次串联连通,高压储气包的出气口通过止回阀和减压阀与空气涡轮机进气口连通;它的风控电动调控器通过电动机、电源、风力离合器及其风力离合板手、调向齿轮连杆、调向齿轮和风力调向舵I及方向传感器的联动驱动聚浪罩调向;在框架的顶层设有蓄电池作为电动机的电源。
按照上述波力发电法所设计的波力机而言,对于小型波力机,可用风力调向舵I的方式调节聚浪罩入口的指向,若已配有风控电动调控器,则可人为将风力离合器锁定为分离状态,让风控电动调控器退出运行;对于中型波力机,以风力调向舵I加人力调向器的方式来调节聚浪罩入口的指向;对于大型波力机,除了可以运用风控电动调控器的方式调节聚浪罩入口的指向之外,还可以采用调向机的方式来完成调向;调向机串接在框架与机座之间,机座在下,框架在上,调向机在中间;机座的长立柱II和短立柱II下端都设置的行走承重轮总成,可以滚动地安装在固定于水底硬质地基的机架轨道上,机座由两根长立柱II、两根短立柱II以及四根水平上横梁、两根水平下横梁和两根斜梁的端部两两相接所构成,机座的侧面呈三角形,三角形的最小内锐角的角度与机架轨道对水平面的安装角度是一对内错角,确保机座的上表面保持水平,调向机置于机座之上,在调向机的上平面之上固定连接框架;它的框架之最上层的平面上发置了风控电动调控器,风控电动调控器通过风力离合器、风力离合板手、调向齿轮连杆、调向齿轮和风力调向舵I及方向传感器的联动实现波力机整体的调向。
按照上述波力发电法所设计的波力机之组合方式是以波力机单元之传动主轴输出端的伞齿轮与套在花键动力轴上且可以滑动的具有内花键齿的空心轴套外缘上固定连接的棘轮伞齿轮啮合完成组合;花键动力轴置于高低可控的轴承叉架上,轴承叉架由轴承叉与上弹簧筒的盲端固定连接,并从其开口端插入弹簧之后一起插入下弹簧筒的开口端,下弹簧筒的盲端固定于水底硬质基础上;棘轮伞齿轮在花键动力轴上跟随单元形式的波力机的传动主轴末端之伞齿轮啮合转动的同时,通过固定在操作平台上指向相反方向的两支随动叉的拨动而在花键动力轴上无障碍滑动,指向相反方向的两支随动叉的同时,拨压上弹簧筒上的控制突使得轴承叉架脱离花键动力轴上的轴承,安装在花键动力轴上的轴承的直径小于花键动力轴的直径;花键动力轴通过超越离合器与发电机组的前置变速器之输入轴构成离合运行可控状态:参与组合的波力机单元以同样的方式与花键动力轴上的另一个棘轮伞齿轮啮合而进行组合,使得花键动力轴成为多台波力机单元组合在一起的共同连接物;参与组合的波力机单元从自己所配置的各号聚能缸D上端的缸体排气口排出的气体通过输气管、各级止回阀送至共同的储气包系统,再由高压储气包为空气涡轮机供气,空气涡轮机的输出轴通过所配置的超越离合器与发电机组的前置变速器之输入轴构成速控离合运行状态;参与组合的波力机单元从自己所配置的各号聚能缸D上端的缸体排水口排出的水体通过输水管、各级止回阀送至共同的储水包,再由高压储气包为水轮轮机供水,水轮机的输出轴通过所配置的超越离合器与花键动力轴构成速控离合运行状态。
按照上述波力发电法所设计的波力机,可以去掉它的聚能齿条及其相关组件,将聚能缸作为气压缸来运用,采用多级单向止回阀和储气包对所获得的空气进行多次增压,由高压储气包充当空气涡轮机的气动力源;也可以将聚能缸作为抽水机来运用,运用单向止回阀和储水包对所获得的水体进行多次增压,由高压储水包充当水轮机的水动力源;还可以赋予同一个双工质聚能缸QY具备气压缸和抽水机的双重功能;在缸体上由下至上依其高度依次设有栅阀、过压释放闸G、缸体单向进水口、缸体排水口、不同高度的控制信号排水口、缸体排气口、极压释放闸J、紧急避灾开关、缸内活塞滑轮与滑轮梁,最上面外加一个带通气孔的缸盖;栅阀的开启与关闭受该栅阀所对应的滴漏式变重桶的控制;过压释放闸G的开启与关闭受该过压释放闸所对应的滴漏式变重桶的控制;与缸体单向进水口连通的是常通单向进水阀;与缸体排水口连通的是储水系统和水轮机;与不同高度的控制信号排水口连通的是,常闭单向浮球排水阀,与常闭单向浮球排水阀对应的是控制栅阀的滴漏式变重桶;与缸体排气口连通的是排水口10、储水系统和空气涡轮机以及常闭单向浮球排水阀,与常闭单向浮球排水阀对应的是控制过压释放闸的滴漏式变重桶、控制过压释放闸的滴漏式变重桶;极压释放闸J与紧急避灾开关受浮体单向活塞配重和浮体放水活门的控制;作为控制缸的双工质聚能缸QY,其下端入口不设栅阀,作为受控缸的双工质聚能缸QY的下端入口设有栅阀。
按照上述波力发电法所设计的波力机之低压储气包与低压储水包所循原理与结构是相同的,高压储气包与高压储水包所循原理与结构也是相同的,低压储气包和低压储水包是一些直径依次略小依次充填密封材料的密封环扣的圆筒构成的,其底部圆筒封底,顶部圆筒封顶而构成一个设有进出管道的压力容器;在其外围每隔一圈的圆筒交接处之外圆筒上缘口设有可以托住增压重物的重物托架和加重钩在加重钩能作用得到的距离上设有重物仓,重物仓置于重物仓框架上,重物仓框架是一个圆形的框架结构,按圆周均布的每一个承重柱上都设有与圆筒级数对应的重物仓,重物仓是增压重物退出增压后的存放处,重物仓的上表面设有重物托举导轮,增压重物由重物托架顶起来之后,由增压重物的重物自带导轮在重物仓端面滚动上升,直至增压重物自动倾向重物仓一侧直至倒入重物仓并在重物托举导轮上滑至重物仓的底部,处于完全退出增压状态;增压重物呈不规则的馒头形状,其底部设有一个缓冲簧,在其远离加重钩的另一侧面且靠近顶部处设有重物自带导轮,其靠近加重钩的那一侧面且靠近底部处设有挂钩槽;增压重物的内部设有一个弧形的重心球滚动腔,其腔内设有通过滚动来自动调整增压重物之重心的重心球;根据储气包压力与密封性能的要求,高压储气包和高压储水包常采用密封性能更好的波纹式结构的、完整的、柔性耐压材料制成的、配有进出管道的密封的、自动调整压力的压力容器,这种储气包除了去掉通过密封材料密封的圆筒而采用一个结构为整体构成的、能按照波纹收缩的气囊及其支架之外,其它构件,加重钩、加重钩万向座、加重钩的限位桩、缓冲簧、配重球、配重球滚动腔、增压重物、重物托举导轮、重物自带导轮、重物托架、重物仓、挂钩槽与直筒式自动调整压力的储气包的构件一样,其支架为分级地上一节活动地插在下一节支架之内的构成形式。
基于所遵循的多于四十项的设计原则,本发明的波力发电装置能收到成倍的有益效果:
1.本发明中多项创新的综合结果已实现了“小浪转得了,大浪受得了”总设计原则的目的,彻底根除了现有波浪能发电技术“小浪动不了,大浪受不了”的问题。
2.本发明中的波力发电法遵循了确保设备自身安全原则,将空气涡轮机、发电机组、储气包、储水包及水轮机设置在岸上,减轻了波力机海上设备的重量,强化了海上设备的操纵性、机动性,收到了绝对确保波浪能电站的自身安全之效果。
3.本发明中的波力机遵循了确保易维修原则和消除潮汐不良影响原则,所设置的机架轨道与行走升降机构以及机房之独特方式,在不可抗拒的自然灾害袭击时可离开海域、进入岸上的停机房避灾和维修,以及恢复运行也十分简单易行之外,还能随着潮起潮落自动调节拾能器工作高度,收到拾能器工作高度始终跟踪于波浪能最大的水表层之效果。
4.本发明中波力机遵循了聚能最大化原则,所设置的风力、人力或电力三种调向机构来确保聚浪罩的入口对准浪向,收到了聚能最大化,确保拾能器得到的源能量基数最大化之效果。
5.本发明中波力机上所设置的聚浪罩在海浪线能流密度方面和海域利用方面遵循了聚能最大化原则和海域利用率最大化原则,以及遵循了拾能器灵敏度最高化或拾能器灵敏度阈值最小化的设计原则,收到了不漏能和不造后浪之效果。
6.本发明中波力机遵循了聚能最大化原则,所设招浪板有扩大聚浪宽度之效果。
7.本发明中的波力机遵循相位补遗和稳定性原则,运用所设置的聚浪罩强化聚集其内的海浪引起罩内水体体积增量的变化,弱化了海浪的其它波动特性以及配合运用多聚能缸结构,收到了发电机组长时间稳定运行之效果。
8.本发明中遵循了拾能器做功过程阻档面阻力最大化和复位过程阻力最小化、有功功率最大化、聚能最大化、聚能拾能比趋大(聚能拾能比趋大原则是大原则,压缩比趋大原则是具体原则)。所设置聚浪罩与聚能缸的配合,由浪高控制和调整波力机的多缸组合等效压缩比,收到了大大扩展了波力机在额定功率状态下运行的波浪能浪高范围之效果。
9.本发明中设置的聚浪罩与聚能缸的配合技巧,尤其是一罩多缸的概念提出以及多缸在不同浪高的情况下实施自动开启与关闭聚能缸来调配多个聚能缸的组合,自动进入适宜的压缩比和浪高行程比,实现了由浪高控制活塞行程和缩小波力机机架体积的目的:小浪时活塞行程长,大浪时活塞行程短,以至收到了缩短了聚能缸的长度之效果。
10.本发明中的波力机遵循传能换能运动构件效率最大化和全程全力全力矩原则,确保传能换能运动构件在任何做功时刻都无分力的出现,收到传能换能运动构件的效率最大化之效果。
11.本发明中的波力发电装置必须遵循在设定浪高条件下确保发电机组以额定功率状态下稳定运行原则,其聚能缸上设置了可调配的三种能量形式的输出口:机械能、压缩空气和高压水体输出口。三者的能量最后都被转换成机械能且能进行二次调配,完成了串并联式的交叉传能系统,在进入发电机组之前就完成了能量互补、稳定转速,收到在长时间里的稳定输出之效果。
12.本发明中的波力机遵循确保设备自身安全和扩展波力机运行期限原则,在聚浪罩与聚能缸上所设置的不同等级的过压释放闸,有效地提高了波力机对灾难性海浪之破坏力的耐受极限,收到了确保对波力机的关键构件安全的保护之效果。
13.本发明中的波力机遵循了浮力做功最大化原则,在聚能缸缸内设置的浮体单向活塞及其配重所构成活塞的系统,收到了浮体单向活塞之浮力做功最大化和提高输出气压之效果。
14.本发明中的波力机遵循了输出物压力波纹系数最小化原则,其储气包与储水包的创新结构实现了当气体或水体压力高时,储气包与储水包自动减压;当气体或水体压力低时,储气包与储水包自动加压来调节气体或水体的输出压力,收到了减小了气体或水体的输出时的波纹系数和稳定了输出气体或水体之效果。
15.本发明中的波力发电装置遵循了能量守恒原理,遵循了输入能量必定等于输出能量的原则,所设计的发电机组进入与退出运行机制科学合理地匹配了拾能功率与发电机组的输出功率,收到了拾能功率小时,只带动与之匹配的小功率的发电机;拾能功率大时,将带动与之匹配的大功率的发电机或带动多台功率相对小的发电机,即无论浪大还是浪小,总有功率相匹配的发电机在运转之效果,在浪大时,也不会因只带动一个小功率发电机而浪费波力机所收集的能量之效果。
还有一些创新点,但无法一一列举它们所对应的有益效果。
附图说明
附图是本发明按照本发明的波力发电法设计的波力发电装置中海上部分——波力机结构之示意图。
附图1所示了波力机的一种结构侧视示意图。
附图2所示了波力机的管道与储气包及储水包的结构侧视示意图。
附图3所示了波力机的升降配重车的结构侧视示意图。
附图4所示了波力机的聚浪罩调向机构的结构侧视示意图。
附图5所示了波力机的聚浪罩人力调向机构的结构侧视示意图。
附图6所示了波力机的组合机构的侧视示意图
附图7所示了另一种专供空气涡轮机和水轮机发电的波力机结构侧视示意图。
附图8所示了波力机的直筒式储气包或储水包的结构侧视示意图。
附图9所示了波力机的波纹式储气包或储水包的结构侧视示意图。
具体实施方式
为了实现本发明的目的,本发明采取了以下具体措施。
具体实施本发明中的波浪发电法时,波力机的聚浪罩将拍岸浪和涌浪、大浪和小浪、单一的规范的浪和各种杂乱的叠加浪、长波的浪和短波的浪,长波列的浪和短波列的浪,只要被聚浪罩罩住的海浪便将以压缩的方式充盈到聚能缸中去,推动缸内浮体单向活塞作相应运动,即将聚浪罩收集的浪涌之关于波的所有特征量——振幅、相位、波长变化因素全部弱化处理,唯独强化聚浪罩收集的浪涌之水体增量ΔVc,以及突出运用聚能缸内浮体单向活塞下方那一部分的缸体内所充盈的水体增量ΔVg,两者必定相等之特征:ΔVc=ΔVg;波浪在聚浪罩内起伏时所对应的静态水平面上面积Sc与聚浪罩输出口导流截面积Scc之比:(Sc∶Scc),它称为聚浪罩的压缩比,亦称为波力机的一次压缩比,当确定聚能缸的截面积之后,聚浪罩收集的水量对应的容积增量就转换为浮体单向活塞在聚能缸内行程的增量;通常表达为,聚能缸的截面积Sg与浮体单向活塞的行程Lg之乘积必定等于聚浪罩里所收集的浪高为Lc的浪涌与其在聚浪罩内起伏时所对应的静态水平面上面积Sc之乘积,以数学方式表达为ΔVg=ΔVc,展开Sg×Lg=Sc×Lc,变形为Lg∶Lc=Sc∶Sg,将(Sc∶Sg)称为聚浪罩与聚能缸的压缩比,当聚浪罩输出口的导流截面积SCC等于聚能缸的截面积Sg时,即(Scc=Sg)时,聚浪罩与聚能缸的压缩比等于聚浪罩的压缩比,(Sc∶Sg)=(Sc∶Scc),当(Scc≠Sg)时,(Scc∶Sg)称为波力机的二次压缩比;将(Lg∶Lc)称为聚能缸的活塞之行程与大海浪高的转换比,简称行程浪高转换比;聚浪罩的压缩比表达为(Scc∶Sc)=(2n∶1,n=0,1,2……),在工程学实际意义和经济学实际意义上以及在推动波力机商品化进程中,适宜的聚浪罩压缩比(Scc∶Sg)=(2n∶1,n=3,4)两个等级,即可根据海况实情在一次压缩比(8∶1)和(16∶1)中选取一个;在选取(2n∶1,n=3),即(8∶1)的聚浪罩之结构中,五个聚能缸的输入口导流截面积之和必须等于聚浪罩的输出口导流截面积,也就是必须等于旋转节的输出口导流截面积,从而可在浪高的控制下实现二次组合等效压缩比(8∶1)、(8∶4/5)、(8∶3/5)、(8∶2/5)、(8∶1/5),以整数形式表达为(8∶1)、(10∶1)、(40∶3)、(20∶1)、(40∶1)五个组合等效压缩比的等级;本方法中的压缩比概念就是针对当前在普遍没有认识到波力机拾能器的经济意义和在商品化进程中的意义,以及在拾能概念与技术上的缺陷尚未得到修补的情况下,常常无意识地采用了压缩比(1∶1),甚至在实际中没有获得(1∶1)的压缩实效,一个在压缩比(1∶1)的状态下运行的拾能器无论如何都无法与在压缩比(40∶1)的状态下运行的拾能器进行性能相比的;本发明中的波力机实际做法是将聚浪罩的出口端与一个工艺功能特征和几何形状特征均为“圆改长方”,且以连接形式“单进复出”的其截面积与聚浪罩之出口端的导流截面积基本相同的转向节之分支输出口分别与相等个数的聚能缸连通,转向节的输入口为“圆”形,其输出口为“长方形”,在长方形的输出口的腔板上并排设置它的分支输出口;根据海浪的不同高度分别控制这四个聚能缸接入或退出运行的五种运转状态所形成的多缸组合等效压缩比,即可达到从设定的最大压缩比(40∶1)到设定的最小压缩比(8∶1)的范围内实现由浪高来调节之目的,换言之,若浪高很小,小得只能令没有设置入口端闸门的0号聚能缸独自接入运行而无法开启其它聚能缸的栅阀,此时的多缸组合等效压缩比就是(40∶1)而行程浪高转换比(Lg∶Lc)=(40∶1),本方法可将水面上微小的0.1米的浪高转换成浮体单向活塞的40倍的4米行程;若浪高虽小,却设计它的动能足以开启1号聚能缸的入口端所设的微小移动量控制之栅阀,令1号聚能缸接入运行,此时对应有0号和1号两个聚能缸接入运行的状态,其多缸组合等效压缩比就是(20∶1);如此类推,若浪高很高,能令入口端设有栅阀的1号至4号聚能缸全部接入运行,此时,其多缸组合等效压缩比就是(8∶1);在压缩比为(8∶1)的情况下,在水面上1.6米的浪高推动下,浮体单向活塞只需运行12.8米的行程;如果按照压缩比(1∶1)设计的波力机,在0.1米的海浪中运行时,聚能缸的浮体单向活塞的行程只有0.1米,0.1米的行程通常会导致停机;如果按照单个聚能缸对应压缩比(40∶1)运行来设计的波力机,在3.2米的海浪中,浮体单向活塞的行程将高达128米,其波力机的机架将要140米以上,且要修建庞大的基础,否则难以抗击台风;由海浪浪高控制的可变压缩比展现了本发明中的方法所获得的吸能灵敏度和工作范围比现有波浪能发电技术中的高得多和宽得多,同时降低了大浪时浮体单向活塞的行程量,降低了波力机的设备高度,缩小了它的体积,提高了它的抗风能力,并由此获得多出成倍的水量、气量、扭矩和机械能量;另外,本方法中还安装了一个以四根立柱构成的矩形之对角线交叉点为中心,和以对角线交叉点到立柱外缘为内半径的圆环形平面弹子且在平面弹子的动圈平面上以大于聚浪罩的竖直两侧面的延伸线之角度,可以拆换的其迎浪口呈“方喇叭”形的扩展招浪罩,在扩展招浪罩的后方也在平面弹子的动圈平面上固定连接了一个负责扩展招浪罩调向的风力调向舵II;此法扩大了波力机的吸能宽度以及提高了波力机在微浪条件下的灵敏度、压缩比和吸能能力;具体压缩比设计为多少,其变化范围设计多大为合适完全由波力机运用海域实际的浪型和浪高所决定,根据海况实情既可以采用多于五个聚能缸的形式也可以采用少于五个聚能缸的形式,既可以采用截面积相同的聚能缸也可以采用截面积不相同的聚能缸;被放大的浮体单向活塞的行程使得与其联动的可以是聚能齿条,也可以是聚能链条来传能,聚能齿条带动小浪棘轮转动以及在摩擦过渡轮的参与下带动大浪摩擦棘轮转动;现表述的是采用聚能链条带动小浪棘轮转动,则采用在链轮过渡轮的参与下带动大浪摩擦棘轮转动,机械性能,特别是传动效果接近相同,甚至会出现更优的整机性能,选择的关键是必须根据波力机运用海域的实际情况和需要来决定;大浪摩擦棘轮的输出轴通过超越离合器与小浪棘轮的输出轴构成离合运行可控状态之后即可由小浪棘轮的输出轴驱动发电机组,同时当浮体单向活塞在波浪的作用下相向运动时,浮体单向活塞与其配重上下合力挤压将两者之间的空气压至储气包后,经过增压的气体再驱动空气涡轮机;当浮体单向活塞在波浪的作用下向下运动时,浮体单向活塞与其配重作相背运动,两者之间由进气常通排气轻实球止回阀补充空气,浮体单向活塞配重上方由缸体上方的通气孔补充空气;空气涡轮机的输出轴通过超越离合器与小浪棘轮的输出轴构成离合运行速控状态下,以实现小浪棘轮的输出轴的转速与扭矩足以令发电机组处于额定功率下发电时,空气涡轮机即在转速测控器的控制下自动脱离运行,使得储气包再不向外送气而处于储气状态;当小浪棘轮的输出轴的转速与扭矩出现难以维持发电机组处于额定功率下发电时,转速测控器发出指令启动储气包向空气涡轮机送气,空气涡轮机即进入运行并通过超越离合器将输出轴与发电机组的前置变速器的输入轴构成离合运动可控状态,与小浪棘轮和大浪摩擦棘轮的共同输出轴一起驱动发电机组;
图1和图2描述了本发明波力发电装置的一种波力机的聚浪、拾能、能量压缩与转换的主体,以及主体中的各相关部件与储气包或储水包间管道连接的具体结构,它的框架1.1的两根长立柱I 1.1.1C和两根短立柱I 1.1.1D的下端都安装了行走承重轮总成1.3.4并能在机架轨道1.3.5上滚动行走;它的聚浪罩3.1安装在操作平台1.4下方,聚浪罩3.1的出口端通过一个“一进五出”的旋转节3.7的进口端连通,旋转节3.7的五个分支输出口与五个聚能缸下端入口连通,旋转节3.7的五个分支输出口是以0号分支输出口为中心,1号至4号分支输出口围绕0号分支输出口为中心均布,由管道连接使得1号至4号聚能缸D3.2D并排均布在0号聚能缸D3.2D的两边,1号至4号聚能缸D3.2D的下端入口处设有由微小移动量控制的栅阀3.8.6之阀门曲柄伸出了各号聚能缸的壁外,栅阀3.8.6的阀门曲柄的曲杆与水平线成45度角,其端部固接一个足以令栅阀3.8.6的阀门栅封闭的重物,在重物的上方固接一根控制绳接至1号滴漏式变重桶4.12.1的下方,令栅阀3.8.6的阀门曲柄随着1号滴漏式变重桶4.12.1的轻重而转动;常用的栅阀有平移栅型和翻转栅型的两种类型的栅阀,必须根据现场实际情况决定采用何种类型的栅阀;被指定为控制缸的0号聚能缸D3.2D的下端入口处通常不设闸门,如果已经设置了栅阀3.8.6,则可以人为地将栅阀3.8.6锁定常开状态之后再接入运行;聚浪罩3.1的入口面的法线之水平投影指向可以绕与0号聚能齿条4.1所串连连接的处于旋转节3.7中心的0号聚能缸D3.2D的中心轴线水平转动的状态下与0号聚能缸D3.2D的下端的入口连通,使得旋转节3.7下方的聚浪罩3.1的喇叭口形的迎浪面跟踪和保持向着波浪传来的方向,而旋转节3.7上方所连接的各号聚能缸D3.2D都不旋转;它还以四根立柱构成的矩形之对角线交叉点为中心,安装了一个以对角线交叉点到立柱外缘为内半径的平面弹子环,且平面弹子环定片3.1.0.2平面固接在框架1.1的立柱之外侧,平面弹子环动片3.1.0.1平面上以大于聚浪罩的竖直两侧面的延伸线与入口中心线的夹角,设置一个可以拆换的、其迎浪口呈“方喇叭”形的扩展招浪罩3.1.0,扩展招浪罩3.1.0的安装高度与聚浪罩3.1同高,在扩展招浪罩的后方也在平面弹子的动圈平面上固定连接了一个负责扩展招浪罩调向的风力调向舵II 2.7;各号聚能缸D3.2D里的浮体单向活塞3.3都配有各自的聚能齿条4.1、小浪棘轮4.4X、大浪摩擦棘轮4.5D、摩擦过渡轮4.6和聚能部件配重4.11以及绳索A4.9.1、绳索B4.9.2所构成可控的传动机构,只是因各个直径不同而传动不同力矩的小浪棘轮4.4X都固定安装在同一根传动主轴4.2Z上;由配有整机升降配重1.3.10的升降卷扬机1.3.9和自备行走机构共同调节聚浪罩的工作面相对于水平面的高低,以及需要时可将整机驱使到并可停留在岸上高处的机房里;在设备运行时长立柱1.1.1C高出水平面之上部分的五分之三的高度上保持其工作面水平地固定安装着操作平台1.4,围绕操作平台1.4工作面的中央区域所设置的通孔周边安装着0号聚能缸D3.2D的浮体单向活塞3.3连接的小浪棘轮4.4X和相应的大浪摩擦棘轮4.5D和竖直安装的聚能齿条4.1,小浪棘轮4.4X与聚能齿条4.1的齿之啮合,大浪摩擦棘轮4.5D通过摩擦过渡轮4.6与其聚能齿条4.1的背部摩擦工作面可控地相互作用,从固接于聚能齿条4.1上端的绳索A4.9.1,绳索A4.9.1的另一端绕过安装在轴承座承载板4.10.3上的滑轮及轴承座A4.10.1和滑轮及轴承座B4.10.2之后与聚能部件配重4.11的上端固定连接;所有小浪棘轮4.4X之共轴的传动主轴4.2Z和各个大浪摩擦棘轮4.5D配置的传动副轴4.3F通过各自的超越离合器使得各个传动副轴4.3F都与同一根传动主轴4.2Z构成离合运行可控状态之后,由传动主轴4.2Z末端通过缓冲节连接的伞齿轮5.1与套在花键动力轴5.4上的棘轮伞齿轮5.2啮合,花键动力轴5.4通过另一台超越离合器与发电机组的前置变速器输入轴构成离合运行可控状态;0号聚能缸D3.2D高出水平面的那一部分的上部区域设有缸体排水口3.2.1和缸体排气口3.6;缸体排水口3.2.1排水与否通过0号滴漏式变重桶4.12.0、运行状态控制杠杆4.7和摩擦过渡轮4.6的运动状态与控制大浪摩擦棘轮4.5D进退运行状态具有一一对应的控制与被控制的关系;缸体排气口3.6排出的水一部分通过常闭单向排水阀3.6.6排放至0号滴漏式变重桶4.12.0来控制0号聚能缸D3.2D缸内的压力大小和浮体单向活塞3.3的行程长短,另一部分水通过管道导入较深的水层排出,缸体排气口3.6排出的气体经过自然脱水后再经过低压气体轻实心球止回阀3.6.2、低压储气包3.6.3、高压气体重实心球止回阀3.6.4增压后进入高压储气包3.6.5,由高压储气包3.6.5通过止回阀和减压阀可控地将高压气体送至空气涡轮机的入口端;空气涡轮机的输出轴通过其所配超越离合器与发电机组的前置变速器输入轴构成离合运行可控状态;在花键动力轴5.4外缘附近设有转速测控器,当转速测控器检测到花键动力轴5.4的转速低于设定值时,即发出控制指令启动高压储气包3.6.5通过止回阀和减压阀向空气涡轮机送气,以及空气涡轮机的输出轴所配置的超越离合器与发电机组的前置变速器输入轴处于联轴运行状态;反之,当转速测控器检测到花键动力轴5.4的转速高于设定值时,即发出控制指令停止高压储气包3.6.5向空气涡轮机送气,空气涡轮机将处于停机状态,其输出轴与变速器输入轴处于分离状态,以及对应的储气包都进入储气增压状态;当0号聚能缸D3.2D被指定为控制缸后,在其缸体上设有高度不同的1号至4号控制信号排水口1H~4H,与控制1号至4号聚能缸D3.2D的1号至4号滴漏式变重桶4.12.1~4.12.4一一对应,通过浮体单向活塞3.3被波浪送至缸内不同的高度而使得不同高度的控制信号排水口向1号至4号不同的滴漏式变重桶4.12.1~4.12.4注水所产生不同的控制结果;当0号聚能缸D3.2D内的水位使得其缸体上的1号控制信号排水口1H向缸体外的1号滴漏式变重桶4.12.1注水,1号滴漏式变重桶4.12.1因盛水多而重且令其悬位下移,其悬位的移动使得1号聚能缸D3.2D的下端之栅阀3.8.6被开启而通水接入运行,缸体内的浮体单向活塞3.3即随波浪在缸体内上下起伏而作上下运动,1号聚能缸D3.2D的上部通向低压储气包3.6.2的缸体排气口3.6即不断地通过低压气体轻实心球止回阀3.6.2向低压储气包3.6.3供气增压,低压储气包3.6.3不断地通过高压气体重实心球止回阀3.6.4向高压储气包3.6.5供气增压,高压储气包3.6.5通过止回阀和减压阀受控地向空气涡轮机供气和停止供气;1号聚能缸D3.2D的上部通向低压储水包3.2.3的缸体排水口3.2.1通过低压水体轻浮球止回阀3.2.2向低压储水包3.2.3供水增压;在低压水体轻浮球止回阀3.2.2通向低压储水包3.2.3的管道中间最高处设有排气口PQ3.2.2.0;低压储水包3.2.3通过高压水体重浮球止回阀3.2.4向高压储水包3.2.5供水增压,高压储水包3.2.5通过止回阀和减压阀受控地向水轮机供水和停止供水;同理,当0号聚能缸D3.2D内的水位使得缸体上的2号至4号控制信号排水口2H~4H向缸外的2号至4号滴漏式变重桶4.12.2~4.12.4注水,2号至4号滴漏式变重桶4.12.2~4.12.4如同1号滴漏式变重桶4.12.1一样,因盛水而重且悬位下移,它们的位置的移动使得2号至4号聚能缸D3.2D的下端之栅阀3.8.6开启进水,它们的缸体内的浮体单向活塞3.3即随波浪在缸体内上下起伏而作上下运动,2号至4号聚能缸D3.2D的上部通向储气包的缸体排气口3.6即不断地向储气包供气,2号至4号聚能缸D3.2D的上部通向储水包的缸体排水口3.2.1即不断地向储水包供水;反之,并接于同一个聚浪罩3.1的转向节3.7之分支输出口所连接的各号聚能缸D3.2D均服从同样的控制方法而进入与退出运行状态;采用如此方法来控制多个聚能缸D3.2D的工作状态之实质就是利用波浪的上下起伏之水量自动调整聚浪罩3.1内因波浪运动所引起的水体容积与聚能缸D3.2D的截面积乘以其行程之容积的比例来控制各个聚能缸D3.2D内的浮体单向活塞3.3之行程长短;反之,风浪变小了,浪高降低了,由0号聚能缸D3.2D内由高至低依次停止向缸体外排水,以致1号至4号滴漏式变重桶4.12.1~4.12.4中的水体因滴漏而减少,1号至4号滴漏式变重桶4.12.1~4.12.4都会因桶中水的滴漏而轻且悬位上移,向上移动的滴漏式变重桶4.12拉动对应的聚能缸D3.2D的下端入口的栅阀3.8.6关闭,从而使得各号聚能缸D3.2D的运转状态与0号聚能缸D3.2D内的水位一一对应的降低而依次退出运行,各号聚能缸D3.2D运行状态的进入与退出一一对应地改变多缸组合等效压缩比,即改变参与运行的各号聚能缸D3.2D的多缸组合等效压缩比来调整与波浪浪高相适应的各号聚能缸D3.2D中的浮体单向活塞3.3的运行状态,直至在设备运行的海域现场风平浪静,哪怕海面上只有0.1米浪高的微浪,都能获得令发电机组按额定功率运转的波浪能;聚浪罩3.1的入口面的法线水平投影指向随着机架整体受风控电动调控器2.1的调向控制,聚浪罩3.1的工作高度随着机架整体接受静态海平面高度测控器1.3.14和升降卷扬机1.3.9以及自备行走机构的共同控制其升降;多台本波力机单元可以组合成波力机组。
图1和图3描述了本发明波力发电装置的一种波力机的机架构成以及与机架轨道的活动联接、机架轨道固定、行走机构与配重方式的具体结构,它的框架1.1由两端密封的刚性空心管材制成的两根长立柱I 1.1.1C和两端密封的刚性空心管材制成的两根短立柱I1.1.1D与四根立柱连接上横梁1.1.2S、两根立柱连接下横梁1.1.2X和两根斜梁1.3.3逢端部连接而成,框架1.1上端的平面与海面的水平面保持一致,两根长立柱I 1.1.1C远离岸边,两根短立柱I 1.1.1D靠近岸边,斜梁1.3.3连接在长立柱I 1.1.1C与短立柱I 1.1.1D之间,斜梁1.3.3与水平面的夹角与机架轨道1.3.5与水平面的夹角相等;在框架1.1中每一个梁与梁和柱与柱,以及它的柱与梁所构成的角都安装有加强角,而且所有不存在运动物件通过的矩形平面中的角与其对角设有X形的斜拉筋;行走承重轮总成1.3.4由一个机座上轮1.3.4S和两个机座下轮1.3.4X装在轮支架上所构成,其中机座上轮1.3.4S安装在行走承重轮总成1.3.4的轮支架上端的且由上向下地压在截面呈“工”字形机架轨道1.3.5的轨面上,安装在行走承重轮总成1.3.4的轮支架下端的两个机座下轮1.3.4X分别安装于各自的那一根轨道之两侧且由下向上地反扣压在“工”字形机架轨道1.3.5的轨面之反面上;机架轨道1.3.5由两根单轨相互平行地安装在枕木1.3.6上所构成,再由地桩1.3.7将枕木1.3.6固定于水底硬质地基上,机架轨道1.3.5由岸边向深水区域延展,且令其与水平构成一个以岸区端高、水域端低安装角度θ,当机架轨道1.3.5相对水平面的安装角度θ大于45度时,即可免装自备行走机构;当θ小于45度时,机架轨道1.3.5中的两根单轨两两相对的内侧边且轨面的反面装有齿形向下的行走齿条;机架轨道1.3.5的岸区端部设有限位桩1.3.11,在限位桩1.3.11上端安装有牵引整机行走的升降卷扬机1.3.9的强制停机开关1.3.12,在限位桩1.3.11的前一段岸上高处设置一座能让机架整体无障进出的无墙敞开的机房,在限位桩1.3.11的后一段岸上更高处设有整机升降卷扬机1.3.9,设置在框架1.1的两根短立柱I1.1.1D之间的立柱连接下横梁1.1.2X上中部固定连接卷扬钢索1.3.8,卷扬钢索1.3.8经大方向轮1.3.8D改变方向之后缠绕在整机升降卷扬机1.3.9的滚筒上,卷扬钢索1.3.8的另一端固接在整机升降配重1.3.10上,整机升降配重1.3.10在配重井1.3.13里上下悬空无障运动;如果波力发电装置运用所在地有足够高地方安装整机升降卷扬机1.3.9且有空间令整机升降配重1.3.10无障上下运动,则无需设置配重井1.3.13;如果波力发电装置运用现场不适合设置配重井,则可以在机架轨道1.3.5附近以不小于机架轨道安装角度θ的角度设置配重车轨1.3.16,由升降卷扬机1.3.9牵引配重车1.3.15,配重车轨1.3.16通常安装在机架轨道1.3.5两根单轨中间;在主要承担上行驱动的整机升降卷扬机1.3.9和在主要承担下行驱动的自备行走机构共同驱动下,波力机整机既可以沿着机架轨道1.3.5驶向深海,也可以向岸边靠拢,还可以上岸,停在岸上高处的机房里;自备行走机构驱使波力机上下行走和升降卷扬机1.3.9的上卷下放的运动状态均同时接受静态水平面高度测控器1.3.14行走方向的切换和动力控制;自备行走机构由按机械原理而设置在操作平台1.4上的行走电机1.5.1、变速器1.5.2、离合器1.5.3、传动杆1.5.4、传送杆的固定板1.5.5、伞齿轮付1.5.6、1.5.7和行走驱动齿轮1.5.8与轨面之反面上的行走齿条啮合所构成;静态海平面高度测控器1.3.14的主机盒安装在离岸边远的长立柱I 1.1.1C上,其安装高度依静态海平面高低调整之后再固定,与其主机盒连通的静态水平面传感器之取样软管的另一端沿着长立柱I1.1.1C固定向下,接近机架轨道1.3.5后即可自由下垂并在运行期间保持在机架轨道1.3.5附近的水中;安装在操作平台1.4下方的聚浪罩3.1之外观像一个形状不规则的喇叭,其形如喇叭口的就是聚浪罩3.1的波浪入口,其入口的迎浪面向着波浪传来的方向,其出口端通过“一进五出”的旋转节3.7的中心分支输出口与0号聚能缸D3.2D下端的缸口直径相等且口对口地连接,以及聚浪罩3.1的入口面法线在水平方向上的投影能在水平面内绕着0号聚能缸D3.2D的轴线转动;聚浪罩3.1的迎浪面入口边缘的最下方设有一个聚浪罩调向轮3.1.1,聚浪罩调向轮3.1.1在固定在机架立柱连接下横梁1.1.2X上的聚浪罩调向槽式轨道3.1.2中滚动,与聚浪罩3.1波浪入口边缘最上方水平地固接一个半圆的聚浪罩调向内齿轮3.1.3,聚浪罩调向内齿轮3.1.3与调向齿轮2.5啮合;0号聚能缸D3.2D上端的缸端盖3.8.2和聚浪罩3.1的弯曲部位开有允许绳索无障双向通过的通孔;聚浪罩3.1的迎浪面入口边缘构成的平面与水平面构成的角度β在正方向标定与入射海浪方向一致的直角坐标系中读数是90度至180度的范围内,其具体角度须根据现场最常见的浪型和入射方向调定;聚浪罩3.1有三分之二部分浸入水中,其浸入静态水平面的具体深度必须根据现场最常见的浪型和浪高等级调定;它的聚能齿条4.1通过与小浪棘轮4.4X啮合构成小浪运动能量传递付,通过可控的摩擦过渡轮4.6将聚能齿条4.1的背面的磨擦面与大浪摩擦棘轮4.5D构成摩擦方式的大浪运动能量可控传递付;双面开有运动接触口的齿条滑槽4.1.1固装在操作平台1.4上中部区域,聚能齿条4.1滑动地安装在齿条滑槽4.1.1之中,聚能齿条4.1与齿条滑槽4.1.1相对运动面之间设置了滚珠;固接于聚能齿条4.1下端的绳索B4.9.2通过活塞绳索4.8.0与0号聚能缸D3.2D腔内的浮体单向活塞3.3之上端固接,固接于聚能齿条4.1上端的绳索A4.9.1依次绕过安装在立柱连接上横梁1.1.2S上的轴承座承载板4.10.3上的滑轮及轴承座A4.10.1和B4.10.2之后,再与聚能部件配重4.11的上端固接;浮体单向活塞3.3中配有浮体放水上活门3.4、放水活门配重3.5,浮体放水上活门3.4与放水活门配重3.5上下之间由刚性的连接杆连接,放水活门配重3.5的下方设有刚性支架,使得放水活门配重3.5在重力的作用下落到浮体单向活塞3.3上表面时,与其上平面之间保持由上向下的放水通道通畅,向上椎形的浮体放水上活门3.4置于浮体单向活塞3.3中向上椎形的通道中,运行时在水体的作用下,其浮力将其向上顶即切断浮体单向活塞3.3中的水体通道;必须根据现场浪型与浪高的实际情况决定0号聚能缸D3.2D的缸体上所设缸体排水口3.2.1和缸体排气口3.6的高度;缸体排水口3.2.1是否排出水来通过0号滴漏式变重桶4.12.0、运行状态控制杠杆4.7和摩擦过渡轮4.6的运动状态与控制大浪摩擦棘轮4.5D是否进入运行状态具有一一对应的控制与被控制的关系;现场浪高的大小决定0号聚能缸D3.2D的上部所设置的缸体排水口3.2.1是否向缸体外排水,缸体排水口3.2.1流出的水注入到滴漏速度可调的0号滴漏式变重桶4.12.0中后,将令其重而悬位下移,即0号滴漏式变重桶4.12.0以其桶中的注入水量减去滴漏水量的净水量来决定其悬位,进而由其悬位变化来控制摩擦过渡轮4.6的离合,摩擦过渡轮4.6的离合控制大浪摩擦棘轮4.5D进退运行状态,以及控制聚浪罩3.1上过压释放闸W3.1.1W和0号聚能缸D3.2D上的过压释放闸G3.2.6G或开启或关闭的运行状态;它的聚浪罩3.1的改变液体运动方向的弯曲部位设置过压释放闸W3.1.1W,过压释放闸W3.1.1W是由两片几何形状相同带孔的板紧靠在一起构成的,其中一块是定板,另一块则是动板,当动板上的孔对准定板上的孔时,两板上的孔一一导通,当两板靠在一起而孔与孔错开之后,两板互为另一块板堵孔,0号聚能缸D3.2D上的过压释放闸G3.2.6G之动板的位置通过绳索接受0号滴漏式变重桶4.12.0控制摩擦过渡轮4.6离合的同一根控制杠杆4.7来控制,聚浪罩3.1弯曲部位的大弯边的过压释放闸W3.1.1W之动板由0号滴漏式变重桶4.12.0底部的绳索直接控制;控制过程是当浪高低时,0号聚能缸D3.2D腔体内浮体单向活塞3.3上升高度不高时,腔内水位没有到达缸体排水口3.2.1的高度,将无水排入0号滴漏式变重桶4.12.0内时,0号滴漏式变重桶4.12.0因无水而轻,在摩擦滤过轮4.6的重力下控制杠杆4.7令0号滴漏式变重桶4.12.0悬空位置趋向高位,摩擦滤过轮4.6即脱离聚能齿条4.1背部的摩擦面和大浪摩擦棘轮4.5D,从而令大浪摩擦棘轮4.5D处于脱离运行的状态,同时设置在缸体上的过压释放闸G3.2.6G上的闸板处于封孔状态;当浪高较高时,0号聚能缸D3.2D腔体内浮体单向活塞3.3上升高度同步升高,只要缸内的水位到达缸体排水口3.2.1的高度,即有水排入0号滴漏式变重桶4.12.0中而由轻变重致悬位下移,在0号滴漏式变重桶4.12.0的重力作用下控制杠杆4.7令摩擦滤过轮4.6压在聚能齿条4.1背部的摩擦面和大浪摩擦棘轮4.5D之间,大浪摩擦棘轮4.5D即进入运行状态,同时设置在缸体上的过压释放闸G3.2.6G上的闸板被提升而处于孔对孔一一导通的开放状态,缸体内的水压因过压释放闸G3.2.6G导通放水而减压,浮体单向活塞3.3因而不会被高水压冲得过高而损坏;当浪高减低,低到缸内的水位不足以让水从缸体排水口流出,在无补充水注入的情况下,0号滴漏式变重桶4.12.0内的水逐渐滴漏完毕后,0号滴漏式变重桶4.12.0因无水而轻且其悬位趋高,控制杠杆4.7则无力继续将摩擦滤过轮4.6顶在聚能齿条4.1与大浪摩擦棘轮4.5D之间而不下落,摩擦滤过轮4.6在自重作用下下落之后即脱离聚能齿条4.1背部的摩擦面,大浪摩擦棘轮4.5D也就同时脱离运行,从而实现海浪浪高控制大浪摩擦棘轮4.5D的运行状态,以及控制0号聚能缸D3.2D和聚浪罩3.1的过压释放闸的运行状态;它的缸体排气口3.6通过管道分别与进气常通阀3.6.1的出气口和低压气体轻实心球止回阀3.6.2的进气口并联固接,低压气体轻实心球止回阀3.6.2的出气口与低压储气包3.6.3的进气口连通的管道中间最低处设有排水口2020,排水口2020通过管道将其中的水直排至深水层;低压储气包3.6.3的出气口与高压气体重实心球止回阀3.6.4、高压储气包3.6.5依次串联连通,高压储气包3.6.5的出气口通过止回阀和减压阀与空气涡轮机进气口连通;它的框架1.1之最上层平面上设有风控电动调控器2.1,风控电动调控器2.1通过风力离合器2.2及其风力离合板手2.3、调向齿轮连杆2.4、调向齿轮2.5和风力调向舵I 2.6及方向传感器的联动驱动整机调向,风力离合板手2.3在设定的风力作用下使得风力离合器2.2合上之后,通过调向齿轮连杆2.4和调向齿轮2.5的齿与聚浪罩调向内齿轮3.1.3内侧面的齿咬合,将风控电动调控器2.1的调向力矩传递给与聚浪罩调向内齿轮3.1.3固接在一起的聚浪罩3.1之上,迫使聚浪罩3.1作旋转运动;在框架1.1的顶层设有蓄电池1.5.9作为电机的电源。
图4和图5描述了本发明波力发电装置的波力机的三种调向方式的具体结构,对于小型波力机,人为将风力离合板手2.3将风力离合器2.2锁定为脱离状态,风控电动调控器2.1即退出控制状态,同时消除已经退出控制状态的风控电动调控器2.1及其部件成为风力调向的运动阻力的可能,其调向由框架1.1上方安装的风力调向舵I 2.6完成;对于中型波力机由安装在框架1.1上方的风力调向舵I 2.6与安装在操作平台1.4上在人力推动的调向器2.8一起合力调向;对于大型波力机,则采用调向机1.2,它的结构是通过调向机1.2将框架1.1与机座1.3连接起来,机座1.3通过它的长立柱II 1.3.1C和短立柱II 1.3.1D下端分别设置的行走承重轮总成1.3.4滚动地安装在固定于水底硬质地基的机架轨道1.3.5上,具体讲就是将框架1.1的四根长度相同的立柱II 1.1.1下端全部固装在调向机1.2上弹子环1.2.1S平面上,调向机1.2的下弹子环1.2.1X固定安装在机座1.3上端的平面之上,上弹子环1.2.1S与下弹子环1.2.1X之间设有弹子1.2.2,在上弹子环1.2.1S的环边缘设有垂直于环面向下匀布地安装了扣轮架1.2.3,扣轮架1.2.3的自由端部向弹子环面的圆心方向一侧设有的扣轮1.2.4由下向上地压扣在下弹子环1.2.1X外边缘的反面下方;下弹子环1.2.1X的环内侧面为齿牙状且与调向齿轮杆2.4的调向齿轮2.5的齿咬合,下弹子环1.2.1X的下平面与机座1.3的上平面固接;机座1.3由两根长立柱II 1.3.1C、两根短立柱II 1.3.1D以及四根水平上横梁1.3.2S、两根水平下横梁1.3.2X和两根斜梁1.3.3的端部两两相接所构成,从上向下看机座1.3的上下平面均呈矩形,从聚浪罩3.1的入口看进去机座1.3的吸能正面和从其背面看出来均呈矩形,从两个侧面看进去均呈三角形,三角形的最小内锐角的角度θ’与机架轨道1.3.5对水平面的安装角度θ是一对内错角,确保框架1.1中的结构水平面和操作平台1.4的工作平面与水平面保持一致;它的框架1.1之最上层的平面上设置了风控电动调控器2.1,风控电动调控器2.1通过风力离合器2.2及其风力离合板手2.3、调向齿轮连杆2.4、调向齿轮2.5和风力调向舵I 2.6及方向传感器的联动驱动整机的调向,风力离合板手2.3在设定的风力作用下使得风力离合器2.2合上之后,通过调向齿轮连杆2.4和调向齿轮2.5的齿与调向机1.2的下弹子环1.2.1X内侧面的齿咬合,将风控电动调控器2.1的调向力矩传递给不能作旋转运动的下弹子环1.2.1X上,迫使与上弹子环1.2.1S固按在一起的框架1.1作相对下弹子环1.2.1X作旋转运动,与框架1.1固接在一起的聚浪罩3.1作旋转运动。
图6描述了本发明波力发电装置的多个波力机单元的组合结构,它的组合方式是以波力机单元之传动主轴4.2Z末端的伞齿轮5.1与套在花键动力轴5.4上且可以滑动的具有内花键齿的空心轴套外缘上固定连接的棘轮伞齿轮5.2啮合进行组合,花键动力轴5.4置于高低可控的轴承叉支架5.5上,轴承叉支架5.5由轴承叉5.5.1与上弹簧筒5.5.2的盲端固定连接,并从其开口端插入弹簧5.5.3之后一起插入下弹簧筒5.5.4的开口端,下弹簧筒5.5.4的盲端固定于水底硬质基础上;棘轮伞齿轮5.2在花键动力轴5.4上跟随单元形式的波力机的传动主轴4.2Z末端之伞齿轮5.1啮合转动的同时,通过固定在操作平台1.4上指向相反方向的两支随动叉及其支架5.3的拨动而在花键动力轴5.4上无障滑动,指向相反方向的两支随动叉及其支架5.3的同时,拨压上弹簧筒5.5.2上的控制突使得轴承叉支架5.5脱离花键动力轴5.4上的轴承5.6,安装在花键动力轴5.4上的轴承5.6的直径小于花键动力轴5.4的直径;花键动力轴5.4通过超越离合器与发电机组的前置变速器之输入轴构成离合运行可控状态;参与组合的波力机单元以同样的方式与花键动力轴5.4上的另一个棘轮伞齿轮5.2啮合而进行组合,使得花键动力轴5.4成为多台波力机单元组合在一起的共同连接物;参与组合的波力机单元从自己所配置的各号聚能缸D3.2D上端的缸体排气口3.6排出的气体通过输气管、止回阀送至同一个储气包,再由储气包为空气涡轮机供气,空气涡轮机的输出轴通过所配置的超越离合器与发电机组的前置变速器之输入轴构成可控离合运行状态。
图7描述了本发明波力发电装置的另一种波力机结构的具体实施,以及图2、图8和图9描述了储气包和储水包的具体结构,去掉波力机中的聚能齿条4.1及其相关组件,将聚能缸作为只具有气体压缩功能的气压缸来运用,采用多级单向止回阀和储气包对所获得的空气进行多次增压,由高压储气包充当空气涡轮机的气源;也可以将聚能缸作为只具有液体抽取与推进功能的抽水机来运用,运用单向止回阀和储水包对所获得的水体进行多次增压,由高压储水包充当水轮机的水动力源;还可以运用同一个双工质聚能缸QY3.2QY将获得的水体增压成高压水体驱动水轮机发电的同时,将获得的空气增压成高压气体驱动空气涡轮机发电;它们的传动方式为空气涡轮机的输出轴通过所配置的超越离合器与发电机组的前置变速器之输入轴构成可控离合运行状态,而水轮机的输出轴通过所配置的超越离合器与花键动力轴5.4构成可控离合运行状态;作为0号双工质聚能缸3.2QY,其下端通常不设闸门,由下而上依其高度上升而依次设有缸体单向进水口3.2.0,与其连通的是常通单向进水阀3.2.0.1,常通单向进水阀3.2.0.1的进水口安装高度在确保聚能缸D3.2D下端始终充满水体的静态水平面上,当浮体单向上活塞3.3S被波浪推高时,常通单向进水阀3.2.0.1的小球阀体被水压推高而将封死阀口;当浮体单向上活塞3.3S被波浪推高而超过缸体排水口3.2.1时,缸内即有水体排至低压水体轻浮球止回阀3.2.2,然后进入低压储水包3.2.,再通过高压水体重浮球止回阀3.2.4进入高压储水包3.2.5,最后由高压储水包3.2.5通过止回阀和减压阀向水轮机供水;当浮体单向上活塞3.3S继续被波浪推高时,缸内水位随即升高至聚能缸体上设置的1号至4号控制信号排水口1H~4H,1号至4号控制信号排水口1H~4H排出的水依次分别通过常闭单向浮球排水阀3.9.1H~3.9.4H向1号至4号控制栅阀滴漏式变重桶4.13.1~4.13.4注水,1号至4号控制栅阀滴漏式变重桶4.13.1~4.13.4根据自己桶内盛水动态平衡的桶重量变化控制所对应的编号聚能缸下端入口处的栅阀3.8.6的开启与关闭;当浮体单向上活塞3.3S再被波浪推高而超过缸体排气口3.6时,缸内即有水体通过缸体排气口3.6、排水口1010和常闭单向浮球排水阀3.6.6向控制过压释放闸的各号滴漏式变重桶4.12.0~4.12.4注水,1号至4号控制过压释放闸的滴漏式变重桶4.12.1~4.12.4根据自己桶内盛水动态平衡的桶重量变化通过控制绳索拉动所对应的编号聚能缸下端设置的过压释放闸G3.2.6G和聚浪罩3.1上设置的过压释放闸W3.1.1W的开启与关闭;当浮体单向上活塞3.3S最后被波浪推高至缸体的极限位置,即活塞上升限定位置XDWZ时,浮体单向活塞配重3.8.4同时下降该位置,并由浮体单向活塞配重3.8.4打开设置在双工质的聚能缸QY3.2QY上端的极压释放闸J3.2.7J,此时,水体将从开启的极压释放闸J3.2.7J排出缸体而减压的同时,它还打开设在聚能缸QY3.2QY上端的紧急避灾开关1.1.10,使得波力机的自备行走机构与整机升降卷扬机1.3.9启动,驱使波力机退出运行并向岸边的机房行进;它的浮体单向活塞QY3.3QY由浮体单向上活塞3.3S和浮体单向下活塞3.3X在四根刚性连接杆RG3.3RG连接下构成,浮体单向上活塞3.3S的构造与浮体单向活塞3.3相同,在浮体单向下活塞3.3X上设有浮体放水下活门3.4X,浮体放水下活门3.4X与放水活门配浮体3.5.0上下之间由刚性连接杆连接,浮体单向上活塞3.3S的允许流向为由上向下,浮体单向下活塞3.3X的允许流向为由下向上,它们两者的允许流向相反,浮体单向上活塞3.3S上端固定连接缸内活塞绳3.8.3的一端,另一端绕过缸内活塞滑轮与滑轮梁3.8.5与浮体单向活塞配重3.8.4的上端固定连接起来,使得当浮体单向上活塞3.3S向上运动时,浮体单向活塞配重3.8.4向下运动,两物相向运动时将其中锁定的气体逼出缸体排气口;当浮体单向上活塞3.3S向上运动时,浮体单向活塞配重3.8.4向下运动,两者相背运动时,两物体之间形成负压,即通过进气常通排气轻实心球止回阀3.6.1从大气中吸进新的空气,浮体单向活塞配重3.8.4上方的空间形成正压,即通过设在缸盖3.8.2.1端部的缸盖气孔3.8.2.2向大气排出,浮体单向活塞配重3.8.4的结构就是一个实体的活塞,其重量确保浮体单向上活塞3.3S的吃水线接近浮体单向上活塞3.3S的底部即可;缸内活塞滑轮安装在滑轮梁之上,滑轮梁固定安装在聚能缸体3.8.1的最上端,在聚能缸体3.8.1的最上端活动盖有缸盖3.8.2.1;除了被指定为控制缸的聚能缸之外,其它各号聚能缸的下端入口处都不设置闸门,以及在缸体上不设置控制信号排水口;它的低压储气包3.6.3与高压储气包3.6.5以及低压储水包3.2.3与高压储水包3.2.5所循原理与结构都是相同的,只是在重量或体积有区别,故只需描述储气包的技术特征即可,储气包是一些直径依次略小依次充填密封材料的密封环扣3.6.3.11的圆筒3.6.3.13构成的,其底部圆筒封底,顶部圆筒封顶而构成一个设有进出管道的压力容器;在其外围每隔一圈的圆筒交接处之外圆筒上缘口设有可以托住增压重物3.6.3.7的重物托架3.6.3.10,在其外围没有设置重物托架3.6.3.10的圆筒交接处之外圆筒上缘口设有加重钩3.6.3.1和加重钩万向座3.6.3.2,加重钩3.6.3.1是由弹性材料制成的,它的一端是球形,置于加重钩万向座3.6.3.2之中,它的另一端为钩状;在加重钩万向座3.6.3.2附近设有加重钩的限位桩3.6.3.3;在加重钩3.6.3.1能作用得到的距离上设有重物仓3.6.3.12,重物仓框架是一个圆形的框架结构,按圆周均布的每一个承重柱上都设有与圆筒级数对应的重物仓3.6.3.12,重物仓3.6.3.12是增压重物3.6.3.7退出增压后的存放处,重物仓3.6.3.12的上表面设有重物托举导轮3.6.3.8,增压重物3.6.3.7由重物托架3.6.3.10顶起来之后,由增压重物3.6.3.7的重物自带导轮3.6.3.9在重物仓3.6.3.12端面滚动上升,直至增压重物3.6.3.7自动倾向重物仓3.6.3.12一侧直至倒入重物仓3.6.3.12并在重物托举导轮3.6.3.8上滑至重物仓3.6.3.12的底部,令其完全退出增压状态;增压重物3.6.3.7呈不规则的馒头形状,其底部设有一个缓冲簧3.6.3.4,在其远离加重钩3.6.3.1的另一侧面且靠近顶部处设有重物自带导轮3.6.3.9,其靠近加重钩3.6.3.1的那一侧面且靠近底部处设有挂钩槽3.6.3.7.0;增压重物3.6.3.7的内部设有一个弧形的重心球滚动腔3.6.3.6,其腔内设有通过滚动来自动调整增压重物3.6.3.7之重心的重心球3.6.3.5;根据储气包压力与密封性能的要求,高压储气包3.6.5常采用密封性能更好的波纹式自动调整压力的储气包,这种耐压高密封性好的储气包或储水包,除了去掉通过密封材料密封的圆筒,采用一个结构为完整的、能按照波纹收缩的气囊3.6.3.14及其支架3.6.3.15之外,其它构件与直筒式自动调整压力的储气包或储水包一样,其支架3.6.3.15为分级地上一节插套在下一节之内的构成形式。
本发明的波力机工作原理是,能调节方向和随潮汐起落调节工作高度的聚浪罩将呈线能流密度的海浪收集起来逼进聚能缸里,聚能缸里的浮体单向活塞与浮体单向活塞配重受起伏海浪的作用而上下联合推动聚能齿条,在遵循“三全”原则所设计的聚能齿条与小浪棘轮之结构中,聚能齿条全力全程全力矩地推动小浪棘轮及其传动主轴的转动。传动主轴的转动即可驱动发电机组。与小浪棘轮的转动的另一个机械传动装置是大浪摩擦棘轮受波高的控制而进退运行,扩展了波力机运行适应宽度和提高吸能效率,以及获取更大的能量。本发明的波力机除了获取机械能之外,同时还能获取气体动能和水体动能,通过空气涡轮机和水轮机转换成机械能,并由转速测控器与超越离合器配合可控地与聚能齿条联轴,共同调节发电机组输入功率与转速。储气包或储水包的工作原理是充气或充水时,储气包或储水包的上层一节接一节地因气体增多,气压增大而上升扩大容积来调节压力,在上升的过程中由固定连接在直筒上的重物托架一同上升时将重物顶回重物仓里面去。放气或放水时,储气包或储水包的上层直筒一节接一节地因气体减少,气压减小而下降缩小容积来调节压力,在下降的过程中由固定连接在直筒上的加重钩一起下降时将重物从重物仓里钩出来,落在重物托架上给储气包或储水包加重,从而其内的压力增加。
本发明的波力发电装置与现有波浪能发电装置相比,其技术创新所具有的优势如下:
1.采用机架轨道与行走承重轮总成的配合、卷扬机与整机升降配重以及自行行走机构的配合之结构的创新技术,设备自身安全更可靠、安全措施更完善、检修更方便;
2.采取活动式固基方式既获得拾能器与其基座之间的最大位移量,又彻底消除潮汐现象给拾能效率带来的损失,其性能比漂浮式波力机和岸基式波力机都优越。
3.采用海浪浪高控制的过压释放闸W、过压释放闸G和极压释放闸J之结构,细化了波力机的局部部件的安全保护,这是现有波浪能发电技术所没有达到的安保深度;
4.拾能机制更严谨、更严密,吸能效率更高的创新技术;
5.多种调向机构保持拾能器能向着浪向的创新技术,确保聚集更多的波浪能;
6.拾能宽度更宽,具有更高的拾能灵敏度。这是现有波浪能发电技术所不具备的;
7.采用流体自动控制的创新技术,尽量少采用电子自动控制,抗腐蚀和耐潮性能更好;
8.遵循聚能拾能比趋大原则,通过聚浪罩与聚能缸的配合,实现了能流密度的放大;
9.浮体单向活塞与其浮体单向活塞配重的联动设计,令浮体单向活塞所获得的浮力在最大化地消除其自重的不良影响之后,几乎全部地用于对传动主轴做功的创新技术;
10.聚能齿条“三全”地转动小浪棘轮是现有波浪能发电技术中所没有的创新技术;
11.由波高控制的大浪摩擦棘轮进退运行是现有波浪能发电技术中所没有的创新技术;
12.通过波高控制聚能缸之栅阀通闭,调整二次组合等效压缩比以及调控浮体单向活塞的行程都是现有波浪能发电技术中所没有的创新技术;
13.通过波高控制的聚能缸之缸体排气口排气与否和缸体排水口排水与否,积累高压气体或高压水体,以致本发明中的波力机具有从波浪能中转换出机械动能、气体动能和水体动能,且三种最终都以机械动能形式通过转速测控器和超越离合器的配合下可控地向发电机组输出机械动能的能力,从而达到稳定发电机组在额定的转速下发电,这是现有波浪能发电技术都无法达到的技术程度的创新技术;
14.本发明中的浮体单向活塞与缸内设置的浮体单向活塞配重,实质上是一个浮体与实体相对运动的活塞对,两者相对运动或相背运动可令浮体单向活塞之浮力对发电机组做功最大,更有利于其内空气与水体的排出,两者相背运动更有利于从缸外吸气和令浮体单向活塞随着波浪下降;
15.本发明中创新的可自动加减压力的储气包和储水包运用它们加减压力的功能自动地调节储气包和储水包的受压以及在一定范围内稳定输出压力。
应当理解的是,本发明中的波力发电法不限于本发明中所述的多种波力机结构上的应用举例,对于普通技术人员来说,可以参照本发明中关于多种波力机结构的说明,运用本发明中的波力发电法改进、变换出新结构的波力机,但所有这些在本发明所述基础上运用本发明中的波力发电法进行的改进、变换出新结构的波力机都应属于本发明所附权利要求的保护范围,特别提醒的是运用本发明波力发电法中的波力机的聚浪罩压缩比及聚浪罩与聚能缸的压缩比之方法计算、设计和制造波力机均属于本发明所附权利要求的保护范围,不可未经允许而运用。
Claims (7)
1.波力发电法,其波力发电法的特征是它包括如下组成部分:
部分一,将安装有聚浪罩、聚能缸、调向机、传动轴、行走机构和控制器的机架安装在从岸上高处的机房延伸到深海的机架轨道上,将空气涡轮机和发电机组及附件安装在机房里,将储气包设置在机房附近的地方,将水轮机和储水包安装在靠近水面的岸上,从而将波力发电装置分成海上部分和岸基部分,海上部分即波力发电装置的动力部分,简称波力机;海上部分和岸基部分两者由机架轨道、传动主轴、气管道和水管道联接成波力发电装置;
部分二,安装在机架轨道上的波力机的迎浪面指向的聚浪罩吸收水平方向上的拍岸浪能量和上下起伏的涌浪能量,通过将聚浪罩收集到比静态海平面所对应的水体体积 Vc多出的水体增量ΔVc的波浪以其自身的能量将自己压进聚能缸,推动缸内浮体单向活塞做遵循聚浪罩内水体体积增量等于聚能缸内浮体单向活塞运动对应的缸内容积增量,即ΔVc=ΔVg,以及聚能缸的活塞之行程与大海的浪高之转换比,即Lg:Lc规律的相应运动,并且还安装了扩大波力机的吸能宽度以及提高了波力机在微浪条件下的灵敏度、压缩比和吸能能力的扩展招浪罩,在扩展招浪罩的迎浪口设有一张拦截海生物等杂物的防生网,在扩展招浪罩后方的平面弹子的动圈平面上固定连接了一个负责扩展招浪罩调向的风力调向舵Ⅱ;与浮体单向活塞联动的传能构件带动小浪棘轮转动,以及在摩擦过渡轮的参与下带动大浪摩擦棘轮转动,大浪摩擦棘轮的输出轴通过超越离合器与小浪棘轮的输出轴构成离合运行可控状态之后,再由小浪棘轮的输出轴与岸基部分的发电机组的前置变速器的输入轴联轴驱动发电机组,同时通过聚能缸所获得的气体去驱动岸基部分中的空气涡轮机,所获得的水体去驱动岸基部分中的水轮机;空气涡轮机和水轮机的输出轴分别的通过各自所配的超越离合器与发电机组的前置变速器的输入轴,或与小浪棘轮的输出轴构成离合运行速控状态下,以实现小浪棘轮的输出轴的转速与扭矩足以令发电机组处于额定功率下发电时,空气涡轮机或水轮机即在转速测控器的控制下自动脱离运行,使得储气包再不向外送气而处于储气状态,储水包再不向外送水而处于储水状态;当小浪棘轮的输出轴的转速与扭矩出现难以维持发电机组处于额定功率下发电时,转速测控器发出指令启动储气包向空气涡轮机送气或启动储水包向水轮机送水,空气涡轮机或水轮机的输出轴通过超越离合器与小浪棘轮的输出轴构成离合运行速控状态,与小浪棘轮和大浪摩擦棘轮的共同输出轴一起驱动发电机组;
部分三,本方法中,通过一个工艺功能特征和几何形状特征为“圆改长方”以及连接形式“单进复出”的其截面积与聚浪罩之出口端的导流截面积基本相同的转向节之分支输出口分别与等量的聚能缸连通,转向节的输入口为“圆”形,其输出口为“长方形”,在长方形的输出口的腔板上并排设置它的分支输出口;除了指定与处在转向节的轴线上的0号分支输出口连通的0号聚能缸为控制缸之外,其它各个聚能缸均为受控缸,所有受控聚能缸的下端进水口均设有栅阀;在0号聚能缸的缸体上设有不同高度的控制信号排水口,分别与相应的常闭单向浮球排水阀、滴漏式变重桶和聚能缸一一对应而形成各自独立的控制系统;
部分四,本方法中,设置了由静态海平面高度测控器、自备行走机构和整机升降卷扬机所构成的系统,以静态海平面高度测控器探测的海平面高度讯号控制波力机自备行走机构和整机升降卷扬机的运行自动调节波力机吸能工作面的高度来消除潮汐的不利影响和避灾,确保波力机自身安全;
部分五,本方法中,通过三种不同类型的调向方式——风力自然控制、人力人工控制和电力自动控制来调整聚浪罩的迎浪面指向来消除波浪传入方向的变化而对波力机吸能效率的不利影响的;
部分六,本方法中,当海浪破坏力超过波力机抗风浪设计极限时,除了退出运行进入机房避灾措施之外,还在聚浪罩设置了过压释放闸、在聚能缸的下端设置了由过大浪高量控制的过压释放闸,在其上端设置了由极限浪高量控制的极压释放闸,以此分等级地确保波力机的自身安全,同时拓宽了波力机工作域,即在设计浪高的海况下仍然能安全运行;
部分七,本方法中,在聚能缸上端浮体单向活塞向上运动的极限位置上设有紧急避灾开关,只要波浪浪高超过波力机抗风浪设计值时,紧急避灾开关自动启动自备行走机构和整机升降卷扬机将波力机送回岸上机房避灾;
部分八,本方法中,设有随着储气包、储水包的储藏物增多与减少自动地减少与加多增压重物来调节储气包、储水包内的压力和稳定输出物的压力;
部分九,发电机组是多台发电机通过各个发电机所配置的前置变速器输入轴上的转速测控器和超越离合器控制各个发电机的转轴进入或退出运行的组合体。
2.一种波力发电装置,其特征是它的海上部分——波力机的下端面为斜坡面的、上半部为矩形的框架之所有立柱Ⅰ的下端都安装了能在机架轨道上行走的行走承重轮总成;以立柱Ⅰ为固定基,在立柱Ⅰ高出水平面的五分之三处安装操作平台,其平面与水平面保持一致;在操作平台的下方安装聚浪罩,聚浪罩的工作高度随着机架整体接受静态海平面高度测控器和升降卷扬机以及自备行走机构的共同控制,聚浪罩的入口指向受风控电动调控器的调向控制,聚浪罩的出口端与一个导流截面积基本相同的、“单进复出”的旋转节的进口端连通,旋转节的每一个分支输出口分别与通过各自的栅阀与对应的聚能缸之下端口连通,各个聚能缸D的下端口处所设置的栅阀之阀门曲柄伸出了各自的缸体壁外,阀门曲柄的曲柄以水平线为准下转二分之一阀门开启度的对应角,滴漏式变重桶的重量变化通过控制绳传递给阀门曲柄,即可开启与关闭栅阀;它以四根立柱Ⅰ的外缘之包络线为圆,以立柱Ⅰ为固定基,安装了一个平面弹子环,且在平面弹子环的动片上以大于聚浪罩的竖直两侧面的延伸线与入口中心线的夹角,设置一个扩展招浪罩,且在其迎浪口设有防生网在扩展招浪罩的后方也在平面弹子的动圈平面上固定连接了一个负责扩展招浪罩调向的风力调向舵Ⅱ;各个聚能缸D里的浮体单向活塞都配有各自相连接的聚能齿条、小浪棘轮、大浪摩擦棘轮、摩擦过渡轮和聚能部件配重以及绳索A、绳索B,藉以构成各自的可控传动机构,所有小浪棘轮都间隔一定距离地固定安装在同一根传动主轴上;由配有整机升降配重的升降卷扬机和自备行走机构共同调节聚浪罩的工作面相对于水平面的高低,以及可将波力机开进机房;在操作平台的下方对着工作面上所设置的通孔安装着一排聚能缸D,处于中间位置上的聚能缸D被指定为控制缸,并编号为0号聚能缸D,余者全部为受控缸,它们缸内浮体单向活塞的上端与竖直安装的聚能齿条之下端连接,聚能齿条上端通过绳索A与聚能部件配重的上端固定连接,聚能齿条的齿与小浪棘轮啮合,大浪摩擦棘轮通过摩擦过渡轮与聚能齿条的背部摩擦面可控地相互作用,各个大浪摩擦棘轮各自配置的传动副轴通过各自的超越离合器与所有小浪棘轮共轴的传动主轴构成离合运行可控状态,其后,由传动主轴末端的伞齿轮与套在花键动力轴上的棘轮伞齿轮啮合,花键动力轴通过另一台超越离合器与发电机组中的一台发电机之前置变速器输入轴构成离合运行可控状态;控制缸高出水平面的那一部分缸体上设有缸体排水口和缸体排气口,以及高度不同的控制信号排水口;缸体排水口的排水与否控制大浪摩擦棘轮进退运行,由控制信号排水口的排水与否控制受控聚能缸D进退运行;受控的聚能缸D上不设控制信号排水口;由缸体排气口排出的水一部分通过常闭单向排水阀排至0号滴漏式变重桶里,以其动态平衡的重量来控制控制缸浮体单向活塞的行程,另一部分水通过管道导入较深的水层排出,缸体排气口排出的气体经过自然脱水、增压后进入高压储气包,由高压储气包通过止回阀和减压阀可控地将高压气体送至空气涡轮机的入口端;空气涡轮机的输出轴通过其所配超越离合器与发电机组的前置变速器输入轴构成离合运行速控状态;在控制缸的缸体上设有高度不同的控制信号排水口,与控制相应的聚能缸D的滴漏式变重桶一一对应,通过浮体单向活塞被波浪推至缸内不同的高度而使得不同高度的控制信号排水口向对应的滴漏式变重桶注水,并分别控制不同的聚能缸D;当控制缸内的水位使得其缸体上的1号控制信号排水口向缸体外的1号滴漏式变重桶注水后,1号滴漏式变重桶因其中的水注多漏少而重且令其悬位下移,它的移动将开启栅阀,对应的1号聚能缸D通水且接入运行,缸体内的浮体单向活塞即随波上下运动时,1号聚能缸D上部的缸体排气口通过低压气体轻实心球止回阀、低压储气包、高压气体重实心球止回阀向高压储气包供气,高压储气包受控地通过止回阀和减压阀向空气涡轮机供气与停气;1号聚能缸D上部的缸体排水口通过低压水体轻浮球止回阀、低压储水包、排气口PQ、高压水体重浮球止回阀向高压储水包供水,高压储水包受控地通过止回阀和减压阀向水轮机供水与停水;同理,其它的聚能缸D也是如此接受控制缸的水位控制反之,风浪变小了,浪高降低了,控制缸内的水位相应降低,使得由高至低依次停止向缸外排水,以致各个滴漏式变重桶因其中的水注少漏多而轻且悬位上移,它们的上移使得对应的栅阀依次关闭而退出运行,聚能缸D进入与退出运行即实现了多个聚能缸D的不同组合,其结果改变了多缸组合等效压缩比;发电机组是多台发电机通过各个发电机所配置的前置变速器输入轴上的转速测控器和超越离合器控制各个发电机的转轴进入或退出运行的组合体;多台本波力机单元组合成波力机组。
3.根据权利要求2所述的波力发电装置,其特征是波力发电装置中的海上部分——波力机之框架上所有的柱和梁都采用的是两端密封的刚性空心管材,框架上端的平面保持水平,框架的长立柱Ⅰ远离岸边,短立柱Ⅰ靠近岸边,斜梁将长立柱Ⅰ与短立柱Ⅰ连接起来,斜梁与水平面的夹角与机架轨道与水平面的夹角相等;机架轨道固定于水底硬质地基上,机架轨道中的两根单轨两两相对的内侧边、轨面的反面装有齿形向下的行走齿条;机架轨道的岸区端部设有限位桩并在其上装有升降卷扬机的强制停机开关;在限位桩的后一段岸上高处设置一座机房,在机房的后面更高处设有整机升降卷扬机,设置在框架的两根短立柱Ⅰ之间的立柱连接下横梁中部固定连接卷扬钢索,卷扬钢索经大方向轮改变方向之后缠绕在整机升降卷扬机的滚筒上,卷扬钢索的另一端固接在配重井里作上下悬空无障碍运动的整机升降配重上;遇到波力发电装置的岸基部分运用现场不适合设置配重井时,将在两条机架轨道中间设置配重车轨道,由升降卷扬机牵引配重车;在整机升降卷扬机和自备行走机构共同驱动下,波力机具有驶向深海和开进机房的双向行走功能;自备行走机构驱使波力机上下行走和升降卷扬机的上卷下放的运动状态均同时接受静态水平面高度测控器行走方向的切换和动力控制;自备行走机构由行走电机、变速器、离合器、传动杆、传送杆的固定板、伞齿轮付、行走驱动齿轮、行走齿条所构成;聚浪罩在聚浪罩调向轮、聚浪罩调向轮、聚浪罩调向槽式轨道、聚浪罩调向内齿轮和调向齿轮构成的机构作用下调向;聚能缸D上端的缸端盖开有允许绳索B无障碍通过的通孔;聚浪罩的入口边缘构成的平面与水平面构成一个适宜聚集波浪的角度β;它的聚能齿条通过与小浪棘轮啮合构成小浪运动能量传递付,通过可控的摩擦过渡轮将聚能齿条的背面的磨擦面与大浪摩擦棘轮构成摩擦方式的大浪运动能量可控传递付;双面开有运动接触口的齿条滑槽固装在操作平台上中部区域,聚能齿条滑动地安装在齿条滑槽之中;运用绳索A、绳索B和活塞绳索将聚能齿条、浮体单向活塞、聚能部件配重连接起来;浮体单向活塞由刚性的连接杆将浮体放水活门与放水活门配重上下连接而成,向上椎形的浮体放水上活门置于浮体单向活塞中向上椎形的通道中,运行时,浮力将其向上推动即切断浮体单向活塞中的水体通道;控制缸的缸体上所设缸体排水口是否排出水控制大浪摩擦棘轮是否进入运行状态和聚浪罩上的过压释放闸W和聚能缸D上的过压释放闸G是否开启的因素;过压释放闸W与过压释放闸G都是由两片几何形状相同的带孔的板紧靠在一起所构成的,其中一块是定板,另一块则是动板,当动板上的孔对准定板上的孔时,两板上的孔一一导通,当两板靠在一起而孔与孔错开之后,两板互为另一块板堵孔,聚能缸D上的过压释放闸G之动板的开启与关闭接受被0号滴漏式变重桶所控制的控制杠杆之控制,而聚浪罩弯曲部位的大弯边的过压释放闸W之动板由0号滴漏式变重桶底部的绳索直接控制;它的缸体排气口通过管道分别与进气常通阀的出气口和低压气体轻实心球止回阀的进气口并联连通,低压气体轻实心球止回阀的出气口与20号排水口、低压储气包、高压气体重实心球止回阀、高压储气包依次串联连通,高压储气包的出气口通过止回阀和减压阀与空气涡轮机进气口连通;它的风控电动调控器通过电动机、电源、风力离合器及其风力离合板手、调向齿轮连杆、调向齿轮和风力调向舵Ⅰ及方向传感器的联动驱动聚浪罩调向;在框架的顶层设有蓄电池作为电动机的电源。
4.根据权利要求2或3所述波力发电装置,其特征是所述的波力发电装置中的海上部分——波力机,对于小型波力机,可用风力调向舵Ⅰ的方式调节聚浪罩入口的指向,若已配有风控电动调控器,则可人为将风力离合器锁定为分离状态,让风控电动调控器退出运行;对于中型波力机,以风力调向舵Ⅰ加人力调向器的方式来调节聚浪罩入口的指向;对于大型波力机,运用风控电动调控器的方式调节聚浪罩入口的指向,和采用调向机的方式来完成调向;调向机串接在框架与机座之间,机座在下,框架在上,调向机在中间;机座的长立柱Ⅱ和短立柱Ⅱ下端都设置的行走承重轮总成,滚动地安装在固定于水底硬质地基的机架轨道上,机座由两根长立柱Ⅱ、两根短立柱Ⅱ以及四根水平上横梁、两根水平下横梁和两根斜梁的端部两两相接所构成,机座的侧面呈三角形,三角形的最小内锐角的角度与机架轨道对水平面的安装角度是一对内错角,确保机座的上表面保持水平,调向机置于机座之上,在调向机的上平面之上固定连接框架;它的框架之最上层的平面上设置了风控电动调控器,风控电动调控器通过风力离合器、风力离合板手、调向齿轮连杆、调向齿轮和风力调向舵Ⅰ及方向传感器的联动实现波力机整体的调向。
5.根据权利要求4所述的波力发电装置,其特征是它的海上部分——波力机的组合方式是以波力机单元之传动主轴输出端的伞齿轮与套在花键动力轴上且能够滑动的具有内花键齿的空心轴套外缘上固定连接的棘轮伞齿轮啮合完成组合;花键动力轴置于高低可控的轴承叉架上,轴承叉架由轴承叉与上弹簧筒的盲端固定连接,并从其开口端插入弹簧之后一起插入下弹簧筒的开口端,下弹簧筒的盲端固定于水底硬质基础上;棘轮伞齿轮在花键动力轴上跟随单元形式的波力机的传动主轴末端之伞齿轮啮合转动的同时,通过固定在操作平台上指向相反方向的两支随动叉的拨动而在花键动力轴上无障碍滑动,指向相反方向的两支随动叉的同时,拨压上弹簧筒上的控制突使得轴承叉架脱离花键动力轴上的轴承,安装在花键动力轴上的轴承的直径小于花键动力轴的直径;花键动力轴通过超越离合器与发电机组的前置变速器之输入轴构成离合运行可控状态;参与组合的波力机单元以同样的方式与花键动力轴上的另一个棘轮伞齿轮啮合而进行组合,使得花键动力轴成为多台波力机单元组合在一起的共同连接物;参与组合的波力机单元从自己所配置的各号聚能缸D上端的缸体排气口排出的气体通过输气管、各级止回阀送至共同的储气包系统,再由高压储气包为空气涡轮机供气,空气涡轮机的输出轴通过所配置的超越离合器与发电机组的前置变速器之输入轴构成速控离合运行状态;参与组合的波力机单元从自己所配置的各号聚能缸D上端的缸体排水口排出的水体通过输水管、各级止回阀送至共同的储水包,再由高压储气包为水轮轮机供水,水轮机的输出轴通过所配置的超越离合器与花键动力轴构成速控离合运行状态。
6.根据权利要求5所述的波力发电装置,其特征是它的海上部分——波力机中去掉它的聚能齿条及其相关组件,将聚能缸作为气压缸来运用,采用多级单向止回阀和储气包对所获得的空气进行多次增压,由高压储气包充当空气涡轮机的气动力源,将聚能缸作为抽水机来运用,运用单向止回阀和储水包对所获得的水体进行多次增压,由高压储水包充当水轮机的水动力源;能赋予同一个双工质聚能缸QY具备气压缸和抽水机的双重功能;在缸体上由下至上依其高度依次设有栅阀、过压释放闸G、缸体单向进水口、缸体排水口、不同高度的控制信号排水口、缸体排气口、极压释放闸J、紧急避灾开关、缸内活塞滑轮与滑轮梁,最上面外加一个带通气孔的缸盖;栅阀的开启与关闭受该栅阀所对应的滴漏式变重桶的控制;过压释放闸G的开启与关闭受该过压释放闸所对应的滴漏式变重桶的控制;与缸体单向进水口连通的是常通单向进水阀;与缸体排水口连通的是储水系统和水轮机;与不同高度的控制信号排水口连通的是,常闭单向浮球排水阀,与常闭单向浮球排水阀对应的是控制栅阀的滴漏式变重桶;与缸体排气口连通的是10号排水口、储水系统和空气涡轮机以及常闭单向浮球排水阀,与常闭单向浮球排水阀对应的是控制过压释放闸的滴漏式变重桶、控制过压释放闸的滴漏式变重桶;极压释放闸J与紧急避灾开关受浮体单向活塞配重和浮体放水活门的控制;作为控制缸的双工质聚能缸QY,其下端入口不设栅阀,作为受控缸的双工质聚能缸QY的下端入口设有栅阀。
7.根据权利要求6所述的波力发电装置,其特征是波力发电装置中的岸基部分——低压储气包与低压储水包所循原理与结构是相同的,高压储气包与高压储水包所循原理与结构也是相同的,低压储气包和低压储水包是一些直径依次略小依次充填密封材料的密封环扣的圆筒构成的,其底部圆筒封底,顶部圆筒封顶而构成一个设有进出管道的压力容器;在其外围每隔一圈的圆筒交接处之外圆筒上缘口设有托住增压重物的重物托架和加重钩,且在加重钩能够作用得到的距离上设有重物仓,重物仓置于重物仓框架上,重物仓框架是一个圆形的框架结构,按圆周均布的每一个承重柱上都设有与圆筒级数对应的重物仓,重物仓是增压重物退出增压后的存放处,重物仓的上表面设有重物托举导轮,增压重物由重物托架顶起来之后,由增压重物的重物自带导轮在重物仓端面滚动上升,直至增压重物自动倾向重物仓一侧直至倒入重物仓并在重物托举导轮上滑至重物仓的底部,处于完全退出增压状态;增压重物呈不规则的馒头形状,其底部设有一个缓冲簧,在其远离加重钩的另一侧面且靠近顶部处设有重物自带导轮,其靠近加重钩的那一侧面且靠近底部处设有挂钩槽;增压重物的内部设有一个弧形的重心球滚动腔,其腔内设有通过滚动来自动调整增压重物之重心的重心球;根据储气包中的压力与密封性能的要求,高压储气包和高压储水包常采用密封性能更好的波纹式结构的、完整的、柔性耐压材料制成的、配有进出管道的密封的、自动调整压力的压力容器,这种储气包中除了去掉通过密封材料密封的圆筒而采用一个结构为整体构成的、能按照波纹收缩的气囊及其支架之外,其它构件,加重钩、加重钩万向座、加重钩的限位桩、缓冲簧、配重球、配重球滚动腔、增压重物、重物托举导轮、重物自带导轮、重物托架、重物仓、挂钩槽与直筒式自动调整压力的储气包的构件一样,其支架为分级地上一节活动地插在下一节支架之内的构成形式。
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