CN104832362B - 振荡浮子波浪能发电装置机械式潮位自适应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于振荡浮子波浪能发电技术领域，涉及一种应用于浮子波浪能发电装置的潮位自适应系统。浮子安装在导向杆上，液压缸的活塞杆安装在浮子的上端面，导向杆呈双侧对称安装，包括左右两根导向杆，导向杆背离液压缸的一侧，即导向杆外侧均布有齿槽；液压缸连接液压缸离合装置包括离合板，离合板中部与液压缸的缸筒连接，离合板的两端为板翼，板翼套装在导向杆上，使板翼即可卡在齿槽中，又可以脱离齿槽；推拉装置可推动离合板的离合运动，从而调整液压缸缸筒也活塞杆的间距。该装置为纯机械结构，不利用电控系统，结构稳定性强。

Description

振荡浮子波浪能发电装置机械式潮位自适应系统
技术领域
本发明属于振荡浮子波浪能发电技术领域，涉及一种应用于浮子波浪能发电装置的潮位自适应系统。
背景技术
振荡浮子波浪能发电装置通常应用于近岸和离岸海域，包括浮子和安装在浮子上的液压系统，液压系统中的液压缸活塞杆与浮子相连，通过漂浮在海面上的浮子随波浪的上下运动，推动液压缸中的液压油，带动液压马达和发电机转动，将波浪能转换为电能。
振荡浮子波浪能发电装置的稳定性和效率很大程度受海况的影响。浮子的振动受浪高和潮位的影响，当波浪幅度过大易造成液压缸活塞杆的运动行程过大，超过其最大行程限制，造成液压缸的损坏。由于海况复杂多变，为了适应随时变化的水深、浪高，需要为振荡浮子波浪能发电装置加装潮位自适应系统。
常用的潮位自适应系统通常采用电控的方式，通过复杂的电气部件、检测装置和控制系统实现液压缸位置的调整，保证液压缸的缸筒和活塞杆的安全距离。这类电控系统结构复杂，所需电能来自发电装置产生的电能，影响了发电效率，其稳定性也受到发电装置自身稳定性的影响。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种完全采用机械结构，不涉及电控系统，即可以实现对浮子波浪能发电装置进行稳定控制的潮位自适应系统。
本发明的技术方案是：振荡浮子波浪能发电装置机械式潮位自适应系统，其中，振荡浮子波浪能发电装置包括支撑平台、浮子、导向杆、液压缸，导向杆安装在支撑平台上，浮子安装在导向杆上，液压缸的活塞杆安装在浮子的上端面，导向杆呈双侧对称安装，包括左右两根导向杆，导向杆背离液压缸的一侧，即导向杆外侧均布有齿槽；潮位自适应系统包括液压缸离合装置和推拉装置；
液压缸离合装置包括离合板，离合板中部与液压缸的缸筒连接，离合板的两端为板翼，板翼处有圆孔，板翼通过圆孔套装在导向杆上，圆孔可卡在导向杆的齿槽中，圆孔的直径大于导向杆的杆径，使板翼即可卡在齿槽中，又可以脱离齿槽；
推拉装置包括推杆I、推杆II和固定杆，固定杆安装在浮子上，可随浮子上下运动，推杆I和推杆II横向安装在固定杆上，可随固定杆运动，推杆I位于离合板的上部，推杆II位于离合板的下部。
优选的是：离合板呈X形，由左离合板和右离合板交叉而成。X形的离合板可理解为平板状的左离合板和平板状的右离合板交叉构成，二者交叉处与液压缸的缸筒相连。左离合板的两端和右离合板的两端均为板翼，均卡在齿槽中。工作中，推杆I对位于上侧的板翼产生向下的作用力，推杆II对位于下侧的板翼产生向上的作用力。这种结构中有四个板翼卡在齿槽中，结构更稳定，可保证缸筒的受力均匀。
更进一步的，液压缸缸筒上对称设置有延伸杆，左离合板和右离合板的交叉处插装在延伸杆上，左离合板和右离合板可绕延伸杆转动。
更进一步的，左离合板和右离合板之间横向安装有复位弹簧。复位弹簧的作用是：当离合板受到向下或向上的作用力后，将脱离齿槽；当作用力小时候，复位弹簧对离合板施加向内侧的拉力，使离合板重新卡在齿槽中。
更进一步的，左离合板和右离合板交叉处的上方和下方均安装有复位弹簧。
本发明的工作原理如下：固定杆可随着浮子的浮动而上下运动，在固定杆向上运动的过程中，位于离合板下部的推杆II对离合杆施加向上的作用力，使离合杆的板翼产生相对横向的位移，脱离齿槽，向上运动，同时带动液压缸的缸筒向上运动，当浮子位置稳定后，复位弹簧使离合板复位，再卡在齿槽中。同理，在固定杆向下运动的过程中，推杆I对离合杆施加向下的作用力，使离合杆的板翼产生相对横向的位移，脱离齿槽，向下运动，同时带动液压缸的缸筒向下运动，当浮子位置稳定后，复位弹簧使离合板复位，再卡在齿槽中。
本发明的有益效果是：
(1)潮位自适应系统可使液压缸位置随潮位变化进行适应调整，保证了浮子与液压缸之间的有效工作距离，保证发电装置有较高的能量转换效率，同时又避免了活塞杆冲顶或脱离液压缸缸体的危险情况出现。
(2)本发明提供的潮位自适应系统通过离合板控制液压缸缸筒的上下运动，完全由机械结构配合构成，不涉及电子元件以及电控系统，结构上更为简单和稳定，不会受到海洋环境的影响，可长期稳定的在海上恶劣环境下工作，无须经常对其进行维护，使用和维护成本低。
(3)液压离合装置结构多样，形式灵活。
(4)潮位自适应系统不需增加潮位测量仪器，不消耗发电装置上的电能，降低设计成本和生产制造成本，可全天候正常工作，提高了发电装置整体的输出电量。
(5)潮位自适应系统不仅可适应正常的潮汐变化，还可适应大潮差变化和大波浪作用。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图
图2为平板状离合板结构示意图
图3为液压桩结构示意图
图4为浮子、固定杆结构示意图
图中，1-支撑平台，2-浮子，3-导向杆，4-活塞杆，5-齿槽，6-缸筒，7-延伸杆，8-通孔，9-板翼，10-圆孔，11-推杆I，12-推杆II,13-固定杆，14-左离合板，15-右离合板，16-复位弹簧
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步的说明。
振荡浮子波浪能发电装置机械式潮位自适应系统，其中，振荡浮子波浪能发电装置包括支撑平台1、浮子2、导向杆3、液压缸，导向杆3包括左导向杆和右导向杆，二者呈双侧对称安装在支撑平台上，浮子2安装在导向杆3上，液压缸的活塞杆4安装在浮子2的上端面，导向杆3背离液压缸的一侧，即导向杆3外侧均布有齿槽5。
潮位自适应系统包括液压缸离合装置和推拉装置；
液压缸离合装置包括离合板，离合板呈X形，由左离合板14和右离合板15交叉而成。X形的离合板是为平板状的左离合板14和平板状的右离合板15交叉构成，二者交叉处为通孔，液压缸的缸筒6穿过通孔，液压缸的缸筒6侧壁对称设置有延伸杆7，延伸杆7穿过两个离合板的相接处，两个离合板可绕延伸杆7转动。左离合板14的两端和右离合板15的两端均为板翼9，板翼9处有圆孔10，板翼9通过圆孔10套装在左导向杆和右导向杆上，圆孔10可卡在导向杆3的齿槽5中，圆孔10的直径大于导向杆3的杆径，使板翼9即可卡在齿槽5中，又可以脱离齿槽5。与平板状的离合板相比，这种结构中有四个板翼9卡在齿槽中，结构稳定，可保证缸筒的受力均匀。左离合板14和右离合板15之间横向安装有复位弹簧16。复位弹簧16安装于两个离合板交叉处的上方和下方。
推拉装置包括推杆I11、推杆II12和固定杆13，固定杆13安装在浮子2上，可随浮子2上下运动，推杆I11和推杆II12横向安装在固定杆13上，可随固定杆13运动，推杆I11位于离合板的上部，推杆II12位于离合板的下部，推杆I11和推杆II12均和离合板之间存在间隙，间隙的距离由液压缸的活塞杆4和缸筒6之间的安全形成距离决定。
振荡浮子波浪能发电装置潮位自适应系统工作时，浮子2随着波浪而上下运动，带动液压缸的活塞杆4上下运动，由此往复运动，产生电能。
当浮子2随波浪向上运动时，活塞杆4具有向上冲击缸筒6的趋势。由于固定杆13会随着浮子2向上运动，带动推杆II12向上运动，两侧固定杆13上的推杆II12的行程超过推杆II12与左离合板14和右离合板15下板翼9之间的间距时，推杆II12对两侧的板翼9均施加向上的作用力，使离合板产生相对横向位移，产生类似闭合剪刀的运动，两侧的四个板翼9均脱离齿槽5，离合板带动缸筒6向上运动，使缸筒6和活塞杆4之间的安全距离增大，避免活塞杆4冲击缸筒6，造成液压缸损坏。当波浪相对平稳，浮子运动到一相对稳定状态时，复位弹簧16对两个离合板施加相对靠近的作用力，产生类似打开剪刀的运动，使左离合板14和右离合板15重新卡在齿槽5中，恢复到稳定工作状态。
当浮子2随波浪向下运动，活塞杆4具有向下拉伸缸筒6的趋势。两侧固定杆13上的推杆I11的行程超过推杆I11与左离合板14和右离合板15上方板翼9之间的间距时，推杆I11对两侧的板翼9均施加向下的作用力，使离合板产生相对横向位移，产生类似闭合剪刀的运动，两侧的四个板翼9均脱离齿槽5，离合板带动缸筒6向下运动，缩小缸筒6和活塞杆4之间的距离，抵消活塞杆4拉伸液压缸的趋势。当波浪相对平稳，浮子2运动到一相对稳定状态时，复位弹簧16对两个离合板施加相对靠近的作用力，离合板产生类似打开剪刀的运动，使左离合板14和右离合板15重新卡在齿槽5中，恢复到稳定工作状态。

Claims (5)

1.振荡浮子波浪能发电装置机械式潮位自适应系统，所述振荡浮子波浪能发电装置包括支撑平台、浮子、导向杆、液压缸，导向杆安装在支撑平台上，浮子安装在导向杆上，液压缸的活塞杆安装在浮子的上端面，其特征在于：所述导向杆呈双侧对称安装，导向杆外侧均布有齿槽，所述机械式潮位自适应系统包括液压缸离合装置和推拉装置；
所述液压缸离合装置包括离合板，离合板中部与液压缸的缸筒固定连接，离合板的两端为板翼，板翼套装在导向杆上，卡在导向杆的齿槽中，并可脱离齿槽；
所述推拉装置包括推杆I、推杆II和固定杆，固定杆安装在浮子上，推杆I和推杆II横向安装在固定杆上，推杆I位于离合板的上部，推杆II位于离合板的下部。
2.如权利要求1所述的振荡浮子波浪能发电装置机械式潮位自适应系统，其特征在于：所述离合板为平板状，呈倾斜安装。
3.如权利要求1所述的振荡浮子波浪能发电装置机械式潮位自适应系统，其特征在于：所述离合板呈X形，由左离合板和右离合板交叉而成。
4.如权利要求3所述的振荡浮子波浪能发电装置机械式潮位自适应系统，其特征在于：左离合板和右离合板之间横向安装有复位弹簧。
5.如权利要求4所述的振荡浮子波浪能发电装置机械式潮位自适应系统，其特征在于：左离合板和右离合板交叉处的上方和下方均安装有复位弹簧。
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