CN105275726A - 一种基于气密封的浮体绳轮波浪发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于气密封的浮体绳轮波浪发电系统，其包括有浮体、发电机、棘轮、绳轮、绳索、液位传感器、控制器、气泵，所述主绳轮通过转轴和密封轴承安装在浮体内的密封腔中，转轴伸出密封腔外部，依次与副绳轮、棘轮和发电机相连；所述主绳索下端穿过密封腔下部的导绳器后，与沉在海底的基石相连，所述副绳索另一端连接一弹簧，所述弹簧上端固定在浮体顶部，所述主绳索和副绳索缠绕方向相反；所述液位传感器安装在密封腔中，当其探测到密封腔内海水液面将超过水位上限时，控制器启动气泵将外部空气泵入密封腔内，液面受迫下降。本发明结构紧凑、密封良好、控制容易，有效解决了海水腐蚀主绳轮、密封腔壁面及轴承等问题。

Description

一种基于气密封的浮体绳轮波浪发电系统

技术领域

本发明涉及一种波浪发电系统，具体是一种基于气密封的浮体绳轮波浪发电系统。

背景技术

开发海洋波浪能发电技术，对缓解世界范围内能源紧张形势、改善地球环境、减少能源污染具有十分重要的意义。

中国专利200810083910.5、200910160518.0、201310363311.X均涉及一种浮体绳轮型波浪能发电系统，该类系统所述绳轮与发电机轴相连，绳轮上缠绕柔性绳索，所述绳索另一端与沉在海底的基石相连，当漂浮在海面上的浮体随波浪做升降运动时，柔性绳轮将通过绳轮带动发电机转动，从而将波浪能转换为电能。和其它波浪发电系统相比，该类系统具有能量转换效率高、结构紧凑、成本低、调试容易的特点。为了防止海水腐蚀，上述系统将发电机、监控单元等内置于漂浮在海上的密闭浮体内，将绳轮、绳索等可能与海水接触的部分单独内置于一套密封腔内，绳轮转轴通过水密封轴承与发电机轴连接。由于绳索必须穿过海水固连到海底的基石上，在其伸展和收卷过程中，海水必将渗入到上述密封腔内，进而腐蚀绳轮、密封腔壁面及轴承等，从而影响发电效率、系统寿命、可靠性等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述浮体绳轮型波浪能发电系统密封效果不理想的问题，提供一种结构紧凑、密封良好、控制容易的基于气密封原理的浮体绳轮波浪发电系统。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种基于气密封的浮体绳轮波浪发电系统，其包括有浮体和安装在浮体中的发电机、棘轮、绳轮、绳索、液位传感器、控制器、气泵，所述绳轮包括主绳轮和副绳轮，所述绳索包括分别缠绕在主绳轮和副绳轮上的主绳索和副绳索，其特征是：所述主绳轮通过转轴和密封轴承安装在浮体内的密封腔中，转轴伸出密封腔外部，依次与副绳轮、棘轮和发电机相连；所述主绳索下端穿过密封腔下部的导绳器后，与沉在海底的基石相连，所述副绳索另一端连接一弹簧，所述弹簧上端固定在浮体顶部，所述主绳索和副绳索缠绕方向相反；所述密封腔是浮体的一部分，其上部位于浮体内，下部向下伸出浮体；所述液位传感器位于密封腔内，所述气泵通过进气管一端连通密封腔，另一端连通浮体外的大气，气泵在控制器控制下，将浮体外部的空气通过进气管输送到密封腔内，实现有效的气密封。

本发明的工作过程是：当浮体随波浪上升时，主绳索拉动主绳轮转动，一部分主绳索从主绳轮上展开，主绳轮带动副绳轮和发电机转动，一部分副绳索缠绕到副绳轮上，弹簧被拉伸，发电机产生电能；当浮体随波浪下降时，弹簧收缩带动绳轮转动，副绳索缠绕部分展开，主绳索被重新收卷到主绳轮上；该过程中，海水可通过导绳器的间隙渗入到密封腔下部，当液位传感器探测到液面将超过水位上限时，控制器启动气泵，将外部空气泵入密封腔内，液面受迫下降，实现有效的气密封。当上述过程不断重复进行时，发电系统便可持续输出电能。对照现有技术，本发明结构紧凑、密封良好、控制容易，有效解决了海水腐蚀主绳轮、密封腔壁面及轴承等问题。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1是本发明组成结构示意图。

图中标号为：1.浮体，2.棘轮，3.发电机，4.副绳轮，5.基石，6.主绳索，7.导绳器，8.液位传感器，9.密封轴承，10.控制器，11.气泵，12.进气管，13.主绳轮，14.密封腔，15.弹簧，16.副绳索。

具体实施方式

从图1可以看出，一种基于气密封的浮体绳轮波浪发电系统，其包括有浮体1和安装在浮体1中的发电机3、棘轮2、绳轮、绳索、液位传感器8、控制器10、气泵11等。所述绳轮包括主绳轮13和副绳轮4，所述绳索包括分别缠绕在主绳轮13和副绳轮4上的主绳索6和副绳索16。

本发明所述主绳轮6通过转轴和密封轴承9安装在浮体1内的密封腔14中，转轴伸出密封腔14外部，依次与副绳轮4、棘轮2和发电机3轴连接。所述主绳索6上端缠绕在主绳轮13上，下端穿过密封腔14下部的导绳器7后，与沉在海底的基石5相连。所述副绳索16在副绳轮4上的缠绕方向与主绳索6缠绕方向相反，副绳索16另一端连接一弹簧15，弹簧15上端固定在浮体1顶部。

所述密封腔14是浮体1的一部分，其上部位于浮体1内，下部向下伸出浮体。所述气泵11通过进气管12一端连通密封腔14，另一端连通浮体1外的大气。所述进气管12为两根，其中一根连接气泵11进气口和浮体外部，另一根连接气泵11出气口和密封腔14进气口。所述液位传感器8位于密封腔14内，用于检测海水液面高度。所述气泵在控制器控制下，将浮体外部的空气通过进气管输送到密封腔内，实现有效的气密封。当液位传感器探测密封腔内海水液面超过水位上限时，控制器启动气泵将外部空气泵入密封腔内，液面受迫下降。

本发明利用液位传感器8探测密封腔14下部液面高度，利用气泵11泵入空气，将液面压迫到极限水位以下，有效避免了海水与主绳轮13、密封轴承9等接触。工作过程中，当浮体1随波浪上升时，主绳索6拉动主绳轮13转动，缠绕在主绳轮13上的部分绳索展开，主绳轮13带动副绳轮4和发电机3转动，副绳轮4将部分副绳索16缠绕到其转体上，弹簧15被拉伸，发电机3产生电能；当浮体1随波浪下降时，弹簧15收缩，副绳索16带动绳轮转动，主绳索6展开部分重新收卷到主绳轮13上；当液位传感器8探测到密封腔14内液面将超过水位上限时，控制器10启动气泵11，浮体1外部空气被泵入密封腔14内，液面受迫下降；当上述过程重复进行时，发电系统将持续输出电能。

本发明结构紧凑、密封良好、控制容易，有效解决了海水腐蚀主绳轮、密封腔壁面及轴承等问题。

Claims (2)

1.一种基于气密封的浮体绳轮波浪发电系统，其包括有浮体和安装在浮体中的发电机、棘轮、绳轮、绳索、液位传感器、控制器、气泵，所述绳轮包括主绳轮和副绳轮，所述绳索包括分别缠绕在主绳轮和副绳轮上的主绳索和副绳索，其特征是：所述主绳轮通过转轴和密封轴承安装在浮体内的密封腔中，转轴伸出密封腔外部，依次与副绳轮、棘轮和发电机相连；所述主绳索下端穿过密封腔下部的导绳器后，与沉在海底的基石相连，所述副绳索另一端连接一弹簧，所述弹簧上端固定在浮体顶部，所述主绳索和副绳索缠绕方向相反；所述密封腔是浮体的一部分，其上部位于浮体内，下部向下伸出浮体；所述液位传感器位于密封腔内，所述气泵通过进气管一端连通密封腔，另一端连通浮体外的大气，气泵在控制器控制下，将浮体外部的空气通过进气管输送到密封腔内，实现有效的气密封。

2.根据权利要求1所述的基于气密封的浮体绳轮波浪发电系统，其特征是：所述进气管为两根，其中一根连接气泵进气口和浮体外部，另一根连接气泵出气口和密封腔进气口。