CN105351142A

CN105351142A - 一种波浪能发电装置

Info

Publication number: CN105351142A
Application number: CN201510916975.3A
Authority: CN
Inventors: 刘延俊; 罗华清; 张健; 薛钢; 张伟; 张募群; 贾瑞; 丁洪鹏; 刘科显; 丁梁锋
Original assignee: Shandong University
Current assignee: Shandong University
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2016-02-24

Abstract

本发明属于再生能源利用领域，是一种利用海水势能发电的波浪能发电装置。包括吸水缸、蓄水缸、吸水管、排水管、活塞、密封圈、浮块、销轴、支撑平台、吸水缸上部排水口；其特征是还包括压杆、吸水管水轮机发电装置、排水口水轮机发电装置、活塞铰接挡板开关、吸水口铰接挡板开关、过滤网、水管固定架；压杆和台架形成杠杆作用，将波浪对浮块的浮力和重力作用放大，作用于活塞。本发明通过压杆带动活塞往复运动，配合活塞铰接挡板开关和吸水口铰接挡板开关，实现吸水和排水的目的，同时在吸水和排水过程中，分别带动吸水管和蓄水缸排水口中的水轮发电装置发电；通过用阵列的方式组合使用，能够更好是实现对波浪能的利用，达到持续发电目的。本发明为开式结构，受环境影响小，结构简单，便于维护和更换部件。

Description

一种波浪能发电装置

技术领域

本发明属于再生能源利用领域，是一种利用海水势能发电的波浪能发电装置。

背景技术

波浪能和其他海洋能源相比，具有分布广泛，能流密度大，能量形式易于转换等优点，吸引着世界各国的能工巧匠，想方设法转换其为人类所用。现已存在的波能转换装置主要为聚波蓄能式、阀式、点吸收式、摆式等。而现已投入使用的波能发电装置类型主要为聚波式和阀式。专利号为CN200710124322.7的中国专利提出一种将波浪能转化为海水势能的一种装置，波浪直接作用于和液压杆相连的浮子，利用浮子的上下和前后运动，带动活塞往复运动，将海水通过闭式液压缸压入高位蓄水池。其浮子直接和活塞杆相连接，中间没有省力机构。液压缸为双作用缸，吸水和压水同时进行，所需的力较大，所能利用的有效波浪力较小。专利号为CN02132476的中国专利提出一种利用液压缸式波浪能发电装置，通过波浪能带动活塞吸水和排水，使得高位水池和低位水池形成循环。此发明不仅需要建造两个水池，对液压缸的密封要求也较高。其他的波浪能发电装置，结构也比较复杂，维护困难，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种适用于近海布放，结构简单、维护方便、运行稳定的自提水式波浪能发电装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种波浪能发电装置，包括吸水缸、蓄水缸、吸水管、排水管、活塞、密封圈、浮块、销轴、支撑平台、吸水缸上部排水口；活塞杆和活塞固定连接，活塞上装有密封圈，活塞装在吸水缸内；其特征是还包括压杆、吸水管水轮机发电装置、排水口水轮机发电装置、活塞铰接挡板开关、吸水口铰接挡板开关、过滤网、水管固定架；压杆通过销轴分别和支撑平台、浮块和活塞杆连接；吸水缸为开口式活塞缸；吸水管和排水管插入海面以下；吸水管连通大海和吸水缸，吸水管内安装有吸水管水轮机发电装置；吸水缸上部排水口连通吸水缸和蓄水缸，海水通过吸水缸上部排水口进入蓄水缸，蓄水缸通过排水管和大海连通；蓄水缸排水口安装有排水口水轮机发电装置，吸水管和排水管插入海水端分别装有过滤网。

上述波浪能发电装置，其特征是活塞开有活塞排水口，并且活塞排水口安装有活塞铰接挡板开关，活塞下降时，海水可顶开挡板进入吸水缸上腔而活塞抬起时活塞铰接挡板开关闭合，吸水缸上腔内海水无法回流。

上述波浪能发电装置，其特征是活塞上的密封圈周边带有密封圈上部橡胶片和密封圈下部橡胶片。

上述波浪能发电装置，其特征是压杆与活塞杆铰连端所开孔为条形孔。

上述波浪能发电装置，其特征是吸水管水轮机发电装置安装在吸水管水线以下，深度为所测波高的两倍；吸水管和排水管插入海面以下深度为两倍波高。

上述波浪能发电装置，其特征是吸水缸与吸水管接口安装有吸水口铰接挡板开关，活塞上升时海水只可被吸入吸水缸下腔，而活塞下降时，吸水缸下腔内海水无法回流。

与现有波能发电装置相比，本发明的有益效果是：

挡板开关具有单向阀的特性，使海水只可单向流入，但是挡板开关的维护比单向阀更容易。吸水时候，随着海水被吸入吸水缸，从而带动吸水管中的水轮发电机发电。当海水流入蓄水缸后，海水通过带动排水口的水轮发电机发电，并流入大海。实现海水的二次利用。整个发明装置为开式结构，受环境影响小，便于维护和更换部件。活塞密封圈为周边带有上部和下部橡胶片的橡胶密封圈，利用海水压力作用于橡胶片提高密封，所以对缸体制作精度要求低。压杆和支撑平台形成杠杆作用，将波浪对浮块的浮力和浮块的重力放大，作用于活塞。本发明通过活塞往复运动，配合挡板开关的作用，实现吸水和排水的目的，同时在吸水和排水过程中，分别带动吸水管和排水管中的水轮发电装置发电。通过用阵列的方式组合使用，能够更好是实现对波浪能的利用，达到持续发电目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明结构中活塞部件的示意图。

图3为本发明中密封圈的示意图。

图4为本发明的组合利用方式图(波浪运动方向视图)。

图5为本发明的组合利用方式的俯视图。

图中，1－排水管，2－支撑平台，3－排水口水轮机发电装置，4－蓄水缸，5－吸水缸上部排水口，6－密封圈，7－活塞铰接挡板开关，8－活塞杆，9－销轴，10－吸水缸上腔，11－吸水缸，12－吸水口铰接挡板开关，13－活塞排水口，14－吸水缸下腔，15－吸水管，16－吸水管水轮机发电装置，17－压杆，18－浮块，19－水管固定架，20－过滤网，21－活塞，22－密封圈上部橡胶片，23－密封圈下部橡胶片。

具体实施方式：

本发明可作为单个装置单独使用，也可以以阵列方式组合使用。

下面结合附图给出本发明的五个最佳实施例。

实施例一：

结合图1，对单个发明装置描述：浮块18通过销轴9和压杆17铰接，且漂浮在海面上，压杆17通过销轴9和支撑平台2铰接，压杆的条形孔通过销轴9和活塞杆8形成滑动连接。压杆中部和两端各有销钉孔，压杆中部销钉孔到浮块的距离为其到条形孔距离的2倍。活塞杆8和活塞21固定连接，密封圈6周边带有上部橡胶片22和下部橡胶片23，活塞21通过密封圈6与吸水缸11滑动密封，活塞21上开有四个活塞排水口13，活塞排水口13处安有活塞铰接挡板开关7，吸水缸11固定于支撑平台2，吸水管15连通吸水缸11和大海，吸水管15和吸水缸11连接口安有吸水缸铰接挡板开关12；吸水管和排水管插入海水端，深度为两倍波高。蓄水缸4安装于吸水缸11一侧，固定于支撑平台2，通过吸水缸上部排水口5和吸水缸11连通。排水管1连通蓄水缸4和大海。吸水管15水线以下安装有吸水管水轮机发电装置16，吸水管水轮机发电装置16距离海面距离为所测波高的两倍；排水管1和蓄水缸4接口处安有排水口水轮机发电装置3。吸水管15和排水管1通过水管固定架19固定于支撑平台，吸水管15和排水管1与海水接触端安装有过滤网20。

单个发明装置使用过程描述：

①波浪做上下浮动运动，带动浮块18上下浮动，浮块18的上下浮动通过压杆17和支撑平台2形成杠杆作用，转换成活塞杆8和活塞21的上下往复运动。

②当浮块18处于波峰时候，活塞21位于缸体最下方，当浮块18由波峰向波谷运动时候，活塞21开始上升，吸水缸下腔14形成真空，活塞铰接挡板开关7闭合而吸水口铰接挡板开关12打开，海水被吸入吸水缸下腔14，海水被吸入过程中，带动吸水管15中吸水管水轮机发电装置16发电。

③当活塞21再次由波峰向波谷运动时候，由于吸水缸下腔14中已经吸入海水，活塞21向下运动，海水被压缩，吸水口铰接挡板开关12闭合而活塞铰接挡板开关7打开，海水进入吸水缸上腔10。

④当浮块18再次向波峰运动时候重复②的工作方式，同时吸水缸上腔10的海水随着活塞21的上升，由吸水缸上部排水口5流入蓄水缸4，蓄水缸4中的海水通过排水管1流回大海，同时带动排水口的水轮机发电装置3发电。

结合图3介绍密封垫圈使用，本发明装置中，活塞的密封圈周边带有上部橡胶片和下部橡胶片，当活塞上升时，由于活塞上方有海水，海水的压力使得密封圈上部橡胶片22贴紧缸壁，保证密封。当活塞下降时，由于活塞下方有海水，下压时的压力使得密封圈下部橡胶片23贴紧缸壁，保证密封。

实施例二

活塞密封圈6使用液压缸专用密封圈。吸水缸11为开式活塞缸。其他同实施例一。

实施例三

吸水管水轮机发电装置16安装在吸水管15水线以下，距离海面距离为所测波高的三倍。吸水管15和排水管1与海水接触端，与海面距离为三倍波高。其他同实施例一。

实施例四

压杆17和活塞杆8通过滑块机构连接；活塞21对称开设两个活塞排水口13。其他同实施例一。

实施例五：

结合图4和图5，对发明装置通过阵列的方式进行组合的使用情况描述：

①吸水缸11按照左右两列分别阵列于支撑平台2两侧，支撑平台2中部为蓄水缸4，每个吸水缸11通过吸水缸上部排水口5共同连通蓄水缸4。

②吸水缸11阵列方向和波浪运动方向平行。

③浮块18和压杆17通过销轴9连接，压杆17通过销轴9和支撑平台2连接，压杆17通过销轴9和活塞杆8连接，活塞杆8和活塞21固定连接，活塞21安装在吸水缸11中。

④每个装置的均按照③连接方式连接。

⑤阵列方向的浮块18之间的间距为测量波长的一半。

⑥波浪上下波动带动浮块18上下浮动，浮块18连接压杆17通过杠杆作用带动活塞21上下往复运动，实现吸水缸11吸水并把海水排入蓄水缸4。在吸水缸11吸水过程中，带动吸水管15中吸水管水轮机发电装置16发电。

⑦每个吸水缸11中的海水，均通过吸水缸上部排水口5排入同一个蓄水缸4，蓄水缸4中海水通过排水管1流入大海，并带动蓄水缸4排水口的排水口水轮机发电装置3发电。

Claims

1.一种波浪能发电装置，包括吸水缸[11]、蓄水缸[4]、吸水管[15]、排水管[1]、活塞[21]、密封圈[6]、浮块[18]、销轴[9]、支撑平台[2]、吸水缸上部排水口[5]；活塞杆[8]和活塞[21]固定连接，活塞[21]上装有密封圈[6]，活塞[21]装在吸水缸[11]内；其特征是还包括压杆[17]、吸水管水轮机发电装置[16]、排水口水轮机发电装置[3]、活塞铰接挡板开关[7]、吸水口铰接挡板开关[12]、过滤网[20]、水管固定架[19]；压杆[17]通过销轴[9]分别和支撑平台[2]、浮块[18]和活塞杆[8]连接；吸水缸[11]为开口式活塞缸；吸水管[15]和排水管[1]插入海面以下；吸水管[15]连通大海和吸水缸[11]，吸水管[15]内安装有吸水管水轮机发电装置[16]；吸水缸上部排水口[5]连通吸水缸[11]和蓄水缸[4]，蓄水缸[4]通过排水管[1]和大海连通；蓄水缸[4]排水口安装有排水口水轮机发电装置[3]，吸水管[15]和排水管[1]插入海水端分别装有过滤网[20]。

2.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征是活塞[21]开有活塞排水口[13]，活塞排水口[13]安装有活塞铰接挡板开关[7]；活塞[21]下降时，海水可顶开活塞铰接挡板开关[7]进入吸水缸上腔[10]而活塞[21]抬起时活塞铰接挡板开关[7]闭合，吸水缸上腔[10]内海水无法回流。

3.根据权利要求1或2所述的一种波浪能发电装置，其特征是活塞[21]上的密封圈[6]周边带有密封圈上部橡胶片[22]和密封圈下部橡胶片[23]。

4.根据权利要求1或2所述的一种波浪能发电装置，其特征是压杆[17]与活塞杆[8]铰连端所开孔为条形孔。

5.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征是吸水管水轮机发电装置[16]安装在吸水管[15]水线以下，深度为所测波高的两倍；吸水管[15]和排水管[1]插入海面以下深度为两倍波高。

6.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置，其特征是吸水缸[11]与吸水管[15]接口安装有吸水口铰接挡板开关[12]，活塞[21]上升时海水只可被吸入吸水缸下腔[14]，而活塞[21]下降时，吸水缸下腔[14]内海水无法回流。