CN106321339A - 一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置及发电装置 - Google Patents

一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置及发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置，包括密闭的浮子、配重、钢缆和锚链，所述配重在所述浮子下方，所述配重上端通过所述钢缆和所述浮子内部相连，所述配重下端和所述锚链连接，浮子内腔由上而下包括彼此密封隔离的设备腔和储能腔，设备腔中间位置安装有气囊泵气装置，储能腔正对所述气囊泵气装置中心位置下方垂直安装有导缆管，以供所述钢缆贯穿所述储能腔后与气囊泵气装置的活动端的下部中央位置相连，活动端的上部通过弹簧与所述设备腔顶部连接。本发明还公开了一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪发电装置。本发明具有结构简单、工作可靠、造价低廉、容易维护、不易损坏、适应性好、现场投放回收简单等优点。

Description

一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置及发电装置
技术领域
本发明涉及一种海洋波浪能发电装置，特别是涉及一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置及发电装置，属于新型可再生能源技术领域。
背景技术
随着世界经济的发展、人口的激增、社会的进步，人类对能源的需求日益增长。为了解决能源的日益紧缺和环境日趋严峻等问题，各国都争相发展可再生能源。海洋波浪能的收集、转化和应用，如发电等作为一个刚起步的新领域，其技术还不够完善，缺乏能长时间投入实际使用的有效装置，存在着易腐蚀、难维护、对环境波浪条件适应性差、易受风暴破坏、转化效率低等问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置及发电装置。
本发明要解决的问题是现有波浪发电装置技术还不够完善，缺乏能长时间投入实际使用的有效装置，存在着易腐蚀、难维护、易损坏、转化效率低等问题。本发明通过在浮子内部安装气囊泵气装置，利用浮子在波浪中的颠簸运动产生的钢缆的拉力变化来作为气囊泵气装置的动力源，使其不断地把压缩空气泵入到所述浮子内部的储能腔储存起来，使波浪能转化为空气能再发电。该装置具有结构简单、工作可靠、造价低廉、容易维护、不易损坏、适应性好、现场投放回收简单等优点。另外，通过在钢缆出口处安装隔水管，使浮子内部得以密封起来与水隔离，解决了常规波浪发电装置运动关节长时间浸泡水中易腐蚀等问题。通过合理地分配整个装置的重量，使作为压载的配重独立配置于浮子之外，同时尽量减轻浮子自身重量，此有利于浮子运动惯量的减少，使其在波浪中的响应更为敏感、幅度更大，也更有利于装置的波浪能吸收转化。
本发明采用的技术方案是：
一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置，包括密闭的浮子、配重、钢缆和锚链，所述配重在所述浮子下方，所述配重上端通过所述钢缆和所述浮子内部相连，所述配重下端和所述锚链连接，所述浮子内腔由上而下包括彼此密封隔离的设备腔和储能腔，所述设备腔中间位置安装有气囊泵气装置，所述储能腔正对所述气囊泵气装置中心位置下方垂直安装有导缆管，以供所述钢缆贯穿所述储能腔后与所述气囊泵气装置的活动端的下部中央位置相连，所述活动端的上部通过弹簧与所述设备腔顶部连接，通过所述活动端的上下运动压迫所述气囊泵气装置，不断地把压缩空气泵入到所述储能腔中储存起来。
进一步地所述气囊泵气装置包括可上下移动的上盖板、下底板、外套管和同心地设置在所述外套管内的内套管，所述内套管和外套管的上、下端分别与所述上盖板和下底板间通过密封手段连接成密闭空间，所述下底板在连接所述内套管的内部中央区域开有导缆孔，以供所述钢缆通过并贯穿所述内套管后与所述上盖板中央部位连接，所述上盖板设置有带止回功能的进气口供气体进入所述气囊泵气装置内部，所述下底板设置有带止回功能的出气口供气体进入所述储能腔内部。
进一步地，所述导缆管下端与所述钢缆之间安装有隔水管，防止水体进入导缆管。
进一步地，所述设备腔顶部安装有和外部连通的L形进气管，既能进气，又能防止水体进入。
进步一地，所述设备腔为“凸”形旋转空间以便于安装较长的所述弹簧，所述储能腔为环形空间。
进一步地，所述内套管和外套管的上、下端分别通过喉箍与所述上盖板和下底板密封连接，方便、快捷、可靠。本发明另一方面还提供了一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪发电装置，包括气轮发电机，还包括如所述的波浪蓄能装置，所述气轮发电机设置在所述浮子内，由波浪蓄能装置所储的压缩空气驱动发电，从而作为单个独立发电主体使用。
本发明另一方面还提供了一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪发电装置，包括气轮发电机，还包括若干如所述的波浪蓄能装置形成的点阵，所述气轮发电机设置在所述浮子外部，各个波浪蓄能装置所储的压缩空气通过管道并联后驱动气轮发电机发电，可实现对加大功率气轮发电机的共同并联发电。
本发明相对于现有技术而言具有以下优点：
（1）本发明通过在浮子内部安装气囊泵气装置，利用配重和浮子间的相对运动来拉动钢缆和弹簧，并驱动与之相连的气囊泵气装置不断地把压缩空气泵入到所述浮子内部，使波浪能转化为空气能，具有结构简单、工作可靠、造价低廉、容易维护、不易损坏、适应性好、现场投放回收简单等优点。
（2）本发明通过合理地分配整个装置的重量，使作为压载的配重独立配置于浮子之外，同时尽量减轻浮子自身重量，此有利于浮子运动惯量的减少，使其在波浪中的响应更为敏感、幅度更大，也更有利于装置的波浪能吸收转化。
（3）本发明通过在钢缆出口处安装隔水管，使浮子内部机构得以密封起来与水隔离，提高抗腐蚀能力，大大提高工作寿命，降低维护成本。
（4）本发明自身具有储能功能，可在浮子内部安装气轮发电机作为单个独立发电主体使用，也可以通过投放多个本装置形成点阵，各装置所储气体通过管道并联输出到外部气轮发电机，进行并联发电，因此能量分配组合灵活多变，通过实时控制能量分配可实现发电机额定功率的稳定发电，解决现有波浪发电装置发电量不稳定问题。
（5）本发明储能所需气体来自大气，不需要额外的载体，因此气动发电相对于液压发电省去了液压油载体及相关装置的麻烦，简单易行。
附图说明
图1为本发明实施例的外部结构示意图。
图2为本发明实施例的剖视结构示意图。
图3为图2中A处放大示意图。
图4为本发明实施例的剖视立体结构示意图。
图中所示为：1-浮子；2-配重；3-钢缆；4-锚链；5-设备腔；6-储能腔；7-气囊泵气装置；8-导缆管；9-上盖板；10-弹簧；11-下底板；12-内套管；13-外套管；14-带止回功能的进气口；15-带止回功能的出气口；16-隔水管；17-进气管；18-喉箍。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的发明目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
如图1至图4所示，一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置，包括密闭的浮子1、配重2、钢缆3和锚链4，
所述配重2在所述浮子1的下方，所述配重2上端通过所述钢缆3和所述浮子1内部相连，所述配重2下端通过所述锚链4和海底锚固，所述浮子1内腔由上而下包括彼此密封隔离的设备腔5和储能腔6，所述设备腔5中间位置安装有气囊泵气装置7，所述储能腔6正对所述气囊泵气装置7中心位置下方垂直安装有导缆管8，以供所述钢缆3贯穿所述储能腔6后与所述气囊泵气装置7的活动端的下部中央位置相连，所述活动端的上部通过弹簧10与所述设备腔5顶部连接，通过所述活动端的上下运动压迫所述气囊泵气装置7，不断地把压缩空气泵入到所述储能腔6中储存起来。
具体地，如图2至图4所示，所述气囊泵气装置7包括可上下移动的上盖板9、下底板11、外套管13和同心地设置在所述外套管13内的内套管12，所述内套管12和外套管13的上、下端分别与所述上盖板9和下底板11间通过喉箍18连接成密闭空间，所述下底板11在连接所述内套管12的内部中央区域开有导缆孔，以供所述钢缆3通过并贯穿所述内套管12后与所述上盖板9中央部位连接，所述上盖板9设置有带止回功能的进气口14供气体进入所述气囊泵气装置7内部，所述下底板11设置有带止回功能的出气口15供气体进入所述储能腔6内部。
具体地，如图2和图4所示，所述导缆管8下端与所述钢缆3之间安装有隔水管16，所述设备腔5顶部安装有和外部连通的进气管17，以供外界气体进入设备腔5，再进一步经气囊泵气装置压缩到储能腔6里面。
具体地，如图2和图4所示，所述设备腔5为“凸”形旋转空间以便于安装较长的所述弹簧10，所述储能腔6为环形空间，所述浮子顶部还安装有起吊板眼，便于设备的投放回收。
所述浮子1和所述配重2在波浪的激励下产生的相对运动拉动所述钢缆3和所述弹簧10，并驱动与之相连的所述气囊泵气装置7的所述上盖板9，不断地把压缩空气泵入到所述储能腔6内部，使波浪能转化为空气能。为了增加所述配重2的附连质量，可采用凹板形结构，并布置于水深较大，波浪影响较小或接近海底的水域。
本发明的另一实施例提供了一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪发电装置，包括气轮发电机，还包括如所述的波浪蓄能装置，所述气轮发吗电机设置在所述浮子1内，由波浪蓄能装置所储的压缩空气驱动发电，从而作为单个独立发电主体使用，实现波浪能的高效利用。
本发明的另一实施例提供了一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪发电装置，包括气轮发电机，还包括若干如所述的波浪蓄能装置形成的点阵，所述气轮发电机设置在所述浮子1外部，各个波浪蓄能装置所储的压缩空气通过管道并联后驱动气轮发电机发电，可实现对加大功率气轮发电机的共同并联发电，实现波浪能的高效利用。
另外，除了发电之外，上述实施例中提供的低成本高可靠密闭型漂浮式波浪发电装置所收集的压缩空气还可为其他装置提供动力源，如气动系统，吹气系统等，在此不再一一赘述。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置，包括密闭的浮子(1)、配重(2)、钢缆(3)和锚链(4)，其特征在于：
所述配重(2)在所述浮子(1)的下方，所述配重(2)上端通过所述钢缆(3)和所述浮子(1)内部相连，所述配重(2)下端和所述锚链(4)连接，所述浮子(1)内腔由上而下包括彼此密封隔离的设备腔(5)和储能腔(6)，所述设备腔(5)中间位置安装有气囊泵气装置(7)，所述储能腔(6)正对所述气囊泵气装置(7)中心位置下方垂直安装有导缆管(8)，以供所述钢缆(3)贯穿所述储能腔(6)后与所述气囊泵气装置(7)的活动端的下部中央位置相连，所述活动端的上部通过弹簧(10)与所述设备腔(5)顶部连接，通过所述活动端的上下运动压迫所述气囊泵气装置(7)，不断地把压缩空气泵入到所述储能腔(6)中储存起来。
2.根据权利要求1所述的低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置，其特征在于：
所述气囊泵气装置(7)包括可上下移动的上盖板(9)、下底板(11)、外套管(13)和同心地设置在所述外套管(13)内的内套管(12)，所述内套管(12)和外套管(13)的上、下端分别与所述上盖板(9)和下底板(11)间通过密封手段连接成密闭空间，所述下底板(11)在连接所述内套管(12)的内部中央区域开有导缆孔，以供所述钢缆(3)通过并贯穿所述内套管(12)后与所述上盖板(9)中央部位连接，所述上盖板(9)设置有带止回功能的进气口(14)供气体进入所述气囊泵气装置(7)内部，所述下底板(11)设置有带止回功能的出气口(15)供气体进入所述储能腔(6)内部。
3.根据权利要求1所述的低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置，其特征在于：所述导缆管(8)下端与所述钢缆(3)之间安装有隔水管(16)。
4.根据权利要求1所述的低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置，其特征在于：所述设备腔(5)顶部安装有和外部连通的L形进气管(17)。
5.根据权利要求1所述的低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置，其特征在于：所述设备腔(5)为“凸”形旋转空间以便于安装较长的所述弹簧(10)，所述储能腔(6)为环形空间。
6.根据权利要求2所述的低成本高可靠密闭型漂浮式波浪蓄能装置，其特征在于：所述内套管(12)和外套管(13)的上、下端分别通过喉箍(18)与所述上盖板(9)和下底板(11)密封连接。
7.一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪发电装置，包括气轮发电机，其特征在于：还包括如权1至权6中任一项所述的波浪蓄能装置，所述气轮发电机设置在所述浮子(1)内，由波浪蓄能装置所储的压缩空气驱动发电。
8.一种低成本高可靠密闭型漂浮式波浪发电装置，包括气轮发电机，其特征在于：还包括若干如权1至权6中任一项所述的波浪蓄能装置形成的点阵，所述气轮发电机设置在所述浮子(1)外部，各个波浪蓄能装置所储的压缩空气通过管道并联后驱动气轮发电机发电。
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