CN106368905B - 一种海洋风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种海洋风力发电装置,属于风力发电技术领域。本海洋风力发电装置,包括支柱和设置在支柱上端的风力发电机机构,支柱的下端设有浮体,浮体的四个角处均设置有活塞缸,活塞缸包括活塞、缸体和活塞杆,活塞设置在缸体的内腔中,活塞把缸体的内腔分隔为液体腔和气体腔,活塞杆活动设置在缸体的下端,活塞杆和缸体之间密封设置,活塞杆的上端位于气体腔中并且端部和活塞的下侧面固连,活塞杆的上端位于缸体外并且端部设置有调节板,位于浮体对角上的两个活塞缸的液体腔通过液体管连通,气体腔通过气体管连通,浮体的下端面固连有固定环,固定环通过固定绳索和定位锚连接。本发明具有工作平稳,受风浪影响小等优点。

Description

一种海洋风力发电装置
技术领域
[0001]本发明属于风力发电技术领域,涉及一种海洋风力发电装置。
背景技术
[0002]风力发电机是将风能转换为电能的设备。风力发电正在世界上形成一股热潮,因 为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。
[0003]海上风电场因为风力资源丰富,不占用陆地面积等优点,它的经济价值和社会价 值正得到越来越多人的认可。
[0004]当海水较深时,位于海上风电场中的风力发电装置需采用采用浮体结构,它是由 浮体支撑发电机塔架,漂浮在海面上。浮体由缆索牵引,缆索锚固于海底,但是当遇到强风 或大浪时会发生较大幅度的摇动和倾斜,影响风力发电机工作,甚至会影响风力发电机的 安全。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题,提出了一种海洋风力发电装置, 本海洋风力发电装置要解决的技术问题是:有效地减小风浪对海洋风力发电装置造成的晃 动,使海洋风力发电装置受风浪影响小,工作平稳并且可以利用波浪能发电。
[0006] 本发明的目的可通过下列技术方案来实现:一种海洋风力发电装置,包括支柱和 设置在支柱上端的风力发电机机构,所述支柱的下端设置有浮体,所述浮体的水平截面呈 矩形,所述浮体的四个角处均设置有活塞缸,所述活塞缸包括活塞、缸体和活塞杆,所述缸 体具有内腔,所述活塞设置在缸体的内腔中,所述活塞把缸体的内腔分隔为液体腔和气体 腔,所述液体腔位于缸体内腔的上端,所述气体腔位于缸体内腔的下端,所述活塞杆活动设 置在缸体的下端,所述活塞杆和缸体之间密封设置,所述活塞杆的上端位于气体腔中并且 端部和活塞的下侧面固连,所述活塞杆的下端位于缸体外并且端部设置有调节板,位于浮 体对角上的两个活塞缸的液体腔通过液体管连通,位于浮体对角上的两个活塞缸的气体腔 通过气体管连通,所述液体腔和液体管中充满液体,所述气体腔和气体管中充满气体,所述 浮体的下端面的中部固连有固定环,所述固定环和固定绳索的一端连接,所述固定绳索的 另外一端和定位锚连接。
[0007] 本发明的工作原理是这样的,定位锚抛在海底,本海洋风力发电装置通过固定绳 索和浮体连接,所以本海洋风力发电装置只能在固定绳索所限制的范围内浮动,当本海洋 风力发电装置向某一侧倾斜时,位于浮体对角上的两个活塞缸,其中一个活塞缸相对于水 面位置下降,另外一个活塞缸相对水面位置上升,位置下降的活塞缸中的活塞杆所连接的 调节板的下侧面就会受到水的向上作用力,调节板推动活塞向上运动,位置上升的活塞缸 中的活塞杆所连接的调节板的上侧面就会受到水的向下作用力,调节板推动活塞向下运 动,所以位置下降的活塞缸的液体腔中的液体被液体管输送到位置上升的活塞缸的液体腔 中,位置上升的活塞缸的气体腔中的气体通过气体管被输送到位置下降的活塞缸的气体腔 中,从而位置下降的活塞缸中的液体减少,气体增加,位置上升的活塞缸中液体增加,气体 减少,这样可以迫使位置下降的活塞缸和位置上升的活塞缸在液体重力和调节板的助力作 用下均受到反向作用力,有利于减小浮体的震动幅度,保证本海洋风力发电装置较平稳的 工作。
[0008] 具体来说,所述液体腔和液体管中的液体是淡水,淡水腐蚀性小,不会污染环境, 所述气体腔和气体管中的气体是空气,空气不会污染环境,成本低。
[0009] 上述的一种海洋风力发电装置中,所述液体管上设置有当液体管中的液体流动时 能够产生电能的发电装置一,所述发电装置一包括密封箱一、转轴一、发电叶轮一和发电机 二,密封箱一的横截面呈矩形,所述液体管和密封箱一的两相对侧壁连通,所述转轴一转动 设置在密封箱一的另外两相对侧壁上,所述发电叶轮一设置在转轴一上,所述转轴一的一 端伸出密封箱一的侧壁和发电机二的输入端固连,该转轴一和密封箱一的侧壁之间密封设 置,所述发电机二通过支架一设置在密封箱一的外壁上。
[0010] 浮体在海浪的作用下会不断的发生波动,浮体的波动会导致设置在浮体四个角落 上的活塞缸的位置发生变化,位于浮体对角上的两个活塞缸位置变化时,液体管中的液体 就会发生流动,流动的液体可以作用到发电叶轮一上从而带动发电叶轮发生转动,发电叶 轮一带动转轴一转动,转轴一带动发电机二的输入轴转动而发电,从而实现利用波浪能发 电。
[0011] 上述的一种海洋风力发电装置中,所述气体管上设置有当气体管中的气体流动时 能够产生电能的发电装置二,所述发电装置二包括密封箱二、转轴二、发电叶轮二和发电机 三,密封箱二的横截面呈矩形,所述液体管和密封箱二的两相对侧壁连通,所述转轴二转动 设置在密封箱二的另外两相对侧壁上,所述发电叶轮二设置在转轴二上,所述转轴二的一 端伸出密封箱二的侧壁和发电机三的输入端固连,该转轴二和密封箱二的侧壁之间密封设 置,所述发电机三通过支架二设置在密封箱二的外壁上。
[0012] 位于浮体对角上的两个活塞缸位置变化时,气体管中的气体就会发生流动,流动 的气体可以作用到发电叶轮二上而带动发电叶轮二发生转动,发电叶轮二带动转轴二转 动,转轴二带动发电机三的输入轴转动而发电,从而实现利用波浪能发电。
[0013]上述的一种海洋风力发电装置中,所述浮体具有安装腔,所述液体管、气体管、发 电装置一和发电装置二均设置在安装腔中。这样设计可以避免液体管、气体管、发电装置一 和发电装置二直接和外接环境接触,可以避免被海浪拍打而损坏也可以避免被海水腐蚀, 提尚使用寿命。
[0014]上述的一种海洋风力发电装置中,所述风力发电机机构包括壳体、增速器、发电机 一、尾翼、传动轴、固定轴、导流壳和叶轮,所述壳体呈圆管状,所述尾翼设置在壳体的一端, 所述导流壳设置在壳体的另外一端,所述增速器和发电机一设置在壳体内,所述传动轴转 动设置在导流壳上,所述传动轴的一端位于导流壳的外侧并且端部固连有叶轮,所述传动 轴的另外一端位于壳体内并且端部和增速器的输入轴连接,所述增速器的输出轴和发电机 一的输入轴连接,所述固定轴的上端和壳体固连,所述固定轴的下端转动连接在支柱的上 端。风力带动叶轮转动,叶轮带动传动轴转动,传动轴带动增速器的输入轴转动,增速器的 作用是输出轴的速度大于输入轴的速度,所述增速器输出轴带动发电机一的输入轴转动发 电,尾翼的作用是使壳体的轴向始终和风向一致,提高发电的效率。
[0015] 上述的一种海洋风力发电装置中,所述叶轮的叶片有三片。
[0016] 上述的一种海洋风力发电装置中,所述液体管和气体管均为不锈钢管。
[0017] 上述的一种海洋风力发电装置中,所述调节板的形状为圆形。
[0018] 与现有技术相比,本发明利用其自身的结构特点,可以有效地减小风浪造成的晃 动,具有工作平稳,受风浪影响小并且可以利用波浪能进行发电等优点。
附图说明
[0019] 图1是本发明的结构示意图。
[0020] 图2是图1中A-A处的剖视图。
[0021] 图3是图1中B-B处的剖视图。
[0022] 图4是图2中C处的放大图。
[0023] 图5是图3中D处的放大图。
[0024] 图中,1、支柱;2、叶轮;3、传动轴;4、增速器;5、发电机一;6、壳体;6a、导流壳;7、尾 翼;8、固定轴;9、浮体;9a、安装腔;%、固定环;10、活塞缸;10a、液体腔;10b、气体腔;10c、缸 体;l〇d、活塞杆;l〇e、活塞;11、气体管;12、调节板;13、液体管;14、发电装置一;14a、密封箱 一;14b、发电机二;14c、支架一;14d、转轴一;14e、发电叶轮一;15、发电装置二;15a、密封箱 二;15b、发电机三;15c、支架二;15d、转轴二;15e、发电叶轮二;16、定位锚;17、固定绳索。
具体实施方式
[0025] 以下是本发明的具体实施例并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的描述, 但本发明并不限于这些实施例。
[0026] 如图1至图5所示,一种海洋风力发电装置,包括支柱1和设置在支柱1上端的风力 发电机机构,所述支柱1的下端设置有浮体9,所述浮体9的水平截面呈矩形,所述浮体9的四 个角处均设置有活塞缸1〇,所述活塞缸1〇包括活塞l〇e、缸体10c和活塞杆10d,所述缸体10c 具有内腔,所述活塞l〇e设置在缸体l〇c的内腔中,所述活塞10e把缸体10c的内腔分隔为液 体腔10a和气体腔10b,所述液体腔10a位于缸体10c内腔的上端,所述气体腔10b位于缸体 l〇c内腔的下端,所述活塞杆10d活动设置在缸体10c的下端,所述活塞杆10d和缸体10c之间 密封设置,所述活塞杆l〇d的上端位于气体腔l〇b中并且端部和活塞10e的下侧面固连,所述 活塞杆l〇d的下端位于缸体10c外并且端部设置有调节板12,位于浮体9对角上的两个活塞 缸10的液体腔1 〇a通过液体管13连通,位于浮体9对角上的两个活塞缸10的气体腔10b通过 气体管11连通,所述液体腔1 〇a和液体管13中充满液体,所述气体腔10b和气体管11中充满 气体,所述浮体9的下端面的中部固连有固定环%,所述固定环9b和固定绳索17的一端连 接,所述固定绳索17的另外一端和定位锚16连接。
[0027]本发明的工作原理是这样的,定位锚16抛在海底,本海洋风力发电装置通过固定 绳索17和浮体9连接,所以本海洋风力发电装置只能在固定绳索17所限制的范围内浮动,当 本海洋风力发电装置向某一侧倾斜时,位于浮体9对角上的两个活塞缸1〇,其中一个活塞缸 10相对于水面位置下降,另外一个活塞缸10相对水面位置上升,位置下降的活塞缸1〇中的 活塞杆l〇d所连接的调节板12的下侧面就会受到水的向上作用力,调节板12推动活塞l〇e向 上运动,位置上升的活塞缸10中的活塞杆l〇d所连接的调节板12的上侧面就会受到水的向 下作用力,调节板12推动活塞10e向下运动,所以位置下降的活塞缸10的液体腔l〇a中的液 体被液体管13输送到位置上升的活塞缸10的液体腔10a中,位置上升的活塞缸10的气体腔 l〇b中的气体通过气体管11被输送到位置下降的活塞缸10的气体腔10b中,从而位置下降的 活塞缸10中的液体减少,气体增加,位置上升的活塞缸10中液体增加,气体减少,这样可以 迫使位置下降的活塞缸10和位置上升的活塞缸10在液体重力和调节板12的助力作用下均 受到反向作用力,有利于减小浮体9的震动幅度,保证本海洋风力发电装置较平稳的工作。 [0028]具体来说,所述液体腔10a和液体管13中的液体是淡水,淡水腐蚀性小,不会污染 环境,所述气体腔1 〇b和气体管11中的气体是空气,空气不会污染环境,成本低。
[0029]作为优选,所述缸体10c的横截面呈圆形,所述活塞杆10d和缸体10c同轴设置; [0030] 具体来说,所述液体管13上设置有当液体管13中的液体流动时能够产生电能的发 电装置一 14,所述发电装置一 14包括密封箱一 14a、转轴一 14d、发电叶轮一 14e和发电机二 14b,密封箱一 14a的横截面呈矩形,所述液体管13和密封箱一 14a的两相对侧壁连通,所述 转轴一 14d转动设置在密封箱一 14a的另外两相对侧壁上,所述发电叶轮一 14e设置在转轴 一 14d上,所述转轴一 14d的一端伸出密封箱一 14&的侧壁和发电机二14b的输入轴的端部固 连,该转轴一 14d和密封箱一 14a的侧壁之间密封设置,所述发电机二14b通过支架一 14c设 置在密封箱一 14a的外壁上。
[0031] 具体来说,所述转轴一 14d和发电机二14b的输入轴之间还设置有传动机构。
[0032] 浮体9在海浪的作用下会不断的发生波动,浮体9的波动会导致设置在浮体9四个 角落上的活塞缸10的位置发生变化,位于浮体9对角上的两个活塞缸10位置变化时,液体管 13中的液体就会发生流动,流动的液体可以作用到发电叶轮一 I4e上从而带动发电叶轮14e 发生转动,发电叶轮一 14e带动转轴一 14d转动,转轴一 14d带动发电机二14b的输入轴转动 而发电,从而实现利用波浪能发电。
[0033]具体来说,所述气体管11上设置有当气体管11中的气体流动时能够产生电能的发 电装置二I5,所述发电装置二15包括密封箱二15a、转轴二15d、发电叶轮二15e和发电机三 15b,密封箱二1¾的横截面呈矩形,所述液体管13和密封箱二15a的两相对侧壁连通,所述 转轴二15d转动设置在密封箱二15a的另外两相对侧壁上,所述发电叶轮二15e设置在转轴 二15d上,所述转轴二lM的一端伸出密封箱二15a的侧壁和发电机三15b的输入轴的端部固 连,该转轴二15d和密封箱二15a的侧壁之间密封设置,所述发电机三15b通过支架二15c设 置在密封箱二15a的外壁上。
[0034]具体来说,所述转轴二lM和发电机三15b的输入轴之间还设置有传动机构。
[0035]位于浮体9对角上的两个活塞缸1〇位置变化时,气体管丨丨中的气体就会发生流动, 流动的气体可以作用到发电叶轮二15e上而带动发电叶轮二15e发生转动,发电叶轮二15e 带动转轴二15d转动,转轴二lM带动发电机三15b的输入轴转动而发电,从而实现利用波浪 能发电。
[0036]具体来说,所述浮体9具有安装腔9a,所述液体管13、气体管11、发电装置一 14和发 电装置二15均设置在安装腔9a中,这样设计可以避免液体管13、气体管11、发电装置一 14和 发电装置二15直接和外接环境接触,可以避免被海浪拍打而损坏也可以避免被海水腐蚀, 提高使用寿命。
[0037]具体来说,所述风力发电机机构包括壳体6、增速器4、发电机一 5、尾翼7、传动轴3、 固定轴8、导流冗6a和叶轮2,所述壳体6呈圆管状,所述尾翼7设置在壳体6的一端,所述导流 壳6a设置在壳体6的另外一端,所述增速器4和发电机一5设置在壳体6内,所述传动轴3转动 设置在导流壳6a上,所述传动轴3的一端位于导流壳6a的外侧并且端部固连有叶轮2,所述 叶轮2的叶片有三片,所述传动轴3的另外一端位于壳体6内并且端部和增速器4的输入轴连 接,所述增速器4的输出轴和发电机一 5的输入轴连接,所述固定轴8的上端和壳体6固连,所 述固定轴8的下端转动连接在支柱1的上端。
[0038] 风力带动叶轮2转动,叶轮2带动传动轴3转动,传动轴3带动增速器4的输入轴转 动,增速器4的作用是输出轴的速度大于输入轴的速度,所述增速器4输出轴带动发电机一 5 的输入轴转动发电,尾翼7的作用是使壳体6的轴向始终和风向一致,提高发电的效率。
[0039]壳体6和固定轴8的上端固定,固定轴8的下端转动连接在支柱1的上端,这样设计 使得,壳体6和固定轴8的上端之间没有相对运动,有利于提高壳体6的使用寿命。
[0040] 具体来说,所述导流壳6a呈球面形。
[0041] 具体来说,所述液体管13和气体管11均为不锈钢管。不锈钢管不容易生锈,实用寿 命长。
[0042]具体来说,所述调节板12的形状为圆形,所述调节板12与活塞杆10d的下端脱卸式 连接,这样方便更换调节板12。
[0043]具体来说,所述发电机一 5、发电机二14b和发电机三15b均通过导线和用电设备或 者蓄电设备连接。
[0044] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0045] 尽管本文较多地使用了1、支柱;2、叶轮;3、传动轴;4、增速器;5、发电机一;6、壳 体;6a、导流壳;7、尾翼;8、固定轴;9、浮体;9a、安装腔;9b、固定环;1〇、活塞缸等术语,但并 不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本 质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种海洋风力发电装置,包括支柱(1)和设置在支柱(1)上端的风力发电机机构,其 特征在于,所述支柱(1)的下端设置有浮体(9),所述浮体(9)的水平截面呈矩形,所述浮体 (9)的四个角处均设置有活塞缸(1〇),所述活塞缸(10)包括活塞(1〇e)、缸体(1〇c)和活塞杆 (10d),所述缸体(l〇c)具有内胚,所述活塞(l〇e)设置在缸体(l〇c)的内腔中,所述活塞 (l〇e)把缸体(l〇c)的内腔分隔为液体腔(l〇a)和气体腔(10b),所述液体腔(10a)位于缸体 (l〇c)内腔的上端,所述气体腔(10b)位于缸体(l〇c)内腔的下端,所述活塞杆(10d)活动设 置在缸体(10c)的下端,所述活塞杆(l〇d)和缸体(l〇c)之间密封设置,所述活塞杆(10d)的 上端位于气体腔(10b)中并且端部和活塞(10e)的下侧面固连,所述活塞杆(1〇d)的下端位 于缸体(10c)外并且端部设置有调节板(1¾,位于浮体⑼对角上的两个活塞缸(10)的液体 腔(l〇a)通过液体管(1¾连通,位于浮体(9)对角上的两个活塞缸(1〇)的气体腔(i〇b)通过 气体管(11)连通,所述液体腔(10a)和液体管(13)中充满液体,所述气体腔(l〇b)和气体管 (11)中充满气体,所述浮体(9)的下端面的中部固连有固定环(%),所述固定环(9b)和固定 绳索(17)的一端连接,所述固定绳索(17)的另外一端和定位锚(16)连接。
2. 根据权利要求1所述的一种海洋风力发电装置,其特征在于,所述液体管(13)上设置 有当液体管(1¾中的液体流动时能够产生电能的发电装置一(14),所述发电装置一(14)包 括密封箱一(14a)、转轴一(14d)、发电叶轮一(14e)和发电机二(14b),密封箱一(14a)的横 截面呈矩形,所述液体管(1¾和密封箱一(14a)的两相对侧壁连通,所述转轴一(14d)转动 设置在密封箱一(14a)的另外两相对侧壁上,所述发电叶轮一(14e)设置在转轴一(14d)上, 所述转轴一(14d)的一端伸出密封箱一(14a)的侧壁和发电机二(14b)的输入端固连,该转 轴一(14d)和密封箱一(14a)的侧壁之间密封设置,所述发电机二(14b)通过支架一(14c)设 置在密封箱一(14a)的外壁上。
3. 根据权利要求1所述的一种海洋风力发电装置,其特征在于,所述气体管(11)上设置 有当气体管(11)中的气体流动时能够产生电能的发电装置二(15),所述发电装置二(15)包 括密封箱二(15a)、转轴二(15d)、发电叶轮二(15e)和发电机三(15b),密封箱二(15a)的横 截面呈矩形,所述液体管(13)和密封箱二(15a)的两相对侧壁连通,所述转轴二(15d)转动 设置在密封箱二(15a)的另外两相对侧壁上,所述发电叶轮二(15e)设置在转轴二(15d)上, 所述转轴二(15d)的一端伸出密封箱二(15a)的侧壁和发电机三(15b)的输入端固连,该转 轴二(15d)和密封箱二(15a)的侧壁之间密封设置,所述发电机三(15b)通过支架二(15c)设 置在密封箱二(15a)的外壁上。
4. 根据权利要求1或2或3所述的一种海洋风力发电装置,其特征在于,所述浮体(9)具 有安装腔(9a),所述液体管(13)、气体管(11)、发电装置一(14)和发电装置二(15)均设置在 安装腔(9a)中。
5. 根据权利要求4所述的一种海洋风力发电装置,其特征在于,所述风力发电机机构包 括壳体(6)、增速器⑷、发电机一 (5)、尾翼(7)、传动轴(3)、固定轴(8)、导流壳(ea)和叶轮 (2),所述壳体⑹呈圆管状,所述尾翼⑺设置在壳体⑹的一端,所述导流壳(如)设置在壳 体⑹的另外一端,所述增速器⑷和发电机一⑸设置在壳体⑹内,所述传动轴⑶转动设 置在导流壳(6a)上,所述传动轴(3)的一端位于导流壳(6a)的外侧并且端部固连有叶轮 (2),所述传动轴(3)的另外一端位于壳体(6)内并且端部和增速器(4)的输入轴连接,所述 增速器⑷的输出轴和发电机一⑸的输入轴连接,所述固定轴⑻的上端和壳体⑹固连, 所述固定轴⑻的下端转动连接在支柱(1)的上端。
6. 根据权利要求5所述的一种海洋风力发电装置,其特征在于,所述叶轮(2)的叶片有 三片。
7. 根据权利要求3所述的一种海洋风力发电装置,其特征在于,所述液体管(13)和气体 管(11)均为不锈钢管。
8. 根据权利要求1或2或3所述的一种海洋风力发电装置,其特征在于,所述调节板(12) 的形状为圆形。
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