CN106401855B - 一种杠杆振荡浮子式波浪蓄能装置及发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种杠杆振荡浮子式波浪蓄能装置，包括开口朝下的壳体、布置于壳体正下方且通过链条轴对称连接壳体底部四周吊环的重球和连接重球下端的锚链，壳体内部安装有杠杆振荡浮子装置，杠杆振荡浮子装置由上而下依次包括连接壳体顶部的拉力弹簧、可伸缩杠杆传动机构组和浮子，拉力弹簧和浮子之间安装有泵气气缸机构，可伸缩杠杆传动机构把所述浮子的上下振荡运动放大并驱动泵气气缸机构作上下往复运动，不断地把压缩空气泵入到所述浮子内部储存起来。本发明还公开了一种杠杆振荡浮子式波浪发电装置。本发明具有结构简单、传动可靠、运动关节不泡在海水中、防腐能力好、维护简单、能适应任何潮位、现场安装投放方便等优点。

Description

一种杠杆振荡浮子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和风能的发电装置，特别是涉及一种杠杆振荡浮子式波浪蓄能及发电装置，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。海洋波浪能及风能的收集、转化和应用，如发电等作为一个刚起步的新领域，其技术还不够成熟，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杠杆振荡浮子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成熟，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。本发明通过在开口朝下的壳体内安装杠杆振荡浮子装置，利用浮子的振荡来吸收波浪能量，并通过杠杆传动机构，把振子的运动进行放大并驱动泵气气缸机构不断地作上下往复运动，从而把压缩空气泵入浮子内部，使波浪能转化为空气能再发电。该装置具有结构简单、传动牢固可靠、容易维护、不易损坏等优点。另外，通过在壳体内壁和浮子之间安装密封环形隔水帘，使内部传动机构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，使主要重量集中于或连接于需要保持相对稳定的壳体端，而需要产生相对运动的浮子端则尽量减轻其重量，使浮子受到的浮力与弹簧力平衡，而不是常规浮子式波浪发电装置的浮子浮力与自身重量平衡，由于浮子自身重量的减轻，有利于其运动惯量的减少，故其运动更为敏感、幅度更大，更有利于波浪能的吸收转化。本装置通过非常简单的杠杆传动机构把浮子的运动进行放大，从而提高了泵气气缸机构的灵敏度和行程，行程的加大则有利于提高泵气机构对空气的压缩程度，并以此实现振荡浮子和泵气气缸机构做功功率的良好匹配，解决常规波浪发电装置对波浪的小幅度缓慢运动不易吸收或需要复杂的匹配转换机构等问题。
本发明采用的技术方案是：
一种杠杆振荡浮子式波浪蓄能装置，包括开口朝下的壳体、布置于所述壳体正下方且通过链条轴对称连接壳体底部四周吊环的重球和连接所述重球下端的锚链，所述壳体内部安装有杠杆振荡浮子装置，所述杠杆振荡浮子装置由上而下依次包括连接壳体顶部的拉力弹簧、可伸缩杠杆传动机构组和兼做蓄能器的封闭空腔式浮子，所述拉力弹簧和所述浮子之间安装有泵气气缸机构，所述可伸缩杠杆传动机构把所述浮子的上下振荡运动放大并驱动所述泵气气缸机构作上下往复运动，不断地把压缩空气泵入到所述浮子内部储存起来。
进一步地，所述的可伸缩杠杆传动机构组包括两组以上以所述壳体的垂直中心轴为对称轴均匀地布置在壳体内壁四周的可伸缩杠杆传动机构，每组可伸缩杠杆传动机构均包括可伸缩杠杆和连杆，所述可伸缩杠杆的下端铰接连杆一端，所述连杆的另一端与所述浮子上部的吊环相铰接，所述可伸缩杠杆中段与固定设置在所述壳体内壁上的作为支点的吊环相铰接，所有可伸缩杠杆的上端共同铰接在接头上后与拉力弹簧相连接。
进一步地，所述泵气气缸机构的下端与设置在所述浮子上中部的吊环相铰接，所述泵气气缸机构上端连接接头上后与拉力弹簧相连接。
进一步地，所述浮子上部中间位置掏空设置有用于容纳所述泵气气缸机构的下凹圆柱空间，在所述下凹圆柱空间中部安装有用于连接所述泵气气缸机构的下端的吊环。为获得足够的泵气效率，一般采用行程较大的细长泵气气缸机构，凹圆柱空间用于容纳泵气气缸机构，起到了在不增加泵气气缸机构直径的基础上，减少了整体高度，从而减少装置的体积和重量。
进一步地，在所述壳体内壁和所述浮子上部四周之间还安装有密封环形隔水帘，使内部传动机构得以密封起来与水隔离，提高系统抗腐蚀能力。
本发明另一方面还提供了一种杠杆振荡浮子式波浪发电装置，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波浪蓄能装置内，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杠杆振荡浮子式波浪发电装置，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波浪蓄能装置外部，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）本发明通过在开口朝下的壳体内安装杠杆振荡浮子装置，利用浮子的振荡来吸收波浪能量，并通过杠杆传动机构，把浮子的运动进行放大，以驱动泵气气缸机构往浮子内泵入压缩空气，使波浪能转化为空气能，具有结构简单、传动可靠、容易维护、不易损坏、能适应任何潮位、现场安装投放方便等优点。
（2）本发明通过合理地分配整个装置的重量，使主要重量集中于或连接于需要保持相对稳定的壳体端，而需要产生相对运动的浮子端则尽量减轻其重量，使浮子受到的浮力与弹簧力平衡，而不是常规漂浮式浮子波浪发电装置的浮子浮力与自身重量平衡，由于浮子自身重量的减轻，有利于其运动惯量的减少，故其运动更为敏感、幅度更大，更有利于波浪能的吸收转化。
（3）本发明通过非常简单的杠杆传动机构把浮子的运动进行放大，从而提高了泵气气缸机构的灵敏度和行程，行程的加大则有利于提高泵气机构对空气的压缩程度，并以此实现振荡浮子和泵气机构做功功率的良好匹配，解决常规波浪发电装置对波浪的小幅度缓慢运动不易吸收或需要复杂的匹配转换机构等问题。
（4）本发明通过在壳体内壁和浮子之间安装密封环形隔水帘，使内部传动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。
（5）本发明可在壳体内部安装气轮发电机作为单个独立发电主体使用，或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。
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为本发明另一实施例的剖视结构示意图。
图4为本发明另一实施例剖视立体结构示意图。
图中所示为：1-壳体；2-链条；3-重球；4-锚链；5-拉力弹簧；6-可伸缩杠杆传动机构组；7-浮子；8-泵气气缸机构；9-可伸缩杠杆；10-连杆；11-密封环形隔水帘；12-接头。
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2所示，一种杠杆振荡浮子式波浪蓄能装置，包括开口朝下的壳体1、布置于所述壳体1正下方且通过链条2（本实施例为四根）轴对称连接壳体1底部四周吊环的重球3和连接所述重球3下端的锚链4，所述壳体1内部安装有杠杆振荡浮子装置，所述杠杆振荡浮子装置由上而下依次包括连接壳体顶部的拉力弹簧5、可伸缩杠杆传动机构组6和兼做蓄能器的封闭空腔式浮子7，所述拉力弹簧5和所述浮子7之间安装有泵气气缸机构8，所述可伸缩杠杆传动机构6把所述浮子7的上下振荡运动放大并驱动所述泵气气缸机构8作上下往复运动，不断地把压缩空气泵入到所述浮子7内部储存起来。
具体地，如图2所示，所述的可伸缩杠杆传动机构组6包括两组以上以所述壳体1的垂直中心轴为对称轴均匀地布置在壳体内壁四周的可伸缩杠杆传动机构，如二至四组，本实施例中，所述可伸缩杠杆传动机构为两组，以所述壳体1的垂直中心轴为对称轴对称分布，每组可伸缩杠杆传动机构均包括可伸缩杠杆9和连杆10，所述可伸缩杠杆9的下端铰接连杆10一端，所述连杆10的另一端与所述浮子7 上部的吊环相铰接，所述可伸缩杠杆9中段与固定设置在所述壳体1内壁上的作为支点的吊环相铰接，所有可伸缩杠杆9的上端共同铰接在接头12上后与拉力弹簧5相连接。
具体地，所述泵气气缸机构8的下端与设置在所述浮子7上中部的吊环相铰接，所述泵气气缸机构8上端连接接头12上后与拉力弹簧5相连接。
具体地，如图3和图4所示，在本发明的另一实施例中，所述浮子7上部中间位置掏空设置有用于容纳所述泵气气缸机构8的下凹圆柱空间，在所述下凹圆柱空间中部安装有用于连接所述泵气气缸机构8的下端的吊环。为获得足够的泵气效率，一般采用行程较大的细长泵气气缸机构，凹圆柱空间用于容纳泵气气缸机构，起到了在不增加泵气气缸机构直径的基础上，减少了整体高度，从而减少装置的体积和重量。
具体地，如图3和图4所示，在所述壳体1内壁和所述浮子7上部四周之间还安装有密封环形隔水帘11。使内部传动机构得以密封起来与水隔离，提高系统抗腐蚀能力。
在上述实施例中，所述壳体1为旋转体，顶部、内壁、下部均安装有吊环，顶部吊环有利于整个装置的起吊和投放，内壁吊环有利于杠杆支点的安装，下部吊环有利于连接重球3的链条2的安装。
所述可伸缩杠杆传动机构把所述浮子7的上下振荡运动放大并驱动所述泵气气缸机构8作上下往复运动，不断地把压缩空气泵入到所述浮子7内部，使波浪能转化为空气能储存起来作为动力源备用。杠杆传动机构把浮子7的运动进行放大，从而提高了泵气气缸机构8的灵敏度和行程，行程的加大则有利于提高泵气气缸机构8对空气的压缩程度，并以此实现振荡浮子和泵气气缸机构8做功功率的良好匹配，解决常规波浪发电装置对波浪的小幅度缓慢运动不易吸收或需要复杂的匹配转换机构等问题。
本发明的另一实施例提供了一种杠杆振荡浮子式波浪发电装置，包括气轮发电机，还包括如权1至权5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波浪蓄能装置的壳体内，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杠杆振荡浮子式波浪发电装置，包括气轮发电机，还包括若干如权1至权5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波浪蓄能装置外部，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杠杆振荡浮子式波浪蓄能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 (6)

1.一种杠杆振荡浮子式波浪蓄能装置，包括开口朝下的壳体(1)、布置于所述壳体(1)正下方且通过链条(2)轴对称连接壳体(1)底部四周吊环的重球(3)和连接所述重球(3)下端的锚链(4)，其特征在于：
所述壳体(1)内部安装有杠杆振荡浮子装置，所述杠杆振荡浮子装置由上而下依次包括连接壳体顶部的拉力弹簧(5)、可伸缩杠杆传动机构组(6)和兼做蓄能器的封闭空腔式浮子(7)，所述拉力弹簧(5)和所述浮子(7)之间安装有泵气气缸机构(8)，所述可伸缩杠杆传动机构组(6)把所述浮子(7)的上下振荡运动放大并驱动所述泵气气缸机构(8)作上下往复运动，不断地把压缩空气泵入到所述浮子(7)内部储存起来；
所述的可伸缩杠杆传动机构组(6)包括两组以上以所述壳体(1)的垂直中心轴为对称轴均匀地布置在壳体内壁四周的可伸缩杠杆传动机构，每组可伸缩杠杆传动机构均包括可伸缩杠杆(9)和连杆(10)，所述可伸缩杠杆(9)的下端铰接连杆(10)一端，所述连杆(10)的另一端与所述浮子(7)上部的吊环相铰接，所述可伸缩杠杆(9)中段与固定设置在所述壳体(1)内壁上的作为支点的吊环相铰接，所有可伸缩杠杆(9)的上端共同铰接在接头(12)上后与拉力弹簧(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的杠杆振荡浮子式波浪蓄能装置，其特征在于：所述泵气气缸机构(8)的下端与设置在所述浮子(7)上部的吊环相铰接，所述泵气气缸机构(8)上端连接接头(12)后与拉力弹簧(5)相连接。
3.根据权利要求2所述的杠杆振荡浮子式波浪蓄能装置，其特征在于：所述浮子(7)上部中间位置掏空设置有用于容纳所述泵气气缸机构(8)的下凹圆柱空间，在所述下凹圆柱空间中部安装有用于连接所述泵气气缸机构(8)的下端的吊环。
4.根据权利要求1所述的杠杆振荡浮子式波浪蓄能装置，其特征在于：在所述壳体(1)内壁和所述浮子(7)上部四周之间还安装有密封环形隔水帘(11)。
5.一种杠杆振荡浮子式波浪发电装置，包括气轮发电机，其特征在于：还包括如权利要求1至4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波浪蓄能装置内，由波浪蓄能装置所储的压缩空气驱动发电。
6.一种杠杆振荡浮子式波浪发电装置，包括气轮发电机，其特征在于：还包括若干如权利要求1至4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波浪蓄能装置外部，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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