CN1064134A - 一种浮体式波能利用装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种浮体式波浪能收集、利用装置，由 浮体、系留装置和能量转换装置构成。其特点是浮体 是耐压容器，浮体随波上下，其上的驱动杠杆由索链 牵动，通过油泵，蓄能器和特设的缩径套塞压气机将 高压空气压入浮体，再驱动气马达和发电机发电。索 链长度通过水位开关和电机铰盘调节。该装置不受 潮汐和波幅影响，能系留在海面上持续正常工作。

Description

本发明涉及以利用波能为特点的机械装置，特别是一种浮体式波能利用装置。

波浪拥有无限的能量，如何将这些能量提取、收集起来，加以利用，是人们多年来追求的目标。从水体的波浪运动中提取能量的装置已有众多发明、专利，如美国专利4398095公开的浮体式波浪激励的电力发电系统是利用被锚定在一水体底部的活塞-唧筒式泵来提取波浪能量。中国专利GK87104861公开的是一种对上述美国专利加以改进的发明，设计了以保持活塞和唧筒间回弹拉力的机械拉紧装置以及唧筒的入口和出口止回阀等，以利用高压水流开动水力发电机。再有中国专利CN85107154A公开的一种波能发电机，是设计了按所谓基谐模操作的共振室，这种共振室建造在海床上，可将波浪的振幅加大，因而有可能使共振室内的浮体和泵有增大的能量输出，以发出更多的电能。

通观现有技术的发明方案，其主要特点是不能很好地适应潮汐变化和波浪振幅的变化，因而不能相对稳定地持续工作，难以实际应用。

本发明的目的是提供一种适应潮汐变化，不论波浪振幅大小都能持续工作的波浪能利用装置。

为达以上目的，设计了一种漂浮水面的浮体装置，该装置由浮体、系留装置和能量转换装置组成。其中的浮体是一个耐压容器，容器上面设置能量转换装置，能量转换装置包括将波浪上下涌动的机械能转换成耐压容器中的压力能的空气压缩机和油泵，以及将耐压容器中的压力能转换成机械能和电能的气马达和发电机，空气压缩机的压气缸由两个以上的活塞面积递减的子气缸套接而成，一级子气缸活塞上有进气阀与缸盖上的进气孔相通，二级及二级以后的子气缸活塞和缸底上面有排气阀;与一级以后的子气缸活塞对应的缸筒上有弹性定位销，末级以前的各子气缸活塞上有斜面推杆;空气压缩机和油泵的活塞杆与同一驱动杠杆连接，驱动杠杆水平设置，其支点连接在浮体上，其力臂端有一带锁定机构的索链铰盘，索链铰盘的驱动装置是由浮体上的水位开关控制的双向电机，铰盘上的索链向下穿过浮体与系留装置连接;系留装置由固定在海床上的柱桩或沉重物和索链组成，给予浮体的拉力稍大于浮体的浮力。

该装置可设置在任意深度的海水中，浮体浮在水面、部分没入水中，系留装置将其向下拉紧，波浪向上涌动，浮体上升，系留装置的索链即牵动绞盘索链和驱动杠杆，使油泵向蓄能器泵油蓄能，波浪下落，浮体下降，索链放松，蓄能器内的高压油进入油泵，推动驱动杠杆和空气压缩机活塞压气，使高压空气进入耐压容器，耐压容器中的高压空气推动气马达，带动发电机发电。由于波浪振幅的大小不一，波浪对浮体的上托力从波谷到波峰逐渐减少，空气压缩机和油泵的活塞行程会或长或短，活塞所受推力由大变小，为此而设计的由活塞面积递减的子气缸套接而成的压气缸能逐级压气、增压，为耐压容气提供高压空气保证气马达正常工作。当海平面随潮汐变化时，浮体上的水位开关即操作锁定机构和双向电机，使驱动杠杆力臂端的索链铰盘收短或放长索链，使系留索链对浮体的拉力始终稍大于浮体的浮力，保征驱动杠杆能随波浪的涌动而上下，正常工作，浮体上还装有保护设备的防护罩，所以本发明具有不受潮汐影响，不论波浪高低均能正常工作，将波能转换为压力能或电力的优点。

本发明中驱动索链铰盘的也可以是由水位开关操作阀、管控制的气马达，以利用耐压容器中的高压空气。

系留装置中的柱桩或沉重物最好是三个，三角形置于海床，三根系留索链的会合点（套环）接近浮体（低潮时），使浮体与系留中心尽量垂直。

以下结合附图实施例进一步描述本发明。

图1为本发明的实施例浮体式波能发电装置示意图。

图2中为本发明中空气压缩机的缩径套塞压气缸示意图。

如图1所示，浮体5是耐压容器，其形状是上下端为球面的扁圆柱体，也可以是长筒、船体等其它形状。浮体5上设置驱动杠杆10，空气压缩机13、油泵8、蓄能器9，气马达19和发电机17等。驱动杠杆10的支点11连接在浮体5的防护罩12上，驱动杠杆10的力臂端是带锁定机构和双向电机15的索链铰盘14，索链铰盘14上的索链16穿过浮体5中部的通孔6，向下与系留装置的套环4连接，套环4通过三根索链3和插入海床2的水泥桩1定位。浮体5上的水位开关27的上触点26和下触点29由浮球28触动，由蓄电池7提供电力使索链铰盘14的锁定机构和双向电机15工作，当浮体5随波浪上浮驱动杠杆10向下，油泵8向蓄能器9压油蓄能;浮体5下浮时，索链16放松，驱动杠杆10被油泵8上推，使空气压缩机13向浮体5耐压容器压送高压空气。压储在浮体5内的高压空气，经油水分离器25、截气阀24、滤气管23、调压阀22、油雾器21、配气阀20、驱动气马达19经联轴器18带动发电机17发电。

如图2所示，空气压缩机的缩径套塞压气缸由缸筒30，一级子气缸活塞32、二级子气缸活塞35、三级子气缸活塞39、气缸底41和缸盖44组成。一级子气缸活塞32上有进气阀43和缸盖44上的进气孔45相通。二级子气缸活塞35、三级子气缸活塞39和缸底41上有排气阀36、40和42。缸筒30上弹性定位销34和38。一级子气缸活塞32上有斜面推杆33、二级子气缸活塞35上有斜面推杆37。一级子气缸活塞32被推动时，二级子气缸活塞35被弹性定位销34锁定不动，直至一级子气缸活塞32与二级子气缸活塞35之间的空气经排气阀36完全压缩排出后，斜面推杆33使弹性定位销34缩入缸筒30，二级子气缸活塞35才随一级子气缸32移动，此时，三级子气缸活塞39仍被弹性定位销38锁定不动，直至二级子气缸35和三级子气缸活塞39之间的空气经排气阀40完全压缩排出后，斜面推杆37使弹性定位销缩入缸筒30，三级子气缸活塞39才移动压气，子气缸活塞之间的弹簧31可使活塞回位。

作为一种实施例，图1中的索链铰盘14上的双向电机15可以是由水位开关27控制的气马达，以利用浮体5内的高压空气。

Claims (3)

1、一种由浮体、系留装置和能量转换装置组成的浮体式波能利用装置，其特征在于，所说的浮体是一种耐压容器，容器上面设置能量转换装置，能量转换装置包括空气压缩机和油泵以及气马达和发电机，空气压缩机的压气缸由两个以上的活塞面积递减的子气缸套接而成，一级子气缸上有进气阀与缸盖上的进气孔相通，二级及二级以后的子汽缸活塞和缸底上有排气阀；与一级以后的子气缸活塞对应缸筒上有弹性定位销，末级以前的各子气缸活塞上有斜面推杆；空气压缩机和油泵与驱动杠杆连接，驱动杠杆水平设置，其力臂端有带锁定机构的索链铰盘，索链铰盘的驱动装置是由浮体上的水位开关控制的双向电机，铰盘上的索链向下穿过浮体与系留装置连接；系留装置由固定在海床上的柱桩或沉重物和索链组成，浮体上有防护罩。

2、根据权利要求1所述的浮体式波能利用装置，其特征在于所说的索链铰盘上的双向电机是气动马达，由水位开关，操作阀、管和浮体相连。

3、根据权利要求1或2所述的浮体式波能利用装置，其特征在于所说的系留装置中的柱桩或沉重物是三个，三角形置于海床、三根系留索链的会合点（套环）接近浮体（低潮时）。

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