CN106640503A - 一种具有三自由度六支链海浪能发电装置 - Google Patents
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Abstract
一种具有三自由度六支链海浪能发电装置，其主要包括固定平台、设置在固定平台上的高压汇集油箱、低压分流油箱以及平衡气孔、设置在固定平台和运动浮子之间且密封连接的保护罩、连接固定平台和运动浮子的六个液压缸；液压缸通过单向阀分别与高压汇集油箱和低压分流油箱相连，高压汇集油箱与液压马达的进油口相连，低压分流油箱与液压马达的出油口相连，发电机通过联轴器与液压马达相连。本发明能够充分吸收海浪波动的能量，结构简单、可靠，特别适合用作海浪发电的吸能装置。
Description
技术领域 本发明涉及发电技术领域，特别涉及一种海洋波浪能发电装置。
背景技术 海浪运动可以视为周期性的规则波动，漂浮在海面上的物体随着波浪的推进做上下垂荡运动和随波推进方向的摇摆运动，如果海浪发电装置吸能机构在上下移动和摆动时均能做功，则装置发电效率会大大提高，现有的海浪发电装置吸能机构多数为单一自由度机构，也有全自由度机构，导致海浪发电装置吸能机构的自由度与实际海浪运动不匹配，降低发电效率。目前制约海浪发电技术的应用有以下原因：一是装置发电效率较低，投入与产出不成正比；二是装置结构复杂，连续运行可靠性较低；三是装置寿命低，维修、更换不便。如果能够克服上述不足，海浪发电技术必将得到长足的发展。
发明内容 针对现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单、可靠性高、吸能和发电效率高、复位迅速、密封防腐蚀的三自由度六支链海洋波浪能发电装置。
本发明的海洋波浪能发电装置整体固定在海洋平台上，海洋平台固定于海底。本发明主要包括：固定平台、保护罩、运动浮子、液压缸、高压汇集油箱、低压分流油箱、液压马达、发电机和平衡气囊，其中保护罩为可伸缩的波纹管结构，其两端分别与固定平台和运动浮子固定密封，用于保护液压缸装置和其它件免受海水侵蚀，在保护罩内，六个液压缸并列布置于固定平台与运动浮子之间，六个液压缸活塞杆的端部均通过球副与运动浮子连接，三个液压缸缸体的端部通过转动铰链与固定平台连接，另外三个液压缸缸体的端部通过球副与固定平台连接，转动铰链和球副交错布置，所述运动浮子为密封的圆柱形中空结构，运动浮子随着波浪运动驱动液压装置运动做功；高压汇集油箱和低压分流油箱均设在固定平台上，在高压汇集油箱的上部设有出油孔，其下部设有与液压缸数量相等的进油孔，在低压分流油箱的上部设有进油孔，在下部设有与液压缸数量相等的出油孔；上述所有液压缸均设有进出油口，液压缸进出油口与三通接头的一个油口相连，三通接头的另外两个油孔分别通过第一单向阀和第二单向阀与高压油箱进油孔和低压油箱出油孔连接；设在海洋平台上的液压马达进油孔通过管道与高压汇集油箱出油孔连接，该液压马达的出油孔通过管道与低压分流油箱的进油孔连接，液压马达通过联轴器与设在海洋平台上的发电机连接，高压汇集油箱用于汇集六个液压缸压缩时产生的高压油液，之后通过出油孔以及管路将高压油液输送到液压马达，低压分流油箱用于回收液压马达做功之后的油液，并将其补充到拉伸时的各个液压缸中；蓄能器设置在高压汇集油箱与液压马达进油口之间的管道上；平衡气囊设在海洋平台上，该平衡气囊与设在固定平台上的平衡气孔密封连接，平衡气囊为容积可变的弹性结构，由于整个海浪发电装置为密封结构，运动浮子在上下运动时，平衡气囊能够平衡保护罩内的压力。
本发明的工作原理如下：
本发明装置通过固定平台固接在海洋平台上，海洋平台固定于海底，周期性的波浪作用在运动浮子上，迫使运动浮子随波浪一起运动，运动浮子驱动六个液压缸同时往复运动，当液压缸被压缩时，油液受压经过高压汇集油箱和管路流入液压马达，驱动液压马达运转做功；当液压缸被拉伸时，油液从液压马达的出油口汇集到低压分流油箱中，活塞向后运动形成负压将油液吸入液压缸内，液压缸复位为下一次压缩做功做准备。
当管路中的油压高于设定值时，蓄能器蓄能，当管路中的油压低于设定值时，蓄能器释放能量，最终稳定管路中的油压，使液压马达匀速连续运转，确保发电机稳定输出。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
结构简单、可靠性高、吸能和发电效率高、复位迅速、密封防腐蚀，可用于民用发电、海洋作业平台、海洋浮标、海水淡化等领域。
附图说明
图1为本发明主视示意简图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明装置结构示意简图；
图4为图3的剖视图。
图中：1为海洋平台、2为海洋波浪能发电装置、3为平衡气囊、4为管道、5为蓄能器、6为液压马达、7为联轴器、8为发电机、9为固定平台、10为转动铰链、11为球副、12为液压缸、13为保护罩、14为球副、15为运动浮子、16为软管、17为第一单向阀、18为第二单向阀、19为平衡气孔、20为低压分流油箱进油孔、21为高压汇集油箱出油孔、22为低压分流油箱、23为高压汇集油箱、24为低压分流油箱出油孔、25为高压汇集油箱进油孔、26为液压缸进出油孔。
具体实施方式
在图1所示的三自由度六支链海洋波浪能发电装置示意图中，海洋波浪能发电装置2固定在海洋平台1上，海洋平台固定于海底。如图2、图3和图4所示，保护罩13为可伸缩的波纹管结构，其两端分别与固定平台9和运动浮子15固定密封，用于保护液压缸装置和其它件免受海水侵蚀，在保护罩内，六个液压缸12并列布置于固定平台与运动浮子之间，六个液压缸活塞杆的端部均通过球副14与运动浮子连接，三个液压缸缸体的端部通过转动铰链10与固定平台连接，另外三个液压缸缸体的端部通过球副11与固定平台连接，转动铰链和球副交错布置，所述运动浮子为密封的圆柱形中空结构，运动浮子随着波浪运动驱动液压装置运动做功；高压汇集油箱23和低压分流油箱22均设在固定平台上，在高压汇集油箱的上部设有高压汇集油箱出油孔21，其下部设有与液压缸数量相等的高压汇集油箱进油孔25，在低压分流油箱的上部设有低压分流油箱进油孔20，在下部设有与液压缸数量相等的低压分流油箱出油孔24；上述所有液压缸均设有液压缸进出油口26，液压缸进出油口与三通接头软管16的一个油口相连，三通接头的另外两个油孔分别通过第一单向阀17和第二单向阀18与高压油箱进油孔和低压油箱出油孔连接；设在海洋平台上的液压马达6进油孔通过管道与高压汇集油箱出油孔连接，该液压马达的出油孔通过管道与低压分流油箱的进油孔连接，液压马达通过联轴器7与设在海洋平台上的发电机8连接，高压汇集油箱用于汇集六个液压缸压缩时产生的高压油液，之后通过出油孔以及管路将高压油液输送到液压马达，低压分流油箱用于回收液压马达做功之后的油液，并将其补充到拉伸时的各个液压缸中；蓄能器5设置在高压汇集油箱与液压马达进油口之间的管道4上；平衡气囊3设在海洋平台上，该平衡气囊与设在固定平台上的平衡气孔19密封连接，平衡气囊为容积可变的弹性结构，由于整个海浪发电装置为密封结构，运动浮子在上下运动时，平衡气囊能够平衡保护罩内的压力。
液压系统原理如下：
当液压缸12在运动浮子15的驱动下做压缩运动时，液压缸12内部的油液呈压缩状态，此时第一单向阀17打开，第二单向阀18关闭，被压缩的高压油液通过第一单向阀17和高压汇集油箱进油口25流入高压汇集油箱23，在经过高压汇集油箱出油口21到达液压马达6进油口，驱动液压马达6运转做功；当液压缸12在运动浮子15的驱动下做拉伸运动时，液压缸12内部的油液呈负压状态，此时第一单向阀17关闭，第二单向阀18打开，做功后的油液经低压汇集油箱进油口20进入低压分流油箱22，再经过低压分流油箱出油口24、第二单向阀18进入液压缸12内。
工作原理如下：
通过固定平台固接在海洋平台上，海洋平台固定于海底，周期性的波浪作用在运动浮子上，迫使运动浮子随波浪一起运动，运动浮子驱动六个液压缸同时往复运动，当液压缸被压缩时，油液受压经过高压汇集油箱和管道流入液压马达，驱动液压马达运转做功。当液压缸被拉伸时，油液从液压马达的出油口汇集到低压分流油箱中，活塞向后运动形成负压将油液吸入液压缸内，液压缸复位为下一次压缩做功做准备。
当管道中的油压高于设定值时，蓄能器蓄能，当管路中的油压低于设定值时，蓄能器释放能量，最终稳定管路中的油压，使液压马达匀速连续运转，确保发电机稳定输出。
Claims (2)
1.一种三自由度六支链海浪能发电装置，它固定在海洋平台上，海洋平台固定于海底，其特征是：它主要包括：固定平台、保护罩、运动浮子、液压缸、高压汇集油箱、低压分流油箱、液压马达、发电机和平衡气囊，其中保护罩为可伸缩的波纹管结构，其两端分别与固定平台和运动浮子固定密封，用于保护液压缸装置和其它件免受海水侵蚀，在保护罩内，六个液压缸并列布置于固定平台与运动浮子之间，六个液压缸活塞杆的端部均通过球副与运动浮子连接，三个液压缸缸体的端部通过转动铰链与固定平台连接，另外三个液压缸缸体的端部通过球副与固定平台连接，转动铰链和球副交错布置，高压汇集油箱和低压分流油箱均设在固定平台上，在高压汇集油箱的上部设有出油孔，其下部设有与液压缸数量相等的进油孔，在低压分流油箱的上部设有进油孔，在下部设有与液压缸数量相等的出油孔；上述所有液压缸均设有进出油口，液压缸进出油口与三通接头的一个油口相连，三通接头的另外两个油孔分别通过第一单向阀和第二单向阀与高压油箱进油孔和低压油箱出油孔连接；设在海洋平台上的液压马达进油孔通过管道与高压汇集油箱出油孔连接，该液压马达的出油孔通过管道与低压分流油箱的进油孔连接，液压马达通过联轴器与设在海洋平台上的发电机连接，高压汇集油箱用于汇集六个液压缸压缩时产生的高压油液，之后通过出油孔以及管路将高压油液输送到液压马达，低压分流油箱用于回收液压马达做功之后的油液，并将其补充到拉伸时的各个液压缸中；蓄能器设置在高压汇集油箱与液压马达进油口之间的管道上；平衡气囊设在海洋平台上，该平衡气囊与设在固定平台上的平衡气孔密封连接，平衡气囊为容积可变的弹性结构，由于整个海浪发电装置为密封结构，运动浮子在上下运动时，平衡气囊能够平衡保护罩内的压力。
2.根据权利要求1所述三自由度六支链海浪能发电装置，其特征是：所述运动浮子为密封的圆柱形中空结构。
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