CN106870265A - 气压式波浪能采集及发电装置 - Google Patents

Abstract

气压式波浪能采集及发电装置，涉及波浪能发电，该装置中将波浪能发电过程分为气压蓄能和气压发电两个独立的阶段，即先将波浪能转化为气压能存储于蓄能器中，再由蓄能器中的高压气体驱动发电机发电；系统装置主要包括浮子、充气缸、充气缸行程变换装置、气压蓄能器、气缸、电磁阀及其控制器、直线电机等；浮子将采集到的波浪机械能经行程或频率变换充气机构传递到充气缸，充气缸将高压气体压缩存储至气压蓄能器，蓄能器中的高压气体经过气缸将气压能转变为机械能，然后带动直线发电机发电。有效提高了中小波浪能的收集利用，一台发电机可对应若干个蓄能器，发电平稳，损耗小、成本低。

Description

气压式波浪能采集及发电装置

技术领域

本发明涉及波浪能发电，尤其是涉及气压式波浪能采集及发电装置。

背景技术

波浪能是一种取之不尽的清洁能源，近年来，波浪能的开发利用受到了国内外的广泛关注，并进行了许多研究。通常的波浪能发电系统的基本过程是：波浪的机械运动带动浮子运动，浮子的运动经机械传动传递到发电机，然后由发电机将机械能转化为电能。波浪能发电机可采用旋转式发电机和直线发电机，直线发电机相对于旋转式发电机的优点是可由浮子直接驱动，省去了许多复杂的传动机构，结构简单紧凑，能量损耗较小。

尽管波浪能的能量密度很大，但其运动速度慢、功率密度较小，而发电机的特性要求输入能量具有高速度、高功率密度等特点，这一矛盾目前仍是制约波浪能有效开发利用的瓶颈技术问题。

目前国内外已开发了众多波浪能采集与发电装置，但在实施过程中仍存在许多问题和缺陷，主要表现为：(1)发电不稳定，不同海域或者是同一海域在不同时段波浪大小差异较大，设计与波浪动态变化相适应的发电装置比较困难，此外，波浪不稳定导致发出的电谐波较多，电压起伏大；(2)波浪能的采集比较困难，特别是一般的近海区域，波浪较小，波的叠加干涉使波形不规则很难采集，采集到的能量也很难驱动发电机运动而发电；(3)能量转换的转换效率不够理想，旋转发电机若要产生高的发电功率要求转子转速要高，输入扭矩要大，而运动速度慢、浪高较低的波浪难以满足该条件，且存在转动惯量大、传动系统效率低等缺点，对直线发电机来说也存在移动系统重量大、惯性大、行程短、消耗功率多的不足。

发明内容

为了克服现有波浪能发电装置发电不稳定、中小波浪的能量难以驱动电机工作，发电效率低等不足，本发明提供具有波浪能能量采集效率高、损耗低、发电平稳可控等优点的气压式波浪能采集及发电装置。

本发明的第一技术方案如下：

本发明设有浮子、法兰、浮子推杆、浮子导向轴、大齿轮连杆、大齿轮、小齿轮、小齿轮连杆、活塞杆、充气缸、活塞、复位弹簧、单向阀、气压蓄能器、电磁阀控制器、电磁阀、摆动气缸、曲柄滑块机构、直线导轨、永磁体安装固定轴、永磁体、隔铁、线圈和壳体；

所述浮子与浮子推杆通过法兰固接，浮子和浮子推杆随波浪起伏在浮子导向轴中上下移动，连杆一端与浮子推杆销连接，连杆另一端用销偏心连接到大齿轮上，大齿轮与小齿轮形成增速机构，连杆一端采用销偏心连接到小齿轮上，连杆另一端销连接到充气缸的活塞杆，活塞杆推动活塞经单向阀向气压蓄能器中充入高压气体，充气缸中的复位弹簧具有复位和缓冲作用，气压蓄能器中的高压气体由电磁阀和电磁阀控制器送入摆动气缸，摆动气缸上的摆动输出轴连接到曲柄滑块机构并驱动线圈在直线导轨上做往复直线运动而发电，直线电机由永磁体安装固定轴、永磁体、隔铁、线圈和壳体组成。动圈型直线发电机工作时永磁体不动线圈作直线运动。

所述浮子与浮子推杆通过法兰用螺钉固接。

本发明的第二技术方案如下：

本发明设有浮子、法兰、浮子推杆、浮子导向轴、活塞杆、充气缸、活塞、复位弹簧、单向阀、气压蓄能器、电磁阀控制器、电磁阀、永磁体安装固定轴、永磁体、隔铁、线圈、壳体、杠杆、固定支点、气缸、活塞杆和连轴器；

浮子与浮子推杆的一端通过法兰紧固连接，浮子、浮子推杆随波浪起伏在浮子导向轴中上下移动，浮子推杆的另一端用销轴连接到杠杆上，杠杆的一端与固定支点销轴连接另一端与充气缸的活塞杆销连接，充气缸中的复位弹簧具有复位和缓冲作用，活塞杆推动活塞经单向阀向气压蓄能器中充入高压气体，气压蓄能器中的高压气体由电磁阀及电磁阀控制器送入气缸，气缸上的活塞杆通过连轴器与永磁体固定安装轴相连，从而驱动永磁体做往复直线运动而发电，直线电机由永磁体安装固定轴、永磁体、隔铁、线圈和壳体组成。动铁型直线发电机工作时线圈不动永磁体作直线运动。

本发明将波浪能发电过程分为气压蓄能和气压发电两个独立的阶段，气压蓄能过程中将波浪能转化为压缩气体能存储在气压蓄能器中，气压发电程是利用蓄能器中的高压气体驱动发电机发电；浮子推杆及浮子随波浪起伏在浮子导向轴中上下移动，浮子推杆驱动充气缸经单向阀向气压蓄能器中充气，充气缸活塞的运动行程或频率由充气缸行程变换装置控制；蓄能器中的高压气体经过气缸将气压能转变为机械能，气缸推杆的机械直线往复运动带动直线发电机发电，气缸推杆的运动速度和频率等由电磁阀、电磁阀控制器控制。

本发明具有以下技术效果：

1、提高了中小波浪的有效利用，克服了较小波浪不能驱动电机发电而不能利用的不足；

2、由蓄能器驱动发电机发电调速方便，工作平稳，谐波少；

3、能量损耗小、发电效率高；

4、气动方式对环境无污境；

5、将多个气压蓄能器收集后只需一台发电机发电，发电系统成本大大下降。

附图说明

图1是本发明实施例1的原理及结构图。

图2是本发明实施例2的原理及结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1所示，本实施例的特点之一是直线发电机采用动圈型，线圈组件在直线滑动导轨上运动，因而摩擦力小，驱动力小，避免了动铁型直线电机移动部件惯性大、损耗大的缺点，线圈组件采用摆动气缸驱动使得选取的气缸行程小、结构紧凑、成本低；另一特点是波浪能驱动充气缸时采用了齿轮增速机构，该机构将波浪的慢速运动变换为充气缸活塞的小行程、高频运动，使气缸的行程要求降低，特别是当浮子上升和下降时均可进行充气，能量采集效率高，对大、小波浪圴有良好适应性。

本发明设有浮子1、法兰2、浮子推杆3、浮子导向轴4、大齿轮连杆5、大齿轮6、小齿轮7、小齿轮连杆8、活塞杆9、充气缸10、活塞11、复位弹簧12、单向阀13、气压蓄能器14、电磁阀控制器15、电磁阀16、摆动气缸17、曲柄滑块机构18、直线导轨19、永磁体安装固定轴20、永磁体21、隔铁22、线圈23和壳体24；

所述浮子1与浮子推杆3通过法兰2固接，浮子1和浮子推杆3随波浪起伏在浮子导向轴4中上下移动，连杆5一端与浮子推杆3销连接，连杆5另一端用销偏心连接到大齿轮6上，大齿轮6与小齿轮7形成增速机构，连杆8一端采用销偏心连接到小齿轮7上，连杆8另一端销连接到充气缸10的活塞杆9，活塞杆9推动活塞11经单向阀13向气压蓄能器14中充入高压气体，充气缸10中的复位弹簧12具有复位和缓冲作用，气压蓄能器14中的高压气体由电磁阀16和电磁阀控制器15送入摆动气缸17，摆动气缸17上的摆动输出轴连接到曲柄滑块机构18并驱动线圈23在直线导轨19上做往复直线运动而发电，直线电机由永磁体安装固定轴20、永磁体21、隔铁22、线圈23和壳体24组成。动圈型直线发电机工作时永磁体不动线圈作直线运动。

所述浮子1与浮子推杆3通过法兰2用螺钉固接。

实施例2

如图2所示，本实施例的特点之一是直线发电机采用动铁型，其优点是结构简单、气缸活塞杆运动速度快，不足之处是永磁铁组件重量大、需要大的驱动力、能量损耗较大且气缸行程较长；另一特点是波浪能驱动充气缸时采用了杠杆机构，使充气行程加大，结构简单，其缺点是充气缸对太大或太小的波浪适应性较差。

本发明设有浮子1、法兰2、浮子推杆3、浮子导向轴4、活塞杆9、充气缸10、活塞11、复位弹簧12、单向阀13、气压蓄能器14、电磁阀控制器15、电磁阀16、永磁体安装固定轴20、永磁体21、隔铁22、线圈23、壳体24、杠杆25、固定支点26、气缸27、活塞杆28和连轴器29；

浮子1与浮子推杆3的一端通过法兰2紧固连接，浮子1、浮子推杆3随波浪起伏在浮子导向轴4中上下移动，浮子推杆3的另一端用销轴连接到杠杆25上，杠杆25的一端与固定支点26销轴连接另一端与充气缸10的活塞杆9销连接，充气缸10中的复位弹簧12具有复位和缓冲作用，活塞杆9推动活塞11经单向阀13向气压蓄能器14中充入高压气体，气压蓄能器14中的高压气体由电磁阀16及电磁阀控制器15送入气缸27，气缸27上的活塞杆28通过连轴器29与永磁体固定安装轴20相连，从而驱动永磁体21做往复直线运动而发电，直线电机由永磁体安装固定轴20、永磁体21、隔铁22、线圈23和壳体24组成。动铁型直线发电机工作时线圈不动永磁体作直线运动。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，本领域的技术人员，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下，给出其他实施例。

Claims (3)

1.气压式波浪能采集及发电装置，其特征在于设有浮子、法兰、浮子推杆、浮子导向轴、大齿轮连杆、大齿轮、小齿轮、小齿轮连杆、活塞杆、充气缸、活塞、复位弹簧、单向阀、气压蓄能器、电磁阀控制器、电磁阀、摆动气缸、曲柄滑块机构、直线导轨、永磁体安装固定轴、永磁体、隔铁、线圈和壳体；

所述浮子与浮子推杆通过法兰固接，浮子和浮子推杆随波浪起伏在浮子导向轴中上下移动，连杆一端与浮子推杆销连接，连杆另一端用销偏心连接到大齿轮上，大齿轮与小齿轮形成增速机构，连杆一端采用销偏心连接到小齿轮上，连杆另一端销连接到充气缸的活塞杆，活塞杆推动活塞经单向阀向气压蓄能器中充入高压气体，充气缸中的复位弹簧具有复位和缓冲作用，气压蓄能器中的高压气体由电磁阀和电磁阀控制器送入摆动气缸，摆动气缸上的摆动输出轴连接到曲柄滑块机构并驱动线圈在直线导轨上做往复直线运动而发电，直线电机由永磁体安装固定轴、永磁体、隔铁、线圈和壳体组成。

2.如权利要求1所述气压式波浪能采集及发电装置，其特征在于所述浮子与浮子推杆通过法兰用螺钉固接。

3.气压式波浪能采集及发电装置，其特征在于设有浮子、法兰、浮子推杆、浮子导向轴、活塞杆、充气缸、活塞、复位弹簧、单向阀、气压蓄能器、电磁阀控制器、电磁阀、永磁体安装固定轴、永磁体、隔铁、线圈、壳体、杠杆、固定支点、气缸、活塞杆和连轴器；

浮子与浮子推杆的一端通过法兰紧固连接，浮子、浮子推杆随波浪起伏在浮子导向轴中上下移动，浮子推杆的另一端用销轴连接到杠杆上，杠杆的一端与固定支点销轴连接另一端与充气缸的活塞杆销连接，充气缸中的复位弹簧具有复位和缓冲作用，活塞杆推动活塞经单向阀向气压蓄能器中充入高压气体，气压蓄能器中的高压气体由电磁阀及电磁阀控制器送入气缸，气缸上的活塞杆通过连轴器与永磁体固定安装轴相连，从而驱动永磁体做往复直线运动而发电，直线电机由永磁体安装固定轴、永磁体、隔铁、线圈和壳体组成。