CN110486256A - 一种海洋工程用泵水设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋工程用泵水设备，其包括海底基础、两个以上竖直支撑柱、固定缸总成、伸缩缸总成和压缩气体生成装置，两个以上竖直支撑柱的下端与海底基础固接，所述的伸缩缸总成位于固定缸总成的下部，所述的伸缩缸总成沿着竖直支撑柱上下位移，所述的伸缩缸总成与压缩气体生成装置连通，所述的伸缩缸总成上升时通过固定缸总成将海水输送至海水平面之上，伸缩缸总成包括伸缩缸和进气排水调整升降的水气分离式潜水箱体，水气分离式潜水箱体位于伸缩缸的下方，所述的压缩气体生成装置与水气分离式潜水箱体连通。本发明一种海洋工程用泵水设备采用这样的结构，减少施工难度，能适应海洋地理环境，能提高海水输送至海水平面之上的效率，降低使用成本。

Description

一种海洋工程用泵水设备

技术领域

本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种海洋工程用泵水设备。

背景技术

月球引力的变化会引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水潮落及海水流动所产生的能量，称为潮汐能。海洋潮汐能作为一种清洁能源，人们已经致力于海洋潮汐能的利用，中国专利公开了一种海洋潮汐能伸缩缸水泵，包括浮体总成、伸缩缸和下底座缸，所述的浮体总成位于伸缩缸的上方，所述的下底座缸位于伸缩缸的下方，所述的下底座缸具有排水口，所述的伸缩缸由两个法兰盘和伸缩缸本体组成，伸缩缸本体位于两个法兰盘之间，所述的浮体总成具有多个中空的上浮筒，所述的上浮筒的空腔内落潮时具有增加上浮筒重量的海水。所述的浮体总成设置有上支撑缸，所述的多个中空的上浮筒与上支撑缸连为一体，所述的上支撑缸上具有伸缩缸进水控制阀。所述的伸缩缸的两个法兰盘分别由螺栓螺母连接副与上支撑缸和下底座缸连接，所述的上浮筒的顶部具有上浮筒通气管，上浮筒的底部具有上浮筒进排水控制阀。所述的下底座缸下方固接有底板，底板上固定有支撑柱，所述的支撑柱穿过下底座缸边缘及上支撑缸边缘。所述的下底座缸的排水口处设置有伸缩缸排水控制阀。这样的海洋潮汐能伸缩缸水泵虽然可广泛应用于海洋潮汐储水发电、海水淡化、海水养殖、海水晒盐等方面。但只在落潮时利用海洋潮汐的落差，通过控制上浮筒在高潮位时装进海水增加进排水浮筒整体重量，实现在落潮过程中，压缩伸缩缸使下底座缸中的海水产生高压，实现泵水。这样结构的海洋潮汐能伸缩缸水泵由于利用潮汐，海水输送至海水平面之上的效率受自然条件影响较大，如何充分利用自然条件提高海水输送至海水平面之上的效率，成为具有重要意义的课题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种海洋工程用泵水设备，该种海洋工程用泵水设备能高效利用自然条件提高海水输送至海水平面之上的效率，能降低海洋工程成本。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种海洋工程用泵水设备，其包括海底基础、两个以上竖直支撑柱、固定缸总成、伸缩缸总成和压缩气体生成装置，两个以上竖直支撑柱的下端与海底基础固接，所述的固定缸总成包括固接于竖直支撑柱上的固定缸和与固定缸连通的水管组件，所述的伸缩缸总成位于固定缸总成的下部，所述的伸缩缸总成沿着竖直支撑柱上下位移，所述的伸缩缸总成与压缩气体生成装置连通，所述的伸缩缸总成上升时通过固定缸总成将海水输送至海水平面之上。

所述的伸缩缸总成包括伸缩缸和进气排水调整升降的水气分离式潜水箱体，所述的水气分离式潜水箱体位于伸缩缸的下方，所述的水气分离式潜水箱体与伸缩缸连为一体，所述的伸缩缸的上部与固定缸相通，所述的固定缸顶端封闭，固定缸的侧壁上安装伸缩缸进水控制阀，所述的竖直支撑柱穿过水气分离式潜水箱体，所述的压缩气体生成装置与水气分离式潜水箱体连通，所述的竖直支撑柱的下部设置有支撑水气分离式潜水箱体的限位件。

所述的水气分离式潜水箱体包括压缩气体储存腔、气排水腔、导气件和压缩气体导入件，所述的压缩气体储存腔为位于水气分离式潜水箱体中部的封闭空间，所述的压缩气体储存腔内盛有压缩气体，所述的气排水腔内具有海水，所述的压缩气体储存腔的顶部连通有压缩气体导入件和通入气排水腔的导气件，所述的海洋能制备压缩气体装置提供的压缩气体通过压缩气体导入件进入压缩气体储存腔，所述的压缩气体储存腔的压缩气体通过导气件进入气排水腔上部。

所述的导气件具有潜水箱体进气排水控制阀，所述的气排水腔的顶部具有气排水腔进气口控制阀，所述的气排水腔的下部具有气排水腔进排水口，所述的压缩气体导入件具有潜水箱体进气单向阀。

所述的水气分离式潜水箱体由压缩气体储存部、三个以上相同结构的浮沉部和固定座组装而成，所述的压缩气体储存部具有压缩气体储存腔，所述的浮沉部具有气排水腔，三个以上的浮沉部围绕着压缩气体储存部，三个以上的浮沉部通过固定座与压缩气体储存部连成一体。

所述的压缩气体生成装置包括波浪能驱动泵气部和风能驱动泵气部，所述的波浪能驱动泵气部包括多个波浪能泵气单元。

所述的竖直支撑柱的顶端设置有高出海平面的平台，平台下方设置有多个波浪泵气固定座，所述的波浪能泵气单元固接于波浪泵气固定座上，所述的风能驱动泵气部设置于平台的上方。

所述的波浪能泵气单元包括浮体、第一连接杆、连杆部、打气筒、第二连接杆和波浪泵气固定座，所述的第一连接杆的下端与浮体连接，所述的打气筒固接于波浪泵气固定座上，所述的第二连接杆的下端连接波浪泵气固定座，所述的第一连接杆的上端高于第二连接杆的上端，所述的打气筒通过连杆部与第一连接杆的中部相连，所述的第一连接杆的上端和第二连接杆的上端分别与波浪泵气固定座连接。

所述的风能驱动泵气部包括风轮组件、风轮组件输出轴、转动盘、风能打气筒固定座、风能导气管、储气罐和多个风能打气筒，风能打气筒固定座置于平台上，所述的风轮组件输出轴上安装有风轮组件，风轮组件输出轴的伸出端上设置有转动盘，多个风能打气筒固接于风能打气筒固定座上，每个风能打气筒产生的压缩气体通过风能导气管通入储气罐，每个风能打气筒的活塞杆的中心线与风轮组件输出轴的中心线平行，每个风能打气筒的活塞杆的伸出端与转动盘相接，转动盘的端面具有多个相间的平滑过渡的突起区和凹陷区，当风轮组件输出轴带动转动盘转动，风能打气筒的活塞杆的伸出端始终与转动盘的端面接合。

每个所述的风能打气筒的活塞杆的中心线均位于以转动盘的中心线为圆心的同心圆上。

本发明一种海洋工程用泵水设备采用这样的结构，利用波浪能和风能产生压缩气体，伸缩缸总成通过气浮原理沿着竖直支撑柱上下位移，调整水气分离式潜水箱体上升、下降，通过固定缸总成将海水输送至海水平面之上，能高效利用自然条件提高海水输送至海水平面之上的效率，能降低海洋工程成本。

附图说明

下面结合附图对本发明一种海洋工程用泵水设备作进一步详细地说明；

图1为本发明一种海洋工程用泵水设备的结构示意图；

图2为图1所示的水气分离式潜水箱体连接结构示意图；

图3为图1所示的波浪驱动泵气单元结构示意图；

图4为图1所示的风能驱动泵气部结构示意图；

在图1、图2、图3、图4中，1、风能驱动泵气部；2、平台；3、波浪驱动泵气单元；4、竖直支撑柱；5、水管组件；6、压缩气体导入件；7、限位件；8、海底基础；9、水气分离式潜水箱体；10、伸缩缸；11、固定缸；12、固定缸固紧件；13、气排水腔进气口控制阀；14、潜水箱体进气排水控制阀；15、导气件；16、潜水箱体进气单向阀；17、气排水腔进排水口；18、压缩气体储存腔；19、套管；20、气排水腔；21、浮体；22、第一连接杆；23、连杆部；24、波浪能打气筒；25、第二连接杆；26、波浪泵气固定座；27、风轮组件；28、风轮组件输出轴；29、转动盘；30、风能打气筒；31、风能打气筒固定座；32、风能导气管；33、储气罐；34、漂浮部；35、波浪能压缩气体制备单元连接杆。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，本发明公开了一种海洋工程用泵水设备，包括海底基础8、两个以上竖直支撑柱4、固定缸总成、伸缩缸总成和压缩气体生成装置，两个以上竖直支撑柱4的下端与海底基础8固接，固定缸总成包括固接于竖直支撑柱4上的固定缸11和与固定缸11连通的水管组件5，水管组件5伸出海平面，固定缸11通过固定缸固紧件12与竖直支撑柱固接，保持固定缸11的位置固定。伸缩缸总成位于固定缸总成的下部，伸缩缸总成上升时通过固定缸总成将海水输送至海水平面之上。

伸缩缸总成包括伸缩缸10和进气排水调整升降的水气分离式潜水箱体9，水气分离式潜水箱体9位于伸缩缸10的下方，水气分离式潜水箱体9与伸缩缸10连为一体，伸缩缸10的上部与固定缸11相通，固定缸11顶端封闭，固定缸11的侧壁上安装伸缩缸进水控制阀(图中未示出)，竖直支撑柱4穿过水气分离式潜水箱体9，压缩气体生成装置与水气分离式潜水箱体连通，竖直支撑柱4的下部设置有支撑水气分离式潜水箱体9的限位件7。水气分离式潜水箱体9包括压缩气体储存腔18、气排水腔20、导气件15和压缩气体导入件6，气排水腔20位于压缩气体储存腔18周边，压缩气体储存腔18内盛有压缩气体，气排水腔20空腔内具有海水，当气排水腔20空腔内的海水排出时，水气分离式潜水箱体9浮力增加，压缩气体储存腔18具有竖直支撑柱4穿过的套管19，压缩气体储存腔18的顶部连通有压缩气体导入件6和通入气排水腔20的导气件15，压缩气体导入件6具有潜水箱体进气单向阀16，压缩气体生成装置的压缩气体通过压缩气体导入件6进入压缩气体储存腔18，导气件15具有潜水箱体进气排水控制阀14，气排水腔20的顶部具有潜水箱体进气口控制阀13，气排水腔20的下部具有潜水箱体进排水口控制阀17。

水气分离式潜水箱体9不局限于上述结构，当体积较大时，为了便于运输和安装，水气分离式潜水箱体9由压缩气体储存部、三个以上相同结构的浮沉部和固定座组装而成，压缩气体储存部具有压缩气体储存腔，浮沉部具有气排水腔，三个以上的浮沉部围绕着压缩气体储存部，三个以上相同结构的浮沉部通过固定座与压缩气体储存部连成一体。水气分离式潜水箱体9还可以做成压缩气体储存腔在外、气排水腔在内的结构。

压缩气体生成装置包括波浪能驱动泵气部和风能驱动泵气部1，风能驱动泵气部1置于平台2的上方，波浪能驱动泵气部包括多个波浪能泵气单元3，竖直支撑柱4的顶端设置有高出海平面的平台2，平台2的周边布置有多个伸入海平面之下的波浪能压缩气体制备单元连接杆35，每个波浪能压缩气体制备单元连接杆35上设置有可上下位移的波浪能压缩气体制备单元3。波浪能泵气单元3包括浮体21、第一连接杆22、连杆部23、波浪能打气筒24、第二连接杆25、波浪泵气固定座26和沿着波浪能压缩气体制备单元连接杆20上下位移的漂浮部34，第一连接杆22的下端与浮体21连接，波浪能打气筒24固接于波浪泵气固定座26上，第二连接杆25的下端连接波浪泵气固定座26，第一连接杆22的上端高于第二连接杆25的上端，波浪能打气筒24通过连杆部23与第一连接杆22的中部相连，第一连接杆22的上端和第二连接杆25的上端分别与漂浮部34连接。当浮体21随着波浪起伏升降时，第一连接杆22通过连杆部23带动波浪能打气筒24的活塞杆做活塞运动，产生压缩气体。

风能驱动泵气部1包括风轮组件27、风轮组件输出轴28、转动盘29、风能打气筒固定座31、风能导气管32、储气罐33和多个风能打气筒30，风能打气筒固定座31置于平台2上，风轮组件采用风力发电的成熟技术，风轮组件27具有风轮组件输出轴28，风轮组件输出轴28的伸出端上设置有转动盘29，多个风能打气筒30固接于风能打气筒固定座31上，每个风能打气筒30产生的压缩气体通过风能导气管32通入储气罐33，每个风能打气筒30的活塞杆的中心线与风轮组件输出轴28的中心线平行，每个风能打气筒30的活塞杆的伸出端与转动盘29相接，转动盘29的端面具有多个相间的平滑过渡的突起区和凹陷区。风轮组件随风转动，风轮组件输出轴28带动转动盘29一起转动，风能打气筒30的活塞杆的伸出端始终与转动盘的端面接合，每个风能打气筒30的活塞杆端部在转动盘29的突起区和凹陷区不停的变换，风能打气筒30的活塞杆的行程由转动盘29的突起区和凹陷区之间的最大距离决定，风能打气筒30产生压缩气体。

在海洋利用风能和波浪能，产生压缩气体，当水气分离式潜水箱体处于最低位置时，水气分离式潜水箱体由限位件支撑，压缩气体通过压缩气体导入件进入水气分离式潜水箱体的压缩气体储存腔，压缩气体储存腔的高压气体通过导气件进入气排水腔，此时气排水腔进气口控制阀处于关闭状态，气排水腔在压强的作用下通过气排水腔进排水口向外排水，水气分离式潜水箱体上升，下伸缩缸本体体积减小，海水通过水管组件输送至海水平面之上，当水气分离式潜水箱体处于高位时，气排水腔进气口控制阀打开，气排水腔压强减小，海水通过气排水腔进排水口涌进气排水腔，水气分离式潜水箱体在重力的作用下沿着竖直支撑柱下沉，下伸缩缸本体体积逐渐增大，海水通过水管组件进入下伸缩缸本体，随着气排水腔内的海水不断涌进，水气分离式潜水箱体到达低位与限位件接触，完成一次循环。本发明一种海洋工程用泵水设备采用这样的结构，利用波浪能和风能产生压缩气体，伸缩缸总成通过气浮原理沿着竖直支撑柱上下位移，调整水气分离式潜水箱体上升、下降，通过固定缸总成将海水输送至海水平面之上，与现有技术相比，水气分离式潜水箱体能够组装而成，减少了施工、运输和安装难度，能高效利用自然条件提高海水输送至海水平面之上的效率，能降低海洋工程成本。

Claims (10)

1.一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：其包括海底基础、两个以上竖直支撑柱、固定缸总成、伸缩缸总成和压缩气体生成装置，两个以上竖直支撑柱的下端与海底基础固接，所述的固定缸总成包括固接于竖直支撑柱上的固定缸和与固定缸连通的水管组件，所述的伸缩缸总成位于固定缸总成的下部，所述的伸缩缸总成沿着竖直支撑柱上下位移，所述的伸缩缸总成与压缩气体生成装置连通，所述的伸缩缸总成上升时通过固定缸总成将海水输送至海水平面之上。

2.根据权利要求1所述的一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：所述的伸缩缸总成包括伸缩缸和进气排水调整升降的水气分离式潜水箱体，所述的水气分离式潜水箱体位于伸缩缸的下方，所述的水气分离式潜水箱体与伸缩缸连为一体，所述的伸缩缸的上部与固定缸相通，所述的固定缸顶端封闭，固定缸的侧壁上安装伸缩缸进水控制阀，所述的竖直支撑柱穿过水气分离式潜水箱体，所述的压缩气体生成装置与水气分离式潜水箱体连通，所述的竖直支撑柱的下部设置有支撑水气分离式潜水箱体的限位件。

3.根据权利要求2所述的一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：所述的水气分离式潜水箱体包括压缩气体储存腔、气排水腔、导气件和压缩气体导入件，所述的压缩气体储存腔为位于水气分离式潜水箱体中部的封闭空间，所述的压缩气体储存腔内盛有压缩气体，所述的气排水腔内具有海水，所述的压缩气体储存腔的顶部连通有压缩气体导入件和通入气排水腔的导气件，所述的海洋能制备压缩气体装置提供的压缩气体通过压缩气体导入件进入压缩气体储存腔，所述的压缩气体储存腔的压缩气体通过导气件进入气排水腔上部。

4.根据权利要求3所述的一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：所述的导气件具有潜水箱体进气排水控制阀，所述的气排水腔的顶部具有气排水腔进气口控制阀，所述的气排水腔的下部具有气排水腔进排水口，所述的压缩气体导入件具有潜水箱体进气单向阀。

5.根据权利要求4所述的一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：所述的水气分离式潜水箱体由压缩气体储存部、三个以上相同结构的浮沉部和固定座组装而成，所述的压缩气体储存部具有压缩气体储存腔，所述的浮沉部具有气排水腔，三个以上的浮沉部围绕着压缩气体储存部，三个以上的浮沉部通过固定座与压缩气体储存部连成一体。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：所述的压缩气体生成装置包括波浪能驱动泵气部和风能驱动泵气部，所述的波浪能驱动泵气部包括多个波浪能泵气单元。

7.根据权利要求6所述的一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：所述的竖直支撑柱的顶端设置有高出海平面的平台，平台的周边布置有多个伸入海平面之下的波浪能压缩气体制备单元连接杆，每个波浪能压缩气体制备单元连接杆上设置有可上下位移的波浪能压缩气体制备单元，所述的风能驱动泵气部设置于平台的上方。

8.根据权利要求7所述的一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：所述的波浪能泵气单元包括浮体、第一连接杆、连杆部、波浪能打气筒、第二连接杆、波浪泵气固定座和沿着波浪能压缩气体制备单元连接杆上下位移的漂浮部，所述的第一连接杆的下端与浮体连接，所述的波浪能打气筒固接于波浪泵气固定座上，所述的第二连接杆的下端连接波浪泵气固定座，所述的第一连接杆的上端与漂浮部连接，所述的第二连接杆的上端与漂浮部连接，所述的第一连接杆的上端高于第二连接杆的上端，所述的波浪能打气筒通过连杆部与第一连接杆的中部相连。

9.根据权利要求7所述的一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：所述的风能驱动泵气部包括风轮组件、风轮组件输出轴、转动盘、风能打气筒固定座、风能导气管、储气罐和多个风能打气筒，风能打气筒固定座置于平台上，所述的风轮组件输出轴上安装有风轮组件，风轮组件输出轴的伸出端上设置有转动盘，多个风能打气筒固接于风能打气筒固定座上，每个风能打气筒产生的压缩气体通过风能导气管通入储气罐，每个风能打气筒的活塞杆的中心线与风轮组件输出轴的中心线平行，每个风能打气筒的活塞杆的伸出端与转动盘相接，

转动盘的端面具有多个相间的平滑过渡的突起区和凹陷区，当风轮组件输出轴带动转动盘转动，风能打气筒的活塞杆的伸出端始终与转动盘的端面接合。

10.根据权利要求9所述的一种海洋工程用泵水设备，其特征在于：每个所述的风能打气筒的活塞杆的中心线均位于以转动盘的中心线为圆心的同心圆上。