CN112302860A - 一种上下气缸式多浮体海浪发电装置 - Google Patents

Abstract

一种上下气缸式多浮体海浪发电装置，每个气缸总成单元都包括气缸安装槽钢、上气缸和下气缸以及它们中间的齿轮、浮体推杆及其上的推杆齿条；气缸安装槽钢连接在气缸安装轴上，气缸安装槽钢上两个齿轮安装板的中间部位夹住一个齿轮的轮轴，推杆齿条与齿轮啮合带动活塞运动；上气缸和下气缸一上一下地安装在气缸安装槽钢的一侧，活塞运动产生的压缩气体进入一个过渡压力罐，过渡压力罐都经过出气单向阀连接到一个支高压气管，各个支高压气管都通过一个二级压力罐单向阀进入一个二级压力气罐，各个二级压力气罐都用一个高压连接气管连接到主高压气管，主高压气管通过一个自动阀和进气管与空气轮机连接。

Description

一种上下气缸式多浮体海浪发电装置

技术领域

本发明涉及海浪发电技术领域，特别是涉及一种上下气缸式多浮体海浪发电装置。

背景技术

海浪发电可用到空气轮机与发电机组合，发电功率较大。空气轮机与汽轮机有所不同，汽轮机用到的是高压热蒸汽，而空气轮机只需要采用高压的冷空气，成本更低。

空气轮机，如“对称翼空气轮机”，亦称“威尔斯空气轮机”，用于气动式波能转换装置的空气涡轮机。其转轮由沿轮毂均匀分布、安装角为零的若干对称翼型叶片构成，并形成一平面转子；在往复气流作用下，不需要整流阀门，可朝着单一方向作高速旋转，效率高于常规波力气轮机；常作为振荡水柱式波能转换装置的波能转换器。

海浪发电要用到一些巨大的浮体，多个浮体分别对多个气缸做功，产生的高气压再送往终端压力气罐，该压力气罐可以是一个空气轮机上的一个大气缸。

海浪发电领域，已知的目前的情况是一个浮体只推动一个气缸。如果一个浮体能同时推动两个气缸，则一个浮体在海浪发电机组中产生的能量更多。那么，多个的浮体可对其双倍数量的气缸做功，则同等浮体数量的情况下，发电装置的发电效率更高。

我们利用一个浮体可推动两个气缸的好处，设计一种成本更低的海浪发电装置。

发明内容

为了达成上述的目的，本发明提供了一种上下气缸式多浮体海浪发电装置，包括多个浮体、一个空气轮机与发电机，该海浪发电装置设有多个海浪发电气缸总成单元，每个气缸总成单元都包括气缸安装槽钢、上气缸和下气缸以及它们中间的齿轮、浮体推杆及其上的推杆齿条；所述的气缸安装槽钢连接在海浪发电平台的气缸安装轴上，气缸安装槽钢的左右两边分别都固定有一个齿轮安装板的一端，两个齿轮安装板的中间部位夹住一个齿轮的轮轴，两个齿轮安装板的另一端夹住一个浮体推杆限位轮的中间轴；所述的浮体推杆位于一个浮体上，置于齿轮与浮体推杆限位轮之间，推杆齿条与齿轮啮合，齿轮带动一个活塞连杆上的活塞齿条上下运动，从而使活塞运动；所述的上气缸和下气缸在一个垂直线上一上一下地安装在气缸安装槽钢的一侧，它们的内部都设置有活塞，活塞运动产生的压缩气体分别经过过渡压力罐上单向阀、过渡压力罐下单向阀进入一个过渡压力罐，过渡压力罐都经过出气单向阀连接到一个支高压气管，各个支高压气管都通过一个二级压力罐单向阀进入一个二级压力气罐，各个二级压力气罐都用一个高压连接气管连接到主高压气管，主高压气管通过一个自动阀和进气管与空气轮机连接，空气轮机驱动发电机转动发电。

作为上述技术方案的进一步描述，所述的活塞用活塞销和活塞销卡簧分别连接在活塞连杆的上下端。

作为上述技术方案的进一步描述，所述的浮体推杆的上部安装推杆齿条并处于两个齿轮安装板之间、下部为圆形导杆可上下伸缩于海浪发电平台的浮箱上设有的导管外椎体的导管中。

作为上述技术方案的进一步描述，所述的浮箱顶部由内而外向下倾斜。

本发明的有益效果是：使用的气缸的成本低、发电装置整体结构简单，一个浮体连接两个气缸同时做功，可为海浪发电增加一个低成本的方案。

附图说明

图1为本发明中海浪发电装置局部的气缸总成单元结合示意图。

图2为本发明中的气缸与浮体推杆结合示意图。

图3为本发明中的气缸与浮体安装示意图。

图4为本发明海浪发电装置的正视图。

图5为本发明海浪发电装置侧面剖视图。

图6为本发明海浪发电装置仰视图。

图7为本发明海浪发电装置的侧视图。

图8为本发明海浪发电装置的发电气缸总成单元多组并联示意图。

以上附图中，各个部件的标识分别为：

1 - 排气管， 2 - 空气轮机， 3 - 进气管， 4 - 发电机， 5 - 自动阀， 6 - 主高压气管， 7 - 二级压力气罐， 8 - 二级压力罐单向阀， 9 - 支高压气管， 10 - 过渡压力罐， 11 - 过渡压力罐下单向阀， 12 - 出气单向阀， 13 - 过渡压力罐上单向阀， 14 -气缸进气单向阀， 15 - 浮体推杆， 16 - 上气缸， 17 - 下气缸， 18 - 浮体， 19 - 高压连接气管， 20 - 过渡压力罐高压连接管， 21 - 齿轮， 22 - 活塞齿条， 23 - 机房， 24- 气缸安装轴， 25 - 导管， 26 - 缓冲块， 27 - 支柱， 28 - 浮箱， 29 - 导管外椎体，30 - 连接柱， 31 - 齿轮安装板， 32 - 推杆齿条， 33 - 气缸安装槽钢， 34 - 气缸连接件， 35 - 活塞连杆， 36 - 活塞， 37 - 螺栓孔， 38 - 波浪面， 39 - 机房窗， 40 - 浮箱中间连接墙， 41 - 浮箱中间开口， 42 - 开口斜面， 43 - 浮箱端头斜面， 44 - 终端压力气罐， 45 –浮体推杆限位轮。

具体实施方式

本发明中，空气轮机与发电机为一个设备提供单位的产品，它们二者是配套的发电机组主体，它们一体化地安装在一个海浪发电平台上。

海浪发电装置包括多个海浪发电气缸总成单元构成，其中包含的气缸安装槽钢连接在海浪发电平台的气缸安装轴上，气缸安装槽钢的左右两边分别都固定一个齿轮安装板的一端，两个齿轮安装板的中间部位夹住一个齿轮的轮轴，两个齿轮安装板的另一端夹住一个浮体推杆限位轮的中间轴，推杆齿条处于两个齿轮安装板之间与齿轮啮合。

推杆齿条通过齿轮使一个活塞连杆上的活塞齿条上下运动，带动活塞运动，产生的气通过空气轮机驱动发电机转动发电。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为本发明中海浪发电装置局部的气缸总成单元结合示意图。

海浪发电装置包括多个海浪发电气缸总成单元构成，每个气缸总成单元都包括浮体18、气缸安装槽钢33、上气缸16和下气缸17以及它们中间位置上的齿轮21、浮体推杆15及其上的推杆齿条32。

推杆齿条32处于两个齿轮安装板,31之间，与齿轮啮合通过齿轮21使一个活塞连杆35上的活塞齿条22上下运动，带动活塞36运动。浮体推杆15位于浮体上，置于齿轮21与浮体推杆限位轮45之间，浮体推杆15上的推杆齿条32与齿轮21啮合。

本说明书中上气缸16和下气缸17可简称为两个气缸或上下气缸。

两个气缸在一个垂直线上、一上一下地安装在一个气缸安装槽钢的一侧。

气缸内设置活塞36，本发明中活塞是气缸中作往复运动的机件，可特制与气缸内壁全面接触的圆环机件部分。两个活塞36用活塞销和活塞销卡簧分别连接在活塞连杆35上。

上气缸16和下气缸17产生的压缩气体都经过过渡压力罐高压连接管20以及过渡压力罐上单向阀13、过渡压力罐下单向阀11进入过渡压力罐10。

如图所示，浮体沿着海水的波浪面38上下运动，浮体推杆15上下运动，上气缸16、下气缸17就被带动工作。

本发明仅使用一个浮体18而设置了上气缸16和下气缸17，并且让它们都起到了压缩气体的作用。

上气缸16、下气缸17都设有如图中标识所指的气缸进气单向阀14。

上气缸16和下气缸17产生的压缩气体都经过过渡压力罐高压连接管20以及过渡压力罐上单向阀13、过渡压力罐下单向阀11进入过渡压力罐10。过渡压力罐10起到对液压泵压力缓冲的作用，使液压泵中的高压不会轻易泄露。

每一个海浪发电气缸总成单元中的过渡压力罐10都经过出气单向阀12用一个连接管连接到支高压气管9，支高压气管9再通过一个二级压力罐单向阀8进入一个二级压力气罐7。

每一个海浪发电气缸总成单元中的二级压力气罐7都用一个高压连接气管19连接到主高压气管6，主高压气管6再连接到空汽轮机2内部的压力容器的入口，该压力容器在本说明书中称为终端压力气罐44，参见图8所示，终端压力气罐44的出口通过一个自动阀5和进气管3与空气轮机2连接，空气轮机2驱动发电机4转动发电。

本发明中空气轮机2功率大，带有较大的排气管1。

图2为本发明中的气缸与浮体推杆结合示意图。

该气缸总成还设有齿轮21、浮体推杆15及其上的推杆齿条32，

推杆齿条32通过齿轮21使活塞连杆35上的活塞齿条22上下运动，浮体推杆15位于浮体上，置于齿轮21与浮体推杆限位轮45之间，浮体推杆15上的推杆齿条32与齿轮21啮合，如图可知浮体推杆限位轮45紧贴浮体推杆15上的一个滑动导轨。

气缸总成包含上气缸16和下气缸17、气缸内的两个活塞36、一个活塞连杆35、一个齿轮21，还包括与此相对应的浮体推杆15及其上的推杆齿条32，浮体推杆15是连接在浮体的上方，可以与浮体连接为一体。两个气缸进气单向阀14分别连接在上气缸16、下气缸17的端头上，形成在气缸总成结构上的一体。

浮体18为RPP复合材料的圆形空心密闭体，设有贯通浮体上、下面的浮体中心方孔，浮体中心方孔两壁上设有多个嵌入在RPP复合材料里的螺帽。浮体推杆15的上部安装有推杆齿条32，其下部为圆形导杆可上下伸缩于导管外椎体29的导管25中。

推杆齿条32带动齿轮21转动使活塞连杆35上的活塞齿条22上下运动，活塞连杆35上下地在处于垂直上上下位置的上气缸16和下气缸17做活塞运动，在气缸内产生的压缩气体都经过单向出气阀进入到同一个过渡压力罐10，过渡压力罐10可再进入到一个液压泵或一个高压容器中。

齿轮21与浮体推杆限位轮45可把浮体推杆15限定在两个齿轮安装板31之间。齿轮21用来使浮体18上的浮体推杆15带动活塞连杆35同时在上气缸16和下气缸17里上下运动。

如图所示，浮体推杆15置于齿轮21与浮体推杆限位轮45之间，浮体推杆15上的推杆齿条32与齿轮21啮合，浮体推杆限位轮45紧贴浮体推杆15上的滑动导轨。滑动导轨用螺栓垂直地固定在浮体推杆15上与推杆齿条32隔着浮体推杆15相对。浮体推杆限位轮45为轮子中间部位为凹形的构造，该凹形构造在浮体推杆限位轮45转动中都与滑动导轨紧贴。

气缸内设置活塞36。以一个活塞连杆35分别在活塞36内上下运动的形式做功。

本发明中的两个活塞36用活塞销7和活塞销卡簧2分别连接在活塞连杆35上。

本发明在浮体18的浮体推杆15上的推杆齿条32和活塞连杆35之间用一个齿轮21做联动，依靠推杆齿条32因为其所连接的浮体的上下运动，使活塞连杆35上下运动。

推杆齿条32带动齿轮21转动，使活塞连杆35上的活塞齿条22上下运动，活塞连杆35上下地在处于垂直上上下位置的上气缸16和下气缸17做活塞运动，在气缸内产生的压缩气体都经过单向出气阀进入到同一个过渡压力罐10。

气缸设有空气过滤器，空气过滤器主要过滤空气中的浮尘和过分潮湿的水分，使气缸内的空气纯净，尽量减少对气缸和液压泵的损害。

图3为本发明中的气缸与浮体安装示意图。

机房23地板层上可设有向浮箱28底部延伸出的井状构造，用来装进水或抽出水，改变整个海浪发电平台的吃水深度。浮箱28为一种特大型浮体，内部设有浮箱中间连接墙40起到加固的作用。如图所示浮箱28的上部是潜入到海水中，浮体的底部处于海浪表面部位。

浮体18安装于浮箱28与机房地板层之间，随着海浪而起伏运动。

如图所示，机房23的上顶与地板之间安装有气缸安装轴24，它是如图所示的海上发电平台上机房23的一个立柱。

气缸安装槽钢33为一个立柱形构件，固定在一个气缸安装轴24上。气缸安装槽钢33设有螺栓孔37，螺栓孔37用于把气缸安装槽钢33固定在海上发电平台的构件上。

气缸安装槽钢33有其本体上的左右两边，在方位上，还有其左右两侧的空间，可称为一侧和另一侧。

在气缸安装槽钢的一侧，在气缸安装槽钢33面向的部位，在垂直线上一上一下的位置分别设如图中可见的三个气缸连接件34固定住一个气缸。

两个齿轮安装板31的各自一端分别用多个螺栓固定在的气缸安装槽钢33的左右两边，水平方向上，两个齿轮安装板31的中间部位夹住一个齿轮21的轮轴，两个齿轮安装板31的另一端夹住一个浮体推杆限位轮45的中间轴。

齿轮21用来使浮体18上的浮体推杆15带动两个活塞连杆35同时在上气缸16和下气缸17里上下运动。

齿轮21与浮体推杆限位轮45可把浮体推杆15限定在两个齿轮安装板31之间。

浮箱端头斜面43的周边都自内而外倾斜。如图所示，浮箱28与机房23之间设有连接柱30撑起机房。

浮箱28上，浮箱28与机房地板层之间有众多导管外椎体29。导管外椎体29为竖直突出立于浮箱上的圆柱构造，圆柱中心设有导管25，导管25较深，导管25壁上端可设有轴承、底部设有缓冲块26。

浮体推杆15上部处于两个齿轮安装板31之间、其下部为圆形导杆可上下伸缩于导管外椎体29的导管25中。导管25用来容纳浮体推杆15的下部导杆垂直地上下伸缩。导管25的底部与浮箱底部还设有支柱27，起到加固导管25的作用。

图4为本发明海浪发电装置的正视图。

该发电平台可设有纵向主梁、横向主梁、副梁、圈梁构成一个平台平面，

平台平面上设有上立柱撑起一个屋顶的屋顶楼面梁。该发电平台上设有平台外墙，平台外墙上设有窗和门孔，门孔配有横移式门。平台平面高出海面、有众多下立柱固定在海底上。平台平面上设有多个发电机4安装螺栓孔、多个设备安装孔、设备吊装孔、人员进出孔，每两个设备安装孔之间都安装有一个轴承安装台。轴承安装台的中部还用螺栓垂直相交地固定一个轴承座安装平面的中部，轴承座安装平面的两边都安装有两个轴承座，两个轴承座里安装有两个轴承。它们可用于在大海浪中使浮体推杆15能垂直上下运动。

机房地板层设有浮体推杆安装孔，用来使浮体18上的浮体推杆15能垂直地在伸入机房地板层进行上下运动。浮体推杆安装孔板上的边上还连接有浮体推杆限位轮45安装座。浮体推杆限位轮45安装座略高于机房地板层，其上安装有浮体推杆限位轮45，用于对浮体推杆15上部的限位。

浮体18可为上、下部之间设有浮体中心方孔的中空密闭体，浮体18上有浮体上锁定盘、浮体下锁定盘都为中间有方孔的钢质圆盘，用螺栓分别形状重合地安装在浮体18的上、下部。

图5为本发明海浪发电装置侧面剖视图。

浮箱28为本发明可移动式海浪发电平台的根底，可在陆地上建造好之后用拖船拖拉到某一海域，到指定位置后用多个锚绳固定到海面上。根据发电平台的大小，浮箱可以做到足够的大。本发明海浪发电平台的优点是也节省了勘察费用、海底打桩费用、海上现场施工高额费用。

浮箱顶部为中间高两边低的由内而外倾斜的状态，浮箱顶部由连接柱30所处的中间部位，即浮箱端头斜面43往四周向下倾斜，便于海浪冲刷进浮箱顶部的里面部位，使每一个浮体都能随着海浪上下运动做功。

图中竖向的每六个相连成一体的导管外椎体29也对应一个齿轮21。

图6为本发明海浪发电装置中的浮箱内部仰视图。

本发明发电平台上有平台圈梁。众多浮体18分布部位在平台圈梁内。

浮箱28上安置有众多浮体18，它们以成列的形式存在，用来与机房地板层上安装的齿轮21对应，达到使前述浮体推杆15与齿轮21全程啮合的目的。

浮箱为中空密闭体，其底部设有浮箱中间开口41，浮箱中间开口41两边的开口斜面42之间设有浮箱中间连接墙。由此形成带隔墙的多个底部凹进空间。该空间用于利用其中海水的相对静态，达到使整个海浪发电平台不过于晃荡的目的。

图7为本发明海浪发电装置的侧视图。

图中每六个相连成一组的浮体18都分别对应一个齿轮21使上气缸16和下气缸17做功。

图中所示的外墙上多个圆孔为机房窗39，机房地板层还用立柱顶起机房顶层，墙顶还连接机房顶层，顶层处可设有绳孔。

本图中所示的有竖向的十八排浮体18，以示本发明发电平台可整齐放置众多浮体，达到大功率发电的效果。

如图所示，本发明海浪发电平台包括浮箱28、机房地板层、机房顶层，机房底板层有延伸到浮箱顶部的多个连接柱30，把浮箱28与机房23地板层为一体，机房底板层上的气缸安装轴顶起机房顶层。

机房地板层上面连接有众多齿轮安装板31，齿轮安装板31高出机房地板层一米左右。

浮体设有上部的浮体推杆15和下部的一个导杆，导管外椎体29为竖直突出立于浮箱上的圆柱构造，圆柱中心设有导管25，导管较深，用来容纳浮体推杆15的下部导杆垂直地上下伸缩。

图8为本发明海浪发电装置的发电气缸总成单元多组并联示意图。

本图展示6个海浪发电气缸总成单元与一个空气轮机2与一个发电机4的连接。其中浮体随海浪上下运动带动齿轮16使上下两个气缸产生活塞运动获得压缩气体，各上下气缸获得的压缩气体进入过渡压力罐10再都通过支高压气管9进入二级压力气罐7，各个二级压力气罐7都连接到空汽轮机2中的终端压力气罐44，所汇集的高压压缩气体通过空气轮机2使发电机4发电。

以上在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。说明书的描述为实施本发明的较佳实施方式，所描述是以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围以所附权利要求所界定的为准。

Claims (4)

1.一种上下气缸式多浮体海浪发电装置，包括多个浮体、一个空气轮机与发电机，其特征是：

该海浪发电装置设有多个海浪发电气缸总成单元，每个气缸总成单元都包括气缸安装槽钢（33）、上气缸（16）和下气缸（17）以及它们中间的齿轮（21）、浮体推杆（15）及其上的推杆齿条（32）；

所述的气缸安装槽钢（33）连接在海浪发电平台的气缸安装轴（24）上，气缸安装槽钢（33）的左右两边分别都固定有一个齿轮安装板（31）的一端，两个齿轮安装板（31）的中间部位夹住一个齿轮（21）的轮轴，两个齿轮安装板（31）的另一端夹住一个浮体推杆限位轮（45）的中间轴；

所述的浮体推杆（15）位于一个浮体（18）上，置于齿轮（21）与浮体推杆限位轮（45）之间，推杆齿条（32）与齿轮（21）啮合，齿轮（21）带动一个活塞连杆（35）上的活塞齿条（22）上下运动，从而使活塞（36）运动；

所述的上气缸（16）和下气缸（17）在一个垂直线上一上一下地安装在气缸安装槽钢（33）的一侧，它们的内部都设置有前述活塞（36），活塞运动产生的压缩气体分别经过过渡压力罐上单向阀（13）、过渡压力罐下单向阀（11）进入一个过渡压力罐（10），过渡压力罐（10）都经过出气单向阀（12）连接到一个支高压气管（9），各个支高压气管（9）都通过一个二级压力罐单向阀（8）进入一个二级压力气罐（7），各个二级压力气罐（7）都用一个高压连接气管（19）连接到主高压气管（6），主高压气管（6）通过一个自动阀（5）和进气管（3）与空气轮机（2）连接，空气轮机（2）驱动发电机（4）转动发电。

2.根据权利要求1所述的一种上下气缸式多浮体海浪发电装置，其特征是：

所述的活塞（36）用活塞销和活塞销卡簧分别连接在活塞连杆（35）的上下端。

3.根据权利要求1所述的一种上下气缸式多浮体海浪发电装置，其特征是：

所述的浮体推杆（15）的上部安装推杆齿条（32）并处于两个齿轮安装板（31）之间、下部为圆形导杆可上下伸缩于海浪发电平台的浮箱（28）上设有的导管外椎体（29）的导管（25）中。

4.根据权利要求3所述的一种上下气缸式多浮体海浪发电装置，其特征是：

所述的浮箱（28）顶部由内而外向下倾斜。

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