CN113107749A - 一种移动式浪潮蓄能发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种移动式浪潮蓄能发电机，包括：海平面平台上设置有气缸体、设置在气缸体内的气缸活塞、与气缸体通过单向阀连通的储气罐、与储气罐通过管路连通的空压发电机，平台设置有承重支柱，气缸活塞连接到海平面的气缸浮体，连接件上还设置有气缸进气管路，管路上设置有气缸进气控制阀、气缸进气口，其特征在于，所述平台上还设置有压水仓及设备保护浮体，设备保护浮体与海平面之间有间隔距离。本移动式浪潮蓄能发电机的可避免海水直接腐蚀发电设备，也尽可能地避免在水下进行维护、更换、安装作业，具有结构简单、加工容易、施工难度低、维护费用低、可移动经济效益大、免基础建设直接投放使用、环保和全天发电等优点。

Description

一种移动式浪潮蓄能发电机

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种浪潮蓄能发电机。

背景技术

大自然可提供的清洁能源：太阳能发电受天气、日照时间及地域限制；风力发电受天气、地域限制；水力发电受天气、水库容量、投资大和工程巨大的限制。大海海浪蕴涵巨大冲击能量和潮汐落差能, 海浪的冲击具有强大破坏力和每天的潮汐大落差的不确定及恶劣极端天气的来袭等因素故难于被人类所用。潮汐现象是指海水在天体引潮力作用下所产生的周期性运动，习惯上把海面垂直方向涨落称为潮汐，也就是俗称的波浪，潮汐是沿海地区的一种自然现象，潮汐能就像太阳能一样，蕴藏着巨大的能源，既节能又环保，而且取之不尽，用之不竭。大海海浪蕴涵巨大冲击能量和潮汐落差能,取之不尽用之不竭,是大自然给予人类的巨量清洁能源宝藏。浪潮蓄能发电机只是获取这巨量清洁能源宝藏的其中一种方法。目前人类已利用潮汐进行发电，海洋潮汐发电也属于大自然提供的清洁能源，海洋潮汐发电不受时间和天气的制约，可以全天发电，投资少、维护费用少。现有的潮汐发电技术是在有条件的海湾或感潮口建筑堤坝、闸门和厂房，围成水库，水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差，从而可驱动水轮发电机组发电。潮汐发电与普通水利发电原理类似，通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。然而，目前的浪潮蓄能发电机发电平台大都要是固定式的，不能移动，同时造成浪潮蓄能发电机浸入在水中，整个装置位于海平面下受到海水的腐蚀作用影响设备的寿命，且要在水下进行维护、更换和安装作业，安装维修难度大，且其适用范围受到一定限制。

一篇申请号为 CN200910089573.5、申请公布号为 CN101614180A的中国发明专利公开了一种复合式利用海洋波浪能发电的装置，它包括浮体、获能装置一、获能装置二、发电装置及固定平台。该获能装置一由叶轮、支架、增速传动装置、支撑平台等组成。该获能装置二由气缸、活塞、连接杆、进排气单向阀、储气罐、汽轮机等组成。其特征一是在海上迎波面设置一浮体，浮体上设有带叶片的叶轮。波浪运动推动叶片旋转，并带动叶轮的中间轴一同转动，中间轴通过增速传动装置带动发电机进行发电。其特征二在于浮体通过连接杆与气缸内的活塞相连，上浮时气缸上与储气罐相通的排气单向阀门关闭，与大气相通的进气单向阀门打开，气缸内注入气体。下落时气缸上与大气相通的进气单向阀门关闭，与储气罐相通的排气单向阀门打开，气缸内气体被压缩进入储气罐内。当储气罐内气体达到一定压力，压力阀门自动开启推动汽轮机旋转，进而带动发电机产生电能。该发明提供的发电设备采用两种获能方式同时进行发电，能够双倍高效利用取之不尽的海洋波浪能进行发电，经济效益良好。但由于固定平台为通过在海底设置锚链将其固定于海平面上一定位置，仍然存在上述所述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种安装方便安全且方便维修、能源利用率高且可升高移动的移动式浪潮蓄能发电机。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种移动式浪潮蓄能发电机，包括：设置在海平面上方的平台，平台上设置有气缸体、设置在气缸体内的气缸活塞、与气缸体通过单向阀连通的储气罐、与储气罐通过管路连通的空压发电机，平台向下设置有承重支柱，气缸活塞向下通过连接件连接到海平面的气缸浮体，连接件上还设置有气缸进气管路，管路上设置有气缸进气控制阀、气缸进气口，其特征在于，所述平台上还设置有压水仓，所述平台向海平面设置有设备保护浮体，设备保护浮体与海平面之间有间隔距离，其最大浮力可支承整体发电机重量，当海平面高度涨到设备保护浮体承载浮力高度时，设备保护浮体将包括承重支柱的整体设备抬升。

作为上述方案的进一步说明，所述气缸进气控制阀包括浮体阀芯与气缸进气管路连通的阀体并与气缸浮体底部的海水接触面连通，浮体阀芯设置在该通道内 ，气缸进气口设置阀体的侧部。

进一步地，所述储气罐与空压发电机的管路上连接有储气罐出气口单向阀、减压单向阀（14）、气动控制阀，储气罐出气口单向阀 、减压单向阀串接，气动控制阀（15）与储气罐出气口单向阀并接，气动控制阀有连接空压发电机一路管路。

进一步地，储气罐出气口单向阀后间连接段的管路上还串接二级气缸体，二级气缸体内设置有二级气缸活塞，二级气缸活塞向下通过二级浮体连接件连接有二级气缸浮体。

进一步地，储气罐通过固定件固定在平台上或延伸至海底。

进一步地，二级气缸体、气缸体与平台为一体式结构。

进一步地，气缸活塞与气缸浮体之间的连接杆上串接多一层或一层以上气缸体及相应的一层或以上层气缸活塞，气缸进气管路与串接的气缸体均相通，即设置有气缸进气口，多层气缸体顶部均通过共同管路相接到储气罐入口，每一管路上均设置有单向阀。

本发明的有益效果是。

一、采用浮体承托发电装置受到潮汐作用上下移动，浪潮蓄能发电机的发电设备完全浮于海面上空，维护、更换、安装方便安全，避免海水直接腐蚀发电设备，也尽可能地避免在水下进行维护、更换、安装作业，具有结构简单、加工容易、投资少、施工难度低、维护费用低、免基础建设、投放使用、经济效益大、环保和全天发电等优点。

二、浪潮蓄能发电机的柱子和安装座、浮体和支柱都可以采用钢筋混凝土结构，大大降低浪潮蓄能发电机的制造成本。

三、采用巨型支架平台式结构可以制造出巨型的浪潮发电机和阵列式多层及串接的多级气缸发电的浪潮发电机，增大浪潮发电机的单机发电量，能为能源缺乏的海岛或沿海地区提供电力能源保障。

四、以压水仓代替基础建设。如果压水仓内设计为100立方的海水=100吨自重，自重足以抵消磁力反力。并且海水免费。

五、本发明的移动式浪潮蓄能发电机其承重支柱与海底非固定连接，从而整体装置可以移动，适应不同季节、不同地点的海浪要求，方便迁移。

六、广阔的东海、南海海面每天1米以上浪潮所发的电力足以代替全国的火力发电。

七、为东海周边城市冬天电器供暖提供电力保障。打破天燃气、煤炭的能源垄断，改变能源使用格局，造福沿海城市，推动耗能企业向沿海城市发展。

附图说明

图1所示为实施例一提供的浪潮蓄能发电机的结构示意图。

图2所示为实施例二提供的浪潮蓄能发电机的结构示意图。

图3所示为实施例三提供的浪潮蓄能发电机的结构示意图。

图4所示为实施例四提供的浪潮蓄能发电机的结构示意图。

附图标记说明。

1：承重支柱，2：气缸浮体，3：压水仓，4：气缸体，5：连接件，6：气缸活塞，7：浮体阀芯，8：气缸进气口，9：气缸进气控制阀，10：储气罐固定件，11：储气罐，12：气缸出气口单向阀，13：储气罐出气口单向阀 14：减压单向阀，15：气动控制阀，16：空压发电机， 17：浮体18：单向阀，19：二级气缸体，20：二级气缸活塞，21：二级浮体连接件，22：二级气缸浮体，23：悬浮平台，24：气缸进气口，25：储气罐入口，26：多层气缸活塞，27：多层气缸体 A：海平面，B：海底。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向” 、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征 “之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一。

如图1所示，本移动式浪潮蓄能发电机由设置在海平面A上方的平台，平台上设置在气缸体4、设置在气缸体4内的气缸活塞6、与气缸体4通过单向阀连通的储气罐11、与储气罐11通过管路连通的空压发电机16，平台向下设置有承重支柱1及设备保护浮体17，本实施例中承重支柱1支承于海底B，浮体与海平面A间隔一段距离，该距离大于正常情况下海浪的高度，从而在特殊气候条件下，海浪超过这一间距时浮体能起到提升平台高度的作用，使整体设备向上浮动；平台上还设置有压水仓3，气缸活塞6向下通过连接件5连接到海平面A的气缸浮体2，连接件5上还设置有气缸进气管路，本实施例中，连接件5的中间为气缸进气管路，管路上设置有气缸进气控制阀9、气缸进气口8，气缸进气控制阀9包括浮体阀芯7与气缸进气管路连通的阀体并与气缸浮体2底部的海水接触面连通，浮体阀芯7设置在该通道内 ，气缸进气口8设置阀体的侧部。

本实施例中，气缸体4与平台构成了一体，储气罐11与空压发电机16的管路上连接有储气罐出气口单向阀13 、减压单向阀14、气动控制阀15，储气罐出气口单向阀13 、减压单向阀14串接，气动控制阀15与储气罐出气口单向阀13并接，气动控制阀15有连接空压发电机一路管路。

所述设备保护浮体设置在承重支柱的外围，为二个或二个以上，呈对称分布，当平台为圆形时为周向均布；设备保护浮体和/或气缸浮体为浮球、浮桶、浮块或浮环；压水仓内储存有重物,重物为海水、水泥、铁块等。

本发明的工作原理如下。

将浪潮蓄能发电机放置海中，当海浪冲击时，水位上升，气缸浮体2推动气缸活塞6上移，压缩气缸内的空气，压缩空气内压对气缸体4的作用力被浪潮蓄能发电机的整体重量所抵消；气缸的压缩空气通过单向阀12流到储气罐11储存，储气罐11储存积蓄一定压力和容积的压缩空气后再通过单向阀13、气动控制阀15、减压单向阀14供给空压发电机16进行发电。气缸的压缩空气可以不设储气罐11直接经单向阀12供给空压发电机16发电,但会使空压发电机发电16所发的电力的电压、电流不受控制极不稳定及易烧发电线圈和外围电力设备。

当海浪浪高过大或涨潮使水面上升超过设备保护浮体17底部时，设备保护浮体17的浮力抬起整台浪潮蓄能发电机随水面上升而上浮，使气缸浮体2推动的气缸活塞6免于触碰气缸体4底部而破坏气缸体4和免于淹没整台设备。

当海浪回落时，由于大气压的作用，气缸内负压会令气缸浮体2和气缸活塞6无法下落复位，浮体阀芯7在自重下自动下落，打开气缸进气口8，气缸活塞4在自重下使气缸浮体2回落水面，浮体阀芯7上移自动关闭气缸进气口8。

为了获得可控和稳定的电压和电流及延长空压发电机16的使用寿命,加设储气罐11和减压单向阀14, 储气罐储存积蓄一定压力和容积的压缩空气才供空压发电机11进行发电。为了减少储气罐11的体积和增高压缩空气的压力，加设单向阀13和气动控制阀15，使储气罐11压力低于单向阀13压力时仍能继续向空压发电机16供气,至减压单向阀14关闭才停止向空压发电机16供气。

本发明的浪潮蓄能发电机是利用压缩空气气缸吸收海浪的冲击能或潮汐大落差能并储存起来进行发电，是将海浪的冲击能或潮汐大落差能转换成电能，并解决了海浪落差过大和潮汐落差对整个发电装置的破坏。

实施例二。

图2所示，本实施例与实施例一相比，为了获得更高压力的压缩空气或解决海浪落差小压缩空气压力低的情况，采用多级压缩。根据P1V1=P2V2也可以采用往复活塞大气缸推小气缸将压缩空气的压力提高来满足空压发电机的压力要求。 此时，在平台上于储气罐11连通空压发电机的管路上串接二级气缸体19，二级气缸体19内设置有二级气缸活塞20，二级气缸活塞20向下通过二级浮体连接件21连接有二级气缸浮体22，二级气缸体19与储气罐11之间有连通管路上设置单向阀18，二级气缸体22上部设置有如实施例一中储气罐11与空压发电机16连通管路结构相同的连通到空压发电机的管路。储气罐11设置有至海底B的固定件10；二级气缸体19、气缸体4与平台为一体式结构。

当然，作为本实施例中的二级气缸体19，还可以串接三级、四级…多级气缸体结构。

实施例

如图3所示，与实施例一的区别在于，为了深海也能使用浪潮蓄能发电机，可以在海底筑建平台或加长承重立柱1或采用悬浮平台23代替海底承托浪潮蓄能发电机重量,本实施例采用浪潮蓄能发电机放置(不是固定和硬连接)在悬浮平台上。

实施例四。

图4所示，在上述实施例中，为了在海浪落差较小的海域获得大容积微压压缩空气，可采用多层气缸结构，即在。气缸活塞6与气缸浮体2之间的连接杆上串接多一层或多层气缸体27、多层气缸活塞26，气缸进气管路与串接的气缸体27均相通，即设置有气缸进气口24，多层气缸体27顶部均通过共同管路相接到储气罐入口25，每一管路上均设置有单向阀12。

本实施例中，设置的为二层气缸体及气缸活塞结构。

本发明的浪潮蓄能发电机具有如下主要特征。

1.以浪潮蓄能发电机自身重量抵消压缩空气内压对气缸体4的作用力。也可这样理解: 以浪潮蓄能发电机自身重量抵消气缸浮体2的浮力。

2.设备保护浮体17是保护整个浪潮蓄能发电机系统免受海浪浪高过大或涨潮过高的破坏。设备保护浮体17的底部低于气缸浮体2上行顶点的底部。设备保护浮体17的浮力大于浪潮蓄能发电机的重量。

3. 气缸的压缩空气供空压发电机的活塞推动磁体在发电线圈中往复运动发电。微压压缩空气采用增大缸径来提高足够的推力满足发电需求。

加设部件的作用。

1. 加设气缸进气控制阀是实现气缸的进气不受水位面高度限制。浮体阀芯7在自重下自动下落，打开气缸进气口8，浮体阀芯7随气缸浮体2回落水面后，浮体阀芯7上浮回位自动关闭气缸进气口8。

2.加设单向阀13和气动控制阀15是提高储气罐11的压力和控制供给空压发电机16的压缩空气压力。

3.加设储气罐11和减压单向阀14是为了可控和稳定电压和电流及延长空压发电机16的寿命。

4. 加设压水仓3是增加浪潮蓄能发电机自身重量。压水仓3内可以放置海水、沙石、铁块等重物。1000吨自重=1000立方海水。

本发明浪潮蓄能发电机可拆成空压发电机16、储气罐11、气缸三部分以方便运输。①浪潮蓄能发电机具有投放就可以使用和免于维护的优点,不用投入基础建设和不用固定设备故无需安装,随时择地投放,是海上定点和移动式发电站。②浪潮蓄能发电机具有低压压缩空气也能发电的优点,将空压发电机的往复活塞径径增大就可用在低压压缩空气,以消耗大量低压压缩空气来满足发电要求,适用浪高落差较小或微小的海域，储蓄大容积的微压压缩空气满足发电需求。③浪潮蓄能发电机运行无需人工和电器控制，自动运行，只有水位低于气缸浮体2或高于设备保护浮体17底部时才自动停止运行，水位回复到气缸浮体2与设备保护浮体17之间时又自动继续运行,在水位处于气缸浮体2与设备保护浮体17之间任何位置都可自动运行。④1000吨的自重=1000立方的海水，增加自重轻而易举，排空1000立方的海水方便拖离随时择地投放,并且海水、海沙是免费的。⑤悬浮平台式的结构令浪潮蓄能发电机也可在深海使用而不需基础建设。浪潮蓄能发电机的加工难度低、制造容易、科技含量低、使用常用普通材料，承重立柱、悬浮平台使用混凝土和压水仓内重物为海水可大大降低投资成本,结构简单不受科技壁垒限制，易于普及应用。

浪潮蓄能发电机无惧恶劣天气和极端天气的来袭,当飓风来袭前,松开空压发电机进气口气管、运走空压发电机,封死储气罐进出口使储气罐成为浮罐,排空压水仓内重物和封死气缸出气口使气缸也成为飘浮物，气缸翻转也不影响飓风过后的使用。

浪潮蓄能发电机无惧涨潮水位过高或浪潮过高淹没设备的风险，设备保护浮体17保护整台设备随水位上涨而上浮。这是海上其它固定发电设备所不具备的。

浪潮蓄能发电机优于水力发电, 浪潮蓄能发电机无需基础建设和安装固定设备，虽然浪潮蓄能发电机也是需要储存积蓄一定压力和容积的压缩空气（或微压大容积）才供空压发电机进行发电，但水力发电需建水库及储水蓄能必须达到一定的水位才进行发电，投入、工程量过大，维护成本高、危险性高；也优于风力发电和太阳能发电的天气制约；浪潮蓄能发电机吸收储存海浪的冲击能和每天的天文潮汐落差能，即浪潮蓄能发电机每天都产生电能，每天都带来能源经济收益。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (10)

1.一种移动式浪潮蓄能发电机，包括：设置在海平面（A）上方的平台，平台上设置有气缸体（4）、设置在气缸体（4）内的气缸活塞（6）、与气缸体（4）通过单向阀连通的储气罐（11）、与储气罐（11）通过管路连通的空压发电机（16），平台向下设置有承重支柱（1），气缸活塞（6）向下通过连接件（5）连接到海平面（A）的气缸浮体（2），连接件（5）上还设置有气缸进气管路，管路上设置有气缸进气控制阀（9）、气缸进气口（8），其特征在于，所述平台上还设置有压水仓（3），所述平台向海平面设置有设备保护浮体（17），设备保护浮体（17）与海平面A之间有间隔距离，其最大浮力可支承整体发电机重量，当海平面（A）高度涨到设备保护浮体（17）承载浮力高度时，设备保护浮体（17）将包括承重支柱（1）的整体设备抬升。

2.根据权利要求1所述的一种移动式浪潮蓄能发电机，其特征在于，所述气缸进气控制阀（9）包括浮体阀芯（7）与气缸进气管路连通的阀体并与气缸浮体（2）底部的海水接触面连通，浮体阀芯（7）设置在该通道内 ，气缸进气口（8）设置阀体的侧部。

3.根据权利要求1或2所述的一种移动式浪潮蓄能发电机，其特征在于，所述储气罐（11）与空压发电机（16）的管路上连接有储气罐出气口单向阀（13 ）、减压单向阀（14）、气动控制阀（15），储气罐出气口单向阀（13） 、减压单向阀（14）串接，气动控制阀（15）与储气罐出气口单向阀（13）并接，气动控制阀（15）有连接空压发电机一路管路。

4.根据权利要求3所述的一种移动式浪潮蓄能发电机，其特征在于，储气罐出气口单向阀（13 ）后间连接段的管路上还串接二级气缸体（19），二级气缸体（19）内设置有二级气缸活塞（20），二级气缸活塞（20）向下通过二级浮体连接件（21）连接有二级气缸浮体（22）。

5.根据权利要求3所述的一种移动式浪潮蓄能发电机，其特征在于，储气罐（11）通过固定件（10）固定在平台上或延伸至海底（B）。

6.根据权利要求4所述的一种移动式浪潮蓄能发电机，其特征在于，二级气缸体（19）、气缸体（4）与平台为一体式结构。

7.根据权利要求1或2所述的一种移动式浪潮蓄能发电机，其特征在于，气缸活塞（6）与气缸浮体（2）之间的连接杆上串接多一层或一层以上气缸体（27）及相应的一层或以上层气缸活塞（26），气缸进气管路与串接的气缸体（27）均相通，即设置有气缸进气口（24），多层气缸体（27）顶部均通过共同管路相接到储气罐入口（25），每一管路上均设置有单向阀（12）。

8.根据权利要求1或2所述的一种移动式浪潮蓄能发电机，其特征在于，所述设备保护浮体设置（17）在承重支柱（1）的外围，为二个或二个以上，呈对称或周向均布。

9.根据权利要求1或2所述的一种移动式浪潮蓄能发电机，其特征在于，气缸体（4）与平台为一体式结构。

10.根据权利要求1或2所述的一种移动式浪潮蓄能发电机，其特征在于，设备保护浮体（17）和/或气缸浮体（2）为浮球、浮桶、浮块或浮环；压水仓（3）内储存有重物,重物为海水、水泥、铁块之一。

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