CN113374619A - 一种利用波浪能进行空气压缩的组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用波浪能进行空气压缩的组件，涉及可再生能源利用的技术领域，包括固定在水面底部的固定杆，所述固定杆上移动设置有浮动体，所述的浮动体上还设置有若干个空气压缩机组，所述的固定杆上设置有与空气压缩机组相配合的传动结构，所述空气压缩机组连接有输气管，当所述浮动体上下浮动时在所述传动结构作用下所述空气压缩机组工作。与现有技术相比，本申请所公开的技术方案通过波浪能造成的浮动体上下浮动现象，通过浮动体与固定杆直接的位移差让设置在浮动体上的空气压缩机受力直接工作，产生持续稳定的压缩空气。

Description

一种利用波浪能进行空气压缩的组件

技术领域

本发明涉及可再生能源利用的技术领域，具体说，是一种利用波浪能进行气体压缩的技术。

背景技术

波浪能是最清洁的可再生资源之一，也是一种密度低、不稳定、无污染、可再生、储量大、分布广的能源。相比太阳能等新能源，波浪能虽然能24小时持续不间断提供能量，但波浪能非常不稳定，每次波浪带来的能量都不同，且波浪周期极短，利用极端困难。现有利用波浪能的思路包括直接利用和间接利用，对于直接利用，则供能装置异常复杂，并且能量利用率低，如利用波浪能发电。波浪能发电的转换一般有三级。第一级为波浪能的收集，通常采用聚波和共振的方法把分散的波浪能聚集起来。第二级为中间转换，即能量的传递过程，包括机械传动、低压水力传动、高压液压传动、气动传动，使波浪能转换为有用的机械能。第三级转换又称最终转换，即由机械能通过发电机转换为电能。波浪发电要求输入的能量稳定，必须有一系列稳速、稳压和蓄能等技术来确保，它同常规发电相比有着特殊的要求。利用波浪发电，必须在海上建造浮体，并解决海底输电问题；在海岸处需要建造特殊的水工建筑物，以利收集海浪和安装发电设备。波浪电站与海水相关，各种装置均应考虑海水腐蚀、海生物附着和抗御海上风暴等工程问题，以适应海洋环境。现有技术中的波浪发电不仅工艺复杂、成本高昂，其实质还有波浪发电产生的大多为垃圾电，应用价值低。

对于间接利用，现有的思路是能量转换，先把能量转变成可稳定利用的能量，再进行二次使用。比较常见的是利用波浪能进行空气压缩进行蓄能，尤其是波浪周期平均6s左右，全年可用，空气压缩效率高。然后通过蓄能的压缩空气进行发电或者进行其他工程。但这仍具有技术问题，虽然二次能源可以稳定使用，但是蓄能阶段依然不稳定，尤其是采用浮筒直接进行空气压缩的结构。因为波浪能每次能量不一致，使得浮筒的行程不确定，而要进行空气压缩浮筒的行程必须超过一定距离，否则被压缩的气体在没有排出前又会在腔体内膨胀，造成没有起到气体压缩的效果或者仅仅部分气体被压缩的效果。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种利用波浪能进行空气压缩的组件，通过波浪能造成的浮动体上下浮动现象，通过浮动体与固定杆直接的位移差让设置在浮动体上的空气压缩机受力直接工作，产生持续稳定的压缩空气，解决了以往通过浮动体进行空气压缩因为波浪能不稳定而无法稳定获取的问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，包括固定在水面底部的固定杆，所述固定杆上移动设置有浮动体，所述的浮动体上还设置有若干个空气压缩机组，所述的固定杆上设置有与空气压缩机组相配合的传动结构，所述空气压缩机组连接有输气管，当所述浮动体上下浮动时在所述传动结构作用下所述空气压缩机组工作。

优选的，上述技术方案中，所述的空气压缩机组包括空气压缩机和驱动组件，所述驱动组件对应至少一个空气压缩机，所述驱动组件包括驱动件和与所述驱动轮传动连接的从动件，所述的驱动件与所述传动结构相配合，所述从动件与所述空气压缩机相配合。

优选的，上述技术方案中，所述的驱动件包括固定在所述浮动体上的固定座，所述的固定座上设置有传动轴，所述传动轴一端设置有与所述传动结构相配合的驱动轮、另一端设置有从动轮，所述从动件包括设置在所述空气压缩机上的传动轮，所述传动轮连接所述空气压缩机内的活塞。

优选的，上述技术方案中，所述的空气压缩机上设置有若干个气腔，每个所述气腔都设置有进气阀和与所述输气管连接的出气口。

优选的，上述技术方案中，所述的传动结构为竖直设置在所述固定杆上的传动齿条。

优选的，上述技术方案中，所述的固定杆上设置有若干个沿圆周方向均匀设置的传动齿条，每个所述传动齿条与至少一个空气压缩机组相配合。

优选的，上述技术方案中，所述的固定杆设置有与所述浮动体相配合的限位。

优选的，上述技术方案中，所述空气压缩机组设置在所述浮动体上表面，所述浮动体上表面以固定杆为中心由内之外向下倾斜。

优选的，上述技术方案中，所述的浮动体上设置有保护罩，所述保护罩上设置有漏水孔。

优选的，上述技术方案中，所述固定杆底部设置有沉底的混凝土块。

优选的，上述技术方案中，所述固定杆底部设置有伸入至水底土层的桩基。

优选的，上述技术方案中，所述浮动体上设置有通水阀和通气阀。

优选的，上述技术方案中，所述的浮动体上设置有压力传感器。

优选的，上述技术方案中，所述驱动件与所述从动件之间设置有变速器。

一种压缩空气储能装置，包括利用波浪能进行空气压缩的组件。

一种发电装置，包括压缩空气储能装置。

本申请公开了一种利用波浪能进行空气压缩的技术方案。主要特征是在可上下浮动的浮动体上设置多个空气压缩机组，在固定的固定杆上设置有传动结构，当浮动体上下浮动时，利用浮动体与固定杆直接的位移差，在传动结构作用下直接带动空气压缩机工作。其核心思想是舍弃传统将浮动体视为“活塞”直接压缩气体的模式，采用以浮动体为平台，通过浮动体的上下浮动带动设置在浮动体上空气压缩机直接工作进行空气压缩。本申请如此设置主要因为每次浮动体上下浮动不稳定且不可测，空气压缩机的可以采用单活塞多气缸的模式，缩小气缸，减少活塞行程，确保每次浮动的位移差都可以让空气压缩机走完至少一个压缩流程，因为空气压缩机采用曲轴连杆，则不管是正转还是反转活塞的工作状态都是往复运动、就是不管上浮和下沉，活塞都是上下压缩空气，保证每个空气压缩机都能持续工作。波浪能虽然每次能量不同，但仍有其基本规律，这使得空气压缩机组压缩气体量为平滑曲线状态，不会突然压缩气体量大起大落，能保持整个系统稳定，并且在空气压缩机组加装变速器，在已知波浪能能量规律的基础上可以做到尽量让压缩气体量保持稳定，这是现有技术中无法简单做到的。

与现有技术相比，本申请所公开的技术方案通过波浪能造成的浮动体上下浮动现象，通过浮动体与固定杆直接的位移差让设置在浮动体上的空气压缩机受力直接工作，产生持续稳定的压缩空气。其结构不复杂，生产成本不高，压缩气体获取稳定，是极为优质的二次能源，适宜在沿海或沿湖地区推广。

附图说明

图1为本发明实施例1立体示意图。

图2为本发明实施例1正视示意图。

图3为本发明实施例1俯视示意图。

图4为本发明实施例1仰视示意图。

图5为图1-A处局部放大图。

具体实施方式

实施例1：一种利用波浪能进行空气压缩的组件，包括固定在水面底部的固定杆1，固定杆1底部设置有沉底的混凝土块或者有伸入至水底土层的桩基。在使用过程中必须保证固定杆1的稳定，使其大致为竖直状态，即使偏移在竖直方向也不宜超过5°至10°。固定杆1上移动设置有浮动体2，浮动体2的结构通常为半球体，此时固定杆1穿过浮动体2圆心。即使浮动体2不为半球体则浮动体2上至少需要有放置空气压缩机组的位置。固定杆1可长达10米或以上，这样固定杆1越高，浮动体2行程越长，即使部分地方退潮涨潮落差达六七米也不影响正常使用，浮动体2能跟随水面高度自动沉降。

当浮动体2为半球体时，浮动体2上表面以固定杆1为中心由内之外向下倾斜，这样方便排水，避免积水。浮动体2内部中空，并且设置有通水阀22和通气阀21，其中通水阀22设置在浮动体2底部与水体接触，通气阀21设置在浮动体2顶部与空气接触，必要时浮动体2上设置有压力传感器。虽然波浪能的能量每次波动都不同，但其大致规律是可观察的，为了保持稳定工作，一般需要保证每次浮动体2的浮动位移稳定。浮动体2通过水量控制浮动体2的重量和浮力来改变需要的压缩扭力，既浮动体2越重，扭力越大，可以带动更多的压缩机运行。同时海洋和湖泊天气不定，在恶劣天气下还需要进行避险，此时将浮动体2充满水沉在水面下是非常必要的。同时浮动体2内还需要设置有密封腔，在密封腔内设置有中空系统以及电源连接系统对浮动体2上的元器件以及空气压缩机组进行控制和供电，通常供电有沿岸供电单元拖线供电，总控制单元也设置在沿岸。为了避免突发恶劣天气的影响，在固定杆1顶部设置限位保证浮动体2不脱出，必要时，还可以下固定杆1底部设置限位。更进一步，在的浮动体2还可以上设置有保护罩，通过保护罩对浮动体2上的空气压缩机组进一步进行保护，延长其使用寿命，但保护罩的设计不能影响浮动体2与固定杆1的相对移动。为避免因设置保护罩造成的积水，还需要在保护罩上设置有漏水孔。

浮动体2上表面若干个空气压缩机组3，所述的固定杆1上设置有与空气压缩机组3相配合的传动结构4。所述的传动结构为竖直设置在所述固定杆上的传动齿条41。所述的空气压缩机组3包括空气压缩机31和驱动组件39，所述驱动组件39对应至少一个空气压缩机31，所述驱动组件39包括驱动件和与所述驱动件传动连接的从动件，所述的驱动件与所述传动结构相配合，所述从动件与所述空气压缩机相配合。所述的驱动件包括固定在所述浮动体2上的固定座34，所述的固定座34上设置有传动轴，所述传动轴一端设置有与所述传动齿条41相配合的驱动轮35、另一端设置有从动轮36，所述从动件包括设置在所述空气压缩机31上的传动轮37，所述传动轮37连接所述空气压缩机31内的活塞。所述的空气压缩机31上设置有若干个气腔32，每个所述气腔32都设置有进气阀33和与所述输气管5连接的出气口。整个空气压缩机组3都是防水、防腐蚀。

在使用时，浮动体2在固定杆1上的上下滑动，通过传动齿条41让驱动轮35转动，从而带动空气压缩机31内的活塞运动。空气压缩机31内气腔32的形成可以缩小，让活塞短时间、短行程就可以做一个往复产生压缩空气。空气压缩机31的活塞可是曲柄活塞，能往复做功。必要时还可以通过驱动件与从动件之间的变速器改变传动轮37转速，保证活塞长时间整体运行。

为了提高整体压缩空气量，在实施例1中， 固定杆1上设置有4个沿圆周方向均匀设置的传动齿条41，，传动齿条41在固定杆1上是可拆卸的，这样方便维修或者限制行程。每个所述传动齿条41对应一个空气压缩机组3，每个空气压缩机组具有一个空气压缩机31和驱动组件39。多个波浪能进行空气压缩的组件组成压缩空气储能装置，压缩空气储能装置的储气罐设置在沿岸上，储气罐与波浪能进行空气压缩的组件的连接通过金属软管。多个压缩空气储能装置与大电机组组成发电装置。

实施例2：在实施例2中， 固定杆1上设置有2个沿圆周方向均匀设置的传动齿条41，每个所述传动齿条41对应两个空气压缩机组3，每个空气压缩机组具有一个空气压缩机31和驱动组件39。其中浮动体2上表面可以设置多个阶梯面使得空气压缩机组3高低错位设置。实施例2中其余部分与实施例1相同。

实施例3：在实施例3中， 固定杆1上设置有4个沿圆周方向均匀设置的传动齿条41，每个所述传动齿条41对应一个空气压缩机组3，每个空气压缩机组具有两个个空气压缩机31和一个驱动组件39。其中浮动体2上表面可以设置多个阶梯面使得空气压缩机31高低错位设置。实施例3中其余部分与实施例1相同。

实施例4：在实施例3中， 固定杆1上设置有8个沿圆周方向均匀设置的传动齿条41，每个所述传动齿条41对应两个空气压缩机组3，每个空气压缩机组具有四个空气压缩机31和两个驱动组件39，其中两个空气压缩机31对应一个驱动组件39，浮动体2上表面可以设置多个阶梯面使得空气压缩机31高低错位设置。实施例4中其余部分与实施例1相同。

实施例5：传动结构包括设置在固定杆顶部的环形圈，环形圈上设置有若干个卷管器，驱动组件包括与卷管器相配合的驱动轮，驱动轮与卷管器之间通过齿条、皮带、张紧带等连接，当浮动体在固定杆上的上下滑动时在卷管器的作用下驱动轮正-反旋转带动空气压缩机工作。实施例5中其余部分与实施例1相同。

实施例6：在本实施例中通过利用波浪能进行空气压缩的组件仅提供压缩空气。

实际上传动结构和驱动组件的结构并不仅仅限于实施例1至实施例5中公开的结构，任意可在固定杆上设置的现有的、公知的驱动结构和传动结构都应是本申请中传动结构和驱动组件保护的范围。

在实施例1至6中，空气压缩机可为螺杆空压机、活塞空压机等已知的空压设备。

Claims (10)

1.一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，包括固定在水面底部的固定杆，所述固定杆上移动设置有浮动体，所述的浮动体上还设置有若干个空气压缩机组，所述的固定杆上设置有与空气压缩机组相配合的传动结构，当所述浮动体上下浮动时在所述传动结构作用下所述空气压缩机组工作。

2.根据权利要求1所述的一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，所述的空气压缩机组包括空气压缩机和驱动组件，所述驱动组件对应至少一个空气压缩机，所述驱动组件包括驱动件和与所述驱动件传动连接的从动件，所述的驱动件与所述传动结构相配合，所述从动件与所述空气压缩机相配合。

3.根据权利要求2所述的一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，所述的驱动件包括固定在所述浮动体上的固定座，所述的固定座上设置有传动轴，所述传动轴一端设置有与所述传动结构相配合的驱动轮、另一端设置有从动轮，所述从动件包括设置在所述空气压缩机上的传动轮，所述传动轮连接所述空气压缩机内的活塞。

4.根据权利要求2或3所述的一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，所述的空气压缩机上设置有若干个气腔，每个所述气腔都设置有进气阀和与所述输气管连接的出气口。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，所述的传动结构为竖直设置在所述固定杆上的传动齿条。

6.根据权利要求5所述的一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，所述的固定杆上设置有若干个沿圆周方向均匀设置的传动齿条，每个所述传动齿条与至少一个空气压缩机组相配合。

7.根据权利要求1所述的一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，所述的固定杆设置有与所述浮动体相配合的限位。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，所述空气压缩机组设置在所述浮动体上表面，所述浮动体上表面以固定杆为中心由内之外向下倾斜。

9.根据权利要求1所述的一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，所述浮动体上设置有通水阀和通气阀。

10.根据权利要求1所述的一种利用波浪能进行空气压缩的组件，其特征为，所述的浮动体上设置有压力传感器。

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