CN114919709A - 一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法，包括基板，所述基板的四周设置有多个锚缆，所述基板的上端连接有内轴，所述内轴外部转动套接有外轴，所述外轴上设置有多个杯体，所述内轴上方固定连接有发电机盒，所述发电机盒的上方固定连接有上柱，所述上柱贯穿滑动连接有浮块，所述浮块随波浪上下运动可传递动力至发电机盒内部，所述外轴侧壁固定连接有多个辐杆。优点在于：磁性活塞块上移时流体穿过磁性活塞块处的单向阀，磁性活塞块下移时带动流体顺时针流动，从而使得环形槽内的流体稳定的单向顺时针流动，使得环形槽内的液体单向流动驱动叶轮转动，从而驱动发电机工作将机械能转化为电能。

Description

一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及波浪能发电技术领域，尤其涉及一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法。
背景技术
在能源紧张的时代背景下，有“蓝色油田”之称的海洋能源因具有储量巨大、清洁无污染的特性成为21世纪国际能源领域研究开发的热点。海洋能的储量可以达到10万太瓦时/年，其中，波浪能因分布于近海面、能量密度高、开发难度小、质量高等优点受到各国可再生能源开发领域的极大关注。
为了实现海上浮标长期工作，海上孤岛独立运行，供电是亟需解决的难题，采用岸上供电，铺设电缆成本高昂，且施工难度很大，工作时间也受蓄电池限制，若采用太阳能供电，则供电时间十分受限，因此从海浪获取电能是非常便捷实用的。
目前，波浪能发电装置普遍存在发电输出功率不足、性价比低的问题，严重限制了波浪能发电的应用，提升波浪能发电装置的发电能力，是波浪能发电技术发展与应用的关键，也是当前国际上波浪能发电领域的主流方向，而且现有的波浪能发电装置需要依附船只、岛屿等海上平台使用，应用范围受限。为此，提出本自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的问题，而提出的一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种自漂浮独立型波浪能发电装置，包括基板，所述基板的四周设置有多个锚缆，所述基板的上端连接有内轴，所述内轴外部转动套接有外轴，所述外轴上设置有多个杯体，所述内轴上方固定连接有发电机盒，所述发电机盒的上方固定连接有上柱，所述上柱贯穿滑动连接有浮块，所述浮块随波浪上下运动可传递动力至发电机盒内部。
在上述的自漂浮独立型波浪能发电装置中，所述外轴侧壁固定连接有多个辐杆，每个所述辐杆上均固定连接有一个杯体，所述杯体转动至内轴的一侧时舒展成碗装，所述杯体转动至内轴的另一侧时收缩。
在上述的自漂浮独立型波浪能发电装置中，所述内轴上固定连接有永磁体，所述外轴内开设有多个滑腔，所述滑腔内密封滑动连接有一个磁性活塞板，所述辐杆为管状结构且每个所述辐杆均与一个滑腔连通。
在上述的自漂浮独立型波浪能发电装置中，所述杯体包括中部的连接板，所述连接板上固定连接有多个弯曲的套管，所述套管由多个互相密封滑动套接的弯管组成，每两个相邻的所述套管共同胶合有布片，所述布片与套管的连接处位于套管的两端，所述外轴向上贯穿至发电机盒内并与发电机的输入端连接。
在上述的自漂浮独立型波浪能发电装置中，所述上柱内开设有一个环形槽，所述环形槽内滑动连接有一个磁性活塞块，所述浮块内嵌设有一个磁环，所述磁环以及环形槽内均设置有一个单向阀，所述环形槽内设置有一个叶轮，所述叶轮的转轴向下贯穿至发电机盒内并与发电机的输入端连接。
在上述的自漂浮独立型波浪能发电装置中，所述基板的下端固定连接有限位杆，所述限位杆的下端固定连接有底腔，所述底腔为下侧内壁为球面、内侧上壁为平面的空心结构，所述底腔的内侧上壁以及下壁均铺设有导电膜，且底腔的内壁边缘处设置有使两个导电膜绝缘的绝缘环，所述底腔内放置有一个金属球。
在上述的自漂浮独立型波浪能发电装置中，所述基板的下端固定连接有一个浮力囊，所述浮力囊的内侧下壁等距固定连接有多个局部板，每个所述局部板的上方均固定连接有一个金属弹簧，所述金属弹簧的上端固定连接在基板的下壁，所述金属弹簧与底腔内的两个导电膜电性串联。
一种自漂浮独立型波浪能发电装置的工作方法，包括以下步骤：
S1、移动发电装置至海上，放下锚缆并使其与海底锚固；
S2、浮块在波浪作用下沿上柱上下运动，进而带动磁性活塞块上下运动使得环形槽内的液体单向流动驱动叶轮转动；
S3、海水流动驱动杯体相对内轴转动，从而带动外轴转动；
S4、外轴和叶轮的动力传递至发电机的输入端，从而驱动发电机工作将机械能转化为电能；
S5、电能存储于外界的蓄电池中或供给负载。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、本申请中磁性活塞块上移时流体穿过磁性活塞块处的单向阀，磁性活塞块下移时带动流体顺时针流动，从而使得环形槽内的流体稳定的单向顺时针流动，使得环形槽内的液体单向流动驱动叶轮转动，从而驱动发电机工作将机械能转化为电能；
2、当海水的流速较大使得本申请的装置偏斜时，底腔随之同步偏斜，底腔内的金属球滚动直至与其上下两侧的导电膜同时接触时，此时对应位置的金属弹簧通电收缩，使得对应的局部板上移，带动对应处的浮力囊受压收缩，并将其内的空气挤压至其余位置，其余位置膨胀可产生更大浮力，从而使得整个装置向反向转动，即使得本申请的装置恢复至相对竖直状态。
附图说明
图1为本发明提出的一种自漂浮独立型波浪能发电装置的结构示意图；
图2为本发明提出的一种自漂浮独立型波浪能发电装置中浮块部分的放大示意图；
图3为本发明提出的一种自漂浮独立型波浪能发电装置中内轴部分的剖切示意图；
图4为本发明图3中内轴部分的放大示意图；
图5为本发明提出的一种自漂浮独立型波浪能发电装置中杯体收缩状态的结构示意图；
图6为本发明提出的一种自漂浮独立型波浪能发电装置中底腔部分的放大示意图。
图中：1基板、2锚缆、3外轴、4辐杆、5杯体、6内轴、7永磁体、8滑腔、9磁性活塞板、10发电机盒、11上柱、12浮块、13环形槽、14磁环、15磁性活塞块、16叶轮、17单向阀、18底腔、19浮力囊、20限位杆、21金属球、22金属弹簧、23局部板、51连接板、52套管、53布片。
具体实施方式
以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。
实施例
参照图1-6，一种自漂浮独立型波浪能发电装置，包括基板1，基板1的四周设置有多个锚缆2，放下锚缆2并使其与海底锚固，从而将本申请的装置固定在海中的某一位置，基板1的上端连接有内轴6，内轴6外部转动套接有外轴3，外轴3上设置有多个杯体5，内轴6上方固定连接有发电机盒10，发电机盒10的上方固定连接有上柱11，上柱11贯穿滑动连接有浮块12，浮块12随波浪上下运动可传递动力至发电机盒10内部。
外轴3侧壁固定连接有多个辐杆4，每个辐杆4上均固定连接有一个杯体5，杯体5转动至内轴6的一侧时舒展成碗装，杯体5转动至内轴6的另一侧时收缩。内轴6上固定连接有永磁体7，外轴3内开设有多个滑腔8，滑腔8内密封滑动连接有一个磁性活塞板9，辐杆4为管状结构且每个辐杆4均与一个滑腔8连通。
杯体5包括中部的连接板51，连接板51上固定连接有多个弯曲的套管52，套管52由多个互相密封滑动套接的弯管组成，当海水流动带动外轴3转动至某个磁性活塞板9和永磁体7产生磁吸力时，磁性活塞板9向内轴6处靠拢，从而将副杆4和套管52内的流体抽至滑腔8内，此时套管52收缩，杯体5呈图5所示状态，此时的杯体5面积减小，其受海水冲击产生的力减小；反之另一侧的磁性活塞板9受磁斥力而远离内轴6，将滑腔8内的流体挤压至杯体5中，杯体5伸展为半球状，海水冲击可产生更大的力矩，从而保证多个杯体5所受海水冲击力可驱动外轴3稳定旋转。
每两个相邻的套管52共同胶合有布片53，布片53与套管52的连接处位于套管52的两端，外轴3向上贯穿至发电机盒10内并与发电机的输入端连接，外轴3和叶轮16的动力传递至发电机的输入端，从而驱动发电机工作将机械能转化为电能。
上柱11内开设有一个环形槽13，环形槽13内滑动连接有一个磁性活塞块15，浮块12内嵌设有一个磁环14，磁环14以及环形槽13内均设置有一个单向阀17，本申请中的两个单向阀17进允许流体单向顺时针流动，即为磁性活塞块15上移时流体穿过磁性活塞块15处的单向阀，磁性活塞块15下移时带动流体顺时针流动，从而使得环形槽13内的流体稳定的单向顺时针流动，使得环形槽13内的液体单向流动驱动叶轮16转动。
环形槽13内设置有一个叶轮16，叶轮16的转轴向下贯穿至发电机盒10内并与发电机的输入端连接，浮块12在波浪作用下沿上柱11上下运动，进而带动磁性活塞块上下运动使得环形槽13内的液体单向流动驱动叶轮16转动。
基板1的下端固定连接有限位杆20，限位杆20的下端固定连接有底腔18，底腔18为下侧内壁为球面、内侧上壁为平面的空心结构，底腔18的内侧上壁以及下壁均铺设有导电膜，且底腔18的内壁边缘处设置有使两个导电膜绝缘的绝缘环，底腔18内放置有一个金属球21，进一步值得说明的是底腔18内上下两侧的金属膜都分为多块，每块对应一个局部板23。
基板1的下端固定连接有一个浮力囊19，浮力囊19的内侧下壁等距固定连接有多个局部板23，每个局部板23的上方均固定连接有一个金属弹簧22，金属弹簧22的上端固定连接在基板1的下壁，金属弹簧22与底腔18内的两个导电膜电性串联，当海水的流速较大使得本申请的装置偏斜时，底腔18随之同步偏斜，底腔18内的金属球26滚动直至与其上下两侧的导电膜同时接触时，此时对应位置的金属弹簧22通电收缩，使得对应的局部板23上移，带动对应处的浮力囊13受压收缩，并将其内的空气挤压至其余位置，其余位置膨胀可产生更大浮力，从而使得整个装置向反向转动，即使得本申请的装置恢复至相对竖直状态。
一种自漂浮独立型波浪能发电装置的工作方法，包括以下步骤：
S1、移动发电装置至海上，放下锚缆2并使其与海底锚固，从而将本申请的装置固定在海中的某一位置；
S2、本发明中的浮块12在波浪作用下沿上柱11上下运动，进而带动磁性活塞块15上下运动，本申请中的两个单向阀17进允许流体单向顺时针流动，即为磁性活塞块15上移时流体穿过磁性活塞块15处的单向阀，磁性活塞块15下移时带动流体顺时针流动，从而使得环形槽13内的流体稳定的单向顺时针流动，使得环形槽13内的液体单向流动驱动叶轮16转动；
S3、海水流动驱动杯体5相对内轴6转动，从而带动外轴3转动，值得说明的是本申请中，当海水流动带动外轴3转动至某个磁性活塞板9和永磁体7产生磁吸力时，磁性活塞板9向内轴6处靠拢，从而将副杆4和套管52内的流体抽至滑腔8内，此时套管52收缩，杯体5呈图5所示状态，此时的杯体5面积减小，其受海水冲击产生的力减小；反之另一侧的磁性活塞板9受磁斥力而远离内轴6，将滑腔8内的流体挤压至杯体5中，杯体5伸展为半球状，海水冲击可产生更大的力矩，从而保证多个杯体5所受海水冲击力可驱动外轴3稳定旋转；
S4、外轴3和叶轮16的动力传递至发电机的输入端，从而驱动发电机工作将机械能转化为电能；
S5、电能存储于外界的蓄电池中或供给负载。
本发明中，进一步值得说明的是底腔18内上下两侧的金属膜都分为多块，每块对应一个局部板23；当海水的流速较大使得本申请的装置偏斜时，底腔18随之同步偏斜，底腔18内的金属球26滚动直至与其上下两侧的导电膜同时接触时，此时对应位置的金属弹簧22通电收缩，使得对应的局部板23上移，带动对应处的浮力囊13受压收缩，并将其内的空气挤压至其余位置，其余位置膨胀可产生更大浮力，从而使得整个装置向反向转动，即使得本申请的装置恢复至相对竖直状态。
尽管本文较多地使用了1基板、2锚缆、3外轴、4辐杆、5杯体、6内轴、7永磁体、8滑腔、9磁性活塞板、10发电机盒、11上柱、12浮块、13环形槽、14磁环、15磁性活塞块、16叶轮、17单向阀、18底腔、19浮力囊、20限位杆、21金属球、22金属弹簧、23局部板、24控制盒、25第二金属球、26电磁铁、27接电片、51连接板、52套管、53布片等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种自漂浮独立型波浪能发电装置，包括基板(1)，其特征在于，所述基板(1)的四周设置有多个锚缆(2)，所述基板(1)的上端连接有内轴(6)，所述内轴(6)外部转动套接有外轴(3)，所述外轴(3)上设置有多个杯体(5)，所述内轴(6)上方固定连接有发电机盒(10)，所述发电机盒(10)的上方固定连接有上柱(11)，所述上柱(11)贯穿滑动连接有浮块(12)，所述浮块(12)随波浪上下运动可传递动力至发电机盒(10)内部。
2.根据权利要求1所述的一种自漂浮独立型波浪能发电装置，其特征在于，所述外轴(3)侧壁固定连接有多个辐杆(4)，每个所述辐杆(4)上均固定连接有一个杯体(5)，所述杯体(5)转动至内轴(6)的一侧时舒展成碗装，所述杯体(5)转动至内轴(6)的另一侧时收缩。
3.根据权利要求2所述的一种自漂浮独立型波浪能发电装置，其特征在于，所述内轴(6)上固定连接有永磁体(7)，所述外轴(3)内开设有多个滑腔(8)，所述滑腔(8)内密封滑动连接有一个磁性活塞板(9)，所述辐杆(4)为管状结构且每个所述辐杆(4)均与一个滑腔(8)连通。
4.根据权利要求3所述的一种自漂浮独立型波浪能发电装置，其特征在于，所述杯体(5)包括中部的连接板(51)，所述连接板(51)上固定连接有多个弯曲的套管(52)，所述套管(52)由多个互相密封滑动套接的弯管组成，每两个相邻的所述套管(52)共同胶合有布片(53)，所述布片(53)与套管(52)的连接处位于套管(52)的两端，所述外轴(3)向上贯穿至发电机盒(10)内并与发电机的输入端连接。
5.根据权利要求1所述的一种自漂浮独立型波浪能发电装置，其特征在于，所述上柱(11)内开设有一个环形槽(13)，所述环形槽(13)内滑动连接有一个磁性活塞块(15)，所述浮块(12)内嵌设有一个磁环(14)，所述磁环(14)以及环形槽(13)内均设置有一个单向阀(17)，所述环形槽(13)内设置有一个叶轮(16)，所述叶轮(16)的转轴向下贯穿至发电机盒(10)内并与发电机的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法，其特征在于，所述基板(1)的下端固定连接有限位杆(20)，所述限位杆(20)的下端固定连接有底腔(18)，所述底腔(18)为下侧内壁为球面、内侧上壁为平面的空心结构，所述底腔(18)的内侧上壁以及下壁均铺设有导电膜，且底腔(18)的内壁边缘处设置有使两个导电膜绝缘的绝缘环，所述底腔(18)内放置有一个金属球(21)。
7.根据权利要求6所述的一种自漂浮独立型波浪能发电装置及其工作方法，其特征在于，所述基板(1)的下端固定连接有一个浮力囊(19)，所述浮力囊(19)的内侧下壁等距固定连接有多个局部板(23)，每个所述局部板(23)的上方均固定连接有一个金属弹簧(22)，所述金属弹簧(22)的上端固定连接在基板(1)的下壁，所述金属弹簧(22)与底腔(18)内的两个导电膜电性串联。
8.一种自漂浮独立型波浪能发电装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、移动发电装置至海上，放下锚缆(2)并使其与海底锚固；
S2、浮块(12)在波浪作用下沿上柱(11)上下运动，进而带动磁性活塞块上下运动使得环形槽(13)内的液体单向流动驱动叶轮(16)转动；
S3、海水流动驱动杯体(5)相对内轴(6)转动，从而带动外轴(3)转动；
S4、外轴(3)和叶轮(16)的动力传递至发电机的输入端，从而驱动发电机工作将机械能转化为电能；
S5、电能存储于外界的蓄电池中或供给负载。
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