CN115822853A - 一种波浪压电发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波浪压电发电装置，涉及发电设备领域，包括沉浮箱，所述沉浮箱设置为多个，且多个沉浮箱呈环形排列设置，每两个相邻的沉浮箱之间均设置有发电管，所述发电管设置为圆弧形，所述发电管的一端固定连接有第一浮体，所述发电管的另一端固定连接有第二浮体，所述发电管的内壁上固定连接有压电层，所述压电层的内部放置有滚珠。该波浪压电发电装置，通过环形排列设置的多个发电管，当不同方向的波浪经过时，受海水的冲击，与波浪方向相平行的发电管两端的第一浮体和第二浮体将会产生运动，进而使得第一浮体和第二浮体会带动发电管的两端进行运动，从而使得发电管内部的滚珠不断的与压电层产生相对运动。

Description

一种波浪压电发电装置

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，具体为一种波浪压电发电装置。

背景技术

能源对国家建设、科技发展至关重要。作为一个发展中的大国，我国对能源的需求与日俱增。传统的不可再生能源在开发使用过程中，伴随着严重的环境污染问题，制约了经济社会的进一步发展。绿色新型能源以其节能环保可再生等优点，得到了广泛的关注和研究，其终将取代传统能源的统治地位，成为新的主流能源。

绿色清洁的海洋波浪能具有巨大的开发利用潜力。波浪能是一种最易于直接利用、取之不竭的可再生清洁能源，具有广阔的开发利用前景。目前，利用波浪能发电的技术数以千计，按能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式三大类。但大多数波浪能发电装置都存在着结构复杂、成本高、能量转换效率低等诸多问题，大规模波浪能发电的成本还难与常规能源发电竞争，特殊用途的小功率波浪能发电，已在导航灯浮标、灯桩、灯塔等上获得推广应用。

目前的波浪能发电装置多数只能利用单方向的波浪，即利用一个方向的波浪，并结合自身发电装置结构的特点，实现该方向波浪的收集和转换。但是这类发电装置无法吸收其余方向的波浪，故而波浪利用率低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种波浪压电发电装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种波浪压电发电装置，包括沉浮箱，所述沉浮箱设置为多个，且多个沉浮箱呈环形排列设置，每两个相邻的沉浮箱之间均设置有发电管，所述发电管设置为圆弧形，所述发电管的一端固定连接有第一浮体，所述发电管的另一端固定连接有第二浮体，所述发电管的内壁上固定连接有压电层，所述压电层的内部放置有滚珠。

优选的，所述发电管的圆弧角度不大于一百八十度，且发电管的圆弧角度不小于一百二十度。

优选的，所述第一浮体和第二浮体的形状均设置为球形，且第一浮体和第二浮体的直径相同。

优选的，所述发电管的内侧固定连接有齿环，所述发电管的上方设置有齿轮，所述发电管的下方设置有导向轮，所述齿轮与齿环相互啮合，所述沉浮箱内安装有发电机，且发电机的转动轴与齿轮同轴连接，所述导向轮与发电管的外侧贴合，且导向轮转动连接于固定轴上，所述固定轴的两端与沉浮箱固定连接。

优选的，所述导向轮的数量设置为三个，且其中一个导向轮设置在齿轮的正下方。

优选的，所述沉浮箱的数量设置为六个，所述发电管的直径大于沉浮箱的宽度。

优选的，所述沉浮箱内设置有翻转快速上浮机构，翻转快速上浮机构包括容纳室、活塞板、重力板、插针、水囊、反应层，所述容纳室开设在沉浮箱内，且容纳室的开口设置于沉浮箱的底部，所述容纳室内活塞配合有活塞板，使得活塞板上方形成气体腔，而活塞板下方形成海水腔，气体腔的顶部固定连接有反应层，所述反应层的底部固定连接有水囊，所述反应层设置为硫酸铝晶体，所述水囊内填充有碳酸氢钠溶液，所述水囊的下方设置有重力板，所述重力板的顶部固定连接有插针，且当整个装置被打翻时，重力板翻转至水囊的上方，在重力的作用下重力板下降，重力板上的插针将水囊扎破，碳酸氢钠溶液流出与反应层的硫酸铝晶体相互接触发生反应产生大量二氧化碳，使得气体腔内的气压增加，活塞板会向外侧推动，使得海水腔不断减小，整个沉浮箱的所受浮力增加，使得沉浮箱快速上浮至水面上。

优选的，所述活塞板的底部涂有反光颜料，所述重力板上开设有供气体通过的通气孔。

(三)有益效果

本发明提供了一种波浪压电发电装置。具备以下有益效果：

1、该波浪压电发电装置，通过环形排列设置的多个发电管，当不同方向的波浪经过时，受海水的冲击，与波浪方向相平行的发电管两端的第一浮体和第二浮体将会产生运动，进而使得第一浮体和第二浮体会带动发电管的两端进行运动，从而使得发电管内部的滚珠不断的与压电层产生相对运动，滚珠可在压电层上滚动产生电能，不仅能够对多个方向的波浪进行利用，而且发电效率稳定，使用效果好。

2、该波浪压电发电装置，通过齿轮和齿环的设置，能够在发电管运动的同时带动齿轮进行转动，齿轮带动发电机的转动轴旋转，使得发电机进行辅助发电，进一步提高发电效率。

3、该波浪压电发电装置，通过翻转快速上浮机构的设置，当整个装置被打翻时，重力板翻转至水囊的上方，在重力的作用下重力板下降，重力板上的插针将水囊扎破，碳酸氢钠溶液流出与反应层的硫酸铝晶体相互接触发生反应产生大量二氧化碳，使得气体腔内的气压增加，活塞板会向外侧推动，使得海水腔不断减小，整个沉浮箱的所受浮力增加，使得沉浮箱快速上浮至水面上，这时便能便于工作人员快速找到整个装置的位置，然后将其回收检查。

附图说明

图1为本发明结构示意图一；

图2为本发明结构示意图二；

图3为本发明发电管结构示意图；

图4为本发明导向轮结构示意图；

图5为本发明翻转快速上浮机构结构示意图。

图中：1沉浮箱、2发电管、3第一浮体、4第二浮体、5压电层、6滚珠、7齿环、8容纳室、9齿轮、10固定轴、11导向轮、12活塞板、13重力板、14插针、15水囊、16反应层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例提供一种波浪压电发电装置，如图1-5所示，包括沉浮箱1，沉浮箱1设置为多个，且多个沉浮箱1呈环形排列设置，每两个相邻的沉浮箱1之间均设置有发电管2，发电管2设置为圆弧形，发电管2的一端固定连接有第一浮体3，发电管2的另一端固定连接有第二浮体4，发电管2的内壁上固定连接有压电层5，压电层5的内部放置有滚珠6。

发电管2的圆弧角度不大于一百八十度，且发电管2的圆弧角度不小于一百二十度。

第一浮体3和第二浮体4的形状均设置为球形，且第一浮体3和第二浮体4的直径相同。

参见附图1-4，当海浪来袭时，海浪的波峰会先淹没与海浪来袭方向平行的发电管的第一浮体3，这时第一浮体3受到的浮力大于另一端第二浮体4受到的浮力，使得第一浮体3的那端会向上运动，随后海浪的波峰会冲过第一浮体3来到第二浮体4的位置，同时海浪的波谷会来到第一浮体3的位置，使得第一浮体3会成为悬空状态，这时第二浮体4受到的浮力大于第一浮体3受到的浮力，使得第二浮体4的那端向上运动，从而能够实现发电管2的往复运动，使得发电管2内部的滚珠6不断的与压电层5产生相对运动，滚珠6可在压电层5上滚动产生电能。

通过环形排列设置的多个发电管2，当不同方向的波浪经过时，受海水的冲击，与波浪方向相平行的发电管2两端的第一浮体3和第二浮体4将会产生运动，进而使得第一浮体3和第二浮体4会带动发电管2的两端进行运动，从而使得发电管2内部的滚珠6不断的与压电层5产生相对运动，滚珠6可在压电层5上滚动产生电能，不仅能够对多个方向的波浪进行利用，而且发电效率稳定，使用效果好。

发电管2的内侧固定连接有齿环7，发电管2的上方设置有齿轮9，发电管2的下方设置有导向轮11，齿轮9与齿环7相互啮合，沉浮箱1内安装有发电机，且发电机的转动轴与齿轮9同轴连接，导向轮11与发电管2的外侧贴合，且导向轮11转动连接于固定轴10上，固定轴10的两端与沉浮箱1固定连接。

参见附图4，通过齿轮9和齿环7的设置，能够在发电管2运动的同时带动齿轮9进行转动，齿轮9带动发电机的转动轴旋转，使得发电机进行辅助发电，进一步提高发电效率。发电机为常规现有技术，因此不在此赘述，同时也未在图中画出。

导向轮11的数量设置为三个，且其中一个导向轮11设置在齿轮9的正下方。

沉浮箱1的数量设置为六个，发电管2的直径大于沉浮箱1的宽度。

沉浮箱1内设置有翻转快速上浮机构，翻转快速上浮机构包括容纳室8、活塞板12、重力板13、插针14、水囊15、反应层16，容纳室8开设在沉浮箱1内，且容纳室8的开口设置于沉浮箱1的底部，容纳室8内活塞配合有活塞板12，使得活塞板12上方形成气体腔，而活塞板12下方形成海水腔，气体腔的顶部固定连接有反应层16，反应层16的底部固定连接有水囊15，反应层16设置为硫酸铝晶体，水囊15内填充有碳酸氢钠溶液，水囊15的下方设置有重力板13，重力板13的顶部固定连接有插针14，且当整个装置被打翻时，重力板13翻转至水囊15的上方，在重力的作用下重力板13下降，重力板13上的插针14将水囊15扎破，碳酸氢钠溶液流出与反应层16的硫酸铝晶体相互接触发生反应产生大量二氧化碳，使得气体腔内的气压增加，活塞板12会向外侧推动，使得海水腔不断减小，整个沉浮箱1的所受浮力增加，使得沉浮箱1快速上浮至水面上。

参见附图2和附图5，通过翻转快速上浮机构的设置，当整个装置被打翻时，重力板13翻转至水囊15的上方，在重力的作用下重力板13下降，重力板13上的插针14将水囊15扎破，碳酸氢钠溶液流出与反应层16的硫酸铝晶体相互接触发生反应产生大量二氧化碳，使得气体腔内的气压增加，活塞板12会向外侧推动，使得海水腔不断减小，整个沉浮箱1的所受浮力增加，使得沉浮箱1快速上浮至水面上，这时便能便于工作人员快速找到整个装置的位置，然后将其回收检查。

活塞板12的底部涂有反光颜料，重力板13上开设有供气体通过的通气孔。通过反光颜料的设置，能够更加方便的看见海面上沉浮箱1底部的活塞板12，通过通气孔的设置能够便于产生的气体充满整个气体腔。

工作原理：通过环形排列设置的多个发电管2，当不同方向的波浪经过时，受海水的冲击，与波浪方向相平行的发电管2两端的第一浮体3和第二浮体4将会产生运动，进而使得第一浮体3和第二浮体4会带动发电管2的两端进行运动，从而使得发电管2内部的滚珠6不断的与压电层5产生相对运动，滚珠6可在压电层5上滚动产生电能，不仅能够对多个方向的波浪进行利用，而且发电效率稳定，使用效果好。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种波浪压电发电装置，包括沉浮箱(1)，其特征在于：所述沉浮箱(1)设置为多个，且多个沉浮箱(1)呈环形排列设置，每两个相邻的沉浮箱(1)之间均设置有发电管(2)，所述发电管(2)设置为圆弧形，所述发电管(2)的一端固定连接有第一浮体(3)，所述发电管(2)的另一端固定连接有第二浮体(4)，所述发电管(2)的内壁上固定连接有压电层(5)，所述压电层(5)的内部放置有滚珠(6)。

2.根据权利要求1所述的一种波浪压电发电装置，其特征在于：所述发电管(2)的圆弧角度不大于一百八十度，且发电管(2)的圆弧角度不小于一百二十度。

3.根据权利要求2所述的一种波浪压电发电装置，其特征在于：所述第一浮体(3)和第二浮体(4)的形状均设置为球形，且第一浮体(3)和第二浮体(4)的直径相同。

4.根据权利要求3所述的一种波浪压电发电装置，其特征在于：所述发电管(2)的内侧固定连接有齿环(7)，所述发电管(2)的上方设置有齿轮(9)，所述发电管(2)的下方设置有导向轮(11)，所述齿轮(9)与齿环(7)相互啮合，所述沉浮箱(1)内安装有发电机，且发电机的转动轴与齿轮(9)同轴连接，所述导向轮(11)与发电管(2)的外侧贴合，且导向轮(11)转动连接于固定轴(10)上，所述固定轴(10)的两端与沉浮箱(1)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种波浪压电发电装置，其特征在于：所述导向轮(11)的数量设置为三个，且其中一个导向轮(11)设置在齿轮(9)的正下方。

6.根据权利要求5所述的一种波浪压电发电装置，其特征在于：所述沉浮箱(1)的数量设置为六个，所述发电管(2)的直径大于沉浮箱(1)的宽度。

7.根据权利要求6所述的一种波浪压电发电装置，其特征在于：所述沉浮箱(1)内设置有翻转快速上浮机构，翻转快速上浮机构包括容纳室(8)、活塞板(12)、重力板(13)、插针(14)、水囊(15)、反应层(16)，所述容纳室(8)开设在沉浮箱(1)内，且容纳室(8)的开口设置于沉浮箱(1)的底部，所述容纳室(8)内活塞配合有活塞板(12)，使得活塞板(12)上方形成气体腔，而活塞板(12)下方形成海水腔，气体腔的顶部固定连接有反应层(16)，所述反应层(16)的底部固定连接有水囊(15)，所述反应层(16)设置为硫酸铝晶体，所述水囊(15)内填充有碳酸氢钠溶液，所述水囊(15)的下方设置有重力板(13)，所述重力板(13)的顶部固定连接有插针(14)，且当整个装置被打翻时，重力板(13)翻转至水囊(15)的上方，在重力的作用下重力板(13)下降，重力板(13)上的插针(14)将水囊(15)扎破，碳酸氢钠溶液流出与反应层(16)的硫酸铝晶体相互接触发生反应产生大量二氧化碳，使得气体腔内的气压增加，活塞板(12)会向外侧推动，使得海水腔不断减小，整个沉浮箱(1)的所受浮力增加，使得沉浮箱(1)快速上浮至水面上。

8.根据权利要求7所述的一种波浪压电发电装置，其特征在于：所述活塞板(12)的底部涂有反光颜料，所述重力板(13)上开设有供气体通过的通气孔。

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