CN203978702U - 转子液压波力发电及电解氢组合装置 - Google Patents

转子液压波力发电及电解氢组合装置 Download PDF

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Abstract

一种转子液压波力发电及电解氢组合装置，它的结构主要由叶板、转子液压泵、低压油箱、高压油箱、浮体机架、转子液压发动机、发电机、配电箱、电解箱组成。无级自动调速的转子液压发动机可以高效大功率地将液压能转换为机械能驱动发电机发电，电解氢设备将水电解为氢和氧燃料。该装置可以大规模利用波力发电和电解氢，在海面上组合成大型的氢氧燃料生产线阵列并可移动。

Description

转子液压波力发电及电解氢组合装置
技术领域 
一种利用海洋中的波力来推动转子液压泵和转子液压发动机驱动发电机发电，并且将水分解成氢和氧的转子液压波力发电及电解氢组合装置。大型机电设备。 
背景技术 
海洋蕴藏着巨量的波能。利用波力发电的技术已有许多种，可是至今仍然无一种技术能够真正推广使用。这些技术都是由于结构过于复杂，波与电的转换率太低，经济上不划算也就无法推广。利用波力进行电解氢更是世界一片空白。由于波力发电装置真正的产品有许多问题还远远没有得到解决，人们自然不曾考虑利用波力来电解氢。波力发电装置有液压传动和机械传动两种形式。机械传动的方案有：漂浮框架式波浪能发电装置(专利号：200720305672.9.授权公告号：CN201165927Y.)和浮子与正反单向传动齿轮串组合海浪发电装置(专利号：98250051.3.授权公告号：CN2348131Y.)，这两种技术事实上都是难以实施或根本不能实施的技术，即便牵强实施，在海浪中也根本不能工作。另有一种摇摆式水下波浪发电装置，(专利号：200920307918.5.授权公告号：CN201521392U.)这种波力发电装置虽然可以实施，但是，该装置只能固定在岸边的海床上；横向拦截一次波浪；又不能自动对准波向；无法解决前一个波浪与后一个波浪间的长时间的间歇时发电机所耗的能量；也不可能利用岸边的碎浪与混流作功；风箱型的密封装置并不能在大海中长时间摇摆扭转使用；叶板事实上在实际工作中转动的角度受到严格的限制；并且结构依然复杂等因素，使之不能成为一种产品。液压传动方式也有几种，都因现有的一切液压发动机的效率太低，用来作为能量转换的发动机没有实际应用意义而不能推广。 
发明内容
提供一种结构简单的波能采集、液压电力转换和电解氢装置，能适应远海海面工作、利用波力将水分解为氢和氧的转子液压波力发电及电解氢组合装置。彻底解决波力发电装置因复杂的结构和多次转换的程序使工作效率难以提高的问题；在海水中工作最为棘手的密封问题；液压发动机效率太低的问题和利用波力进行电解氢的空白。使该装置能漂浮在任何海面工作并能组合为大型的波力电解氢生产线阵列。拖到海中就能利用波力将水电解为氢氧燃料，使之能够真正地大规模推广使用，为生产生活提供大量的电力和电解氢氧燃料。 
该装置的结构主要由叶板、转子液压泵、低压油箱、高压油箱、浮体机架、转子液压发动机、发电机、配电箱、电解箱组成。叶板与转子液压泵连接；转子液压泵的高压油管和低压油管分别于高压油箱和低压油箱连通；高压油箱的另一根高压油管接通转子液压发动机；转子液压发动机与发电机同轴；高压油箱、低压油箱、转子液压发动机、发电机、配电箱、电解箱整体密封与支架和浮体机架连接或浮于水面与主浮体机架连接；也可以与海床固定。 
转子液压泵由壳体、转子活塞、轴、油槽、隔板、两个进油活门和两个出油活门构成， 隔板嵌入油槽内；转子活塞上的突出部分根至油槽的内圆，顶至油槽的外圆。当叶板的运动带动转子液压泵的转子活塞作往返扭转运动时，壳体上的两对进油活门和排油活门便随着转子活塞开启与关闭，实现双向吸油和压油过程，为高压油箱提供源源不断的高压油。转子液压泵也可以是单级多个工作循环。转子液压泵轴的两端都可以用水封和油封来密封，防止海水渗入。 
转子液压发动机由壳体、进油孔、弹簧、隔板、排油孔、转子活塞、轴、油槽组成并一体多级。当高压油箱的高压油通过高压油管经过进油口流入油槽时，由于在进油孔和排油孔之间被隔板隔开，进油孔一边的油槽内是高压，而排油孔一边的油槽内是低压，高压液流便推动转子活塞向排油孔方向旋转，同时将低压区的液压油从排油孔排出。高压油继续推进转子活塞，使转子活塞上的斜面(相当于凸轮)顶起隔板越过障碍堵住进油口，此时，转子活塞处于上死点失去推力。隔板上的弹簧压紧隔板关闭油槽完成了一个工作循环。为了使发动机连续不断地工作，一般地，转子液压发动机可设计为两级或多级，即转子上的油槽数量为两个或多个，两级的转子活塞的凸出部分径向对称使上死点的角度相互错开，各级交替作功。也可以单级设计为多个工作循环，但单级多个工作循环的效率较低。转子液压发动机的进油口和出油口永远处于开启状态，无需使用活门，只要扳动高压油管上的普通开关，就可以控制转子液压发动机的开机停机和转速。若干个叶板和转子液压泵单元体，只需一套大型转子液压发动机、发电机和电解氢设备。转子液压发动机是无级自动调速，可与各种转速的发电机配套使用，无需变速箱。 
将低压油箱、高压油箱、转子液压发动机、发电机、配电箱和电解箱组合为单元体，整体密封置于浮体机架的下方五米以下或浮于水面，用支架与浮体机架牢固连接。根据需要，单元体可以移至浮体机架以外任意位置。也可以将低压油箱、高压油箱、转子液压发动机、发电机整体密封与浮体机架连接，漂浮在海面工作。配电箱、电解氢成套设备另作一个单元体移至陆地。根据波浪向上隆起和向后冲击的力大，跌落时力小的规律，转子液压泵也可以设计为单向液压泵，即壳体上只有一个进油活门和一个出油活门。使叶板受波浪冲击时压油，波浪跌落时叶板复位是吸油。波浪是一种极不稳定的能量，波峰与波谷对叶板是间歇作功，为保证液压发动机运转平稳，高压油箱内必须有一定空间的压缩空气蓄能。低压油箱内必须是空中常压。 
电解氢的能量转换效率是得不偿失的，但对于地球以外的太阳能和波能这些可再生的能源来说则不然，浩瀚的大海有无穷无尽波能，人类只需考虑生产成本。用波电来制取氢和氧相对成本较低。制取氢气的方法有数十种之多，能够大规模制取氢和氧最简单的方法就是电解水。电解氢已是成熟的技术，有多种成套设备可选用，但在大海上大规模地进行电解氢还需考虑许多问题，如氢氧化钠、氢氧化钾等电解质不能被电解仍留在水中需吐故纳新、易燃易爆的二氢氧一的储运，要根据需要选择高密度液态储运与金属氢化物的储运设备大不相同， 为了便于在海面上作业，电解箱以及电解质的补给等装备要全密封浮于海面与主浮体机架牢固连接。 
有益效果：液压可以远距离全方位传递动力，被广泛用于各个领域。本发明大大地简化了波能与机械能转化过程中的机械传动装置，进一步增加了传动可靠性；与其它液压装置不同，转子液压泵具有柱塞泵、叶片泵和齿轮泵的综合功能，即能做旋转运动，又能传递大功率高压流体，省去了复杂的传动装置，不但是液压泵也是气压泵；与其它一切液压发动机不同，转子液压发动机是高效大功率的液压发动机，解决了多种液压波力发电技术中因液压发动机的工作效率太低，作为能量转换的大功率发动机没有实在意义的难题：直接将大型电解水成套设备与波能转换装置在海面上组合为大型燃料生产线阵列，能获得大量清洁、高效又可再生的燃料：可以随时将大型的电解氢生产线整体轻易地移至任何海面。 
附图说明
图1为结构示意图；图2为图1的A向视图；图3为转子液压发动机工作原理示意图；图4为转子液压发动机的剖视图；图5为转子液压泵的工作原理示意图；图6为转子液压泵的剖视图。 
附图编号：1.叶板、2.低压油箱、3.转子液压泵、4.高压油箱、5.浮体机架、6.转子液压发动机、7.发电机、8.配电箱、9.电解箱、10.高压油管、11.低压油管、12.支架、3.1.排油活门、3.2.进油活门、3.3.隔板、3.4.进油活门、3.5.排油活门、3.6.壳体、3.7.轴、3.8.油槽、3.9.转子活塞、6.1.壳体、6.2.进油孔、6.3.弹簧、6.4.隔板、6.5.排油孔、6.6.转子活塞、6.7.轴、6.8.油槽。 
具体实施方式
以下结合附图将本发明的结构和工作原理作详细说明。(图1)大面积的叶板1安装在转子液压泵3上，转子液压泵3上的高压油管10和低压油管11分别与低压油箱2和高压油箱4连通，高压油箱4的另一端的高压油管10通向转子液压发动机6，转子液压发动机6与发电机7同轴运转。在浮体机架5，的下方，由支架12牢固地连接全密封的配电箱8、电解箱9。 
转子液压发动机的工作原理：(图3)转子液压发动机壳体6.1上，进油孔6.2与排油孔6.5中间的油槽6.8内，有隔板6.4将进油孔6.2与排油孔6.5隔开，多级的转子活塞6.6上的每个油槽6.6，并非绕转子一周，由槽内的突出部分(即是活塞又是凸轮)隔开。当高压液油推动转子活塞6.6旋转至排油孔6.5后顶起隔板6.4便堵住进油孔失去推力(即上死点)，此时弹簧6.3的作用使隔板6.4复位并压紧。多级油槽的上死点不在同一点上，因而，只要有高压油注入转子，发动机就不会停止工作。控制油压和油量，可与各种转速不同的发电机配套。 
转子液压泵的工作原理：(图5)排油活门3.1、3.5和进油活门3.2、3.4的中间，有隔板3.4隔开，隔板3.4固定在壳体上嵌入油槽3.8内，转子活塞3.9和轴3.7的往返扭转， 油槽3.8两端的进油活门3.2和3.4与排油活门3.1、3.5也相应地打开与关闭，实现双向吸油与泵油。转子液压泵既是转子也是活塞，可以实现高压作动。 
转子液压波力电解氢组合装置的组合安装：转子液压波力电解氢组合装置分为两大系统：浮体波能采集液压输送系统和液压发电及电解氢系统，即水面工作部分和水下工作部分。(图2)水面工作部分由叶板1、转子液压泵3、浮体机架5组成。水下部分由低压油箱2、高压油箱4、转子液压发动机6、发电机7、配电箱8和电解箱9组成。水面工作部分和水下工作部分用支架12牢固连接，高压油管10和低压油管11分别将转子液压泵与高压油箱和低压油箱连通。整体只需挂上链索抛锚即可工作。根据实地情况，水下工作部分可以固定在海床上，两根油管可配链索柔性连接。水面部分抛锚就可以固定并能自动对准波向。 

Claims (3)

1.一种转子液压波力发电及电解氢组合装置，由叶板(1)、低压油箱(2)、转子液压泵(3)、高压油箱(4)、浮体机架(5)、转子液压发动机(6)、发电机(7)、配电箱(8)、电解箱(9)、高压油管(10)、低压油管(11)、支架(12)组成，其特征是：叶板(1)与转子液压泵(3)连接；转子液压泵(3)的高压油管(10)和低压油管(11)分别与高压油箱(4)和低压油箱(2)连通；高压油箱(4)的另一根高压油管(10)接通转子液压发动机(6)；转子液压发动机(6)与发电机(7)同轴；低压油箱(2)、高压油箱(4)、转子液压发动机(6)、发电机(7)、配电箱(8)、电解箱(9)整体密封与支架(12)和浮体机架(5)连接。 
2.根据权利要求1所述装置，其特征是：转子液压发动机(6)由壳体(6.1)、进油孔(6.2)、弹簧(6.3)、隔板(6.4)、排油孔(6.5)、转子活塞(6.6)、轴(6.7)、油槽(6.8)组成并一体多级。 
3.根据权利要求1所述装置，其特征是：转子液压泵(3)由进油活门(3.2、3.4)、排油活门(3.1、3.5)、隔板(3.3)、壳体(3.6)、轴(3.7)、油槽(3.8)、转子活塞(3.9).组成。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105089915A (zh) * 2014-04-22 2015-11-25 李云和 转子液压波力发电及电解氢组合装置
CN114667368A (zh) * 2019-11-01 2022-06-24 龚水明 利用离心力具有自发电功能的制氢装置

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