CN204126839U - 空气压缩装置及发电设备 - Google Patents

Abstract

一种空气压缩装置及发电设备，该空气压缩装置包括挡水板、缸体、活塞以及高压网管，所述挡水板用于通过导轨组件设置于浅海区域，以接收海浪的推力，所述挡水板通过传动机构与所述活塞活动连接；所述活塞滑动设置于所述缸体内，所述高压网管的输入口与所述缸体密封连接，输出口输出高压气体，所述缸体和/或所述活塞上设有进气组件，所述进气组件在所述活塞压缩气体时关闭，需进气时打开以进气。该空气压缩装置所实现的发电设备，可以通过挡板吸收海浪的拍打力转换成活塞的推力进行气体压缩，输出高压强的气体驱动风轮发电机发电，由于主要部件可以不设置于海水中，避免海水的腐蚀，对装置的材料和防腐蚀性能提出低的要求，结构简单，成本低，维护费用低。

Description

空气压缩装置及发电设备

技术领域

本实用新型涉及能量转化设备，特别是涉及一种空气压缩装置及发电设备。

背景技术

随着经济的快速发展，不可再生能源的过度开采，人们越来越关注可再生能源的开采利用，也因此很多可再生能源被不断的开发出来，比如太阳能、风能、潮汐能等可再生能源。海浪昼夜不息地冲刷着海岸，波浪能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，现有的波浪能发电机是通过连杆曲臂带动发电机旋转实现发电的，但是由于发电机长期浸泡在海水中，就要对发电机的材料和防腐蚀性能提出很高的要求，投资成本大，维护费用高。

另外，申请号为：201010205434.7的专利申请文件中，公开了一种海浪发电装置，它是将单向进气门、单向排气门、缸体、活塞、活塞杆装配成完整的空气压缩机，将滚动轴承、定位立柱、导轨、固定环、浮力牵引装置组成固定与导向系统，即，滚动轴承安装在挡水板的四个侧面上，导轨中除与滚动轴承相接触的面制造为实体外，其余制造出里外相同的通道，将导轨的一端与空气压缩机的缸体固定，定位立柱以两排对称的排列方式固定在海岸的定位位置，两排立柱之间的距离稍大于导轨的截面宽度，将固定环的一端与导轨侧面固定，导轨通过固定环固定在立柱之间，将浮力牵引装置与导轨相固定，并保证浮力牵引装置所产生的浮力应大于导轨以及空气压缩机的重量总和。

但该装置存在以下缺陷：1、该装置中单向进气阀门的要求是进气空气的压力一定要大于里面空气的压力。但其挡水板受导轨的限制，从海浪中获得的动量有限；2、该装置是漂浮的，当涨潮时，海浪高于管顶，里面的空气排不出来，必须压缩空气，浪费很多压力。3、装置的活塞与缸体是相对运动的，不密封，当水面高于活塞杆时，水能进入缸体而不能排出造成装置效率低下甚至不能工作。4、浮动托台在海面难于保持高于水面，而且海面空气湿度大。水容易进入缸体，造成装置效率低下甚至不能工作。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种成本低、维护简单的空气压缩装置。

一种空气压缩装置，包括挡水板、缸体、活塞以及高压网管，所述挡水板用于通过导轨组件设置于浅海区域，以接收海浪的推力，所述挡水板通过传动机构与所述活塞活动连接；所述活塞滑动设置于所述缸体内，所述高压网管的输入口与所述缸体密封连接，输出口输出高压气体，所述缸体和/或所述活塞上设有进气组件，所述进气组件在所述活塞压缩气体时关闭，需进气时打开以进气。

进一步地，还包括排水腔，其具有进气口、排气口以及排水口，该排水腔的进气口接所述缸体，该排水腔的排气口接所述高压网管的输入口，该排水腔的排水口上设有浮力阀门。

进一步地，还包括防水挡板，防水挡板沿所述缸体的直径方向设置于所述缸体靠近所述高压网管的输入口，所述防水挡板上设置有一可向所述高压网管方向打开的单向压力阀门。

进一步地，所述进气组件包括进气管道及用于打开或关闭该进气管道的单向进气阀门，所述进气管道与所述缸体的缸壁上的开口连接，该开口开设于所述活塞于所述缸体的行程内的缸壁上。

进一步地，所述进气组件包括开设于所述活塞的空腔以及收容于所述空腔的连接头，所述空腔与所述缸体深度方向上空气连通，所述连接头的一部分穿出所述空腔与所述传动机构连接，所述连接头的体积小于所述空腔的容积。

进一步地，所述连接头为“T”型，所述活塞于所述缸体深度方向上分别开设使得所述缸体与所述空腔空气连通的进气孔和出气孔，其中：

在所述缸体直径方向上，所述连接头收容于所述空腔的部分的横截面比所述空腔的横截面小，在所述缸体深度方向上，所述连接头收容于所述空腔的部分的横截面比所述进气孔和出气孔的横截面大，所述进气孔的横截面比所述连接头穿过所述进气孔的部分的横截面大；

在所述缸体深度方向上，所述连接头收容于所述空腔的部分的横截面比空腔的横截面小。

进一步地，所述缸体远离所述高压网管的一端为开口；或所述缸体远离所述高压网管的一端的缸壁上设有进气口。

进一步地，所述导轨组件包括钢轨、轨道轴和弹簧，所述挡水板底部安装有用于在所述钢轨上移动的滚轮，所述轨道轴穿过所述挡水板，所述弹簧套设于所述轨道轴上与所述挡水板相抵。

另外，还提供了另一种空气压缩装置，包括多个上述的空气压缩装置，该多个空气压缩装置共用同一条所述高压网管。

此外，还提供了一种发电设备，包括风轮发电机，以及上述的空气压缩装置，所述风机发电机与所述高压网管的输出口。

上述的空气压缩装置所实现的发电设备，可以通过挡板吸收海浪的拍打力转换成活塞的推力进行气体压缩，输出高压强的气体驱动风轮发电机发电，由于主要部件可以不设置于海水中，避免海水的腐蚀，对装置的材料和防腐蚀性能提出低的要求，结构简单，成本低，维护费用低。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中发电设备的结构示意图；

图2为本实用新型第二实施例中发电设备的结构示意图；

图3为本实用新型第三实施例中发电设备的结构示意图；

图4为本实用新型第四实施例中发电设备的结构示意图；

图5为本实用新型第五实施例中发电设备的结构示意图；

图6为图1示出的发电设备中的活塞的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1至图5，本实用新型实施例中的发电设备，该发电设备包括风轮发电机以及一个或多个并联的空气压缩装置。每个空气压缩装置包括挡水板11、缸体12、活塞13以及高压网管14，多个空气压缩装置包括多个挡水板11、缸体12和活塞13，并共用同一条高压网管14，利用多个空气压缩装置进行气体压缩，输出更大压力的气体。

挡水板11用于通过导轨组件15设置于浅海区域的地基1上，挡水板11接收海浪的推力，挡水板11通过传动机构16与活塞13活动连接；活塞13滑动设置于缸体12内，高压网管11的输入口与缸体12密封连接，输出口输出高压气体，缸体12和/或活塞13上设有进气组件17，进气组件17在所述活塞13压缩气体时关闭，需进气时打开以进气。

根据现有的制造水平，上述的空气压缩装置中的挡水板11与上述的一种海浪发电装置(申请号：201010205434.7)的相比受力面大，接收海浪的动量的面积大小是不受限制的，获得更大的动能。在这条件下压缩空气效率更高。

空气压缩装置还包括排水腔18，排水腔18具有进气口、排气口以及排水口，该排水腔18的进气口接缸体12，该排水腔18的排气口接高压网管14的输入口，该排水腔18的排水口上设有浮力阀门19。由于海上空气潮湿，当气缸(由缸体12和活塞13构成)在压缩空气的过程中，空气带着的水分被排水腔18收集，当气缸在吸气的过程中，浮力阀门19被打开，排水腔18所收集的水分将从排水口排出，使得空气压缩装置内保持干燥，降低湿润空气对空气压缩装置以及风轮发电机10的腐蚀。实际应用时，浮力阀门19的水平位置应比缸体12的位置低，使管内的单向压力阀门21能正常运转。与上述的一种海浪发电装置(申请号：201010205434.7)，本实用新型的空气压缩装置可以将进入到设备内部的水排出。解决了造成装置效率低下甚至不能工作的问题，同时，装置寿命更高。

空气压缩装置还包括防水挡板20，防水挡板20沿缸体12的直径方向设置于缸体12靠近高压网管14的输入口，防水挡板20上设置有一可向高压网管14方向打开的单向压力阀门21。该防水挡板20和单向压力阀门21构成单向导通的气门，在气缸对空气压缩时打开，在气缸需进气时关闭，以阻挡排水腔18所收集的水分倒流进入缸体12。并且，单向压力阀门21是保证气流的单一方向流动关键，使得空气不会从高压网管14和排水腔18进入气缸12。

导轨组件15设置在地基1上，导轨组件15包括钢轨151、轨道轴152和弹簧153，挡水板11底部安装有用于在钢轨151上移动的滚轮23，轨道轴152穿过挡水板11，以固定挡水板11的运动方向，弹簧153套设于轨道轴152上，两端分别与地基1和挡水板11相抵，在海浪退下时，弹簧152向挡水板11提供弹力以拉动活塞13吸气。

在一个实施例中，请参阅图1和图6，进气组件17包括开设于活塞13的空腔171以及收容于空腔171的连接头172，空腔171与缸体12深度方向上空气连通，连接头172的一部分穿出空腔171与传动机构16连接，连接头172的体积小于空腔171的容积。

进一步地，连接头172为“T”型；在其他实施方式中，连接头172也可以是“L”型。活塞13于缸体12深度方向上分别开设使得缸体12的腔体与空腔171空气连通的进气孔131和出气孔132。其中：连接头172收容于空腔171的部分的横截面比空腔171在缸体12直径方向上的横截面小，连接头172收容于空腔171的部分1721在缸体12直径方向上的横截面比进气孔131和出气孔132在缸体12直径方向上的横截面大，进气孔131在缸体12直径方向上的横截面比连接头172穿过进气孔131的部分1724在缸体12直径方向上的横截面大；缸体13深度方向上，连接头172收容于空腔171的部分1721的横截面比空腔171的横截面小。如此，保证空腔171和连接头172时间有空气可以进入的空隙。

如此，由于连接头172其在缸体12深度方向上的横截面大于进气孔131和出气孔132的横截面，传动机构16通过连接头172推动或拉动活塞13运动时，活塞13与缸体12可以保持密封状态。而由于连接头172的体积小于空腔171的容积，在推动活塞13运动和拉动活塞13运动两个动作转换时，连接头172与空腔171间有空隙，可以使得空气进入到缸体12中，气缸实现吸气。

在另一个实施例中，进气组件17包括进气管道173及用于打开或关闭该进气管道173的单向进气阀门174，进气管道173与所述缸体12的缸壁上的开口25连接，该开口25开设于活塞13于缸体12的行程内的缸壁上。本实施例中，活塞13为普通的可与缸体12密封活动的活塞则可。如此，传动机构16通过拉动活塞13运动时，单向进气阀门174将被打开，空气被吸进缸体12内，传动机构16通过推动活塞13运动时，单向进气阀门174将被关闭，活塞13将对所吸入的空气进行压缩并从高压网管14输出。

在一个实施例中，参照图1和图2，缸体12远离高压网管14的一端为开口，并且，该开口上设置有支撑件22，本实施例中，该支撑件22为网格，该网格用于支撑传动机构16并能保持通风。在另一个实施例中，参照图3、4和图5，缸体12远离高压网管14的一端所设置的支撑件22为密封的挡板，而缸体12远离高压网管14的一端的缸壁上设有进气口。

下面将结合相应的附图说明发电设备的工作过程。

实施例一的工作过程，参照图1，当涨潮时，海浪拍打挡水板11产生力大于弹簧153的弹力时，挡水板11沿着钢轨152和轨道轴152的方向运动，推动连接在挡水板11上的传统机构16和连接头172，连接头172与活塞13内空腔171内壁紧密结合后推动活塞13移动压缩空气，经过单向压力阀门21形成单向气流，当气流通过排水腔18时，空气中的水汽因为重力在排水腔18内积聚，水产生的浮力将浮力阀门19打开排水，气流则沿着高压管网14到发电机房，推动风轮发电机10发电。退潮时，弹簧153产生的弹力反作用力推动挡水板11上连接的传统机构16和连接头172，连接头172与活塞13的空腔171内壁分离，空气进入到缸体12，再带动活塞13移动，从而实现该设备的进气功能。

实施例二的工作过程，参照图2，当涨潮时，当海浪拍打挡水板11产生力大于弹簧的弹力时，挡水板11沿着钢轨152和轨道轴152的方向运动，推动活塞13移动压缩空气，压力式的单向进气阀门174受到压力关闭阀门，空气经过单向压力阀门21形成单向气流，当气流通过排水腔18时，空气中的水汽因为重力在排水腔18内积聚，水产生的浮力将浮力阀门19打开排水，气流则沿着高压管网14到发电机房，推动风轮发电机10发电。退潮时，弹簧153产生的弹力反作用力推动挡水板11上连接的活塞13移动，单向进气阀门174受到压力减小，阀门打开，从而实现该装置的进气功能。在一定安装角度下，当缸体12被水淹没时，进气管道173可以为缸体12与活塞13之间实现空气循环流通的功能。

实施例三、四、五的工作原理与实施例二的基本相同。不同的是，参考图3，实施例三中的挡水板11倾斜于水平面，缸体12倾斜于水平面安装；参考图4，实施例四中的缸体12倾斜于水平面远程安装，传动结构16通过其中的传动组件161(如齿轮组)实现力矩的变向传动；参考图5，实施例五中的缸体12可垂直于水平面，可以实现深水安装。另外，与附图3、4、5不同，实施例三、四、五也可以使用与实施例一相同的进气组件17(171和172)。

上述的空气压缩装置所实现的发电设备，可以通过挡板吸收海浪的拍打力转换成活塞的推力进行气体压缩，输出高压强的气体驱动风轮发电机发电，由于主要部件可以不设置于海水中，避免海水的腐蚀，对装置的材料和防腐蚀性能提出低的要求，结构简单，成本低，维护费用低。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空气压缩装置，其特征在于，包括挡水板、缸体、活塞以及高压网管，所述挡水板用于通过导轨组件设置于浅海区域，以接收海浪的推力，所述挡水板通过传动机构与所述活塞活动连接；所述活塞滑动设置于所述缸体内，所述高压网管的输入口与所述缸体密封连接，输出口输出高压气体，所述缸体和/或所述活塞上设有进气组件，所述进气组件在所述活塞压缩气体时关闭，需进气时打开以进气。

2.根据权利要求1所述的空气压缩装置，其特征在于，还包括排水腔，其具有进气口、排气口以及排水口，该排水腔的进气口接所述缸体，该排水腔的排气口接所述高压网管的输入口，该排水腔的排水口上设有浮力阀门。

3.根据权利要求2所述的空气压缩装置，其特征在于，还包括防水挡板，防水挡板沿所述缸体的直径方向设置于所述缸体靠近所述高压网管的输入口，所述防水挡板上设置有一可向所述高压网管方向打开的单向压力阀门。

4.根据权利要求1所述的空气压缩装置，其特征在于，所述进气组件包括进气管道及用于打开或关闭该进气管道的单向进气阀门，所述进气管道与所述缸体的缸壁上的开口连接，该开口开设于所述活塞于所述缸体的行程内的缸壁上。

5.根据权利要求1所述的空气压缩装置，其特征在于，所述进气组件包括开设于所述活塞的空腔以及收容于所述空腔的连接头，所述空腔与所述缸体深度方向上空气连通，所述连接头的一部分穿出所述空腔与所述传动机构连接，所述连接头的体积小于所述空腔的容积。

6.根据权利要求5所述的空气压缩装置，其特征在于，所述连接头为“T”型，所述活塞于所述缸体深度方向上分别开设使得所述缸体与所述空腔空气连通的进气孔和出气孔，其中：

在所述缸体直径方向上，所述连接头收容于所述空腔的部分的横截面比所述空腔的横截面小，所述连接头收容于所述空腔的部分的横截面比所述进气孔和出气孔的横截面大，所述进气孔的横截面比所述连接头穿过所述进气孔的部分的横截面大；

在所述缸体深度方向上，所述连接头收容于所述空腔的部分的横截面比空腔的横截面小。

7.根据权利要求4、5或6所述的空气压缩装置，其特征在于，所述缸体远离所述高压网管的一端为开口；或所述缸体远离所述高压网管的一端的缸壁上设有进气口。

8.根据权利要求1所述的空气压缩装置，其特征在于，所述导轨组件包括钢轨、轨道轴和弹簧，所述挡水板底部安装有用于在所述钢轨上移动的滚轮，所述轨道轴穿过所述挡水板，所述弹簧套设于所述轨道轴上与所述挡水板相抵。

9.一种空气压缩装置，其特征在于，包括多个权利要求1至8任一项所述的空气压缩装置，该多个空气压缩装置共用同一条所述高压网管。

10.一种发电设备，包括风轮发电机，其特征在于，还包括权利要求1至9任一项所述的空气压缩装置，所述风机发电机与所述高压网管的输出口。