CN214787795U - 一种漂浮式海浪能动力收集发电平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海浪发电系统及设备，该漂浮式海浪能动力收集发电平台由定位浮体、动力浮体、液体压缩缸、液压发电机构等构成，定位浮体为长方形的大型金属容体，其内部设有液压发电机构，定位浮体的两侧设有3至5组浮力压缩机构，浮力压缩机构由两侧的两组动力浮体、浮体传动杆和液体压缩缸组成，两组动力浮体利用浮体传动杆安装在中部的定位浮体上，两组浮体传动杆的接触端安装有液体压缩缸，液压发电机构由发电机、增速齿轮箱、液压马达、液体储能器和液压油箱等组成，工作时由动力浮子对海浪的起伏能量进行收集并推动液体压缩缸对液压油进行压缩，压缩后的高压液压油推动液压发电机构进行发电，由此对海浪能进行收集并进行发电利用。

Description

一种漂浮式海浪能动力收集发电平台

技术领域

本实用新型涉及海浪发电系统及设备，尤其是一种海岸式海浪收集发电装置。

背景技术

能源一直都是人类赖以生存的必备物质，在广大的能源类别中电能的需求更为重要，现在的工业生产以及家庭生活中均离不开电能，现有的电能来源主要有水力发电，火电，风电、太阳能、核能等，水力发电受地理条件的限制，火电对环境的污染较大，风电和太阳能发电均受气候及环境的影响，而现在的核电技术还不成熟，存在着各种缺陷。

地球上海洋的面积大于陆地的面积，因此拥有着较广的海岸线，海水受潮汐和风力的影响即会产生源源不断的海浪，而海浪的起伏中携带有大量的能量，如何将海浪携带的能量进行收集并进行发电利用，成为现有技术需要攻克的难题。

现有的海浪能发电装置，有的是利用海浪拍打橡胶管使管内的水流产生波动从而推动涡轮旋转，但此设备的功率有限，发出的电能呈断续状，有的利用在海岸边建造收集槽，利用海浪进入收集槽内使内部的空间容积改变从而推动空气流动而驱动风轮机发电，但此方式受海浪的大小和海水的潮汐效应的影响较大，因此不利用实际应用，有的利用在岸边建造收集器，将收集浮子放入海水面，利用海浪的起伏推动浮子对液压油进行压缩对能量进行收集，但此结构需要对岸边进行岸基加固，大量投入时成本较大，受地理条件的影响较大等因素未能得到发展，还有一种是在类似于船形的漂浮体的两侧安装有浮动体，利用海浪推动浮体而对能量进行收集，但此设备结构复杂，体积较大，当浪波较小时无法推动浮体运动做功，综合上述所述，现有的海浪收集发电系统均不能满足大型发电的需求。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种漂浮式海浪能动力收集发电平台，该设备由定位浮体、动力浮体、液体压缩缸、液压发电机构等构成，定位浮体为长方形的大型金属容体，其内部设有液压发电机构，定位浮体能漂浮在水面上，定位浮体的两侧设有3至5组浮力压缩机构，浮力压缩机构由两侧的两组动力浮体、浮体传动杆和液体压缩缸组成，两侧的两个动力浮体为利用金属或塑料制成的密封容积体，能漂浮在水面上，两组动力浮体利用浮体传动杆安装在中部的定位浮体上，两组浮体传动杆的接触端安装有液体压缩缸，两组动力浮体和一组液体压缩缸组成一组浮力压缩机构，多组浮力压缩机构并联安装后共同形成浮力收集系统，液压发电机构由发电机、增速齿轮箱、液压马达、液体储能器和液压油箱等组成，工作时由增压油泵将液压油箱内的液压油增压后利用低压油管输入多组浮力压缩机构上的液体压缩缸，当海浪的浪涌将两侧的动力浮体向上抬起时依靠浮体传动杆的作用即可推动定位浮体上的液体压缩缸对吸入的液压油进行压缩，被压缩后的液压油由高压油管输入定位浮体内部的液体储能器进行储存，当储存的高压液压油达到设定的容量后驱动液压马达旋转，增速齿轮箱将液压马达的转速增加至发电机的匹配转速后驱动发电机发电，由配电器将发电机发出的电能调节后由电缆输出，由此对海浪能进行收集并进行发电利用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的解释。

图1为该设备的整体结构示意图，

图2为该设备的侧面结构示意图，

图3为该设备的定位浮体内部结构示意图，

图4为该设备的液体压缩缸结构示意图，

图5为该设备的液体储能器结构示意图，

图6为多套设备并联连接示意图。

具体实施方式

通过图1可以看出，该设备由定位浮体1、动力浮体2、浮体传动杆3 和液体压缩缸4等构成，定位浮体1为利用金属制成的长方体形结构，其内部保持密封，能漂浮在水面上，定位浮体上设有3至5组浮力压缩机构，每组浮力压缩机构由两侧的两个动力浮体2、两组浮体传动杆3和一组液体压缩缸4构成，动力浮体2为利用金属或塑料制成的密封漂浮体，能漂浮在水面上，动力浮体上设有动力浮体连接头5，浮体传动杆3上与动力浮体的接触端设有传动杆连接头6，定位浮体1上设有两组定位浮体安装头7，浮体传动杆上与动力浮体安装头的接触端设有传动杆安装头8，依靠浮体传动杆进行安装后两侧的两组动力浮体2即可推动浮体传动杆3 在定位浮体的定位浮体安装头7上上下摆动，两侧的两组浮体传动杆接触的端面上设有液体压缩缸4，工作时定位浮体1和动力浮体2依靠浮体传动杆3的连接后共同漂浮在海面上，当海浪的浪涌将动力浮体2抬起时两组浮体传动杆的接触位置即会发生位移，由此位置变化推动液体压缩缸4 对吸入的液压油进行压缩，设备由两侧的两个动力浮体和两组浮体传动杆与定位浮体上的一组液体压缩缸组成一组浮力压缩机构，由2至5组浮力压缩机构共同组成浮力收集系统，多组液体压缩缸4之间由输油管9进行连接，输油管由高压油管和低压油管组成，用于将低压液压油输入液体压缩缸和将压缩缸产生的高压液压油进行输出，定位浮体的内部设有液压发电机构，由浮力收集系统产生的高压液压油输入液压发电机构后驱动发电机进行发电，发出的电能由输电电缆10对外输出，定位浮体的中端设有浮体室进口11，用于使人员进入浮体室内部。

通过图2可以看出，定位浮体1的上端设有两组定位浮体安装头7，定位浮体安装头上利用传动杆安装头8连接浮体传动杆3，浮体传动杆的另一端利用传动杆连接头6连接动力浮体2上的动力浮体连接头5，通过浮体传动杆的安装连接后使定位浮体与两侧的两组动力浮体成为整体结构，两组浮体传动杆上靠近传动杆安装头的一端设有加固角架12，加固角架的顶端设有压缩缸安装头13，两组压缩缸安装头之间安装有液体压缩缸4，液体压缩缸上设有输油管9，输油管由高压油管和低压油管组成，低压油管用于对液体压缩缸进行供油，被液体压缩缸压缩后的高压液压油由高压油管排出，定位浮体1和动力浮体2工作时利用自身的浮力作用漂浮在海面上，定位浮体1的下端利用两组牵引绳14连接两组重力体15，重力体由混凝土浇筑而成，使用时下沉入海底，利用自身的重力作用依靠牵引绳对海面的定位浮体进行位置限定，该设备工作时定位浮体和动力浮体漂浮在海面上，由于定位浮体的质量大于动力浮体，因此其吃水深度和抗风浪能力均大于两侧的动力浮体，当海浪由动力浮体的一侧进入动力浮体的区域时，动力浮体依靠自身的浮力作用即可随浪涌抬起，由于海浪的传播具有时效性，当一侧的一组动力浮体被抬起时中部的定位浮体和另一侧的动力浮体的漂浮位置依然呈水平排列，被抬起的动力浮体即可驱动浮体传动杆3上升使两组压缩缸安装头13 的距离缩短，由此驱动液体压缩缸运动用于对吸入的液压油进行压缩，当浪涌到达中部的定位浮体1的区域时即可将定位浮体向上抬升，被抬起的动力浮体2在重力的作用下下降复位，从而通过压缩缸安装头的位置变化驱动液体压缩缸进行吸油和压缩作业，液体压缩缸为双行程式压缩缸，压缩缸内部的压缩杆无论处于推入或拉出的动作时均可保持缸体内其中的一端进行吸油，另一端进行压缩的工作行程。

通过图3可以看出，定位浮体1的内部为空心结构体，内部设有液压发电机构16，液压发电机构由发电机17、增速齿轮箱18、液压马达19、液体储能器20、液压油箱21、配电器22和主控制器23构成，配重块24设置在浮体室的底部，用于增加定位浮体的重量，发电机17与增速齿轮箱18安装为一体结构，增速齿轮箱的一侧设有液压马达19，工作时由液压马达驱动增速齿轮箱内部的低速齿轮组旋转，由高速齿轮组将转速增加至发电机的匹配转速后驱动发电机旋转进行发电，液压马达19上的液压马达进油管25连接液体储能器20，液压马达上的液压马达排油管26 连接液压油箱21，液体储能器20的进油端利用高压油管27连接外部的液体压缩缸上的出油端，液压油箱21的出油端连接增压油泵28，增压油泵的排油端利用低压油管29连接外部的液体压缩缸上的进油端，设备工作时由增压油泵28将液压油箱21内部的液压油吸入进行增压后利用低压油管29输入外部的多组液体压缩缸的进油端，被液体压缩缸压缩后的高压液压油由高压油管27输入液体储能器20进行储存，当液体储能器内部储存的液压油的容积达到设定值后高压液压油由液压马达进油管25进入液压马达19，由此驱动液压马达和发电机旋转，液压马达排出的液压油由液压马达排油管26进入液压油箱21进行储存，由发电机旋转后发出的电源进入配电器22进行整流调压后由输电电缆10输出设备，液体储能器上设有位置传感器，液压马达进油管上设有电磁阀，发电机的上端设有主控制器23，用于对液体储能器内部储能活塞的位置进行检测、输入液压马达的油通道的开闭以及增压油泵的开闭电源等工作指令进行检测和控制，位置传感器、电磁阀以及增压油泵利用电源线连接主控制器，主控制器的工作控制程序为；利用位置传感器对液体储能器内储能活塞的行程位置进行控制，当上升的位置达到设定值后将液压马达进油管上的电磁阀导通，高压液压油推动液压马达旋转发电，当液体储能器内储能活塞的上升位置高于最高设定值时控制器将增压油泵的工作电源切断，设备的内部设有蓄电池30，用于发电机停止工作时对设备的电控系统供电，定位浮体的上端设有浮体室进口11，用于人员的进入。

通过图4可以看出，液体压缩缸由缸体31、活塞32、压缩连杆33 等构成，缸体31的内部设有活塞32，活塞的一端与压缩连杆33进行连接，缸体上与压缩连杆的接触端设有密封头34，依靠活塞和密封头的密封后缸体内部活塞的前后端即可形成A组压缩室35和B组压缩室36，A组压缩室和B组压缩室的上端设有两组单向排油阀37，两组压缩室的下端设有两组单向进油阀38，两组单向排油阀之间利用油管连接排油三通39，两组单向进油阀之间利用油管连接进油三通40，排油三通39的出油端连接高压油管，进油三通40的进油端连接低压油管，单向进油阀38和单向排油阀37为单向导通的压力油阀，工作时依靠缸体内的油体压力进行自动导通或关闭，当压缩室在进行吸油时单向进油阀导通，单向排油阀关闭，当压缩室在进行排油时单向排油阀导通，单向进油阀关闭，工作中由压缩连杆和活塞向缸体内部推入时，活塞前端的A组压缩室35进行压缩行程，活塞后端的B组压缩室36进行吸油行程，当压缩连杆和活塞由缸体拉出时，B组压缩室进行36进行压缩行程，A组压缩室进行吸油行程，由此实现压缩缸双向压缩的工作行程，缸体的尾端设有缸体连接头41，压缩连杆的末端设有连杆连接头42，依靠两组连接头将液体压缩缸安装在浮体传动杆上的加固角架上。

通过图5可以看出，液体储能器由外柱体43、储能液压缸44、储能活塞45、活塞杆46和储能弹簧47等构成，外柱体43与底座48 为整体结构，外柱体的内部设有储能液压缸44，储能液压缸的内部设有储能活塞45，储能活塞的上端与活塞杆46进行连接，活塞杆的外侧设有储能弹簧47，储能弹簧的上端接触外柱体的顶部，下端接触储能活塞，依靠弹簧的推力将活塞推向储能液压缸的底部，储能液压缸的底端设有进油口49和排油口50，进油口连接高压油管，排油口连接液压马达进油管，设备工作时由多组液体压缩缸输出的高压液压油由高压油管进入储能液压缸内，在高压液压油的压力作用下即可将储能活塞45向上推动，储能弹簧47向活塞施加向下的推力，由此利用弹簧作用于活塞的强大推力对液压油产生的压力能进行蓄积，防止输入液压马达的液压油出现断续的产生。

通过图6可以看出，该设备根据发电功率的大小配置，可由多组动力收集浮台和一组动力发电浮台进行并联发电，当设备应用于动力收集浮台51时，动力收集浮台中部的定位浮体内部为实体泡沫填充结构，动力收集浮台仅应用于海浪的动能收集对液压油进行压缩，压缩后的高压液压油由连接油管52 集中输入动力发电浮台53，利用安装在动力发电浮台上定位浮体内部的液压发电机构进行集中发电，利于大功率的发电输出和降低设备的制造成本，动力发电浮台发出的电能利用输电电缆10进行对外输出。

该设备工作时，将设备漂浮在海面指定的区域，利用牵引绳和重力体将定位浮体1的区域位置进行限定，将输电电缆10与岸边的输电线路进行连接，设备即可安装完成，当海浪的浪涌抵达动力浮体2时，动力浮体依靠在水中的浮力作用即会随海浪向上升起，浮体传动杆3随动力浮体上升，浮体传动杆另一端的加固角架上的两组压缩缸安装头13的距离即会向内收缩，由此收缩力推动液体压缩缸4运动进行吸油和压缩的工作行程，当海浪的浪涌到达定位浮体的区域时，两端的动力浮体即会在重力的作用下下降复位，两组压缩缸安装头的位置进行扩张推动液体压缩缸运动，由液体压缩缸压缩后产生的高压液压油利用高压油管27输送至液体储能器20进行调节，由液体储能器输出的高压液压油利用液压马达进油管25输入液压马达19，从而驱动液压马达旋转，增速齿轮箱18将液压马达的转速增加至发电机的匹配转速后驱动发电机17旋转进行发电，发电机发出的电能由配电器22进行整流调压后由输电电缆10对外输出，由此利用设备对海浪的能量进行收集并进行发电利用。

该设备利用定位浮体进行中部定位，利用两侧的动力浮体对海浪的浪涌进行收集，当海面存在波浪时，两侧的动力浮体和中部的定位浮体均会随海浪的高低起伏而不断的上下摆动，动力浮体无论处于上升或下降时处于两组液压缸安装头上的液体压缩缸的位置均会发生扩张或收缩，由此推动液体压缩缸做拉伸运动而对液压油进行吸入和压缩，当海浪较低时液体压缩缸运动的幅度较低，但任然能对液压油进行压缩，当海浪的起伏较大如潮汐或风浪时，液体压缩缸的运动幅度较高，能对液压油做饱和的吸入压缩运动，因此该设备在浪高或浪底时均可对海浪能进行收集利用，设备利用普通的金属材质如钢铁或轻质漂浮材料制成，制造成本较低，整体设备漂浮在海面上，对海岸无需做其他的营运投入，因此该设备在海面上即可做大规模的发电布置，多套设备进行并联应用时，当海浪较低时由多组设备进行海浪能量收集，由一组发电机运行发电，当海浪较大时由多台发电机运行发电，从而利于人工或设备自动对发电的功率进行调控，设备漂浮在海面上利用浪涌的高低起伏进行发电，无论海浪的大小或水位的高低均不影响设备运行，因此该设备即可具备传统海浪发电设备的优势和避免了传统设备的各种缺陷，利用大规模的海面发电应用。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (6)

1.一种漂浮式海浪能动力收集发电平台，由定位浮体(1)、动力浮体(2)、浮体传动杆(3)、液体压缩缸(4)和液压发电机构(16)构成，其特征在于；定位浮体(1)为利用金属制成的长方体形结构，其内部保持密封，定位浮体上设有3至5组浮力压缩机构，每组浮力压缩机构由两侧的两个动力浮体(2)、两组浮体传动杆(3)和一组液体压缩缸(4)构成，定位浮体(1)的上端设有两组定位浮体安装头(7)，定位浮体安装头上利用传动杆安装头(8)连接浮体传动杆(3)，浮体传动杆的另一端利用传动杆连接头(6)连接动力浮体(2)上的动力浮体连接头(5)，两组浮体传动杆上靠近传动杆安装头的一端设有加固角架(12)，加固角架的顶端设有压缩缸安装头(13)，两组压缩缸安装头之间安装有液体压缩缸(4)，液体压缩缸上设有输油管(9)，输油管的内部设有高压油管(27)和低压油管(29)，多组液体压缩缸之间利用输油管进行连接，定位浮体(1)的下端利用两组牵引绳(14)连接两组重力体(15)，定位浮体(1)的内部设有液压发电机构(16)。

2.根据权利要求1所述的一种漂浮式海浪能动力收集发电平台，其特征在于；液压发电机构由发电机(17)、增速齿轮箱(18)、液压马达(19)、液体储能器(20)、液压油箱(21)、配电器(22)和主控制器(23)构成，配重块(24)设置在浮体室的底部，发电机(17)与增速齿轮箱(18)安装为一体结构，增速齿轮箱的一侧设有液压马达(19)，液压马达(19)上的液压马达进油管(25)连接液体储能器(20)，液压马达上的液压马达排油管(26)连接液压油箱(21)，液体储能器(20)的进油端连接高压油管(27)，液压油箱(21)的出油端连接增压油泵(28)，增压油泵的排油端连接低压油管(29)，发电机的输出线连接配电器(22)，配电器的输出线连接输电电缆(10)，液体储能器上设有位置传感器，液压马达进油管上设有电磁阀，发电机的上端设有主控制器(23)，位置传感器、电磁阀以及增压油泵利用电源线连接主控制器，设备的内部设有蓄电池(30)。

3.根据权利要求2所述的一种漂浮式海浪能动力收集发电平台，其特征在于；液体储能器由外柱体(43)、储能液压缸(44)、储能活塞(45)、活塞杆(46)和储能弹簧(47)构成，外柱体(43)与底座(48)为整体结构，外柱体的内部设有储能液压缸(44)，储能液压缸的内部设有储能活塞(45)，储能活塞的上端与活塞杆(46)进行连接，活塞杆的外侧设有储能弹簧(47)，储能弹簧的上端接触外柱体的顶部，下端接触储能活塞，储能液压缸的底端设有进油口(49)和排油口(50)，进油口连接高压油管，排油口连接液压马达进油管。

4.根据权利要求1所述的一种漂浮式海浪能动力收集发电平台，其特征在于；液体压缩缸的缸体(31)的内部设有活塞(32)，活塞的一端与压缩连杆(33)进行连接，缸体上与压缩连杆的接触端设有密封头(34)，依靠活塞和密封头的密封后缸体内部活塞的前后端形成A组压缩室(35)和B组压缩室(36)，A组压缩室和B组压缩室的上端设有两组单向排油阀(37)，两组压缩室的下端设有两组单向进油阀(38)，两组单向排油阀之间利用油管连接排油三通(39)，两组单向进油阀之间利用油管连接进油三通(40)，排油三通(39)的出油端连接高压油管，进油三通(40)的进油端连接低压油管，缸体的尾端设有缸体连接头(41)，压缩连杆的末端设有连杆连接头(42)。

5.根据权利要求1所述的一种漂浮式海浪能动力收集发电平台，其特征在于；动力浮体(2)为利用金属或塑料制成的密封漂浮体，能漂浮在水面上。

6.根据权利要求1所述的一种漂浮式海浪能动力收集发电平台，其特征在于；当多组动力收集浮台和一组动力发电浮台进行并联发电时，设备应用于动力收集浮台(51)中，动力收集浮台中部的定位浮体内部为实体泡沫填充结构，动力收集浮台仅应用于海浪的动能收集对液压油进行压缩，压缩后的高压液压油由连接油管(52)集中输入动力发电浮台(53)，动力发电浮台中部的定位浮体内部设有液压发电机构，动力发电浮台发出的电能利用输电电缆(10)进行对外输出。

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