WO2012041000A1

WO2012041000A1 - 一种静水层波浪能发电装置

Info

Publication number: WO2012041000A1
Application number: PCT/CN2011/001397
Authority: WO
Inventors: 邓志辉
Original assignee: 中山市创想模型设计有限公司
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2011-08-22
Publication date: 2012-04-05
Also published as: CN102434370B; EP2623766A1; US20130200627A1; JP2013543553A; JP5537739B2; RU2013118634A; CN102434370A; US8624418B2

Description

一种静水层波浪能发电装置

【技术领域】

本发明涉及一种静水层波浪能发电装置。

【背景技术】

由于波浪发电具有无污染以及不必耗费燃料之优点，如何利用海水波浪所携带的能量来发电成为世界各国海洋工程研究人员研究的目的。

在海洋中，波浪发电即是以静水层波浪能发电装置将海浪动能转换成电能。静水层波浪能发电装置为了有效地吸收波能，其运转形式依据波浪的上下振动特性而设计，稳定运动机制获取动能，然后再用来发电。就是将波浪的上下运动的转化为转轴转动。由于波浪的不稳定性，现有发电设备有一种是设置在海床上，发电设备复杂，发电设备承受海水腐蚀、波浪侵袭而破坏，使用寿命短、施工及维修成本相对过高等问题；另一种是漂浮于海面上，现有这类发电机一般采用叶轮来带动电机转子正、反向交替转动来发电，电机转子在换向过程中很大一部分能量白白消耗掉了，研究波浪发电技术，简化发电机结构具有重大意义。

【发明内容】

本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供一种结构简单，对水流加速加压，减少传动能耗的静水层波浪能发电装置。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种静水层波浪能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体 5，所述的浮体 5下方连接有水流导向加速盘 2，所述的水流导向加速盘 2包括盘体 201，所述的盘体 201包括外圈体 2010，所述的外圈体 2010内设有盘心体 2011，所述的外圈体 2010与所述的盘心体 2011之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板 2012, 所述的外圈体 2010与所述的盘心体 2011 以及相邻两导流板 2012之间形成水道 202，所述的水道的出水口 2022处设有卡装在水流导向加速盘 2上并可相对其转动的叶轮 1，所述的叶轮 1上环状分布设置有多个叶片 101，所述的叶片 101与所述的出水口 2022相对使得水流从所述的出水口 2022流出冲击所述的叶片 101带动叶轮 1 转动，所述的水流导向加速盘 2上设有容置空间 208，所述的容置空间 208内设有由所述的叶轮 1带动其转子 402转动的发电机 4。

如上所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的容置空间 208设置在所述的盘心体 2011靠所述的叶轮 1一侧中部，所述的发电机 4的外定子 401固定连接在所述的盘心体 2011上，所述的发电机 4的内转子 402连接在所述的叶轮 1的转轴 102上并由转轴 102带动转动。

如上所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的所述的盘心体 2011和所述的外圈体 2010至少一个为锥形体使得所述的水道 202截面渐变，所述的出水口 2022较小。

如上所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的外圈体 2010为圆筒形，所述的盘心体 2011 为圆锥体，所述的导流板 2012 设置在外圈体 2010底部，所述的外圈体 2010顶部与盘心体 2011形成入水腔 2015。

如上所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的叶片 101 为弧形片，所述的叶片 101的凹面朝向出水口 2022使得水流流出所述的的出水口 2022冲击所述的叶片 101凹面。

如上所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的浮体 5下方连接有下行加压盘 6，所述的下行加压盘 6内设有容水腔 601，所述的容水腔 601顶部开口、底部设有漏水小孔 602。

如上述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的外圈体 2010 外侧设有多个竖向防转板 205，所述的竖向防转板 205的竖向高度远大于厚度，所述的下行加压盘 6外侧设有多个防转耳板 603，所述的竖向防转板 205与所述的防转耳板 603固定连接。

一种静水层波浪能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体 5，所述的浮体 5下方连接有水流导向加速盘 2，所述的水流导向加速盘 2包括盘体 201，所述的盘体 201包括外圈体 2010，所述的外圈体 2010内设有盘心体 2011，所述的外圈体 2010与所述的盘心体 2011之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板 2012，所述的外圈体 2010与所述的盘心体 2011以及相邻两导流板 2012之间形成水道 202，所述的水道的出水口 2022处设有卡装在水流导向加速盘 2上并可相对其转动的叶轮 1，所述的叶轮 1上环状分布设置有多个叶片 101，所述的叶片 101与所述的出水口 2022相对使得水流从所述的出水口 2022流出冲击所述的叶片 101带动叶轮 1转动，所述的水流导向加速盘 2上设有容置空间 208，所述的容置空间 208内设有由所述的叶轮 1驱动的空气压缩机 8，所述的空气压縮机 8的进气口和出气口分别连接有伸出水面的进气管 9和出气管 10，所述的出气管 10与用于带动发电机发电的气压马达 11相连。

如上所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的空气压縮机 8为螺杆式空气压縮机，包括压缩机壳体 801，所述的压缩机壳体 801内设有相互啮合的主转子 802和副转子 803。

如上所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的水流导向加速盘 2为两个，分别设置在所述的叶轮 1上下两侧，两个所述的水流导向加速盘 2内均设有所述的空气压缩机 8。

一种静水层波浪能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体 5，所述的浮体 5下方连接有水流导向加速盘 2，所述的水流导向加速盘 2包括盘体 201，所述的盘体 201包括外圈体 2010，所述的外圈体 2010内设有盘心体 2011，所述的外圈体 2010与所述的盘心体 2011之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板 2012，所述的外圈体 2010与所述的盘心体 2011以及相邻两导流板 2012之间形成水道 202，所述的水道的出水口 2022处设有卡装在水流导向加速盘 2上并可相对其转动的叶轮 1，所述的叶轮 1上环状分布设置有多个叶片 101，所述的叶片 101与所述的出水口 2022相对使得水流从所述的出水口 2022流出冲击所述的叶片 101带动叶轮 1转动，所述的水流导向加速盘 2上设有容置空间 208，所述的容置空间 208内设有由所述的叶轮 1驱动的液压泵 15，所述的液压泵 15 的进油口和出油口分别连接有伸出水面的进油管 16和出油管 17，所述的进油管 16和出油管 17分别与用于带动发电机发电的液压马达 19相连。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

1、本发明将发电机设置在水流导向加速盘内，减少了传动结构和传动过程中的能耗损失，采用弧形锥状盘心体和片状导流板对水流加速加压效果更好，采集波浪能效率更高；弧形的叶轮叶片可以集聚水流动能。

2、本发明采用空气压缩机或液压系统将波浪能转化为压力能，然后再通过气压或液压马达转化为动能，最后再通过发电机将动能转化为电能。这样发电机的电气元件就不用放置在水下工作，不容易损坏，保养维修成本低，密封成本低。

3、容易将多个空气压縮机或液压泵所产生的高压气体或液体汇集到一起，汇集高压气体技术难度低。

【附图说明】

图 1是本发明实施例 1立体图；

图 2是本发明实施例 1分解图；

图 3是本发明实施例 1分解图；

图 4是本发明实施例 1剖切视图；

图 5是本发明实施例 1向上运动水流方向示意图；

图 6是本发明实施例 1向下运动水流方向示意图；图 7是本发明实施例 2立体图；

图 8是本发明实施例 2立体图；

图 9是本发明实施例 2分解图；

图 10是本发明实施例 2剖切视图；

图 11是本发明实施例 2多个装置高压气汇集使用状态图。

图 12是本发明实施例 3立体图；

图 13是本发明实施例 3分解图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明进行详细说明：

实施例 1: 一种静水层波浪能发电装置，包括能够随波浪上下往复的浮体 5，所述的浮体 5下方连接有水流导向加速盘 2，所述的水流导向加速盘 2包括盘体 201，所述的盘体 201包括外圈体 2010，所述的外圈体 2010内设有盘心体 2011，所述的外圈体 2010与所述的盘心体 20U之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板 2012, 所述的外圈体 2010与所述的盘心体 2011 以及相邻两导流板 2012之间形成水道 202，所述的水道的出水口 2022处设有卡装在水流导向加速盘 2上并可相对其转动的叶轮 1，所述的叶轮 1上环状分布设置有多个叶片 101，所述的叶片 101与所述的出水口 2022相对使得水流从所述的出水口 2022流出冲击所述的叶片 101带动叶轮 1 转动，所述的水流导向加速盘 2内设有容置空间 208，所述的容置空间 208内设有由所述的叶轮 1带动其转子 402转动的发电机 4。发电机 4外做必要的防水密封。所述的水流导向加速盘 2为两个，分别设置在所述的叶轮 1上下两侧。

所述的容置空间 208设置在所述的盘心体 2011靠所述的叶轮 1一侧中部，所述的发电机 4的外定子 401固定连接在所述的盘心体 2011上，所述的发电机 4的内转子 402连接在所述的叶轮 1的转轴 102上并由转轴 102带动转动。

所述的发电机 4可以只在叶轮 1上侧或下侧的水流导向加速盘 2内设置，也可以上下两侧同时设置，所述的发电机 4的转子 402还可以固定套装在所述的叶轮 1的外侧，所述的容置空间 208延伸至叶轮 1的外侧，所述的定子 401固定在所述的容置空间 208内套在转子外。

所述的所述的盘心体 2011和所述的外圈体 2010至少一个为锥形体使得所述的水道 202截面渐变，所述的出水口 2022较小。

所述的外圈体 2010为圆筒形，所述的盘心体 2011为圆锥体。所述的导流板 2012设置在外圈体 2010底部，所述的外圈体

2010顶部与盘心体 2011形成入水腔 2015。

所述的叶片 101为弧形片，所述的叶片 101的凹面朝向出水口

2022使得水流流出所述的的出水口 2022冲击所述的叶片 101凹面。

所述的浮体 5下方连接有下行加压盘 6，所述的下行加压盘 6 内设有容水腔 601，所述的容水腔 601顶部开口、底部设有漏水小孔

602 ο

所述的外圈体 2010外侧设有多个竖向防转板 205，所述的竖向防转板 205的竖向高度远大于厚度，所述的下行加压盘 6外侧设有多个防转耳板 603，所述的竖向防转板 205与所述的防转耳板 603固定连接。

所述的浮体 5为中空的封闭腔体。

所述的导流板 2012为螺旋状倾斜。

所述的叶轮 1两侧的水流导向加速盘 2的出水口 2022出水方向均与所述的叶片 101的凹面相对使得水流从所述的出水口 2022流出冲击所述的叶片 101朝同一个方向转动。当发电装置向上运动时，水从所述的叶轮 1上侧的所述的水流导向加速盘 2上侧流入水道 202内从叶轮 1上方的出水口 2022流出冲击叶片 101，带动叶轮 1转动；当发电装置向下运动时，水从所述的叶轮 1下侧的所述的水流导向加速盘 2下侧流入水道 202内从叶轮 1下方的出水口 2022流出冲击叶片 101，带动叶轮 1转动；上下侧水流导向加速盘 2的水道螺旋方向相反使得叶轮 1始终朝同一方向转动。

当发电装置随波浪向上运动时，由所述的浮体 5的浮力克服整个发电装置的重力及下部装置的阻力使其不会完全下沉，这样就可实现装置整体随波浪向上移动的目的。在所述的容水腔 601内的水上表与海水相通，不产生浮力，当发电装置随波浪向下运动时，所述的容水腔 601内的水不会很快从漏水小孔 602排出，而且由于下部装置（下进水口）的阻力让容水腔 601的水突出水面，当水的重力与阻力相等时水的重力作用就下压发电装置增大向下运动的下压力以增大转轴的转动力矩。

实施例 2: 与实施例 1的区别在于所述的容置空间 208内设有由所述的叶轮 1驱动的空气压缩机 8，所述的空气压缩机 8的进气口和出气口分别连接有伸出水面的进气管 9和出气管 10，所述的出气管 10与用于带动发电机发电的气压马达 11相连。

所述的空气压缩机 8为螺杆式空气压缩机，包括压缩机壳体 801，所述的压缩机壳体 801内设有相互啮合的主转子 802和副转子 803。

所述的水流导向加速盘 2可以是两个，分别设置在所述的叶轮 1 上下两侧，两个所述的水流导向加速盘 2内均设有所述的空气压缩机 8。两个空气压缩机的压缩气体汇集后输送到气压马达上作为动力源。

所述的空气压缩机 8也可以为涡旋式或者活塞式等其他类型的空气压缩机。

发电机可以放置在浮体上面，也可以把出气管引到装置以外的地方（海上平台或陆地上）推动气压马达带动发电机发电，这样是可以简单的将多个高压气汇集在一起驱动一个大的发电机发电，还可以将汇集的高压气源通过气路分别带动不同的发电机发电。

实施例 3: 与实施例 2的区别在于所述的容置空间 208内设有由所述的叶轮 1驱动的液压泵 15，所述的液压泵 15的进油口和出油口分别连接有伸出水面的进油管 16和出油管 17，所述的进油管 16和出油管 17分别与用于带动发电机发电的液压马达 19相连。液压泵与液压马达之间也可以通过液压阀等液压元件连接。

所述的液压泵 15为螺杆式液压泵，包括壳体 151，所述的压壳体 151内设有相互啮合的泵主转子 152和泵副转子 153。所述的液压泵 15也可以为涡旋式或者活塞式等其他类型的液压泵。

发电机可以放置在浮体上面，也可以把进油管 16和出油管 17引到装置以外的地方（海上平台或陆地上）推动液压马达带动发电机发电，这样是可以简单的将多个液压回路的液压油汇集在一起驱动一个大的液压马达从而驱动发电机发电，还可以将汇集的高压液压回路通过管路分别驱动不同的液压马达及发电机发电。

Claims

权利要求书

1、一种静水层波浪能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体（5)，所述的浮体（5)下方连接有水流导向加速盘

(2)，所述的水流导向加速盘（2)包括盘体（201)，所述的盘体（201) 包括外圈体（2010)，所述的外圈体（2010) 内设有盘心体（2011)，所述的外圈体（2010)与所述的盘心体（2011)之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板（2012)，所述的外圈体（2010) 与所述的盘心体（2011) 以及相邻两导流板（2012) 之间形成水道 (202), 所述的水道的出水口（2022)处设有卡装在水流导向加速盘 (2)上并可相对其转动的叶轮（1)，所述的叶轮（1)上环状分布设置有多个叶片（101)，所述的叶片（101) 与所述的出水口（2022) 相对使得水流从所述的出水口（2022)流出冲击所述的叶片（101) 带动叶轮（1)转动，所述的水流导向加速盘 (2)上设有容置空间（208)，所述的容置空间（208) 内设有由所述的叶轮（1)带动其转子（402) 转动的发电机（4)。

2、根据权利要求 1所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的容置空间（208) 设置在所述的盘心体（2011)靠所述的叶轮（1)一恻中部，所述的发电机（4) 的外定子（401) 固定连接在所述的盘心体（2011)上，所述的发电机（4) 的内转子（402)连接在所述的叶轮（1) 的转轴（102) 上并由转轴（102) 带动转动。

3、根据权利要求 1所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的所述的盘心体（2011 )和所述的外圈体（2010)至少一个为锥形体使得所述的水道（202)截面渐变，所述的出水口（2022)较小。

4、根据权利要求 3所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的外圈体（2010)为圆筒形，所述的盘心体（2011 )为圆锥体，所述的导流板 (2012)设置在外圈体 (2010)底部，所述的外圈体 (2010) 顶部与盘心体 (2011 )形成入水腔 (2015)。

5、根据权利要求 1所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的叶片（101 )为弧形片，所述的叶片（101 )的凹面朝向出水口（2022)使得水流流出所述的的出水口（2022)冲击所述的叶片（101 ) 凹面。

6、根据权利要求 1所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的浮体（5) 下方连接有下行加压盘（6)，所述的下行加压盘

(6) 内设有容水腔（601 )，所述的容水腔（601 )顶部幵口、底部设有漏水小孔（602)。

7、根据权利要求 7述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的外圈体（2010) 外侧设有多个竖向防转板（205)，所述的竖向防转板（205 )的竖向高度远大于厚度，所述的下行加压盘（6)外侧设有多个防转耳板（603 ), 所述的竖向防转板（205 ) 与所述的防转耳板（603 ) 固定连接。

8、一种静水层波浪能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体（5)，所述的浮体（5) 下方连接有水流导向加速盘 (2)，所述的水流导向加速盘（2)包括盘体（201)，所述的盘体（201) 包括外圈体（2010)，所述的外圈体（2010) 内设有盘心体（2011)，所述的外圈体（2010)与所述的盘心体（2011)之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板（2012)，所述的外圈体（2010) 与所述的盘心体（2011) 以及相邻两导流板（2012) 之间形成水道

(202)，所述的水道的出水口（2022)处设有卡装在水流导向加速盘

(2)上并可相对其转动的叶轮（1)，所述的叶轮（1)上环状分布设置有多个叶片（101)，所述的叶片（101) 与所述的出水口（2022) 相对使得水流从所述的出水口（2022) 流出冲击所述的叶片（101) 带动叶轮（1)转动，所述的水流导向加速盘 (2)上设有容置空间（208)，所述的容置空间（208)内设有由所述的叶轮（1)驱动的空气压缩机

(8)，所述的空气压缩机（8) 的进气口和出气口分别连接有伸出水面的进气管（9)和出气管（10)，所述的出气管（10)与用于带动发电机发电的气压马达（11)相连。

9、根据权利要求 8所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的空气压缩机（8) 为螺杆式空气压缩机，包括压缩机壳体

(801), 所述的压缩机壳体（801) 内设有相互啮合的主转子（802) 和副转子（803)。

10、根据权利要求 8所述的静水层波浪能发电装置，其特征在于所述的水流导向加速盘（2) 为两个，分别设置在所述的叶轮（1) 上下两侧，两个所述的水流导向加速盘（2) 内均设有所述的空气压縮机（8)。

11、一种静水层波浪能发电装置，其特征在于包括能够随波浪上下往复的浮体（5)，所述的浮体（5) 下方连接有水流导向加速盘

(2)，所述的水流导向加速盘（2)包括盘体（201)，所述的盘体（201) 包括外圈体（2010)，所述的外圈体（2010) 内设有盘心体（2011)，所述的外圈体（2010)与所述的盘心体（2011)之间环状分布设置有多个倾斜方向相同的倾斜的导流板（2012)，所述的外圈体（2010) 与所述的盘心体（2011) 以及相邻两导流板（2012) 之间形成水道

(202), 所述的水道的出水口（2022)处设有卡装在水流导向加速盘

(2)上并可相对其转动的叶轮（1)，所述的叶轮（1)上环状分布设置有多个叶片（101)，所述的叶片（101) 与所述的出水口（2022) 相对使得水流从所述的出水口（2022) 流出冲击所述的叶片（101) 带动叶轮（1)转动，所述的水流导向加速盘 (2)上设有容置空间（208)，所述的容置空间（208)内设有由所述的叶轮（1)驱动的液压泵（15)，所述的液压泵（15)的进油口和出油口分别连接有伸出水面的进油管

(16)和出油管（17)，所述的进油管（16)和出油管（17) 分别与用于带动发电机发电的液压马达（19) 相连。