專利名稱：一種浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)，特別的涉及一種八組杠桿式浮體結(jié)合具 有液壓泵功能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置所構(gòu)成的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用海洋能量發(fā)電具有儲量巨大、能量強且環(huán)保等眾多優(yōu)勢，所以人類很早就 開展了利用海洋能量發(fā)電的研究，早在1799年一位法國人便發(fā)明了海浪發(fā)電，到了 1911 年便誕生了世界上第一個海浪發(fā)電裝置。上世紀七十年代以來，由于能源危機，西方主 要國家都投入了大量人力物力進行海洋能量發(fā)電的研究，中國、印度等發(fā)展中國家也陸 續(xù)開展了各種海浪發(fā)電的研究(《發(fā)電設(shè)備》2007年第6期)。海浪發(fā)電的種類很多，裝置主要分為設(shè)置在岸上的和漂浮在海里的兩大類， 如CN101311524A所公開的就是一種海岸固定式海浪發(fā)電系統(tǒng)，而CN101169097A則是 一種漂浮式海浪發(fā)電系統(tǒng)。海浪發(fā)電系統(tǒng)就能量傳遞形式而言有采用直接機械傳動如 CN1279349A、低壓水力傳動如USP3973864、高壓液壓傳動如CN85108325A以及氣動傳 動如CN100359159C。實際上根據(jù)其原理可以最簡單地分為空氣式如CN101158329A、擺 式如CN100516508C與聚波蓄能式三種。也有些文獻中把海浪發(fā)電裝置分為點頭鴨式、 筏式、軟管泵式、波能組件式、串聯(lián)折葉式、多共振蕩水柱式、海蛘式、擺板式、后向 彎管浮體式等十余種(《海洋技術(shù)》第12卷第3期1993年9月)。在這些眾多的海浪發(fā)電方式中，相對于固定式的海浪發(fā)電系統(tǒng)而言，浮動式的 海浪發(fā)電裝置(如同USP4438343、CN1023338C、CN101368536A等現(xiàn)有技術(shù)所公開的海 浪發(fā)電系統(tǒng))由于具有適應(yīng)不同水深的海域，并且不受漲潮落潮的影響，還可以非常方 便的轉(zhuǎn)移工作地點等優(yōu)勢而受到格外重視。眾所周知的海浪能發(fā)電利用中的難點除了海浪的巨大破壞力和工程上實施非常 困難以外，還有一個特別困難的地方就是海浪的不穩(wěn)定性和間歇性所造成的利用上的困 難。如何高效率地捕集和蓄積不穩(wěn)定的海浪能量一直是個難題。合理設(shè)計浮動式海浪發(fā) 電系統(tǒng)的能量吸收轉(zhuǎn)換裝置對于提高整個發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率、運行可靠性、設(shè)備 壽命以及系統(tǒng)的經(jīng)濟性都有著極大的影響。在海浪發(fā)電裝置的現(xiàn)有技術(shù)中使用浮體換能裝置的有很多，如CN1534188A公 開了一種浮體拉桿固定式海浪發(fā)電的設(shè)計方案。多組浮體聯(lián)裝顯然對吸收捕集不穩(wěn)定的 海浪能量有利，在現(xiàn)有技術(shù)中也有這樣的設(shè)計報道，如CN1417467A公開了一種采用六 個或六個以上的浮箱和復(fù)雜的齒輪設(shè)計結(jié)構(gòu)的發(fā)電系統(tǒng)；USP6476511中也公開了多浮體 結(jié)構(gòu)的海浪發(fā)電系統(tǒng)。但這些已有技術(shù)并不具有緩沖蓄積能量的功能，而且其復(fù)雜的結(jié) 構(gòu)很容易被海浪的破壞力所損毀。采用浮體與杠桿相結(jié)合的設(shè)計也有報道，如CN1155627A在其固定集水柱式海 浪發(fā)電系統(tǒng)中就采用了浮體結(jié)合杠桿的設(shè)計結(jié)構(gòu)，但這種固定式的集水柱形設(shè)計并不能 夠很好地適應(yīng)潮水的漲落，難以高效率地吸收捕集不穩(wěn)定和間歇性的海浪能量，其固定
3式的杠桿結(jié)構(gòu)同樣很容易被海浪損毀。在現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有發(fā)現(xiàn)能夠有效緩沖和捕集海 浪能量采用八組杠桿式浮體結(jié)構(gòu)設(shè)計的浮動式海浪能一次轉(zhuǎn)換裝置。海浪能的一次轉(zhuǎn)換裝置將海浪能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的機械能后，還須再 通過透平-發(fā)電機組二次轉(zhuǎn)換為電能。通常有用空氣透平的如CN101285450A和 CN101251079A ；也有用水輪機的如CN1274045A ；更多的是在海浪發(fā)電系統(tǒng)中使用液壓 透平，如 USP5461862、CN1032442C、CN1142572A 和 CN1587675A 等都在其海浪發(fā)電 系統(tǒng)中使用了液壓裝置。采用液壓傳動的好處在于比較平穩(wěn)且易于工程實施。液壓泵是液壓系統(tǒng)中的重要動力元件，依靠密閉工作容積的改變實現(xiàn)吸、壓液 體，從而將機械能轉(zhuǎn)換蓄積為液體的液壓能，如CN1095934C、DE_A_2921381中便公開 了在其海浪發(fā)電系統(tǒng)中使用了液壓泵。但無論是齒輪泵、葉片泵、柱塞泵或螺桿泵形式 的液壓泵大都結(jié)構(gòu)精密，對使用工況、使用環(huán)境和維護條件要求較高。在海浪發(fā)電的高 鹽、高濕以及風浪造成的劇烈震動等惡劣工作環(huán)境下，結(jié)構(gòu)越精密的液壓泵越容易出現(xiàn) 故障影響整個系統(tǒng)的運行。使用結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、易于維護的具有液壓泵功能的裝 置對保障整個海浪發(fā)電系統(tǒng)長周期運轉(zhuǎn)至關(guān)重要。利用四個可切換的單向閥和液壓油缸 即構(gòu)成具有液壓泵功能的海浪能轉(zhuǎn)換蓄積系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中尚未見報道。雖然在已有技術(shù)中采用浮體結(jié)合液壓裝置設(shè)計的海浪發(fā)電系統(tǒng)也有報道，如 USP4453894、CN1199822A中都公開了一種多組浮筒和液壓裝置結(jié)合的固定式海浪發(fā)電 系統(tǒng)。但在現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有發(fā)現(xiàn)八組杠桿式浮體結(jié)合具有液壓泵功能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換 裝置的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決已有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種利用海浪落差由八組杠 桿式浮體結(jié)合具有液壓泵功能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置所構(gòu)成的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)。其特 征為在一帶錨鏈的浮動工作平臺上通過支撐鉸鏈支座連接著八組杠桿式浮體，通過活塞 桿帶動液壓缸將液壓能通過連通油管、高壓油管、液壓油箱以及每組四個單向閥切換傳 遞到液壓發(fā)電控制室內(nèi)的液壓馬達，驅(qū)動發(fā)電機工作。本系統(tǒng)與其他海浪發(fā)電技術(shù)相比有以下優(yōu)點1、本發(fā)明所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的浮體采用完全封閉式結(jié)構(gòu)使出力可 控，采用八組浮體聯(lián)裝可以高效率地捕獲不穩(wěn)定和間歇性的海浪能量。2、本發(fā)明所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的浮體與液壓缸采用杠桿和支撐鉸鏈支 座連接。杠桿連接可以使浮體上下較大的位移轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U較小的位移，并且使浮體所 受的較小的力轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U上的較大的力，本發(fā)明充分利用了這樣的杠桿原理，既減小 了海上大風大浪的破壞作用，又增加了液壓缸活塞的受力，比較有效地改變了整個系統(tǒng) 在海上的工作環(huán)境，適應(yīng)了不同的海浪變化情況。3、本發(fā)明所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的浮動工作臺完全漂浮在海而上，平臺 底部通過錨鏈連接固定在海底，以適應(yīng)將整個系統(tǒng)放置在不同的海域，并使浮動工作平 臺在有限范圍內(nèi)海平面的起伏；調(diào)整錨鏈長度可使本系統(tǒng)適應(yīng)不同水深的海域，并且不 受漲潮落潮的影響，還可以非常方便的轉(zhuǎn)移工作地點。4、本發(fā)明所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的液壓馬達和發(fā)電機及控制系統(tǒng)放置在浮臺中央的封閉式液壓發(fā)電控制室內(nèi)，可以有效保護內(nèi)部設(shè)備免受海水侵蝕，穩(wěn)定提升 發(fā)電裝置的可靠性使設(shè)備不易發(fā)生故障；而浮動平臺上的液壓缸或杠桿式浮體發(fā)生故障 時拆裝維修方便，不影響整個系統(tǒng)的工作。5、本發(fā)明所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置由液壓缸、活塞 桿、單向閥、連通油管、高壓油管、液壓油箱和液壓馬達構(gòu)成；液壓系統(tǒng)傳動較平穩(wěn)， 可以減少沖擊并緩沖蓄能，由于減少了機械傳動從而減少了機械故障，而且方便布置和 易于實現(xiàn)自動化控制。6、本發(fā)明所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的每組液壓缸與四個單向閥連接，隨浮 體的上下運動在液壓缸內(nèi)做上下往復(fù)運動，在四個單向閥的作用下，使液壓缸起到了液 壓泵的作用，能夠很好的適應(yīng)海浪發(fā)電情況下的惡劣工作環(huán)境，保障系統(tǒng)長周期無故障 地工作。本發(fā)明所提供的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)是一種無污染的綠色環(huán)保發(fā)電系統(tǒng)，漂浮 在海平面上不受海域及天氣變化的影響全天候工作，利用海浪的落差將海洋表面波浪所 具有的間歇性不穩(wěn)定的動能和勢能高效率地轉(zhuǎn)換蓄積為液壓機械能，驅(qū)動發(fā)電機不間斷 地提供電力來源，并具具有緩沖海浪破壞作用和抵抗風浪損毀能力強的特點，制造成本 低廉并且維護方便不易發(fā)生故障。


現(xiàn)在將參閱

來進一步敘述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中圖1是本發(fā)明的實施效果圖。圖2是本發(fā)明的動力傳遞原理圖。圖3是本發(fā)明的工作原理圖之一。圖4是本發(fā)明的工作原理圖之二。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明圖1中，浮動工作平臺7的周圍設(shè)置有多個支撐鉸鏈支座11，在浮動平臺中央設(shè) 置有液壓發(fā)電控制室9，并在浮動工作平臺的底部通過錨鏈8固定于海底，使浮動工作平 臺在有限范圍內(nèi)的海平面上起伏。八組杠桿2分布在浮動工作平臺周圍，并與鉸鏈支座鉸接，八個浮體1連接在杠 桿的伸出浮動工作平臺端，且漂浮在水面上，隨海浪作上下運動。杠桿的內(nèi)端與鉸接在 浮動工作平臺上的液壓缸3內(nèi)的活塞桿4鉸接。從而使浮體的上下運動通過杠桿作用帶 動活塞桿，使活塞桿在液壓缸內(nèi)做軸向往復(fù)運動。在液壓缸的上端和下端分別開有兩個油口，一個進油口和一個出油口。凹個油 口分別與單向閥12、13、14、15連接。單向閥12和單向閥14與系統(tǒng)供油管5連接；單 向閥13和單向閥15與系統(tǒng)高壓油路6連接。高壓油路6與液壓執(zhí)行單元液壓馬達16連 接，18為液壓油箱。液壓馬達16再帶動發(fā)電機17工作，從而得到電力能源。本系統(tǒng)中液壓油箱、液壓馬達、發(fā)電機以及控制單元安裝在浮動工作平臺中央 的液壓發(fā)電控制室內(nèi)。
在圖2的動力傳遞原理圖中，浮體1漂浮在海面上，隨著海浪的起伏而作上下運 動；八組杠桿2與八個浮體1鉸鏈連接，杠桿通過鉸鏈支座11與浮動工作平臺7連接， 并且在杠桿的內(nèi)端通過鉸鏈與活塞桿4鉸接，由于杠桿作用就將浮體隨海浪起伏的大位 移轉(zhuǎn)變成了活塞桿上下運動的小位移，并且增大了活塞桿的受力。液壓缸3底部設(shè)計 有耳環(huán)，通過鉸鏈支座10與浮動工作平臺鉸接，這樣活塞桿受力時液壓缸可以做一些擺 動，以便讓液壓缸更好的受力及活塞桿的對中。在液壓缸的端部和尾部分別設(shè)計有兩個 油口，在這四個油口分別裝有單向閥12、13、14、15。在高壓油管6驅(qū)動液壓馬達16轉(zhuǎn) 速穩(wěn)定。在液壓馬達的輸出端連接發(fā)電機17工作，從而實現(xiàn)海浪能向電能的轉(zhuǎn)變。如圖3所示工作原理圖一中，當海浪過來，浮體1隨著海浪上浮向上運動時，浮 力通過杠桿2將動力傳遞給活塞桿4，活塞桿受力向下運動壓縮液壓缸3底部腔室的液壓 油，底部腔室壓力升高，由于單向閥作用，使得單向閥14關(guān)閉，單向閥15打開連通高壓 油管6。同時，由于活塞桿帶動活塞向下運動，使得液壓缸上部腔室產(chǎn)生負壓，從而使單 項閥13關(guān)閉，單向閥12打開連通油管5吸油。這樣液壓油就從油箱18通過油管5和單 向閥12進入液壓缸上部腔室實現(xiàn)吸油；同時壓縮液壓缸3底部腔室，使得底部腔室的液 壓油通過單向閥15連通油管6給系統(tǒng)供油驅(qū)動液壓馬達16工作，從而驅(qū)動發(fā)電機17工 作輸出電能，實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換。如圖4所示工作原理圖二中，當海浪過去，浮體1隨著海浪下落向下運動時，浮 力通過杠桿2將動力傳遞給活塞桿4，活塞桿受力向上運動壓縮液壓缸3上部腔室的液壓 油，上部腔室壓力升高，由于單向閥作用，使得單向閥12關(guān)閉，單向閥13打開連通高壓 油管6。同時，由于活塞桿帶動活塞向上運動，使得液壓缸下部腔室產(chǎn)生負壓，從而使單 項閥15關(guān)閉，單向閥14打開連通油管5吸油。這樣液壓油就從油箱18通過油管5和單 向閥14進入液壓缸下部腔室實現(xiàn)吸油；同時壓縮液壓缸上部腔室，使得上部腔室的液壓 油通過單向閥13連通油管6給系統(tǒng)供油驅(qū)動液壓馬達16工作，從而驅(qū)動發(fā)電機17工作 輸出電能，實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換。由上可知，無論浮體隨著海浪向上還是向下運動，通過本發(fā)明的浮動式海浪發(fā) 電系統(tǒng)都能持續(xù)不斷的提供壓力油供液壓馬達旋轉(zhuǎn)工作，從而驅(qū)動發(fā)電機工作輸出電 能，實現(xiàn)海浪能向電能的轉(zhuǎn)換。上述詳細說明是針對本發(fā)明的一可行實施范例具體說明，惟該實施范例并非用 以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實施或變更，均應(yīng)包含 于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為系統(tǒng)包括八組杠桿式浮體結(jié)合具有液壓泵功 能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置，在帶錨鏈8的浮動工作平臺7上通過支撐鉸鏈支座10、11連接 著八組杠桿2和浮體1，通過活塞桿4帶動液壓缸3將液壓能通過連通油管5、高壓油管 6、液壓油箱以及每組四個單向閥切換傳遞到液壓發(fā)電控制室9內(nèi)的液壓馬達，驅(qū)動發(fā)電 機工作。
2.按權(quán)利要求1所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為浮體采用完全封閉式結(jié)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求1所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為浮體與液壓缸采用杠桿和支撐 鉸鏈支座連接。
4.按權(quán)利要求1所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置由液壓缸、 活塞桿、單向閥、連通油管、高壓油管、液壓油箱和液壓馬達構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求4所述的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置，其特征為每組液壓缸與四個單向閥連接。
6.按權(quán)利要求1所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為由浮體、杠桿、活塞桿和液壓 缸組成的轉(zhuǎn)換裝置單元共有八組。
7.按權(quán)利要求1所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為液壓馬達和發(fā)電機及控制系統(tǒng) 放置在工作浮臺中央的封閉式液壓發(fā)電控制室內(nèi)。
8.按權(quán)利要求1所述的浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為浮動工作平臺底部通過可以調(diào) 整長度的錨鏈連接固定在海底。
全文摘要
一種浮動式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為系統(tǒng)由八組杠桿式浮體結(jié)合具有液壓泵功能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成。在浮動工作平臺7上通過支撐鉸鏈支座10、11連接著八組杠桿2和浮體1，能夠?qū)⒑＠松舷缕鸱^大的位移轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U4的較小的位移，并且使浮體所受的較小的力通過杠桿轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U上較大的力。由活塞桿帶動液壓缸3將液壓能通過連通油管5、高壓油管6、液壓油箱以及每組四個單向閥切換傳遞到液壓發(fā)電控制室9內(nèi)的液壓馬達，驅(qū)動發(fā)電機工作。該系統(tǒng)能夠?qū)﹂g歇性不穩(wěn)定的海浪能進行高效率的吸收轉(zhuǎn)化和蓄積，并緩沖了海浪的破壞作用。浮動平臺通過調(diào)整錨鏈8的長度可以適應(yīng)不同的海域，在各種不同海況下利用海浪的落差將海洋表面波浪所具有的動能和勢能轉(zhuǎn)換蓄積為液壓機械能，驅(qū)動發(fā)電機不間斷地提供電力來源。
文檔編號F03B13/22GK102022248SQ20101029013
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者楊超 申請人:楊超