專利名稱：液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于波浪能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
波能發(fā)電裝置在進(jìn)行波能發(fā)電時(shí)，通常包含兩個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程:首先是將波浪能轉(zhuǎn)換為可供發(fā)電機(jī)利用的機(jī)械能形式，即能量的一次轉(zhuǎn)換過程；其次是通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行輸出，即能量的二次轉(zhuǎn)換過程。波能轉(zhuǎn)換裝置的核心問題是能量的一次轉(zhuǎn)換過程。波浪能在第一次轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的機(jī)械能的形式，有利用波浪上下運(yùn)動(dòng)直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械運(yùn)動(dòng)的；有利用波浪上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生氣流或水流去驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電的；也有利用波浪裝置的擺動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生氣流或水流去驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電；或把低壓大波浪變成小體積高壓水，然后引入高位水池產(chǎn)生水頭帶動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電的。目前常用的波能發(fā)電裝置主要有以下兩種:振蕩水柱式波能發(fā)電裝置安全可靠性高但波能轉(zhuǎn)換率較低，現(xiàn)有振蕩水柱式波能發(fā)電裝置多為航標(biāo)燈等微型電力設(shè)備供電，輸出功率較?。唤墩袷幩讲馨l(fā)電裝置對(duì)海岸地形要求較高。越浪式波能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、波能轉(zhuǎn)換率較高，但由于對(duì)材料要求較高，且極易在波浪作用下發(fā)生破壞，喪失工作能力，維修及保護(hù)成本較高。與歐美國(guó)家沿海海域波高大、能流密度高相比，我國(guó)沿海海域波浪能周期短、波高小，可利用率較低，不適用于以上兩種方式。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種能量轉(zhuǎn)換效率較高，可在不同水深條件下工作，裝置的建造成本相對(duì)低，輸出電能相對(duì)穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛的液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置，其包括發(fā)電系統(tǒng)和固定系統(tǒng)。其中，固定系統(tǒng)包括浮箱和固定架，固定架為正方體結(jié)構(gòu)，其固定連接于浮箱頂部，固定架頂部設(shè)置橫梁，固定架側(cè)面四角分別設(shè)置立柱，立柱為四棱柱結(jié)構(gòu)。發(fā)電系統(tǒng)包括浮子、能量轉(zhuǎn)換裝置和能量輸出裝置。浮子套裝于固定架的立柱上，沿立柱上下運(yùn)動(dòng)。浮子頂部和底部分別設(shè)有四個(gè)相同的用以限制浮子水平方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置能消除波浪對(duì)浮子水平傾覆振蕩的影響，有利于波能的收集和轉(zhuǎn)換。能量轉(zhuǎn)換裝置包括混合罐、液壓馬達(dá)和四組相同的、分別設(shè)置于固定架側(cè)面四角立柱上的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?；旌瞎藓鸵簤厚R達(dá)設(shè)置于固定架的橫梁上。液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括液壓缸、進(jìn)水管、輸水管A和輸水管B。每根立柱的四個(gè)側(cè)面分別設(shè)有一個(gè)液壓缸。液壓缸位于浮子上方，其套筒端與立柱固定連接，其活塞桿通過導(dǎo)向裝置的支撐架與浮子固定連接；進(jìn)水管一端伸入海水中，另一端連通于液壓缸套筒的進(jìn)水口 ；輸水管A —端連通于液壓缸套筒的出水口，另一端連通于輸水管B，輸水管B —端連通于輸水管A的出口，另一端連通于混合罐的入水口。混合罐的出水口與液壓馬達(dá)的進(jìn)水口連通，液壓馬達(dá)的出水口處設(shè)置排水管，將多余的水排出。所述進(jìn)水管、輸水管A、輸水管B和排出管上均設(shè)有單向閥。所述能量輸出裝置設(shè)置于固定架的橫梁上，其輸入端與液壓馬達(dá)的輸出端連接。所述能量輸出裝置為發(fā)電機(jī)。所述導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向輪和支撐架。支撐架固定于浮子上，導(dǎo)向輪的輪軸固定于支撐架上，導(dǎo)向輪與所述固定架的立柱側(cè)面接觸。所述浮箱為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可以根據(jù)海況灌注適量的海水或沙子進(jìn)行配重，達(dá)到使整個(gè)發(fā)電裝置下沉至水面以下一定深度，浮子在合適位置進(jìn)行上下振蕩運(yùn)動(dòng)的目的，同時(shí)能夠保證發(fā)電裝置整體在運(yùn)作時(shí)的穩(wěn)定性。固定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可靈活配重，提高了整個(gè)發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和可靠性，便于加工與實(shí)施，經(jīng)濟(jì)性較好。
所述浮子為底部呈倒錐形的空心圓柱體。該結(jié)構(gòu)有利于收集更多的波能，且其內(nèi)部空心可以根據(jù)海況裝載配重。浮子表層涂防腐漆，以防止在被海水腐蝕。本實(shí)用新型的有益效果在于:1、屬于漂浮式波能發(fā)電裝置，波能利用率高，適用于不同海況，不受潮差影響，同時(shí)受水深條件的限制小，特別是在超過40m的深水區(qū)也可以正常工作。2、與波浪直接接觸，能量轉(zhuǎn)換次數(shù)少，提高了能量轉(zhuǎn)換率。3、將單個(gè)浮子進(jìn)行組合，進(jìn)一步提高了波能利用率及裝置的可靠性。4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，活動(dòng)部件較少，整體穩(wěn)定性高，可靠度好，能兼顧結(jié)構(gòu)的可靠性及波能轉(zhuǎn)換率。5、對(duì)波浪的隨動(dòng)性優(yōu)越，可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、效率低、易于拆卸和組裝，便于安裝布防和維修。6、建造成本較低，輸出電能穩(wěn)定，可用于對(duì)裝置的保護(hù)要求不太高，波能密度低的區(qū)域。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型中單組液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型中導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型中液壓缸與浮子連接的局部放大圖；圖5是本實(shí)用新型中浮子的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、固定系統(tǒng)，I1、發(fā)電系統(tǒng)，101、固定架，102、立柱，103、浮箱，104、橫梁，201、浮子，202、導(dǎo)向裝置，203、進(jìn)水管，204、液壓缸，205、發(fā)電機(jī)，206、液壓馬達(dá)，207、混合罐，208、排水管，209、輸水管B，210、輸水管A，211、輪軸，212、導(dǎo)向輪，213、支撐架，214、活塞桿。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例具體說明本實(shí)用新型。實(shí)施例1[0028]如圖1-圖4所示:本實(shí)用新型包括發(fā)電系統(tǒng)II和固定系統(tǒng)I。其中，固定系統(tǒng)I包括浮箱103和固定架101，固定架101為正方體結(jié)構(gòu)，其固定連接于浮箱103頂部，固定架101頂部設(shè)置橫梁104，固定架101側(cè)面四角分別設(shè)置立柱102，立柱102為四棱柱結(jié)構(gòu)。發(fā)電系統(tǒng)II包括浮子201、能量轉(zhuǎn)換裝置和能量輸出裝置。四根立柱102上分別套裝有浮子201，浮子201沿立柱102上下運(yùn)動(dòng)。每個(gè)浮子201的頂部和底部均設(shè)有四個(gè)相同的用以限制浮子201水平方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置202。導(dǎo)向裝置202能消除波浪對(duì)浮子201水平傾覆振蕩的影響，有利于波能的收集和轉(zhuǎn)換。導(dǎo)向裝置202包括導(dǎo)向輪212和支撐架213。支撐架213固定于浮子201上，導(dǎo)向輪212的輪軸211固定于支撐架213上，導(dǎo)向輪212與固定架101的立柱102側(cè)面接觸。能量轉(zhuǎn)換裝置包括混合罐207、液壓馬達(dá)206和四組相同的、分別設(shè)置于固定架101側(cè)面四角立柱102上的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?；旌瞎?07和液壓馬達(dá)206設(shè)置于固定架101的橫梁104上。液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括液壓缸204、進(jìn)水管203、輸水管A210和輸水管B209。每根立柱102的四個(gè)側(cè)面分別設(shè)有一個(gè)液壓缸204。每組液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括四個(gè)液壓缸204、四根進(jìn)水管203、四根輸水管A210和一根輸水管B209。液壓缸204位于浮子201上方，其套筒端與立柱102固定連接，其活塞桿214通過導(dǎo)向裝置202的支撐架213與浮子201固定連接；進(jìn)水管203 —端伸入海水中，另一端連通于液壓缸204套筒的進(jìn)水口 ；輸水管A210一端連通于液壓缸204套筒的出水口，另一端連通于輸水管B209，四根輸水管A210的出口均連通于輸水管B209的進(jìn)水口，輸水管B209出水口連通于混合罐207的入水口?；旌瞎?07的出水口與液壓馬達(dá)206的進(jìn)水口連通，液壓馬達(dá)206的出水口處設(shè)置排水管208，將多余的水排出。所有進(jìn)水管203、輸水管A210、輸水管B209和排出管上均設(shè)有單向閥。能量輸出裝置為發(fā)電機(jī)205,其設(shè)置于固定架101的橫梁104上,發(fā)電機(jī)205輸入軸與液壓馬達(dá)206的輸出軸通過聯(lián)軸器連接。其工作過程如下:不同方向、頻率的波浪拍打到浮子201，浮子201吸收波浪能，當(dāng)浮子201受到波浪向上的力時(shí)，浮子201上升，波浪能轉(zhuǎn)換為浮子201的機(jī)械能。浮子201帶動(dòng)液壓缸204的活塞桿214向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)水管203上設(shè)置單向閥，海水只能從進(jìn)水管203中進(jìn)入液壓缸204中，液壓缸204中的海水在活塞桿214的作用下通過輸水管A210和輸水管B209進(jìn)入混合罐207中。當(dāng)混合罐207中的海水存量達(dá)到一定程度時(shí)，通過混合罐207的出水口排出沖擊液壓馬達(dá)206,從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)205發(fā)電。液壓馬達(dá)206通過排出管將海水直接排出。當(dāng)浮子201下降時(shí)，液壓缸204的活塞桿214隨之向下運(yùn)動(dòng)，輸水管A210和輸水管B209上均設(shè)置單向閥，海水只能從液壓缸204中流向混合罐207，而不能反向流動(dòng)，活塞桿214向下運(yùn)動(dòng)，液壓缸204內(nèi)壓力減小，海水從進(jìn)水管203倒灌入液壓缸204中。主要技術(shù)指標(biāo):本實(shí)用新型裝機(jī)容量為10kW，并達(dá)到發(fā)電能力5kW水平，波能轉(zhuǎn)換率高于15%，連續(xù)運(yùn)行10小時(shí)，總發(fā)電量達(dá)到200kW.h。實(shí)施例2除以下區(qū)別外，其他同實(shí)施例1。
浮箱103為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可以根據(jù)海況灌注適量的海水或沙子進(jìn)行配重，達(dá)到使整個(gè)發(fā)電裝置下沉至水面以下一定深度，浮子201在合適位置進(jìn)行上下振蕩運(yùn)動(dòng)的目的，同時(shí)能夠保證發(fā)電裝置整體在運(yùn)作時(shí)的穩(wěn)定性。固定系統(tǒng)I結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可靈活配重，提高了整個(gè)發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和可靠性，便于加工與實(shí)施，經(jīng)濟(jì)性較好。浮箱103通過本身的自重及箱內(nèi)沙子的配重，提供向下的拉力，使整個(gè)發(fā)電裝置能浸入海底一定深度，使浮子201沿立柱102做上下正常往復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)，進(jìn)水管203插入水面以下。同時(shí)，浮箱103也提供一定的浮力，當(dāng)波高較小時(shí)，浮子201與立柱102之間也能做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即保證浮子201始終處于工作狀態(tài)。實(shí)施例3除以下區(qū)別外，其他同實(shí)施例1。如圖5所示，浮子201為底部 呈倒錐形的空心圓柱體。該浮子201結(jié)構(gòu)有利于收集更多的波能，且其內(nèi)部空心可以根據(jù)海況裝載配重。浮子201表層涂防腐漆，以防止在被海水腐蝕。
權(quán)利要求1.一種液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置，包括發(fā)電系統(tǒng)和固定系統(tǒng)，其特征在于， 所述固定系統(tǒng)包括浮箱和固定架，固定架為正方體結(jié)構(gòu)，其固定連接于浮箱頂部，固定架頂部設(shè)置橫梁，固定架側(cè)面四角分別設(shè)置立柱，立柱為四棱柱結(jié)構(gòu)； 所述發(fā)電系統(tǒng)包括浮子、能量轉(zhuǎn)換裝置和能量輸出裝置，浮子套裝于固定架側(cè)面的立柱上，沿立柱上下運(yùn)動(dòng)，浮子頂部和底部分別設(shè)有四個(gè)相同的用以限制浮子水平方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置，所述能量轉(zhuǎn)換裝置包括混合罐、液壓馬達(dá)和四組相同的、分別設(shè)置于固定架側(cè)面四角立柱上的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，混合罐和液壓馬達(dá)設(shè)置于固定架的橫梁上，液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括液壓缸、進(jìn)水管、輸水管A和輸水管B，每根立柱的四個(gè)側(cè)面分別設(shè)有一個(gè)液壓缸，液壓缸位于浮子上方，其套筒端與立柱固定連接，其活塞桿通過導(dǎo)向裝置的支撐架與浮子固定連接；進(jìn)水管一端伸入海水中，另一端連通于液壓缸套筒的進(jìn)水口 ；輸水管A—端連通于液壓缸套筒的出水口，另一端連通于輸水管B,輸水管B—端連通于輸水管A的出口，另一端連通于混合罐的入水口 ；混合罐的出水口與液壓馬達(dá)的進(jìn)水口連通，液壓馬達(dá)的出水口處設(shè)置排水管，所述進(jìn)水管、輸水管A、輸水管B和排出管上均設(shè)有單向閥；所述能量輸出裝置設(shè)置于固定架的橫梁上，其輸入端與液壓馬達(dá)的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波能發(fā)電裝置，其特征在于，所述導(dǎo)向裝置包括導(dǎo)向輪和支撐架；支撐架固定于浮子上，導(dǎo)向輪的輪軸固定于支撐架上，導(dǎo)向輪與所述固定架的立柱側(cè)面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波能發(fā)電裝置，其特征在于，所述能量輸出裝置為發(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波 能發(fā)電裝置，其特征在于，所述浮箱為空心結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波能發(fā)電裝置，其特征在于，所述浮子為底部呈倒錐形的空心圓柱體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及液壓式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置。其包括發(fā)電系統(tǒng)和固定系統(tǒng)。固定系統(tǒng)包括浮箱和固定架，固定架為正方體結(jié)構(gòu)，其固定連接于浮箱頂部，固定架頂部設(shè)置橫梁，固定架側(cè)面四角分別設(shè)置立柱，立柱為四棱柱結(jié)構(gòu)。發(fā)電系統(tǒng)包括浮子、能量轉(zhuǎn)換裝置和能量輸出裝置。浮子套裝于固定架的立柱上。浮子頂部和底部分別設(shè)有四個(gè)相同的用以限制浮子水平方向運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向裝置。能量轉(zhuǎn)換裝置包括混合罐、液壓馬達(dá)和四組相同的、分別設(shè)置于固定架側(cè)面四角立柱上的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)?；旌瞎藓鸵簤厚R達(dá)設(shè)置于固定架的橫梁上。液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括液壓缸、進(jìn)水管、輸水管A和輸水管B。本實(shí)用新型能量轉(zhuǎn)換率高，可靠性好，建造成本低，輸出電能穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛。
文檔編號(hào)F03B13/22GK203130353SQ201320053429
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者史宏達(dá), 劉臻, 馬哲, 曹飛飛, 曲娜, 王金龍, 高人杰, 薛坤 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋大學(xué)