套筒浮子式海浪發(fā)電裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種套筒浮子式海浪發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置主要由浮子、套筒、設(shè)備倉(cāng)、單向增速機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)鏈索、配重、牽引索和錨座組成，浮子與套筒上端的設(shè)備倉(cāng)固定，下端裝有濾網(wǎng)防止海洋生物侵入，牽引索一端掛在錨座的拉環(huán)上，另一端與驅(qū)動(dòng)鏈索相連，驅(qū)動(dòng)鏈索繞過(guò)單向增速機(jī)輸入軸上的驅(qū)動(dòng)輪，另一端聯(lián)接在配重上。套筒下端與海水相通，內(nèi)部充有防蝕氣體以防止設(shè)備銹蝕，氣體壓力能阻止海水進(jìn)入套筒和設(shè)備倉(cāng)內(nèi)，保證所有設(shè)備不與海水接觸工作在非氧化氣體環(huán)境中。運(yùn)行時(shí)，該裝置隨波浪起伏，當(dāng)其上升時(shí)，錨座拉住牽引索帶著驅(qū)動(dòng)鏈索驅(qū)動(dòng)單向增速機(jī)再傳動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，當(dāng)其下降時(shí)，配重快速下降拉著驅(qū)動(dòng)鏈索反向驅(qū)動(dòng)單向增速機(jī)，而單向增速機(jī)仍以不變的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
【專(zhuān)利說(shuō)明】 套筒浮子式海浪發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及海洋能利用的波浪發(fā)電技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]人類(lèi)為利用海洋的波浪所蘊(yùn)含的能量將其轉(zhuǎn)換為電能，已經(jīng)努力研究試驗(yàn)了許多年，各種方案技巧層出不窮，但是這些在試用的發(fā)電裝置，不管是大型的還是小型的，直接轉(zhuǎn)換還是液壓、氣壓間接轉(zhuǎn)換，都有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，防水、防腐蝕成本高，同時(shí)制造和維護(hù)費(fèi)用過(guò)高，發(fā)電成本遠(yuǎn)高于市場(chǎng)電價(jià)，故海浪發(fā)電到目前也只是人們的一種理想愿望，在用的也只是科研或試驗(yàn)，還沒(méi)有能進(jìn)入有利可圖的商業(yè)應(yīng)用。
[0003]迄今為止，人類(lèi)還沒(méi)有一種可以與離岸風(fēng)電價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)的波浪發(fā)電設(shè)備，人類(lèi)對(duì)波浪發(fā)電設(shè)備的研究，還基本停留在科研階段。極少數(shù)設(shè)備，例如海蛇和opt產(chǎn)品，售價(jià)也是很高的，只有不計(jì)成本的地方在試用。
[0004]本專(zhuān)利為浮子式波浪發(fā)電提供一種全新的方案，該方案采用氣柱防水，使得傳動(dòng)和發(fā)電設(shè)備不與海水接觸，而且可工作在保護(hù)性氣體中，防止腐蝕和銹蝕，其制造和維護(hù)成本低，發(fā)電效率高，使得波浪發(fā)電的成本十分低廉，竟可低于火力發(fā)電成本，可由成百上千套該裝置組成發(fā)電陣列，進(jìn)行規(guī)模發(fā)電，令波浪發(fā)電真正進(jìn)入商業(yè)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種套筒浮子式海浪發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置主要由浮子、套筒、設(shè)備倉(cāng)、單向增速機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)鏈索、配重、牽引索和錨座組成，浮子與套筒上端的設(shè)備倉(cāng)固定，套筒長(zhǎng)度以當(dāng)?shù)仄骄烁邽閰⒖?，下端裝有濾網(wǎng)防止海洋生物進(jìn)入套筒內(nèi)堆積，牽引索一端掛在錨座的拉環(huán)上，另一端與驅(qū)動(dòng)鏈索相連，驅(qū)動(dòng)鏈索繞過(guò)單向增速機(jī)輸入軸上的驅(qū)動(dòng)輪另一端聯(lián)接在配重上，驅(qū)動(dòng)鏈索可以是鏈條、鋼絲繩、V形皮帶等。
[0006]套筒上端與設(shè)備倉(cāng)焊接牢固，除下端與海水相通外，其它全部密封，內(nèi)部充有氮?dú)饣蚱渌牢g氣體以防止設(shè)備銹蝕，套筒和設(shè)備倉(cāng)內(nèi)的氣體壓力能阻止海水進(jìn)入套筒和設(shè)備倉(cāng)內(nèi)，保證設(shè)備和驅(qū)動(dòng)鏈索不與海水接觸并工作在非氧化氣體環(huán)境中，因此發(fā)電設(shè)備不必再考慮防水動(dòng)密封問(wèn)題，在設(shè)備倉(cāng)可裝上視頻頭和其它傳感器監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況。套筒一般長(zhǎng)6米以上，保證正常工作時(shí)設(shè)備和配重不會(huì)接觸到海水。
[0007]運(yùn)行時(shí)，浮子、設(shè)備倉(cāng)和套筒隨波浪起伏，當(dāng)其上升時(shí)，錨座拉住牽引索帶著驅(qū)動(dòng)鏈索驅(qū)動(dòng)單向增速機(jī)再傳動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，當(dāng)其下降時(shí)，配重快速下降拉著驅(qū)動(dòng)鏈索反向驅(qū)動(dòng)單向增速機(jī)，而單向增速機(jī)仍以不變的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0008]根據(jù)一般海浪的波長(zhǎng)和能量密度，該發(fā)電裝置在淺海區(qū)單臺(tái)功率以5千瓦至20千瓦為宜，在較深海區(qū)單臺(tái)可做到100千瓦以上，多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行可使電壓更加平穩(wěn)，以三相交流永磁發(fā)電經(jīng)整流輸出直流并聯(lián)為好，這樣就不會(huì)在電氣上產(chǎn)生相互干擾，任何一套發(fā)電機(jī)在發(fā)電時(shí)如果電壓偏低沒(méi)做功，浮子的上升或下降阻力將減小，升降速度就會(huì)加快，發(fā)出的電壓就自動(dòng)上升，基本能發(fā)出較穩(wěn)定的電壓，保證升降行程能輸出有效的功率，多套機(jī)組組網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，每套機(jī)組的間隔應(yīng)大于套筒長(zhǎng)度，各浮子之間用繩相連保持距離，防止發(fā)生纏繞。
[0009]安裝時(shí)直接以牽引索聯(lián)接好錨座將錨座沉入海底，按海水實(shí)際深度確定聯(lián)接的牽引繩的長(zhǎng)度，電纜的正級(jí)可采用單芯線可直接在海底各機(jī)并接匯總輸出，也可到岸上后并接以防止漏電，利用海水與大地為負(fù)極，能節(jié)約大量線材，安裝維護(hù)極方便。
[0010]本套筒浮子式海浪發(fā)電裝置不懼大型風(fēng)浪，在大型風(fēng)浪的浪高超過(guò)浮子設(shè)備的額定上限時(shí)，浮子不能隨浪涌超限升高而被埋入水中避免了巨浪的沖擊，繼續(xù)工作在額定高差之間，能繼續(xù)以最大功率發(fā)電，能量轉(zhuǎn)換率高。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本發(fā)明透視結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖2為本發(fā)明3維總體透示圖。
[0013]圖3為本發(fā)明的設(shè)備倉(cāng)3維透視圖。
[0014]圖4為本發(fā)明多臺(tái)單列并網(wǎng)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1至圖3為本發(fā)明套筒浮子式海浪發(fā)電裝置，主要由浮子1、設(shè)備倉(cāng)2、發(fā)電機(jī)3、傳動(dòng)輪4、單向增速機(jī)5、驅(qū)動(dòng)鏈索6、套筒7、配重8、牽引索9、濾網(wǎng)10和錨座11構(gòu)成，本浮子式海浪發(fā)電裝置如圖1、所示，浮子I為一環(huán)狀或扁球狀中空制件，浮子I與設(shè)備倉(cāng)2固定，套筒7上端與設(shè)備倉(cāng)2下端焊接，套筒7下端的口上裝有濾網(wǎng)10，因牽引索9要接觸海水，應(yīng)采用防鹽蝕的塑料護(hù)套鋼絲繩，一端扣在錨座11的吊環(huán)上，牽引索9的另一端與驅(qū)動(dòng)鏈索6聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)鏈索6在單向增速機(jī)5的輸入軸上的驅(qū)動(dòng)輪4上繞過(guò)后另一端聯(lián)接在配重8上，配重8可在套筒7內(nèi)上下活動(dòng)。套筒浮子式海浪發(fā)電裝置的主要特點(diǎn)就是:專(zhuān)門(mén)設(shè)置的套筒7，在設(shè)備倉(cāng)2和套筒7內(nèi)充入氮?dú)饣蚱渌茄趸詺怏w，使設(shè)備倉(cāng)2和套筒7內(nèi)氣體與外部海水壓力平衡，下端不需密封，海水也不會(huì)進(jìn)入設(shè)備倉(cāng)2和套筒7內(nèi)，使其內(nèi)部的設(shè)備全部不與海水接觸，而是工作在保護(hù)性氣體中，解決了設(shè)備防水、防漏和防銹的難題，保證設(shè)備能長(zhǎng)期工作而不被銹蝕，套筒7下端安裝濾網(wǎng)10的作用是阻止海洋生物進(jìn)入套筒7內(nèi)部，防止影響套筒浮子式海浪發(fā)電裝置的正常運(yùn)行。
[0016]設(shè)備工作如圖3所示，傳動(dòng)輪4根據(jù)驅(qū)動(dòng)鏈索6的性質(zhì)采用相應(yīng)的配合結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)輪4套裝在單向增速機(jī)5的輸入軸上，單向增速機(jī)5的特點(diǎn)是輸入軸旋轉(zhuǎn)方向不受限制，輸出軸只正向旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速高于輸入軸一個(gè)增速比。發(fā)電機(jī)3與單向增速機(jī)5同樣安裝在設(shè)備倉(cāng)2內(nèi)，發(fā)電機(jī)3可采用交流或直流多種類(lèi)型發(fā)電機(jī)，本方案如圖3采用永磁三相交流發(fā)電機(jī)，經(jīng)三相整流橋整流成直流脈動(dòng)電，發(fā)電機(jī)3由單向增速機(jī)5傳動(dòng)，傳動(dòng)方式不受限制，錨座11制成圓臺(tái)或棱臺(tái)形以防止傾倒。
[0017]應(yīng)用時(shí)，選擇全年浪多和海浪能高的海區(qū)，不要求海底面平整，先測(cè)量投放區(qū)海水深度(15?50米深較好)，調(diào)整好牽引索9的長(zhǎng)度，將套筒浮子式海浪發(fā)電裝置由牽引索9吊住錨座11沉入海中，讓錨座11沉入海底,套筒7內(nèi)的配重8在重力的作用下拉緊驅(qū)動(dòng)鏈索6和牽引索9，套筒浮子式海浪發(fā)電裝置將被牽引索9拉成垂直狀，浮子I和設(shè)備倉(cāng)2的上部半浮于海面，就完成了套筒浮子式海浪發(fā)電裝置安裝。
[0018]套筒浮子式海浪發(fā)電裝置運(yùn)行時(shí)(如圖1和圖4)，在波浪的作用下，浮子I帶動(dòng)設(shè)備倉(cāng)2和套筒7被浪峰頂著上升時(shí)，錨座11通過(guò)牽弓I索9、驅(qū)動(dòng)鏈索6拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪4經(jīng)單向增速機(jī)5固定旋向驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)3發(fā)電，配重11被向上拉起；浮子I帶動(dòng)設(shè)備倉(cāng)2、套筒7隨浪谷下降時(shí)，配重11在套筒7內(nèi)向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)鏈索6拉動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪4反向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)單向增速機(jī)5的輸出軸以固定不變的旋向驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)3發(fā)電，由于單向增速機(jī)5能將低速雙向旋轉(zhuǎn)輸入增速變換成高速單向旋轉(zhuǎn)輸出，發(fā)電機(jī)3便能一直以正向旋轉(zhuǎn)發(fā)電。免除了發(fā)電機(jī)正反旋轉(zhuǎn)要克服的慣性。
[0019]實(shí)例:本發(fā)明試驗(yàn)型套管浮子式海浪發(fā)電裝置采用的浮子I的排水量約650公斤自重100公斤，配重11約250公斤，設(shè)備倉(cāng)2加套筒7全長(zhǎng)6.4米，設(shè)備倉(cāng)2、套筒7和發(fā)電機(jī)3、單向增速機(jī)5等設(shè)備全重約200公斤排水量約450公斤，牽引索9采用10毫米耐鹽蝕的塑料護(hù)套鋼絲繩，發(fā)電機(jī)3的功率為3千瓦，混凝土錨座11為0.5立方，排水量500公斤，重約1350公斤，凈重力850公斤。
[0020]套筒浮子式海浪發(fā)電裝置總排水量1100公斤，設(shè)備總重550公斤，凈浮力550公斤，錨座凈重力850公斤。當(dāng)海區(qū)平均有2米的浪高時(shí)，套筒浮子式海浪發(fā)電裝置隨波浪升降，能發(fā)出2千瓦的平均功率電能，低于2米浪高時(shí)，所產(chǎn)生電能將小于2千瓦，如果海浪高于2米則能產(chǎn)生2千瓦以上的電能，注意:只是由于設(shè)備額定載荷限制，盡管有過(guò)負(fù)荷保護(hù)機(jī)制，也不要使用電負(fù)荷長(zhǎng)期超過(guò)額定功率，以防燒壞發(fā)電機(jī)增加維護(hù)費(fèi)用。
[0021]圖4是采用陣列式多套并網(wǎng)運(yùn)行的示意圖，以方陣為好，如5X5、1X 10或100X100等，間距應(yīng)大于套筒7的長(zhǎng)度，最外四角用繩拉出一定距離固定在海底，每個(gè)相鄰的浮子I用繩聯(lián)接以保持間距，每套的輸出電源必須經(jīng)三相整流橋變換為直流后，才能正極與正極、負(fù)極與負(fù)極相并聯(lián)，這時(shí)各套獨(dú)立發(fā)電機(jī)不會(huì)互相干擾，卻能使匯合的電源波動(dòng)減小，更加平穩(wěn)。
【權(quán)利要求】
1.一種套筒浮子式海浪發(fā)電裝置，主要由浮子(I)、設(shè)備倉(cāng)(2)、發(fā)電機(jī)(3)、傳動(dòng)輪(4)、單向增速機(jī)(5)、驅(qū)動(dòng)鏈索(6)、套筒(7)、配重(8)、牽引索(9)、濾網(wǎng)(10)和錨座(11)構(gòu)成，其特征在于:所述浮子(I)為一環(huán)狀或扁球狀中空制件，所述浮子(I)與設(shè)備倉(cāng)(2 )固定，所述套筒(7)上端與設(shè)備倉(cāng)(2)下端焊接，所述套筒(7)的下端口上裝有濾網(wǎng)(10)，設(shè)備倉(cāng)(2)內(nèi)安裝有發(fā)電機(jī)(3)、傳動(dòng)輪(4)、單向增速機(jī)(5)、驅(qū)動(dòng)鏈索(6)，所述牽引索(9)兩端與錨座(11)和驅(qū)動(dòng)鏈索(6)聯(lián)接，驅(qū)動(dòng)鏈索(6)在單向增速機(jī)(5)的輸入軸上的驅(qū)動(dòng)輪(4)上繞過(guò)后另一端聯(lián)接在配重(8)上，所述配重(8)可在套筒(7)內(nèi)上下活動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套筒浮子式海浪發(fā)電裝置，專(zhuān)門(mén)設(shè)置的套筒(7)，其特征是:所述套筒(7)和設(shè)備倉(cāng)(2)由金屬制成，外面均包有抗鹽蝕的塑料層，所述設(shè)備倉(cāng)(2)和套筒(7)內(nèi)充入氮?dú)饣蚱渌茄趸詺怏w，使設(shè)備倉(cāng)(2)和套筒(7)內(nèi)氣體壓力與外部海水平衡，海水不會(huì)進(jìn)入設(shè)備倉(cāng)(2)和套筒(7)內(nèi)，使其內(nèi)部的設(shè)備全部不與海水接觸，而是工作在保護(hù)性氣體中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套筒浮子式海浪發(fā)電裝置，其特征是:所述單向增速機(jī)(5)的輸入軸旋轉(zhuǎn)方向不受限制，輸出軸只正向旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)速高于輸入軸一個(gè)額定增速比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的套筒浮子式海浪發(fā)電裝置，其特征是:所述牽引索(9)一端聯(lián)接在海底錨座(11)上，另一端穿過(guò)套筒(7 )下端的濾網(wǎng)與套筒(7 )內(nèi)的驅(qū)動(dòng)鏈索(6 )聯(lián)接，牽引索(9 )會(huì)與海水接觸，牽引索(9 )采用耐鹽蝕的塑料護(hù)套鋼絲繩。
【文檔編號(hào)】F03B13/16GK104454322SQ201410702216
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
【發(fā)明者】章紅濤 申請(qǐng)人:章紅濤