专利名称：波能原动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适于主要由海洋的潮汐涌浪来获取能量的波能原动机。
欧洲专利说明书0365325号公开了一种主要是用于利用海洋浪潮能量的波能原动机。该原动机包括两个活动浮筒，这两个浮筒由一个漂浮的惯性体分隔开。每个浮筒都可相对于惯性体独立地运动并带动一个泵进行工作。在惯性体上设置了一个惯性板，使惯性体能不受所处海域盛行的浪频和/或浪高的影响而在海水中基本保持不动。惯性板通过至少一个杆轴连接到惯性体上，并可相对于惯性体活动。当原动机在水中被拖行时，惯性板升出水面以减少航行阻力。而当原动机处于工作位置时，惯性板降入水中来保持惯性体基本不动。
通常，由这样的波能原动机所获得的能量是一种低频振荡波。该能量在使用之前，必须先被转化到适用的振荡频率和/或能量形式。然而，用于将低频能量波转变为高频波的现有技术都存在固有的低效问题。
本发明的目的是力求解决上述现有波能原动机所存在的缺陷，并为这样的原动机提供一种改进的能量吸收及阻尼机构。
相应地，本发明提供了一种具有至少两个浮筒的波能原动机，这些浮筒可彼此相对运动从而致动一个泵，该原动机包括一个能量提取及阻尼结构，该机构包括用于将浮筒的运动能转变为液压能的装置；用于将液压能调制成单向直流形式的装置；用于对液压能进行调控的控制装置；以及一个阻尼装置，其包括用于改变浮筒阻尼系数的反馈装置。
该原动机的最佳实施方式具有两个活动的浮筒，它们由一个漂浮的惯性体分隔开。
原动机可以锚定在下方的海床上，或用其它的固定方式将其系泊在海水中。为了能产生能量，整个原动机都需要进行系泊，但是系泊必须以这样的方式进行使得惯性体具有一定的自由度，可在惯性阻尼板的设定限制范围内上浮和/或摇晃。
在推荐的设计中，本发明提供了一种波能原动机，该种原动机包括两个活动的浮筒，它们由一个漂浮的惯性体分隔开，每个浮筒都可以相对于惯性体自由地活动，从而致动一个液压泵，惯性体具有一个用来保持其在水中基本不动的惯性板，以及一个能量吸收及阻尼机构，该机构包括用于将浮筒的运动能转变为液压能的装置；用于将液压能调制成单向形式的装置；用于对液压能进行调控的控制装置；以及一个用于改变阻尼装置阻尼系数的反馈装置。
用于将浮筒的运动能转变为液压能的装置包括至少一个线性液压泵，该液压泵安装在活动的浮筒和惯性体之间。
用于对液压能进行调制的装置包括多个至少和一个蓄压器相连的单向阀。
惯性板最好安装在一个杆轴的一端，轴销的另一端连接到惯性体上。最好是该杆轴是可动的，以调节惯性板和惯性体之间的距离。
原动机的阻尼系数受惯性板在水中的深度、及浮筒相对于惯性体的运动自由度两方面因素的影响。其中线性液压泵直接影响浮筒振荡运动的自由度。
反馈装置包括多个阀，这些阀可进行调整来对某一个或所有液压泵的背压进行调节，从而改变惯性体和各个独立运动浮筒间的相对运动阻尼系数。
最好是，通过改变一个或所有线性液压泵的背压可调整阻尼系数。
设置了一个液压回路来由各个振荡浮筒间的相对运动来获取能量。该回路具有至少一个安装在惯性体和浮筒之间的线性液压泵，以及一个压力总管，当液压泵在伸长位置和回缩位置之间往复运动时，液压能由液压泵发出，并沿液压管路传输到该总管中进行存储。
液压回路最好为每个液压泵都设置一个用于在液压泵从伸长位置压回到回缩位置时接收液压能的第一蓄压器，一个用于在液压泵被从回缩位置拉长到伸长位置时接收液压能的第二蓄压器；以及多个单向阀，以保证从液压泵传出的能量被导向液力总管。
液压回路最好能被分成两部分，一部分的工作介质采用所储存的液压流体，例如液压油，而另一部分采用原动机所漂浮海域的海水，这两部分回路由设置在每个蓄压器中的阻隔屏障隔开。
多个液压泵和压力总管相连。
设置另一个同样的液压回路来获取由惯性体和另一个浮筒的相对运动而产生的能量。
某一个或所有的压力总管将压力流体(最好是水)输送到一个透平涡轮机来发出电能，或向一个反渗透装置输送高压水来从海水中提取饮用水。
下文将参照附图对本发明作具体的描述，附图表示了本发明的能量吸收及阻尼机构一种只有示例作用的实施方式。在附图中
图1是一个波能原动机的正视图；图2是该原动机的俯视图；图3a至图3c分别是该原动机的惯性体的正视图、后视图和俯视图，详细地表示了包括能量吸收及阻尼机构在内的液压回路；图4是一个线性液压泵的液压回路的示意图；以及图5是能量传输机构的立体图。
下文首先参照图1和图2，原动机包括一个漂浮的惯性体或驳仓1，在该惯性体上枢轴连接了两个独立漂浮的浮筒2、3。每个浮筒2、3都具有一个铰链5，用于连接到惯性体上的对应铰链7。在海洋浪潮的涌动下，浮筒2、3相对于惯性体1发生运动，从而带动设置在惯性体1和浮筒2、3之间的液压泵。
浮筒2、3的宽度选择最好要服从于对能量输出的具体要求，并和选定海域的典型浪频和/或浪高相适应，从而尽可能大地输出能量。浮筒2、3设置在惯性体1相对的两侧。在工作时，原动机被锚拴或系留住，以避免发生漂流，并由于浮筒相对于惯性体进行了一定的取向，也就是说，他们的纵向轴线相互保持平行，使原动机能自动定位在与浪潮方向成90度角的姿态，使相对于惯性体独立工作的浮筒2、3可输出最大的能量。惯性体的系留不会干扰惯性体在水中的相对位置和阻尼组件(在下文进行描述)的工作，并使惯性体在水中保持垂直方向上的基本不动。
在惯性体1上设置了一个用于在工作中保持惯性体1在水中基本静止的组件。该组件包括两对分开设置的支腿15a、15b、16a、16b，这些支腿是相互平行的。各个支腿的上端连接到惯性体上，而下端则连接到一个惯性板20上，该组件可借助于绞盘和/或液压操作装置(图中未示出)相对于惯性体上升或下降。惯性板在水中的最佳深度大约为9米。
图3a到图3c是惯性体1的详细视图。惯性体1是一个基本中空的仓罐，其在两侧上具有至少两个铰链连接件24，用于和浮筒2、3相连。在直线式液压泵10上设置了连接件26，该液压泵固定在连接件26和浮筒2、3上的对应连接件26a之间。液压泵10可随着惯性体1和各个浮筒2、3之间的相对运动而伸长或压缩，从而在液压回路中产生液压能，关于液压回路，在附图4、5中有详细的表示。
液压回路通过对活动浮筒2、3的相对运动产生的液压能进行处理，而从海洋浪潮中获得能量。每个浮筒都有一套液压回路。每个液压回路包括至少两个液压泵10；第一蓄压器32，用于在液压泵10从伸长位置(图4中的位置A)压缩到回缩位置(图4中的位置B)的过程中接收液压能量；第二蓄压器34，用于在液压泵10从回缩位置拉长到伸长位置过程中接收液压能量；一个压力总管35和一系列底阀和单向阀39，使得能量可被储存在总管35中。在回路的一部分中，某种储存的液压流体、例如液压油被用来传输能量，而在回路的另一部分，海水被用作液压介质。两种流体被布置在蓄压器32、34中的一个阻隔屏障40隔开。每个蓄压器包括一个28升容量、345巴压力的容器。在一种非常有利的结构布置中，每个原动机包括三个朝前的液压泵和两个朝后的液压泵，它们分属于两个液压回路。
如图4、5所具体表示的那样，当线性液压泵10由浮筒的运动所驱动时，动作排量高达5加仑(22.74升)。在液压泵从A位置运动到B位置所产生的负压(真空)作用下，海水通过一个单向底阀37被吸入到第一蓄压器32中。液压油被挤出液压泵而流入到第二蓄压器34中，迫使在阻隔屏障40另一侧的海水以300巴的压力通过一个逆止阀压入到总管35中。相反，当液压泵10从B位置运动到A位置时，海水从相对侧的底阀37流入到第二蓄压器34中，且液压能迫使第一蓄压器32中的海水通过对应的逆止阀39流入到总管35中。由于液压泵10的往复运动，液压能就以可进行调控的能量形式储存在总管35中。可将高压海水可控地释放出来，来驱动涡轮机而将机械能转化成电能，或直接被输送到反渗透装置中来淡化海水。
通过改变浮筒2、3相对于惯性体1的运动自由度，输出的液压能还可用于改变原动机的阻尼特性。通过在液压泵10上施加一个背压，原动机的整体刚性就被增加了。该刚性反过来又改变了结构的阻尼系数，从而改变了原动机的整体吸能效率。通过采用现有的控制技术对液压泵10的背压进行主动调控，原动机的吸能效率和阻尼系数可根据该海域盛行的气候、浪高、浪频来进行调节。
本发明特别适用于饮用水短缺的海岛居民区或海岸居民区。本发明很容易地适用于进行发电或直接制造淡水。本发明使用了很少数目的运动件，结构坚固，从而减小了总的成本和波能原动机的维护成本。改变液压系统背压的便利性使得阻尼可调。背压控制可通过一种阀控反馈回路进行，该回路可采用远程控制装置。该原动机可单独进行使用，也可和其它通过现有的控制技术和遥感技术进行远程控制的多个原动机联合起来使用。
当然，可以理解的是本发明并不仅限定于本文所描述的具体细节，本文的描述只在于给出一些示例，在所附的权利要求书限定的本发明范围内，可以有多种形式的改动或变型。
权利要求
1．一种波能原动机，该种原动机具有至少两个浮筒(2、3)，它们可彼此相对运动从而致动一个液压泵(10)，该原动机包括一个能量吸收及阻尼机构，该机构包括用于将浮筒的运动能转变为液压能的装置(10)；用于将液压能调制成单向形式的装置(32、34、37、39)；用于对液压能进行调控的控制装置；以及一个具有用于改变浮筒阻尼系数的反馈装置的阻尼装置。
2．根据权利要求1所述的原动机，其特征在于该原动机具有两个由一个漂浮的惯性体(1)分隔开的活动浮筒，每个浮筒都可以相对于惯性体独立地运动以致动一个液压泵，惯性体具有一个惯性板(20)，其作为进一步的阻尼装置用来限制惯性体在水中的垂直运动。
3．根据权利要求2所述的原动机，其特征在于所述的转变装置包括至少一个连接在每个活动浮筒和惯性体之间的线性液压泵(10)。
4．根据权利要求3所述的原动机，其特征在于能量吸收及阻尼机构中的阻尼装置包括用于改变每个浮筒相对于惯性体运动自由度的装置。
5．根据权利要求4所述的原动机，其特征在于通过改变每个线性液压泵的背压来改变阻尼系数。
6．根据权利要求5所述的原动机，其特征在于所述的反馈装置包括多个阀，这些阀可进行调节来对某个或所有液压泵的背压进行控制，从而通过改变惯性体和各个独立运动的浮筒间的相对运动来调节阻尼系数。
7．根据权利要求2至6任一项所述的原动机，其特征在于液压能调制装置包括多个与至少一个蓄压器(32、34)相连的单向阀(37、39)。
8．根据权利要求2至7任一项所述的原动机，其特征在于该原动机设置了至少一个用于从浮筒的相对运动中获取能量的液压回路，该回路具有至少一个安装在惯性体和浮筒之间的线性液压泵(10)，以及一个压力总管(35)，当液压泵在伸长位置和回缩位置之间往复运动时，液压能由液压泵发出，并沿液压管路传输到该总管中进行存储。
9．根据权利要求8所述的原动机，其特征在于液压回路为每个液压泵都设置一个用于在液压泵从伸长位置压回到回缩位置时接收液压能的第一蓄压器，一个用于在液压泵被从回缩位置拉长到伸长位置时接收液压能的第二蓄压器；以及多个单向阀，以保证从液压泵传出的能量被导向液力总管。
10．根据权利要求9所述的原动机，其特征在于液压回路被分成两部分，一部分的工作介质采用所储存的液压流体，例如液压油，而另一部分采用原动机所漂浮海域的海水，这两部分回路由设置在每个蓄压器中的阻隔屏障(40)隔开。
11．根据权利要求8至10任一项所述的原动机，其特征在于多个液压泵和压力总管相连。
12．根据权利要求8至11任一项所述的原动机，其特征在于压力总管将压力流体(最好是水)输送到一个透平涡轮机来发出电能，或向一个反渗透装置输送高压水来从海水中获得饮用水。
全文摘要
一种波能原动机,包括连接到一个中央惯性驳仓(1)上的一对浮筒(2、3),每个浮筒(2、3)在海浪的涌动下可相对于驳仓(1)转动。一个液压泵(10)连接在每个浮筒(2、3)和驳仓(1)之间,用于将浮筒(2、3)的动能转化为水压能。本发明提供了一种改进的能量吸收及阻尼机构,用于将以低频振荡波形式输入的能量转化为高频振荡波形式,以便于应用在发电机、涡轮、反渗透装置或类似的装置中。一个液压回路(10、32、34、35、37、39)被用来将输入的能量转化为可进行连续输送的单向压力水形式,从而用来执行上述的工作。
文档编号B01D61/10GK1285896SQ98813056
公开日2001年2月28日 申请日期1998年12月1日 优先权日1997年12月1日
发明者约瑟夫·穆尔塔 申请人:海德姆技术有限公司