一种steward型万向波浪能转换装置的制作方法

文档序号:11905148阅读:548来源:国知局
一种steward型万向波浪能转换装置的制作方法

本发明涉及一种steward型万向波浪能转换装置,属于海洋能发电设备领域。



背景技术:

当前波浪能发电装置按照结构形式主要有摆式、振荡浮子式、点头鸭式、振荡水柱式,其中摆式和点头鸭式发电装置的能量捕获效率受波浪浪向影响较大,适合近海岸发电;振荡浮子式和振荡水柱式发电装置只能吸收波浪的势能(波高),无法吸收波浪的动能;申请号 201020260815.0的中国实用新型专利公开了一种不倒翁式波浪发电装置,但是该装置需要沿着周向布置多个电机或者油缸,结构复杂,成本高;申请号 201520216971.X的中国实用新型专利公开了一种漂浮式波浪万向发电装置,该发电装置机械结构较为复杂、能量转换效率低。



技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本发明提供一种能够同时捕获波浪势能和动能、捕获效率不受浪向影响的steward型万向波浪能转换装置;本发明能够将浮子任意方向的往复摆动转换为油缸缸杆或者直线发电机的往复直线运动,因此波浪能捕获效率不受浪向影响。另外,浮子既能吸收波浪的势能,也能吸收波浪的动能,因此具有较高的能量捕获效率,适合小功率波浪能发电。

本发明的技术方案如下:

一种steward型万向波浪能转换装置,包括从上到下依次设置的浮子、调节平台、调节油缸、导向杆组以及steward并联机构;steward并联机构包括从上到下依次设置的动平台、发电液压油缸组或筒式直线发电机组和固定平台;浮子与调节平台刚性连接,调节油缸一端铰接在调节平台下端,另一端铰接在动平台上端;所述导向杆组设置在调节平台和动平台之间,引导调节平台和动平台相互接近或远离;所述调节油缸调节浮子的高度;发电液压油缸组或筒式直线发电机组中的各工作液压缸或筒式直线发电机分别通过铰接的形式与动平台和固定平台连接。

其中,所述工作液压缸包括缸筒和通过活塞组件密封滑动套设在缸筒内的缸杆;缸杆具有中空的内孔;内孔上下两端分别设置有第一油口和第二油口;第一油口连通外部油箱;第二油口连通活塞组件与缸筒围合形成的工作液压缸上腔;缸筒下部设置有连通外部油箱的下油口;第一油口、第二油口和下油口形成液压油油路。

其中,所述steward型万向波浪能转换装置还包括液压缸辅助组件,所述液压缸辅助组件包括滑动套设在工作液压缸上部外的中空的移动限位体和安装在移动限位体与工作液压缸的缸筒之间可沿缸筒轴向伸缩的伸缩密封套;缸杆外端从移动限位体顶端穿出并与移动限位体固定连接;移动限位体底端与缸筒通过O形密封圈密封滑动连接。

其中,所述缸筒外周沿轴向间隔设置有第一限位环和第二限位环;第一限位环设置在移动限位体下方且位于伸缩密封套内;第二限位环位于移动限位体内。

其中,所述伸缩密封套与缸筒下部和移动限位体下部围合成第一密封腔;所述移动限位体上部与工作液压缸的缸杆围合成第二密封腔;第一密封腔通过第一液压软管与一第一蓄能器连通;第二密封腔通过第二液压软管与第二蓄能器相通。

其中,导向杆组中各导向杆的下端垂直固定在动平台上,各导向杆与调节平台上的各导向孔配合,各导向杆在导向孔的上端和下端分别安装有上机械限位挡块和下机械限位挡块。

本发明具有如下有益效果:

1、本发明能够将浮子任意方向的往复摆动转换为油缸缸杆或者直线发电机的往复直线运动,因此波浪能捕获效率不受浪向影响。另外,浮子既能吸收波浪的势能,也能吸收波浪的动能,因此具有较高的能量捕获效率,适合小功率波浪能发电。

2、本发明调节平台、调节油缸、动平台以及固定平台的配合使万向波浪能转换装置同时具有配合海浪起伏摆动的柔性和相对位移发电需要的刚性支撑。

3、本发明发电液压油缸组采用steward并联机构,有效适应海浪的摆动特定,集摆动效率和稳定性于一体。

4、本发明设置的导向杆组提高了调节油缸的稳定性,适应海浪上下起伏的特点。

5、本发明将海浪的波动分解为上下起伏的波动和左右摇摆的波动,浪能利用率高,结构稳定,使用寿命长。

6、本发明油道采用内孔形式,减小了体积,将油路内设,减少了油路管的设置,减少了油管腐蚀。

7、本发明设置有液压缸辅助组件,有效对工作液压缸进行保护,适应各种海况,提高工作液压缸的生存能力,延长其使用寿命。

8、本发明设置有移动限位体和伸缩密封套,将对工作液压缸的保护分成刚性保护和柔性保护,在提供有效保护的情况下不影响工作液压缸的工作。

9、本发明设置有第一限位环和第二限位环,构成极限限位机构,防止巨浪对工作液压缸的损害。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图;

图2 为工作液压缸或筒式直线发电机与固定平台铰接位置示意图;

图3为调节油缸的结构示意图;

图4为导向杆组的示意图;

图5为工作液压缸和工作液压缸辅助组件的结构示意图;

图6为本发明工作状态示意图。

附图标记说明:

1-浮子,2-调节平台,3-调节油缸,4-导向杆组,5-动平台,6-发电液压油缸组或筒式直线发电机组,61-工作液压缸或筒式直线发电机,7-固定平台,71-导向块, 8-上液压开关阀,9-下液压开关阀,10-油缸下腔、11-油缸上腔、12-上机械限位挡块,13-下机械限位挡块,14-移动限位体,15-第二密封腔,16-缸杆,17-工作液压缸上腔,18-活塞组件,19-O型密封圈,20-第一密封腔, 21-伸缩密封套,22-第一限位环,23-第一液压软管,24-第一蓄能器,25-缸筒, 26-第二限位环,27-第二液压软管,28-第二蓄能器, 29-第一油口,30-第二油口,31-内孔、32-上密封头、33-下油口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

如图1所示,一种steward型万向波浪能转换装置,包括从上到下依次设置的浮子1、调节平台2、调节油缸3、导向杆组4以及steward并联机构;steward并联机构包括从上到下依次设置的动平台5、发电液压油缸组或筒式直线发电机组6和固定平台7;浮子1与调节平台2刚性连接,调节油缸3一端铰接在调节平台2下端,另一端铰接在动平台5上端;所述导向杆组4设置在调节平台2和动平台5之间,引导调节平台2和动平台5相互接近或远离;发电液压油缸组的各工作液压缸或筒式直线发电机组中的各筒式直线发电机分别通过铰接的形式与动平台5和固定平台7连接;调节平台2、调节油缸3、动平台5以及固定平台7的配合使万向波浪能转换装置同时具有配合海浪起伏摆动的柔性和相对位移发电需要的刚性支撑;在采用筒式直线发电机组时即可直接发电。

进一步的,所述发电液压油缸组或筒式直线发电机组6包括三小组,每一小组包括两个工作液压缸或筒式直线发电机61;每一小组的两个工作液压缸或筒式直线发电机61成V型排列,每一小组的工作液压缸或筒式直线发电机61底端并排铰接在固定平台7上端面靠近外周处,三个并排铰接点相互成等边三角形布置;相邻两小组的两相邻工作液压缸或筒式直线发电机61顶端并排铰接在动平台5下端面靠近外周处,三个并排铰接点相互成等边三角形布置,该设置使动平台5和固定平台7在水平面上可任意错位,并且具有非常好的稳定性,使发电液压油缸组或筒式直线发电机组6不会因为浪幅过大而损害,并且使发电平稳。

进一步的,如图1、2所示,所述工作液压缸或筒式直线发电机61与固定平台7和动平台5的铰接处设置有沿等边三角形外接圆切线方向的导向块71;导向块71使工作液压缸或筒式直线发电机61实现切线方向的自由转动,可以进一步稳定动平台5的水平运动,提高工作液压缸或筒式直线发电机61的协同性。

进一步的,如图5所示,所述工作液压缸包括缸筒25和通过活塞组件18密封滑动套设在缸筒25内的缸杆16;缸杆16具有中空的内孔31;内孔31上下两端分别设置有第一油口29和第二油口30;第一油口29连通外部油箱;第二油口30连通活塞组件18与缸筒25围合形成的工作液压缸上腔17,缸筒25下部设置有连通外部油箱的下油口33;第一油口29、第二油口30和下油口33形成液压油油路;内孔31的设置减小了体积,将油路内设,减少了油路管的设置,减少了油管腐蚀。

进一步的,所述steward型万向波浪能转换装置还包括液压缸辅助组件,所述液压缸辅助组件包括滑动套设在工作液压缸61上部外的中空的移动限位体14和安装在移动限位体14与工作液压缸61的缸筒25之间可沿缸筒25轴向伸缩的伸缩密封套21;缸杆16外端从移动限位体14顶端穿出并与移动限位体14固定连接;移动限位体14底端与缸筒25通过O形密封圈19密封滑动连接;其对工作液压缸的保护分成刚性保护和柔性保护,有效对工作液压缸进行保护,适应各种海况,提高工作液压缸的生存能力,延长其使用寿命,在提供有效保护的情况下不影响工作液压缸的工作。

进一步的,所述缸筒25外周沿轴向间隔设置有第一限位环22和第二限位环26;第一限位环22设置在移动限位体14下方且位于伸缩密封套21内;第二限位环26位于移动限位体14内;限位环构成极限限位机构,防止巨浪对工作液压缸的损害。

进一步的,所述伸缩密封套21与缸筒25下部外侧和移动限位体14下部围合成第一密封腔20;所述移动限位体14上部内侧与工作液压缸61的缸杆16外侧以及缸筒25的上密封头32围合成第二密封腔15;第一密封腔20通过第一液压软管23与一第一蓄能器24连通;第一蓄能器24向第一密封腔20通入液压油使第一密封腔20内的油压大于工作环境的压力(水深压力),从而对工作液压缸缸筒25起到保护作用;第二密封腔15通过第二液压软管27与第二蓄能器28相通;通过第二蓄能器28向第二密封腔15通入液压油,第二密封腔15内液压油的压力高于第一密封腔20内的油压,而低于液压系统发电液压油缸组的工作压力,形成了2级密封结构,第一密封腔20防止海水进入腐蚀缸筒25,第二密封腔15防止第一密封腔20内的液体进入,腐蚀油缸杆16;即使渗水,由于压力作用,水也会进入第一密封腔20,而非进入第二密封腔15腐蚀缸杆16;此外,还可使缸杆16由于第一密封腔20和第二密封腔15的压力差具有额外的回位力,防止缸杆16脱出缸筒25。

进一步的,如图3所示,所述调节油缸3包括油缸下腔10和油缸上腔11;连通油缸下腔10的油口安装有下液压开关阀9;连通油缸上腔11的油口安装有上液压开关阀8,控制调节油缸进出液压油的流量。

进一步的,如图1、4所示,导向杆组4中各导向杆的下端垂直固定在动平台5上,各导向杆的上端与调节平台2上的各导向孔配合,各导向杆在导向孔的上端和下端分别安装有上机械限位挡块12和下机械限位挡块13,构成极限限位机构,防止巨浪对工作液压缸的损害。

本发明中液压油缸密封装置同样可以应用其它液压系统中,也在本专利的保护范围内。

本发明的工作原理:

如图3、6所示,当潮位上升时,将调节油缸3的上液压开关阀8和下液压开关阀9打开,对调节油缸下腔10充油调节油缸上腔11出油,带动浮子1上升适应潮位变化,到达适当位置时同时关闭上液压开关阀8和下液压开关阀9,实现调节平台2位置的上升。当潮位下降时,将调节油缸3的上液压开关阀8和下液压开关阀9打开,对调节油缸上腔11充油调节油缸下腔10出油,带动浮子1下降,到达适当位置时同时关闭上液压阀8和下液压阀9,实现调节平台2位置的下降。由于浮筒1与调节平台2刚性连接进而实现浮筒1的上下浮动。

在没有波浪的情况器下,浮子1在海水浮力的作用下处于竖直状态如图1所示;如图6,在有波浪的情况下,浮子1在波浪的作用下往复摆动,将波浪能的动能和势能转换为机械能,由于此时调节油缸3已经锁紧(上液压开关阀8, 下液压开关阀9均关闭),因此浮子1、调节平台2、调节油缸3、导向杆组4、动平台5之间形成一个刚体,浮子1带动动平台5摆动,动平台5摆动的摆动有转化为发电液压油缸组6中各油缸的伸长或缩短,从而将机械能转换为液压能。

以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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