一种利用波浪动水压力收集波浪能的装置的制作方法

文档序号:15579070发布日期:2018-09-29 06:22

本发明属于能量收集、能量转换、高效利用波浪能的流体机械技术领域,涉及一种利用波浪动水压力收集波浪能的装置。



背景技术:

能源危机和环境污染的日趋严重,促使社会越来越重视新能源的开发和利用以维持发展,新能源以其可再生、环保、低污染的特点得到广泛利用,当下有关新能源的技术主要包括核能、风能、太阳能、海洋能、波浪能等。

波浪能是由于风把能量传递给海洋而产生的,波浪能以机械能形式出现,是海洋能中最大的能量、品质较好的能量,但也是很不稳定的能量。而以现有的技术,波浪能收集主要有两种类型:一种是能量收集装置直接与海水接触,主要有振荡水柱式(OWC)、筏式(Raft)、摆式(Pendulum)、浮力摆式(Oyster)、收缩波道式(Tapchan)、点吸收式(Point Absorber)、鸭式(Duck)等。其中震荡水柱波浪能的提取是目前应用最广泛的波浪能发电技术。而国内也有较多震荡水柱式波浪能试验电站在运行。但是它的造价成本高,转换效率低。摆式波浪能是利用海水波动推动摆板来回摆动吸收波浪的能量。悬挂摆式波浪能发电装置的摆动板的轴在上方,摆板在下方摆动,像钟摆一样,故称为悬挂摆。虽然悬挂摆式的装置简单然而它的转换效率很低。筏式波浪能转换装置由筏体、铰接链、液压系统组成,筏式波浪能转换装置顺波浪方向布置,筏体随波浪运动,把波浪能转换为筏体运动的机械能。但由于海浪的波长较长导致于筏式波浪能转换装置造价昂贵。第二种波浪能收集装置是将能量收集装置集成在搭载平台内部,通过收集平台受到波浪作用产生的振动能量,间接地收集波浪能。由于第二类的收集装置发展较晚,现有的种类并不多。

显然,第一。二类装置均不能做到高效收集波浪能,因此。为了弥补上述的缺陷,应发明一种能够对波浪充分利用和收集的装置,使其具有实用价值。



技术实现要素:

为了解决上述技术中存在的问题,本发明的目的是提供一种利用波浪动水压力收集波浪能的装置,该装置利用波浪动水压力的原理,将有效的实现收集波浪能以及将波浪能转化为电能。

为了达到上述目的,本发明的方案为:

一种利用波浪动水压力收集波浪能的装置,所述的装置包括刚性活塞1、多级液压收集缸2、单向阀3、回路管道5、透平发电机、喷管8、储能器9,其中透平发电机包括透平7和发电机6两部分。

所述的多级液压收集缸2串联连接,两个液压收集缸2之间设有单向阀3,单向阀3使工作液体只能按一个方向运动,系统两侧的液压收集缸2与回路管道5的两端连接,回路管道5使工作液体在系统中流动,完成循环。所述回路管道5上设置储能器9、喷管8、透平7、发电机6;多级液压收集缸2内的工作液体从系统一侧的液压收集缸2流出,储能器9用于收集液压能,喷管8用于对工作液体进行降压增速,透平发电机中的透平7将工作液体的液压能转换为可以被电机6直接转化的机械能,电机6将该机械能转换成可共利用的电能,工作液体经过回路管道5从系统一侧的液压收集缸2流向系统另一侧的液压收集缸2,完成循环,实现将波浪能转换成能够直接利用的电能,电能通过收集装置收集。

所述的每个多级液压收集缸2包括箱体2-1、箱体内部2-2、弹簧2-3、过滤网2-4四部分。所述的弹簧2-3固定在箱体内部2-2下表面,所述的刚性活塞1通过密封圈密封连接在箱体内部2-2内部,防止海水进入到内部液压缸体,造成腐蚀,刚性活塞1设置在弹簧2-3上方,箱体内部2-2的空间保证刚性活塞1能够往复运动,弹簧2-3产生弹簧力,用较少的液体就可以推动活塞往上运动。所述的过滤网2-4设置在多级液压缸离底部一定距离处,使液体能够在多个液压缸内流动,从而推动刚性活塞1往上方运动。所述的刚性活塞1上表面部分直接与海水接触,当风平浪静的时候,刚性活塞1所受的重力+液面差产生的压力与弹簧所受的弹力平衡,当海水运动时,波浪使海面与海底产生较大压力差,压力差产生的动水压力直接作用在刚性活塞1上表面,使刚性活塞1往下运动,刚性活塞1的四周与液压收集缸2接触。

所述的单向阀3包括单向阀进口3-1、阀体3-2、阀芯3-3、单向阀弹簧3-4、单向阀出口3-5。单向阀工作原理是当进口液体的压力大于弹簧3-4所产生的弹力时,单向阀进口3-1处的液体压力克服弹簧3-4弹性力使单向阀出口3-5通道打开,液体从单向阀出口3-5流入下一级液压收集缸2或者回路管道5。单向阀3的存在,既保证了高压工作液体不会发生回流,也保证了前一级与后一级液压收集缸的连贯性。

所述的装置置于海底位于海平面下方,顺波浪推进方向布置,液面和海底之间产生压力差,压力差产生的动水压力推动刚性活塞1上下运动,将波浪能通过刚性活塞1运动转变成液压能的目的。具体为:当风平浪静的时候,整体装置处于平衡状态,多级液压缸2内的弹簧2-3所受的弹力等于刚性活塞1与液面差所产生的微小的动水压力之和。而当海水流动时产生波浪,波浪产生的动水压力增大,使刚性活塞1向下运动,在波浪4波峰到波谷之间,波峰下对应的液压收集缸2所受的动水压力最大,波谷下对应的液压收集缸所受的动水压力最小,由于单向阀3的原因,工作液体从压强大的地方流向压强小的地方,通过回路管道5循环。

所述的液压收集缸2采用耐油密封圈进行密封,这是为了防止缸内工作液体在活塞运动过程中泄露到海水中,造成系统效率的下降;液压收集缸2材料采用耐腐蚀液体,保证系统的寿命及可靠性。液压收集缸2采用圆柱结构,一方面可以使之与刚性活塞1更好地配合,另一方面也可以尽可能的减小在海水中受到海水的冲击。

所述的透平7为高压液体透平。所述的活塞为刚性材料。所述的储能器主要是储存能量,它的两端分别和回路管道5连接,将多级液压缸2内所产生的液压能储存起来。

本发明的有益效果为:克服了传统的低效收集波浪能的弊端,装置置于海底,不影响水面通航,结构简单可靠,并且在海底波浪荷载小,不容易结构破坏。

附图说明

图1利用波浪动水压力收集波浪能装置的整体结构示意图;

图2是单个液压收集缸示意图;

图3是单向阀结构示意图;

图中:1刚性活塞;2多级液压收集缸;3单向阀;4波浪;5回路管道;6发电机;7透平;8喷管;9储能器;2-1箱体;2-2箱体内部;2-3弹簧;2-4过滤网;3-1单向阀出口;3-2单向阀阀体;3-3单向阀阀芯;3-4单向阀弹簧;3-5单向阀进口。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

一种利用波浪动水压力收集波浪能的装置,所述的装置包括刚性活塞1、多级液压收集缸2、单向阀3、回路管道5、透平发电机、喷管8、储能器9,其中透平发电机包括透平7和发电机6两部分。整个装置如下连接:整体装置置于一个波浪4波谷到波峰之间,整体装置置于海底,六个液压缸2串联连接,刚性活塞1在液压缸箱体内部2-2密封连接,液压缸2与液压缸之间有单向阀3,液压缸2左侧与回路管道5连接,回路管道5上有储能器9、喷管8、透平7、发电机6。回路管道5与液压缸2右侧连接。整体装置顺波浪推进方向布置,当海面风平浪静的时候,多级液压缸2内的弹簧2-3所受的弹力等于刚性活塞1与液面差所产生的微小的动水压力之和。当海水流动的时候,产生波浪,波浪产生的动水压力增大,使得刚性活塞1向下运动,在波浪4波峰到波谷之间,波峰下对应的液压缸所受的动水压力最大,波谷下对应的液压缸所受的动水压力最小,由于单向阀3的原因,工作液体只能从压强大的地方流向压强小的地方。在通过回路管道5达到循环。多级液压收集缸2与刚性活塞1之间通过密封圈连接,防止海水进入到内部液压缸体,造成腐蚀。储能器9与透平7发电机6、喷管8等部分,可以根据具体应用地点来选择陆上安装或者海底安装,在陆上安装时,可以减少海水的腐蚀与冲刷,可以最大限度的保证储能器与透平发电机的寿命,但同时也会使回路管道增长,使发电效率略微的减小;选择海底安装时,则可以最大限度的保证发电效率,但同时也需要对装置进行保护,增加保护外壳,减少海水对其进行的腐蚀和冲刷。

当波浪4向前推进时,随着波高的变换,海底对应的压强也随之改变,这就造成了海底各个水平位置压强的大小不一,从而产生压力差,这些压力作用在刚性活塞1上,促使刚性活塞的上下往复运动。在多级液压收集缸2中,当刚性活塞1向下运动时,会使液压缸2中的工作液受压,当压力达到液压缸左侧单向阀3设定压力时,左侧单向阀3开启,而由于右侧单向阀3的存在使液体不能向右流动,工作液只能向左单向流通,同时,由于波浪持续不断,所以本级液压收集缸2同时也会接收到来自右侧的高压收集液,各级单向阀3除最右侧单向阀进口单向阀以外,从右向左的设定压力依次递减,这样就保证了工作液体可以顺利地进入下一级液压收集缸2,位于最左侧的液压收集缸与回路管道相连接,最终使高压收集液汇集到回路管道中,实现工作液体的循环使用。

液压收集缸2内的工作液体从左侧流出,经储能器9后收集液压能,从储能器9中流出的工作液体沿回路管道5经喷管8降压增速后,到达透平7、发电机6,透平7将工作液体的液压能转换为可以被电机6直接转化的机械能,进一步的,电机6又将该机械能转换成可共利用的电能,最终,工作液体经透平发电机后,通过回路管道5流回系统右侧的液压收集缸2,完成循环,实现将波浪能转换成能够直接利用的电能,电能可以通过收集装置收集。如此反复进行,就构成了系统持续稳定工作,实现了波浪能收集并最终发电的目的。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些均属于本发明的保护范围。

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