振荡水柱式波浪发电装置的制作方法

本实用新型属于波浪发电技术领域，更具体地说，是涉及一种振荡水柱式波浪发电装置。

背景技术：

目前海浪发电装置中，振荡水柱式波浪发电是目前世界上应用最广泛的波浪能量转换装置，有岸基式、离岸式两种型式。其中岸基式振荡水柱式波浪发电装置已经实现大功率发电的突破。但是岸式振荡水柱式波浪发电装置对建造地点及堤岸有严格的要求，同时也破坏海岸自然环境，也间接限制了岸基式振荡水柱式波浪发电装置的发展。而离岸式振荡水柱式波浪发电装置还存在发电效率低、建造成本高、维护成本高等问题，还未能达到商业化发电目的。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种振荡水柱式波浪发电装置，以解决现有技术中存在的建造成本高、维护成本高、发电效率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种振荡水柱式波浪发电装置，包括波浪能收集系统和能量转换系统，所述波浪能收集系统包括用于提供浮力的密闭舱室、用于提供压缩气体且与所述密闭舱室相连的气室、与所述气室连通用于输送压缩气体的出气管和与所述气室连通用于气体进入的进气管；

所述能量转换系统包括筒体、安装于所述筒体内的叶轮和安装于所述筒体外的发电机，所述叶轮的旋转轴通过承力架支撑于所述筒体内，所述发电机和所述旋转轴之间通过传动机构传动连接，所述出气管和所述进气管分别连通于所述筒体的两端。

进一步地，所述出气管和所述进气管上分别设有出气单向阀和进气单向阀。

进一步地，所述叶轮的数量为两个，分设于所述筒体的两端且安装于所述旋转轴的两端。

进一步地，所述承力架包括用于所述旋转轴穿过且与所述旋转轴转动配合的轴套和若干个支撑杆，若干个所述支撑杆沿所述轴套的圆周均匀分布且固定连接在所述轴套和所述筒体之间。

进一步地，所述筒体上设有多个用于空气流通的补偿气孔，多个所述补偿气孔沿所述筒体的圆周方向均匀设置。

进一步地，所述传动机构包括安装于所述发电机主轴的从动链轮、安装于所述旋转轴的主动链轮、与所述主动链轮和所述从动链轮啮合传动的链条。

进一步地，包括多个波浪能收集系统，每个所述波浪能收集系统均包括多个所述密闭舱室和多个所述气室，每个所述气室均设有所述进气管和所述出气管，多个所述进气管并联后通过总进气管与所述筒体连通，多个所述出气管并联后通过总进出管与所述筒体连通，所述发电装置通过锚泊系统离岸固定。

进一步地，在所述发电装置的下面设有用于减缓所述发电装置起伏的阻尼器。

进一步地，多个所述密闭舱室采用板状材料拼接成V字形结构，多个所述气室位于所述V字形结构的内侧，多个所述密闭舱室位于所述V字形结构的外侧，在所述V字形结构开口处固定设有桁架，所述V字形结构的开口朝向海浪来的方向。

进一步地，所述的锚泊系统包括Y型链条和锚，所述Y型链条的两端分别固定在所述V字形结构开口处的两侧，另一端与所述锚连接。

本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型振荡水柱式波浪发电装置，利用密闭舱室为整个装置提供浮力，利用波浪的起伏在气室内形成压缩气体，通过压缩气体带动叶轮旋转，将气流转化为机械能，通过传动机构将叶轮的机械能传送到发电机，实现机械能和电能的转换，该装置结构简单，维护成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的振荡水柱式波浪发电装置的结构原理示意图；

图2为图1中能量转换系统的结构示意图；

图3为图2沿A-A的剖视结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的振荡水柱式波浪发电装置的立体结构示意图一；

图5为本实用新型实施例提供的振荡水柱式波浪发电装置的立体结构示意图二。

其中，图中各附图标记：

1-能量转换系统；2-总进气管；3-进气管；41-进气单向阀；42-出气单向阀；51-气室；52-密闭舱室；6-出气管；7-总出气管；8-阻尼器；9-桁架；10- 筒体；11-叶轮；12-承力架；13-旋转轴；14-传动机构；15-发电机；16-补偿气孔；21-Y型链条；22-锚。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图3，现对本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置进行说明。所述振荡水柱式波浪发电装置，包括波浪能收集系统和能量转换系统1，所述波浪能收集系统包括用于提供浮力的密闭舱室52、用于提供压缩气体且与密闭舱室52相连的气室51、与气室51连通用于输送压缩气体的出气管 6和与气室51连通用于气体进入的进气管3；

能量转换系统1包括筒体10、安装于筒体10内的叶轮和安装于筒体10外的发电机15，叶轮的旋转轴13通过承力架12支撑于筒体10内，发电机15和旋转轴13之间通过传动机构14传动连接，出气管6和进气管3分别连通于筒体10的两端。

本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置，与现有技术相比，利用密闭舱室52为整个装置提供浮力，利用波浪的起伏在气室51内形成正/负压气体，通过正/负压气体流动带动叶轮11旋转，将气流转化为机械能，通过传动机构 14将叶轮11的机械能传送到发电机15，实现机械能和电能的转换，该装置结构简单，维护成本低。

其中，能量转换系统安装固定于波浪能收集系统的上面。

进一步地，请参阅图1，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，出气管6和进气管3上分别设有出气单向阀42和进气单向阀41。通过设置单向阀，防止气流倒流。出气管6是将气室51内的压缩气体输送到筒体10，在筒体10内形成使叶轮11旋转的气流，当海浪在气室51 内处于波峰时，气室51内的水柱上升，室内气体被压缩，气室51内的空气处于正压，压缩气体通过出气管6进入到筒体10内，形成气流驱动叶轮11转动；而当气室51内处于波谷时，气室51内的水柱下降，室内的空气压力下降，气室51内形成负压，此时，从筒体10输送的气流经进气管3进入气室51，气室 51、出气管6、进气管3和筒体10形成一个气流循环回路，气体只能向一个方向循环流动。

进一步地，请参阅图1至图2，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，叶轮11的数量为两个，分设于筒体10的两端且安装于旋转轴13的两端。通过两个叶轮11，提高压缩气体的转化效率，进而提高电能的转化效率。

进一步地，参阅图2及图3，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，承力架12包括用于旋转轴13穿过且与旋转轴13 转动配合的轴套和若干个支撑杆，若干个所述支撑杆沿所述轴套的圆周均匀分布且固定连接在轴套和筒体10之间。在安装叶轮11的位置设有轴承，也即在轴套内设有与旋转轴13转动配合的轴承，叶轮11在气流的带动下旋转时带动旋转轴13快速旋转。本实施例中，承力架12是数量为两组，每组设有四个支撑杆，两组承力架12分设在叶轮11附近且靠近叶轮11的内侧，使得旋转轴 13的支撑更加平稳。

进一步地，请参阅图1至图2，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，筒体10上设有多个用于空气流通的补偿气孔16。当各气室51的排出气体总量与吸入气体总量不一致时，用于减少总出气管7 的排放口压力或增加总进气管2的吸入压力。

进一步地，请参阅图2，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，多个补偿气孔16沿筒体10的圆周方向均匀设置。补偿气孔16为长条孔，其长度方向与筒体10的轴线方向一致，长条孔设置在两承力架12之间。

进一步地，参阅图1至图3，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，传动机构14包括安装于发电机15主轴的从动链轮、安装于旋转轴13的主动链轮、与主动链轮和从动链轮啮合传动的链条。

进一步地，请参阅图1至图5，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，包括多个波浪能收集系统，每个波浪能收集系统均包括多个密闭舱室52和多个气室51，每个气室51均设有进气管3和出气管，多个出气管并联后通过总进出管与筒体10连通，发电装置通过锚泊系统离岸固定。其中各气室51紧密相连，每个气室51不同时处于波浪的波峰和波谷，本实用新型通过设置总的进出气管，将各个气室51的进出气体进行了调配，将气流持续输送到筒体10，实现叶轮11持续的旋转及连续不断的发电，提高发电效率和对海浪能的利用效率。

进一步地，请参阅图4，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，在发电装置的下面设有用于减缓发电装置起伏幅度的阻尼器8。阻尼器8为多层板式结构，阻尼器8的数量至少为两个。其作用是减少发电装置在海浪作用下的起伏幅度，提高海浪能量转化的效率。

进一步地，请参阅图4及图5，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，多个气室51和多个密闭舱室52采用板状材料拼接成V字形结构，气室51位于V字形结构的内侧，密闭舱室52位于V字形结构的外侧，该形状对海浪能量具有集聚效应，提高了海浪能量的采集效率。桁架9固定在V字形结构开口处，对发电装置起到结构加强的作用，V字形结构在锚泊系统的作用下，其开口始终朝向海浪来的方向。

进一步地，请参阅图4及图5，作为本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置的一种具体实施方式，锚泊系统包括Y型链条21和固定在海底的锚22，其中Y型链条的两端分别固定在V字形结构开口处的两侧，另一端与锚连接。通过Y型链条连接V字形结构的两端，保证V字形结构的开口正对海岸，使整个发电装置浮动平稳。通过将锚固定在海底，可实现发电装置的离岸发电，从而进一步为深海养殖等深海作业提供电力能源。

本实用新型提供的振荡水柱式波浪发电装置是利用波浪的起伏波动带动气室51内的水柱上下移动，从而驱动气室51内的空气，再利用、空气驱动叶轮 11，最终实现发电的目的。为了实现上述目的，本实用新型采用多个气室51 和密闭舱室52，每个气室51配有专用的出气口和进气口，每个气室51的进、出气口通过外接单向阀外接气管，最终汇接到总进气管2、总出气管7。上述进气管、出气管、总进气管和总出气管之间的连接以及各管路与相应部件之间的连接均采用气密性连接。

本实用新型中气流的行程如下：气室—出气管和出气单向阀42—总出气管 7—能量转换系统1(经叶轮11及发电机15进行能量转换，实现波浪能转换为电能)—总进气管2—进气管和进气单向阀41—气室。整个气流形成一个循环的回路。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。