一种利用螺旋结构的波浪能发电装置及工作方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用螺旋结构的波浪能发电装置及其工作方法，属于发电装置的技术领域，装置包括波能采集器、与波能采集器相连的支架、设置在所述波能采集器内部的波浪能转化主机构、能量传输装置和能量输出装置；波浪能转化主机构包括螺旋转台、活塞杆组、液压缸，液压缸与固定轴相连，固定轴通过支架螺栓组与支架相连，螺旋转台与活塞杆组相连，活塞杆组与液压缸相连，螺旋转台通过轴承与固定轴连接；通过波浪能转化主机构吸收波浪能，驱动油液到达能量传输装置中的蓄能器和液压马达，带动液压马达做功，驱动能量输出装置即发电机发电。本发明装置科学简单，运行平稳，可靠性高安全性好，转换率高，十分利于推广普及。
【专利说明】
一种利用螺旋结构的波浪能发电装置及工作方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种利用螺旋结构的波浪能发电装置及其工作方法，属于发电装置的技术领域。
【背景技术】
[0002]随着科学的进步和经济的发展，人类社会的能源危机日趋严重，开发利用绿色可再生能源是解决能源紧缺的重要途径。波浪能作为一种环保的、全天候的新能源，日益受到各国的重视。波浪能利用技术根据其最终的利用形式可以分为发电、制氢、供热、海水淡化、抽水等，其中波浪能发电是主要的利用形式。在波浪能发电利用技术的发展过程中，波浪能发电装置一直是各国科学工作者的研究重点。
[0003]海洋波浪能装置是利用波浪运动，将波浪能转换为其他形式的能量。波浪能发电装置的结构组成按照能量转换可划分为三级转换系统:一级能量转换系统，将俘获的波浪能转换为波浪能发电装置的吸波浮体的往复机械能，又称为波浪能俘获系统；二级能量转换系统，将吸波浮体的往复机械能转换为旋转机械(如水力透平，空气透平，液压发电机，齿轮增速机构等)的机械能；三级能量转换系统，通过发电机将旋转机械的机械能转换为电能，又称为发电系统。典型的有振荡水柱式、阀式、越浪式、摆式、点吸收式等，然而现有的波浪能发电装置大多存在转换效率低、可靠性差，安全系数低等缺点，因此研发一种新型高效率、高可靠性和安全性的波浪能发电装置对于缓解全球能源危机具有重要意义。
[0004]考察现有的海洋波浪能发电装置，上下浮动海浪发电装置，中国专利CN102889165提出了一种上下浮动的海浪发电装置，通过浮子和液压缸的配合实现海洋能的吸收；中国专利CN2775334Y提出了一种上下浮动的波浪抽水装置，通过杠杆将浮子的上下运动传递给单向齿轮，实现波浪能的吸收。
[0005]考察现有的海洋能发电装置，波浪能发电装置，中国专利CN2035480448U提出了一种波浪能发电装置，包括浮台、设置在浮台上的摆锤机构和传动机构等包括了多处齿轮配合、胡克铰连接，机构比较复杂。
[0006]考察现有的海洋能发电装置，中国专利CN103423073A提出了一种新型摆杆式海洋能发电装置，通过摆锤带动末端安装有齿轮的摆杆运动，再通过组合齿轮、发电机齿轮等将波浪的起伏运动转换为电能。
[0007]考察现有的海洋能发电装置，中国专利CN102678430A提出了一种波浪能发电装置的涡卷弹簧组，通过涡卷弹簧组将取力传动机构产生的能量存储和释放，但其忽略了由于大的波浪传递能量过大进而超出涡卷弹簧组阈值，导致装置零部件的破坏。
[0008]综上所述，现有的海洋能转化还存在不少缺点，因此，研发一种高效便捷、简单安全的发电装置具有十分重要的研究意义和推广价值。
【发明内容】
[0009]针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用螺旋结构的波浪能发电装置。
[0010]本发明还提供上述装置的工作方法。
[0011]本发明包括可捕捉多种形式波能的波能采集器、设置在所述波能采集器内部的波浪能转化主机构。该波浪能转化主机构采用了两组螺旋线形状的能量传递机构，结构简单，运行平稳，同时结合高效率的波能采集器吸收海浪能，能充分提高海洋能利用率。
[0012]本发明的技术方案如下:
[0013]—种利用螺旋结构的波浪能发电装置，包括波能采集器、与波能采集器相连的支架、设置在所述波能采集器内部的波浪能转化主机构；
[0014]波浪能转化主机构位于波能采集器内部，波浪能转化主机构中贯穿设有固定轴，波浪能转化主机构包括螺旋转台、活塞杆组、液压缸，液压缸与固定轴相连，固定轴与支架相连，螺旋转台与活塞杆组相连，活塞杆组与液压缸相连，螺旋转台通过轴承与固定轴连接。
[0015]根据本发明优选的，波能采集器包括空腔和设于空腔的外部的凸轮体。
[0016]根据本发明优选的，固定轴通过支架螺栓组与支架相连，液压缸为双行程液压缸。
[0017]根据本发明优选的，所述利用螺旋结构的波浪能发电装置还包括能量传输装置和能量输出装置，能量传输装置包括与液压缸相连的蓄能器和与蓄能器相连的液压马达;能量输出装置为发电机，液压马达与发电机相连。所述发电机通过电缆将电能输送回岸上。
[0018]所述支架安装于海床上;通过凸轮体的扁平凸轮状外形，能够吸收波浪冲击运动的动能和升沉运动的势能，波能捕捉效率极高;波能采集器处于水平面位置时(或者在静水中时)，活塞杆组相对静止不动，随着所述波能采集器在海浪中往复摆动，带动活塞杆组在液压缸中做往复运动，使得油液由蓄能器进入液压马达做功，油液带动液压马达做功;液压马达驱动发电机发电；由于所述波能采集器对海浪能高效率的吸收，使所述波能采集器后方波浪非常小，利用这一优点可以在其后方设置一个海上能量站，将能量传输装置和能量输出装置设于海上能量站上。
[0019]进一步优选的，波能采集器的凸轮体贯穿设有升沉浮孔。可以在升沉浮孔中添加泡沫塑料等浮体，使得升沉浮孔跟随波浪的升沉运动一起上下升沉，具体表现为波能采集器绕固定轴的摆动，这样波能采集器就把波浪的升沉运动的势能转化为自身摆动的机械能。加之波能采集器捕捉到的波浪冲击运动的动能，使波能采集器具有较高的波能捕捉能力。
[0020]根据本发明优选的，所述波浪能转化主机构的数量为两个，设于固定轴两端。
[0021]根据本发明优选的，所述利用螺旋结构的波浪能发电装置还包括支撑挡板，支撑挡板设于波浪能转化主机构外侧两端，波浪能转化主机构通过支撑挡板与波能采集器螺栓连接，支撑挡板通过轴承与固定轴相连接。支撑挡板位于波浪能转化主机构最外侧，通过支撑挡板螺栓组和波能采集器固接，起到支撑和密封的作用，同时随波能采集器的摆动而摆动。
[0022]根据本发明优选的，活塞杆组包括连接导杆、活塞杆和活塞，螺旋转台设有螺旋线槽，连接导杆位于螺旋线槽内。连接导杆、活塞杆和活塞连接为一个整体，是一个活动构件，活塞位于液压缸中间位置，随着所述波能采集器在海浪中往复摆动，带动活塞在液压缸中相对于中间位置来回移动。
[0023]进一步优选的，所述螺旋线槽的旋线为阿基米德螺旋线。
[0024]根据本发明优选的，所述波浪能转化主机构还包括液压缸安装台，液压缸通过液压缸安装台与固定轴连接。
[0025]进一步优选的，所述液压缸的数量为四个，液压缸安装台有四个台面，四个台面绕固定轴圆周均匀分布，相邻两个台面之间呈90°夹角，每个台面上设有液压缸;活塞杆组的数量为四个，包括第一活塞杆组、第二活塞杆组、第三活塞杆组、第四活塞杆组。
[0026]进一步优选的，第一活塞杆组、第二活塞杆组、第三活塞杆组、第四活塞杆组中活塞杆的长度依次增加。随着所述螺旋线槽外径的增加，依次配合有活塞杆逐渐增长的第一活塞杆组、第二活塞杆组、第三活塞杆组、第四活塞杆组。
[0027]根据本发明优选的，空腔内壁设有第一连接环，螺旋转台外部设有第二连接环，螺旋转台与第一连接环相匹配，第二连接环通过螺栓螺母组与第一连接环相连。
[0028]根据本发明优选的，支撑挡板内侧有第一限位销，第一限位销的轴线与固定轴轴线平行；固定轴两端设有第二限位销，第二限位销的轴线与所述固定轴轴线垂直。通过支撑挡板上的第一限位销和固定轴上的第二限位销组成本发电装置的限位机构，防止被巨浪打翻，波能采集器在上摆过程中，第一限位销会渐渐接近第二限位销，当波能采集器受到较大波浪力而超出其上摆最大行程时，第一限位销会与第二限位销接触，抑制波能采集器继续上摆，有效防止波能采集器在上摆过程中超出最大行程而对波浪能转化主机构造成的破坏，提高了发电装置的安全性。
[0029]根据本发明优选的，固定轴内部设有进油管和出油管;进油管与液压缸的进油口相连，油箱通过进油管分别向每个液压缸的进油口注油；出油管与液压缸的出油口相连，液压缸的出油口通过出油管连接至蓄能器和液压马达，油液带动液压马达做功后流回油箱；液压马达驱动所述发电机发电。
[0030]进一步优选的，所述液压缸上开有四个油口，分别为出油口 A、出油口 B、进油口 A、进油口B;在出油口A、出油口B、进油口A、进油口B上分别设有一号单向阀、二号单向阀、三号单向阀和四号单向阀；进油口 A、进油口 B通过进油管与油箱连通；出油口 A、出油口 B通过出油管与蓄能器连通。
[0031 ]根据本发明优选的，一种上述发电装置的工作方法，包括步骤如下:
[0032](I)在海浪的作用下，波能采集器产生绕固定轴的往复摆动，带动与波能采集器相连的螺旋转台绕固定轴往复摆动；
[0033](2)螺旋转台的摆动使螺旋线槽一起跟着摆动，螺旋线槽的摆动使经过原位置的外径不断发生变化，而螺旋线槽与连接导杆相连，这就产生了驱动连接导杆移动的位移，从而通过活塞杆带动活塞在液压缸中往复移动。
[0034]根据本发明优选的，步骤(2)中，当活塞在液压缸中作压缩运动时，二号单向阀和四号单向阀关闭，一号单向阀和三号单向阀打开，左侧缸体内油液从出油口 A经一号单向阀流入出油管和蓄能器中，同时油箱中的油液经进油口A和三号单向阀进入液压缸右侧缸体，完成左侧出油右侧吸油；
[0035]当活塞在液压缸中作拉伸运动时，二号单向阀和四号单向阀打开，一号单向阀和三号单向阀关闭，右侧缸体内油液从出油口B经二号单向阀流入出油管和蓄能器中，同时油箱中的油液经进油口 B和四号单向阀进入液压缸左侧缸体，完成右侧出油左侧吸油，从而实现液压缸双向工作都可以栗出高压油液；
[0036]流入蓄能器中的油液进入液压马达，使液压马达转动，液压马达带动发电机转动，从而实现发电。
[0037]本发明的优点:
[0038]与【背景技术】中对比专利的区别为，本发明采用了具有扁平凸轮外形的波能采集器，能吸收海浪的冲击能量和上下沉浮能量，一级能量捕捉效率高;本发明专利提供的波浪能转化主机构结构简单，传动平稳;本发明专利提供的波浪能转化主机构没有复杂零部件，结构简单，运行平稳，且密封于凸轮形波能采集器尾部的圆柱形空腔里，防腐蚀性好，利于环保;本发明专利具有限位机构，使波能采集器不会超过其最大摆角，保证了整个发电设备的安全稳定运行。
[0039]相对于现有海洋能发电机构来说，本发明所述一种利用螺旋结构的波浪能发电装置具有如下优点:
[0040](I)该利用螺旋结构的波浪能发电装置传动平稳，可靠性高。波浪能转化主机构采用了阿基米德螺线槽，传动是连续的，噪声也比较低，并且螺线状物体具有像弹簧一样的弹性或伸缩性，增加了整个波浪能转化机构的柔韧性，有效减小运动产生的振动和冲击，使整个发电装备在复杂多变的波力条件下具有良好的可靠性。
[0041](2)该利用螺旋结构的波浪能发电装置安全性好。该装置设有限位作用的限位机构，可以有效防止波能采集器受到大的波浪力而打翻，进而有效保护了波能采集器内部的发电装置主机构，增强了装置的安全性。
[0042](3)该利用螺旋结构的波浪能发电装置结构简单并具有较高的能量转化效率。该装置首先利用了具有扁平凸轮状外形的波能能采集器，可以从海浪的冲击与升沉运动中吸收能量，同时波浪能转化主机构用到的零件大部分都固接在一起，真正运动的只有两个(螺旋转台和活塞杆组)，能量在传动过程中损失小，保证了该发电装置具有较高的第二级能量转化效率。
[0043](4)本装置使用寿命长且具有一定的环保性。由于本装置的波浪能转化主机构密封在波能采集器尾部空腔中，重要零部件与海水隔离，可以避免海水腐蚀，同时液压油液也不会轻易流入海洋造成污染，具有一定的环保性。
【附图说明】
[0044]图1是本发明所述发电装置的整体结构图；
[0045]图2是本发明所述发电装置的内部结构侧视图；
[0046]图3是本发明所述发电装置的内部结构俯视图；
[0047]图4是本发明所述发电装置的内部结构正视图；
[0048]图5是本发明所述波能采集器示意图；
[0049]图6是本发明所述螺旋转台结构图；
[0050]图7是本发明所述螺旋转台侧视图；
[0051 ]图8是本发明所述支撑挡板结构图；
[0052]图9是本发明所述活塞杆组示意图；
[0053]图10为本发明所述固定轴示意图；
[0054]图11为本发明所述限位机构配合方式示意图；
[0055]图12是本发明所述液压缸油路示意图；
[0056]图13是本发明所述海上能量站示意图；
[0057]图14是本发明所述波能采集器摆至平衡位置(即水平面位置)时波浪能转化主机构内部连接侧视图；
[0058]图15是本发明所述波能采集器摆至平衡位置时波浪能转化主机构内部连接俯视图；
[0059]图16是本发明所述波能采集器摆至平衡位置时波浪能转化主机构内部连接正视图；
[0060]图17是本发明所述波能采集器摆至最低位置时波浪能转化主机构内部连接侧视图；
[0061]图18是本发明所述波能采集器摆至最低位置时波浪能转化主机构内部连接俯视图；
[0062]图19是本发明所述波能采集器摆至最低位置时波浪能转化主机构内部连接正视图；
[0063]图20是本发明所述波能采集器摆至最高位置时波浪能转化主机构内部连接侧视图；
[0064]图21是本发明所述波能采集器摆至最高位置时波浪能转化主机构内部连接俯视图；
[0065]图22是本发明所述波能采集器摆至最高位置时波浪能转化主机构内部连接正视图；
[0066]在图1-22 中:
[0067]1-波能采集器，2-支撑挡板，3-支撑挡板螺栓组，4-支架，5-支架螺栓组，6_第一活塞杆组，7-第二活塞杆组，8-第三活塞杆组，9-第四活塞杆组，I O-螺旋转台，11-液压缸，12-螺栓螺母组，13-固定轴，14-第一连接环，15-第二连接环，16-螺旋线槽，17-第一限位销，18-连接导杆，19-活塞杆，20-活塞，21-第二限位销，22-进油管，23-出油管，24-液压缸安装台，25-—号单向阀，26-出油口 A，27-二号单向阀，28-出油口B，29-进油口 A，30-三号单向阀，31-进油口 B，32-四号单向阀，33-发电机，34-液压马达，35-蓄能器，36-海上能量站，37-油箱，38-升沉浮孔。
【具体实施方式】
[0068]下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。
[0069]如图1-22所示。
[0070]实施例1
[0071]—种利用螺旋结构的波浪能发电装置，包括波能采集器、与波能采集器相连的支架、设置在所述波能采集器内部的波浪能转化主机构、能量传输装置和能量输出装置；
[0072]波能采集器包括空腔和设于空腔的外部的凸轮体，空腔为圆柱形空腔；
[0073]波浪能转化主机构位于圆柱形空腔内，波浪能转化主机构中贯穿设有固定轴，波浪能转化主机构包括螺旋转台、活塞杆组、液压缸，液压缸与固定轴相连，固定轴通过支架螺栓组与支架相连，螺旋转台与活塞杆组相连，活塞杆组与液压缸相连，螺旋转台通过轴承与固定轴连接；
[0074]能量传输装置包括与液压缸相连的蓄能器和与蓄能器相连的液压马达;能量输出装置为发电机，液压马达与发电机相连。所述发电机通过电缆将电能输送回岸上。
[0075]所述支架安装于海床上;通过凸轮体的扁平凸轮状外形，能够吸收波浪冲击运动的动能和升沉运动的势能，波能捕捉效率极高;波能采集器处于水平面位置时(或者在静水中时)，活塞杆组相对静止不动，随着所述波能采集器在海浪中往复摆动，带动活塞杆组在液压缸中做往复运动，使得油液由蓄能器进入液压马达做功，油液带动液压马达做功;液压马达驱动发电机发电；由于所述波能采集器对海浪能高效率的吸收，使所述波能采集器后方波浪非常小，利用这一优点可以在其后方设置一个海上能量站，将能量传输装置和能量输出装置设于海上能量站上。
[0076]考虑到便于维修和轴的强度情况，本实施例中波浪能转化主机构的数量为两个，设于固定轴两端。
[0077]实施例2
[0078]一种利用螺旋结构的波浪能发电装置，结构如实施例1所述，其区别在于，波能采集器的凸轮体贯穿设有升沉浮孔。可以在升沉浮孔中添加泡沫塑料等浮体，使得升沉浮孔跟随波浪的升沉运动一起上下升沉，具体表现为波能采集器绕固定轴的摆动，这样波能采集器就把波浪的升沉运动的势能转化为自身摆动的机械能。加之波能采集器捕捉到的波浪冲击运动的动能，使波能采集器具有较高的波能捕捉能力。
[0079]实施例3
[0080]一种利用螺旋结构的波浪能发电装置，结构如实施例1所述，其区别在于，所述利用螺旋结构的波浪能发电装置还包括支撑挡板，支撑挡板设于波浪能转化主机构外侧两端，波浪能转化主机构通过支撑挡板与波能采集器螺栓连接，支撑挡板通过轴承与固定轴相连接。支撑挡板位于波浪能转化主机构最外侧，通过支撑挡板螺栓组和波能采集器固接，起到支撑和密封的作用，同时随波能采集器的摆动而摆动。
[0081 ] 实施例4
[0082]—种利用螺旋结构的波浪能发电装置，结构如实施例1所述，其区别在于，活塞杆组包括连接导杆、活塞杆和活塞，螺旋转台设有螺旋线槽，连接导杆位于螺旋线槽内。连接导杆、活塞杆和活塞连接为一个整体，是一个活动构件，活塞位于液压缸中间位置，随着所述波能采集器在海浪中往复摆动，带动活塞在液压缸中相对于中间位置来回移动。
[0083]实施例5
[0084]一种利用螺旋结构的波浪能发电装置，结构如实施例4所述，其区别在于，螺旋线槽的旋线为阿基米德螺旋线。
[0085]实施例6
[0086]一种利用螺旋结构的波浪能发电装置，结构如实施例3所述，其区别在于，波浪能转化主机构还包括液压缸安装台，液压缸通过液压缸安装台与固定轴连接;液压缸为双行程液压缸。
[0087]实施例7
[0088]—种利用螺旋结构的波浪能发电装置，结构如实施例6所述，其区别在于，液压缸的数量为四个，液压缸安装台有四个台面，四个台面绕固定轴圆周均匀分布，相邻两个台面之间呈90°夹角，每个台面上设有液压缸;活塞杆组的数量为四个，包括第一活塞杆组、第二活塞杆组、第三活塞杆组、第四活塞杆组。
[0089]第一活塞杆组、第二活塞杆组、第三活塞杆组、第四活塞杆组中活塞杆的长度依次增加。随着所述螺旋线槽外径的增加，依次配合有活塞杆逐渐增长的第一活塞杆组、第二活塞杆组、第三活塞杆组、第四活塞杆组。
[0090]第一活塞杆组、第二活塞杆组、第三活塞杆组、第四活塞杆组的活塞通过各自的活塞杆在液压缸中做拉伸压缩运动，其中第一活塞杆组和第三活塞杆组作左右方向的拉伸压缩运动，第二活塞杆组和第四活塞杆组作上下方向的拉伸压缩运动，且各自往复运动的指向不会改变，即:第一活塞杆组和第三活塞杆组的往复运动方向始终是左右方向，第二活塞杆组和第四活塞杆组的往复运动方向始终是上下方向。
[0091]关于波浪能转化主机构的数量为两个，设于固定轴两端，设计原因为:固定轴上要安装液压缸安装台，在液压缸安装台上安装液压缸。两者均有一定的重量，为整个装置的受力考虑，将两者放置在靠近支架的地方，即固定轴两侧较好。另外，考虑到装置在海洋环境下运行，数目两个也便于故障检测和维修(打开两侧的支撑挡板，就能检测和维修)，其次，两个螺旋转台已经带动8个液压缸，其效率已经达到要求。
[0092]先不考虑维修的情况下，若安装了3个或者4个螺旋转台，在远离支架(或处于固定轴中间)位置上安装的螺旋转台、液压缸安装台和液压缸对固定轴受力，会产生一个比较大的弯矩，使固定轴发生较大形变，该形变反过来又会对安装在固定轴上的螺旋转台、液压缸安装台等产生影响，不利于装置的稳定。
[0093]实施例8
[0094]一种利用螺旋结构的波浪能发电装置，结构如实施例1所述，其区别在于，圆柱形空腔内壁上设有第一连接环，螺旋转台外部设有第二连接环，螺旋转台与第一连接环相匹配，第二连接环通过螺栓螺母组与第一连接环相连。
[0095]实施例9
[0096]一种利用螺旋结构的波浪能发电装置，结构如实施例3所述，其区别在于，支撑挡板内侧有第一限位销，第一限位销的轴线与固定轴轴线平行；固定轴两端设有第二限位销，第二限位销的轴线与所述固定轴轴线垂直。通过支撑挡板上的第一限位销和固定轴上的第二限位销组成本发电装置的限位机构，防止被巨浪打翻，波能采集器在上摆过程中，第一限位销会渐渐接近第二限位销，当波能采集器受到较大波浪力而超出其上摆最大行程时，第一限位销会与第二限位销接触，抑制波能采集器继续上摆，有效防止波能采集器在上摆过程中超出最大行程而对波浪能转化主机构造成的破坏，提高了发电装置的安全性。
[0097]实施例10
[0098]一种利用螺旋结构的波浪能发电装置，结构如实施例7所述，其区别在于，固定轴内部设有进油管和出油管；油箱通过进油管与液压缸的进油口相连，油箱通过进油管分别向每个液压缸的进油口注油；出油管与液压缸的出油口相连，液压缸的出油口通过出油管连接至蓄能器和液压马达，油液带动液压马达做功后流回油箱;液压马达驱动发电机发电。
[0099]液压缸上开有四个油口，分别为出油口 A、出油口 B、进油口 A、进油口 B;在出油口 A、出油口B、进油口 A、进油口B上分别设有一号单向阀、二号单向阀、三号单向阀和四号单向阀；进油PA、进油口B通过进油管与油箱连通；出油PA、出油口B通过出油管与蓄能器连通。
[0100]实施例11
[0101]如实施例10所述的一种利用螺旋结构的波浪能发电装置的工作方法，包括步骤如下:
[0102](I)在海浪的作用下，波能采集器产生绕固定轴的往复摆动，带动与波能采集器固连的螺旋转台绕固定轴往复摆动；
[0103](2)所述螺旋转台的摆动使螺旋线槽一起跟着摆动，螺旋线槽的摆动使原位置上的外径不断发生变化，而螺旋线槽与一直在原位置的连接导杆相连，这就产生了驱动连接导杆上下移动的位移，从而通过活塞杆带动活塞在液压缸中往复移动:
[0104]当活塞在液压缸中作压缩运动时，二号单向阀和四号单向阀关闭，一号单向阀和三号单向阀打开，左侧缸体内油液从出油口A经一号单向阀流入出油管和蓄能器中，同时油箱中的油液经进油口 A和三号单向阀进入液压缸右侧缸体，完成左侧出油右侧吸油；
[0105]当活塞在液压缸中作拉伸运动时，二号单向阀和四号单向阀打开，一号单向阀和三号单向阀关闭，右侧缸体内油液从出油口B经二号单向阀流入出油管和蓄能器中，同时油箱中的油液经进油口 B和四号单向阀进入液压缸左侧缸体，完成右侧出油左侧吸油，从而实现液压缸双向工作都可以栗出高压油液；
[0106]流入蓄能器中的油液进入液压马达，使液压马达转动，液压马达带动发电机转动，从而实现发电。
【主权项】
1.一种利用螺旋结构的波浪能发电装置，包括波能采集器、与波能采集器相连的支架、设置在所述波能采集器内部的波浪能转化主机构;其特征在于: 波浪能转化主机构位于波能采集器内部，波浪能转化主机构中贯穿设有固定轴，固定轴与支架相连，波浪能转化主机构包括螺旋转台、活塞杆组、液压缸，液压缸与固定轴相连，螺旋转台与活塞杆组相连，活塞杆组与液压缸相连，螺旋转台通过轴承与固定轴连接。2.根据权利要求1所述的利用螺旋结构的波浪能发电装置，其特征在于，波能采集器包括空腔和设于空腔的外部的凸轮体;优选的，波能采集器的凸轮体贯穿设有升沉浮孔;进一步优选的，固定轴通过支架螺栓组与支架相连，液压缸为双行程液压缸。3.根据权利要求1所述的利用螺旋结构的波浪能发电装置，其特征在于，所述利用螺旋结构的波浪能发电装置还包括能量传输装置和能量输出装置，能量传输装置包括与液压缸相连的蓄能器和与蓄能器相连的液压马达;能量输出装置为发电机，液压马达与发电机相连;优选的，所述波浪能转化主机构的数量为两个，设于固定轴两端。4.根据权利要求1所述的利用螺旋结构的波浪能发电装置，其特征在于，所述利用螺旋结构的波浪能发电装置还包括支撑挡板，支撑挡板设于波浪能转化主机构外侧两端，波浪能转化主机构通过支撑挡板与波能采集器螺栓连接，支撑挡板通过轴承与固定轴相连接。5.根据权利要求1所述的利用螺旋结构的波浪能发电装置，其特征在于，活塞杆组包括连接导杆、活塞杆和活塞，螺旋转台设有螺旋线槽，连接导杆位于螺旋线槽内；优选的，所述螺旋线槽的旋线为阿基米德螺旋线。6.根据权利要求1所述的利用螺旋结构的波浪能发电装置，其特征在于，所述波浪能转化主机构还包括液压缸安装台，液压缸通过液压缸安装台与固定轴连接； 优选的，液压缸的数量为四个，液压缸安装台有四个台面，四个台面绕固定轴圆周均匀分布，相邻两个台面之间呈90°夹角，每个台面上设有液压缸;活塞杆组的数量为四个，包括第一活塞杆组、第二活塞杆组、第三活塞杆组、第四活塞杆组;进一步优选的，第一活塞杆组、第二活塞杆组、第三活塞杆组、第四活塞杆组中活塞杆的长度依次增加。7.根据权利要求2所述的利用螺旋结构的波浪能发电装置，其特征在于，空腔内壁设有第一连接环，螺旋转台外部设有第二连接环，螺旋转台与第一连接环相匹配，第二连接环通过螺栓螺母组与第一连接环相连。8.根据权利要求4所述的利用螺旋结构的波浪能发电装置，其特征在于，支撑挡板内侧有第一限位销，第一限位销的轴线与固定轴轴线平行；固定轴两端设有第二限位销，第二限位销的轴线与所述固定轴轴线垂直。9.根据权利要求1所述的利用螺旋结构的波浪能发电装置，其特征在于，固定轴内部设有进油管和出油管;进油管与液压缸的进油口相连；出油管与液压缸的出油口相连，液压缸的出油口通过出油管连接至蓄能器和液压马达;优选的，所述液压缸上开有四个油口，分别为出油口A、出油口B、进油口A、进油口B;在出油口A、出油口B、进油口A、进油口B上分别设有一号单向阀、二号单向阀、三号单向阀和四号单向阀；进油口A、进油口B通过进油管与油箱连通；出油口A、出油口B通过出油管与蓄能器连通。10.—种利用权利要求1-9任意一项所述的利用螺旋结构的波浪能发电装置的工作方法，包括步骤如下: (I)在海浪的作用下，波能采集器产生绕固定轴的往复摆动，带动与波能采集器相连的螺旋转台绕固定轴往复摆动； (2)螺旋转台的摆动使螺旋线槽一起跟着摆动，螺旋线槽的摆动使经过原位置的外径不断发生变化，而螺旋线槽与连接导杆相连，这就产生了驱动连接导杆移动的位移，从而通过活塞杆带动活塞在液压缸中往复移动； 优选的，步骤(2)中，当活塞在液压缸中作压缩运动时，二号单向阀和四号单向阀关闭，一号单向阀和三号单向阀打开，左侧缸体内油液从出油口 A经一号单向阀流入出油管和蓄能器中，同时油箱中的油液经进油口 A和三号单向阀进入液压缸右侧缸体，完成左侧出油右侧吸油； 当活塞在液压缸中作拉伸运动时，二号单向阀和四号单向阀打开，一号单向阀和三号单向阀关闭，右侧缸体内油液从出油口B经二号单向阀流入出油管和蓄能器中，同时油箱中的油液经进油口 B和四号单向阀进入液压缸左侧缸体，完成右侧出油左侧吸油，从而实现液压缸双向工作都可以栗出高压油液； 流入蓄能器中的油液进入液压马达，使液压马达转动，液压马达带动发电机转动，从而实现发电。
【文档编号】F03B13/14GK105971812SQ201610474433
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月24日
【发明人】陈修龙, 宋浩, 姜帅, 王清, 王兵振
【申请人】山东科技大学