专利名称：用于波浪能量转换的动力输出设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从水波一特别地从海浪——提取能量的系统。本发明具体涉及动力输出系统(PTO)，该动力输出系统(PTO)是用于动力提取的波能转换器(WEC)的部件。
背景技术：
在过去的25年中，波能转换器的发展一直是工程师和科学家关注的焦点。波能转换器(WEC)中的主要部件在图I中示意性地示出。这些主要部件包括a)随着波浪的动作运动的能量捕获设备(ECD) ；b)动力输出系统(PTO)，该动力输出系统(PTO)将来自ECD的、以低速且高扭矩/力振荡的输入运动转换为连续的且相对较高频率但低扭矩的运动；c)发电机；以及d)控制系统，该控制系统管理整个WEC。PTO的输出运动应当适合于通过发电机发电。
通过ECD从大海中捕获的能量由将制动扭矩/力施加到ECD的输出机械传动装置上的PTO吸收。PTO的制动扭矩/力乘以PTO的输入机械传动装置在制动动作中的瞬时速度得出了所捕获的能量的总量。如在图I中可以观察到的，ECD的输出机械传动装置联接到PTO的输入机械传动装置(相似的扭矩/力和相同的速度)。对于PTO的输出与发电机之间的联接来讲是一样的。特定WEC的大多数新近的PTO可以根据可预测的预报和具体海况进行调节以使动力提取最大化。可提取的波浪能量的量取决于海况，海况由波浪周期T和有效浪高Hs限定，有效浪高Hs为波浪中最高的三分之一波浪的平均浪高(波谷到波峰)。WEC的能量效率和经济可行性主要取决于PTO，PTO将可预测但振荡的、低速而高扭矩/力的输入波浪能量转换为连续且相对高频率而低扭矩的可用的能量以用于发电。在最近有关WEC的专利中，对PTO的描述的详细程度较低，而且没有对PTO的运行进行清晰地说明。例如，在专利US 7，581，901 B2中描述的WEC使能量提取基于两个点式波能吸收器之间的相对运动。PTO的设计方案包括液压缸、蓄能器以及一个马达。专利EP I, 623，110 BI描述了从缘于海底的波浪运动的平台振荡中提取能量。其能量的提取借助于中间扭力泵实现。专利US 7，579，704 B2描述了一种WEC，该WEC包括被转动地支承的臂，该被转动地支承的臂在其自由端具有浮体，使得由波浪引起的浮体的平移运动产生臂的转动。该PTO包括液压缸以及液压马达，该液压马达的每转的排量是可变的以补偿波侯——也称为海况——的改变，从而作为具有清晰能效限制的简单解决方案。专利US 7，443，045 B2描述了形成铰接链的提取单元。从由联接装置相互连接的多个波浪操作的构件之间的相对运动所产生的、具有能量的相对运动由液压缸控制，液压缸通过控制单元连接到高压蓄能器和液压马达。蓄能器内的压力与关联的海况相匹配。除了 US 7，443，045 B2以及US 7，579，704 B2，现有技术没有描述相应PTO是如何适应每种海况的，在US 7，443，045 B2中，蓄能器内的压力根据关联的海况进行调节，在US7，579，704 B2中，每转排量可变的液压马达被用于补偿海况变化。没有系统描述如何在给定海况下使PTO在波浪与波浪间适应于每一个波浪(waveto wave)。这个适应性对优化由WEC捕获的能量来说是基础。可以由WEC提取的动力根据关联海况以及最根本地根据每个单独的波浪而变化很大。因此，需要一种可以在多种海况和单独的波浪下优化动力捕获并由此提高WEC的整体效率以及经济可行性的PT0。
发明内容
为了解决所提出的问题，本发明提供了根据权利要求I所述的PT0。本发明的PTO允许通过以灵活且准确的方式向能量捕获设备(ECD)的输出机械传动装置施加受控的制动扭矩而在整个海况和单个波浪的范围上优化能量捕获。灵活性与将不同值的制动扭矩施加到ECD的输出机械传动装置上的能力相关，而准确性与用于调节制动扭矩的值的参数的类型和数量相关。联接到本发明的PTO的E⑶必须满足一些基本要求其输出必须为低速且高扭矩/力的振荡运动(绕枢转轴线)。在本发明中，E⑶的该输出装置称为输出机械传动装置，且振荡轴线称为枢转轴线。ECD输出机械传动装置的瞬时位置、速度和加速度决定了用于连续地控制PTO应施加到ECD上的制动扭矩的最优参数的选择，也决定了建立发电机的状态的最优参数的选择。这种参数的优化由控制系统实现。本发明的PTO可包括由阀组控制的至少一个液压缸、至少一个高压和一个低压蓄能器、控制阀、液压马达以及至少两个液压缸固定系统，该至少两个液压缸固定系统中的每一个都具有启动系统(机电的或液压的)以及液压联锁装置。第一固定系统将液压缸的第一端与E⑶输出机械传动装置连接，而第二固定系统将液压缸的第二端与WEC的结构连接。第一固定系统与液压缸的第一端的连接借助于铰接联接装置实现，并且第二固定系统与液压缸的第二端的连接借助于铰接联接装置实现。这些系统容许以机电方式或以液压方式改变液压缸的位置并容许将液压缸以液压方式固定到所确定的位置。至少一个液压缸是PTO的、负责将制动扭矩施加到E⑶的输出机械传输装置上的部件(例如借助于将液压缸与ECD的输出机械传动装置相连接的扭矩臂)。因此，所施加的扭矩通过表达式T = P * Aeq * r控制，其中，P为液压高压回路内的压力，Aeq为工作中的液压缸的等效面积(或当使用多于一个的液压缸时所启用的液压缸的面积的总和)，而r为液压缸的纵向轴线与ECD的输出机械传动装置的枢转轴线之间的最小距离。因此，由所述至少一个液压缸施加的制动力可以通过改变r、p以及Aeq来调节。对于给定的液压缸以及E⑶的确定的位置来说，r是两个变量R和L的函数，其中，R为ECD的输出机械传动装置的枢转轴线与液压缸的第一端之间的最小距离，L为平面X与液压缸的第二端之间的最小距离，X为包括该枢转轴线并垂直于平面Y的假想平面，平面Y由第一端限定且包括该枢转轴线。X和Y必须在平静海况(浪高为0米)下确定。距离R和L都可以借助于上述第一固定系统和第二固定系统而变化。第一固定系统可以包括构造成改变液压缸的第一端的位置的第一启动系统，而第二固定系统可以包括构造成改变液压缸的第二端的位置的第二启动系统。该启动可以是以机电方式或以液压方式。第一固定系统可以包括构造成固定液压缸的第一端的位置的第一联锁系统，而第二固定系统可以包括构造成固定液压缸的第二端的位置的第二联锁系统。第一联锁系统和第二联锁系统可以以液压方式启动。通过改变蓄能器内的液压油的量而改变蓄能器内的压力。等效面积根据每个时刻所选择的液压缸而确定。这种选择由阀组支配。本发明的PTO提出了一种通过改变参数P、R和L使施加到E⑶上的制动扭矩适合不同海况的解决方案，本发明的解决方案不同于专利US 7，579，704 B2的解决方案，在专利US 7，579，704 B2的解决方案中，仅P变化。本发明的PTO允许改变制动扭矩曲线的幅值和形状，而专利US 7，579，704 B2仅容许改变制动扭矩的幅值。但是本发明的PTO的最相关优势在于反应时间大大地缩短，因为改变参数R和L所需的反应时间大大短于改变P所须的反应时间。此外，可以借助于三个电阀(阀组的一部分)选择每个启用的液压缸的作业面积(活塞面积、环形面积或活塞杆面积)。以这种方式我们的发明还容许在给定海况内使施加到E⑶上的制动扭矩适应于每一个波浪。PTO的根据关联的海况和波浪对ECD施加不同的制动扭矩的灵活性是使WEC的能量捕获最大化的关键因素之一，而本发明的PTO符合这个要求。有利的实施方式在附属权利要求中进行了限定。
为完善描述并为了提供对本发明更好的理解，提供了一组附图。所述附示了本发明的优选实施方式，所述优选实施方式不应理解为对本发明的范围进行限制，而仅仅是作为本发明如何实施的示例。附图包括以下图示图I图示出示出WEC的主要部件的框图，图中显示每一个部件的输出端与下一个部件的输入端连接。图2示出本发明的PTO的主要部件的配置。该图为仅仅包括关键部件的示意性示图。图3不出优选实施方式中的液压缸布局的方案(其中ECD的输出传动装置为轴)，其中，表示出了参数R和L。图4示出优选实施方式中的液压缸以及扭矩臂的设置方式，其中，E⑶的传动装置为轴。图5为应用于本发明的优选实施方式的液压系统配置的详细示图。图6示出本发明的优选实施方式中的布局的总体三维立体图。图7示出取决于液压缸运动且由三个电阀操纵的液压缸的可用面积，其中，a(A)为活塞面积，b(B)为环形面积而c(C)对应于活塞杆面积。图8示出具有三个电阀的一个阀组，该一个阀组控制阵列中的液压缸之一的运动。图9、图10和图11示出本发明在不同类型的实际WEC中的不同应用，其中，可以观察到本发明如何集成到其它系统中。图9示出反应机构基于两个浮动构件之间的相对运动的应用。
图10示出反应机构基于固定到旋转臂的点吸收器的运动的应用。图11示出反应机构基于固定到海底的旋转构件的运动的应用。图12示出使用一个液压缸的三个不同面积a、b和c但保持R、L和压力P恒定的每单位压力的制动扭矩曲线。图13图示出在已经限定液压缸尺寸的情况下根据R/L之比的每单位压力和每单位面积进而每单位力下的可使用的制动扭矩的可能性。图14和图15示出当使用液压缸的启用面积的组合时，每单位压力下制动扭矩的范围。该图根据R/L之比以及所限定的液压缸的尺寸描述了每单位压力下的制动扭矩，其中，ab、aC、A、c、ABab、ABa、Aab、ab和AB涉及不同使用面积。每个字母表示不同值的面积，其中，八>13>(]，&>13>。，八>&，13>13且(]>。。图16至图21示出控制扭矩曲线的不同的可能性，所述控制扭矩曲线可以根据特 定液压缸的特性通过本发明实现。
具体实施例方式图I示出WEC中的基本部件。E⑶的输出机械传动装置I联接到PTO的输入机械传动装置。PTO将可变的制动扭矩/力施加到E⑶的输出机械传动装置。由E⑶捕获的能量通过对ECD的输出机械传动装置施加制动扭矩/力的PTO被吸收。PTO的输出装置同样借助于轴机械地连接到发电机。控制系统管理WEC的所有子部分。图2为简化的PTO的示意性示图。本发明的PTO具有如下主要部件由阀组4控制的至少一个液压缸3、至少一个高压蓄能器6和一个低压蓄能器7、控制阀8、液压马达11以及用于液压缸3的至少第一固定系统5. I和第二固定系统5. 2,第一固定系统5. I和第二固定系统5. 2中的每一个具有机电的或液压的启动系统5. I. 1,5. 2. I并具有液压联锁装置5. I. 2、5. 2. 20第一固定系统5. I将液压缸3的第一端FE与E⑶输出机械传动装置I连接，而第二固定系统5. 2将液压缸3的第二端SE与WEC的结构18连接。在附图中，第一端FE为活塞杆的末端而第二端SE为液压缸的基部，但第一端FE可以为基部而第二端SE可以为活塞杆的末端。第一固定系统5. I和第二固定系统5. 2借助于铰接联接装置连接到液压缸3的第一端FE和第二端SE，且第一固定系统5. I和第二固定系统5. 2包括构造成改变液压缸3的第一端FE的位置的第一启动系统5. I. I以及构造成改变液压缸3的第二端SE的位置的第二启动系统5. 2. I。启动可以是机电式或液压式的。第一固定系统5. I包括构造成固定液压缸3的第一端FE的位置的第一液压联锁系统5. I. 2，而第二固定系统5. 2包括构造成固定液压缸3的第二端SE的位置的第二液压联锁系统5. 2. 2。图3和图4示出优选实施方式中的液压缸的布置方式(在该情况下为四个液压缸)。四个液压缸3. 1、3. 2、3. 3和3. 4为PTO的部件，这四个液压缸3. 1、3. 2、3. 3和3. 4负责借助于扭矩臂2对ECD的输出机械传动装置I施加制动扭矩，其中扭矩臂2将每个液压缸3. 1,3. 2,3. 3和3. 4与E⑶的输出机械传动装置I相连接。因此，所施加的制动扭矩由表达式T = P * Aeq * r确定，其中P为液压缸内的压力，Aeq为工作中的液压缸3. I、3. 2、3. 3和3. 4的等效面积(在PTO的输入机械传动装置的运动期间所启用的液压缸的缸面积的总和)，而r为液压缸的纵向轴线与ECD的输出机械传动装置的枢转轴线之间的最小距离。由液压缸施加的制动力可以通过改变R、L、P和Aeq来调节。可以单独调节参数R、L、P和Aeq以向E⑶的输出机械传动装置I施加可变的制动扭矩。对于给定的液压缸3. 1、3. 2,3. 3,3. 4且对于E⑶的输出机械传动装置I的确定的位置来说，r是两个变量R和L的函数。R为E⑶的输出机械传动装置I的枢转轴线PA与液压缸的第一端FE之间的最小距离，L为X平面与液压缸的第二端SE之间的最小距离，X为包括枢转轴线PA并垂直于平面Y的假想平面，平面Y由第一端FE限定且包括枢转轴线PA。X和Y必须在平静海况(浪高为0米)下确定。 距离R和L都可以借助于上述第一固定系统5. I和第二固定系统5. 2、借助于第一机电的或液压的启动系统5. I. I和第二机电的或液压的启动系统5. 2. I以及第一液压联锁系统5. I. 2和第二液压联锁系统5. 2. 2而变化。工作中的液压缸3. 1,3. 2,3. 3、3. 4通过活动阀4. 1、4. 2、4. 3和4. 4向回路提供液压油。一旦能量捕获设备的扭矩足以将所选择的液压缸3. 1、3.2、3.3和3.4的腔室内的液压油压缩到容纳在高压蓄能器6内的液压油的压力值P，液压缸3. 1、3.2、3.3、3.4的活塞杆便开始运动。高压蓄能器6内的油量越大，则高压蓄能器6内部的压力也越大。因此，通过开启和关闭阀组4和/或开启控制阀8，可将液压油引入蓄能器6或从蓄能器6排出，并且通过这种方式，可以改变液压缸3. I、3. 2、3. 3、3. 4内的工作压力。用于施加制动扭矩的Aeq的值取决于所启用的液压缸3. 1,3. 2,3. 3,3. 4。液压缸的启动将借助于分配给这些液压缸3. 1、3.2、3.3、3.4各自的阀组执行。此外，可以借助于阀组4. 1,4. 2,4. 3,4. 4中的三个电阀EV1、EV2和EV3部分，来选择每个启用的液压缸3. I、
3.2,3. 3,3. 4的作业面积(活塞面积a、环形面积b和活塞杆面积c)。参数P、R和L根据海况设置，同时液压缸3. I、3. 2、3. 3、3. 4的作业面积a、b、c的选择根据给定海况的每单个来浪进行调节。参数P、R和L可以在整个海况(即几个小时)中固定，而液压缸3. 1、3.2、3.3、3.4的作业面积a、b、c的选择可以根据单个来浪的幅值进行优化。在海况中，波浪幅值每几秒或几分钟便会改变。这意味着作业面积a、b、c的选择每几秒钟就会变化。作业面积的选择设定制动扭矩的瞬时幅值。图4更确切地示出液压缸3. 1、3. 2、3. 3、3. 4和扭矩臂2的设置方式。液压缸3. I、3. 2、3. 3、3. 4的第一端FE紧固到扭矩臂2，而液压缸3. I、3. 2、3. 3、3. 4的第二端SE紧固到WEC结构18。液压缸3. 1,3. 2,3. 3,3. 4与扭矩臂2和WEC结构18的紧固借助于直线导向器19上的球窝接头来实现，以允许液压缸3. 1,3. 2,3. 3,3. 4的第一端FE沿经过第一端FE且垂直于枢转轴线PA的第一位移轴线FDA的位移，并允许第二端SE沿经过第二端SE且平行于第一位移轴线FDA的第二位移轴线SDA的位移，并以这种方式容许改变液压缸的位置、参数R和L、进而改变参数r。位移轴线FDA、SDA必须在平静海况(浪高为0米)下限定。用于使液压缸沿直线导向器移位的启动命令由第一启动系统5. I. I和第二启动系统5. 2. I实现，第一启动系统5. I. I和第二启动系统5. 2. I可以是电动式(电动机驱动的滚珠丝杠)或液压式的(液压缸)。一旦液压缸3. 1、3.2、3.3、3.4位于所需要的距离，第一电动液压联锁系统5. I. 2和第二电动液压联锁系统5. 2. 2便使液压缸3. 1,3. 2,3. 3,3. 4固定(其待命位置互锁液压缸的位置)。图5示出本发明的简化的液压系统配置，而图6示出本发明的优选实现方式。紧固到联接于E⑶的输出机械传动装置I的扭矩臂2的液压缸3. 1,3. 2,3. 3,3. 4的阵列可以包括至少一个液压缸。这意味着用于施加制动扭矩的可能的作业面积Aeq取决于所启用的液压缸3. 1、3. 2、3. 3、3.4。每个启用的液压缸的作业面积a、b、c的选择以及液压缸3. 1、3. 2、3. 3、3. 4的启动将借助于分配给这些液压缸3. 1、3. 2、3. 3、3. 4各自的阀组
4.1、4. 2、4. 3、4. 4 来执行。每个液压缸3. 1,3. 2,3. 3、3. 4的两个腔室都通过止回阀和电阀组——以下称为阀组4. 1,4. 2,4. 3,4. 4——联接到高压蓄能器6和低压蓄能器7。阀组4. 1,4. 2,4. 3、4. 4的功能是为液压缸3. 1,3. 2,3. 3、3. 4供给低压蓄能器7的液压油并容允将液压油泵回至高压蓄能器6。此外，阀组4. I、4. 2、4. 3、4. 4容许在每种情况下停用未被选择的液压缸3. I、3. 2、3.3,3. 4，从而借助于启动每个停用的液压缸3. 1、3. 2、3. 3、3. 4的电阀EVl和EV3 (图7)，将这些液压缸3. 1,3. 2,3. 3,3. 4的两个腔室都连接至低压蓄能器7。一旦制动扭矩曲线被完全设定，则当能量捕获设备的施加扭矩高于液压缸的反作用/制动扭矩时，液压缸3的活塞杆开始移位。该运动产生从液压缸3到高压蓄能器6以及控制阀8的流动。通过保持控制阀8完全关闭，由启动的液压缸3泵送的液压油流到高压蓄能器6，由此，在波浪的输入动力能够克服制动扭矩时增加液压回路内的压力。当打开控制阀8时，通过根据控制阀8的位置调整由液压缸3泵送的液压油从而为液压马达11供应稳定流动的液压油，液压油流过液压马达11。对于给定的海况，控制阀8被调整以获得发电机12中所需要的速度值，该速度会保持在一定范围内以最大化系统的效率。因此，在给定海况下，液压马达11通过施加具有高频率、低扭矩和最小能量波动的连续的、单向的转动而致动发电机的轴。低压蓄能器7接收马达11输出的液压油并再次将其供给液压缸3。PTO设备在闭合回路中运行，这样使维护必需品最少化。这种回路需要一些辅助系统，例如安全阀13和14，油过滤系统15以及热交换器16。每个液压管路通常具有两个安全阀，其中一个安全阀位于高压管路14中而另一个安全阀连接到低压管路13。使用过滤系统15以及热交换器16以便更长期地保证可靠的液压油性能。高压蓄能器6和低压蓄能器7竖直地设置在结构5上。液压马达11和发电机12紧邻于另一结构20设置。图7是液压缸的不同可用面积一活塞面积a、环形面积b和活塞杆面积c的示意性示图，取决于电阀状态EV1、EV2、EV3以及液压缸3的运动。图8示出具有电阀4. I. 1,4. I. 2和4. I. 3的阀组4. 1，该阀组4. I控制液压缸3. I、3. 2,3. 3,3. 4的阵列中的一个液压缸3. I的运动。将液压缸腔室与高压蓄能器或低压蓄能器相连接的止回阀以及电阀成整体地形成在该阀组中。图9至图11示出本发明在现有WEC中的不同实现方式。在每个图中，参数R和L已经得到确定。每个波能转换器在传动装置内具有转动或枢转轴线PP。R为能量捕获设备的枢转或转动轴线PA与液压缸3的第一端FE之间的距离，而L是平面X和液压缸的第二端SE之间的距离，X为包括枢转轴线PA并垂直于平面Y的假想平面，平面Y通过第一端FE且包括枢转轴线PA。X和Y必须在平静海况(浪高为O米)下限定。在R和L限定时，r是液压缸的纵向轴线与ECD的输出机械传动装置的枢转轴线之间的最小距离。本发明允许制动扭矩曲线的不同的可能性，它们全都是根据所使用的液压缸的、调制过的准正弦波的变型具有不同幅值的不对称的准正弦曲线、具有不同幅值的居中的准正弦曲线等等。海浪的轮廓类似于正弦曲线。在图6的优选实施方案中，当仅有一个液压缸被启用且R、L以及高压蓄能器的压力被设定时，取决于所选择的液压缸的面积以及联接到输出机械传动装置I的扭矩臂2的运动，存在有三个制动扭矩可能性。这三个制动扭矩可能性在图12中示出。在图13中，当仅有一个液压缸被使用时，则可以设立制动扭矩的极限值。一旦液 压缸被选定，则这些极限值取决于参数R、L。阴影面积对应于每单位面积和每单位压力(m2* N/m2)的制动扭矩可能性，以及因此每单位力下的制动扭矩的可能性。图14和图15示出优选实施方式的在应用不同的可能的面积组合时的每单位压力下的制动扭矩，其中A、B和C为液压缸3. 3和3. 4的假想面积，而a、b和c为液压缸3. I和3.2的假设面积。所使用的面积的数量越多(液压缸越多)，则PTO的制动功率越大(制动扭矩)。图16至图19示出当一个液压缸正在被使用且R/L之比改变时，本发明的PTO所允许的优选实施方式的每单位压力和每单位面积下的制动扭矩控制曲线的不同可能性。每单位压力和每单位面积下的所有可能的制动扭矩值都在图中的阴影面积内。鉴于优选实施方式，图表中所不的曲线的类型表不由一个液压缸施加的控制扭矩相对于输入轴——也就是，能量捕获设备2的机械传动装置——与竖直轴线的角位移的变化。在图16至图19中所示的制动扭矩曲线是调制过的准正弦波的变型具有不同幅值的准正弦曲线、具有不同幅值的居中的准正弦曲线，等等。一旦液压缸限定，则参数R和L决定制动扭矩曲线。图16示出每单位压力、每单位面积下的制动扭矩，其中，最大值偏离中心，其可被认为是稳定的。曲线位于范围的底部、并且对应于比值R/L= 1/6且使用液压缸3. 2。图17示出每单位压力、每单位面积下的制动扭矩，其中，最大值偏离中心，其可被认为是偏离中心的准正弦曲线。该曲线对应于比值R/L = 6且使用液压缸3. 2。图18和图19示出每单位压力、每单位面积下的制动扭矩，其中，最大值位于中央，其可被认为是准正弦曲线。其可以被认为是每单位压力、每单位面积下的中上制动扭矩。在以下情形下应用该曲线当满足面积关系b = A和a = B的两个液压缸一即液压缸3. I和3. 2——对称地固定，但仅有一个液压缸在-70°至0°的范围之间使用而另一个液压缸在0°至70°的范围之间使用，这意味着使用了相同的液压缸面积但使用对称的扭矩臂。它们之间的差异涉及取决于优选实现方案的机械传动装置的运动启动的液压缸。这意味着，在使用实现面积关系A = b和a = B的两个液压缸的逆时针方向CCW运动或顺时针方向CW运动下，每单位压力、每单位面积下的有效制动扭矩可以首先启动液压缸3. I至0°之后启动液压缸3. 2，或首先启动液压缸3.2至0°之后启动液压缸3. I。当正在使用的液压缸面积大于不同液压缸的单元面积和/或面积的组合时，制动扭矩超过图13中所确立的极限值。图20和图21示出，当正在被使用的是关于优选实现方案(图7和图8)的液压缸面积组合时，曲线超出极限值的每单位压力下的制动扭矩。图20示出使用面积之间的关系为3——也就是，在指定压力水平下液压缸3. I和3. 4正在被使用——的制动扭矩曲线。图21示出使用面积之间的关系为3——也就是，在指定压力水平下液压缸3. 2和
3.3正在被使用——的制动扭矩曲线。在本文中，术语“包括”以及其派生词(诸如“所包括的”，等等)不应理解成排他 的意思，也就是说，这些术语不应理解为排除了所描述和所限定的内容可能包括其它元件、步骤等等的可能性。另一方面，本发明显然并不限于本文所描述的特定实施方式，而是还包含在如权利要求中所限定的本发明的总体范围内的可由任何本领域技术人员想到的所有变型(例如，关于对材料、尺寸、部件、构型等等的选择)。
权利要求
1.用于波能转换器(WEC)的动力输出(PTO)设备，所述动力输出(PTO)设备包括至少一个液压缸(3)，所述至少一个液压缸(3)连接至所述波能转换器(WEC)的能量捕获设备(ECD)的输出机械传动装置(I)，所述动力输出(PTO)设备能够通过所述液压缸(3)向所述输出机械传动装置(I)施加可变的制动扭矩，其特征在于，所述动力输出设备(PTO)包括第一固定系统(5. I)和第二固定系统(5. 2)，所述第一固定系统(5. I)将所述至少一个液压缸(3)的第一端(FE)连接至所述能量捕获设备(ECD)的所述输出机械传动装置(1)，所述第二固定系统(5.2)将所述至少一个液压缸(3)的第二端(SE)与所述波能转换器的结构(18)相连接，所述第一固定系统(5. I)和所述第二固定系统(5. 2)借助于铰接联接装置连接至所述液压缸(3)的所述第一端(FE)和所述第二端(SE)，并且其中，所述第一固定系统(5. I)和所述第二固定系统(5. 2)构造成通过改变距离L和距离R来改变所述至少一个液压缸(3)的位置，其中，距离R为所述能量捕获设备的所述输出机械传动装置(I)的枢转轴线(PA)与所述至少一个液压缸(3)的所述第一端(FE)之间的最小距离，而距离L为平面X与所述至少一个液压缸(3)的所述第二端(SE)之间的最小距离，平面X为包含所述枢转轴线(PA)且垂直于平面Y的假想平面，所述平面Y经过所述第一端(FE)且包含所述枢转轴线(PA)，所述平面X和所述平面Y在平静海况下限定。
2.根据权利要求I所述的用于波能转换器的动力输出设备，其中，所述第一固定系统(5. I)包括第一启动系统(5. I. I),所述第一启动系统(5. I. I)构造成改变所述液压缸(3)的所述第一端(FE)的位置，所述第二固定系统(5. 2)包括第二启动系统(5. 2. I)，所述第二启动系统(5.2. I)构造成改变所述液压缸(3)的所述第二端(SE)的位置。
3.根据权利要求2所述的用于波能转换器的动力输出设备，其中，所述第一固定系统(5. I)包括第一联锁系统(5. I. 2)，所述第一联锁系统(5. I. 2)构造成固定所述液压缸(3)的所述第一端(FE)的位置，所述第二固定系统(5. 2)包括第二联锁系统(5. 2. 2)，所述第二联锁系统(5.2.2)构造成固定所述液压缸(3)的所述第二端(SE)的位置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于波能转换器的动力输出设备，包括用于将所述至少一个液压缸(3)与至少一个高压蓄能器(6)和一个低压蓄能器(7)相连接的阀组(4)，所述阀组(4)包括电阀(EV1，EV2，EV3)，所述电阀(EV1，EV2，EV3)构造成为所述至少一个液压缸(3)选择作业面积，所述作业面积为活塞面积(a)、环形面积(b)或活塞杆面积(C)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于波能转换器的动力输出设备，包括控制阀(8)和液压马达(11)，所述控制阀(8)构造成控制从所述液压缸(3)到所述液压马达的油流。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于波能转换器的动力输出设备，包括适于与所述能量捕获设备的所述输出机械传动装置(I)相连接的扭矩臂(2)，其中，所述至少一个液压缸(3. 1、3.2、3.3、3.4)的所述第一端(FE)紧固到所述扭矩臂(2)，而所述至少一个液压缸(3. 1,3. 2,3. 3,3. 4)的所述第二端(SE)紧固到波能转换器结构(18)，所述至少一个液压缸(3. 1、3.2、3.3、3.4)与所述扭矩臂(2)和所述波能转换器结构(18)的紧固借助于直线导向器(19)上的球窝接头实现，以允许所述液压缸(3. 1,3. 2,3. 3,3. 4)的所述第一端(FE)的沿第一位移轴线(FDA)的位移和所述液压缸(3. 1、3.2、3.3、3.4)的所述第二端(SE)的沿第二位移轴线(SDA)的位移，所述第一位移轴线(FDA)经过所述第一端(FE)且垂直于所述枢转轴线(PA)，所述第二位移轴线(SDA)经过所述第二端(SE)且平行于所述第一位移轴线(FDA )，所述第一位移轴线(FDA)和所述第二位移轴线(SDA)在平静海况下限定。
全文摘要
本发明提供了一种用于波能转换的动力输出设备，其具有联接到启动装置的至少一个液压缸，使得液压缸能够在能量捕获设备上产生预定的制动扭矩，使得PTO可以将预定的低频率而高扭矩的振荡运动转换为能够联接至发电机的连续的、相对高频率而低扭矩的运动。本发明的动力输出设备因此能够针对所有类型的海水和波浪状态优化能量转换。
文档编号F03B13/18GK102705144SQ20111041445
公开日2012年10月3日 申请日期2011年12月13日 优先权日2010年12月15日
发明者乔斯巴·拉萨阿吉雷文戈亚, 弗朗切斯科·乔斯·埃斯滕索罗阿斯蒂加拉加, 胡安·卡洛斯·安托林乌瓦内哈 申请人:Tecnalia研究与创新基金