专利名称：液压式组合型振荡浮子波能发电装置的制作方法
技术领域：
本发明属于波浪能发电技术领域，特别涉及一种液压式组合型振荡浮子波能发电装置。
背景技术：
波能发电装置在进行波能发电时，通常包含两个能量转换过程首先是将波浪能转换为可供发电机利用的机械能形式，即能量的一次转换过程；其次是通过发电机将机械能转换为电能进行输出，即能量的二次转换过程。波能转换装置的核心问题是能量的一次转换过程。波浪能在第一次转换过程中产生的机械能的形式，有利用波浪上下运动直接转换成机械运动的；有利用波浪上下运动产生气流或水流去驱动涡轮发电的；也有利用波浪装置的摆动或转动产生气流或水流去驱动涡轮机发电；或把低压大波浪变成小体积高压水，然后引入高位水池产生水头带动涡轮机发电的。目前常用的波能发电装置主要有以下两种振荡水柱式波能发电装置安全可靠性高但波能转换率较低，现有振荡水柱式波能发电装置多为航标灯等微型电力设备供电，输出功率较小；近岸振荡水柱式波能发电装置对海岸地形要求较高。越浪式波能发电装置的结构简单、波能转换率较高，但由于对材料要求较高，且极易在波浪作用下发生破坏，丧失工作能力，维修及保护成本较高。与欧美国家沿海海域波高大、能流密度高相比，我国沿海海域波浪能周期短、波高小，可利用率较低，不适用于以上两种方式。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种能量转换效率较高，可在不同水深条件下工作，装置的建造成本相对低，输出电能相对稳定，应用广泛的液压式组合型振荡浮子波能发电装置。本发明的技术方案是一种液压式组合型振荡浮子波能发电装置，其包括发电系统和固定系统。其中，固定系统包括浮箱和固定架，固定架为正方体结构，其固定连接于浮箱顶部，固定架顶部设置横梁，固定架侧面四角分别设置立柱，立柱为四棱柱结构。发电系统包括浮子、能量转换装置和能量输出装置。浮子套装于固定架的立柱上，沿立柱上下运动。浮子顶部和底部分别设有四个相同的用以限制浮子水平方向运动的导向装置。导向装置能消除波浪对浮子水平倾覆振荡的影响，有利于波能的收集和转换。能量转换装置包括混合罐、液压马达和四组相同的、分别设置于固定架侧面四角立柱上的液压传动机构。混合罐和液压马达设置于固定架的横梁上。液压传动机构包括液压缸、进水管、输水管A和输水管B。每根立柱的四个侧面分别设有一个液压缸。液压缸位于浮子上方，其套筒端与立柱固定连接，其活塞杆通过导向装置的支撑架与浮子固定连接；进水管一端伸入海水中，另一端连通于液压缸套筒的进水口 ；输水管A —端连通于液压缸套筒的出水口，另一端连通于输水管B，输水管B —端连通于输水管A的出口，另一端连通于混合罐的入水口。混合罐的出水口与液压马达的进水口连通，液压马达的出水口处设置排水管，将多余的水排出。所述进水管、输水管A、输水管B和排出管上均设有单向阀。所述能量输出装置设置于固定架的横梁上，其输入端与液压马达的输出端连接。所述能量输出装置为发电机。所述导向装置包括导向轮和支撑架。支撑架固定于浮子上，导向轮的轮轴固定于支撑架上，导向轮与所述固定架的立柱侧面接触。所述浮箱为空心结构，其内部可以根据海况灌注适量的海水或沙子进行配重，达到使整个发电装置下沉至水面以下一定深度，浮子在合适位置进行上下振荡运动的目的，同时能够保证发电装置整体在运作时的稳定性。固定系统结构简单，且可灵活配重，提高了整个发电装置的稳定性和可靠性，便于加工与实施，经济性较好。所述浮子为底部呈倒锥形的空心圆柱体。该结构有利于收集更多的波能，且其内部空心可以根据海况装载配重。浮子表层涂防腐漆，以防止在被海水腐蚀。本发明的有益效果在于1、属于漂浮式波能发电装置，波能利用率高，适用于不同海况，不受潮差影响，同时受水深条件的限制小，特别是在超过40m的深水区也可以正常工作。2、与波浪直接接触，能量转换次数少，提高了能量转换率。3、将单个浮子进行组合，进一步提高了波能利用率及装置的可靠性。4、结构简单，活动部件较少，整体稳定性高，可靠度好，能兼顾结构的可靠性及波能转换率。5、对波浪的随动性优越，可靠性高、使用寿命长、效率低、易于拆卸和组装，便于安装布防和维修。6、建造成本较低，输出电能稳定，可用于对装置的保护要求不太高，波能密度低的区域。
图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明中单组液压传动机构的结构示意图；图3是本发明中导向装置的结构示意图；图4是本发明中液压缸与浮子连接的局部放大图；图5是本发明中浮子的结构示意图。图中1、固定系统，I1、发电系统，101、固定架，102、立柱，103、浮箱，104、横梁，201、浮子，202、导向装置，203、进水管，204、液压缸，205、发电机，206、液压马达，207、混合罐，208、排水管，209、输水管B，210、输水管A，211、轮轴，212、导向轮，213、支撑架，214、活塞杆。
具体实施例方式以下结合附图和实施例具体说明本发明。实施例1
如图1-图4所示本发明包括发电系统II和固定系统I。其中，固定系统I包括浮箱103和固定架101，固定架101为正方体结构，其固定连接于浮箱103顶部，固定架101顶部设置横梁104，固定架101侧面四角分别设置立柱102，立柱102为四棱柱结构。发电系统II包括浮子201、能量转换装置和能量输出装置。四根立柱102上分别套装有浮子201，浮子201沿立柱102上下运动。每个浮子201的顶部和底部均设有四个相同的用以限制浮子201水平方向运动的导向装置202。导向装置202能消除波浪对浮子201水平倾覆振荡的影响，有利于波能的收集和转换。导向装置202包括导向轮212和支撑架213。支撑架213固定于浮子201上，导向轮212的轮轴211固定于支撑架213上，导向轮212与固定架101的立柱102侧面接触。能量转换装置包括混合罐207、液压马达206和四组相同的、分别设置于固定架101侧面四角立柱102上的液压传动机构。混合罐207和液压马达206设置于固定架101的横梁104上。液压传动机构包括液压缸204、进水管203、输水管A210和输水管B209。每根立柱102的四个侧面分别设有一个液压缸204。每组液压传动机构包括四个液压缸204、四根进水管203、四根输水管A210和一根输水管B209。液压缸204位于浮子201上方，其套筒端与立柱102固定连接，其活塞杆214通过导向装置202的支撑架213与浮子201固定连接；进水管203 —端伸入海水中，另一端连通于液压缸204套筒的进水口 ；输水管A210一端连通于液压缸204套筒的出水口，另一端连通于输水管B209，四根输水管A210的出口均连通于输水管B209的进水口，输水管B209出水口连通于混合罐207的入水口。混合罐207的出水口与液压马达206的进水口连通，液压马达206的出水口处设置排水管208，将多余的水排出。所有进水管203、输水管A210、输水管B209和排出管上均设有单向阀。能量输出装置为发电机205,其设置于固定架101的横梁104上,发电机205输入轴与液压马达206的输出轴通过联轴器连接。其工作过程如下不同方向、频率的波浪拍打到浮子201，浮子201吸收波浪能，当浮子201受到波浪向上的力时，浮子201上升，波浪能转换为浮子201的机械能。浮子201带动液压缸204的活塞杆214向上运动，进水管203上设置单向阀，海水只能从进水管203中进入液压缸204中，液压缸204中的海水在活塞杆214的作用下通过输水管A210和输水管B209进入混合罐207中。当混合罐207中的海水存量达到一定程度时，通过混合罐207的出水口排出冲击液压马达206,从而带动发电机205发电。液压马达206通过排出管将海水直接排出。当浮子201下降时，液压缸204的活塞杆214随之向下运动，输水管A210和输水管B209上均设置单向阀，海水只能从液压缸204中流向混合罐207，而不能反向流动，活塞杆214向下运动，液压缸204内压力减小，海水从进水管203倒灌入液压缸204中。主要技术指标本发明装机容量为10kW，并达到发电能力5kW水平，波能转换率高于15%，连续运行10小时，总发电量达至Ij 200kff · h。实施例2除以下区别外，其他同实施例1。浮箱103为空心结构，其内部可以根据海况灌注适量的海水或沙子进行配重，达到使整个发电装置下沉至水面以下一定深度，浮子201在合适位置进行上下振荡运动的目的，同时能够保证发电装置整体在运作时的稳定性。固定系统I结构简单，且可灵活配重，提高了整个发电装置的稳定性和可靠性，便于加工与实施，经济性较好。浮箱103通过本身的自重及箱内沙子的配重，提供向下的拉力，使整个发电装置能浸入海底一定深度，使浮子201沿立柱102做上下正常往复振荡运动，进水管203插入水面以下。同时，浮箱103也提供一定的浮力，当波高较小时，浮子201与立柱102之间也能做相对运动，即保证浮子201始终处于工作状态。实施例3除以下区别外，其他同实施例1。如图5所示，浮子201为底部呈倒锥形的空心圆柱体。该浮子201结构有利于收集更多的波能，且其内部空心可以根据海况装载配重。浮子201表层涂防腐漆，以防止在被海水腐蚀。
权利要求
1.一种液压式组合型振荡浮子波能发电装置，包括发电系统和固定系统，其特征在于， 所述固定系统包括浮箱和固定架，固定架为正方体结构，其固定连接于浮箱顶部，固定架顶部设置横梁，固定架侧面四角分别设置立柱，立柱为四棱柱结构； 所述发电系统包括浮子、能量转换装置和能量输出装置，浮子套装于固定架侧面的立柱上，沿立柱上下运动，浮子顶部和底部分别设有四个相同的用以限制浮子水平方向运动的导向装置，所述能量转换装置包括混合罐、液压马达和四组相同的、分别设置于固定架侧面四角立柱上的液压传动机构，混合罐和液压马达设置于固定架的横梁上，液压传动机构包括液压缸、进水管、输水管A和输水管B，每根立柱的四个侧面分别设有一个液压缸，液压缸位于浮子上方，其套筒端与立柱固定连接，其活塞杆通过导向装置的支撑架与浮子固定连接；进水管一端伸入海水中，另一端连通于液压缸套筒的进水口 ；输水管A—端连通于液压缸套筒的出水口，另一端连通于输水管B,输水管B—端连通于输水管A的出口，另一端连通于混合罐的入水口。混合罐的出水口与液压马达的进水口连通，液压马达的出水口处设置排水管，所述进水管、输水管A、输水管B和排出管上均设有单向阀；所述能量输出装置设置于固定架的横梁上，其输入端与液压马达的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的波能发电装置，其特征在于，所述导向装置包括导向轮和支撑架；支撑架固定于浮子上，导向轮的轮轴固定于支撑架上，导向轮与所述固定架的立柱侧面接触。
3.根据权利要求1所述的波能发电装置，其特征在于，所述能量输出装置为发电机。
4.根据权利要求1所述的波能发电装置，其特征在于，所述浮箱为空心结构。
5.根据权利要求1所述的波能发电装置，其特征在于，所述浮子为底部呈倒锥形的空心圆柱体。
全文摘要
本发明涉及液压式组合型振荡浮子波能发电装置。其包括发电系统和固定系统。固定系统包括浮箱和固定架，固定架为正方体结构，其固定连接于浮箱顶部，固定架顶部设置横梁，固定架侧面四角分别设置立柱，立柱为四棱柱结构。发电系统包括浮子、能量转换装置和能量输出装置。浮子套装于固定架的立柱上。浮子顶部和底部分别设有四个相同的用以限制浮子水平方向运动的导向装置。能量转换装置包括混合罐、液压马达和四组相同的、分别设置于固定架侧面四角立柱上的液压传动机构。混合罐和液压马达设置于固定架的横梁上。液压传动机构包括液压缸、进水管、输水管A和输水管B。本发明能量转换率高，可靠性好，建造成本低，输出电能稳定，应用广泛。
文档编号F03B13/22GK103061962SQ20131003685
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者史宏达, 刘臻, 马哲, 曹飞飞, 曲娜, 王金龙, 高人杰, 薛坤 申请人:中国海洋大学