振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置制造方法
【专利摘要】一种振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置，所述的振荡浮子波浪能发电装置包括潜浮体、导向杆、浮子、液压缸、套筒，导向杆安装在潜浮体上，浮子和套筒都套装在导向杆上，液压缸的缸体通过支撑臂与套筒固接，液压缸的活塞杆与浮子固接，所述的潮位自适应装置包括波高调整框和阻尼机构。潮位自适应装置可使液压缸位置随潮位变化进行适应调整，保证了浮子与液压缸之间的有效工作距离，保证发电装置有较高的能量转换效率，同时又避免了活塞杆冲顶或脱离液压缸缸体的危险情况出现，而且潮位自适应装置完全由机械结构配合构成，不涉及电子元件以及电控系统，结构上更为简单和稳定，不会受到海洋环境的影响，长期稳定的工作在海上恶劣环境下，无须经常对其进行维护，使用和维护成本极低。
【专利说明】振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于振荡浮子型波浪能发电装置【技术领域】，具体涉及一种振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置。
【背景技术】
[0002]振荡浮子式波浪能发电装置一般应用于近岸和离岸海域，通过锚链锚住装置水下潜浮体形成浮式结构，其利用随浪升沉运动的振荡浮子部分与装置锚固部分之间的相对运动吸收波浪能，进而通过机械或液压转化形式将能量转化为电能发电。
[0003]为了使装置能够获得更大的相对运动，一般利用张力锚将水下潜浮体及装置整体结构锚固形成相对稳定的界面，水面上只有动浮子随波浪及潮位浮动。动浮子连接液压缸活塞杆，在固定在装置稳定结构上的液压缸中上下作用推动液压油做功。由于浮子随潮位会随时产生水位变化，为避免活塞杆冲顶或者脱离液压缸体，需在装置中设计一套系统控制改变液压缸高度，以保持浮子和液压缸的正常工作位置。
[0004]目前，适应潮位控制液压缸高度的一种方法是使用限位行程开关搭配螺旋升降器工作。行程开关设置上下两个，分别控制潮位上涨和潮位下落时液压缸动作。当潮位上涨时，固定在浮子上表面的触碰杆触碰到上行程开关，产生动作信号，该信号发送至控制系统，判断后认为是潮位上涨信号，发送给执行电机，电机带动螺旋升降器提升液压缸，提升高度根据潮位情况由初始设定；潮位下降时，浮子上的触碰杆触碰下形成开关，同理产生向下动作的控制信号并动作。但采用限位开关监测潮位变化存在如下缺点:海洋环境下，限位开关在机械上容易受极端波况影响发生损害，也容易受频繁的机械接触导致开关失效；在信号传输上易产生电路故障和信号失灵，并且，控制系统无法甄别浮子因潮位变化还是大波作用产生的位置变化，易发出错误指令产生误操作。
[0005]适应潮位控制液压缸高度的另一种方法是使用连杆浮球液位计搭配螺旋升降器工作。采用该种方法的波浪能发电装置一般装配验潮井，将连杆浮球液位计安装与验潮井中，通过监测验潮井中的液位上下变化来判断潮位涨落。验潮井利用连通器原理，内部液位只随潮位变化而变化，不受外部波浪影响，避免了波面起伏对潮位监测的干扰。该方法也需在波浪能发电装置下水前预设控制方法和动作指令，PLC通过逻辑判断液位计产生的信号控制螺旋升降器进行相应的动作，带动液压缸调整至安全工作位置。但采用液位计监测潮位变化存在如下缺点:由于需在波浪能发电装置上装配验潮井，使得装置整体结构变得复杂且强度下降，易产生结构变形甚至损坏；验潮井若出现堵塞情况，将直接影响液位计对外部潮位变化的监测，使得螺旋升降器无法进行正确动作；液位计顶部接线盒需做防水密封处理，若线路受潮或进水也将直接影响液位计工作性能甚至导致液位计失效。
实用新型内容
[0006]本实用新型针对上述现有技术的不足，提出了一种新的振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置。
[0007]本实用新型的振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置，所述的振荡浮子波浪能发电装置包括潜浮体、导向杆、浮子、液压缸、套筒，导向杆安装在潜浮体上，浮子和套筒都套装在导向杆上，液压缸的缸体通过支撑臂与套筒固接，液压缸的活塞杆与浮子固接，所述的潮位自适应装置包括波高调整框和阻尼机构。
[0008]所述的波高调整框固定在浮子上，包括连接板和固装在连接板上的上限位套和下限位套，上限位套和下限位套都套装在导向杆上，套筒位于上限位套和下限位套之间。
[0009]所述的阻尼机构包括固定台、缓冲杆和阻尼装置，阻尼装置安装在固定台上，固定台固定在导向杆上，缓冲杆与液压缸的缸体固接，缓冲杆设置的齿条与阻尼装置设置的阻力齿轮啮合。
[0010]优选的是，所述的阻尼装置为旋转阻尼器。
[0011]优选的是，所述的旋转阻尼器为双向旋转阻尼器。
[0012]优选的是，所述的缓冲杆竖直设置，且两侧都设置有齿条。
[0013]优选的是，缓冲杆一侧的齿条与固定台上安装的稳定齿轮啮合，另一侧的齿条与阻尼装置设置的阻力齿轮啮合。
[0014]优选的是，阻尼装置设置有两个，缓冲杆两侧的齿条分别与两个阻尼装置的阻力齿轮啮合。
[0015]本实用新型的有益效果是:潮位自适应装置可使液压缸位置随潮位变化进行适应调整，保证了浮子与液压缸之间的有效工作距离，保证发电装置有较高的能量转换效率，同时又避免了活塞杆冲顶或脱离液压缸缸体的危险情况出现，而且潮位自适应装置完全由机械结构配合构成，不涉及电子元件以及电控系统，结构上更为简单和稳定，不会受到海洋环境的影响，长期稳定的工作在海上恶劣环境下，无须经常对其进行维护，使用和维护成本极低。
[0016]不需增加潮位测量仪器，不消耗发电装置上的电能，降低设计成本和生产制造成本，可全天候正常工作，也从侧面提高了发电装置整体的输出电量。
[0017]潮位自适应装置不仅可适应正常的潮汐变化,还可适应大潮差变化和大波浪作用。
[0018]阻尼装置为旋转阻尼器，阻尼效果会随着受冲击强度的增大而增加，以适应大潮差以及大波浪的情况，而且旋转阻尼器为双向，使潮位上升和下降时，都能通过缓冲杆调节液压缸的高低位置，起到适应潮位的作用。
[0019]缓冲杆竖直，两侧都设置齿条，而且被两个齿轮啮合并加紧，使缓冲杆升降过程中移动更加稳定，也使液压缸收到竖直方向的力能够更加平顺的传递到阻尼装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图1为振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置的结构图。
【具体实施方式】
[0021]本实用新型的振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置，如图1所示，振荡浮子波浪能发电装置包括潜浮体1、导向杆2、浮子3、液压缸4、套筒5，导向杆2安装在潜浮体I上，浮子3和套筒5都套装在导向杆2上，液压缸4的缸体通过支撑臂6与套筒5固接，液压缸4的活塞杆与浮子3固接。
[0022]潮位自适应装置包括波高调整框和阻尼机构。
[0023]波高调整框固定在浮子3上，包括连接板7和固装在连接板7上的上限位套8和下限位套9，上限位套8和下限位套9都套装在导向杆2上，套筒5位于上限位套8和下限位套9之间。
[0024]阻尼机构包括固定台10、缓冲杆11和阻尼装置12，阻尼装置12为双向旋转阻尼器，安装在固定台10上，固定台10固定在导向杆2上，缓冲杆11位于固定台10设置的通过孔中，并与液压缸4的缸体固接，缓冲杆11设置的齿条与阻尼装置12设置的阻力齿轮啮八口 ο
[0025]缓冲杆11竖直设置，且两侧都设置有齿条，而固定台10上的阻尼装置可设置一个或两个。
[0026]阻尼装置12设置一个时，缓冲杆11 一侧的齿条与固定台10上安装的稳定齿轮啮合，另一侧的齿条与阻尼装置12设置的阻力齿轮啮合。
[0027]阻尼装置12设置两个时，缓冲杆11两侧的齿条分别与两个阻尼装置12的阻力齿轮啮合。
[0028]振荡浮子波浪能发电装置的潜浮体I通过锚链潜伏于水下一定位置，浮子3漂浮于水面上，并随着波浪沿着导向杆2上下振荡。
[0029]由于阻尼装置12具有限制的作用，阻力齿轮受到一定的力时才能旋转，通过阻力齿轮和齿条的啮合，从而使阻尼装置12给缓冲杆11 一定的阻力，当缓冲杆11受到的力大于阻尼装置12的阻力时，缓冲杆11使阻尼装置12的阻力齿轮克服阻力而旋转，缓冲杆11将上下移动。
[0030]而液压缸4正常工作时，液压缸4的活塞杆与缸体相对运动，缸体受到活塞杆的作用力较小，进而使缓冲杆11受到缸体给其的力也较小，不能克服阻尼装置12的阻力，阻尼装置12将阻碍缓冲杆11的升降，使缓冲杆11以及与其相连的液压缸4的缸体静止，而上下振荡的浮子3则驱动与其相连的活塞杆，将活塞杆不断的推入和抽出缸体，使液压缸4工作，通过油路驱动发电机发电。
[0031]而浮子3随着波浪上下振荡的同时，波高调整框也随之上下振荡，而且波高调整框与活塞杆同步振荡，而通过支撑臂6与液压缸4的缸体相连的套筒5位于波高调整框的上限位套8和下限位套9之间，使波高调整框限制套筒5的活动范围，从而限制液压缸4的活塞杆与缸体之间相对运动的范围，实现了防止液压缸4的活塞杆从缸体中脱出。而且上限位套8和下限位套9之间的距离设定为最大设计波高的高度，使波高调整框上下振荡时，上限位套8和下限位套9 一般不会触碰到套筒5。
[0032]当潮位上升时，波高调整框振荡的最低高度位置也随之上升，套筒5与下限位套9之间的距离逐渐缩小，当波高调整框的下限位套9接触到套筒5时，下限位套9给套筒5向上的作用力，向上的作用力通过支撑臂6传递给液压缸4的缸体。随着潮位的持续上升，向上的作用力持续增大，当向上的作用力大于阻尼装置12给缓冲杆11的阻力时，液压缸4的缸体将克服阻尼装置12的阻力而上升，实现液压缸4随着潮位的上升而上升。
[0033]当潮位下降时，波高调整框振荡的最高高度位置也随之下降，套筒5与上限位套8之间的距离逐渐缩小，当波高调整框的上限位套8接触到套筒5时，上限位套8给套筒5向下的作用力，向下的作用力通过支撑臂6传递给液压缸4的缸体。随着潮位的持续下降，向下的作用力持续增大，当向下的作用力大于阻尼装置12给缓冲杆11的阻力时，液压缸4的缸体将克服阻尼装置12的阻力而下降，实现液压缸4随着潮位的下降而下降。
[0034]潮位自适应装置根据上述工作方式，最终实现液压缸4适应潮位的变化。
【权利要求】
1.一种振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置，所述的振荡浮子波浪能发电装置包括潜浮体(I)、导向杆(2)、浮子(3)、液压缸(4)、套筒(5)，导向杆⑵安装在潜浮体(I)上，浮子⑶和套筒(5)都套装在导向杆(2)上，液压缸⑷的缸体通过支撑臂(6)与套筒(5)固接，液压缸(4)的活塞杆与浮子(3)固接，其特征在于，所述的潮位自适应装置包括波高调整框和阻尼机构， 所述的波高调整框固定在浮子(3)上，包括连接板(7)和固装在连接板(7)上的上限位套⑶和下限位套(9)，上限位套⑶和下限位套(9)都套装在导向杆(2)上，套筒(5)位于上限位套(8)和下限位套(9)之间； 所述的阻尼机构包括固定台(10)、缓冲杆(11)和阻尼装置(12)，阻尼装置(12)安装在固定台(10)上，固定台(10)固定在导向杆(2)上，缓冲杆(11)与液压缸⑷的缸体固接，缓冲杆(11)设置的齿条与阻尼装置(12)设置的阻力齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置，其特征在于，所述的阻尼装置(12)为旋转阻尼器。
3.根据权利要求1所述的振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置，其特征在于，所述的旋转阻尼器为双向旋转阻尼器。
4.根据权利要求1所述的振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置，其特征在于，所述的缓冲杆(11)竖直设置，且两侧都设置有齿条。
5.根据权利要求4所述的振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置，其特征在于，缓冲杆(11) 一侧的齿条与固定台(10)上安装的稳定齿轮啮合，另一侧的齿条与阻尼装置(12)设置的阻力齿轮啮合。
6.根据权利要求4所述的振荡浮子波浪能发电装置的潮位自适应装置，其特征在于，阻尼装置(12)设置有两个，缓冲杆(11)两侧的齿条分别与两个阻尼装置(12)的阻力齿轮口凶合。
【文档编号】F03B11/00GK204212909SQ201420606424
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】史宏达, 曹飞飞, 刘臻, 曲娜, 赵环宇, 胡戈行, 韩治 申请人:中国海洋大学