一種多浮桿波浪能發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種多浮桿波浪能發(fā)電裝置，包括浮標(biāo)殼體、浮桿、液壓缸、液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，所述的浮標(biāo)殼體為封閉式中空腔體，浮標(biāo)殼體內(nèi)部安裝有若干液壓缸，每個(gè)液壓缸活塞桿頂端有滑移輪；與液壓缸數(shù)量相同的浮桿一端連接浮球，另一端穿過浮標(biāo)殼體側(cè)壁，連接滑移輪；所述的浮桿與浮標(biāo)殼體側(cè)壁鉸接，在波浪作用下帶動(dòng)活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)；各個(gè)液壓缸通過設(shè)置有單向閥件的輸油管連接蓄能器，確保液壓油在液壓缸、高壓蓄能器、液壓馬達(dá)、油箱和低壓蓄能器之間單向循環(huán)；液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。本發(fā)明響應(yīng)速度快，能適應(yīng)不同頻率的海況，適合于小型發(fā)電領(lǐng)域，應(yīng)用靈活，不受來波方向影響且吸收波浪能充分，具有更高的效率。
【專利說明】
一種多浮桿波浪能發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及新能源設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種波浪能發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球能源危機(jī)愈演愈烈，開發(fā)利用各種新形式的可再生能源成為世界各國日益關(guān)注的焦點(diǎn)。以波浪能為代表的海洋能源具有儲(chǔ)量巨大、清潔并可再生的特點(diǎn)，是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ奶娲茉葱问?。其中波浪能以機(jī)械能的形式出現(xiàn)，是品位最高的海洋能，全球可利用的波浪能約為20億KW，我國約為I億KW ο世界各海洋大國均十分重視波浪能的研究利用，先后發(fā)明了振蕩水柱式、擺式、筏式、收縮波道式、振蕩浮子式、鴨式等波浪能轉(zhuǎn)換裝置。我國海岸線狹長、海域廣闊，波浪能發(fā)電技術(shù)替代部分常規(guī)能源，可以為邊遠(yuǎn)海域的國防、海洋開發(fā)等活動(dòng)提供能量。這對(duì)于節(jié)約海洋開發(fā)成本，增強(qiáng)國防力量都有著重要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。
[0003]目前世界上的波浪能利用方式有振蕩水柱式、擺式、筏式、收縮波道式、振蕩浮子式、鴨式等。但是，這些波浪能發(fā)電裝置往往都存在著波浪能俘獲和利用的效率低、或者裝置體積巨大、使用不靈活等問題。如振蕩浮子式在特定的波浪頻率下具有最高的發(fā)電效率，但切換到其它頻率時(shí)效率下降嚴(yán)重。振蕩水柱式、鴨式要求有一定的波高，而實(shí)際上我國近海由于受地形影響，小波浪的情況較多。
[0004]在公開號(hào)為102094746A的發(fā)明創(chuàng)造中，公開了一種單擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)，該裝置利用漂浮體內(nèi)部的重錘在隨波浪擺動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能發(fā)電，但重錘擺動(dòng)的固有頻率為定值，無法適應(yīng)海況不斷變化的實(shí)際情況。當(dāng)擺錘固有頻率與海浪頻率不匹配時(shí)，發(fā)電效率低下。
[0005]由于以上原因，現(xiàn)有的波浪能發(fā)電裝置不能很好地應(yīng)用于實(shí)際，尤其不能很好地應(yīng)用于小功率波浪能發(fā)電領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種多浮桿波浪能發(fā)電裝置，以中小型海洋浮標(biāo)為應(yīng)用對(duì)象，能夠很好的利用波浪能發(fā)電，增強(qiáng)海洋浮標(biāo)的自持能力，減少維護(hù)成本。本發(fā)明采用作升沉運(yùn)動(dòng)的多個(gè)浮球與呈穩(wěn)定姿態(tài)的浮標(biāo)主體的組合結(jié)構(gòu)，利用受波浪激勵(lì)作用的浮球與浮標(biāo)主體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)俘獲波浪能，不受來波方向影響，俘獲波浪能效率尚O
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括浮標(biāo)殼體、浮桿、液壓缸、液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)。
[0008]所述的浮標(biāo)殼體為封閉式中空腔體，浮標(biāo)殼體內(nèi)部安裝有若干液壓缸，每個(gè)液壓缸活塞桿頂端有滑移輪;與液壓缸數(shù)量相同的浮桿一端連接浮球，另一端穿過浮標(biāo)殼體側(cè)壁，連接滑移輪;所述的浮桿與浮標(biāo)殼體側(cè)壁鉸接，在波浪作用下帶動(dòng)活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)；各個(gè)液壓缸通過設(shè)置有單向閥件的輸油管連接蓄能器，確保液壓油在液壓缸、高壓蓄能器、液壓馬達(dá)、油箱和低壓蓄能器之間單向循環(huán);液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。
[0009]所述的高壓蓄能器通過壓力控制閥連接液壓馬達(dá)，所述的低壓蓄能通過壓力控制閥連接液壓缸;液壓缸中的油性介質(zhì)進(jìn)入高壓蓄能器中蓄能;油壓增大到設(shè)定壓力時(shí)，高壓蓄能器的壓力控制閥打開，油性介質(zhì)從高壓蓄能器中輸出，進(jìn)入液壓馬達(dá)，帶動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)；油箱中的油性介質(zhì)進(jìn)入低壓蓄能器中蓄能;油壓增大到設(shè)定壓力時(shí)，低壓蓄能器的壓力控制閥打開，油性介質(zhì)從低壓蓄能器中輸出，進(jìn)入液壓缸。
[0010]所有的液壓缸連接同一個(gè)高壓蓄能器和同一個(gè)低壓蓄能器。
[0011]所述的浮標(biāo)殼體上端有儀器平臺(tái)，儀器平臺(tái)上安置太陽能電池板和儀器架，儀器架上端安裝有風(fēng)速儀、航標(biāo)燈和通訊天線。
[0012]所述的浮標(biāo)殼體下部有重力球，確保浮標(biāo)殼體能夠在風(fēng)浪中始終保持豎直姿態(tài)。
[0013]本發(fā)明還包括錨鏈、重力錨和抓力錨，所述的重力錨和抓力錨通過錨鏈連接浮標(biāo)殼體下端，使浮標(biāo)殼體系留在設(shè)定海域中。
[0014]所述浮桿的長度為海浪起伏波長的二分之一。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:工作時(shí)浮球受浮力和自身重力的雙重驅(qū)動(dòng)，響應(yīng)速度快，相比于單擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)，更能適應(yīng)不同頻率的海況。浮桿最佳長度為波長的二分之一，適合于小型發(fā)電領(lǐng)域，應(yīng)用靈活。多個(gè)浮球周向布置，可吸收各個(gè)方向的波浪能，不受來波方向影響且吸收波浪能充分，相比于單擺式波浪能發(fā)電系統(tǒng)，具有更高的效率。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的浮標(biāo)主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中，O1-儀器架，02-太陽能電池板，03-儀器平臺(tái)，04-浮標(biāo)殼體，05-重力球，06-錨鏈，07-重力錨，08-抓力錨，09-浮球，10-浮桿，11-浮桿支架，12-滑移輪，13-液壓缸，14-液壓缸出油口 A，15-活塞前側(cè)油管，16-活塞后側(cè)油管，17-液壓缸出油口B，18-出油單向閥A，19-進(jìn)油單向閥A，20-出油單向閥B，21-進(jìn)油單向閥B，22-高壓蓄能器，23-低壓蓄能器，24-出油管，25-進(jìn)油管，26-油箱，27-液壓馬達(dá)，28-發(fā)電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實(shí)施例。
[0022]本發(fā)明提供的多浮桿波浪能發(fā)電裝置，包括浮標(biāo)主體，錨泊系統(tǒng)，波浪能俘獲系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)。浮標(biāo)主體漂浮在海面上，由錨泊系統(tǒng)系留，波浪能俘獲系統(tǒng)分布在浮標(biāo)主體四周，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置在浮標(biāo)主體內(nèi)。
[0023]所述浮標(biāo)主體包括儀器平臺(tái)-浮標(biāo)殼體-重力球。儀器平臺(tái)位于浮標(biāo)主體的頂端，儀器平臺(tái)上安置太陽能電池板和儀器架，儀器架上端安裝有風(fēng)速儀-航標(biāo)燈和通訊天線。儀器平臺(tái)與下方的浮標(biāo)殼體連接。浮標(biāo)殼體內(nèi)部有液壓缸，液壓缸活塞桿上端有滑移輪。浮標(biāo)殼體下部有重力球，可使浮標(biāo)主體能夠在風(fēng)浪中始終保持豎直姿態(tài)。
[0024]所述錨泊系統(tǒng)包括錨鏈-重力錨和抓力錨，錨鏈分別連接浮標(biāo)主體下端的重力球和設(shè)置在海底的重力錨-抓力錨，使多浮桿波浪能發(fā)電裝置系留在海中。
[0025]所述波浪能俘獲系統(tǒng)包括浮球-浮桿-浮桿支架。浮桿的一端與浮球相連。浮桿中部的支點(diǎn)與浮桿支架鉸接，浮桿支架固連在浮標(biāo)殼體上。浮桿的另一端與液壓缸上端伸出的活塞桿的上端的滑移輪滾動(dòng)接觸，滑移輪與液壓缸上端伸出的活塞桿的上端連接。浮球在波浪的作用下上下波動(dòng)，帶動(dòng)浮桿一端上下擺動(dòng)。
[0026]所述液壓傳動(dòng)系統(tǒng)包括蓄能器組-單向閥件-輸油管。蓄能器組-單向閥件-輸油管設(shè)置在浮標(biāo)主體內(nèi)。蓄能器組通過輸油管與液壓缸連接，輸油管設(shè)置單向閥件。
[0027]蓄能器組包括高壓蓄能器和低壓蓄能器，輸油管包括活塞前側(cè)油管-活塞后側(cè)油管-進(jìn)油管和出油管，單向閥包括進(jìn)油單向閥-進(jìn)油單向閥-出油單向閥和出油單向閥。
[0028]與液壓缸出油口相連的活塞前側(cè)油管通過出油單向閥和進(jìn)油單向閥分別與高壓蓄能器和低壓蓄能器連接，與液壓缸出油口相連的活塞后側(cè)油管通過出油單向閥和進(jìn)油單向閥分別與高壓蓄能器和低壓蓄能器連接。
[0029]高壓蓄能器通過壓力控制閥與出油管連接，低壓蓄能通過壓力控制閥與進(jìn)油管連接。
[0030]所述發(fā)電系統(tǒng)包括油箱-液壓馬達(dá)-發(fā)電機(jī)，發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置在浮標(biāo)主體內(nèi)。油箱-液壓馬達(dá)與液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的蓄能器組由輸油管連接，液壓馬達(dá)連接發(fā)電機(jī)。
[0031]本發(fā)明所涉及的新型多浮桿波浪能發(fā)電裝置在海面上呈漂浮狀態(tài)，通過錨泊系統(tǒng)固定在海底，通過重力球增強(qiáng)裝置在風(fēng)浪中的穩(wěn)定性。在波浪作用下，浮球會(huì)產(chǎn)生一定周期和振幅的隨波運(yùn)動(dòng)，并與波浪產(chǎn)生共振;做升沉運(yùn)動(dòng)的浮球帶動(dòng)浮桿繞固定支點(diǎn)擺動(dòng)，驅(qū)使液壓缸的活塞桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)液壓缸中的油性介質(zhì)進(jìn)入液壓系統(tǒng)形成回路;液壓缸工作時(shí)活塞桿做雙向運(yùn)動(dòng)，單向閥使液壓缸排出的介質(zhì)始終為單向回路;油性介質(zhì)從液壓缸中通過油管輸出，進(jìn)入高壓蓄能器增壓，再進(jìn)入液壓馬達(dá);液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)利用波浪能發(fā)電。
[0032]所述浮桿的長度為海浪起伏波長的二分之一。
[0033]本發(fā)明的實(shí)施例如圖所示，多浮桿波浪能發(fā)電裝置包括浮標(biāo)主體、錨泊系統(tǒng)、波浪能俘獲系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)。浮標(biāo)主體漂浮在海面上，由錨泊系統(tǒng)系留，波浪能俘獲系統(tǒng)分布在浮標(biāo)主體四周，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)設(shè)置在浮標(biāo)主體內(nèi)。
[0034]所述浮標(biāo)主體包括儀器平臺(tái)03、浮標(biāo)殼體04、重力球05。儀器平臺(tái)03位于浮標(biāo)主體的頂端，儀器平臺(tái)03上安置太陽能電池板02和儀器架01，儀器架01上端安裝有風(fēng)速儀、航標(biāo)燈和通訊天線。儀器平臺(tái)03與下方的浮標(biāo)殼體04連接。浮標(biāo)殼體04內(nèi)部有液壓缸13，液壓缸活塞桿上端有滑移輪12。浮標(biāo)殼體04下部有重力球05，可使浮標(biāo)主體能夠在波浪中始終保持豎直姿態(tài)。
[0035]所述錨泊系統(tǒng)包括錨鏈06、重力錨07和抓力錨08，錨鏈06分別連接浮標(biāo)主體下端的重力球05和設(shè)置在海底的重力錨07、抓力錨08，使多浮桿波浪能發(fā)電裝置系留在海中。
[0036]所述波浪能俘獲系統(tǒng)包括浮球09、浮桿10、浮桿支架U。浮桿的一端與浮球相連。浮桿1中部的支點(diǎn)與浮桿支架11鉸接，浮桿支架11固連在浮標(biāo)殼體04上。浮桿1的另一端與液壓缸13上端伸出的活塞桿的上端的滑移輪12滾動(dòng)接觸，滑移輪12與液壓缸13上端伸出的活塞桿的上端連接。浮球09在波浪的作用下上下波動(dòng)，帶動(dòng)浮桿10的一端上下擺動(dòng)，帶動(dòng)液壓缸13上的活塞桿也將做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)液壓缸13吸油和排油。
[0037]所述液壓傳動(dòng)系統(tǒng)包括蓄能器組、單向閥件、輸油管。蓄能器組、單向閥件、輸油管設(shè)置在浮標(biāo)主體內(nèi)。蓄能器組通過輸油管與液壓缸13連接，輸油管設(shè)置單向閥件。蓄能器組包括高壓蓄能器22和低壓蓄能器23，輸油管包括活塞前側(cè)油管15、活塞后側(cè)油管16、進(jìn)油管25和出油管24，單向閥包括進(jìn)油單向閥A19、進(jìn)油單向閥B21、出油單向閥A18和出油單向閥B20。
[0038]與液壓缸出油口A14相連的活塞前側(cè)油管15通過出油單向閥A18和進(jìn)油單向閥A19分別與高壓蓄能器22和低壓蓄能器23連接，與液壓缸出油口 B17相連的活塞后側(cè)油管16通過出油單向閥B20和進(jìn)油單向閥B21分別與高壓蓄能器22和低壓蓄能器23連接。
[0039]高壓蓄能器22通過壓力控制閥與出油管24連接，低壓蓄能23通過壓力控制閥與進(jìn)油管25連接。
[0040]當(dāng)進(jìn)油管25中油性介質(zhì)壓力不足時(shí)，油性介質(zhì)進(jìn)入低壓蓄能器23中蓄能；油壓增大到一定程度，低壓蓄能器23的壓力控制閥打開，油性介質(zhì)從低壓蓄能器23中輸出，進(jìn)入液壓缸13。
[0041]所述發(fā)電系統(tǒng)包括油箱26、液壓馬達(dá)27、發(fā)電機(jī)28。油箱26通過進(jìn)油管25與低壓蓄能器23連接，液壓馬達(dá)27通過出油管24與高壓蓄能器22連接，液壓馬達(dá)27通過油管與油箱26連接。液壓馬達(dá)27的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接發(fā)電機(jī)28電樞。
[0042]液壓缸13出油油壓不足時(shí)，油性介質(zhì)進(jìn)入高壓蓄能器22中蓄能；油壓增大到一定程度，高壓蓄能器22的壓力控制閥打開，油性介質(zhì)從高壓蓄能器22中輸出，進(jìn)入發(fā)電系統(tǒng)，帶動(dòng)液壓馬達(dá)27轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)27帶動(dòng)發(fā)電機(jī)28轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。
[0043]所有液壓缸的出油單向閥A18和出油單向閥B20與同一個(gè)高壓蓄能器22連接，所有液壓缸的進(jìn)油單向閥A19和進(jìn)油單向閥B21與同一個(gè)低壓蓄能器23連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多浮桿波浪能發(fā)電裝置，包括浮標(biāo)殼體、浮桿、液壓缸、液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，其特征在于:所述的浮標(biāo)殼體為封閉式中空腔體，浮標(biāo)殼體內(nèi)部安裝有若干液壓缸，每個(gè)液壓缸活塞桿頂端有滑移輪;與液壓缸數(shù)量相同的浮桿一端連接浮球，另一端穿過浮標(biāo)殼體側(cè)壁，連接滑移輪;所述的浮桿與浮標(biāo)殼體側(cè)壁鉸接，在波浪作用下帶動(dòng)活塞桿往復(fù)運(yùn)動(dòng);各個(gè)液壓缸通過設(shè)置有單向閥件的輸油管連接蓄能器，確保液壓油在液壓缸、高壓蓄能器、液壓馬達(dá)、油箱和低壓蓄能器之間單向循環(huán);液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多浮桿波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述的高壓蓄能器通過壓力控制閥連接液壓馬達(dá)，所述的低壓蓄能通過壓力控制閥連接液壓缸;液壓缸中的油性介質(zhì)進(jìn)入高壓蓄能器中蓄能；油壓增大到設(shè)定壓力時(shí)，高壓蓄能器的壓力控制閥打開，油性介質(zhì)從高壓蓄能器中輸出，進(jìn)入液壓馬達(dá)，帶動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)； 油箱中的油性介質(zhì)進(jìn)入低壓蓄能器中蓄能；油壓增大到設(shè)定壓力時(shí)，低壓蓄能器的壓力控制閥打開，油性介質(zhì)從低壓蓄能器中輸出，進(jìn)入液壓缸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多浮桿波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所有的液壓缸連接同一個(gè)高壓蓄能器和同一個(gè)低壓蓄能器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多浮桿波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述的浮標(biāo)殼體上端有儀器平臺(tái)，儀器平臺(tái)上安置太陽能電池板和儀器架，儀器架上端安裝有風(fēng)速儀、航標(biāo)燈和通訊天線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多浮桿波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述的浮標(biāo)殼體下部有重力球，確保浮標(biāo)殼體能夠在風(fēng)浪中始終保持豎直姿態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多浮桿波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:還包括錨鏈、重力錨和抓力錨，所述的重力錨和抓力錨通過錨鏈連接浮標(biāo)殼體下端，使浮標(biāo)殼體系留在設(shè)定海域中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多浮桿波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述浮桿的長度為海浪起伏波長的二分之一。
【文檔編號(hào)】F03B13/14GK106050540SQ201610517110
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月4日
【發(fā)明人】王冠華, 毛昭勇, 王馳宇, 包亨達(dá), 姬文忠, 王媖, 李波
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)