專利名稱：一種浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)，特別的涉及一種八組杠桿式浮體結(jié)合具 有液壓泵功能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置所構(gòu)成的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
利用海洋能量發(fā)電具有儲(chǔ)量巨大、能量強(qiáng)且環(huán)保等眾多優(yōu)勢(shì)，所以人類很早就 開展了利用海洋能量發(fā)電的研究，早在1799年一位法國(guó)人便發(fā)明了海浪發(fā)電，到了 1911 年便誕生了世界上第一個(gè)海浪發(fā)電裝置。上世紀(jì)七十年代以來，由于能源危機(jī)，西方主 要國(guó)家都投入了大量人力物力進(jìn)行海洋能量發(fā)電的研究，中國(guó)、印度等發(fā)展中國(guó)家也陸 續(xù)開展了各種海浪發(fā)電的研究(《發(fā)電設(shè)備》2007年第6期)。海浪發(fā)電的種類很多，裝置主要分為設(shè)置在岸上的和漂浮在海里的兩大類， 如CN101311524A所公開的就是一種海岸固定式海浪發(fā)電系統(tǒng)，而CN101169097A則是 一種漂浮式海浪發(fā)電系統(tǒng)。海浪發(fā)電系統(tǒng)就能量傳遞形式而言有采用直接機(jī)械傳動(dòng)如 CN1279349A、低壓水力傳動(dòng)如USP3973864、高壓液壓傳動(dòng)如CN85108325A以及氣動(dòng)傳 動(dòng)如CN100359159C。實(shí)際上根據(jù)其原理可以最簡(jiǎn)單地分為空氣式如CN101158329A、擺 式如CN100516508C與聚波蓄能式三種。也有些文獻(xiàn)中把海浪發(fā)電裝置分為點(diǎn)頭鴨式、 筏式、軟管泵式、波能組件式、串聯(lián)折葉式、多共振蕩水柱式、海蛘式、擺板式、后向 彎管浮體式等十余種(《海洋技術(shù)》第12卷第3期1993年9月)。在這些眾多的海浪發(fā)電方式中，相對(duì)于固定式的海浪發(fā)電系統(tǒng)而言，浮動(dòng)式的 海浪發(fā)電裝置(如同USP4438343、CN1023338C、CN101368536A等現(xiàn)有技術(shù)所公開的海 浪發(fā)電系統(tǒng))由于具有適應(yīng)不同水深的海域，并且不受漲潮落潮的影響，還可以非常方 便的轉(zhuǎn)移工作地點(diǎn)等優(yōu)勢(shì)而受到格外重視。眾所周知的海浪能發(fā)電利用中的難點(diǎn)除了海浪的巨大破壞力和工程上實(shí)施非常 困難以外，還有一個(gè)特別困難的地方就是海浪的不穩(wěn)定性和間歇性所造成的利用上的困 難。如何高效率地捕集和蓄積不穩(wěn)定的海浪能量一直是個(gè)難題。合理設(shè)計(jì)浮動(dòng)式海浪發(fā) 電系統(tǒng)的能量吸收轉(zhuǎn)換裝置對(duì)于提高整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率、運(yùn)行可靠性、設(shè)備 壽命以及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性都有著極大的影響。在海浪發(fā)電裝置的現(xiàn)有技術(shù)中使用浮體換能裝置的有很多，如CN1534188A公 開了一種浮體拉桿固定式海浪發(fā)電的設(shè)計(jì)方案。多組浮體聯(lián)裝顯然對(duì)吸收捕集不穩(wěn)定的 海浪能量有利，在現(xiàn)有技術(shù)中也有這樣的設(shè)計(jì)報(bào)道，如CN1417467A公開了一種采用六 個(gè)或六個(gè)以上的浮箱和復(fù)雜的齒輪設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的發(fā)電系統(tǒng)；USP6476511中也公開了多浮體 結(jié)構(gòu)的海浪發(fā)電系統(tǒng)。但這些已有技術(shù)并不具有緩沖蓄積能量的功能，而且其復(fù)雜的結(jié) 構(gòu)很容易被海浪的破壞力所損毀。采用浮體與杠桿相結(jié)合的設(shè)計(jì)也有報(bào)道，如CN1155627A在其固定集水柱式海 浪發(fā)電系統(tǒng)中就采用了浮體結(jié)合杠桿的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，但這種固定式的集水柱形設(shè)計(jì)并不能 夠很好地適應(yīng)潮水的漲落，難以高效率地吸收捕集不穩(wěn)定和間歇性的海浪能量，其固定
3式的杠桿結(jié)構(gòu)同樣很容易被海浪損毀。在現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有發(fā)現(xiàn)能夠有效緩沖和捕集海 浪能量采用八組杠桿式浮體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的浮動(dòng)式海浪能一次轉(zhuǎn)換裝置。海浪能的一次轉(zhuǎn)換裝置將海浪能量轉(zhuǎn)換為另一種形式的機(jī)械能后，還須再 通過透平-發(fā)電機(jī)組二次轉(zhuǎn)換為電能。通常有用空氣透平的如CN101285450A和 CN101251079A ；也有用水輪機(jī)的如CN1274045A ；更多的是在海浪發(fā)電系統(tǒng)中使用液壓 透平，如 USP5461862、CN1032442C、CN1142572A 和 CN1587675A 等都在其海浪發(fā)電 系統(tǒng)中使用了液壓裝置。采用液壓傳動(dòng)的好處在于比較平穩(wěn)且易于工程實(shí)施。液壓泵是液壓系統(tǒng)中的重要?jiǎng)恿υ揽棵荛]工作容積的改變實(shí)現(xiàn)吸、壓液 體，從而將機(jī)械能轉(zhuǎn)換蓄積為液體的液壓能，如CN1095934C、DE_A_2921381中便公開 了在其海浪發(fā)電系統(tǒng)中使用了液壓泵。但無論是齒輪泵、葉片泵、柱塞泵或螺桿泵形式 的液壓泵大都結(jié)構(gòu)精密，對(duì)使用工況、使用環(huán)境和維護(hù)條件要求較高。在海浪發(fā)電的高 鹽、高濕以及風(fēng)浪造成的劇烈震動(dòng)等惡劣工作環(huán)境下，結(jié)構(gòu)越精密的液壓泵越容易出現(xiàn) 故障影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、易于維護(hù)的具有液壓泵功能的裝 置對(duì)保障整個(gè)海浪發(fā)電系統(tǒng)長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。利用四個(gè)可切換的單向閥和液壓油缸 即構(gòu)成具有液壓泵功能的海浪能轉(zhuǎn)換蓄積系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中尚未見報(bào)道。雖然在已有技術(shù)中采用浮體結(jié)合液壓裝置設(shè)計(jì)的海浪發(fā)電系統(tǒng)也有報(bào)道，如 USP4453894、CN1199822A中都公開了一種多組浮筒和液壓裝置結(jié)合的固定式海浪發(fā)電 系統(tǒng)。但在現(xiàn)有技術(shù)中尚沒有發(fā)現(xiàn)八組杠桿式浮體結(jié)合具有液壓泵功能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換 裝置的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決已有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種利用海浪落差由八組杠 桿式浮體結(jié)合具有液壓泵功能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置所構(gòu)成的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)。其特 征為在一帶錨鏈的浮動(dòng)工作平臺(tái)上通過支撐鉸鏈支座連接著八組杠桿式浮體，通過活塞 桿帶動(dòng)液壓缸將液壓能通過連通油管、高壓油管、液壓油箱以及每組四個(gè)單向閥切換傳 遞到液壓發(fā)電控制室內(nèi)的液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。本系統(tǒng)與其他海浪發(fā)電技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的浮體采用完全封閉式結(jié)構(gòu)使出力可 控，采用八組浮體聯(lián)裝可以高效率地捕獲不穩(wěn)定和間歇性的海浪能量。2、本發(fā)明所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的浮體與液壓缸采用杠桿和支撐鉸鏈支 座連接。杠桿連接可以使浮體上下較大的位移轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U較小的位移，并且使浮體所 受的較小的力轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U上的較大的力，本發(fā)明充分利用了這樣的杠桿原理，既減小 了海上大風(fēng)大浪的破壞作用，又增加了液壓缸活塞的受力，比較有效地改變了整個(gè)系統(tǒng) 在海上的工作環(huán)境，適應(yīng)了不同的海浪變化情況。3、本發(fā)明所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的浮動(dòng)工作臺(tái)完全漂浮在海而上，平臺(tái) 底部通過錨鏈連接固定在海底，以適應(yīng)將整個(gè)系統(tǒng)放置在不同的海域，并使浮動(dòng)工作平 臺(tái)在有限范圍內(nèi)海平面的起伏；調(diào)整錨鏈長(zhǎng)度可使本系統(tǒng)適應(yīng)不同水深的海域，并且不 受漲潮落潮的影響，還可以非常方便的轉(zhuǎn)移工作地點(diǎn)。4、本發(fā)明所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)及控制系統(tǒng)放置在浮臺(tái)中央的封閉式液壓發(fā)電控制室內(nèi)，可以有效保護(hù)內(nèi)部設(shè)備免受海水侵蝕，穩(wěn)定提升 發(fā)電裝置的可靠性使設(shè)備不易發(fā)生故障；而浮動(dòng)平臺(tái)上的液壓缸或杠桿式浮體發(fā)生故障 時(shí)拆裝維修方便，不影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。5、本發(fā)明所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置由液壓缸、活塞 桿、單向閥、連通油管、高壓油管、液壓油箱和液壓馬達(dá)構(gòu)成；液壓系統(tǒng)傳動(dòng)較平穩(wěn)， 可以減少?zèng)_擊并緩沖蓄能，由于減少了機(jī)械傳動(dòng)從而減少了機(jī)械故障，而且方便布置和 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。6、本發(fā)明所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)中的每組液壓缸與四個(gè)單向閥連接，隨浮 體的上下運(yùn)動(dòng)在液壓缸內(nèi)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在四個(gè)單向閥的作用下，使液壓缸起到了液 壓泵的作用，能夠很好的適應(yīng)海浪發(fā)電情況下的惡劣工作環(huán)境，保障系統(tǒng)長(zhǎng)周期無故障 地工作。本發(fā)明所提供的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)是一種無污染的綠色環(huán)保發(fā)電系統(tǒng)，漂浮 在海平面上不受海域及天氣變化的影響全天候工作，利用海浪的落差將海洋表面波浪所 具有的間歇性不穩(wěn)定的動(dòng)能和勢(shì)能高效率地轉(zhuǎn)換蓄積為液壓機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)不間斷 地提供電力來源，并具具有緩沖海浪破壞作用和抵抗風(fēng)浪損毀能力強(qiáng)的特點(diǎn)，制造成本 低廉并且維護(hù)方便不易發(fā)生故障。


現(xiàn)在將參閱

來進(jìn)一步敘述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中圖1是本發(fā)明的實(shí)施效果圖。圖2是本發(fā)明的動(dòng)力傳遞原理圖。圖3是本發(fā)明的工作原理圖之一。圖4是本發(fā)明的工作原理圖之二。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明圖1中，浮動(dòng)工作平臺(tái)7的周圍設(shè)置有多個(gè)支撐鉸鏈支座11，在浮動(dòng)平臺(tái)中央設(shè) 置有液壓發(fā)電控制室9，并在浮動(dòng)工作平臺(tái)的底部通過錨鏈8固定于海底，使浮動(dòng)工作平 臺(tái)在有限范圍內(nèi)的海平面上起伏。八組杠桿2分布在浮動(dòng)工作平臺(tái)周圍，并與鉸鏈支座鉸接，八個(gè)浮體1連接在杠 桿的伸出浮動(dòng)工作平臺(tái)端，且漂浮在水面上，隨海浪作上下運(yùn)動(dòng)。杠桿的內(nèi)端與鉸接在 浮動(dòng)工作平臺(tái)上的液壓缸3內(nèi)的活塞桿4鉸接。從而使浮體的上下運(yùn)動(dòng)通過杠桿作用帶 動(dòng)活塞桿，使活塞桿在液壓缸內(nèi)做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在液壓缸的上端和下端分別開有兩個(gè)油口，一個(gè)進(jìn)油口和一個(gè)出油口。凹個(gè)油 口分別與單向閥12、13、14、15連接。單向閥12和單向閥14與系統(tǒng)供油管5連接；單 向閥13和單向閥15與系統(tǒng)高壓油路6連接。高壓油路6與液壓執(zhí)行單元液壓馬達(dá)16連 接，18為液壓油箱。液壓馬達(dá)16再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)17工作，從而得到電力能源。本系統(tǒng)中液壓油箱、液壓馬達(dá)、發(fā)電機(jī)以及控制單元安裝在浮動(dòng)工作平臺(tái)中央 的液壓發(fā)電控制室內(nèi)。
在圖2的動(dòng)力傳遞原理圖中，浮體1漂浮在海面上，隨著海浪的起伏而作上下運(yùn) 動(dòng)；八組杠桿2與八個(gè)浮體1鉸鏈連接，杠桿通過鉸鏈支座11與浮動(dòng)工作平臺(tái)7連接， 并且在杠桿的內(nèi)端通過鉸鏈與活塞桿4鉸接，由于杠桿作用就將浮體隨海浪起伏的大位 移轉(zhuǎn)變成了活塞桿上下運(yùn)動(dòng)的小位移，并且增大了活塞桿的受力。液壓缸3底部設(shè)計(jì) 有耳環(huán)，通過鉸鏈支座10與浮動(dòng)工作平臺(tái)鉸接，這樣活塞桿受力時(shí)液壓缸可以做一些擺 動(dòng)，以便讓液壓缸更好的受力及活塞桿的對(duì)中。在液壓缸的端部和尾部分別設(shè)計(jì)有兩個(gè) 油口，在這四個(gè)油口分別裝有單向閥12、13、14、15。在高壓油管6驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)16轉(zhuǎn) 速穩(wěn)定。在液壓馬達(dá)的輸出端連接發(fā)電機(jī)17工作，從而實(shí)現(xiàn)海浪能向電能的轉(zhuǎn)變。如圖3所示工作原理圖一中，當(dāng)海浪過來，浮體1隨著海浪上浮向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，浮 力通過杠桿2將動(dòng)力傳遞給活塞桿4，活塞桿受力向下運(yùn)動(dòng)壓縮液壓缸3底部腔室的液壓 油，底部腔室壓力升高，由于單向閥作用，使得單向閥14關(guān)閉，單向閥15打開連通高壓 油管6。同時(shí)，由于活塞桿帶動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，使得液壓缸上部腔室產(chǎn)生負(fù)壓，從而使單 項(xiàng)閥13關(guān)閉，單向閥12打開連通油管5吸油。這樣液壓油就從油箱18通過油管5和單 向閥12進(jìn)入液壓缸上部腔室實(shí)現(xiàn)吸油；同時(shí)壓縮液壓缸3底部腔室，使得底部腔室的液 壓油通過單向閥15連通油管6給系統(tǒng)供油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)16工作，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)17工 作輸出電能，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換。如圖4所示工作原理圖二中，當(dāng)海浪過去，浮體1隨著海浪下落向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，浮 力通過杠桿2將動(dòng)力傳遞給活塞桿4，活塞桿受力向上運(yùn)動(dòng)壓縮液壓缸3上部腔室的液壓 油，上部腔室壓力升高，由于單向閥作用，使得單向閥12關(guān)閉，單向閥13打開連通高壓 油管6。同時(shí)，由于活塞桿帶動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，使得液壓缸下部腔室產(chǎn)生負(fù)壓，從而使單 項(xiàng)閥15關(guān)閉，單向閥14打開連通油管5吸油。這樣液壓油就從油箱18通過油管5和單 向閥14進(jìn)入液壓缸下部腔室實(shí)現(xiàn)吸油；同時(shí)壓縮液壓缸上部腔室，使得上部腔室的液壓 油通過單向閥13連通油管6給系統(tǒng)供油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)16工作，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)17工作 輸出電能，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換。由上可知，無論浮體隨著海浪向上還是向下運(yùn)動(dòng)，通過本發(fā)明的浮動(dòng)式海浪發(fā) 電系統(tǒng)都能持續(xù)不斷的提供壓力油供液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)工作，從而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作輸出電 能，實(shí)現(xiàn)海浪能向電能的轉(zhuǎn)換。上述詳細(xì)說明是針對(duì)本發(fā)明的一可行實(shí)施范例具體說明，惟該實(shí)施范例并非用 以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含 于本案的專利范圍中。
權(quán)利要求
1.一種浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為系統(tǒng)包括八組杠桿式浮體結(jié)合具有液壓泵功 能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置，在帶錨鏈8的浮動(dòng)工作平臺(tái)7上通過支撐鉸鏈支座10、11連接 著八組杠桿2和浮體1，通過活塞桿4帶動(dòng)液壓缸3將液壓能通過連通油管5、高壓油管 6、液壓油箱以及每組四個(gè)單向閥切換傳遞到液壓發(fā)電控制室9內(nèi)的液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電 機(jī)工作。
2.按權(quán)利要求1所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為浮體采用完全封閉式結(jié)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求1所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為浮體與液壓缸采用杠桿和支撐 鉸鏈支座連接。
4.按權(quán)利要求1所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置由液壓缸、 活塞桿、單向閥、連通油管、高壓油管、液壓油箱和液壓馬達(dá)構(gòu)成。
5.按權(quán)利要求4所述的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置，其特征為每組液壓缸與四個(gè)單向閥連接。
6.按權(quán)利要求1所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為由浮體、杠桿、活塞桿和液壓 缸組成的轉(zhuǎn)換裝置單元共有八組。
7.按權(quán)利要求1所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)及控制系統(tǒng) 放置在工作浮臺(tái)中央的封閉式液壓發(fā)電控制室內(nèi)。
8.按權(quán)利要求1所述的浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為浮動(dòng)工作平臺(tái)底部通過可以調(diào) 整長(zhǎng)度的錨鏈連接固定在海底。
全文摘要
一種浮動(dòng)式海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征為系統(tǒng)由八組杠桿式浮體結(jié)合具有液壓泵功能的液壓蓄能轉(zhuǎn)換裝置構(gòu)成。在浮動(dòng)工作平臺(tái)7上通過支撐鉸鏈支座10、11連接著八組杠桿2和浮體1，能夠?qū)⒑＠松舷缕鸱^大的位移轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U4的較小的位移，并且使浮體所受的較小的力通過杠桿轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊麠U上較大的力。由活塞桿帶動(dòng)液壓缸3將液壓能通過連通油管5、高壓油管6、液壓油箱以及每組四個(gè)單向閥切換傳遞到液壓發(fā)電控制室9內(nèi)的液壓馬達(dá)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作。該系統(tǒng)能夠?qū)﹂g歇性不穩(wěn)定的海浪能進(jìn)行高效率的吸收轉(zhuǎn)化和蓄積，并緩沖了海浪的破壞作用。浮動(dòng)平臺(tái)通過調(diào)整錨鏈8的長(zhǎng)度可以適應(yīng)不同的海域，在各種不同海況下利用海浪的落差將海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)換蓄積為液壓機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)不間斷地提供電力來源。
文檔編號(hào)F03B13/22GK102022248SQ20101029013
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者楊超 申請(qǐng)人:楊超