專利名稱：海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種海流能捕獲系統(tǒng)，具體是指一種海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置。
背景技術：
隨著世界能源結構的變化，無污染的海流能越來越被人們重視，各種海流能的捕獲裝置也開始廣泛運用。海流能主要包括潮流能和波浪能，眾所周知潮流和波浪的方向是經常變化的，這也要求海流能的捕獲裝置能根據(jù)海流能方向的變化進行對水調整，現(xiàn)有技術多采用大型的尾翼結構或是復雜的電子對水系統(tǒng)來根據(jù)海流能方向的變化進行對水調整，然而這兩種對水裝置都存在較大的不穩(wěn)定性。大型尾翼的體積很大，容易受到不規(guī)則海流的沖擊而損壞；電子對水系統(tǒng)包括多個傳感器、電動機和控制電路，結構復雜還需要長期在水下使用，一旦發(fā)生漏電或是電力供應故障，整個系統(tǒng)就會崩潰。所以現(xiàn)在迫切需要一種結構簡單，穩(wěn)定性高的海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種結構簡單，穩(wěn)定性高的海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的技術方案為一種海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于它包括對水裝置主體機架、海流方向探測機構、換向機構、增壓機構、蓄能機構、液壓旋轉缸、儲液箱和底座；海流方向探測機構與換向機構通過傳動機構連接，換向機構上設有四個接口，四個接口分別與增壓機構的輸出口、液壓旋轉缸第一接口、液壓旋轉缸的第二接口和儲液箱的進口通過管道連接；蓄能機構通過三通管道接頭連接在增壓機構與換向機構相連的管道上；液壓旋轉缸安裝在儲液箱上，液壓旋轉缸的轉軸的延長段固定在對水裝置主體機架上，儲液箱固定在海底的底座上。以上結構設計簡單，無需復雜的電子系統(tǒng)，也不需要采用結構龐大的尾翼，對環(huán)境的適應能力強，不容易受海流沖擊的損壞；本發(fā)明通過一些常見的機械部件巧妙連接即可實現(xiàn)自動對水功能；純機械結構連接，裝置工作穩(wěn)定可靠，對水準確，執(zhí)行速度快而且本裝置設有蓄能機構，即使在外界能源供應中斷的情況下，系統(tǒng)仍然可以正常工作。作為改進，它還包括槳葉和增速器；槳葉的轉軸與增速器通過傳動機構連接，增速器與增壓機構通過傳動機構連接；該結構可以使系統(tǒng)的能量直接來自捕獲的海流能，無需附加另外的能量源，裝置工作更穩(wěn)定，同時也簡化了增壓機構的結構，使之不用再另接電能或其它能源，對整個裝置起了優(yōu)化作用。作為優(yōu)選，所述海流方向探測機構為帶旋轉軸的尾舵結構；尾舵結構對海流方向感應的靈敏度高，只要有側向海流它就會偏轉，使裝置反應更迅速。作為優(yōu)選，所述增壓機構為液壓泵；液壓泵為成熟的增壓機構，能使系統(tǒng)工作更穩(wěn)定。作為改進，蓄能機構與增壓機構相連的管道上設有用于防止流體從蓄能機構流向增壓機構的單向閥；該結構能防止高壓液體倒流，有效保護增壓機構的輸出端，同時還可以在單向閥和增壓機構之間引出一路高壓流體用于做其他功能的擴展等用途，增加了裝置的
可利用率。作為優(yōu)選，換向機構為轉軸式換向閥，閥體上設有四個接口，換向閥的閥芯上設有用于改變接口連通方式的環(huán)形溝槽；該結構簡單實用，成本低，工作可靠，提高了裝置的穩(wěn)定性，同時降低了生產成本。作為改進，儲液箱的外圍設有用于保護儲液箱的外殼，外殼上設有用于穿過液壓旋轉缸的轉軸的延長段的中心孔，外殼上還設有用于穿過與儲液箱相連的管道的過孔； 該結構能有效的保護儲液箱不受海水的侵蝕，同時也不會影響到管道和液壓旋轉缸與儲液箱的連接。作為進一步改進，所述外殼的上端面上設有用于保持對水裝置主體機架平穩(wěn)轉向的轉向軸承；該結構能確保裝置在對水過程中旋轉更平穩(wěn)。作為進一步改進，它還包括背壓閥，背壓閥串接在換向機構與儲液箱相連的管道上；該結構可以提供給液壓旋轉缸一定的緩沖背壓，能防止液壓旋轉缸在高壓液體的作用下轉動過快。


圖1是本發(fā)明海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置的結構剖面結構示意圖。圖2是本發(fā)明海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置的液壓系統(tǒng)原理圖。圖3是本發(fā)明海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置的換向機構剖面示意圖。圖4是本發(fā)明海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置的液壓旋轉缸剖面示意圖。圖中所示1、底座，2、儲液箱，3、槳葉，4、增速器，5、增壓機構，6、對水裝置主體機架，7、蓄能機構，8、海流方向探測機構，9、換向機構，9. 1、閥體外殼，9. 2、閥芯，9. 3、閥芯轉軸，10、轉向軸承，11、液壓旋轉缸，11. 1、擋板，11. 2、缸體，11. 3、液壓旋轉缸轉軸，12、輸能管，13、單向閥，14、背壓閥。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。一種海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，它包括對水裝置主體機架6、海流方向探測機構 8、換向機構9、增壓機構5、蓄能機構7、液壓旋轉缸11、儲液箱2和底座1 ；海流方向探測機構8與換向機構9通過傳動機構連接，換向機構9上設有四個接口，四個接口分別與增壓機構5的輸出口、液壓旋轉缸11第一接口 I、液壓旋轉缸11的第二接口 II和儲液箱2的進口通過管道連接；蓄能機構7通過三通管道接頭連接在增壓機構5與換向機構9相連的管道上；液壓旋轉缸11安裝在儲液箱2上，液壓旋轉缸11的轉軸11. 3的延長段固定在對水裝置主體機架6上，儲液箱2固定在海底的底座1上。它還包括槳葉3和增速器4 ；槳葉3的轉軸與增速器4通過傳動機構連接，增速器4與增壓機構5通過傳動機構連接。海流方向探測機構8為帶旋轉軸的尾舵結構。所述增壓機構5為液壓泵。所述蓄能機構7與增壓機構5相連的管道上設有用于防止流體從蓄能機構流向增壓機構的單向閥13。換向機構9為轉軸式換向閥，閥體上設有四個接口，換向閥的閥芯上設有用于改變接口連通方式的環(huán)形溝槽。儲液箱2的外圍設有用于保護儲液箱2的外殼，外殼上設有用于穿過液壓旋轉缸11 的轉軸11. 3的延長段的中心孔，外殼上還設有用于穿過與儲液箱2相連的管道的過孔。所述外殼的上端面上設有用于保持對水裝置主體機架6平穩(wěn)轉向的轉向軸承10。它還包括背壓閥14，背壓閥14串接在換向機構9與儲液箱2相連的管道上。本發(fā)明在具體實施時，底座1可以是海底平臺，也可以是海底搭建的高臺或是懸浮在海水中的移動平臺。蓄能機構7可采用專用的高壓儲液缸，液壓系統(tǒng)的所有連接管道可以采用耐高壓的軟管，軟管的耐壓值高于IOMPa為佳；液壓系統(tǒng)的液壓油可以采用標準液壓油，如68號的液壓油，槳葉3可以采用雙向運轉的槳葉。海流方向探測機構8為帶旋轉軸的尾舵結構，旋轉軸的長度以能使尾舵結構能高出槳葉3所能達到的最高的水平線為佳。換向機構9為轉軸式換向閥，如附圖3中所示，換向閥包括閥體外殼9. 1、閥芯9.2和閥芯轉軸9. 3，該換向閥通過閥芯轉軸9. 3的轉動，帶動閥芯9. 2轉動，在閥芯9. 2轉動時，會改變閥體外殼9. 1上四個接口的連通方式；該換向閥在市面上有銷售，在具體實施時為了提高換向閥對本發(fā)明的控制精度，也可以對市面上買到的換向閥做適當?shù)母难b，如繼續(xù)參照圖3，改裝時可將閥芯9. 2的兩個環(huán)形溝槽的長度加長，使每個環(huán)形溝槽更加接近與之相鄰的接口，同時還可以在閥芯9. 2上加涂些潤滑油，這樣閥芯9. 2只要略有轉動就會改變各接口的連接方式，提高了裝置的靈敏度。儲液箱2的外圍設有用于保護儲液箱2的外殼，外殼上涂有防海水腐蝕的涂料，外殼的上端面上設有兩個對稱的用于保持對水裝置主體機架 6平穩(wěn)轉向的轉向軸承10。轉向軸承10市面上已經有相當成熟的產品在銷售，此處可選用圓環(huán)形的外圍帶密封的轉向軸承。結合附圖1，進一步說明，本發(fā)明在具體實施時可以按如下方式進行將整個對水裝置的主體機架設計成中空的圓柱形，尾部裝上半球形后蓋，前端安裝有槳葉3，槳葉3的具體尺寸可根據(jù)設計需要自行確定，槳葉3的轉軸與置于主體機架內的增速器4通過傳動齒輪連接，增速器4可采用輸入端與輸出端的傳動比在1 15以上的增速器。增速器4的輸出轉軸與置于主體機架內的增壓機構5的驅動裝置通過傳動齒輪連接，增壓機構5可以采用普通的齒輪泵。增壓機構5上設有進液、出液兩路管道，進液管道伸入儲液箱2的內部， 管道的出口位置與儲液箱2的底部距離在5 IOcm左右。管道為耐高壓軟管，且在安裝時預留一定的長度，以能保證對水裝置主體機架能自由旋轉一周為宜。出液管道與蓄能機構 7通過三通接頭連接，三通的另一出口接到換向機構9的一個接口上(如附圖2中所示的i 接口)，換向機構9的第二個接口(如附圖2中所示的ii接口)通過管道與液壓旋轉缸11的第二接口(如附圖2中所示的II接口)相連，換向機構9的第三個接口(如附圖2中所示的iii 接口)通過管道與背壓閥14的進口相連，換向機構9的第四個接口(如附圖2中所示的iv接口)通過管道與液壓旋轉缸11的第一接口(如附圖2中所示的I接口)相連。背壓閥14的出口通過管道伸入儲液箱2的內部，管道的出口位置與儲液箱2的底部距離在5 IOcm左右。在蓄能機構7與增壓機構5之間還設有一個單向閥13，單向閥13用來確保液體只能從增壓機構5流向蓄能機構7。在單向閥13與增壓機構5的連接管道上還可以通過三通接頭引出一路供能管線(如附圖2中所示的輸能管12)，用于將槳葉3捕獲的海流能輸出給發(fā)電系統(tǒng)或是其他系統(tǒng)。本發(fā)明涉及裝置將在水下運行，所以，所有直接與海水接觸的部件都需要做防海水腐蝕處理，同時外圍各部件的接口處需做防水處理，關于類似的防水和防腐技術，現(xiàn)在已經是常規(guī)技術此處不再詳述。
本發(fā)明工作原理，結合附圖1 4，當海流方向與圖1中海流方向探測機構8的尾舵所處的方向有一定夾角(此處所述的夾角是指一個圓周的范圍內的夾角，不包括0度(某種意義上也是360度)和180度)時，海流方向探測機構8的尾舵會在海流的作用下發(fā)生偏轉，直到尾舵與海流方向一致為止。海流方向探測機構8的尾舵順時針偏轉時，根據(jù)上述的結構換向機構9的閥芯9. 2同時也會發(fā)生順時針偏轉，且偏轉角度與海流方向探測機構8 的尾舵相同。如圖3所示，當閥芯9. 2發(fā)生順時針偏轉時，只要有個微小的偏轉量，換向機構9的i接口與ii接口連通，iii接口與iv接口連通，如圖2所示，從增壓機構5或是蓄能機構7輸出的高壓液體由i接口流進，再經ii接口流出，然后流入液壓旋轉缸11的II接口，此時根據(jù)圖4可以看出，高壓流體會在腔室IV聚集，當流體聚集到一定量時，會對擋板11. 1產生一個壓力，此壓力將推動擋板11. 1旋轉，從圖4可知擋板11. 1將同時帶動液壓旋轉缸轉軸11. 3朝順時針方向轉動，再結合圖1，液壓旋轉缸轉軸11. 3將帶動對水裝置主體機架6 一起朝順時針方向轉動。因為具體實施時會將上述各轉動部件的輸入與輸出的傳動比設置到1 :1的比例，所以對水裝置主體機架6轉動的角度將與海流方向探測機構8轉動的角度一致，最終兩者與海流的方向一致，使得海流能捕獲系統(tǒng)的捕獲機構(如槳葉3)與海流的方向成正對關系。當海流方向探測機構8的尾舵逆時針偏轉時，換向機構9的閥芯9. 2同時也會發(fā)生逆時針偏轉，只要有個微小的偏轉量，換向機構9的i接口與iv接口連通，iii接口與ii接口連通，如圖2所示，從增壓機構5或是蓄能機構7輸出的高壓液體由i接口流進，再經iv 接口流出，然后流入液壓旋轉缸11的I接口，此時根據(jù)圖4可以看出，高壓流體會在腔室III 聚集，當壓力達到一定值時，會對擋板11. 1產生一個壓力，此壓力將推動擋板11. 1旋轉，從圖4可知擋板11. 1將同時帶動液壓旋轉缸轉軸11. 3朝逆時針方向轉動，再結合圖1，液壓旋轉缸轉軸11. 3將帶動對水裝置主體機架6 —起朝逆時針方向轉動。和順時針轉動一樣， 最后對水裝置主體機架6與海流的方向一致，使得海流能捕獲系統(tǒng)的捕獲機構，如槳葉3與海流的方向成正對關系。當海流方向與圖1中海流方向探測機構8的尾舵所處的方向的夾角為0度(某種意義上也是360度)時，說明此時海流能捕獲系統(tǒng)的捕獲機構(如槳葉3)與海流的方向成正對關系。當海流方向與圖1中海流方向探測機構8的尾舵所處的方向的夾角為180度時， 海流將從海流能捕獲系統(tǒng)的捕獲機構(如槳葉3)正后方沖擊而來，此時如果海流能捕獲系統(tǒng)的捕獲機構(如槳葉3)采用的是可雙向運轉機構，如雙向槳葉等，系統(tǒng)將會正常工作，否則系統(tǒng)需要在外力作用下轉動海流方向探測機構8使之旋轉180度，此時可以通過微型步進電機等控制設備來實現(xiàn)，也可以等到海流方向再次發(fā)生偏轉時對水裝置自行調整。需要說明的是當首次使用本發(fā)明裝置時，需要手動將對水裝置主體機架6放置到與海流方向成正對關系，然后讓海流能捕獲系統(tǒng)運轉一段時間，使其給蓄能機構7充滿高壓液體后，便可讓其自動運行。在本發(fā)明裝置正常運轉時，需要對其做定期檢查，也可以通過水下攝像裝置進行監(jiān)控以便在第一時間發(fā)現(xiàn)故障。本實施例中增壓機構5的能量來取自槳葉3在海流沖擊作用下轉動產生的機械能，但增壓機構5的能量來源方式可以是多樣的， 并不局限于本實施例中的一種方式，它還可以通過蓄電池或其他方式提供能量。本發(fā)明的其它很多部件也可以允許多種變化和同功能產品的替代變換，如換向機構9可以用多種換向閥來代替，而且同類換向閥的接口也不一定局限于四個，有人可能采用五個接口或是六個接口的，將其中兩個用堵頭堵住或是用管道將兩個并做一個使用。還有海流方向探測機構8與換向機構9，此兩個機構必需配套使用，但并不限于軸轉式的機械機構，它還可以是能檢測流體方向的電子傳感器和與之配套的旋轉電機。很明顯這些變化都是基于本發(fā)明的構思之上的變化，均在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于它包括對水裝置主體機架(6)、海流方向探測機構(8)、換向機構(9)、增壓機構(5)、蓄能機構(7)、液壓旋轉缸(11)、儲液箱 (2 )和底座(1)；海流方向探測機構(8 )與換向機構(9 )通過傳動機構連接，換向機構(9 )上設有四個接口，四個接口分別與增壓機構(5)的輸出口、液壓旋轉缸(11)第一接口(I )、液壓旋轉缸(11)的第二接口( II)和儲液箱(2 )的進口通過管道連接；蓄能機構(7 )通過三通管道接頭連接在增壓機構(5)與換向機構(9)相連的管道上；液壓旋轉缸(11)安裝在儲液箱(2)上，液壓旋轉缸(11)的轉軸(11. 3)的延長段固定在對水裝置主體機架(6)上，儲液箱(2)固定在海底的底座(1)上。
2.根據(jù)權利要求1所述海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于它還包括槳葉(3)和增速器(4);槳葉(3)的轉軸與增速器(4)通過傳動機構連接，增速器(4)與增壓機構(5)通過傳動機構連接。
3.根據(jù)權利要求1所述海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于所述海流方向探測機構(8)為帶旋轉軸的尾舵結構。
4.根據(jù)權利要求1所述海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于所述增壓機構(5)為液壓泵。
5.根據(jù)權利要求1所述海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于蓄能機構(7)與增壓機構(5)相連的管道上設有用于防止流體從蓄能機構流向增壓機構的單向閥(13)。
6.根據(jù)權利要求1所述海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于換向機構(9)為轉軸式換向閥，閥體上設有四個接口，換向閥的閥芯上設有用于改變接口連通方式的環(huán)形溝槽。
7.根據(jù)權利要求1所述海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于儲液箱(2)的外圍設有用于保護儲液箱(2)的外殼，外殼上設有用于穿過液壓旋轉缸(11)的轉軸(11. 3)的延長段的中心孔，外殼上還設有用于穿過與儲液箱(2)相連的管道的過孔。
8.根據(jù)權利要求7所述海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于所述外殼的上端面上設有用于保持對水裝置主體機架(6)平穩(wěn)轉向的轉向軸承(10)。
9.根據(jù)權利要求1所述海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于它還包括背壓閥 (14)，背壓閥(14)串接在換向機構(9)與儲液箱(2)相連的管道上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置，其特征在于它包括對水裝置主體機架(6)、海流方向探測機構(8)、換向機構(9)、增壓機構(5)、蓄能機構(7)、液壓旋轉缸(11)、儲液箱(2)和底座(1)；海流方向探測機構(8)與換向機構(9)相連，換向機構(9)分別與增壓機構(5)、液壓旋轉缸(11)和儲液箱(2)通過管道連接；蓄能機構(7)通過三通接頭連接在增壓機構(5)與換向機構(9)相連的管道上；液壓旋轉缸(11)安裝在儲液箱(2)上，液壓旋轉缸(11)的轉軸固定在對水裝置主體機架(6)上，儲液箱(2)固定在海底的底座(1)上。本發(fā)明提供了一種結構簡單，穩(wěn)定性高的海流能捕獲系統(tǒng)的對水裝置。
文檔編號F03B15/00GK102434371SQ20111022600
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權日2011年8月9日
發(fā)明者宋瑞銀, 沈萌紅, 王玉新, 陳俊華, 黃方平, 黃菲 申請人:浙江大學寧波理工學院