一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，由海浪能采集轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、儲(chǔ)能裝置和發(fā)電系統(tǒng)組成；主要包括水平軸螺旋槳、增速泵及輔助液壓泵、蓄能器、整流板、溢流閥、節(jié)流閥、液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)等部件組成。螺旋槳通過聯(lián)軸器與液壓系統(tǒng)連接，液壓系統(tǒng)通過聯(lián)軸器與發(fā)電系統(tǒng)連接，儲(chǔ)能裝置通過兩通閥與液壓系統(tǒng)連接。系統(tǒng)工作時(shí)，增速泵與液壓馬達(dá)形成閉環(huán)系統(tǒng)，采用輔助液壓泵為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供液壓油，同時(shí)可以為系統(tǒng)定期補(bǔ)油。采用雙向增速泵與液壓整流板相結(jié)合，可以將順、逆時(shí)針變化的液壓油，最終都調(diào)整成為單向流動(dòng)，經(jīng)過液壓馬達(dá)，然后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。本發(fā)明充分利用了液壓儲(chǔ)能和液壓傳動(dòng)技術(shù)，大大簡(jiǎn)化了發(fā)電系統(tǒng)，提高了海浪能的吸收和利用效率，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定的電能輸出。
【專利說明】一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種海浪能發(fā)電系統(tǒng)，尤其是指一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系 統(tǒng)，適應(yīng)海浪時(shí)漲時(shí)落方向不定的特點(diǎn)，屬于可再生能源發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 海浪能是指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能，海洋占地球表面面的70%，蘊(yùn)含著 大量的能量。在1平方千米的海面上，海浪能的功率高達(dá)200兆瓦，如能合理利用，將是非 ?？捎^的。由于海洋能具備無污染、可再生、儲(chǔ)量大和分布廣等特點(diǎn)，有著廣闊的商業(yè)前景， 因而是各國海洋能研究開發(fā)的重點(diǎn)。目前國內(nèi)外的海浪發(fā)電裝置大多數(shù)都采用機(jī)械傳動(dòng)、 成本高、制造復(fù)雜、效率低，很難建立大型電廠。
[0003] 由于海浪能自身具備穩(wěn)定性差、密度低、方向不固定、時(shí)大時(shí)小、利用難等缺點(diǎn)，所 以開發(fā)一個(gè)能適應(yīng)這些缺點(diǎn)的海浪能發(fā)電系統(tǒng)就變得尤為重要。目前，大部分海浪發(fā)電系 統(tǒng)均為機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，比如：中國專利（201210517005. 2)公開了一種帶增力機(jī)構(gòu)的浮動(dòng) 海浪發(fā)電裝置，包括外筒體、浮子裝置、設(shè)置在浮子裝置上的增力裝置、液壓缸裝置、設(shè)置 在液壓缸裝置上的油箱以及設(shè)置在油箱上的相互連接的液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)等。中國專利 (201110172753. 7)公開了一種海浪發(fā)電裝置及海浪發(fā)電系統(tǒng)，包括第一浮體、第一擴(kuò)口、第 二擴(kuò)口、發(fā)電部件，第一擴(kuò)口、第二擴(kuò)口分別位于發(fā)電部件的兩側(cè)，并與發(fā)電部件共同固定 在第一浮體上，海浪中的海水經(jīng)由其中一個(gè)擴(kuò)口到達(dá)發(fā)電部件，并經(jīng)由發(fā)電部件流向另一 個(gè)擴(kuò)口。該系統(tǒng)獨(dú)具創(chuàng)新地充分利用了海浪的側(cè)向動(dòng)能和勢(shì)能，也獨(dú)具特色地充分利用了 海浪具有的上下起伏的堅(jiān)向動(dòng)能和勢(shì)能。中國專利（201210197390. 7)公開了一種全液壓 海浪發(fā)電集成裝置，包括吸油閥、濾油器、排油閥、液壓馬達(dá)、電纜、限壓閥、油管、管接頭；其 特征是它還包括調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)彈簧、外置式油箱、浸油電機(jī)、水密接頭。該發(fā)明將海浪發(fā)電 裝置集成在一個(gè)外置式油箱內(nèi)；但是該系統(tǒng)發(fā)電主要依靠類似于柱塞泵的裝置驅(qū)動(dòng)液壓馬 達(dá)，發(fā)電效率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，該 系統(tǒng)為液壓驅(qū)動(dòng)發(fā)電、能適應(yīng)海浪時(shí)漲時(shí)落方向不定的特點(diǎn)，發(fā)電效率高。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案： 一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，包括螺旋槳、第一聯(lián)軸器、增速泵、液壓整流 板、液壓馬達(dá)、第二聯(lián)軸器和發(fā)電機(jī)；所述螺旋槳水平放置，所述螺旋槳通過所述第一聯(lián)軸 器與所述增速泵相連接，所述液壓整流板包括a、b、c、d四個(gè)出口，所述增速泵的一端與所 述a 口相連，另一端與所述c 口相連，所述b 口連接所述液壓馬達(dá)的一端，所述d 口連接所 述液壓馬達(dá)的另一端，所述液壓馬達(dá)通過所述第二聯(lián)軸器連接所述發(fā)電機(jī)。
[0006] 上述方案中，所述液壓整流板包括a - b方向的單向閥、c - b方向的單向閥、d-C 方向的單向閥和d-a方向的單向閥。
[0007] 上述方案中，所述液壓整流板的b 口與所述液壓馬達(dá)之間裝有節(jié)流閥。
[0008] 上述方案中，在所述液壓整流板的b 口與所述節(jié)流閥之間旁接第一溢流閥，在所 述液壓整流板的c 口與所述增速泵之間旁接第二溢流閥。
[0009] 上述方案中，在所述液壓整流板的b 口與所述液壓馬達(dá)之間旁接前端蓄能器，在 所述增速泵與所述液壓整流板的c 口之間旁接末端蓄能器。
[0010] 上述方案中，所述前端蓄能器通過第一兩通閥接入主回路，所述末端蓄能器通過 第二兩通閥接入主回路，所述第一電磁閥（7)和第二電磁閥（14)均為二位二通閥。
[0011] 上述方案中，在所述液壓整流板的d 口連接輔助液壓系統(tǒng)，所述輔助液壓系統(tǒng)包 括：油箱、輔助液壓泵、第三聯(lián)軸器、電機(jī)和第三溢流閥，所述電機(jī)通過所述第三聯(lián)軸器與所 述輔助液壓泵連接，所述輔助液壓泵的一端連接所述液壓整流板的d 口，另一端連接所述 油箱，在所述輔助液壓泵與述液壓整流板的d 口之間旁接所述第三溢流閥。
[0012] 上述方案中，在所述液壓整流板的b端與所述液壓馬達(dá)之間安裝單向閥。
[0013] 本發(fā)明的有益效果： (1)海浪能經(jīng)螺旋槳的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與增速泵連接，增速泵將來自不同方向上的機(jī) 械能轉(zhuǎn)變成不同方向上的壓力能，經(jīng)液壓整流板將其全部調(diào)整為單向流動(dòng)，再通過節(jié)流閥 驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓力能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。
[0014] (2)在液壓整流板和液壓馬達(dá)之間安裝節(jié)流閥，當(dāng)流量過大時(shí)，控制液壓流量，使 得液壓馬達(dá)穩(wěn)定工作，保證了液壓系統(tǒng)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)電。
[0015] (3)在液壓整流板和液壓馬達(dá)之間旁接前端蓄能器，在增速泵和液壓整流板之間 旁接末端蓄能器，第一兩通閥和第二兩通閥分別控制前端蓄能器和末端蓄能器，當(dāng)流量過 大時(shí)，電磁閥控制蓄能器充能，當(dāng)流量過小時(shí)，電磁閥控制蓄能器釋放能量，其目的是為了 給液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)提供足夠的動(dòng)力，并且保證其穩(wěn)定工作，最終保證穩(wěn)定持續(xù)的發(fā)電。
[0016] (4)在液壓整流板的d 口連接輔助液壓系統(tǒng)，采用輔助液壓泵為整個(gè)液壓系統(tǒng)提 供液壓油，同時(shí)可以為系統(tǒng)定期補(bǔ)油，大大簡(jiǎn)化了液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)效率高，節(jié)約能量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本發(fā)明的一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)原理圖。
[0018] 圖2為本發(fā)明在漲潮時(shí)的工作原理圖。
[0019] 圖3為本發(fā)明在退潮時(shí)的工作原理圖。
[0020] 圖中：1、螺旋槳；2、第一聯(lián)軸器；3、增速泵；4、液壓整流板；5、單向閥；6、前端蓄 能器；7、第一兩通閥；8、第一溢流閥；9、節(jié)流閥；10、液壓馬達(dá)；11、第二聯(lián)軸器；12、發(fā)電 機(jī)；13、末端蓄能器；14、第二兩通閥；15、第三溢流閥；16、油箱；17、輔助液壓泵；18、第三 聯(lián)軸器；19、電機(jī)；20、第二溢流閥。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于此。
[0022] 如圖1所述，本發(fā)明涉及一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，包括：螺旋槳1 ; 第一聯(lián)軸器2 ;增速泵3 ;液壓整流板4 ;單向閥5 ;前端蓄能器6 ;第一兩通閥7 ;第一溢流閥 8 ;節(jié)流閥9 ;液壓馬達(dá)10 ;第二聯(lián)軸器11 ;發(fā)電機(jī)12 ;末端蓄能器13 ;第二兩通閥14 ;第三 溢流閥15 ;油箱16 ;輔助液壓泵17 ;第三聯(lián)軸器18 ;電機(jī)19 ;第二溢流閥20。
[0023] 螺旋槳1輸出軸通過聯(lián)軸器2與增速泵3相連；所述螺旋槳水平放置，可以適應(yīng)海 浪時(shí)漲時(shí)落，方向不定的特點(diǎn)，增速泵3 -端與液壓整流板4的a端連接，另一端與液壓整 流板4的c端連接；液壓整流板將來自不同方向上的液壓油，轉(zhuǎn)變成相同方向，并從液壓整 流板的b端輸出，整流板的b端連接液壓馬達(dá)10的一端，液壓馬達(dá)10的另一端連接液壓整 流板的d端，液壓馬達(dá)10通過第二聯(lián)軸器11連接發(fā)電機(jī)12,作為優(yōu)化設(shè)計(jì)，在液壓整流板 4的b端與液壓馬達(dá)10之間連接有節(jié)流閥9,當(dāng)系統(tǒng)流量過大時(shí)，節(jié)流閥可以調(diào)整系統(tǒng)的流 量，是液壓馬達(dá)10恒轉(zhuǎn)速輸出，實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)恒頻恒壓發(fā)電，作為優(yōu)化設(shè)計(jì)，在液壓整流板4 的b 口與所述液壓馬達(dá)10之間旁接前端蓄能器6,在增速泵3和液壓整流板c 口之間旁接 末端蓄能器13,當(dāng)系統(tǒng)流量不足時(shí)，蓄能器可以提供足夠的流量，使得液壓馬達(dá)10的轉(zhuǎn)速 依然維持在發(fā)電機(jī)12所需的速度，保證了液壓系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)電，作為優(yōu)化設(shè)計(jì)，前端 蓄能器6通過第一電磁閥7接入主回路，所述末端蓄能器13通過第二電磁閥14接入主回 路，所述第一電磁閥7和第二電磁閥14均為二位二通閥，當(dāng)系統(tǒng)流量過大時(shí)，控制第一電磁 閥7和第二電磁閥14,此時(shí)前端蓄能器6和末端蓄能器13處于充能狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)流量較小 時(shí)，調(diào)整第一電磁閥7和第二電磁閥14,此時(shí)前端蓄能器6和末端蓄能器13處于卸荷狀態(tài)， 作為優(yōu)化設(shè)計(jì)，在液壓整流板4的b 口與所述節(jié)流閥9之間旁接第一溢流閥8,在所述液壓 整流板4的c 口與所述增速泵3之間旁接第二溢流閥20,起到過載保護(hù)作用。作為冗余設(shè) 計(jì)，在液壓整流板4的b端與所述液壓馬達(dá)10之間安裝單向閥5,防止液體回流。作為優(yōu)化 設(shè)計(jì)，所述液壓整流板4的d 口連接輔助液壓系統(tǒng)，所述輔助液壓系統(tǒng)包括：油箱16、輔助 液壓泵17、第三聯(lián)軸器18、電機(jī)19和第三溢流閥15,所述電機(jī)19通過所述第三聯(lián)軸器18 與所述輔助液壓泵17連接，所述輔助液壓泵17的一端連接所述液壓整流板4的d 口，另一 端連接所述油箱16,在所述輔助液壓泵17與述液壓整流板4的d 口之間旁接所述第三溢流 閥15,采用輔助液壓泵為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供液壓油，同時(shí)可以為系統(tǒng)定期補(bǔ)油，大大簡(jiǎn)化了 液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)效率高，節(jié)約能量。
[0024] 圖2為本發(fā)明在漲潮時(shí)的工作原理圖，箭頭方向?yàn)橐簤河偷牧鲃?dòng)方向。系統(tǒng)工作 之前首先啟動(dòng)電機(jī)19,通過第三聯(lián)軸器18帶動(dòng)輔助液壓泵17轉(zhuǎn)動(dòng)，給系統(tǒng)供油；之后，海 浪帶動(dòng)螺旋槳1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，螺旋槳1輸出軸通過第一聯(lián)軸器2帶動(dòng)增速泵3旋轉(zhuǎn)；從增 速泵3流出的液壓油流向液壓整流板4的c端，然后通過液壓整流板4右上的單向閥流向 b端，經(jīng)過單向閥5和節(jié)流閥9帶動(dòng)液壓馬達(dá)10轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)10的輸出軸經(jīng)第二聯(lián)軸器 11驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)12發(fā)電。從液壓馬達(dá)10流出的液壓油流向液壓整流板4的d端，經(jīng)過內(nèi)部 單向閥流向a端，最后流回增速泵3的上端，形成一閉式液壓回路。
[0025] 初始狀態(tài)時(shí)，第一電磁閥7和第二電磁閥14均處于右工位，當(dāng)螺旋槳1轉(zhuǎn)速較高 時(shí)，系統(tǒng)壓力較高，系統(tǒng)給前端蓄能器6和末端蓄能器13充液，儲(chǔ)存能量；當(dāng)螺旋槳1轉(zhuǎn)速 較低時(shí)，系統(tǒng)壓力減小，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)，使第一電磁閥7和第二電磁閥14得電，第一電 磁閥7和第二電磁閥14切換到左工位，前端蓄能器6和末端蓄能器13釋放能量，給系統(tǒng)補(bǔ) 充壓力，保證系統(tǒng)正常工作；第一溢流閥8和第二溢流閥20可以防止系統(tǒng)過載，起到保護(hù)作 用。
[0026] 圖3為本發(fā)明在退潮時(shí)的工作原理圖，箭頭方向?yàn)橐簤河偷牧鲃?dòng)方向。海浪帶動(dòng) 螺旋槳1逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，螺旋槳1輸出軸通過第一聯(lián)軸器2帶動(dòng)增速泵3旋轉(zhuǎn)；從增速泵3流 出的液壓油流向液壓整流板4的a端，然后通過液壓整流板4左上的單向閥流向b端，經(jīng)過 單向閥5和節(jié)流閥9帶動(dòng)液壓馬達(dá)10轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓馬達(dá)10的輸出軸經(jīng)第二聯(lián)軸器11驅(qū)動(dòng)發(fā) 電機(jī)12發(fā)電。從液壓馬達(dá)10流出的液壓油流向液壓整流板4的d端，經(jīng)過內(nèi)部單向閥流 向c端，最后流回增速泵3的上端，形成一閉式液壓回路。
[0027] 初始狀態(tài)時(shí)，第一電磁閥7和第二電磁閥14均處于右工位，當(dāng)螺旋槳1轉(zhuǎn)速較高 時(shí)，系統(tǒng)壓力較高，系統(tǒng)給前端蓄能器6和末端蓄能器13充液，儲(chǔ)存能量；當(dāng)螺旋槳1轉(zhuǎn)速 較低時(shí)，系統(tǒng)壓力減小，此時(shí)，通過控制系統(tǒng)，使第一電磁閥7和第二電磁閥14得電，第一電 磁閥7和第二電磁閥14切換到左工位，前端蓄能器6和末端蓄能器13釋放能量，給系統(tǒng)補(bǔ) 充壓力，保證系統(tǒng)正常工作；第一溢流閥8和第二溢流閥20可以防止系統(tǒng)過載，起到保護(hù)作 用。
[0028] 所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不 背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換 或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：包括螺旋槳（1)、第一聯(lián)軸器 (2)、增速泵（3)、液壓整流板（4)、液壓馬達(dá)（10)、第二聯(lián)軸器（11)和發(fā)電機(jī)（12);所述螺旋 槳（1)水平放置，所述螺旋槳（1)通過所述第一聯(lián)軸器（2)與所述增速泵相連接，所述液壓 整流板（4)包括a、b、c、d四個(gè)出口，所述增速泵（3)的一端與所述a 口相連，另一端與所述 c 口相連，所述b 口連接所述液壓馬達(dá)（10)的一端，所述d 口連接所述液壓馬達(dá)（10)的另 一端，所述液壓馬達(dá)（10)通過所述第二聯(lián)軸器（11)連接所述發(fā)電機(jī)（12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述 液壓整流板（4)包括a - b方向的單向閥、c - b方向的單向閥、d - c方向的單向閥和 d - a方向的單向閥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述 液壓整流板（4)的b 口與所述液壓馬達(dá)（10)之間裝有節(jié)流閥（9)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：在所 述液壓整流板（4)的b 口與所述節(jié)流閥（9)之間旁接第一溢流閥（8)，在所述液壓整流板 (4 )的c 口與所述增速泵（3 )之間旁接第二溢流閥（20 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：在所 述液壓整流板（4)的b 口與所述液壓馬達(dá)（10)之間旁接前端蓄能器（6)，在所述增速泵（3) 與所述液壓整流板（4)的c 口之間旁接末端蓄能器（13)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述 前端蓄能器（6)通過第一電磁閥（7)接入主回路，所述末端蓄能器（13)通過第二電磁閥 (14)接入主回路，所述第一電磁閥（7)和第二電磁閥（14)均為二位二通閥。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：在所 述液壓整流板（4)的d 口連接輔助液壓系統(tǒng)，所述輔助液壓系統(tǒng)包括：油箱（16)、輔助液壓 泵（17)、第三聯(lián)軸器（18)、電機(jī)（19)和第三溢流閥（15)，所述電機(jī)（19)通過所述第三聯(lián)軸 器（18)與所述輔助液壓泵（17)連接，所述輔助液壓泵（17)的一端連接所述液壓整流板（4) 的d 口，另一端連接所述油箱（16)，在所述輔助液壓泵（17)與述液壓整流板（4)的d 口之 間旁接所述第三溢流閥（15)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平螺旋槳驅(qū)動(dòng)式海浪能發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：在所 述液壓整流板（4)的b端與所述液壓馬達(dá)（10)之間安裝單向閥（5)。
【文檔編號(hào)】F03B13/22GK104121142SQ201410318943
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】謝方偉, 王存堂, 任飛, 張凱, 張兵 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)