專利名稱:海浪空氣壓縮機的制作方法
本實用新型是以海浪的不斷起伏、脈動為動力，推動浮筒按一定方向沉浮，使活塞不停地做往復(fù)運動，將空氣壓縮到貯氣罐內(nèi)的空氣壓縮裝置。
現(xiàn)有的海能利用裝置，多是利用海洋的潮汐能量，而海面上不斷涌起、且時時奔向岸邊的無數(shù)波浪，卻很少去開發(fā)利用。
本實用新型的目的是利用大海永無休止的起伏波浪，對空氣進行壓縮，送進貯氣罐內(nèi)，使壓縮空氣達到一定的氣壓數(shù)值，(類似工業(yè)蒸汽鍋爐)以此推動氣動機轉(zhuǎn)動、做功。
本實用新型以如下的方式實現(xiàn)在距離海岸一定遠近的海中，樹起若干個水泥樁，這些排成一行、等距離的水泥樁，與海岸平行走向。在兩個水泥樁之間，安裝只能隨海水的漲、落而浮動的大型貯氣罐，(類似列車上的油罐)在貯氣罐對著大海的一面，設(shè)有若干個浮筒。當(dāng)大海的波浪成排成列地涌向岸邊時，首先對浮筒起著沖壓、漂浮作用，浮筒在此兩主要力的作用下，沿著“軌道”向上浮動，推動活塞壓縮空氣，并送進貯氣罐；當(dāng)浪峰過后出現(xiàn)波谷，浮筒隨波谷向下沉，帶動活塞下滑，完成吸氣過程。隨著大海波浪的起伏運動，使活塞重復(fù)滑動不止，由于進排氣閥門的控制，則形成向貯氣罐連續(xù)輸送壓縮空氣的狀態(tài)。
本實用新型特點是收集、利用海浪能量，在我國漫長海岸線上的多數(shù)地方均可建立此空氣壓縮裝置，為我國新能源的開發(fā)、利用，提供一種辦法。以壓縮空氣做為動力推動機構(gòu)做功，具有無污染、噪聲小、清潔、安全、簡單、人民群眾易掌握的優(yōu)點。建造海浪空氣壓縮機的較難之點是，在距岸邊不遠的淺海中建立鋼金水泥柱，其余的裝置是較易實現(xiàn)的。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
圖一是海浪空氣壓縮機的側(cè)(端)視圖。
圖二是海浪空氣壓縮機工作部分的側(cè)視圖。
圖三是氣缸組合、定位滑動架和浮筒的視圖。
圖四是氣缸的滑輪、連桿、活塞和定位滑動架視圖。
圖五是多個海浪空氣壓縮機組合俯視圖。
首先參照圖一說明海浪空氣壓縮機各部件的構(gòu)成、作用及工作原理。貯氣罐(1)靠海水的浮力漂在海面上。(2)是壓縮空氣引出導(dǎo)管。水泥樁(3)立在貯氣罐的兩端，在此水泥樁靠近貯氣罐的內(nèi)側(cè)面，設(shè)有一條凸起導(dǎo)軌(4)。貯氣罐(1)的兩端設(shè)有“U”形槽(5)，凸起導(dǎo)軌(4)剛好在“U”形槽之內(nèi)，使貯氣罐(1)在“U”形槽(5)與凸起導(dǎo)軌作用下，只能做上、下浮動，而不能有平面方位的移動。
圖二是圖一壓縮機部分的放大圖。(6)是氣缸支架，由于必要的支架(6)的鉸鏈，使氣缸(15)牢牢地固定在貯氣罐(1)上，并成一定的角度。在距離海岸較遠、海水較深之處時，海浪主要是上下浮動，所以氣缸角度接近垂直海面一些；在距離海岸較近、海水較淺時，海浪則一方面是上下起伏，另一方面向岸邊“涌進”，所以氣缸的角度就接近與海平面成45°。這是為了使浮筒(12)形成既接受海浪浮動時的浮力，又“迎接”海浪向岸邊“涌進”來的碰撞力。圖一和圖二畫的是距岸邊很近、海浪(14)是向岸邊涌進的(16)。浮筒(12)在海浪(14)不斷起伏的作用下，帶動活塞(10)不斷地上行與下滑。當(dāng)活塞下滑時將空氣經(jīng)過濾清器(7)和進氣閥門(8)吸進氣缸；當(dāng)活塞上行時，進氣閥門(8)關(guān)閉，排氣閥門(9)被壓氣打開，壓縮氣體被送入貯氣罐(1)中。為了更多地接納海浪的向前涌進力和浮力，在浮筒(12)上設(shè)有阻水板(13)，使涌進的波浪和它掀起的浮力，不會輕易地流過浮筒(12)，它將截獲質(zhì)量更多帶著動能的海水，從而加大了浮筒(12)對海浪的涌進力和浮力的吸收，增強了活塞壓縮空氣的能力。緩沖彈簧(22)是用來減緩高大海浪造成的浮筒(12)與氣缸(15)之間的沖擊。滑輪(20)是安裝在氣缸筒(15)上、接觸連桿(11)溝槽的轉(zhuǎn)動輪，其作用是減少摩擦力，也是連桿(11)在氣缸上的一個支點，使活塞工作的更可靠。
圖三的上圖，是四個氣缸組成的氣缸組合斷面視圖，表明每一個浮筒可以帶動多個氣缸工作。氣缸(15)之間由框架(6)連接、固定，保證四個氣缸之間相對位置和平行狀態(tài)。在框架(6)和氣缸(15)的外緣，安裝有“U”形槽的滾輪(30)。將定位滑動架(21)上的滑軌(35)插進滾輪(30)的U形槽內(nèi)?；瑒蛹?21)的下端，固定在設(shè)有滑動架基座(34)的浮筒上。當(dāng)浮筒(12)隨海浪浮動時，因為有框架(6)、滾輪(30)和滑動架(21)的限制，所以滑軌(35)只能在滾輪(30)內(nèi)定向滑動，因此控制了浮筒的搖擺，確保了浮筒對活塞(10)做定向往返運動，防止了連桿(11)因浮筒擺動而折損?？ㄤN(33)是用來鎖定浮筒(12)不至于滑落而設(shè)的。圖三的中圖，在定位滑動架上有定位檔(36)。當(dāng)浮筒處在皮谷最低處時，定位檔(36)，卡在卡銷(33)上，使浮筒等不會滑落掉入海中。圖三的下圖是浮筒(12)。為了減少橫向左、右搖擺，浮筒(12)兩端設(shè)計成圓錐形。為了增大浮筒(12)對涌進波浪的接收力，在浮筒(12)迎向波浪的一面，設(shè)計成向內(nèi)凹進的形狀，在圖一、圖二上看去，類似“月牙”形，圖三下圖的(39)則是向內(nèi)凹進浮筒一面的交界線。(在此沒有畫阻水板)(38)是安裝連桿的基座。(34)是定位滑動架的基座。
圖四的上圖是氣缸滑輪、連桿圖。氣缸的滑輪(20)設(shè)在氣缸的尾部，每一個氣缸有四個滑輪。相應(yīng)地，連桿(11)上則設(shè)有四個供滑輪在其上面滾動的鍵槽(40)。由于連桿接觸滑輪，所以摩擦力就減少了，對于穩(wěn)定浮筒(12)也起著一定的支承作用。為了減輕連桿的重量，可考慮將其做成空心(41)。圖四的中圖是活塞與連桿的銜接圖?；钊h(huán)(42)鑲在活塞(10)上，(43)是活塞上用以安裝連桿圓頭(45)的凹形半圓處，(44)是由兩部分組成的半圓蓋，當(dāng)連桿的圓頭(45)安進活塞的凹形半圓(43)之中時，分別將兩部分半圓蓋(44)固定在活塞(10)的尾部，使活塞與連桿銜接起來，形成兩者之間可以有一定的搖擺度，克服活塞和連桿一體化的缺點。連桿尾部斜形半圓座(46)，是固定在浮筒上的連桿座。氣缸筒滑輪(20)是可以折卸的，以便將活塞放入氣缸等。圖四的下圖是定位滑動架(21)的俯視圖，要求它的強度要好，不易變形，能夠保證浮筒(12)定向浮動。(35)是滑動架的導(dǎo)軌，在圖三的滾輪(30)之間滑動。(36)是定位檔，防止浮筒(12)從貯氣裝置本體上脫落。
圖五是若干個海浪空氣壓縮裝置組合的俯視圖。圖的下方是海岸一邊，圖的上方是大海一邊。(14)是時時涌起的海浪，(16)是海浪向岸邊涌進的方向。水泥柱(3)從淺海中樹立起來，它的兩邊有凸起滑軌(4)。固定在貯氣罐(1)上的“U”形槽(5)“騎”在滑軌(4)上，這樣貯氣罐就能隨著海水上下浮動，而不會有其他方向的漂移。(54)是高壓氣導(dǎo)管，(53)是連接兩貯氣罐導(dǎo)管(54)的軟管，(55)是高壓氣引出管至用戶。(12)是浮筒，同前圖。
另外，還要設(shè)有整個壓縮機裝置的起吊設(shè)備，當(dāng)遇到驚濤駭浪時，將整個裝置吊起，避免破壞性沖擊，此時暫仃工作。
本實用新型首先可在坡度較緩的海岸處試制。根據(jù)觀測，在沒有其他方向大風(fēng)的影響時，所有的海浪都是成排、成列地涌向岸邊的，而且多數(shù)時間又是風(fēng)與浪是同一個方向，特別是漲潮時，風(fēng)能助浪一起向岸邊涌進。岸邊淺海海浪的數(shù)據(jù)是漲潮時每分鐘有15～21個涌向岸邊的海浪，高度為80～130CM，平均厚度150CM左右，涌進速度為每分鐘150～180M；退潮時海浪的數(shù)據(jù)是每分鐘有13～17個浪涌向岸邊，浪高50～100CM，浪的平均厚度為120CM左右，涌進速度為每分鐘120～150M。
設(shè)一個貯氣罐(1)長為7M，直徑為2.5M，其容積為34.36M3每個貯氣罐安裝兩個浮筒(12)，每個浮筒長為2M，直徑為0.9M，其體積是1.27M3每個浮筒帶動四個壓縮空氣的活塞(10)，活塞直徑為10CM，活塞行程為100CM，其總?cè)莘e是31416CM3。
一個貯氣罐設(shè)有兩個浮筒，帶動八個壓縮活塞，容積是31416×2＝62832CM3海浪對浮筒的浮力約為1.2噸，如果浮筒是輕合金或塑料制成，估計它為70公斤重。再考慮減去氣缸與水平夾角的損失，形成對活塞的有效壓力是1200·Sin45°＝848.52公斤(F1)我們?nèi)『＠说钠骄俣葹槊糠昼?50M，海浪的前沿一般是以40°～70°傾斜面向前移動，作用在體積是1.27M3、而且又有迎著海浪而設(shè)的阻水板的浮筒上，至少有1.2M3質(zhì)量的海水推動浮筒。
1200千克×2.5米／秒＝3000公斤。
由于氣缸安裝角度(也取45°)，是迎著海浪方向的，所以它的余弦損失較小，例如取80％，則對活塞的有效壓力是2400公斤。(F2)
海浪對浮筒的浮力與海浪對浮筒的沖力，顯然是兩個方面，不能混為一談。但是兩者又是聯(lián)系著的、不能截然分開。這兩個力的合力作用在浮筒上，形成對活塞的有效壓力，我們暫且不按F1＋F2＝3248公斤去計算，而是取其最保守的數(shù)值2000公斤(F)計算。
四個活塞總面積為314.16CM22000÷314.16＝6.36公斤／厘米2。(向貯氣罐充氣的最大壓力)充滿34.36M3容積的貯氣罐，并達到一定的氣壓值，兩個浮筒，八個活塞，取海浪頻率為每分鐘15個海浪，則需3.8～4個小時。如果我們在沿海邊上建立一排為20個貯氣罐組合組成的壓縮空氣裝置，則會在10分鐘左右的時間內(nèi)獲得有34.36M3、5～6個氣壓的壓氣能源。
以此壓縮空氣能源為動力，推動申請?zhí)枮?6201565“雙圓式氣動機”，將能獲得300多匹馬力的功率。
如以此能源推動其他已有氣(汽)動機械做功，也是可取的。
權(quán)利要求
1.一種海浪空氣壓縮機，是由漂浮在海面上的貯氣罐(1)、從海底筑起用以限定貯氣罐位置的水泥柱(3)和框架(6)、浮筒(12)、氣缸(15)、活塞(10)、連桿(11)、定位滑動架(21)、進氣閥門(8)、排氣閥門(9)組成，其特征是a、水泥柱(3)立在貯氣罐(1)的兩端，在水泥柱靠近貯氣罐(1)的內(nèi)側(cè)面，設(shè)有一凸起導(dǎo)軌(4)，貯氣罐(1)的兩端設(shè)有“U”形槽(5)，凸起導(dǎo)軌(4)安裝在“U”形槽(5)內(nèi)，使貯氣罐(1)只能隨海水的起落而浮沉，不能有其它位移。b、氣缸支架(6)既和貯氣罐(1)相固聯(lián)又和氣缸(15)相聯(lián)接，使氣缸(15)牢牢地固定在貯氣罐(1)上，并成一定的角度，保證了活塞(10)相對于氣缸(15)滑動。c、連桿(11)一端固聯(lián)在浮筒(12)上，另一端與活塞(10)相聯(lián)結(jié)，浮筒(12)靠海水的浮力浮在海面上，靠海浪的不斷起伏的作用，帶動連桿、活塞不斷地上下滑動，進行壓縮和吸入空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的海浪空氣壓縮機，其特征是在浮筒(12)上，設(shè)有迎著海浪涌進方向和海浪浮起方向的阻水板(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的海浪空氣壓縮機，其特征是在氣缸(15)的尾部設(shè)有支承滑輪(20)，連桿(11)上相對應(yīng)地設(shè)有滑輪槽(40)，夠成滾動接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的海浪空氣壓縮機，其特征是浮筒(12)可帶動多個氣缸工作。氣缸之間由框架(6)固定連接，保證了氣缸之間的相對位置和平行狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或4所述的海浪空氣壓縮機，其特征是在框架(6)和氣缸(15)的外緣，安裝有“U”形槽滾輪(30)，定位滑架(21)上帶有滑軌(35)可插進滾輪(30)的“U”形槽內(nèi)?；瑒蛹?21)的下端固定在設(shè)有滑動架基座(34)的浮筒(12)上，限制了滑軌(35)只能在滾輪(30)內(nèi)定向滑動。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的海浪空氣壓縮機，其特征是框架(6)上設(shè)有卡銷(33)，定位滑架(21)上設(shè)有定位檔(36)，定位檔(36)卡在卡銷(33)上，使浮筒(12)不會滑落掉入海中。
專利摘要
本實用新型是一種以海浪的起伏和不斷向岸邊涌進為動力的空氣壓縮機。能源的種類是很多的，以氣體(含燃氣、蒸汽)的壓力推動機械去做功，在世界動力機械系統(tǒng)中占有相當(dāng)大的比重。本實用新型特點是，利用永無休止的大海波浪做為動力(可比做是煤)，去壓縮取之不盡的空氣(可比做用煤燒成的水蒸汽)，來推動機械做功，為開發(fā)利用能源，增加一條新的途徑。貯存壓縮空氣，再以此推動機械做功，是無污染、低噪聲、簡單易行的辦法。
文檔編號F04B35/00GK86203806SQ86203806
公開日1988年2月10日 申請日期1986年6月16日
發(fā)明者姜鳳閣 申請人:姜鳳閣導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan