一種波浪能發(fā)電裝置及發(fā)電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明型設(shè)計(jì)一種利用波浪能波峰、波谷交替變化，驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪發(fā)電的發(fā)電裝置及發(fā)電方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界，經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)，能源的供應(yīng)變得日益緊張，可再生能源受到廣泛的重視，尤其體現(xiàn)在電力行業(yè)，尋找新型能源替代傳統(tǒng)能源已大勢(shì)所趨。我國(guó)的海域遼闊，海島眾多，特別是遠(yuǎn)離大陸的小島，能源供應(yīng)緊張。波浪能作為一種新興的可再生能源，是一種近乎無(wú)限的能量資源，有著廣泛的前景與巨大的潛力，但人類對(duì)波浪能的利用還是比較少的，目前的市場(chǎng)上投入運(yùn)行的波浪能發(fā)電寥寥無(wú)幾。
[0003]目前，常用的波浪能發(fā)電技術(shù)是使用采集機(jī)構(gòu)采集波浪能，通過(guò)能量轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)構(gòu)將波浪波動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能，并將發(fā)電機(jī)直接并網(wǎng)或使用。但是，常見(jiàn)的波浪能發(fā)電裝置只僅僅利用的波浪的推力，而忽略了波浪所具有的波動(dòng)性，未能充分的利用波浪能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)利用波浪波峰、波谷的交替變化，發(fā)明驅(qū)動(dòng)風(fēng)力機(jī)旋轉(zhuǎn)的發(fā)電裝置。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:包括波浪能收集動(dòng)力板、密封箱、空氣活塞、壓力容器以及驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪，所述空氣活塞設(shè)置在所述密封箱內(nèi)，在所述密封箱上設(shè)置有第一出氣口和第二出氣口，所述第一出氣口和第二出氣口位于所述空氣活塞行程的兩側(cè)，在所述空氣活塞行程兩側(cè)的密封箱上還設(shè)置有第一進(jìn)氣口和第二進(jìn)氣口，所述第一進(jìn)氣口與所述第二出氣口配合，所述第二進(jìn)氣口與所述第一出氣口配合；所述波浪能收集動(dòng)力板設(shè)于海水中并通過(guò)一活塞桿與所述空氣活塞連接，所述波浪能收集動(dòng)力板在隨水波浪前進(jìn)或后退時(shí)使所述氣動(dòng)活塞在所述密封箱內(nèi)同步前進(jìn)或后退，并擇一打開(kāi)具有壓縮空氣側(cè)的所述第一出氣口或第二出氣口 ；所述壓力容器具有進(jìn)氣端和出氣端，所述第一出氣口和第二出氣口均連接在所述進(jìn)氣端，在所述出氣端設(shè)置有一壓力閥門(mén)，所述驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪設(shè)置在所述出氣端。
[0007]所述第一進(jìn)氣口在所述第二出氣口出氣時(shí)進(jìn)氣，所述第二進(jìn)氣口在所述第一出氣口出氣時(shí)進(jìn)氣。
[0008]在所述第一進(jìn)氣口、第二進(jìn)氣口、第一出氣口及第二出氣口均設(shè)置有控制閥。
[0009]所述控制閥為單向閥。
[0010]所述波浪能收集動(dòng)力板為在水波浪作用下彎曲的彈性板。
[0011 ] 在所述驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪前端設(shè)置有噴嘴。
[0012]—種基于所述波浪能發(fā)電裝置的發(fā)電方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0013]通過(guò)所述波浪能收集動(dòng)力板將水波浪的前進(jìn)或后退，轉(zhuǎn)化為空氣活塞在密封箱內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)并循環(huán)壓縮密封箱的兩側(cè)；
[0014]將密封箱壓縮空氣側(cè)的出氣口與壓力容器導(dǎo)通，將壓縮空氣存儲(chǔ)在壓力容器內(nèi)；在密封箱另一側(cè)打開(kāi)進(jìn)氣口導(dǎo)入空氣；
[0015]壓力空氣達(dá)到設(shè)定壓力后，打開(kāi)壓力閥門(mén)，通過(guò)高壓氣流作用在驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪葉面上旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0016]波浪能收集動(dòng)力板可根據(jù)所在區(qū)域波浪能大小，調(diào)整動(dòng)力板幾何尺寸。動(dòng)力板為柔性結(jié)構(gòu)，具有一定的變形能力，可于波浪中隨海水流動(dòng)方向而發(fā)生凸凹形變，增加波浪對(duì)柔性波浪能動(dòng)力收集板的推力，增加波浪能捕捉能力。同時(shí)，也可以減小動(dòng)力板前進(jìn)所受的阻力，減少能量損失。
[0017]雙向空氣推動(dòng)器是由空氣活塞、密封箱、單向通氣閥以及通氣管道組成，動(dòng)力板隨波浪來(lái)回反復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)空氣活塞，經(jīng)單向通氣閥控制，來(lái)回雙向向壓力容器中注氣。
[0018]壓力容器儲(chǔ)存空氣壓能，噴嘴處設(shè)有壓力閥門(mén)，通過(guò)壓力閥門(mén)的調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)空氣流出的速度，使噴嘴處的輸出氣流高速穩(wěn)定，形成水平向右的氣流，氣流驅(qū)動(dòng)架設(shè)于噴嘴內(nèi)的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)使用雙向空氣活塞充分利用了波浪能的波動(dòng)性，雙向吸收波浪能動(dòng)能，并將其轉(zhuǎn)化為空氣壓能，經(jīng)通氣管道注入壓力容器內(nèi)，壓力容器設(shè)有噴嘴與壓力閥門(mén)，形成高速穩(wěn)定的氣流，從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)發(fā)電，提高了對(duì)波浪能的利用。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明風(fēng)力驅(qū)動(dòng)式波浪能收集發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明雙向空氣推動(dòng)器正向推動(dòng)示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明雙向空氣推動(dòng)器反向推動(dòng)示意圖；
[0023]其中:1、波浪能收集動(dòng)力板；2、密封箱；3、空氣活塞；4、空氣流道；5、壓力容器；6、驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪；7、空氣單向閥；8、壓力閥門(mén)；9、噴嘴。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖，對(duì)發(fā)明所述的波浪能發(fā)電方法作詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明是一種風(fēng)力驅(qū)動(dòng)式的波浪能收集發(fā)電裝置。波浪能收集動(dòng)力板I安置于海水中，受波浪波峰、波谷作用，不斷往返運(yùn)動(dòng)。雙向空氣推動(dòng)器內(nèi)設(shè)有活塞3，隨波浪能收集動(dòng)力板I來(lái)回推動(dòng)。雙向空氣推動(dòng)器的另一端與壓力容器5相通，空氣受活塞推動(dòng)，形成氣流，經(jīng)空氣流道4注入壓力容器5中，密封箱2左右兩部交替形成負(fù)壓，經(jīng)單向閥由外部注入空氣，壓力容器不斷收集空氣壓能，當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力時(shí)，壓力閥門(mén)8開(kāi)啟，經(jīng)噴嘴9，形成水平向左的氣流驅(qū)動(dòng)架設(shè)在噴嘴中央的風(fēng)輪8旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
[0025]如圖2所示，當(dāng)波浪沖擊時(shí)，波浪能收集動(dòng)力板I受水平向左的推力，帶動(dòng)空氣活塞3運(yùn)動(dòng)，將波浪動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空氣動(dòng)能，壓力容器與密封箱之間的單向閥7.4開(kāi)啟，氣流經(jīng)空氣流道4.2，將密封箱2左部的空氣注入壓力容器5中，將空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能，儲(chǔ)存在壓力容器5。由于空氣活塞3向左運(yùn)動(dòng)，密封箱2右部形成負(fù)壓，開(kāi)啟右部的單向閥7.1，由外界注入空氣，補(bǔ)充密封箱2損失的空氣。如圖2所示，波浪能收集動(dòng)力板采用柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)波浪來(lái)的時(shí)候，動(dòng)力板向流動(dòng)方向向右凸出變形，增大波浪對(duì)動(dòng)力板的推動(dòng)力，減小波浪板前進(jìn)的阻力。
[0026]圖3是當(dāng)波浪退去時(shí)，波浪能收集動(dòng)力板I受水平向右的推力，空氣活塞3向右運(yùn)動(dòng)，將波浪動(dòng)能轉(zhuǎn)化為空氣動(dòng)能，空氣流道4.1上的單向閥7.3開(kāi)啟，氣流經(jīng)空氣流道，將密封箱2右部的空氣注入壓力容器5中，將空氣動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能并儲(chǔ)存，密封箱2左部形成負(fù)壓，開(kāi)啟左部的單向閥7.2，由外界注入空氣，補(bǔ)充空氣。如圖3所示，由于波浪能收集動(dòng)力板采用柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)波浪去的時(shí)候，動(dòng)力板向流動(dòng)方向向左凸出變形，增大波浪對(duì)動(dòng)力板的推動(dòng)力，減小波浪板前進(jìn)的阻力。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:包括波浪能收集動(dòng)力板、密封箱、空氣活塞、壓力容器以及驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪，所述空氣活塞設(shè)置在所述密封箱內(nèi)，在所述密封箱上設(shè)置有第一出氣口和第二出氣口，所述第一出氣口和第二出氣口位于所述空氣活塞行程的兩側(cè)，在所述空氣活塞行程兩側(cè)的密封箱上還設(shè)置有第一進(jìn)氣口和第二進(jìn)氣口，所述第一進(jìn)氣口與所述第二出氣口配合，所述第二進(jìn)氣口與所述第一出氣口配合；所述波浪能收集動(dòng)力板設(shè)于海水中并通過(guò)一活塞桿與所述空氣活塞連接，所述波浪能收集動(dòng)力板在隨水波浪前進(jìn)或后退時(shí)使所述氣動(dòng)活塞在所述密封箱內(nèi)同步前進(jìn)或后退，并擇一打開(kāi)具有壓縮空氣側(cè)的所述第一出氣口或第二出氣口 ；所述壓力容器具有進(jìn)氣端和出氣端，所述第一出氣口和第二出氣口均連接在所述進(jìn)氣端，在所述出氣端設(shè)置有一壓力閥門(mén)，所述驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪設(shè)置在所述出氣端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述第一進(jìn)氣口在所述第二出氣口出氣時(shí)進(jìn)氣，所述第二進(jìn)氣口在所述第一出氣口出氣時(shí)進(jìn)氣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:在所述第一進(jìn)氣口、第二進(jìn)氣口、第一出氣口及第二出氣口均設(shè)置有控制閥。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述控制閥為單向閥。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述波浪能收集動(dòng)力板為在水波浪作用下彎曲的彈性板。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:在所述驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪前端設(shè)置有噴嘴。7.—種基于權(quán)利要求1所述波浪能發(fā)電裝置的發(fā)電方法，其特征在于，包括如下步驟: 通過(guò)所述波浪能收集動(dòng)力板將水波浪的前進(jìn)或后退，轉(zhuǎn)化為空氣活塞在密封箱內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)并循環(huán)壓縮密封箱的兩側(cè)； 將密封箱壓縮空氣側(cè)的出氣口與壓力容器導(dǎo)通，將壓縮空氣存儲(chǔ)在壓力容器內(nèi)；在密封箱另一側(cè)打開(kāi)進(jìn)氣口導(dǎo)入空氣； 壓力空氣達(dá)到設(shè)定壓力后，打開(kāi)壓力閥門(mén)，通過(guò)高壓氣流作用在驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪葉面上旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種波浪能發(fā)電裝置及發(fā)電方法，其中發(fā)電裝置包括波浪能收集動(dòng)力板、密封箱、空氣活塞、壓力容器以及驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪，空氣活塞設(shè)置在密封箱內(nèi)，在密封箱上設(shè)置有第一出氣口和第二出氣口，第一出氣口和第二出氣口位于空氣活塞行程的兩側(cè)；波浪能收集動(dòng)力板設(shè)于海水中并通過(guò)一活塞桿與空氣活塞連接，波浪能收集動(dòng)力板在隨水波浪前進(jìn)或后退時(shí)使氣動(dòng)活塞在密封箱內(nèi)同步前進(jìn)或后退，并擇一打開(kāi)具有壓縮空氣側(cè)的第一出氣口或第二出氣口。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)使用雙向空氣活塞充分利用了波浪能的波動(dòng)性，雙向吸收波浪能動(dòng)能，并將其轉(zhuǎn)化為空氣壓能，從而驅(qū)動(dòng)動(dòng)力風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)發(fā)電，提高了對(duì)波浪能的利用。
【IPC分類】F03B13/22, F03D9/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105114241
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510613095
【發(fā)明人】趙振宙, 陳潘浩, 劉玄, 許波峰, 田晨, 曾冠毓, 李濤, 陳景茹
【申請(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年9月23日