專利名稱：一種浮筒式波浪能采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波浪能采集裝置，尤其是涉及一種浮筒式波浪能采集裝置。
背景技術(shù)：
波浪能是指海洋表面所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。從古至今，人類對(duì)于能源的追求從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)，近年來(lái)，隨著傳統(tǒng)的化石能源的大量消耗和隨之而來(lái)的二氧化碳排放量劇增，人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能以及波浪能、潮流能等低碳環(huán)保的新型能源。波浪能是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源，由于地球上海洋面積廣闊，波浪能則是地球上最大的可再生能源之一。據(jù)世界能源委員會(huì)的調(diào)查顯示，世界上可利用的波浪能達(dá)到20億千瓦，是世界上現(xiàn)有發(fā)電總量的2倍。由于波浪能的總量巨大，而且清潔可再生，在世界能源短缺與我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展能源需求劇增的大背景下，對(duì)于波浪能的開發(fā)和利用具有非常重要的戰(zhàn)略意義。經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)際運(yùn)用，現(xiàn)有的波浪能采集裝置多種多樣。根據(jù)現(xiàn)有查到的文獻(xiàn)中提出的波浪能采集裝置有振蕩水柱式、振蕩浮子式、擺式、鴨式、筏式、收縮坡道式、蛘式等，同時(shí)通過(guò)波浪繞射或折射的聚波技術(shù)，以及通過(guò)系統(tǒng)與波浪共振的慣性聚波技術(shù)等，可以在一定程度上提高波浪收集效率。但是上述提到的絕大部分波浪能采集裝置均只能單向采集波浪能，而且其采集得到的波浪能能量沖擊較大，這樣對(duì)能量采集裝置的沖擊較高，而且不利于整個(gè)能量的穩(wěn)定轉(zhuǎn)換與輸出。對(duì)于我國(guó)而言，由于我國(guó)海岸線較長(zhǎng)，但是真正大風(fēng)大浪的沿海地區(qū)相對(duì)較少，波浪能較大的地區(qū)主要集中在浙江省、福建省和臺(tái)灣海域，絕大部分地區(qū)的海浪常態(tài)是處于一種相對(duì)較弱的波動(dòng)狀態(tài)。因此對(duì)于我國(guó)波浪能的大規(guī)模運(yùn)用而言，關(guān)鍵問(wèn)題是如何簡(jiǎn)潔高效的從弱波中提取能量，而且從工程運(yùn)用的角度講要有較高的可行性和穩(wěn)定的能量收集能力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)波浪能的采集利用。中國(guó)專利CN102287310A公開一種蛇形波浪能采集裝置，用于海洋/河流/湖泊的波浪能量采集。該裝置包括至少一個(gè)裝載有永磁體的永磁體短截和至少一個(gè)裝載有線圈的線圈短截，永磁體短截和線圈短截依次交替地活動(dòng)連接；永磁體短截中的永磁體磁極同向布置；所述線圈短截內(nèi)還安裝有與該短截內(nèi)的線圈電連接的儲(chǔ)能裝置，用于將產(chǎn)生的感應(yīng)電能儲(chǔ)存或輸出。該發(fā)明將波浪能通過(guò)短截隨著波浪的運(yùn)動(dòng)，直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，減少了能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了裝置結(jié)構(gòu)，提高了能量轉(zhuǎn)換效率。該發(fā)明進(jìn)一步包括勵(lì)磁裝置，根據(jù)波浪的頻率自適應(yīng)地調(diào)整勵(lì)磁電流，使整個(gè)蛇形波浪能采集裝置的固有振動(dòng)頻率與波浪頻率保持一致，從而使輸出的電能達(dá)到最大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種浮筒式波浪能采集裝置。本發(fā)明設(shè)有液壓控制元件、能量收集和轉(zhuǎn)換裝置、密封件及管道；所述液壓控制元件設(shè)有第I單向閥、第2單向閥、第3單向閥和第4單向閥；
所述能量收集和轉(zhuǎn)換裝置設(shè)有連桿、浮筒、活塞管、活塞和液壓馬達(dá)；所述密封件及管道設(shè)有進(jìn)油管道、浮筒蓋、活塞管上蓋板、出油管道、活塞管下蓋板和平流管道；所述浮筒中間為空心，浮筒的一部分浮于海面上，浮筒的另一部分浸沒(méi)在海水中，浮筒下方設(shè)有孔，浮筒與連桿的一端連接，連桿的末端與活塞連接，活塞置于活塞管中，液壓馬達(dá)置于平流管道中，液壓馬達(dá)與平流管道相連；第I單向閥、第2單向閥、第3單向閥和第4單向閥的一端與活塞管相連，第I單向閥、第2單向閥、第3單向閥和第4單向閥的另一端與出油管道或者進(jìn)油管道相連；進(jìn)油管道和出油管道均設(shè)有2個(gè)接口，平流管道與進(jìn)油管道和出油管道之間通過(guò)管接頭連接，浮筒蓋塞入浮筒，活塞管上蓋板和活塞管下蓋板分別與活塞管兩端口相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞管的密封和防水。所述浮筒可采用錐形浮筒。所述浮筒可通過(guò)螺栓、螺母或者銷釘與連桿的一端連接，連桿的末端可通過(guò)螺栓螺母與活塞連接。所述液壓馬達(dá)可通過(guò)管螺紋或者管接頭與平流管道相連。所述浮筒蓋可采用橡膠塞。本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在于:1.本發(fā)明中采用液壓方式傳遞和轉(zhuǎn)換能量，整個(gè)過(guò)程中能量傳遞和轉(zhuǎn)換相對(duì)平穩(wěn)，便于能量的穩(wěn)定輸出，而且液壓裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，可傳遞的能量大，便于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。2.本發(fā)明中采用4個(gè)單向閥組成的液壓控制回路，使得整個(gè)浮筒無(wú)論是隨波浪向上還是向下運(yùn)動(dòng)，均能夠使出油口的液體朝相同方向流動(dòng)，波浪能的轉(zhuǎn)換效率高，而且能夠非常方便的由此轉(zhuǎn)換成液壓馬達(dá)的機(jī)械能。3.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)中大部分元件均可采用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)元件，制造、安裝和維護(hù)成本低。4.利用本發(fā)明可以非常方便地將多個(gè)采集單元的液壓管路進(jìn)行組網(wǎng)，形成較大的液壓能之后實(shí)行穩(wěn)定的輸出，從而為大功率的能量利用提供可能。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有液壓控制元件、能量收集和轉(zhuǎn)換裝置、密封件及管道;所述液壓控制元件設(shè)有第I單向閥2、第2單向閥8、第3單向閥10和第4單向閥15 ;所述能量收集和轉(zhuǎn)換裝置設(shè)有連桿3、浮筒4、活塞管7、活塞14和液壓馬達(dá)13 ;所述密封件及管道設(shè)有進(jìn)油管道1、浮筒蓋5、活塞管上蓋板6、出油管道9、活塞管下蓋板11和平流管道12 ;所述浮筒4中間為空心，浮筒4的一部分浮于海面上，浮筒4的另一部分浸沒(méi)在海水中，浮筒4下方設(shè)有孔，浮筒4與連桿3的一端連接，連桿3的末端與活塞14連接，活塞14置于活塞管7中，液壓馬達(dá)13置于平流管道12中，液壓馬達(dá)13與平流管道12相連；第I單向閥2、第2單向閥8、第3單向閥10和第4單向閥15的一端與活塞管7相連，第I單向閥2、第2單向閥8、第3單向閥10和第4單向閥15的另一端與出油管道9或者進(jìn)油管道I相連；進(jìn)油管道I和出油管道9均設(shè)有2個(gè)接口，平流管道12與進(jìn)油管道I和出油管道9之間通過(guò)管接頭連接，浮筒蓋5塞入浮筒4，活塞管上蓋板6和活塞管下蓋板11分別與活塞管7兩端口相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞管7的密封和防水。所述浮筒4采用錐形浮筒。所述浮筒4通過(guò)螺栓、螺母或者銷釘與連桿3的一端連接，連桿3的末端通過(guò)螺栓螺母與活塞14連接。所述液壓馬達(dá)13通過(guò)管螺紋或者管接頭與平流管道12相連。所述浮筒蓋5采用橡膠塞。本發(fā)明能夠?qū)⒉ɡ四芨咝У霓D(zhuǎn)換為比較方便利用的機(jī)械能，波浪能轉(zhuǎn)換成為較為穩(wěn)定的液壓馬達(dá)的機(jī)械能，對(duì)于液壓馬達(dá)中的機(jī)械能則可以通過(guò)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的方式最終轉(zhuǎn)換為電能而為用戶所用。本發(fā)明主要通過(guò)浮在海面上的錐形浮筒隨海浪上下運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)連桿和活塞上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)液壓控制元件和管路中液壓介質(zhì)的傳遞使得活塞上下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成管路中的液壓介質(zhì)的動(dòng)能和勢(shì)能，當(dāng)有著較高能量的液壓油流經(jīng)液壓馬達(dá)后，則將液壓油的動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)換成液壓馬達(dá)的機(jī)械能，而此時(shí)則可以通過(guò)液壓馬達(dá)輸出軸比較方便的將機(jī)械能輸出后與發(fā)電機(jī)相連，從而轉(zhuǎn)換成為便于利用的電能。本發(fā)明的能量收集和轉(zhuǎn)換裝置主要包括浮筒、連桿、活塞、活塞管以及液壓馬達(dá)等，其工作的特點(diǎn)是通過(guò)浮在海面上的浮筒隨波浪上下運(yùn)動(dòng)，浮筒帶動(dòng)與之相連的連桿和活塞等在活塞管中上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)波浪能的采集，而經(jīng)過(guò)管道的具有較高動(dòng)能和勢(shì)能的液壓油流經(jīng)液壓馬達(dá)時(shí)，則將動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)換成液壓馬達(dá)中的機(jī)械能，而這種機(jī)械能能夠較為穩(wěn)定的輸出，從而實(shí)現(xiàn)了上下震動(dòng)的波浪運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能向便于穩(wěn)定輸出的液壓馬達(dá)中的機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的液壓控制元件主要包括4個(gè)單向閥，在管路中的4個(gè)單向閥主要控制整個(gè)能量采集裝置中的液壓油的循環(huán)，其工作特點(diǎn)是通過(guò)簡(jiǎn)潔高效的液壓控制元件，使得連桿和活塞的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成管道中單向流動(dòng)的液壓油的動(dòng)能和勢(shì)能，使整個(gè)過(guò)程中的能量能夠較為穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，便于能量的采集和利用，當(dāng)活塞和連桿隨波浪向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，第2單向閥打開，液壓油流入出油管道，同時(shí)，活塞下方壓力減小，液壓油經(jīng)第4單向閥進(jìn)入活塞管下方；當(dāng)活塞和連桿隨波浪向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，則活塞下方的液壓油經(jīng)第3單向閥流向出油管道，而回油管道中的液壓油則頂開第I單向閥回流到活塞管中活塞上部，整個(gè)過(guò)程中，無(wú)論向上還是向下運(yùn)動(dòng)，都能夠使得裝置中的液壓油朝著同一個(gè)方向流動(dòng)，從而方便的實(shí)現(xiàn)能量的吸收和轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的密封件及管道等元件是整個(gè)發(fā)電裝置的輔助器件，主要包括活塞管上、下蓋板，進(jìn)油管道、出油管道和平流管道等，因?yàn)椴ɡ四苁占b置錐形浮筒有一部份在海面上，一部分浸泡在海水中，而且是通過(guò)液壓傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，所以特別要注意整個(gè)裝置的防腐和密封；當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓油主要從進(jìn)油管道進(jìn)入活塞管中，然后從出油管道流出，進(jìn)入平流管道后帶動(dòng)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，然后流入進(jìn)油管道，實(shí)現(xiàn)整個(gè)液壓油的循環(huán)做功。
本發(fā)明根據(jù)波浪運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)潔高效的震蕩浮筒式波浪能采集裝置，裝置中的浮筒隨著波浪的震蕩而上下震動(dòng)，而特殊的液壓管路設(shè)計(jì)使得浮筒無(wú)論是向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)均能夠使得管道中的液體朝相同的方向流動(dòng)，使得浮子上下擺動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能能夠得到高效的轉(zhuǎn)化，通過(guò)管道中的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)換成便于穩(wěn)定輸出的機(jī)械能。
權(quán)利要求
1.一種浮筒式波浪能采集裝置，其特征在于設(shè)有液壓控制元件、能量收集和轉(zhuǎn)換裝置、密封件及管道； 所述液壓控制元件設(shè)有第I單向閥、第2單向閥、第3單向閥和第4單向閥； 所述能量收集和轉(zhuǎn)換裝置設(shè)有連桿、浮筒、活塞管、活塞和液壓馬達(dá)； 所述密封件及管道設(shè)有進(jìn)油管道、浮筒蓋、活塞管上蓋板、出油管道、活塞管下蓋板和平流管道； 所述浮筒中間為空心，浮筒的一部分浮于海面上，浮筒的另一部分浸沒(méi)在海水中，浮筒下方設(shè)有孔，浮筒與連桿的一端連接，連桿的末端與活塞連接，活塞置于活塞管中，液壓馬達(dá)置于平流管道中，液壓馬達(dá)與平流管道相連； 第I單向閥、第2單向閥、第3單向閥和第4單向閥的一端與活塞管相連，第I單向閥、第2單向閥、第3單向閥和第4單向閥的另一端與出油管道或者進(jìn)油管道相連； 進(jìn)油管道和出油管道均設(shè)有2個(gè)接口，平流管道與進(jìn)油管道和出油管道之間通過(guò)管接頭連接，浮筒蓋塞入浮筒，活塞管上蓋板和活塞管下蓋板分別與活塞管兩端口相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞管的密封和防水。
2.如權(quán)利要求1所述一種浮筒式波浪能采集裝置，其特征在于所述浮筒采用錐形浮筒。
3.如權(quán)利要求1或2所述一種浮筒式波浪能采集裝置，其特征在于所述浮筒通過(guò)螺栓、螺母或者銷釘與連桿的一端連接。
4.如權(quán)利要求1所述一種浮筒式波浪能采集裝置，其特征在于連桿的末端通過(guò)螺栓螺母與活塞連接。
5.如權(quán)利要求1所述一種浮筒式波浪能采集裝置，其特征在于所述液壓馬達(dá)通過(guò)管螺紋或者管接頭與平流管道相連。
6.如權(quán)利要求1所述一種浮筒式波浪能采集裝置，其特征在于所述浮筒蓋采用橡膠塞。
全文摘要
一種浮筒式波浪能采集裝置，涉及一種波浪能采集裝置。設(shè)液壓控制元件、能量收集和轉(zhuǎn)換裝置、密封件及管道；液壓控制元件設(shè)有4個(gè)單向閥；能量收集和轉(zhuǎn)換裝置設(shè)有連桿、浮筒、活塞管、活塞和液壓馬達(dá)；密封件及管道設(shè)有進(jìn)油管道、浮筒蓋、活塞管上蓋板、出油管道、活塞管下蓋板和平流管道。采用液壓方式傳遞和轉(zhuǎn)換能量，整個(gè)過(guò)程中能量傳遞和轉(zhuǎn)換相對(duì)平穩(wěn)，便于能量的穩(wěn)定輸出，結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，可傳遞的能量大，便于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。采用4個(gè)單向閥組成的液壓控制回路，使得整個(gè)浮筒無(wú)論是隨波浪向上還是向下運(yùn)動(dòng)，均能夠使出油口的液體朝相同方向流動(dòng)，波浪能的轉(zhuǎn)換效率高，方便轉(zhuǎn)換成液壓馬達(dá)的機(jī)械能。
文檔編號(hào)F03B13/14GK103104407SQ20131004762
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者鮑鋒, 楊錦文, 何意 申請(qǐng)人:廈門大學(xué)