一種基于氣密封的浮體繩輪波浪發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波浪發(fā)電系統(tǒng)，具體是一種基于氣密封的浮體繩輪波浪發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]開發(fā)海洋波浪能發(fā)電技術(shù)，對緩解世界范圍內(nèi)能源緊張形勢、改善地球環(huán)境、減少能源污染具有十分重要的意義。
[0003]中國專利 200810083910.5^200910160518.0^201310363311.X 均涉及一種浮體繩輪型波浪能發(fā)電系統(tǒng)，該類系統(tǒng)所述繩輪與發(fā)電機軸相連，繩輪上纏繞柔性繩索，所述繩索另一端與沉在海底的基石相連，當漂浮在海面上的浮體隨波浪做升降運動時，柔性繩輪將通過繩輪帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，從而將波浪能轉(zhuǎn)換為電能。和其它波浪發(fā)電系統(tǒng)相比，該類系統(tǒng)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、調(diào)試容易的特點。為了防止海水腐蝕，上述系統(tǒng)將發(fā)電機、監(jiān)控單元等內(nèi)置于漂浮在海上的密閉浮體內(nèi)，將繩輪、繩索等可能與海水接觸的部分單獨內(nèi)置于一套密封腔內(nèi)，繩輪轉(zhuǎn)軸通過水密封軸承與發(fā)電機軸連接。由于繩索必須穿過海水固連到海底的基石上，在其伸展和收卷過程中，海水必將滲入到上述密封腔內(nèi)，進而腐蝕繩輪、密封腔壁面及軸承等，從而影響發(fā)電效率、系統(tǒng)壽命、可靠性等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述浮體繩輪型波浪能發(fā)電系統(tǒng)密封效果不理想的問題，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、密封良好、控制容易的基于氣密封原理的浮體繩輪波浪發(fā)電系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是:一種基于氣密封的浮體繩輪波浪發(fā)電系統(tǒng)，其包括有浮體和安裝在浮體中的發(fā)電機、棘輪、繩輪、繩索、液位傳感器、控制器、氣栗，所述繩輪包括主繩輪和副繩輪，所述繩索包括分別纏繞在主繩輪和副繩輪上的主繩索和副繩索，其特征是:所述主繩輪通過轉(zhuǎn)軸和密封軸承安裝在浮體內(nèi)的密封腔中，轉(zhuǎn)軸伸出密封腔外部，依次與副繩輪、棘輪和發(fā)電機相連；所述主繩索下端穿過密封腔下部的導繩器后，與沉在海底的基石相連，所述副繩索另一端連接一彈簧，所述彈簧上端固定在浮體頂部，所述主繩索和副繩索纏繞方向相反；所述密封腔是浮體的一部分，其上部位于浮體內(nèi)，下部向下伸出浮體；所述液位傳感器位于密封腔內(nèi)，所述氣栗通過進氣管一端連通密封腔，另一端連通浮體外的大氣，氣栗在控制器控制下，將浮體外部的空氣通過進氣管輸送到密封腔內(nèi)，實現(xiàn)有效的氣密封。
[0006]本發(fā)明的工作過程是:當浮體隨波浪上升時，主繩索拉動主繩輪轉(zhuǎn)動，一部分主繩索從主繩輪上展開，主繩輪帶動副繩輪和發(fā)電機轉(zhuǎn)動，一部分副繩索纏繞到副繩輪上，彈簧被拉伸，發(fā)電機產(chǎn)生電能；當浮體隨波浪下降時，彈簧收縮帶動繩輪轉(zhuǎn)動，副繩索纏繞部分展開，主繩索被重新收卷到主繩輪上；該過程中，海水可通過導繩器的間隙滲入到密封腔下部，當液位傳感器探測到液面將超過水位上限時，控制器啟動氣栗，將外部空氣栗入密封腔內(nèi)，液面受迫下降，實現(xiàn)有效的氣密封。當上述過程不斷重復進行時，發(fā)電系統(tǒng)便可持續(xù)輸出電能。對照現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、密封良好、控制容易，有效解決了海水腐蝕主繩輪、密封腔壁面及軸承等問題。
【附圖說明】
[0007]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0008]圖1是本發(fā)明組成結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中標號為:1.浮體，2.棘輪，3.發(fā)電機，4.副繩輪，5.基石，6.主繩索，7.導繩器，8.液位傳感器，9.密封軸承，10.控制器，11.氣栗，12.進氣管，13.主繩輪，14.密封腔，15.彈簧，16.副繩索。
【具體實施方式】
[0010]從圖1可以看出，一種基于氣密封的浮體繩輪波浪發(fā)電系統(tǒng)，其包括有浮體1和安裝在浮體1中的發(fā)電機3、棘輪2、繩輪、繩索、液位傳感器8、控制器10、氣栗11等。所述繩輪包括主繩輪13和副繩輪4，所述繩索包括分別纏繞在主繩輪13和副繩輪4上的主繩索6和副繩索16。
[0011 ] 本發(fā)明所述主繩輪6通過轉(zhuǎn)軸和密封軸承9安裝在浮體1內(nèi)的密封腔14中，轉(zhuǎn)軸伸出密封腔14外部，依次與副繩輪4、棘輪2和發(fā)電機3軸連接。所述主繩索6上端纏繞在主繩輪13上，下端穿過密封腔14下部的導繩器7后，與沉在海底的基石5相連。所述副繩索16在副繩輪4上的纏繞方向與主繩索6纏繞方向相反，副繩索16另一端連接一彈簧15，彈簧15上端固定在浮體1頂部。
[0012]所述密封腔14是浮體1的一部分，其上部位于浮體1內(nèi)，下部向下伸出浮體。所述氣栗11通過進氣管12 —端連通密封腔14，另一端連通浮體1外的大氣。所述進氣管12為兩根，其中一根連接氣栗11進氣口和浮體外部，另一根連接氣栗11出氣口和密封腔14進氣口。所述液位傳感器8位于密封腔14內(nèi)，用于檢測海水液面高度。所述氣栗在控制器控制下，將浮體外部的空氣通過進氣管輸送到密封腔內(nèi)，實現(xiàn)有效的氣密封。當液位傳感器探測密封腔內(nèi)海水液面超過水位上限時，控制器啟動氣栗將外部空氣栗入密封腔內(nèi)，液面受迫下降。
[0013]本發(fā)明利用液位傳感器8探測密封腔14下部液面高度，利用氣栗11栗入空氣，將液面壓迫到極限水位以下，有效避免了海水與主繩輪13、密封軸承9等接觸。工作過程中，當浮體1隨波浪上升時，主繩索6拉動主繩輪13轉(zhuǎn)動，纏繞在主繩輪13上的部分繩索展開，主繩輪13帶動副繩輪4和發(fā)電機3轉(zhuǎn)動，副繩輪4將部分副繩索16纏繞到其轉(zhuǎn)體上，彈簧15被拉伸，發(fā)電機3產(chǎn)生電能；當浮體1隨波浪下降時，彈簧15收縮，副繩索16帶動繩輪轉(zhuǎn)動，主繩索6展開部分重新收卷到主繩輪13上；當液位傳感器8探測到密封腔14內(nèi)液面將超過水位上限時，控制器10啟動氣栗11，浮體1外部空氣被栗入密封腔14內(nèi)，液面受迫下降；當上述過程重復進行時，發(fā)電系統(tǒng)將持續(xù)輸出電能。
[0014]本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、密封良好、控制容易，有效解決了海水腐蝕主繩輪、密封腔壁面及軸承等問題。
【主權(quán)項】
1.一種基于氣密封的浮體繩輪波浪發(fā)電系統(tǒng)，其包括有浮體和安裝在浮體中的發(fā)電機、棘輪、繩輪、繩索、液位傳感器、控制器、氣栗，所述繩輪包括主繩輪和副繩輪，所述繩索包括分別纏繞在主繩輪和副繩輪上的主繩索和副繩索，其特征是:所述主繩輪通過轉(zhuǎn)軸和密封軸承安裝在浮體內(nèi)的密封腔中，轉(zhuǎn)軸伸出密封腔外部，依次與副繩輪、棘輪和發(fā)電機相連；所述主繩索下端穿過密封腔下部的導繩器后，與沉在海底的基石相連，所述副繩索另一端連接一彈簧，所述彈簧上端固定在浮體頂部，所述主繩索和副繩索纏繞方向相反；所述密封腔是浮體的一部分，其上部位于浮體內(nèi)，下部向下伸出浮體；所述液位傳感器位于密封腔內(nèi)，所述氣栗通過進氣管一端連通密封腔，另一端連通浮體外的大氣，氣栗在控制器控制下，將浮體外部的空氣通過進氣管輸送到密封腔內(nèi)，實現(xiàn)有效的氣密封。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣密封的浮體繩輪波浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征是:所述進氣管為兩根，其中一根連接氣栗進氣口和浮體外部，另一根連接氣栗出氣口和密封腔進氣口。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于氣密封的浮體繩輪波浪發(fā)電系統(tǒng)，其包括有浮體、發(fā)電機、棘輪、繩輪、繩索、液位傳感器、控制器、氣泵，所述主繩輪通過轉(zhuǎn)軸和密封軸承安裝在浮體內(nèi)的密封腔中，轉(zhuǎn)軸伸出密封腔外部，依次與副繩輪、棘輪和發(fā)電機相連；所述主繩索下端穿過密封腔下部的導繩器后，與沉在海底的基石相連，所述副繩索另一端連接一彈簧，所述彈簧上端固定在浮體頂部，所述主繩索和副繩索纏繞方向相反；所述液位傳感器安裝在密封腔中，當其探測到密封腔內(nèi)海水液面將超過水位上限時，控制器啟動氣泵將外部空氣泵入密封腔內(nèi)，液面受迫下降。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、密封良好、控制容易，有效解決了海水腐蝕主繩輪、密封腔壁面及軸承等問題。
【IPC分類】F03B13/16
【公開號】CN105275726
【申請?zhí)枴緾N201510765419
【發(fā)明人】朱林森, 張學超, 鞠燕娜, 崔自成, 王釗
【申請人】山東大學（威海）
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月11日