波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及可再生能源利用技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置，包括安裝于齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)的波浪能收集系統(tǒng)和安裝于波浪能收集系統(tǒng)上部的波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)；波浪能收集系統(tǒng)采用在增壓氣缸壁面安裝壓縮橡膠的方法，收集波浪縱橫向往復(fù)運動產(chǎn)生的能量；波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)由分體高壓氣缸中的兩個高壓氣體活動腔室交替做功，使得產(chǎn)生的能量可以持續(xù)不斷地供應(yīng)給發(fā)電機；齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)可根據(jù)水位高低而上下調(diào)整整個波浪能俘獲發(fā)電裝置的高程。本發(fā)明集高效率、高適用性和高可靠性為一體，建造成本較低，能夠?qū)Σɡ四苓M行高效的收集、傳遞和轉(zhuǎn)化，并適應(yīng)多種海區(qū)條件下的不同海況，使得連續(xù)高效地開發(fā)利用海洋波浪能成為可能。
【專利說明】
波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及可再生能源利用技術(shù)領(lǐng)域中的海洋波浪能開發(fā)與應(yīng)用，具體的說，是涉及一種利用海洋能源中的波浪能進行發(fā)電的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于礦物能源逐漸枯竭以及燃燒礦物能源對環(huán)境造成的破壞難以根治，人們對新的替代能源的開發(fā)與利用越來越重視。海洋能是海洋能源中最豐富、最普遍、較難利用的資源之一，而波浪能又是海洋能中所占比重較大的海洋能源。海水的波浪運動會產(chǎn)生十分巨大的能量。據(jù)估算，世界海洋中的波浪能達700億千瓦，占全部海洋能量的94%，是各種海洋能中的“首戶”。因此，利用海洋能源已成為當(dāng)今世界能源研究的方向，而如何有效利用資源豐富、可再生的海洋資源，也顯得更加重要。
[0003]在上述背景下，波浪能的開發(fā)利用正日益受到關(guān)注，經(jīng)過20世紀70年代對多種波浪能裝置的試驗和研究到80年代的海況試驗及應(yīng)用示范研究，國內(nèi)外學(xué)者相繼提出了很多不同種類的波能發(fā)電裝置，波浪發(fā)電技術(shù)已逐步接近實用化水平。
[0004]波浪能發(fā)電方式數(shù)以千計，按能量中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)主要分為機械式、氣動式和液壓式三大類。其中氣動式波浪發(fā)電系統(tǒng)是最具發(fā)展?jié)摿Φ难b置之一，其基本原理是通過氣室、氣袋等栗氣裝置將波浪能轉(zhuǎn)換成空氣能，再由氣輪機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，安全性好、可靠性高;但是波浪能的收集效率和氣流能量轉(zhuǎn)化為電能的效率很低，受地形或海況條件限制較強，建造成本昂貴，不能較好地實現(xiàn)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0005]公開號為CN103994020A的中國專利申請公開了一種直列型多氣缸氣動式波浪發(fā)電裝置，采用多個氣缸同時運行收集波浪能，且將多個氣缸分兩組交替做功，使得曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，發(fā)電效率高，結(jié)構(gòu)簡單，建造成本低。其缺點是，只能收集波浪上下起伏產(chǎn)生的能量，對于波浪橫向的動力與能量的俘獲能力較差，導(dǎo)致波浪能收集效率差。
[0006]未來該領(lǐng)域的發(fā)展趨勢為:研制波能收集與轉(zhuǎn)換效率高、建造成本低、能使不規(guī)則的波浪能轉(zhuǎn)化為電能連續(xù)輸出且適用性不受限的波能發(fā)電裝置。綜上所述，就目前研究階段，可靠性和轉(zhuǎn)化效率顯得尤其重要，同時還應(yīng)兼顧考慮不同海區(qū)波浪及海況條件、降低發(fā)電成本，從而實現(xiàn)海洋能的連續(xù)、不間斷、高效率開發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有波浪能發(fā)電裝置能量俘獲與利用效率低、間歇性發(fā)電、適用性受限制的技術(shù)問題，提供一種集高效率、高適用性和高可靠性為一體，建造成本較低的波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置，該裝置能夠?qū)Σɡ四苓M行高效的收集、傳遞和轉(zhuǎn)化，并適應(yīng)多種海區(qū)條件下的不同海況，使得連續(xù)高效地開發(fā)利用海洋波浪能成為可能。
[0008]本發(fā)明通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0009]—種波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置，包括波浪能收集系統(tǒng)、齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)和波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)；
[0010]所述波浪能收集系統(tǒng)包括增壓氣缸，所述增壓氣缸側(cè)壁設(shè)有多個波浪橫向壓力孔，所述波浪橫向壓力孔內(nèi)側(cè)設(shè)置有以其周邊部分粘貼于所述增壓氣缸內(nèi)壁面的壓縮橡膠，所述壓縮橡膠內(nèi)側(cè)固定有與所述增壓氣缸壁面弧度相同的限位鋼片;所述增壓氣缸頂部中心設(shè)置有高壓氣流通道，頂部側(cè)邊設(shè)置有氣缸進氣通道，所述氣缸進氣通道內(nèi)部通過彈簧連接有頂珠，以控制所述氣缸進氣通道由所述增壓氣缸外部向其內(nèi)腔單向通氣;所述增壓氣缸頂部固定連接有分壓止回閥，所述分壓止回閥中心設(shè)置有與所述增壓氣缸連通的所述高壓氣流通道，所述高壓氣流通道內(nèi)部通過彈簧連接有頂珠，以控制所述高壓氣流通道由所述增壓氣缸內(nèi)腔向所述波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的分體高壓氣缸內(nèi)腔單向通氣；
[0011]所述齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)包括四根底部固定在海底基巖中的支撐粧柱，四根所述支撐粧柱穿套支撐有一個升降平臺；每根所述支撐粧柱分別安裝有豎向設(shè)置的齒條，所述齒條與設(shè)置有齒輪的升降電機相嚙合，所述升降電機固定在所述升降平臺上，所述升降平臺中心固定連接所述波浪能收集系統(tǒng)的所述增壓氣缸。
[0012]所述波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括固定連接于所述分壓止回閥頂部的分體高壓氣缸，所述分體高壓氣缸包括上部的高壓氣體轉(zhuǎn)化腔室和下部的左、右兩個高壓氣體活動腔室;每個所述高壓氣體活動腔室內(nèi)設(shè)置有上、下兩端分別連接有密封閥的密閉閥連動桿，上、下兩個密封閥分別與設(shè)置于該高壓氣體活動腔室上壁面和下壁面的上、下兩個閥孔相配合，且上、下兩個密封閥分別由設(shè)置于上、下兩個閥孔兩側(cè)的上、下兩個繼電器控制；左、右兩個高壓氣體活動腔室的下部閥孔與所述分壓止回閥頂部的高壓氣流通道端口相通;所述分體高壓氣缸的高壓氣體轉(zhuǎn)化腔室內(nèi)分別設(shè)置有左、右兩個裝有活塞的活塞氣缸，左、右兩個活塞氣缸底部分別與左、右兩個高壓氣體活動腔室相通;右側(cè)的活塞氣缸內(nèi)部安裝有上、下兩個繼電器控制開關(guān)，上、下兩個繼電器控制開關(guān)由于右側(cè)活塞氣缸內(nèi)的活塞與其接觸而啟動，上部的繼電器控制開關(guān)控制左側(cè)的高壓氣體活動腔室上端的密封閥和右側(cè)的高壓氣體活動腔室下端的密封閥，下部的繼電器控制開關(guān)控制左側(cè)的高壓氣體活動腔室下端的密封閥和右側(cè)的高壓氣體活動腔室上端的密封閥；左、右兩個活塞氣缸內(nèi)的活塞分別以連桿通過偏心輪連接左、右橫向旋轉(zhuǎn)軸，左、右橫向旋轉(zhuǎn)軸均連接于齒輪傳動機構(gòu);齒輪傳動機構(gòu)包括四個依次嚙合的錐齒輪，其左端、右端錐齒輪分別與左、右橫向旋轉(zhuǎn)軸連接，下端錐齒輪通過下部的豎向旋轉(zhuǎn)軸以止推軸承固定，上端錐齒輪通過上部的豎向旋轉(zhuǎn)軸與主動輪連接，主動輪通過皮帶與連接于發(fā)電機的從動輪連接。
[0013]其中，所述密封閥包括相互連接的密封蓋和導(dǎo)向柱，所述密封蓋由鐵質(zhì)材料制成，所述導(dǎo)向柱由絕緣材料制成;所述導(dǎo)向柱內(nèi)設(shè)置有氣流通道，所述氣流通道在所述導(dǎo)向柱內(nèi)由遠離所述密封蓋的一端中心連通至靠近所述密封蓋的一端兩側(cè);所述繼電器開啟時所述密封蓋堵住所述閥孔使所述氣流通道封閉，所述繼電器關(guān)閉時所述密封蓋脫離所述閥孔使所述氣流通道開通。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015](— )本發(fā)明的波浪能收集系統(tǒng)采用在增壓氣缸壁面安裝壓縮橡膠的方法，利用波浪的橫向動力與能量驅(qū)動其產(chǎn)生壓縮變形，在增壓氣缸內(nèi)產(chǎn)生高壓氣體;同時，也可收集波浪上下起伏產(chǎn)生的能量，使得波浪能的收集高效且持續(xù)不斷。
[0016](二)本發(fā)明的齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)可根據(jù)水位高低而上下調(diào)整整個波浪能俘獲發(fā)電裝置的高程，使得波能發(fā)電裝置可以持續(xù)處于較高的發(fā)電工況。
[0017](三)本發(fā)明的波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)由分體高壓氣缸中的兩個高壓氣體活動腔室交替做功，使得產(chǎn)生的能量可以持續(xù)不斷地供應(yīng)給發(fā)電機，提高了整個波浪發(fā)電裝置的可靠性和高效性。
[0018](四)本發(fā)明的波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中采用齒輪傳動機構(gòu)和皮帶傳送機構(gòu)實現(xiàn)機械能向電能的轉(zhuǎn)換，齒輪傳動與皮帶傳送穩(wěn)定、傳動效率高、壽命長，具有較高的可靠性。
[0019](五)本發(fā)明的波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置體積緊湊，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化與傳動機構(gòu)、發(fā)電裝置均位于海平面以上，不受海水侵蝕，且能適應(yīng)多種復(fù)雜的水流波浪組合形式，具有較高的靈活性、可維護性、可回收利用性，使得高效率開發(fā)利用海洋波浪能成為可會K。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖1中，1:增壓氣缸；2:波浪橫向壓力孔;3:波浪;4:升降平臺；5:支撐粧柱;6:齒條;7:支座;8:升降電機;9:分壓止回閥；10:分體高壓氣缸;11-1:第一豎向旋轉(zhuǎn)軸；12:主動輪;13:皮帶；14:從動輪;15:發(fā)電機;16:海底基巖。
[0022]圖2是本發(fā)明的波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置中波浪能收集系統(tǒng)的立體剖視圖；
[0023]圖2中，17:壓縮橡膠；18:限位鋼片；19:固定鉚釘;20:氣缸進氣通道;21:頂珠;22:彈簧;23:安裝螺栓;24:封閉螺栓;25:高壓氣流通道。
[0024]圖3是本發(fā)明的波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置中的波浪橫向壓力孔的某一時刻工作狀態(tài)剖視圖；
[0025]圖4是本發(fā)明的波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置中齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)的橫向剖視圖；
[0026]圖5是本發(fā)明的波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置中波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的立體剖視圖；
[0027]圖5中，11-2:第二豎向旋轉(zhuǎn)軸;26-1:第一密閉閥、26-2:第二密閉閥、26-3:第三密閉閥、26-4:第四密閉閥；27-1:第一密閉閥連動桿、27-2:第二密閉閥連動桿;28_1:第一繼電器、28-2:第二繼電器、28-3:第三繼電器、28-4:第四繼電器;29-1:第一繼電器控制開關(guān)、29-2:第二繼電器控制開關(guān);30-1:第一活塞氣缸、30-2:第二活塞氣缸;31_1:第一活塞、31-2:第二活塞；32-1:第一連桿、32-2:第二連桿;33:銷軸;34-1:第一偏心輪、34-2:第二偏心輪;35-1:第一橫向旋轉(zhuǎn)軸、35-2:第二橫向旋轉(zhuǎn)軸；36:齒輪傳動機構(gòu)；37:止推軸承；38:排氣通道。
[0028]圖6是本發(fā)明波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置中波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的齒輪傳動機構(gòu)、偏心輪和連桿的三維立體外觀圖。
【具體實施方式】
[0029]為能進一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點及效果，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下:
[0030]如圖1所示，本實施例提供了一種波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置，該裝置包括波浪能收集系統(tǒng)、齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)和波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。
[0031]結(jié)合圖2和圖3所示，波浪能收集系統(tǒng)主要由增壓氣缸I和分壓止回閥9組成。
[0032]增壓氣缸I側(cè)壁周向均布有多個波浪橫向壓力孔2，多個波浪橫向壓力孔2設(shè)置在同一水平面上。波浪橫向壓力孔2內(nèi)側(cè)設(shè)置有壓縮橡膠17，壓縮橡膠17以其周邊部分粘貼于增壓氣缸I內(nèi)壁面。壓縮橡膠I內(nèi)側(cè)設(shè)有與增壓氣缸I壁面具有相同弧度的限位鋼片18，限位鋼片18通過設(shè)置于其中心位置的固定鉚釘19與壓縮橡膠17鉚接在一起。利用波浪橫向往復(fù)運動沖擊增壓氣缸I壁面的波浪橫向壓力孔2所產(chǎn)生的動力和能量，使得粘貼在波浪橫向壓力孔2處的壓縮橡膠17向增壓氣缸I內(nèi)側(cè)產(chǎn)生膨脹變形，從而在增壓氣缸I內(nèi)產(chǎn)生高壓氣體。限位鋼片18的設(shè)置是為了防止波浪相對增壓氣缸I逆向運動時，將壓縮橡膠17向壁外拉伸使增壓氣缸I內(nèi)形成負壓。
[0033]增壓氣缸I頂部兩側(cè)分別設(shè)置有一個氣缸進氣通道20，氣缸進氣通道20中通過彈簧22連接有頂珠21，頂珠21和彈簧22用于控制氣缸進氣通道20由增壓氣缸I外部向內(nèi)部單向進氣。為了加工方便，氣缸進氣通道20包括相互交叉連通的豎向支路通道和倒L形橫向支路通道，豎向支路通道由增壓氣缸I頂面通至增壓氣缸I內(nèi)腔，倒L形橫向支路通道由增壓氣缸I頂面通至增壓氣缸I外壁，豎向支路位于增壓氣缸I頂面的一端安裝有封閉螺栓24，倒L形橫向支路通道位于增壓氣缸I外壁的一端設(shè)置有安裝螺栓23，安裝螺栓23連接于彈簧22的一端，彈簧22的另一端與頂珠21相連接，彈簧22在不受力狀態(tài)下使頂珠21隔斷豎向支路通道和倒L形橫向支路通道。由此，當(dāng)增壓氣缸I內(nèi)氣體壓力大于大氣壓時，彈簧22不受力，豎向支路通道和倒L形橫向支路通道之間隔斷，氣缸進氣通道20處于封閉狀態(tài)；當(dāng)增壓氣缸I內(nèi)氣體壓力小于大氣壓時，外界空氣將頂珠21頂開，同時彈簧22受壓縮，豎向支路通道和倒L形橫向支路通道之間連通，氣缸進氣通道20打開而使外界空氣進入到增壓氣缸I內(nèi)腔中。
[0034]分壓止回閥9固定連接于增壓氣缸I頂部，分壓止回閥9中心設(shè)置有高壓氣流通道25，高壓氣流通道25用于連接上部的分體高壓氣缸10內(nèi)腔和下部的增壓氣缸I內(nèi)腔，包括一個位于增壓氣缸I內(nèi)腔的入口和兩個位于分壓止回閥9頂部的出口。高壓氣流通道25內(nèi)設(shè)置有通過彈簧22連接的頂珠21，頂珠21和彈簧22用于控制高壓氣流通道25的打開和封閉，以控制增壓氣缸I內(nèi)腔向分體高壓氣缸10內(nèi)腔單向通氣。高壓氣流通道25包括設(shè)置于分壓止回閥9及增壓氣缸I頂部中心的主通道以及設(shè)置在分壓止回閥9中主通道兩側(cè)的L形通道，L形通道由分壓止回閥9頂面通至主通道;為了加工方便，L形通道的橫向支路連通至分壓止回閥9側(cè)壁，再由封閉螺栓24進行封堵。主通道頂部設(shè)置有安裝螺栓23，安裝螺栓23連接于彈簧22的一端，彈簧22的另一端與頂珠21相連接，彈簧22在自然狀態(tài)下使頂珠21隔斷主通道和L形通道。由此，當(dāng)增壓氣缸I內(nèi)氣體壓力大于大氣壓并到達一定程度時，將會對頂珠21形成向上的作用力并使彈簧22壓縮，使主通道和L形通道之間連通，使高壓氣體通過打開的高壓氣流通道25進入分體高壓氣缸10中；隨后，增壓氣缸I內(nèi)氣體壓力減小，彈簧22的回復(fù)力使頂珠21下落而隔斷主通道和L形通道，高壓氣流通道25封閉。
[0035]綜上，當(dāng)波浪上升時，將增壓氣缸I中的空氣進行壓縮，高壓氣體聚集到某一程度時，頂開分壓止回閥9的頂珠21后通過高壓氣流通道25進入到分體高壓氣缸10中；此時，增壓氣缸I頂部兩側(cè)的氣缸進氣通道20由于大氣壓強較高壓氣體為小而處于封閉狀態(tài)。當(dāng)波浪下降時，增壓氣缸I產(chǎn)生負壓，空氣頂開增壓氣缸I頂部兩側(cè)的氣缸進氣通道20中的頂珠21，并通過氣缸進氣通道20進入到增壓氣缸I內(nèi)，為下次波浪能的收集提供氣體源。
[0036]結(jié)合圖4所示，齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)包括升降平臺4、支撐粧柱5、齒條6、支座7和升降電機8。四根均勻布置的支撐粧柱5底部固定在海底基巖16中，每根支撐粧柱5內(nèi)側(cè)分別安裝有豎向設(shè)置的齒條6，齒條6與設(shè)置有齒輪的升降電機8相嚙合，升降電機8通過支座7固定在升降平臺4上。升降平臺4為矩形平板結(jié)構(gòu)，套裝于支撐粧柱5上，通過其上固定的升降電機8與固定于支撐粧柱5上的齒條6相連接。升降平臺4中心設(shè)置有圓孔，穿套于波浪能收集系統(tǒng)的增壓氣缸I外部并與其固定連接，這樣波浪能收集系統(tǒng)和波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)均固定于齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)。
[0037]升降電機8通過與齒條6的嚙合作用來上下調(diào)整整個裝置的高程，使得波浪能收集裝置至不同水位，控制波浪能收集裝置的波浪橫向壓力孔2與波浪3接觸，使得波浪能俘獲發(fā)電裝置可以持續(xù)、高效地收集波浪能，處于較高的發(fā)電工況。
[0038]如圖5和圖6所示，波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括分體高壓氣缸10、豎向旋轉(zhuǎn)軸11、主動輪
12、皮帶13、從動輪14和發(fā)電機15，其中分體高壓氣缸10連接于分壓止回閥9上部。
[0039]其中，分體高壓氣缸10的上半部分為一個高壓氣體轉(zhuǎn)化腔室，下半部分包括左右兩個高壓氣體活動腔室。
[0040]左側(cè)的高壓氣體活動腔室內(nèi)設(shè)置有第一密閉閥連動桿27-1，第一密閉閥連動桿27-1上端和下端分別連接有第一密閉閥26-1和第二密閉閥26-2。第一密閉閥26-1和第二密閉閥26-2分別與上、下兩個閥孔相配合，上、下兩個閥孔分別開設(shè)于左側(cè)的高壓氣體活動腔室上壁面和下壁面。第一密閉閥26-1和第二密閉閥26-2分別由設(shè)置于上、下兩個閥孔兩側(cè)的第一繼電器28-1和第二繼電器28-2控制。第一密閉閥26-1和第二密閉閥26-2的結(jié)構(gòu)相同，均包括鐵質(zhì)材料制成的密封蓋和絕緣材料制成的導(dǎo)向柱，密封蓋和導(dǎo)向柱連接為一體，形成具有T形截面的結(jié)構(gòu)，密封蓋在繼電器工作時被吸下堵住閥孔，而導(dǎo)向柱起限位導(dǎo)向作用，防止繼電器工作時密封閥偏離既定位置;導(dǎo)向柱內(nèi)設(shè)置有氣流通道，氣流通道在導(dǎo)向柱內(nèi)由遠離密封蓋的一端中心連通至靠近密封蓋的一端兩側(cè)。這樣，繼電器開啟時密封蓋堵住閥孔使氣流通道封閉，繼電器關(guān)閉時密封蓋脫離閥孔使氣流通道開通。第一繼電器28-1在啟動狀態(tài)下，第一密閉閥26-1的密封蓋被第一繼電器28-1吸下堵住閥孔而使其氣流通道封閉，同時其導(dǎo)向柱防止密封閥偏離既定位置;與此同時，第二繼電器28-2處于關(guān)閉狀態(tài)，第二密閉閥26-2的密封蓋脫離閥孔而使其氣流通道開通，高壓氣流可以由高壓氣流通道25進入左側(cè)的高壓氣體活動腔室。反之，第二繼電器28-2在啟動狀態(tài)下，第二密閉閥26-2的密封蓋被第二繼電器28-2吸下堵住閥孔而使其氣流通道封閉，同時其導(dǎo)向柱防止密封蓋偏離既定位置;與此同時，第一繼電器28-1處于關(guān)閉狀態(tài)，第一密閉閥26-1的密封蓋脫離閥孔而使其氣流通道開通，高壓氣流可以由左側(cè)的高壓氣體活動腔室排出至高壓氣體轉(zhuǎn)化腔室。
[0041]右側(cè)的高壓氣體活動腔室內(nèi)設(shè)置有第二密閉閥連動桿27-2，第二密閉閥連動桿27-2上端和下端分別連接有第三密閉閥26-3和第四密閉閥26-4。第三密閉閥26_3和第四密閉閥26-4分別與上、下兩個閥孔相配合，上、下兩個閥孔分別開設(shè)于右側(cè)的高壓氣體活動腔室上壁面和下壁面。第三密閉閥26-3和第四密閉閥26-4分別由設(shè)置于上、下兩個閥孔兩側(cè)的第三繼電器28-3和第四繼電器28-4控制。第三密閉閥26-3和第四密閉閥26-4的結(jié)構(gòu)相同，均包括鐵質(zhì)材料制成的密封蓋和絕緣材料制成的導(dǎo)向柱，密封蓋和導(dǎo)向柱連接為一體，形成具有T形截面的結(jié)構(gòu)，密封蓋在繼電器工作時被吸下堵住閥孔，而導(dǎo)向柱起限位導(dǎo)向作用，防止繼電器工作時密封閥偏離既定位置;導(dǎo)向柱內(nèi)設(shè)置有氣流通道，氣流通道在導(dǎo)向柱內(nèi)由遠離密封蓋的一端中心連通至靠近密封蓋的一端兩側(cè)。這樣，繼電器開啟時密封蓋堵住閥孔使氣流通道封閉，繼電器關(guān)閉時密封蓋脫離閥孔使氣流通道開通。第三繼電器28-3在啟動狀態(tài)下，第三密閉閥26-3的密封蓋被第三繼電器28-3吸下堵住閥孔而使其氣流通道封閉，同時其導(dǎo)向柱防止密封蓋偏離既定位置;與此同時，第四繼電器28-4處于關(guān)閉狀態(tài)，第四密閉閥26-4的密封蓋脫離閥孔而使其氣流通道開通，高壓氣流可以由高壓氣流通道25進入右側(cè)的高壓氣體活動腔室。反之，第四繼電器28-4在啟動狀態(tài)下，第四密閉閥26-4的密封蓋被第四繼電器28-4吸下堵住閥孔而使其氣流通道封閉，同時其導(dǎo)向柱防止密封蓋偏離既定位置;與此同時，第三繼電器28-3處于關(guān)閉狀態(tài)，第三密閉閥26-3的密封蓋脫離閥孔而使其氣流通道開通，高壓氣流可以由右側(cè)的高壓氣體活動腔室排出至高壓氣體轉(zhuǎn)化腔室。
[0042]左側(cè)的高壓氣體活動腔室的下部閥孔和右側(cè)的高壓氣體活動腔室的下部閥孔分別與分壓止回閥9頂部的兩個高壓氣流通道25的出口對應(yīng)地相連通。
[0043]分體高壓氣缸10高壓氣體轉(zhuǎn)化腔室內(nèi)分別設(shè)置有第一活塞氣缸30-1、第二活塞氣缸30-2。第一活塞氣缸30-1底部與左側(cè)的高壓氣體活動腔室相通，第一活塞氣缸30-1內(nèi)設(shè)置有第一活塞31-1，第一活塞31-1連接于第一連桿32-1的下端，第一連桿32-1的上端由銷軸33固定在第一偏心輪34-1外側(cè)，第一偏心輪34-1的內(nèi)側(cè)連接于第一橫向旋轉(zhuǎn)軸35-1的外端，第一橫向旋轉(zhuǎn)軸35-1的內(nèi)端連接于齒輪傳動機構(gòu)36。第二活塞氣缸30-2底部與右側(cè)的高壓氣體活動腔室相通，第二活塞氣缸30-2內(nèi)設(shè)置有第二活塞31-2，第二活塞31-2連接于第二連桿32-2的下端，第二連桿32-2的上端由銷軸33固定在第二偏心輪34-2外側(cè)，第二偏心輪34-2的內(nèi)側(cè)連接于第二橫向旋轉(zhuǎn)軸35-2的外端，第二橫向旋轉(zhuǎn)軸35-2的內(nèi)端連接于齒輪傳動機構(gòu)36。這樣，左側(cè)的高壓氣體活動腔室的高壓氣體可推動第一活塞31-1向上運動，并通過第一偏心輪34-1將直線運動轉(zhuǎn)化為第一橫向旋轉(zhuǎn)軸35-1的旋轉(zhuǎn)運動；右側(cè)的高壓氣體活動腔室的高壓氣體可推動第二活塞31-2向上運動，并通過第二偏心輪34-2將直線運動轉(zhuǎn)化為第二橫向旋轉(zhuǎn)軸35-2的旋轉(zhuǎn)運動。
[0044]第二活塞氣缸30-2上部和下部的內(nèi)壁分別安裝有第一繼電器控制開關(guān)29-1和第二繼電器控制開關(guān)29-2，以使第二活塞氣缸30-2內(nèi)的第二活塞31-2可與第一繼電器控制開關(guān)29-1和第二繼電器控制開關(guān)29-2接觸而控制其開關(guān)狀態(tài)。第一繼電器控制開關(guān)29-1用于控制第一繼電器28-1和第四繼電器28-4的工作狀態(tài)，第二繼電器控制開關(guān)29-2用于控制第二繼電器28-2和第三密閉閥26-3的工作狀態(tài)。
[0045]齒輪傳動機構(gòu)36包括上、下、左、右四個環(huán)形嚙合在一起的錐齒輪，即左端錐齒輪與上端錐齒輪嚙合，上端錐齒輪與右端錐齒輪嚙合，右端錐齒輪與下端錐齒輪嚙合，下端錐齒輪與左端錐齒輪嚙合，并且四個錐齒輪外部用鋼條錨固以增加其穩(wěn)定性。左端錐齒輪的中心軸孔與第一橫向旋轉(zhuǎn)軸35-1內(nèi)端套接，右端錐齒輪的中心軸孔與第二橫向旋轉(zhuǎn)軸35-2內(nèi)端套接;下端錐齒輪的中心軸孔與第二豎向旋轉(zhuǎn)軸11-2的上端套接，第二豎向旋轉(zhuǎn)軸11-2的下端由設(shè)置在高壓氣體轉(zhuǎn)化腔室下壁面中心的止推軸承37進行固定，以保證其連續(xù)旋轉(zhuǎn)。上端錐齒輪的中心軸孔與第一豎向旋轉(zhuǎn)軸11-1的下端套接，第一豎向旋轉(zhuǎn)軸11-1的上端連接于主動輪12的軸心，主動輪12通過皮帶13連接于從動輪14，從動輪14通過傳動軸與發(fā)電機15連接。由此，第一橫向旋轉(zhuǎn)軸35-1和第二橫向旋轉(zhuǎn)軸35-2各自分別通過左端錐齒輪和右端錐齒輪帶動上端錐齒輪依次轉(zhuǎn)動，左端錐齒輪和右端錐齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，從而使上端錐齒輪連續(xù)地同向轉(zhuǎn)動，上端錐齒輪又帶動主動輪12連續(xù)轉(zhuǎn)動，主動輪12輸出的能量通過皮帶13傳輸給發(fā)電機15上的從動輪14，以此驅(qū)動發(fā)電機15發(fā)電。
[0046]綜上，在波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中，高壓氣流通過分壓止回閥9中的高壓氣流通道25進入到分體高壓氣缸10中，分體高壓氣缸10下部左右兩側(cè)的高壓氣體活動腔室交替工作。當(dāng)高壓氣體進入到右側(cè)的高壓氣體活動腔室，推動第二活塞氣缸30-2中的第二活塞31-2向上運動時，與活塞31-2連接的第二連桿32-2驅(qū)動第二偏心輪34-2上下往復(fù)轉(zhuǎn)動，而左側(cè)的偏心輪連桿機構(gòu)是不做功的；當(dāng)?shù)诙钊?1-2向上運動觸碰到第一繼電器控制開關(guān)29-1時，第一繼電器28-1和第四繼電器28-4工作，使得第一密閉閥26-1和第四密閉閥26-4關(guān)閉，而第二密閉閥26-2和第三密封閥26-3打開。此時，右側(cè)的高壓氣體活動腔室中剩余的高壓氣體通過第三密封閥26-3中的氣流通道排出至高壓氣體轉(zhuǎn)化腔室，再通過排氣通道38排出分體高壓氣缸10之外;增壓氣缸I中產(chǎn)生的高壓氣體則進入左側(cè)的高壓氣體活動腔室中，推動第一活塞31-1帶動第一連桿32-1向上運動，第一連桿32-1驅(qū)動第一偏心輪34-1上下往復(fù)旋轉(zhuǎn)，而右側(cè)的偏心輪連桿機構(gòu)是不做功的。而當(dāng)?shù)谝换钊?1-1上升到第一活塞氣缸30-1的頂部時，第二活塞31-2正好下降到第二活塞氣缸30-2底部，觸碰到第二繼電器控制開關(guān)29-2，則第三繼電器28-2和第三28-3工作，使得第二密閉閥26-2和第三26-3關(guān)閉，而第一密閉閥26-1和第四密閉閥26-4打開，增壓氣缸I中產(chǎn)生的高壓氣體則進入到右側(cè)的高壓氣體活動腔室中。如此循環(huán)，分體高壓氣缸10下部左右兩側(cè)的高壓氣體活動腔室交替做功，并通過齒輪傳動機構(gòu)36將第一橫向旋轉(zhuǎn)軸35-1和第二橫向旋轉(zhuǎn)軸35-2的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為第一豎向旋轉(zhuǎn)軸11-1的轉(zhuǎn)動，最后利用主動輪12、皮帶13和從動輪14組成的皮帶傳送機構(gòu)將產(chǎn)生的動能供應(yīng)給發(fā)電機15，驅(qū)動其運行發(fā)電。
[0047]本發(fā)明的波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置的工作過程如下:
[0048]利用波浪橫向往復(fù)運動沖擊增壓氣缸I壁面的波浪橫向壓力孔2所產(chǎn)生的動力和能量，使得粘貼在波浪橫向壓力孔2處的壓縮橡膠17產(chǎn)生擠壓變形，在增壓氣缸I內(nèi)產(chǎn)生高壓氣體。當(dāng)波浪上升時，將增壓氣缸I中的空氣進行壓縮，高壓氣流頂開分壓止回閥9中的頂珠21，通過高壓氣流通道25進入到分體高壓氣缸10中；此時，增壓氣缸I頂部兩側(cè)的氣缸進氣通道20關(guān)閉。當(dāng)波浪下降時，增壓氣缸I產(chǎn)生負壓，使得氣缸進氣通道20打開，空氣進入到增壓氣缸I內(nèi)，為下次的波浪能的收集提供了氣體源。
[0049]增壓氣缸I中產(chǎn)生的高壓氣流頂開第二密閉閥26-2或第四密閉閥26-4進入到分體高壓氣缸10中，分體高壓氣缸10中左右兩側(cè)的第一活塞氣缸30-1和第二活塞氣缸30-2交替做功，推動第一活塞31-1或第二活塞31-2向上運動，第一連桿32-1或第二連桿32-2驅(qū)動第一偏心輪34-1或第二偏心輪34-2上下往復(fù)轉(zhuǎn)動，通過齒輪傳動機構(gòu)36將第一橫向旋轉(zhuǎn)軸35-1或第二橫向旋轉(zhuǎn)軸35-2的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為第一豎向旋轉(zhuǎn)軸11-1的轉(zhuǎn)動，而后利用主動輪12、皮帶13和從動輪14組成的皮帶傳送機構(gòu)將產(chǎn)生的動能供給發(fā)電機15，驅(qū)動其運行工作。波浪能收集系統(tǒng)和波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)通過齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)固定地插入到海底基巖16中，在水位發(fā)生較大變化時可以通過齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)而上下調(diào)整自身高程，使得波浪能俘獲發(fā)電裝置可以持續(xù)處于較高的發(fā)電工況。
[0050]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式的具體變換，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置，其特征在于，包括波浪能收集系統(tǒng)、齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)和波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)； 所述波浪能收集系統(tǒng)包括增壓氣缸，所述增壓氣缸側(cè)壁設(shè)有多個波浪橫向壓力孔，所述波浪橫向壓力孔內(nèi)側(cè)設(shè)置有以其周邊部分粘貼于所述增壓氣缸內(nèi)壁面的壓縮橡膠，所述壓縮橡膠內(nèi)側(cè)固定有與所述增壓氣缸壁面弧度相同的限位鋼片;所述增壓氣缸頂部中心設(shè)置有高壓氣流通道，頂部側(cè)邊設(shè)置有氣缸進氣通道，所述氣缸進氣通道內(nèi)部通過彈簧連接有頂珠，以控制所述氣缸進氣通道由所述增壓氣缸外部向其內(nèi)腔單向通氣;所述增壓氣缸頂部固定連接有分壓止回閥，所述分壓止回閥中心設(shè)置有與所述增壓氣缸連通的所述高壓氣流通道，所述高壓氣流通道內(nèi)部通過彈簧連接有頂珠，以控制所述高壓氣流通道由所述增壓氣缸內(nèi)腔向所述波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的分體高壓氣缸內(nèi)腔單向通氣； 所述齒輪升降穩(wěn)定系統(tǒng)包括四根底部固定在海底基巖中的支撐粧柱，四根所述支撐粧柱穿套支撐有一個升降平臺；每根所述支撐粧柱分別安裝有豎向設(shè)置的齒條，所述齒條與設(shè)置有齒輪的升降電機相嚙合，所述升降電機固定在所述升降平臺上，所述升降平臺中心固定連接所述波浪能收集系統(tǒng)的所述增壓氣缸。 所述波浪能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括固定連接于所述分壓止回閥頂部的分體高壓氣缸，所述分體高壓氣缸包括上部的高壓氣體轉(zhuǎn)化腔室和下部的左、右兩個高壓氣體活動腔室;每個所述高壓氣體活動腔室內(nèi)設(shè)置有上、下兩端分別連接有密封閥的密閉閥連動桿，上、下兩個密封閥分別與設(shè)置于該高壓氣體活動腔室上壁面和下壁面的上、下兩個閥孔相配合，且上、下兩個密封閥分別由設(shè)置于上、下兩個閥孔兩側(cè)的上、下兩個繼電器控制；左、右兩個高壓氣體活動腔室的下部閥孔與所述分壓止回閥頂部的高壓氣流通道端口相通;所述分體高壓氣缸的尚壓氣體轉(zhuǎn)化腔室內(nèi)分別設(shè)置有左、右兩個裝有活塞的活塞氣缸，左、右兩個活塞氣缸底部分別與左、右兩個高壓氣體活動腔室相通;右側(cè)的活塞氣缸內(nèi)部安裝有上、下兩個繼電器控制開關(guān)，上、下兩個繼電器控制開關(guān)由于右側(cè)活塞氣缸內(nèi)的活塞與其接觸而啟動，上部的繼電器控制開關(guān)控制左側(cè)的高壓氣體活動腔室上端的密封閥和右側(cè)的高壓氣體活動腔室下端的密封閥，下部的繼電器控制開關(guān)控制左側(cè)的高壓氣體活動腔室下端的密封閥和右側(cè)的高壓氣體活動腔室上端的密封閥；左、右兩個活塞氣缸內(nèi)的活塞分別以連桿通過偏心輪連接左、右橫向旋轉(zhuǎn)軸，左、右橫向旋轉(zhuǎn)軸均連接于齒輪傳動機構(gòu);齒輪傳動機構(gòu)包括四個依次嚙合的錐齒輪，其左端、右端錐齒輪分別與左、右橫向旋轉(zhuǎn)軸連接，下端錐齒輪通過下部的豎向旋轉(zhuǎn)軸以止推軸承固定，上端錐齒輪通過上部的豎向旋轉(zhuǎn)軸與主動輪連接，主動輪通過皮帶與連接于發(fā)電機的從動輪連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波浪縱橫運動能量俘獲發(fā)電裝置，其特征在于，所述密封閥包括相互連接的密封蓋和導(dǎo)向柱，所述密封蓋由鐵質(zhì)材料制成，所述導(dǎo)向柱由絕緣材料制成;所述導(dǎo)向柱內(nèi)設(shè)置有氣流通道，所述氣流通道在所述導(dǎo)向柱內(nèi)由遠離所述密封蓋的一端中心連通至靠近所述密封蓋的一端兩側(cè);所述繼電器開啟時所述密封蓋堵住所述閥孔使所述氣流通道封閉，所述繼電器關(guān)閉時所述密封蓋脫離所述閥孔使所述氣流通道開通。
【文檔編號】F03B11/00GK106050545SQ201610591226
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月20日 公開號201610591226.2, CN 106050545 A, CN 106050545A, CN 201610591226, CN-A-106050545, CN106050545 A, CN106050545A, CN201610591226, CN201610591226.2
【發(fā)明人】李大鳴, 唐星辰, 王笑, 李彥卿
【申請人】天津大學(xué)