蓄能式海浪发电系统

摘要

蓄能式海浪发电系统，包括基柱，基柱的外圆周面上均布有浮箱，浮箱与导柱滑动连接，导柱固定支撑在下支撑轮毂及中支撑轮毂之间，下支撑轮毂及中支撑轮毂固接在基柱上，浮箱上设有压力杆，压力杆套接在气筒内，压力杆的端头固接有活塞，活塞与气筒的内壁通过密封件密封，气筒与高压储气罐连通，所述连通处设有单向储气阀，高压储气罐通过供气管路与释放筒连通，所述供气管路上设有减压阀及流量控制阀，释放筒将高压气流释放用于驱动发电机。本发明能够为电机的驱动装置提供稳定的动力，解决了海浪发电不稳定的问题，同时提高了海浪能利用率。

权利要求

1.蓄能式海浪发电系统，其特征在于：包括基柱（1），基柱（1）的外圆周面上均布有浮箱（2），浮箱（2）与导柱（3）滑动连接，导柱（3）固定支撑在下支撑轮毂（4）及中支撑轮毂（5）之间，下支撑轮毂（4）及中支撑轮毂（5）固接在基柱（1）上，浮箱（2）上设有压力杆（6），压力杆（6）套接在气筒（7）内，压力杆（6）的端头固接有活塞（8），活塞（8）与气筒（7）的内壁通过密封件密封，气筒（7）与环形的高压储气罐（9）连通，所述连通处设有单向储气阀（10），高压储气罐（9）通过供气管路（11）与释放筒（12）连通，所述供气管路（11）上设有减压阀（13）及流量控制阀（14），释放筒（12）将高压气流释放用于驱动发电机（30）。

2.按权利要求1所述的蓄能式海浪发电系统，其特征在于：所述释放筒（12）将高压气流释放到释压管（15）内，释压管（15）一端通过内盖（16）封闭，释压管（15）内的高压气流推动第一级叶片（17）和第二级叶片（18）旋转，第一级叶片（17）和第二级叶片（18）固定支撑在传动轴（19）上，传动轴（19）与发电机（30）传动连接，释压管（15）的内壁上设有截面补偿板（20），截面补偿板（20）上固接有导叶（21），导叶（21）设置在第一级叶片（17）和第二级叶片（18）之间，释压管（15）的另一端设有尾流管（22），所述尾流管（22）成扩张锥形，释压管（15）支撑在基柱（1）上。

3.按权利要求2所述的蓄能式海浪发电系统，其特征在于：所述释压管（15）内设有前导风罩（23）及后导风罩（24），前导风罩（23）通过筋板一（25）与截面补偿板（20）固接，后导风罩（24）通过筋板二（26）与释压管（15）固接。

4.按权利要求2或3所述的蓄能式海浪发电系统，其特征在于：所述释放筒（12）将高压气流通过压力管（27）及压力管（27）端头的高压喷嘴（28）释放到释压管（15）内，内盖（16）设在释放筒（12）的前方，压力管（27）穿过内盖（16）。

5.按权利要求1或2或3所述的蓄能式海浪发电系统，其特征在于：所述气筒（7）的上部固定支撑在上支撑轮毂（29）上，上支撑轮毂（29）固接在基柱（1）上。

6.按权利要求1或2或3所述的蓄能式海浪发电系统，其特征在于：所述浮箱（2）的两侧均滑动连接有导柱（3），与同一浮箱（2）滑动连接的两根导柱（3）分别设置在压力杆（6）的两侧。

7.按权利要求1或2或3所述的蓄能式海浪发电系统，其特征在于：所述气筒（7）与高压储气罐（9）通过收缩段（31）连通。

8.按权利要求3所述的蓄能式海浪发电系统，其特征在于：所述前导风罩（23）及后导风罩（24）均成锥形结构。

说明书

蓄能式海浪发电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及水力发电设备技术领域，具体涉及利用多块浮箱组合设计、通过向电机的驱动装置提供稳定动力使发电稳定的海浪发电装置。

背景技术

[0002] 波浪能作为海洋能的主要形式之一，相对于海上风能与潮汐能，基于波浪能的海浪发电受地域限制少，海浪发电技术是一种几乎无污染的绿色能源技术，因此，海浪发电技术具有广泛的应用前景。然而由于海浪具有间断、随机、不稳定的特点，对海浪发电技术的研究仍在逐步探索当中。

[0003] 常见的海浪发电装置是振荡气柱式或聚波储能式，其中，振荡气柱式需要先将海浪的上、下运动所具有的能量传递给空气，形成振荡气柱，然后再将振荡气柱的能量传递给发电设备进行发电，振荡气柱式发电装置的缺陷在于：装置一般装在岸上或岸边，应用的海浪能较低，发电效率较低，且由于噪声大，必须远离居民区建站；其次，在将海浪的能量传递给空气的过程中，空气和管壁摩擦、圆管的压缩和扩张都会产生很大的能量损耗；第三，需要额外设计可将往复气流转换为定向运动的整流设备，或使用转换效率较低的叶轮；另外，由于海浪在上升和下降过程中对电机的动力装置的动力来源不同，基于海浪不稳定的特点，海浪能量向电机的驱动装置的输入是不稳定的，所以海浪的上升和下降运动产生的电机功率会存在较大的差别，即海浪能量输入的不稳定会导致海浪发电的不稳定。而聚波储能式发电装置需要特殊的地形，且只能利用海浪的波峰部分所具有的能量，海浪能利用率较低。上述两种类型的海浪发电装置存在相同的缺陷，即无法应对海浪运动起伏不定的特性，相邻的不同高低起伏的海浪之间容易产生抵消，使装置的海浪能利用率降低。

发明内容

[0004] 本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种蓄能式海浪发电系统，其能够为电机的驱动装置提供稳定的动力，解决了海浪发电不稳定的问题，同时提高了海浪能利用率。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 蓄能式海浪发电系统，包括基柱，基柱的外圆周面上均布有浮箱，浮箱与导柱滑动连接，导柱固定支撑在下支撑轮毂及中支撑轮毂之间，下支撑轮毂及中支撑轮毂固接在基柱上，浮箱上设有压力杆，压力杆套接在气筒内，压力杆的端头固接有活塞，活塞与气筒的内壁通过密封件密封，气筒与高压储气罐连通，所述连通处设有单向储气阀，高压储气罐通过供气管路与释放筒连通，所述供气管路上设有减压阀及流量控制阀，释放筒将高压气流释放用于驱动发电机。

[0007] 其进一步技术方案为：

[0008] 所述释放筒将高压气流释放到释压管内，释压管一端通过内盖封闭，释压管内的高压气流推动第一级叶片和第二级叶片旋转，第一级叶片和第二级叶片固定支撑在传动轴上，传动轴与发电机传动连接，释压管的内壁上设有截面补偿板，截面补偿板上固接有导叶，导叶设置在第一级叶片和第二级叶片之间，释压管的另一端设有尾流管，释压管支撑在基柱上。

[0009] 所述释压管内设有前导风罩及后导风罩，前导风罩通过筋板一与截面补偿板固接，后导风罩通过筋板二与释压管固接。

[0010] 所述释放筒将高压气流通过压力管及压力管端头的高压喷嘴释放到释压管内，内盖设在释放筒的前方，压力管穿过内盖。

[0011] 所述气筒的上部固定支撑在上支撑轮毂上，上支撑轮毂固接在基柱上。

[0012] 所述浮箱的两侧均滑动连接有导柱，与同一浮箱滑动连接的两根导柱分别设置在压力杆的两侧。

[0013] 所述气筒与高压储气罐通过收缩段连通。

[0014] 所述尾流管成扩张锥形。

[0015] 所述前导风罩及后导风罩均成锥形结构。

[0016] 本发明的技术效果：

[0017] 本发明通过高压储气罐和低压释放筒对由海浪能转换来的空气的能量进行储存和缓冲，再将缓冲后的气流输送给用于驱动发电机的动力装置，本发明采用蓄能方式作为缓冲，保障了用于驱动发电机的动力装置的能量输入端具有稳定且较高的气压，即便海浪能量的输入极其不稳定，但是经过高压储气罐和释放筒这些储能设备的缓冲之后，保证了低压释放筒中空气气压的稳定和空气的足量供应，且由海浪能转换来的空气的能量能够稳定地输出，可以稳定动力装置中叶片及传动轴的转速，由此解决了海浪发电不稳定的问题；由海浪直接冲击浮箱，巨大的冲击力直接作用在浮箱上，用以压缩空气，可以有效地将海浪的动能转换为空气的压缩势能，用以储存；所述动力装置中设置了至少两级叶片来收集气流的能量，并将气流的能量转换为传动轴的旋转动能，用以发电机发电，提高了发电机效率；针对海浪起伏不定的特性，整个系统在基柱的外周设置多组浮箱，可以尽量减少高低起伏的海浪之间的相互抵消，提高海浪能利用率；整个系统直接固定在海基上，离海岸较远，可利用的海浪能较高，容易大功率建站，且对沿岸居民的生活影响较小。

附图说明

[0018] 图1为本发明的轴测视图。

[0019] 图2为本发明的半剖视图。

[0020] 图3为图2中Ⅰ部的放大示意图。

[0021] 其中：1、基柱；2、浮箱；3、导柱；4、下支撑轮毂；5、中支撑轮毂；6、压力杆；7、气筒；8、活塞；9、高压储气罐；10、单向储气阀；11、供气管路；12、释放筒；13、减压阀；14、流量控制阀；15、释压管；16、内盖；17、第一级叶片；18、第二级叶片；19、传动轴；20、截面补偿板；21、导叶；22、尾流管；23、前导风罩；24、后导风罩；25、筋板一；26、筋板二；27、压力管；28、高压喷嘴；29、上支撑轮毂；30、发电机；31、收缩段；32、后封盖；33、轮毂；34、支柱。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

[0023] 见图1、图2，本发明包括基柱1，基柱1的外圆周面上均布有浮箱2，浮箱2与导柱3滑动连接，导柱3固定支撑在下支撑轮毂4及中支撑轮毂5之间，下支撑轮毂4及中支撑轮毂5固接在基柱1上，浮箱2上设有压力杆6，压力杆6套接在气筒7内，压力杆6的端头固接有活塞8，活塞8与气筒7的内壁通过O型密封圈等密封件密封，气筒7与环形高压储气罐9连通，连通处设有单向储气阀10，高压储气罐9通过供气管路11与释放筒12连通，供气管路11上设有减压阀13及流量控制阀14，释放筒12将高压气流释放用于驱动发电机
30。

[0024] 具体地，通过释放筒12释放的高压气流来驱动发电机30的动力装置的结构见图3，释放筒12将高压气流释放到释压管15内，释压管15一端通过内盖16封闭，释放筒12将高压气流通过压力管27及压力管27端头的高压喷嘴28释放到释压管15内，内盖16设在释放筒12的前方，压力管27穿过内盖16，释放筒12另一侧的释压管15的端口通过后封盖32盖合，释压管15内的高压气流推动第一级叶片17和第二级叶片18旋转，第一级叶片17和第二级叶片18通过轮毂33固定支撑在传动轴19上，传动轴19与发电机30传动连接，释压管15的内壁上设有截面补偿板20，截面补偿板20上固接有导叶21，导叶21设置在第一级叶片17和第二级叶片18之间，释压管15的另一端设有尾流管22，释压管15通过支柱34支撑在基柱1上；释压管15内设有前导风罩23及后导风罩24，前导风罩23通过筋板一25与截面补偿板20固接，后导风罩24通过筋板二26与释压管15固接。

[0025] 进一步地，为了加强整体结构的刚性、减少工作时的振动，气筒7的上部固定支撑在上支撑轮毂29上，上支撑轮毂29固接在基柱1上；浮箱2的两侧均滑动连接有导柱3，与同一浮箱2滑动连接的两根导柱3分别设置在压力杆6的两侧，以保证浮箱2的上、下运动均为稳定的直线运动；所述气筒7与高压储气罐9通过收缩段31连通，收缩段31可以对气筒7内的高压气流进行整流；为了使释放筒12释放的气流能尽可能地用于推动第一级叶片,17，前导风罩23设置成锥形结构，且前导风罩23的尖端靠近气流输入端，同样，为了使气流更快、更均匀地从尾流管22排出，与前导风罩23对应设置有后导风罩24，后导风罩24设置成锥形结构且所述尖端朝向气流排出口，且尾流管22成扩张锥形。

[0026] 本发明通过基柱1固定在海基上，本发明的运行方式如下：

[0027] 海浪在向上运动的过程中，巨大的冲击力直接推动漂浮在水面上的浮箱2，由于浮箱2的底面积非常大，可以获得强大的上推力，推动压力杆6沿着导柱3向上运动，由于浮箱2的底面积远大于气筒7内压力杆6顶端活塞8的面积，因而可以将气筒7内的空气通过单向储气阀10压入高压储气罐9中，此时单向储气阀10开启，而且气流压入高压储气罐9之前，经过收缩段31的整流，高压储气罐9中储存的高压空气通过减压阀13、流量控制阀
14对压力和流量进行控制后，输送到低压释放筒12中，释放筒12再通过压力管27由高压喷嘴29将高压空气喷入发电机30所在的释压管15中，经前导风罩23对高压气流的引导，高压气流推动第一级叶片17旋转，损失部分能量的高压气流经导叶21调整方向后，再次推动动第二级叶片18旋转，气流经后导风罩24导向后最终从尾流管22排出，第一级叶片17和第二级叶片18旋转带动传动轴19转动，继而由传动轴19将动力传递给发电机30，使发电机30发电。

[0028] 海浪下降的时候，单向储气阀10关闭，系统周围环境中的空气将补充到气筒7内，并等待下一波海浪，在下一波海浪的上升运动中，不断将空气压入高压储气罐9中，保证高压储气罐9中的高压空气量。

[0029] 本发明中的高压储气罐9具有较大的容积，并且通过减压阀13、流量控制阀14对压力和流量进行调节后，先输送至低压释放筒12中，如此可以确保低压释放筒12中空气气压的稳定和空气的足量供应，确保向驱动发电机30的释压管15内的动力装置输送稳定且强大的气流，即便海浪的能量输入极其不稳定，但是经过高压储气罐9和释放筒12这些储能设备的缓冲之后，由海浪能转换的空气的能量能够稳定地输出，由此解决了海浪发电不稳定的问题；由于采用蓄能方式，本发明保障了用于驱动发电机30的动力装置的能量输入端具有较高的气压，且所述动力装置设置了至少两级叶片来收集气流的能量，并将气流的能量转换为传动轴19的旋转动能，用以发电机30发电，提高了发电机效率；针对海浪起伏不定的特性，整个系统在基柱1的外周设置多组浮箱2，可以尽量减少高低起伏的海浪之间的相互抵消，提高海浪能利用率。

[0030] 以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。