CN101424243B - 波浪能汲水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用波浪能将水位提升的波浪能汲水装置。为解决现有技术中对波浪能吸收利用率低的问题，本发明提供一种波浪能汲水装置，该种装置包括浮于水上的浮体、输水管，在浮体的下方和侧旁都连接有活塞泵，利用浮体的上下、前后移动带动活塞泵将水从低位输送至高位的用水目的地，实现将波浪能转化利用。本发明中的波浪能汲水装置可吸收波浪竖直方向的能量，也可对波浪水平方向的能量进行吸收利用，具有较高的波浪能吸收利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种汲水装置，更具体地说，涉及一种利用波浪能将水位提升的波浪能汲水装置。
背景技术
地球上有将近70％的面积是水域，其中在海洋和大型湖泊中存在浪高很大的波浪，这些波浪蕴涵着巨大的能量，可为人类提供取之不尽的可再生清洁能源。
人类目前已开始应用这些波浪进行发电。利用波浪发电的原理是采用浮于水面上的浮体随着波浪的起伏而上下运动，浮体带动发电机发电或带动泵，泵驱动液体介质流动，通过液体介质的流动驱动发电机组发电。另外，发电机组一般都是安装在水，由于水、特别是海水具有很强的腐蚀性，因此，这样利用海洋波浪能发电对设备的要求很高，造价非常地高，同时由于设备安装在水中，维护起来非常地不便，不方便大规模地应用。
公开号为CN1386974A、专利名称为“海洋波浪能发电装置”的中国专利公开一种利用波浪能进行发电的装置：在陆地上分别建立高位水库和低位水池，高位水库的大坝上安装发电机组，在海中安装一个提水装置，利用波浪能将低位水池的淡水输送到高位水库，将波浪能转化为水的势能，在通过发电机将水的势能转化为电能。在该专利技术中，提水装置包括一 个浮力头，浮力头通过活塞杆连接一活塞泵，活塞泵的进出输水管分别与低位水池和高位水库连通，浮力头随着波浪的起伏而上下运动，带动活塞泵将低位水输送到高位水库。
上述专利技术克服了海水腐蚀性给发电设备所带了的影响及发电机组维护不方便的问题，但存在对波浪能利用率低的问题。随着波浪向前的推进，水面上任何位置的质点A在一个波浪周期内的运动轨迹是一个圆或椭圆，如图1中虚线所示，在竖直方向和水平方向分解后不仅有上下的移动，还有在波浪行进方向的前后移动，其中水平方向移动所包含的能量不容忽视。但是在目前波浪能发电的实际应用中，应用浮体随着波浪起伏运动来吸收波浪能，这种获取能量的方式只利用了波浪竖直方向的能量，而水平方向的动能却没有使用，因此对波浪能的利用效率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中对波浪能吸收利用率低的问题，而提供一种对波浪能吸收利用率高的波浪能汲水装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提出一种波浪能汲水装置，包括浮于水上的浮体、输水管，在浮体的下方水底地面上设置有第一固定承台，所述第一固定承台上安装有第一活塞泵，所述浮体通过第一活塞杆与第一活塞泵的活塞连接；
在浮体背向波浪一侧的水底地面上设置有延伸至水面的第二固定承台，所述第二固定承台上安装有第二活塞泵，所述浮体通过第二活塞杆与第二活塞泵的活塞连接；
所述第一活塞泵和第二活塞泵的出水口均与输水管相连，所述输水管将水输送至高位用水目的地；
所述第二固定承台上设置有一水平的弧形滑轨，所述弧形滑轨的圆心位于通过第一活塞泵所处位置的竖直线上，所述第二活塞泵连接安装在弧形滑轨上并可沿弧形滑轨移动或绕其与第二固定承台的连接点上下转动。
在本发明所述的波浪能汲水装置中，所述第二活塞泵为单活塞双向作用的活塞泵或者为单活塞单向作用往复式的活塞泵。
在本发明所述的波浪能汲水装置中，所述第一活塞泵通过万向节连接安装在第一固定承台上，所述第一活塞泵为单活塞双向作用往复式的活塞泵，也可以为单活塞单向作用往复式的活塞泵。
在本发明所述的波浪能汲水装置中，在浮体下部的周侧设置有水平的档水板。
在本发明所述的波浪能汲水装置中，在浮体两侧及底面设置有竖直的档水板，所述竖直的档水板与波浪前进的方向垂直。
在本发明所述的波浪能汲水装置中，所述水平的档水板和竖直的挡水板可回缩于浮体的内部或可收拢紧贴于浮体的外壁。
本发明与现有的波浪能吸收装置相比，具有如下优点：
1、在浮体的下方和侧面均连接有活塞泵，可吸收利用波浪在竖直方向的能量和波浪前进方向的动能，将水输送至高位水库，提高了对波浪能的吸收利用率。
2、在浮体位于水下的部位设置可收拢的水平的和竖直的档水板，可根据风浪的情况调节浮体作用在活塞泵上的作用力，在保持对活塞泵所施加相同的作用力的情况下可相对缩小浮体的体积与重量，降低制造成本，同时在恶劣天气时收拢挡水板，防止巨浪对整个装置的损坏。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是波浪前进时水面上质点在一个波浪周期内的运动轨迹示意图。
图2是本发明波浪能汲水装置的侧面视图。
图3是本发明波浪能汲水装置的俯视图。
具体实施方式
图2与图3示出了本发明的一个较优实施方式。
请参阅图2及图3所示，在本实施例中，波浪能汲水装置包括浮于水上的浮体10、输水管61，在浮体10的下方水底地面上设置有第一固定承台30，第一活塞泵20通过万向节25连接安装在第一固定承台30，浮体10通过第一活塞杆21与第一活塞泵的活塞22连接；
在浮体10背向波浪一侧的水底地面上设置有延伸至水面的第二固定承台50，第二活塞泵40连接安装在第二固定承台50上，浮体10通过第二活塞杆41与第二活塞泵的活塞42连接；
第一活塞泵20是单活塞单向作用往复式的活塞泵，第二活塞泵40是单活塞双向作用往复式的活塞泵，在活塞的两侧各有一个工作室，每个工作室对应着一个进水口和出水口。
第一活塞泵和第二活塞泵的出水口与输水管61相连，输水管61将水输送到高位用水目的地，在本实施例中，高位用水目的地是一高位水库60。
本发明中波浪能汲水装置工作时，浮体随着波浪的起伏而做圆周运动，该圆周运动可分解成上下运动和前后运动。其上下运动可带动第一活塞泵20的活塞22在第一活塞泵的套筒中往复运动，当活塞22向上移动时，第一活塞泵20的进水单向阀23被打开，出水单向阀24关闭，水通过进水单向阀进入到第一活塞泵20内，当活塞22向下运动时，进水单向阀23被关闭，出水单向阀24被打开，水被活塞22经出水单向阀压入到输水管61内，由输水管输送到高位水库60中。浮体10的前后运动可带动第二活塞泵40的活塞42在第二活塞泵的套筒内中往复运动，当活塞42向后运动时，工作室43内出现正压，与该工作室相连的进水单向阀44被关闭，出水单向阀45被打开，工作室43内的水被活塞经出水单向阀45压入到输水管61内，同时在工作室46内出现负压，与该工作室相连的进水单向阀47被打开，出水单向阀48被关闭，第二活塞泵外部的水被吸入到工作室46内；当活塞42向前运动时，工作室43内出现负压，与该工作室相连的进水单向阀44被打开，出水单向阀45被关闭，工作室43外的水被活塞经进水单向阀44吸入到工作室43内，同时在工作室46内出现正压，与该工作室相连的进水单向阀47被关闭，出水单向阀48被打开，工作室46内的水被活塞经出水单向阀48压入到输水管61内，由输水管输送到高位水库60中。如此往复可源源不断地将水从低位输送到高位水库。
本发明中的波浪能汲水装置可安装在海洋中，将海水输送至陆地上的高位水库，在高位水库进行海水养殖，在具体实施时，可使用多套共用一根输水管的汲水装置将海水输送到高位水库，实现高位水库中的海水与海洋的海水交换循环。被输送到高位水库的水也可用于发电，在作此用处时，则在高位水库的大坝上安装水力发电机组，高位水库的水冲击水力发电机 组进行发电。用于发电时，也可采用淡水做冲击水力发电机组的介质，这时必须设立低位水池并事先蓄淡水，并将低位水池与活塞泵的入口相连，淡水经输水管道进入到活塞泵，由波浪能汲水装置把淡水输送到高位水库，从高位水库里出来的淡水冲击水力发电机组后流入到低位水池，如此循环实现淡水发电。采用此种方案时水力发电机组可按淡水的标准设计制造，采用较低的抗腐蚀性的标准，降低制造成本。
本发明中的波浪能汲水装置也可安装在大型的湖泊中，进行水力发电、农田灌溉等。
在本实施例中，在浮体10位于水下的部位设置有水平挡水板11和垂直波浪前进方向的竖直挡水板12，当浮体10下降时，施加在活塞上的压力不仅有来自浮体的重力，还有水平挡水板11上方海水对水平挡水板的压力，因此增加水平挡水板可使活塞22在竖直方向获得更大的压力；在其他条件不变的情况下，浮体作用在第二活塞泵的活塞42上的压力与浮体位于水中的部分在波浪前进方向的上投影面积有关，面积越大，波浪对浮体的推动力就越大，活塞42上所受的压力就越大。在浮体下方设置垂直波浪前进方向的竖直挡水板相当于增加了浮体位于水中的部分在波浪前进方向的投影面积。因此在本实施例中，在浮体10的下方设置水平档水板11和竖直的档水板12可增加浮体对活塞的作用力，这也就意味着在满足对活塞42施加一定大小作用力的要求时，可通过在浮体10的下方设置水平档水板11和竖直的档水板12而减少浮体的体积、降低浮体制造成本。
在本实施例中，水平挡水板11和垂直挡水板12可缩回到浮体的内部，这在海况较差时可减少浮体的受力面，防止整个装置被大风浪损坏。在具体实施时，水平挡水板11和垂直挡水板12也可采用收拢紧贴与浮体10的 外壁的形式以达到保护整个装置不被损坏，起到防台风的作用，同时保证在如有台风等恶劣的天气情况下，整个装置还能正常工作，起到延长工作时间的作用。
在本实施例中，第二固定承台50上有一水平的弧形滑轨51，弧形滑轨51的圆心位于通过第一活塞泵所处位置的竖直线上，第二活塞泵40连接安装在在弧形滑轨51上，并可沿弧形滑轨51移动，同时第二活塞泵40还可以绕其与第二固定承台50的连接点上下转动。当波浪的前进方向发生偏移时，浮体10绕着第一活塞泵20在原地旋转，第二活塞泵40则沿着弧形滑轨51移动一定距离，使第二活塞泵40与浮体10的连线与波浪前进的方向平行，当浮体上下移动时，第二活塞泵40也绕其与第二固定承台50的连接点上下转动。第一活塞泵20也可绕万向节25随着浮体的前后移动作相应的偏移，这样可保护活塞泵不被损坏。
在本实施例中，第一活塞泵20是单活塞单向作用往复式的活塞泵，第二活塞泵40是单活塞双向作用往复式的活塞泵，在具体实施使，第一活塞泵20和第二活塞泵40可以是单活塞单向作用往复式的活塞泵和单活塞双向作用往复式的活塞泵这两种活塞泵中的任意一种。
Claims (9)
1.一种波浪能汲水装置，包括浮于水上的浮体、输水管，其特征在于：在浮体的下方水底地面上设置有第一固定承台，所述第一固定承台上安装有第一活塞泵，所述浮体通过第一活塞杆与第一活塞泵的活塞连接；
在浮体背向波浪一侧的水底地面上设置有延伸至水面的第二固定承台，所述第二固定承台上安装有第二活塞泵，所述浮体通过第二活塞杆与第二活塞泵的活塞连接；
所述第一活塞泵和第二活塞泵的出水口均与输水管相连，所述输水管将水输送至高位用水目的地；
所述第二固定承台上设置有一水平的弧形滑轨，所述弧形滑轨的圆心位于通过第一活塞泵所处位置的竖直线上，所述第二活塞泵连接安装在弧形滑轨上并可沿弧形滑轨移动或绕其与第二固定承台的连接点上下转动。
2.根据权利要求1所述的波浪能汲水装置，其特征在于，所述第二活塞泵为单活塞双向作用往复式的活塞泵。
3.根据权利要求1所述的波浪能汲水装置，其特征在于，所述第二活塞泵为单活塞单向作用往复式的活塞泵。
4.根据权利要求1所述的波浪能汲水装置，其特征在于，所述第一活塞泵通过万向节连接安装在第一固定承台上。
5.根据权利要求1或4所述的波浪能汲水装置，其特征在于，所述第一活塞泵为单活塞双向作用往复式的活塞泵。
6.根据权利要求1或4所述的波浪能汲水装置，其特征在于，所述第一活塞泵为单活塞单向作用往复式的活塞泵。
7.根据权利要求1所述的波浪能汲水装置，其特征在于，在浮体下部的周侧设置有水平的挡水板。
8.根据权利要求1所述的波浪能汲水装置，其特征在于，在浮体两侧及底面设置有竖直的挡水板，所述竖直的挡水板与波浪前进的方向垂直。
9.根据权利要求7或8所述的波浪能汲水装置，其特征在于，所述挡水板可回缩于浮体的内部或可收拢紧贴于浮体的外壁。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110413 Termination date: 20121031 |