CN101886604B - 一种利用波浪能量发电的装置 - Google Patents

Abstract

一种利用波浪能量发电的装置(100)，包括波浪能量采集机构(10)和转换发电机构(20)，波浪能量采集机构的橡胶单元组件(11)、涡轮机(12)、回流管(13)和单向阀(14)首尾连通、形成单向循环回路；橡胶单元组件(11)包括至少一个橡胶单元(111)，其内装有流体；每一个橡胶单元(111)至少配有一个单向阀(14)。其采集机构中的流体在海浪冲击下形成环流，并由环流带动涡轮机，最终发电，可全方位汲取波能，连续复用一轮波浪，波能损耗小而利用率成级数提高。本装置结构极其简单，使用方便，抗腐性、抗击性和可靠性都较好；尤其捕获海浪能量的本领奇强，发电量大，效率高；造价及发电成本低；适用于海洋及江河湖泊发电领域。

Description

一种利用波浪能量发电的装置

技术领域

本发明涉及发电装置，特别是涉及利用海水或淡水波浪的能量进行发电的装置。

技术背景

现有的波浪发电装置，结构复杂；采集系统通常由刚性材料制成，半浸水式安装，耐腐性、抗击性差，成本高；转换系统中间环节多，效率低；对波浪能量的汲取方位不全面，而且一轮波浪只能利用一次，波能利用率低，有的虽可多方位汲取波能，但由于采集机构内部传递能量的媒质无序流动，波能的损耗大而转化率低。

发明内容

发明要解决的技术问题是，提供一种这样的装置：结构简单；采集系统由柔性材料制成，沉浮于水面，抗击性、耐腐性好，成本低；转换系统中间环节少，效率高；其内部传递能量的流体有序流动，可对波能全方位汲取，并对一轮波浪多次连续利用，波能损耗小而利用率成级数提高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种利用波浪能量发电的装置，包括波浪能量采集机构和转换发电机构，其特征在于，所述波浪能量采集机构包括橡胶单元组件、涡轮机、回流管和单向阀，所述橡胶单元组件、涡轮机、回流管和单向阀首尾连通、形成单向循环回路；所述橡胶单元组件包括至少一个橡胶单元；在所述橡胶单元内装有流体；所述单向阀的方向指向所述涡轮机的流体进口方向；每一个橡胶单元至少配有一个单向阀。

所述单向阀设于橡胶单元组件与回流管之间、单向阀的方向是自回流管到橡胶单元组件方向。

所述橡胶单元组件由一个橡胶单元组成，或者由两个或两个以上橡胶单元以同方向的单向阀串联连通而成。

所述橡胶单元组件由两个或两个以上橡胶单元并联而成，每个橡胶单元上的流体入口处和流体出口处分别连通有同方向的单向阀。

两个或两个以上橡胶单元以同方向的单向阀串联连通而成串联支路，且每个串联支路首端的流体入口处和末端的流体出口处还分别连通有一个单向阀；两个或两个以上串联支路再并联形成所述的橡胶单元组件。

所述流体为淡水或其他液体或空气。

所述转换发电机构包括与所述涡轮机连接并由涡轮机带动的发电机。

所述波浪能量采集机构和转换发电机构以密封的橡胶外套封装，仅发电机上输出电能的电缆伸出橡胶外套。

所述转换发电机构包括与所述涡轮机连接并由涡轮机带动的抽水机，所述抽水机通过水管与一个蓄能塔连通，在蓄能塔下方通过水管连接着涡轮发电机。

所述波浪能量采集机构的橡胶单元组件、单向阀和部分的回流管封装在密封的橡胶外套内，而涡轮机和连接涡轮机这段的部分回流管、以及转换发电机构均位于橡胶外套之外。

本发明的利用波浪能量发电的装置，其波浪能量采集机构中的橡胶单元组件、涡轮机、回流管和单向阀首尾连通、形成单向循环回路，其内传递能量的流体在海浪冲击下按方向有序流向涡轮机，能量损耗小、转化效率高。采集的海浪能量可通过涡轮机带动发电机发电，也可通过涡轮机带动抽水机抽水到蓄能塔，将能量存储起来，由蓄能塔下方的涡轮发电机发电。其采集机构可全方位汲取波能，连续复用一轮波浪，波能损耗小而利用率成级数提高。当一个装置只有一个橡胶单元时，波浪依次冲击橡胶单元上各个部位致其内部流体获得能量而产生单向循环移动；当一个装置具有两个或两个以上橡胶单元时，波浪逐次冲击各个单向阀隔离的橡胶单元致其内部流体获得能量而产生单向循环移动，以致将能量传递到涡轮机，最终转换成电能，可以全方位、长距离、分时分步、连续高效地获取大小波浪能量来发电。本装置结构极其简单，使用方便，抗腐性、抗击性和可靠性都较好；尤其捕获海浪能量的本领奇强，发电量大，效率高；造价及发电成本低；适用于海洋及江河湖泊发电。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：

图1是本发明实施例1的利用波浪能量发电的装置立体示意图。

图2是本发明实施例2的利用波浪能量发电的装置立体示意图。

图3是本发明实施例3的利用波浪能量发电的装置立体示意图。

图4是本发明实施例5的利用波浪能量发电的装置立体示意图。

图5是本发明实施例6(实施例1～5的利用波浪能量发电的装置装入密封橡胶外套)的外形立体示意图。

图6是本发明实施例7的利用波浪能量发电的装置立体示意图。

图7是本发明实施例8的利用波浪能量发电的装置立体示意图。

图8是本发明实施例9(用橡胶外套封装实施例6、7的利用波浪能量发电的装置)的外形立体示意图。

具体的实施方式

本发明的利用波浪能量发电的装置100，由波浪能量采集机构10和转换发电机构20组成，所述波浪能量采集机构10可以有一个橡胶单元，也可以有多个并联或串联的橡胶单元，每一个橡胶单元111至少配有一个单向阀14；每个橡胶单元内装有传递能量的流体，可以是淡水或其他液体或空气。其转换发电机构20可以是涡轮机带动发电机直接发电，也可以是涡轮机带动抽水机将水抽到岸上的蓄能塔，再由蓄能塔下方的涡轮发电机发电。各种波浪能量采集机构10可与不同的转换发电机构20任意组合成本发明的利用波浪能量发电的装置100。单向阀的方向是自波浪袭来的方向指向所述涡轮机的流体进口方向。下面举例说明。

实施例1

如图1所示，本发明实施例1的利用波浪能量发电的装置100，由波浪能量采集机构10和转换发电机构20组成，所述波浪能量采集机构10由橡胶单元组件11、涡轮机12、回流管13、单向阀14和汇流管15组成，所述橡胶单元组件11、汇流管15、涡轮机12、回流管13和单向阀14首尾顺次连通、形成单向循环回路，其中涡轮机的流体进口方向连通汇流管，而涡轮机的流体出口方向连通所述的回流管；所述橡胶单元组件11由一个橡胶单元111组成；在该橡胶单元111内装有流体，可以是淡水或其他液体，也可以是空气；单向阀的方向是自回流管13到橡胶单元组件11方向，即指向所述涡轮机的流体进口方向。所述转换发电机构20是一个发电机21，该发电机21与所述涡轮机12连接并由涡轮机直接驱动进行发电，发电机上设有输出电能的电缆22。

实施例1的利用波浪能量发电的装置100可用于近岸，亦可用于远岸。其采用现有技术的方法固定于水底或岸上，可沉浮于水面，单向阀所在的一端朝向海浪袭来的方向，这样，单向阀的方向就是自波浪袭来的方向到涡轮机流体进口方向，当水波浪袭来，波浪的力量冲击橡胶单元，橡胶单元由弹性极强的橡胶制成，其受压迫使橡胶单元内111的流体通过汇流管15流入涡轮机12的流体进口，带动涡轮机转动，涡轮机的转动带动发电机转子转动而发电，电能由电缆22(例如海底电缆或海岸电缆)输出到需要的地方，同时，自涡轮机流体出口流出的流体进入回流管中，通过单向阀，回流到所述的橡胶单元111内，随着波浪的不断袭击，流体不断地单向循环流动，发电机不断产生电能输出。

实施例2

如图2所示，实施例2与实施例1大致相同，所不同的仅仅在于，橡胶单元组件11由两个橡胶单元111串联连通而成，两个橡胶单元111之间也有一个单向阀，该单向阀与回流管与第一个橡胶单元之间的单向阀同一方向，这样才能形成单向循环回路。

实施例3

如图3所示，实施例3与实施例2大致相同，所不同的仅仅在于，橡胶单元组件11由5个橡胶单元111串联连通而成，每两个相邻橡胶单元111之间均有一个单向阀，所有的单向阀与回流管与第一个橡胶单元之间的单向阀同一方向，这样才能形成单向循环回路。

当然，橡胶单元组件11还可以是由5个以下或5个以上的橡胶单元111通过同方向的单向阀14串联连通而成。这样的多个单元连通，当海浪不断来袭，可连续收集和传递海浪。首端的橡胶单元受挤压可以把能量传递给后面的单元，而后面的单元却不能反过来传递给前面的单元，整个单元的流体流动及能量传递只能单向循环进行，这样做的目的是为了提高效率。当有海浪来的时候，位于最前面的首个橡胶单元最先受到袭击，突然受到的冲击使其内部迅速产生膨胀压力，从而迫使流体经单向阀流进第二单元，而不能倒流至回流管；经过数秒后，波浪来到第二单元拍打，同样致其产生膨胀压力，但由于有单向阀隔离，流体回不了首个单元，只能经单向阀流进第三单元；依此类推，流体被分时分段地逐步地推移到末尾单元的尾部涡轮机流体入口，带动涡轮机转动。同时，流体从涡轮机流体出口流出，经过回流管返回首个橡胶单元，等待下一轮波浪的袭击，如此周而复始。波浪逐次冲击各个单元，将流体从首端挤压到尾端，把能量传递给涡轮机，最终转换为电能。

实施例4

实施例4与实施例1大致相同，所不同的仅仅在于，橡胶单元组件11由两个或两个以上橡胶单元111并联而成，每个橡胶单元111的流体入口处和流体出口处分别连通有同方向的单向阀14，各并联支路的橡胶单元111的流体汇集到汇流管15再流入涡轮机流体入口。

实施例5

如图4所示，实施例5与实施例4大致相同，所不同的仅仅在于，橡胶单元组件11由3个(两个或两个以上均可)串联支路并联形成，每个串联支路是由5个(两个或两个以上均可)橡胶单元111以同方向的单向阀14串联连通而成，且每个串联支路首端的流体入口处和末端的流体出口处还分别连通有一个单向阀14。

实施例6

如图5所示，是实施例1～5任一种利用波浪能量发电的装置装入密封橡胶外套30的外形立体图。其波浪能量采集机构10和转换发电机构20均密封在橡胶外套30内封装起来，仅输出电能的电缆22伸出橡胶外套。在橡胶外套30上设有两条(或两条以上)连接带40，装置的首端利用该连接带40与立柱(或固定框架)固定，而立柱或固定框架固定在水底或岸上，而末端通过连接带40固定在立柱上或固定在固定框架上或直接固定在岸上，装置100在垂直方向可自由运动。该橡胶外套30也是由弹性极强的橡胶制成，它可沉浮于水面，远离转换发电机构20的那端朝向波浪袭来的方向，水波浪袭来时挤压橡胶外套，使得橡胶单元内的流体流动传递能量而发电。

实施例7

如图6所示，实施例7与实施例3相似，其波浪能量采集机构10与实施例3相同，不再赘述；但转换发电机构20与实施例3不同。本实施例7转换发电机构20包括抽水机23、蓄能塔25和涡轮发电机26，所述抽水机23与波浪能量采集机构10中的所述涡轮机12连接并由涡轮机带动，所述抽水机的水输出端通过水管24与一个蓄能塔25连通，在蓄能塔下方连接着涡轮发电机26，所述涡轮发电机上设有输出电能的电缆22。海浪袭来时，流体冲击涡轮机12转动，涡轮机12带动抽水机23转动，抽水机将该装置100所处位置的海水或淡水抽到岸上的蓄能塔25中，蓄能塔底部设有水流出口，水流冲击涡轮发动机而发电，电能由电缆22输出到需要的地方。蓄能塔可安装在岸上，通过蓄能塔，可控制流量稳压发电，以获得稳定的电能。

实施例8

如图7所示，实施例8与如图4所示的实施例5近似，其波浪能量采集机构10与实施例5相同，不再赘述；转换发电机构20与实施例5不同，但和实施例7的转换发电机构相同，也不再赘述。

实施例9

如图8所示，实施例9是将实施例7、8的任一种利用水波浪能量发电用橡胶外套封装起来的外形立体示意图。安装方式与实施例6所述一样，封装方式与实施例6近似而略有不同，所述波浪能量采集机构10的橡胶单元组件11、单向阀14和部分的回流管13封装在密封的橡胶外套30内，而涡轮机12和连接涡轮接这段的部分回流管13、以及转换发电机构20均位于橡胶外套30之外，涡轮机和抽水机可安置在水里，而蓄能塔、涡轮发电机等安装在岸上，电能的输出直接在陆地输出。

本发明的橡胶外套和橡胶单元可以是圆柱形、方形或三角形等。本发明的利用波浪能量发电的装置，不管是多个单元还是一个单元，都有一轮波浪拍击而连续获取能量的功能，能量是犹如级数特性累加的。如果采集机构越长，则级数能量累加就越多。波浪在任意时刻对任一单元、任一单元的任意位置袭击或挤压，例如对尾部、底部、上部、侧边、头部挤压都可致使流体循环。这是可实现对波能全方位汲取和对一轮波浪连续采集的根本性保证。

Claims (8)

1.一种利用波浪能量发电的装置（100），包括波浪能量采集机构（10）和转换发电机构（20），其特征在于，所述波浪能量采集机构（10）包括橡胶单元组件（11）、涡轮机（12）、回流管（13）和单向阀（14），所述橡胶单元组件（11）、涡轮机（12）、回流管（13）和单向阀（14）首尾连通、形成单向循环回路；所述橡胶单元组件（11）包括至少一个橡胶单元（111）；在所述橡胶单元（111）内装有流体；所述单向阀的方向指向所述涡轮机的流体进口方向；每一个橡胶单元（111）至少配有一个单向阀（14）；

所述转换发电机构（20）包括与所述涡轮机（12）连接并由涡轮机带动的抽水机（23），所述抽水机通过水管（24）与一个蓄能塔（25）连通，在蓄能塔下方通过水管连接着涡轮发电机（26）；

所述波浪能量采集机构（10）的橡胶单元组件（11）、单向阀（14）和部分的回流管（13）封装在密封的橡胶外套（30）内，而涡轮机（12）和连接涡轮机的另一部分的回流管（13）、以及转换发电机构（20）均位于橡胶外套（30）之外。

2.根据权利要求1所述利用波浪能量发电的装置，其特征在于，所述橡胶单元组件（11）由一个橡胶单元（111）组成，或者由两个以上橡胶单元（111）以同方向的单向阀（14）串联连通而成。

3.根据权利要求1所述利用波浪能量发电的装置，其特征在于，所述橡胶单元组件（11）由两个以上橡胶单元（111）并联而成，每个橡胶单元（111）上的流体入口处和流体出口处分别连通有同方向的单向阀（14）。

4.根据权利要求1所述利用波浪能量发电的装置，其特征在于，两个以上橡胶单元（111）以同方向的单向阀（14）串联连通而成串联支路，且每个串联支路首端的流体入口处和末端的流体出口处还分别连通有一个单向阀（14）；两个以上串联支路再并联形成所述的橡胶单元组件（11）。

5.根据权利要求1所述利用波浪能量发电的装置，其特征在于，所述流体为淡水或其他液体或空气。

6.一种利用波浪能量发电的装置（100），包括波浪能量采集机构（10）和转换发电机构（20），其特征在于，所述波浪能量采集机构（10）包括橡胶单元组件（11）、涡轮机（12）、回流管（13）和单向阀（14），所述橡胶单元组件（11）、涡轮机（12）、回流管（13）和单向阀（14）首尾连通、形成单向循环回路；所述橡胶单元组件（11）包括至少一个橡胶单元（111）；在所述橡胶单元（111）内装有流体；所述单向阀的方向指向所述涡轮机的流体进口方向；每一个橡胶单元（111）至少配有一个单向阀（14）；

其特征在于，所述转换发电机构（20）包括与所述涡轮机（12）连接并由涡轮机带动的发电机（21）；

所述波浪能量采集机构（10）和转换发电机构（20）以密封的橡胶外套（30）封装，仅发电机（21）上输出电能的电缆（22）伸出橡胶外套。

7.根据权利要求6所述利用波浪能量发电的装置，其特征在于，所述橡胶单元组件（11）由一个橡胶单元（111）组成，或者由两个以上橡胶单元（111）以同方向的单向阀（14）串联连通而成；或者，

所述橡胶单元组件（11）由两个以上橡胶单元（111）并联而成，每个橡胶单元（111）上的流体入口处和流体出口处分别连通有同方向的单向阀（14）。

8.根据权利要求6所述利用波浪能量发电的装置，其特征在于，两个以上橡胶单元（111）以同方向的单向阀（14）串联连通而成串联支路，且每个串联支路首端的流体入口处和末端的流体出口处还分别连通有一个单向阀（14）；两个以上串联支路再并联形成所述的橡胶单元组件（11）。

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