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CN108953046A - 一种三维海浪能发电装置 - Google Patents

一种三维海浪能发电装置 Download PDF

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Abstract

一种三维海浪能发电装置，包括固定基座、运动平台框架、虎克铰、连接杆、中空浮子、若干个运动连接分支、液压系统、发电机。所述若干个运动连接分支结构相同且均布连接于固定基座与运动平台框架之间，固定基座安装在海洋平台上，所述运动平台框架中心设有虎克铰，运动平台框架通过虎克铰与连接杆相连，连接杆与中空浮子相连，中空浮子漂浮在海面上；所述液压系统包括液压缸、液压马达、单向阀、油管、蓄能器，液压缸安装在发电装置上，液压马达和蓄能器安装在海洋平台上，液压缸通过油管和若干单向阀与液压马达和蓄能器相连。当中空浮子伴随波浪运动时，本发明装置将海洋波浪能转化为液压缸的往复运动，产生高压油液驱动液压马达旋转，最终带动发电机发电。

Description

一种三维海浪能发电装置
技术领域
本发明涉及发电技术领域，特别涉及一种海洋波浪能发电装置。
背景技术
海洋波浪能具有蕴藏量大、永不枯竭、无污染等特点。对于波浪能源的开发利用来说，高效转换、便于安装维护、能量输出稳定是制约海浪发电技术的问题所在，由于海浪的不稳定性导致发电装置安装施工难度较大，而且有限的能流密度、转换的低效率导致发电成本增加，因此提高波能利用率，降低波能发电的成本始终是波能转换技术研究的目标。
伴随海浪的运动，漂浮在海面上的物体随着波浪做上下垂荡运动和随波推进方向的摇摆运动，如果海浪发电装置能够充分吸收转换浮子的动能，则装置发电效率会大大提高。现有的海浪发电装置多数为单自由度机构或六自由度机构，致使海浪发电装置吸能机构的运动自由度与实际海浪运动不匹配，导致发电效率较低。另外多数海浪发电装置浸没在海水中或漂浮在海面上，安装维护较困难，且不易做到装置的防护、防腐蚀，如果能够解决上述问题，海浪发电技术必将得到长足的发展和广泛的应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种结构简单、可靠性高、吸能和发电效率高、容易防护避免海水腐蚀，且安装、维修方便的三维海浪能发电装置。
为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明主要包括海洋波浪能转换装置、海洋平台、液压系统、发电机，海洋平台的底部固定在海底，平台部分置于海面之上，在海洋平台上安装海洋波浪能转换装置与发电机；
所述海洋波浪能转换装置包括运动连接分支、虎克铰、运动平台框架、连接杆、固定基座、中空浮子；所述固定基座为带有中心孔的板体基座结构，运动连接分支一端固接在固定基座上，运动连接分支另一端与运动平台框架相连；所述运动连接分支至少为3个，结构相同且均布于固定基座与运动平台框架之间；所述运动连接分支包括第二心轴、第一心轴、第一对连杆、第三心轴、第二对连杆、第四心轴、第三对连杆、第五心轴、第四对连杆、第六心轴、第七心轴、转动铰链支座；在所述运动连接分支中，第一对连杆通过第一心轴与运动平台框架相连，第一对连杆通过第三心轴与第三对连杆相连，第三对连杆通过第六心轴与第四对连杆相连，第二对连杆通过第二心轴与第一对连杆连接，第二对连杆通过第五心轴与第四对连杆连接，第四对连杆通过第七心轴与转动铰链支座相连，转动铰链支座固装在固定基座上；所述运动平台框架与运动连接分支通过第一心轴相连，运动平台框架处在固定基座中心孔正上方，运动平台框架中心设有虎克铰，运动平台框架通过虎克铰与连接杆相连，连接杆穿过固定基座的中心孔与中空浮子相连，中空浮子漂浮在海面上；
所述液压系统包括第一液压缸、第二液压缸、第一高压单向阀、第一低压单向阀、第二高压单向阀、第二低压单向阀、高压油管、低压油管、液压马达、蓄能器；第一液压缸和第二液压缸安装在海洋波浪能转换装置上，第一液压缸和第二液压缸均设有两个进出油口，每个进出油孔分别接三通接头的第一通道，三通接头的第二通道通过第一、第二高压单向阀与高压油管连接，三通接头的第三通道通过第一、第二低压单向阀与低压油管连接；高压油管连接到液压马达的进油孔，低压油管连接到液压马达的出油孔，液压马达与安装在海洋平台上的发电机连接，蓄能器与高压油管连接。
当中空浮子伴随波浪运动时，海洋波浪能转换装置将海洋波浪能转化为液压缸的往复运动，产生高压油液驱动液压马达运转，从而带动发电机发电。
进一步的，第二对连杆上布置有第四心轴，所述第一液压缸的一端通过第一活塞连接球副与连接杆相连，另一端通过第一缸筒连接球副与第三心轴相连；所述第二液压缸一端通过第二活塞连接转动铰链与第四心轴相连，另一端通过第二缸筒连接转动铰链与固定基座相连。
进一步的，第二对连杆上布置有第四心轴，所述第一液压缸的一端通过第一活塞连接球副连接杆相连，另一端通过第一缸筒连接球副与第四心轴相连；所述第二液压缸一端通过第二活塞连接转动铰链与第五心轴相连，另一端通过第二缸筒连接转动铰链与固定基座相连。
进一步的，所述第一液压缸的一端通过第一活塞连接球副与连接杆相连，另一端通过第一缸筒连接球副与第三心轴相连；所述第二液压缸一端通过第二活塞连接转动铰链与第五心轴相连，另一端通过第二缸筒连接转动铰链与固定基座相连。
本发明的工作原理如下：本发明装置通过固定基座固接在海洋平台上，海洋平台底部固定在海底，一个海洋平台上可以布置若干个三维海浪能发电装置，周期性的波浪作用在中空浮子上，迫使浮子随波浪一起运动，带动本发明中的发电装置运动，使安装在装置中的液压缸做往复运动，当液压缸运动时，被压缩侧高压油液经管路压入液压马达，驱动液压马达运转做功，做功后的油液从液压马达的出油口经低压管路流回液压缸另一侧，这样液压缸不断往复运动，实现液压马达的连续运转，带动发电机运行发电。当管路中的油压高于设定值时，蓄能器蓄能，当管路中的油压低于设定值时，蓄能器释放能量，稳定管路中的油压，从而使液压马达连续匀速运转，确保发电机稳定输出电能。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、结构简单、可靠性高，中空浮子的运动与海浪运动相吻合，能够充分吸收并转化海洋波浪能，发电效率高。
2、本装置安装于海洋平台上方，容易防护避免海水腐蚀，且安装、维修方便。
3、可用于民用发电、海洋作业平台、海洋浮标、海水淡化等领域。
附图说明
图1为发电系统整体布置示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明的海洋波浪能转换装置结构示意图。
图4为本发明的运动连接分支结构图。
图5本发明实施例1的运动连接分支结构图。
图6本发明实施例2的运动连接分支结构图。
图7本发明实施例3的运动连接分支结构图。
图8本发明的液压系统原理图。
附图标号：1-海洋波浪能转换装置，2-海洋平台，3-发电机，4-液压马达，5-高压油管，6-低压油管，7-蓄能器，8-运动连接分支，9-虎克铰，10-运动平台框架，11-连接杆，12-固定基座，13-中空浮子，14-第二心轴，15-第一心轴，16-第一对连杆，17-第三心轴，18-第二对连杆，19-第四心轴，20-第三对连杆，21-第五心轴，22-第四对连杆，23-第六心轴，24-第七心轴，25-转动铰链支座，26-第一缸筒连接球副，27-第一液压缸，28-第一活塞连接球副，29-第二缸筒连接转动铰链，30-第二液压缸，31-第二活塞连接转动铰链，32-第一高压单向阀，33-第一低压单向阀，34-第二高压单向阀，35-第二低压单向阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1～8所示，本发明主要包括海洋波浪能转换装置1、海洋平台2、液压系统、发电机3，海洋平台的底部固定在海底，平台部分置于海面之上，在海洋平台上安装海洋波浪能转换装置与发电机；
所述海洋波浪能转换装置包括运动连接分支8、虎克铰9、运动平台框架10、连接杆11、固定基座12、中空浮子13；所述固定基座为带有中心孔的板体基座结构，运动连接分支一端固接在固定基座上，运动连接分支另一端与运动平台框架相连；所述运动连接分支至少为4个，结构相同且均布于固定基座与运动平台框架之间；所述运动连接分支包括第二心轴14、第一心轴15、第一对连杆16、第三心轴17、第二对连杆18、第四心轴19、第三对连杆20、第五心轴21、第四对连杆22、第六心轴23、第七心轴24、转动铰链支座25；在所述运动连接分支中，第一对连杆通过第一心轴与运动平台框架相连，第一对连杆通过第三心轴与第三对连杆相连，第三对连杆通过第六心轴与第四对连杆相连，第二对连杆通过第二心轴与第一对连杆连接，第二对连杆通过第五心轴与第四对连杆连接，第四对连杆通过第七心轴与转动铰链支座相连，转动铰链支座固装在固定基座上；所述运动平台框架与运动连接分支通过第一心轴相连，运动平台框架处在固定基座中心孔正上方，运动平台框架中心设有虎克铰，运动平台框架通过虎克铰与连接杆相连，连接杆穿过固定基座的中心孔与中空浮子13相连，中空浮子漂浮在海面上；
所述液压系统包括第一液压缸27、第二液压缸30、第一高压单向阀32、第一低压单向阀33、第二高压单向阀34、第二低压单向阀35、液压马达4、高压油管5、低压油管6、蓄能器7；第一液压缸和第二液压缸安装在海洋波浪能转换装置上，第一液压缸和第二液压缸均设有两个进出油口，
每个进出油孔分别接三通接头的第一通道，三通接头的第二通道通过第一、第二高压单向阀与高压油管连接，三通接头的第三通道通过第一、第二低压单向阀与低压油管连接；高压油管连接到液压马达的进油孔，低压油管连接到液压马达的出油孔，液压马达通过联轴器与安装在海洋平台上的发电机连接，蓄能器与高压油管连接。
当中空浮子伴随波浪运动时，海洋波浪能转换装置将海洋波浪能转化为液压缸的往复运动，产生高压油液驱动液压马达运转，从而带动发电机发电。
由于液压缸的安装位置不同，故本发明有3种具体实施例，如下所述：
实施例1：
如图5所示，在上述具体实施方式的基础上，所述第一液压缸的一端通过第一活塞连接球副28与连接杆相连，另一端通过第一缸筒连接球副26与第三心轴相连；所述第二液压缸一端通过第二活塞连接转动铰链31与第四心轴相连，另一端通过第二缸筒连接转动铰链29与固定基座相连。
实施例2：
如图6所示，在上述具体实施方式的基础上，所述第一液压缸的一端通过第一活塞连接球副与连接杆相连，另一端通过第一缸筒连接球副与第四心轴相连；所述第二液压缸一端通过第二活塞连接转动铰链与第五心轴相连，另一端通过第二缸筒连接转动铰链与固定基座相连。
实施例3：
如图7所示，在上述具体实施方式的基础上，所述第一液压缸的一端通过第一活塞连接球副与连接杆相连，另一端通过第一缸筒连接球副与第三心轴相连；所述第二液压缸一端通过第二活塞连接转动铰链与第五心轴相连，另一端通过第二缸筒连接转动铰链与固定基座相连。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种三维海浪能发电装置，主要包括海洋波浪能转换装置、海洋平台、液压系统、发电机，其特征在于：海洋平台的底部固定在海底，平台部分置于海面之上，在海洋平台上安装海洋波浪能转换装置与发电机；
所述海洋波浪能转换装置包括运动连接分支、虎克铰、运动平台框架、连接杆、固定基座、中空浮子；所述固定基座为带有中心孔的板体基座结构，运动连接分支一端固接在固定基座上，运动连接分支另一端与运动平台框架相连；所述运动连接分支至少为3个，结构相同且均布于固定基座与运动平台框架之间；所述运动连接分支包括第二心轴、第一心轴、第一对连杆、第三心轴、第二对连杆、第四心轴、第三对连杆、第五心轴、第四对连杆、第六心轴、第七心轴、转动铰链支座；在所述运动连接分支中，第一对连杆通过第一心轴与运动平台框架相连，第一对连杆通过第三心轴与第三对连杆相连，第三对连杆通过第六心轴与第四对连杆相连，第二对连杆通过第二心轴与第一对连杆连接，第二对连杆通过第五心轴与第四对连杆连接，第四对连杆通过第七心轴与转动铰链支座相连，转动铰链支座固装在固定基座上；所述运动平台框架与运动连接分支通过第一心轴相连，运动平台框架处在固定基座中心孔正上方，运动平台框架中心设有虎克铰，运动平台框架通过虎克铰与连接杆相连，连接杆穿过固定基座的中心孔与中空浮子相连，中空浮子漂浮在海面上；
所述液压系统包括第一液压缸、第二液压缸、第一高压单向阀、第一低压单向阀、第二高压单向阀、第二低压单向阀、液压马达、高压油管、低压油管、蓄能器；第一液压缸和第二液压缸安装在海洋波浪能转换装置上，第一液压缸和第二液压缸均设有两个进出油口，每个进出油孔分别接三通接头的第一通道，三通接头的第二通道通过第一、第二高压单向阀与高压油管连接，三通接头的第三通道通过第一、第二低压单向阀与低压油管连接；高压油管连接到液压马达的进油孔，低压油管连接到液压马达的出油孔，液压马达与安装在海洋平台上的发电机连接，蓄能器与高压油管连接。
2.根据权利要求1所述的一种三维海浪能发电装置，其特征在于：第二对连杆上布置有第四心轴，所述第一液压缸的一端通过第一活塞连接球副与连接杆相连，另一端通过第一缸筒连接球副与第三心轴相连；所述第二液压缸一端通过第二活塞连接转动铰链与第四心轴相连，另一端通过第二缸筒连接转动铰链与固定基座相连。
3.根据权利要求1所述的一种三维海浪能发电装置，其特征在于：第二对连杆上布置有第四心轴，所述第一液压缸的一端通过第一活塞连接球副连接杆相连，另一端通过第一缸筒连接球副与第四心轴相连；所述第二液压缸一端通过第二活塞连接转动铰链与第五心轴相连，另一端通过第二缸筒连接转动铰链与固定基座相连。
4.根据权利要求1所述的一种三维海浪能发电装置，其特征在于：所述第一液压缸的一端通过第一活塞连接球副与连接杆相连，另一端通过第一缸筒连接球副与第三心轴相连；所述第二液压缸一端通过第二活塞连接转动铰链与第五心轴相连，另一端通过第二缸筒连接转动铰链与固定基座相连。
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