波浪纵横运动能量俘获发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及可再生能源利用技术领域，公开了一种波浪纵横运动能量俘获发电装置，包括安装于齿轮升降稳定系统的波浪能收集系统和安装于波浪能收集系统上部的波浪能转化系统；波浪能收集系统采用在增压气缸壁面安装压缩橡胶的方法，收集波浪纵横向往复运动产生的能量；波浪能转化系统由分体高压气缸中的两个高压气体活动腔室交替做功，使得产生的能量可以持续不断地供应给发电机；齿轮升降稳定系统可根据水位高低而上下调整整个波浪能俘获发电装置的高程。本发明专利技术集高效率、高适用性和高可靠性为一体，建造成本较低，能够对波浪能进行高效的收集、传递和转化，并适应多种海区条件下的不同海况，使得连续高效地开发利用海洋波浪能成为可能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可再生能源利用
中的海洋波浪能开发与应用，具体的说，是涉及一种利用海洋能源中的波浪能进行发电的装置。
技术介绍
近年来，由于矿物能源逐渐枯竭以及燃烧矿物能源对环境造成的破坏难以根治，人们对新的替代能源的开发与利用越来越重视。海洋能是海洋能源中最丰富、最普遍、较难利用的资源之一，而波浪能又是海洋能中所占比重较大的海洋能源。海水的波浪运动会产生十分巨大的能量。据估算，世界海洋中的波浪能达700亿千瓦，占全部海洋能量的94％，是各种海洋能中的“首户”。因此，利用海洋能源已成为当今世界能源研究的方向，而如何有效利用资源丰富、可再生的海洋资源，也显得更加重要。在上述背景下，波浪能的开发利用正日益受到关注，经过20世纪70年代对多种波浪能装置的试验和研究到80年代的海况试验及应用示范研究，国内外学者相继提出了很多不同种类的波能发电装置，波浪发电技术已逐步接近实用化水平。波浪能发电方式数以千计，按能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式三大类。其中气动式波浪发电系统是最具发展潜力的装置之一，其基本原理是通过气室、气袋等泵气装置将波浪能转换成空气能，再由气轮机驱动发电机发电，安全性好、可靠性高；但是波浪能的收集效率和气流能量转化为电能的效率很低，受地形或海况条件限制较强，建造成本昂贵，不能较好地实现规模化、产业化应用。公开号为CN103994020A的中国专利申请公开了一种直列型多气缸气动式波浪发电装置，采用多个气缸同时运行收集波浪能，且将多个气缸分两组交替做功，使得曲轴连续旋转，发电效率高，结构简单，建造成本低。其缺点是，只能收集波浪上下起伏产生的能量，对于波浪横向的动力与能量的俘获能力较差，导致波浪能收集效率差。未来该领域的发展趋势为：研制波能收集与转换效率高、建造成本低、能使不规则的波浪能转化为电能连续输出且适用性不受限的波能发电装置。综上所述，就目前研究阶段，可靠性和转化效率显得尤其重要，同时还应兼顾考虑不同海区波浪及海况条件、降低发电成本，从而实现海洋能的连续、不间断、高效率开发。
技术实现思路
本专利技术要解决的是现有波浪能发电装置能量俘获与利用效率低、间歇性发电、适用性受限制的技术问题，提供一种集高效率、高适用性和高可靠性为一体，建造成本较低的波浪纵横运动能量俘获发电装置，该装置能够对波浪能进行高效的收集、传递和转化，并适应多种海区条件下的不同海况，使得连续高效地开发利用海洋波浪能成为可能。本专利技术通过以下的技术方案予以实现：一种波浪纵横运动能量俘获发电装置，包括波浪能收集系统、齿轮升降稳定系统和波浪能转化系统；所述波浪能收集系统包括增压气缸，所述增压气缸侧壁设有多个波浪横向压力孔，所述波浪横向压力孔内侧设置有以其周边部分粘贴于所述增压气缸内壁面的压缩橡胶，所述压缩橡胶内侧固定有与所述增压气缸壁面弧度相同的限位钢片；所述增压气缸顶部中心设置有高压气流通道，顶部侧边设置有气缸进气通道，所述气缸进气通道内部通过弹簧连接有顶珠，以控制所述气缸进气通道由所述增压气缸外部向其内腔单向通气；所述增压气缸顶部固定连接有分压止回阀，所述分压止回阀中心设置有与所述增压气缸连通的所述高压气流通道，所述高压气流通道内部通过弹簧连接有顶珠，以控制所述高压气流通道由所述增压气缸内腔向所述波浪能转化系统的分体高压气缸内腔单向通气；所述齿轮升降稳定系统包括四根底部固定在海底基岩中的支撑桩柱，四根所述支撑桩柱穿套支撑有一个升降平台；每根所述支撑桩柱分别安装有竖向设置的齿条，所述齿条与设置有齿轮的升降电机相啮合，所述升降电机固定在所述升降平台上，所述升降平台中心固定连接所述波浪能收集系统的所述增压气缸。所述波浪能转化系统包括固定连接于所述分压止回阀顶部的分体高压气缸，所述分体高压气缸包括上部的高压气体转化腔室和下部的左、右两个高压气体活动腔室；每个所述高压气体活动腔室内设置有上、下两端分别连接有密封阀的密闭阀连动杆，上、下两个密封阀分别与设置于该高压气体活动腔室上壁面和下壁面的上、下两个阀孔相配合，且上、下两个密封阀分别由设置于上、下两个阀孔两侧的上、下两个继电器控制；左、右两个高压气体活动腔室的下部阀孔与所述分压止回阀顶部的高压气流通道端口相通；所述分体高压气缸的高压气体转化腔室内分别设置有左、右两个装有活塞的活塞气缸，左、右两个活塞气缸底部分别与左、右两个高压气体活动腔室相通；右侧的活塞气缸内部安装有上、下两个继电器控制开关，上、下两个继电器控制开关由于右侧活塞气缸内的活塞与其接触而启动，上部的继电器控制开关控制左侧的高压气体活动腔室上端的密封阀和右侧的高压气体活动腔室下端的密封阀，下部的继电器控制开关控制左侧的高压气体活动腔室下端的密封阀和右侧的高压气体活动腔室上端的密封阀；左、右两个活塞气缸内的活塞分别以连杆通过偏心轮连接左、右横向旋转轴，左、右横向旋转轴均连接于齿轮传动机构；齿轮传动机构包括四个依次啮合的锥齿轮，其左端、右端锥齿轮分别与左、右横向旋转轴连接，下端锥齿轮通过下部的竖向旋转轴以止推轴承固定，上端锥齿轮通过上部的竖向旋转轴与主动轮连接，主动轮通过皮带与连接于发电机的从动轮连接。其中，所述密封阀包括相互连接的密封盖和导向柱，所述密封盖由铁质材料制成，所述导向柱由绝缘材料制成；所述导向柱内设置有气流通道，所述气流通道在所述导向柱内由远离所述密封盖的一端中心连通至靠近所述密封盖的一端两侧；所述继电器开启时所述密封盖堵住所述阀孔使所述气流通道封闭，所述继电器关闭时所述密封盖脱离所述阀孔使所述气流通道开通。本专利技术的有益效果是：(一)本专利技术的波浪能收集系统采用在增压气缸壁面安装压缩橡胶的方法，利用波浪的横向动力与能量驱动其产生压缩变形，在增压气缸内产生高压气体；同时，也可收集波浪上下起伏产生的能量，使得波浪能的收集高效且持续不断。(二)本专利技术的齿轮升降稳定系统可根据水位高低而上下调整整个波浪能俘获发电装置的高程，使得波能发电装置可以持续处于较高的发电工况。(三)本专利技术的波浪能转化系统由分体高压气缸中的两个高压气体活动腔室交替做功，使得产生的能量可以持续不断地供应给发电机，提高了整个波浪发电装置的可靠性和高效性。(四)本专利技术的波浪能转化系统中采用齿轮传动机构和皮带传送机构实现机械能向电能的转换，齿轮传动与皮带传送稳定、传动效率高、寿命长，具有较高的可靠性。(五)本专利技术的波浪纵横运动能量俘获发电装置体积紧凑，结构稳定，转化与传动机构、发电装置均位于海平面以上，不受海水侵蚀，且能适应多种复杂的水流波浪组合形式，具有较高的灵活性、可维护性、可回收利用性，使得高效率开发利用海洋波浪能成为可能。附图说明图1是本专利技术的波浪纵横运动能量俘获发电装置的立体结构示意图；图1中，1：增压气缸；2：波浪横向压力孔；3：波浪；4：升降平台；5：支撑桩柱；6：齿条；7：支座；8：升降电机；9：分压止回阀；10：分体高压气缸；11-1：第一竖向旋转轴；12：主动轮；13：皮带；14：从动轮；15：发电机；16：海底基岩。图2是本专利技术的波浪纵横运动能量俘获发电装置中波浪能收集系统的立体剖视图；图2中，17：压缩橡胶；18：限位钢片；19：固定铆钉；20：气缸进气通道；21：顶珠；22：弹簧；23：安装螺栓；24：封闭螺栓；25：高压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波浪纵横运动能量俘获发电装置，其特征在于，包括波浪能收集系统、齿轮升降稳定系统和波浪能转化系统；所述波浪能收集系统包括增压气缸，所述增压气缸侧壁设有多个波浪横向压力孔，所述波浪横向压力孔内侧设置有以其周边部分粘贴于所述增压气缸内壁面的压缩橡胶，所述压缩橡胶内侧固定有与所述增压气缸壁面弧度相同的限位钢片；所述增压气缸顶部中心设置有高压气流通道，顶部侧边设置有气缸进气通道，所述气缸进气通道内部通过弹簧连接有顶珠，以控制所述气缸进气通道由所述增压气缸外部向其内腔单向通气；所述增压气缸顶部固定连接有分压止回阀，所述分压止回阀中心设置有与所述增压气缸连通的所述高压气流通道，所述高压气流通道内部通过弹簧连接有顶珠，以控制所述高压气流通道由所述增压气缸内腔向所述波浪能转化系统的分体高压气缸内腔单向通气；所述齿轮升降稳定系统包括四根底部固定在海底基岩中的支撑桩柱，四根所述支撑桩柱穿套支撑有一个升降平台；每根所述支撑桩柱分别安装有竖向设置的齿条，所述齿条与设置有齿轮的升降电机相啮合，所述升降电机固定在所述升降平台上，所述升降平台中心固定连接所述波浪能收集系统的所述增压气缸。所述波浪能转化系统包括固定连接于所述分压止回阀顶部的分体高压气缸，所述分体高压气缸包括上部的高压气体转化腔室和下部的左、右两个高压气体活动腔室；每个所述高压气体活动腔室内设置有上、下两端分别连接有密封阀的密闭阀连动杆，上、下两个密封阀分别与设置于该高压气体活动腔室上壁面和下壁面的上、下两个阀孔相配合，且上、下两个密封阀分别由设置于上、下两个阀孔两侧的上、下两个继电器控制；左、右两个高压气体活动腔室的下部阀孔与所述分压止回阀顶部的高压气流通道端口相通；所述分体高压气缸的高压气体转化腔室内分别设置有左、右两个装有活塞的活塞气缸，左、右两个活塞气缸底部分别与左、右两个高压气体活动腔室相通；右侧的活塞气缸内部安装有上、下两个继电器控制开关，上、下两个继电器控制开关由于右侧活塞气缸内的活塞与其接触而启动，上部的继电器控制开关控制左侧的高压气体活动腔室上端的密封阀和右侧的高压气体活动腔室下端的密封阀，下部的继电器控制开关控制左侧的高压气体活动腔室下端的密封阀和右侧的高压气体活动腔室上端的密封阀；左、右两个活塞气缸内的活塞分别以连杆通过偏心轮连接左、右横向旋转轴，左、右横向旋转轴均连接于齿轮传动机构；齿轮传动机构包括四个依次啮合的锥齿轮，其左端、右端锥齿轮分别与左、右横向旋转轴连接，下端锥齿轮通过下部的竖向旋转轴以止推轴承固定，上端锥齿轮通过上部的竖向旋转轴与主动轮连接，主动轮通过皮带与连接于发电机的从动轮连接。...

【技术特征摘要】
1.一种波浪纵横运动能量俘获发电装置，其特征在于，包括波浪能收集系统、齿轮升降稳定系统和波浪能转化系统；所述波浪能收集系统包括增压气缸，所述增压气缸侧壁设有多个波浪横向压力孔，所述波浪横向压力孔内侧设置有以其周边部分粘贴于所述增压气缸内壁面的压缩橡胶，所述压缩橡胶内侧固定有与所述增压气缸壁面弧度相同的限位钢片；所述增压气缸顶部中心设置有高压气流通道，顶部侧边设置有气缸进气通道，所述气缸进气通道内部通过弹簧连接有顶珠，以控制所述气缸进气通道由所述增压气缸外部向其内腔单向通气；所述增压气缸顶部固定连接有分压止回阀，所述分压止回阀中心设置有与所述增压气缸连通的所述高压气流通道，所述高压气流通道内部通过弹簧连接有顶珠，以控制所述高压气流通道由所述增压气缸内腔向所述波浪能转化系统的分体高压气缸内腔单向通气；所述齿轮升降稳定系统包括四根底部固定在海底基岩中的支撑桩柱，四根所述支撑桩柱穿套支撑有一个升降平台；每根所述支撑桩柱分别安装有竖向设置的齿条，所述齿条与设置有齿轮的升降电机相啮合，所述升降电机固定在所述升降平台上，所述升降平台中心固定连接所述波浪能收集系统的所述增压气缸。所述波浪能转化系统包括固定连接于所述分压止回阀顶部的分体高压气缸，所述分体高压气缸包括上部的高压气体转化腔室和下部的左、右两个高压气体活动腔室；每个所述高压气体活动腔室内设置有上、下两端分别连接有密封阀的密闭阀连动杆，上、下两个密封阀分别与设置于该高压气体活动腔室上壁面和下壁面的上、下两个阀孔相配合，且上、下两个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大鸣，唐星辰，王笑，李彦卿，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12