[發(fā)明專利]機械式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310039597.6
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103114958A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉臻;史宏達;馬哲;曹飛飛;曲娜;王金龍;高人杰;薛坤;孫錦龍;張鵬遠;高韶鵬;劉德才
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學;大唐山東煙臺電力開發(fā)有限公司
• 主分類號: F03B13/16
• 分類號: F03B13/16
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 劉雁君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于波浪能發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種機械式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置。

背景技術(shù)

波能發(fā)電裝置在進行波能發(fā)電時，通常包含兩個能量轉(zhuǎn)換過程：首先是將波浪能轉(zhuǎn)換為可供發(fā)電機利用的機械能形式，即能量的一次轉(zhuǎn)換過程；其次是通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能進行輸出，即能量的二次轉(zhuǎn)換過程。波能轉(zhuǎn)換裝置的核心問題是能量的一次轉(zhuǎn)換過程。波浪能在第一次轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的機械能的形式，有利用波浪上下運動直接轉(zhuǎn)換成機械運動的；有利用波浪上下運動產(chǎn)生氣流或水流去驅(qū)動渦輪發(fā)電的；也有利用波浪裝置的擺動或轉(zhuǎn)動產(chǎn)生氣流或水流去驅(qū)動渦輪機發(fā)電；或把低壓大波浪變成小體積高壓水，然后引入高位水池產(chǎn)生水頭帶動渦輪機發(fā)電的。

目前常用的波能發(fā)電裝置主要有以下兩種：

振蕩水柱式波能發(fā)電裝置安全可靠性高但波能轉(zhuǎn)換率較低，現(xiàn)有振蕩水柱式波能發(fā)電裝置多為航標燈等微型電力設(shè)備供電，輸出功率較小；近岸振蕩水柱式波能發(fā)電裝置對海岸地形要求較高。

越浪式波能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)簡單、波能轉(zhuǎn)換率較高，但由于對材料要求較高，且極易在波浪作用下發(fā)生破壞，喪失工作能力，維修及保護成本較高。

與歐美國家沿海海域波高大、能流密度高相比，我國沿海海域波浪能周期短、波高小，可利用率較低，不適用于以上兩種方式。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種能量轉(zhuǎn)換效率較高，可在不同水深條件下工作，裝置的建造成本相對低，輸出電能相對穩(wěn)定，應(yīng)用廣泛的機械式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種機械式組合型振蕩浮子波能發(fā)電裝置，其包括發(fā)電系統(tǒng)和固定系統(tǒng)。其中，固定系統(tǒng)包括浮箱和固定架，固定架為正方體結(jié)構(gòu)，其固定連接于浮箱頂部，固定架側(cè)面四角分別設(shè)置立柱，立柱為四棱柱結(jié)構(gòu)。所述發(fā)電系統(tǒng)由四組相同的、分別設(shè)置于固定架立柱上的發(fā)電機構(gòu)組成，每組發(fā)電機構(gòu)包括浮子、能量轉(zhuǎn)換裝置和能量輸出裝置。所述浮子中央設(shè)有上下貫通的孔，浮子通過孔套裝于立柱上，沿立柱上下運動。所述能量轉(zhuǎn)換裝置包括分別設(shè)置于立柱相對的兩側(cè)面上的齒條和分別設(shè)置于立柱兩側(cè)的單向齒輪。所述能量輸出裝置包括兩個固定于浮子頂部且分別位于立柱兩側(cè)的發(fā)電機。兩個單向齒輪分別套裝于同側(cè)發(fā)電機的輸入軸頂端，通過鍵與發(fā)電機輸入軸連接。兩根齒條分別與同側(cè)的單向齒輪嚙合。

浮子頂部設(shè)有發(fā)電系統(tǒng)支架，支架固定于浮子上，發(fā)電機位于支架內(nèi)部。

浮子頂部和底部分別設(shè)有四個相同的用以限制浮子水平方向運動的導向裝置。浮子頂部的導向裝置固定于發(fā)電系統(tǒng)支架頂部，浮子底部的導向裝置直接固定于浮子上。導向裝置包括導向輪和支撐架。導向輪的輪軸固定于支撐架上，導向輪與所述固定架的立柱側(cè)面接觸。導向裝置能消除波浪對浮子水平傾覆振蕩的影響，有利于波能的收集和轉(zhuǎn)換。

所述浮箱為空心結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部可以根據(jù)海況灌注適量的海水或沙子進行配重，達到使整個發(fā)電裝置下沉至水面以下一定深度，浮子在合適位置進行上下振蕩運動的目的，同時能夠保證發(fā)電裝置整體在運作時的穩(wěn)定性。固定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，且可靈活配重，提高了整個發(fā)電裝置的穩(wěn)定性和可靠性，便于加工與實施，經(jīng)濟性較好。

所述浮子為底部呈倒錐形的空心圓柱體。該結(jié)構(gòu)有利于收集更多的波能，且其內(nèi)部空心可以根據(jù)海況裝載配重。浮子表層涂防腐漆，以防止在被海水腐蝕。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、屬于漂浮式波能發(fā)電裝置，波能利用率高，適用于不同海況，不受潮差影響，同時受水深條件的限制小，特別是在超過40m的深水區(qū)也可以正常工作。

2、與波浪直接接觸，能量轉(zhuǎn)換次數(shù)少，提高了能量轉(zhuǎn)換率。

3、將單個浮子進行組合，進一步提高了波能利用率及裝置的可靠性。

4、結(jié)構(gòu)簡單，活動部件較少，整體穩(wěn)定性高，可靠度好，能兼顧結(jié)構(gòu)的可靠性及波能轉(zhuǎn)換率。

5、占用面積小，對波浪場的影響小，對海洋水動力環(huán)境的影響極小。

6、建造成本較低，輸出電能穩(wěn)定，可用于對裝置的保護要求不太高，波能密度低的區(qū)域。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中發(fā)電系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖4是本發(fā)明圖3中A部位的放大圖；

圖5是本發(fā)明中發(fā)電系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖6是本發(fā)明圖5中B部位的放大圖；

圖7是本發(fā)明中浮子頂部導向裝置的分布示意圖；

圖8是本發(fā)明中浮子底部導向裝置的分布示意圖；