專利名稱：一種海浪發電站的制作方法
技術領域：
本發明涉及發電設備，尤其是涉及ー種海浪發電站。
背景技術：
由于海浪蘊含巨大的能量，因此，利用海浪發電是人們夢寐以求的理想。海浪發電通常包括用于捕獲海浪能量的海浪捕能器和與海浪捕能器連接且將捕獲的能量轉化成電 能的發電裝置。目前，海浪發電成熟的技術為點頭鴨式海浪發電站，但是，其制作成本高，而且利用效率不高，發電穩定性差。隨著技術的發展，最近幾年發展起來另ー種海浪發電站——浮筒式海浪發電站，但是，其只能利用海浪的上下波動的能量，無法利用海浪沖擊的能量。顯然，現有技術海浪發電站無法同時利用海浪沖擊的能量和海浪波動的能量。而且，現有技術海浪發電站均存在發電電力不穩定的問題。
發明內容
本發明為了解決現有技術海浪發電站無法同時利用海浪沖擊的能量和海浪波動的能量的技術問題，提供了ー種海浪發電站。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為設計一種海浪發電站，包括海浪捕能器和與海浪捕能器連接的發電裝置，所述發電裝置包括水輪機，所述海浪捕能器包括與水輪機連接的用于注入海水至所述水輪機驅動其轉動的水管，所述海浪捕能器還包括豎直設置的中心軸、套于中心軸上且可上下滑動的用于提供浮力的浮體、套于所述中心軸上且與所述浮體固定連接并可隨浮體上下滑動的連接軸筒、與連接軸筒下端連接且可在所述浮體上下滑動過程中將外部海水壓入水管的第一抽水活塞、與所述連接軸筒連接的大梁、與所述大梁連接的多個立桿、連接在立桿上且可相對立桿轉動以在海浪沖擊下推動所述連接軸筒轉動的擋板和與連接軸筒連接且可在所述連接軸筒旋轉過程中將外部海水壓入水管的第二抽水活塞。所述海浪發電站還包括儲能緩沖器，所述儲能緩沖器包括一用于儲存海水的儲水箱、設置在所述儲水箱與水管之間的且當壓入的海水能量大于發電裝置的額定需求時控制部分海水注入到儲水箱儲存起來并當壓入的海水能量小于發電裝置的額定需求時控制所述儲水箱內的海水通過水管注入到水輪機的液體控制閥和連接在液體控制閥及儲水箱之間的儲水管；所述水管包括與所述第一抽水活塞和第二抽水活塞連接的進水管和與所述水輪機連接的總水管，所述液體控制閥設置在所述進水管、總水管和儲水管的交接處。所述液體控制閥包括與進水管連接的僅允許海水流入的單向閥。所述第一抽水活塞的兩端和第二抽水活塞的兩端均設置有進水口和出水ロ，所述進水口設置有僅供海水進入的單向進水閥，所述出水ロ設置有僅供海水流出的單向出水閥，所述出水ロ與所述水管相連。所述擋板和立桿設置在大梁的同一側，所述擋板的寬度大于相鄰立桿之間的間隙。
所述連接軸筒上設置有隨所述連接軸筒旋轉而旋轉的凸輪，所述第二抽水活塞包括與所述凸輪連接且在所述凸輪驅動下做往復運動的活塞桿。所述第一抽水活塞豎直設置，所述第二抽水活塞水平設置。所述活塞桿上固定有軸承，所述軸承的內環與活塞桿固定連接，所述凸輪的端面內側挖有一個寬度略大于軸承外環的槽，所述軸承收容于所述槽內。所述水輪機包括固定的靜止盤和設于靜止盤內且可相對所述靜止盤運動的運動盤，所述靜止盤上設置有用于進水的注水口和用于出水的泄水口，所述運動盤上設置有承受注水ロ注入的海水推力而使運動盤轉動的立板。所述發電裝置還包括傳動裝置、發電機以及控制輸出系統，所述傳動裝置與所述運動盤連接。本發明通過將海浪捕能器設置成包括豎直設置的中心軸、套于中心軸上且可上下 滑動的浮體、套于所述中心軸上且與所述浮體固定連接并可隨浮體上下滑動的連接軸筒、與連接軸筒下端連接且可在所述浮體上下滑動過程中將外部海水壓入水管的第一抽水活塞、與所述連接軸筒連接的大梁、與所述大梁連接的多個立桿、連接在立桿上且可相對立桿轉動以在海浪沖擊下推動所述連接軸筒轉動的擋板和與連接軸筒連接且可在所述連接軸筒旋轉過程中將外部海水壓入水管的第二抽水活塞，從而既可利用海浪沖擊的能量，又可利用海浪波動的能量。
下面結合實施例和附圖對本發明進行詳細說明，其中
圖I是本發明海浪發電站的結構示意 圖2是本發明海浪發電站的浮體的局部剖面示意 圖3是本發明海浪發電站的連接軸筒與第一抽水活塞的結構示意 圖4是本發明海浪發電站的第一抽水活塞與第二抽水活塞的結構示意 圖5是本發明海浪發電站的第二抽水活塞與連接軸筒的主視結構示意 圖6是本發明海浪發電站的第二抽水活塞與連接軸筒的俯視結構示意 圖7是本發明海浪發電站的液體控制閥的結構示意 圖8是本發明海浪發電站的運動盤的主視結構示意 圖9是本發明海浪發電站的運動盤的側視結構示意 圖10是本發明海浪發電站的靜止盤的主視結構示意 圖11是本發明海浪發電站的靜止盤的側視結構示意圖。
具體實施例方式請參見圖I至圖11。本發明海浪發電站主要由海浪捕能器I、儲能緩沖器2和發電裝置3三部分組成。海浪捕能器I用于捕獲海浪的能量并產生發電需要的水流，儲能緩沖器2主要用于穩定發電電力，發電裝置3與海浪捕能器連接，主要用于在海浪捕能器產生的水流作用下發電。海浪捕能器I包括中心軸11、浮體12、連接軸筒13、第一抽水活塞14、大梁15、立桿16、擋板17、第二抽水活塞18和水管19。其中中心軸11豎直設置，其固定在海底上，或固定于某ー支架上。浮體12套于中心軸上且可沿中心軸上下滑動并可繞中心軸轉動，浮體主要用于提供浮力以吸收海浪的上下波動能量。浮體12可以為立方體、圓球體等，其結構特征為內部中空，中心有通道，用于穿過中心軸。連接軸筒13套于所述中心軸上且與所述浮體固定連接并可隨浮體上下滑動。第一抽水活塞14與連接軸筒下端連接，主要用于在所述浮體上下滑動過程中將外部海水壓入水管19。大梁15與所述連接軸筒連接。大梁固定在連接軸筒上，兩者不能發生相對運動。大梁是捕獲海水沖擊水輪的主要受カ構件，可以做成“ V”字形等剛度好的設計結構。立桿16設有多個，其與所述大梁連接。立桿交叉固定在大梁上，立桿與大梁固定連接，不能發生相對運動。 擋板17連接在立桿上且可相對立桿轉動，主要用于在海浪沖擊下推動所述連接軸筒轉動。擋板的跨度稍大于相鄰兩立柱之間的縫隙寬度，即擋板的寬度大于相鄰立桿之間的間隙。擋板能繞立桿轉動。擋板和立桿均設置在大梁的同一側，比如前側。第二抽水活塞18與連接軸筒連接，主要用于在所述連接軸筒旋轉過程中將外部海水壓入水管。第一抽水活塞和第二抽水活塞統稱為抽水活塞，其主要像注射器一祥，通過活塞桿41的推拉運動，進行吸水和注水動作。第一抽水活塞14在所述浮體上下滑動過程中活塞桿41做往復的推拉運動，從而將外部海水壓入水管19。第一抽水活塞與連接軸筒的連接結構可如圖3所示。連接軸筒和活塞桿是滑動連接，且能帶動活塞桿上下運動，可以在連接軸筒外表面靠近活塞桿的一端緊套上一個軸承5，而軸承的外側則與活塞桿固定連接在一起，一般采用焊接。有時活塞桿不能和軸承外圈相接，采用折彎活塞桿也是可行方案。第二抽水活塞18與連接軸筒通過凸輪傳動連接，其與連接軸筒的連接結構可如圖5和圖6所示。連接軸筒13上設置有隨所述連接軸筒旋轉而旋轉的凸輪131，所述第二抽水活塞的活塞桿41與所述凸輪連接且在所述凸輪驅動下往復運動，從而注入海水至水管內。在本具體實施例中，所述第一抽水活塞豎直設置，所述第二抽水活塞水平設置。凸輪只能隨著連接軸筒的旋轉而旋轉，而不能上下平動，可以采用內圓外方形狀的連接軸筒來實現該連接等。要求凸輪中間打孔，外形與連接軸筒外形相似，但尺寸大于連接軸筒的尺寸，凸輪與連接軸筒間隙配合，從而保證凸輪只繞連接軸筒旋轉而不上下平動。凸輪與活塞桿滑動連接，即活塞桿不僅需要托住凸輪使其不能上下平動，而且還需要隨著凸輪的端面起伏而做推拉運動。在本具體實施例中，活塞桿41上固定有軸承6，所述軸承6的內環與活塞桿固定連接，所述凸輪的端面內側挖有一個寬度略大于軸承外環的槽，所述軸承收容于所述槽內。軸承的內環與活塞桿可采用焊接或膠接等。第二抽水活塞主要借助凸輪的旋轉轉變為活塞桿的反復推動運動，從而完成抽水過程。抽水活塞的結構如圖4所示。抽水活塞的兩端均設置有進水ロ 42和出水ロ 43，所述進水口設置有僅供海水進入的單向進水閥421，所述出水ロ設置有僅供海水流出的單向出水閥431，所述出水ロ與所述水管相連，從而使得活塞在往復運動過程中均可以朝水管內壓入海水。
水管19主要用于連接抽水活塞、儲能緩沖器和發電裝置，其與發電裝置的水輪機 連接，并將抽水活塞或儲能緩沖器中的海水注入水輪機驅動其轉動從而在發電裝置中產生 電能。水管19包括與所述第一抽水活塞和第二抽水活塞連接的進水管191和與所述水 輪機連接的總水管192。儲能緩沖器2包括儲水箱21和液體控制閥22。儲水箱與所述水管連接，主要用于 儲存過量的海水以穩定發電量，當抽水活塞壓入的海水能量大于發電裝置的額定需求時將 部分海水注入到儲水箱儲存起來，當抽水活塞壓入的海水能量小于發電裝置的額定需求時 將存儲在所述儲水箱內的海水通過水管注入到水輪機。液體控制閥22設置在所述儲水箱 與水管之間。在本具體實施例中，儲水箱與液體控制閥之間設置有儲水管23。液體控制閥 22設置在所述進水管、總水管和儲水管的交接處。液體控制閥主要用于當壓入的海水能量 大于發電裝置的額定需求時控制部分海水注入到儲水箱儲存起來，而當壓入的海水能量小 于發電裝置的額定需求時控制所述儲水箱內的海水通過水管注入到水輪機。儲水箱21可 通過支架211支撐固定在海底等支撐物上，或者放在海岸的某一高處。液體控制閥包括單向閥。液體控制閥22可以采用多通閥加上一個單向閥實現，通常選單向閥221加三通閥 222來實現，其結構示意圖如圖7所示。單向閥221與進水管連接，其僅允許海水流入。進 水管191和單向閥221連接，再通過單向閥221連接到三通閥222的一個端口上。單向閥 只允許海水流到三通閥內，而不允許海水從三通閥向進水管流動。三通閥的另外兩個端口 分別接儲水管和總水管。儲水箱的高度主要根據調節通往發電裝置的壓力來設置，也就是說液體控制閥控 制海水流向的關鍵參數額定壓力是靠儲水箱的高度來實現的。儲水箱的高度越高對三通閥 的壓力越大，當進水管進來的壓力大于儲水箱內被舉高的水對三通閥口的壓力時，一部分 水就會往儲水箱里注水，反之儲水箱中的水流出，去補充進水管壓力不足的水，并和進水管 的水一起通過總水管注入發電裝置。發電裝置3主要包含水輪機、傳動裝置和發電機以及控制輸出系統。總水管中具 有一定能量的海水輸出到水輪機上，然后帶動水輪機轉動，通過傳動裝置將轉動能量傳到 發電機上，帶動電動機轉動發電。請一并參見圖8、圖9、圖10和圖11。水輪機31包括固定的靜止盤311和設于靜止 盤內且可相對所述靜止盤運動的運動盤312。靜止盤311上設置有用于進水的注水口 3111、 用于出水的泄水口 3112和空腔3113。所述運動盤上設置有承受注水口注入的海水推力的 立板3121，由于這個推力從而致使運動盤旋轉。立板的形狀需保證將水的動能轉化為機械 能，且要求效率最大，其形狀根據實驗測試而定。注水口 3111與總水管相連接，靜止盤的空腔與運動盤的立板配合，運動盤堵住所 述空腔構成一個封閉的腔體。運動盤與傳動裝置的傳動軸相連。總水管中帶有能量的水沖 擊水輪機的運動盤，帶動水輪機的運動盤轉動，然后水輪機通過轉動裝置調整旋轉的轉速， 將水輪機傳來的能量轉給發電機，帶動發電機發電，最后將發出的電通過控制輸出系統經 過整流、調壓后輸送給用戶。海浪捕能器、儲能緩沖器以及發電裝置的數量可以是多對多的關系，不一定都是一個，可以根據情況設置多個海浪捕能器、多個儲能緩沖器以及多個發電裝置，他們之間的 連接采用水管或其他連接，發電裝置輸出可以通過整流調壓等電力操作后并在一個輸出電 網上，而多個儲能緩沖器或多個海浪捕能器他們之間可以用水管并聯起來。比如將多個海 浪捕能器輸出水管合并到一個水管上，再由這個水管分流成多個輸出分支，每個分支輸出 到對應的儲能緩沖器的液體控制閥上。本發明的工作原理為當海浪過來時，伴隨著海浪的上下波動和海水流動沖擊，作 用于海浪捕能器。首先海浪的波動會導致浮體上下運動，浮體的上下運動就會帶動與之相 連的連接軸筒，從而帶動活塞桿上下運動。通過該種方式將海浪的上下波動能傳遞到活塞 桿上，致使第一抽水活塞抽水，從而將海水壓入水管。另一方面海水的流動沖擊會作用在擋 板上，兩邊的擋板，在海水沖擊下會一側敞開，海水流過，而另一側則封住立柱間的間隙，這 樣海水就不能流過，不能流過海水的一側受力就大些，就會產生壓力差，由壓力差來推動大 梁等捕獲海水沖擊的構件轉動，從而帶動連接軸筒轉動。轉動的能量通過與連接軸筒相連 的凸輪傳到第二抽水活塞上，而使第二抽水活塞加壓抽水，從而將海水壓入水管。通過抽水 活塞壓入水管的海水具有一定的壓力，因而具有一定的能量。當壓入的海水的壓力較大， 并大于發電裝置的額定工作壓力時，多余的能量的水就會被液體控制閥控制注入到儲水箱 中；當水壓力較小，小于發電裝置額定壓力時，液體控制閥就會將儲水箱中的水補充注入到 與發電裝置連接的總水管中。總水管中的有能量有壓力的水推動水輪機轉動并通過傳動裝 置帶動發電機發電。本發明通過海浪捕能器捕捉海浪上下波動和海水流動能量，并通過儲能緩沖器將 發電時多余的海浪能量儲存起來，并不時的對發電裝置提供補充，以保證能量穩定的輸出。 既解決了現有技術海浪發電站無法同時利用海浪沖擊的能量和海浪波動的能量的問題，還 解決了現有技術海浪發電站發電電力不穩定的問題。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種海浪發電站，包括海浪捕能器和與海浪捕能器連接的發電裝置，所述發電裝置包括水輪機，所述海浪捕能器包括與水輪機連接的用于注入海水至所述水輪機驅動其轉動的水管，其特征在于所述海浪捕能器還包括豎直設置的中心軸、套于中心軸上且可上下滑動的用于提供浮力的浮體、套于所述中心軸上且與所述浮體固定連接并可隨浮體上下滑動的連接軸筒、與連接軸筒下端連接且可在所述浮體上下滑動過程中將外部海水壓入水管的第一抽水活塞、與所述連接軸筒連接的大梁、與所述大梁連接的多個立桿、連接在立桿上且可相對立桿轉動以在海浪沖擊下推動所述連接軸筒轉動的擋板和與連接軸筒連接且可在所述連接軸筒旋轉過程中將外部海水壓入水管的第二抽水活塞。
2.根據權利要求I所述的海浪發電站，其特征在于所述海浪發電站還包括儲能緩沖器，所述儲能緩沖器包括一用于儲存海水的儲水箱、設置在所述儲水箱與水管之間的且當壓入的海水能量大于發電裝置的額定需求時控制部分海水注入到儲水箱儲存起來并當壓入的海水能量小于發電裝置的額定需求時控制所述儲水箱內的海水通過水管注入到水輪機的液體控制閥和連接在液體控制閥及儲水箱之間的儲水管；所述水管包括與所述第一抽水活塞和第二抽水活塞連接的進水管和與水輪機連接的總水管，所述液體控制閥設置在所述進水管、總水管和儲水管的交接處。
3.根據權利要求2所述的海浪發電站，其特征在于所述液體控制閥包括與進水管連接的僅允許海水流入的單向閥。
4.根據權利要求I所述的海浪發電站，其特征在于所述第一抽水活塞的兩端和第二抽水活塞的兩端均設置有進水口和出水口，所述進水口設置有僅供海水進入的單向進水閥，所述出水口設置有僅供海水流出的單向出水閥，所述出水口與所述水管相連。
5.根據權利要求I所述的海浪發電站，其特征在于所述擋板和立桿設置在大梁的同一側，所述擋板的寬度大于相鄰立桿之間的間隙。
6.根據權利要求I所述的海浪發電站，其特征在于所述連接軸筒上設置有隨所述連接軸筒旋轉而旋轉的凸輪，所述第二抽水活塞包括與所述凸輪連接且在所述凸輪驅動下做往復運動的活塞桿。
7.根據權利要求6所述的海浪發電站，其特征在于所述第一抽水活塞豎直設置，所述第二抽水活塞水平設置。
8.根據權利要求6所述的海浪發電站，其特征在于所述活塞桿上固定有軸承，所述軸承的內環與活塞桿固定連接，所述凸輪的端面內側挖有一個寬度略大于軸承外環的槽，所述軸承收容于所述槽內。
9.根據權利要求I所述的海浪發電站，其特征在于所述水輪機包括固定的靜止盤和設于靜止盤內且可相對所述靜止盤運動的運動盤，所述靜止盤上設置有用于進水的注水口和用于出水的泄水口，所述運動盤上設置有承受注水口注入的海水推力而使運動盤轉動的立板。
10.根據權利要求9所述的海浪發電站，其特征在于所述發電裝置還包括傳動裝置、發電機以及控制輸出系統，所述傳動裝置與所述運動盤連接。
全文摘要
本發明公開了一種海浪發電站，旨在提供一種能同時利用海浪沖擊的能量和海浪波動的能量的發電站，其包括海浪捕能器和發電裝置，所述發電裝置包括水輪機，所述海浪捕能器包括水管、豎直設置的中心軸、套于中心軸上且可上下滑動的用于提供浮力的浮體、套于所述中心軸上且與所述浮體固定連接并可隨浮體上下滑動的連接軸筒、與連接軸筒下端連接且可在所述浮體上下滑動過程中將外部海水壓入水管的第一抽水活塞、與所述連接軸筒連接的大梁、與所述大梁連接的多個立桿、連接在立桿上且可相對立桿轉動以在海浪沖擊下推動所述連接軸筒轉動的擋板和與連接軸筒連接且可在所述連接軸筒旋轉過程中將外部海水壓入水管的第二抽水活塞。本發明可用于海浪發電。
文檔編號F03B15/02GK102661232SQ20121014519
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月11日 優先權日2012年5月11日
發明者徐文 申請人:徐文