越浪式波能發電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種兼具高效率和高可靠性的越浪式波能發電裝置。其包括波能收集系統、發電系統和自啟閉電控系統。波能收集系統包括蓄水池和引浪臺，蓄水池外側固定連接引浪臺。發電系統包括出水槽、水輪機、發電機。出水槽一端位于蓄水池底部中空結構內，另一端位于蓄水池外側。水輪機位于出水槽內，發電機位于水輪機上方，兩者通過轉軸連接。自啟閉電控系統設在工作平臺上，包括配重、閥門和電控箱。電控箱包括電源、浮子開關和提升電機，提升電機通過滑輪和纜繩與閥門連接。本實用新型率先實現了越浪型發電裝置的動態蓄能和穩定的電力輸出，極大地提高了波能利用率及轉化效率。
【專利說明】越浪式波能發電裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及利用波浪能的發電裝置，特別涉及一種兼具高效率和高可靠性的越浪式波能發電裝置。
【背景技術】
[0002]目前，越浪式波浪能發電裝置在使用時主要存在以下幾個問題:安全可靠性和波能轉換率不能兼顧，建造成本較高，受地形或海況條件限制較強，不能很好地實現規模化、產業化應用；受浪高的影響較大，發電不穩定。
[0003]申請號為200810121813.0的專利申請公開了一種漂浮圍堰式波浪能發電裝置，其利用潮汐漲落時波浪的勢能和動能，通過水輪發電機轉化成電能。其缺陷在于:波能發電裝置部件過于復雜，維修不方便，且其漂浮于海面上，可靠性差，波浪能轉化率低，難以實現實際應用。
實用新型內容
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種高效率、高可靠性、發電穩定的越浪式波能發電裝置。
[0005]本實用新型的技術方案是:一種越浪式波能發電裝置，包括波能收集系統、發電系統和自啟閉電控系統。
[0006]所述波能收集系統包括蓄水池和引浪臺，蓄水池外側固定連接引浪臺，引浪臺為側面為直角三角形的楔形結構，波浪沿引浪臺的引浪面進入蓄水池中。引浪臺頂端與蓄水池側面頂端連接，引浪臺底端傾斜延伸至蓄水池底部平面，引浪臺的引浪面坡度設置為2:3，適于波浪爬升與攀越。蓄水池上部中空、為進水口 A，中間設有工作平臺，工作平臺上設有出水口 A，出水口 A上設有控制出水的閥門。
[0007]所述發電系統包括出水槽、水輪機、發電機。出水槽一端位于蓄水池底部中空結構內，另一端位于蓄水池外側。出水槽的進水口 B位于蓄水池的出水口 A下方，水輪機位于出水槽內，發電機位于水輪機上方，兩者通過轉軸連接。上下設置的方式可以最大限度地減小在傳動過程中的能量損耗，提高能量地轉換效率。出水槽的進水口 B處設置導流板，導流板的高度高于水輪機，用于增加水流勢差。
[0008]所述發電機外部設置密封套，密封套固定于蓄水池的外側。密封套的設置可以避免在使用過程中海水對發電機的侵蝕，以延長發電機的使用壽命。
[0009]所述轉軸外設置軸套。
[0010]所述出水槽底部出水口 B處設有十字型擋板，十字型擋板上設有軸承，轉軸通過軸承固定。
[0011]所述自啟閉電控系統設在蓄水池的工作平臺上，包括配重、閥門和電控箱。電控箱固定于蓄水池的工作平臺上，配重和閥門位于電控箱箱體內，電控箱頂部設有電控電路。電控電路包括電源、浮子開關和提升電機，提升電機的輸出軸上固接滑輪，滑輪通過纜繩與閥門連接。電控箱底部設有孔槽，用于進水，孔槽形狀優選條形。
[0012]所述自啟閉電控系統設有限位機構，包括限位桿和限位球；配重頂部設有縱向限位桿，兩側設有橫向限位桿，纜繩穿過縱向限位桿與閥門連接，縱向限位桿下方、纜繩上設有限位球；配重和閥門均位于橫向限位桿內側。縱向限位桿和限位球用于限制配重在垂直方向上的運動，橫向限位桿用于限制配重和閥門在水平方向上的擺動。
[0013]所述電控箱箱體上設有調壓孔，用以調節箱體內外氣壓。
[0014]蓄水池不但可以防止波浪爬升過程中往兩側滑落，以盡可能多的捕獲波浪能，而且有利于波浪爬升過程中增加波高。
[0015]蓄水池出水口 A直徑為蓄水池進水口 A徑向距離的1/4。
[0016]所述水輪機為軸流漿葉式水輪機，包括轉輪和葉片，其葉片垂直于軸流漿葉式水輪機的軸心線安裝于其轉輪上，葉片數量為4-6片。本技術方案提供的軸流漿葉式水輪機可以在低水頭差下運行，減小了波能發電裝置對水頭的要求。
[0017]本實用新型的有益效果在于:(1)本實用新型屬于固定式波能發電裝置，波能利用率高，(2)波能轉換率較高，可以適用于不同海況及水深條件，不受潮差影響，可以實現商業化生產，降低發電成本；(3)水輪機可以在低水頭下運行，減小了波能發電裝置對水頭的要求；(4)可靠性高，裝置的活動部件較少，整體穩定性高，可靠度好，能兼顧結構的可靠性及波能轉換率；(5)可根據水位變化自行啟動蓄能發電裝置，增加發電穩定性，率先實現了越浪型發電裝置的動態蓄能和穩定的電力輸出，對越浪式發電裝置是一次極大地改進，使波浪能發電形式更加多樣，極大地提高了波能利用率及轉化效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的整體結構示意圖之一；
[0019]圖2是本實用新型的整體結構示意圖之二 ；
[0020]圖3是本實用新型的部分剖面圖；
[0021]圖4是本實用新型中發電系統的示意圖；
[0022]圖5是本實用新型中水輪機的示意圖；
[0023]圖6是本實用新型中自啟閉電控系統的結構示意圖之一；
[0024]圖7是本實用新型中自啟閉電控系統的結構示意圖之二 ；
[0025]圖8是本實用新型中自啟閉電控系統的電路圖。
[0026]其中，101—蓄水池，102—引浪臺，103—引浪面，104—進水口 A，105—工作平臺，106 —出水口 A ;201—發電機，202—出水槽，203—轉軸，204—水輪機，205—導流板，206—十字型擋板，207—出水口 B，208—進水口 B，209—密封套，210 —葉片，211—轉輪；301—電控箱，302—閥門，303—配重，304—纜繩，305—限位球，306—縱向限位桿，307—橫向限位桿，308—提升電機，309—浮子開關，310—滑輪，311—電源，312—電控箱頂部箱體板，313一孔槽，314—調壓孔。
【具體實施方式】
[0027]以下結合實施例具體說明本實用新型。
[0028]實施例1:[0029]參見圖1-圖8，本實用新型包括波能收集系統、發電系統和自啟閉電控系統。波能收集系統包括蓄水池101和引浪臺102，引浪臺102為側面為直角三角形的楔形結構，波浪沿引浪臺102的引浪面103進入蓄水池101中。蓄水池101外側固定連接引浪臺102，引浪臺102頂端與蓄水池101側面頂端連接，引浪臺102底端傾斜延伸至蓄水池101底部平面，引浪臺102的引浪面103坡度設置為2:3，適于波浪爬升與攀越。蓄水池101上部中空、為進水口 A104，中間設有工作平臺105，工作平臺105上設有出水口 A106，出水口 B106上設有控制出水的閥門302。發電系統包括出水槽202、水輪機204、發電機201。出水槽202一端位于蓄水池101底部中空結構內，另一端位于蓄水池101外側。出水槽202的進水口B208位于蓄水池101的出水口 A106下方，水輪機204位于出水槽202內，發電機201位于水輪機204上方，兩者通過轉軸203連接。上下設置的方式可以最大限度地減小在傳動過程中的能量損耗，提高能量地轉換效率。出水槽202的出水口 B207處設置導流板205，導流板205的高度高于水輪機204，用于增加水流勢差。發電機201外部設置密封套209，密封套209固定于蓄水池101的外側。密封套209的設置可以避免在使用過程中海水對發電機201的侵蝕，以延長發電機201的使用壽命。轉軸203外設置軸套。出水槽202底部出水口B207處設有十字型擋板206，十字型擋板206上設有軸承，轉軸203通過軸承固定。自啟閉電控系統設在蓄水池101的工作平臺105上，包括配重303、閥門302和電控箱301。電控箱301固定于蓄水池101的工作平臺105上，配重303、閥門302位于電控箱301箱體內，電控箱301頂部設有電控電路。電控電路包括電源311、浮子開關309和提升電機308，提升電機308的輸出軸上固接滑輪310，滑輪310通過纜繩304與閥門302連接。電控箱301底部設有條形孔槽313，用于進水。電控箱301箱體上設有調壓孔314，用以調節箱體內外氣壓。
[0030]蓄水池101不但可以防止波浪爬升過程中往兩側滑落，以盡可能多的捕獲波浪能，而且有利于波浪爬升過程中增加波高。
[0031]蓄水池出水口 A106直徑為蓄水池進水口 A104徑向距離的1/4。
[0032]工作過程如下:
[0033]波浪沿引浪臺102的引浪面103進入蓄水池101，并通過電控箱301底部的孔槽313進入電控箱301內部，水位逐漸上升，當水位達設定水位時，浮子開關309連通，提升電機308通電。提升電機308的輸出軸帶動滑輪310轉動，滑輪310通過纜繩304提升閥門302，蓄水池101的出水口 A106打開出水。在此過程中，將較不穩定的入射波能轉換為蓄水池101內水體的勢能。
[0034]出水經出水槽202的導流板205作用于水輪機204上，水輪機204工作帶動轉軸203轉動，轉軸203最終帶動發電機201發電。水經出水槽202的出水口 B207排出。水流由上而下擊打在水輪機204的葉片210上，在水流沖擊力的作用下，葉片210旋轉，帶動與之相連的轉軸203 —起轉動，從而帶動發電機201工作，最終轉換成電能，水沿出水口 B207排出。
[0035]纜繩304提升至限位球305與縱向限位桿306接觸時，纜繩304同時帶動配重303上升，直到升至縱向限位桿306與電控箱頂部箱體板312接觸。
[0036]蓄水池101出水后水位下降，水位下降至設定的關閉水位時，浮子開關309斷開，提升電機308斷電。水位下降浮力減小，配重303在重力的作用下回落，同時，閥門302在限位球305的作用下跟隨配重303回落，直至關閉蓄水池101出水口 A106。
[0037]如果波浪持續進水，則蓄水池101內一直保持高水位，則水輪機204持續發電，當蓄水池101進水較少時，發電裝置在自啟閉電控系統的控制下會暫停發電，直至蓄水池101內水位達到設定數值。
[0038]實施例2:
[0039]除以下區別外，其他同實施例1。
[0040]參見圖5，水輪機204為軸流漿葉式水輪機，包括轉輪211和葉片210，其葉片210垂直于軸流漿葉式水輪機的軸心線安裝于其轉輪211上，葉片210數量為4-6片。本技術方案提供的軸流漿葉式水輪機204可以在低水頭差下運行，減小了波能發電裝置對水頭的要求。
【權利要求】
1.一種越浪式波能發電裝置，其特征在于，包括波能收集系統、發電系統和自啟閉電控系統； 其中波能收集系統包括蓄水池(101)和引浪臺(102)，蓄水池(101)外側固定連接引浪臺(102)，引浪臺(102)為側面為直角三角形的楔形結構，引浪臺(102)頂端與蓄水池(101)側面頂端連接，引浪臺(102)底端傾斜延伸至蓄水池(101)底部平面，蓄水池(101)上部中空、為進水口 A (104)，中間設有工作平臺(105)，工作平臺(105)上設有出水口 A (106),出水口 A (106)上設有閥門(302); 所述發電系統包括出水槽(202 )、水輪機(204)和發電機(201);出水槽(202 ) 一端位于所述蓄水池(101)的底部中空結構內，另一端位于蓄水池(101)外側；出水槽的進水口 B(208)位于所述蓄水池(101)的出水口 A (106)下方，水輪機(204)位于出水槽(202)內，發電機(201)位于水輪機(204)上方，兩者通過轉軸(203)連接，出水槽(202)的進水口 B(208)處設置導流板(205)，導流板(205)的高度高于水輪機(204)； 所述自啟閉電控系統設在蓄水池(101)的工作平臺(105)上，包括配重(303)、閥門(302 )和電控箱(301);所述電控箱(301)固定于所述蓄水池(101)的工作平臺(105)上，配重(303)和閥門(302)位于電控箱(301)箱體內，電控箱(301)頂部設有電控電路，電控電路包括電源(311)、浮子開關(309)和提升電機(308)，所述提升電機(308)的輸出軸上固接滑輪(310)，滑輪(310)通過纜繩(304)與所述閥門(302)連接，電控箱(301)底部設有孔槽(313)。
2.根據權利要求1所述的越浪式波能發電裝置，其特征在于，所述自啟閉電控系統設有限位機構，包括限位桿和限位球(305);所述配重(303)頂部設有縱向限位桿(306)，兩側設有橫向限位桿(307 )，所述纜繩(304 )穿過縱向限位桿(306 )與閥門(302 )連接，所述縱向限位桿(306 )下方、纜繩(304 )上設有限位球(305 )，配重(303 )和閥門(302 )均位于橫向限位桿(307)內側。
3.根據權利要求1所述的越浪式波能發電裝置，其特征在于，所述出水槽(202)底部出水口 B (207)處設有十字型擋板(206)，十字型擋板(206)上設有軸承，轉軸(203)通過軸承固定。
4.根據權利要求1所述的越浪式波能發電裝置，其特征在于，所述發電機(201)外部設置密封套(209)，密封套(209)固定于蓄水池(101)的外側。
5.根據權利要求1所述的越浪式波能發電裝置，其特征在于，所述轉軸(203)外設置軸套。
6.根據權利要求1所述的越浪式波能發電裝置，其特征在于，所述水輪機(204)為軸流漿葉式水輪機，包括轉輪(211)和葉片(210)，其葉片(210)垂直于水輪機(204)的軸心線安裝于其轉輪(211)上，葉片(210)數量為4-6片。
7.根據權利要求1所述的越浪式波能發電裝置，其特征在于，所述孔槽(313)形狀為條形。
8.根據權利要求1所述的越浪式波能發電裝置，其特征在于，所述蓄水池出水口A(106)直徑為蓄水池進水口 A (104)徑向距離的1/4。
9.根據權利要求1所述的越浪式波能發電裝置，其特征在于，所述電控箱(301)箱體上設有調壓孔(314)。
【文檔編號】F03B13/14GK203463220SQ201320449251
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年7月26日 優先權日:2013年7月26日
【發明者】劉臻, 史宏達, 韓治, 郭云霞, 徐照妍, 王安憶, 盧天鶴 申請人:中國海洋大學