一種波浪能量轉換設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種波浪能量轉換設備，包括設置在水面上的安裝臺以及安裝在安裝臺上的波浪能量轉換裝置，波浪能量轉換裝置包括浮標、繩纜、發電機、導管、以及用于使繩纜的一端往復運動的復位機構；其中，發電機、復位機構和導管的一端均固定安裝在安裝臺上，繩纜穿設在導管內，繩纜纏繞在發電機的轉子上，且繩纜的一端與浮標連接，繩纜的另一端與復位機構連接；當浮標隨波浪向上運動時，繩纜被浮標向上牽拉，從而帶動發電機的轉子轉動以產生電能，同時牽引復位機構，使復位機構積聚彈性勢能；當浮標隨波浪向下運動時，繩纜松弛，復位機構釋放彈性勢能，并驅動發電機的轉子轉動以產生電能。
【專利說明】一種波浪能量轉換設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種發電【技術領域】，更具體地說，涉及一種將海水的波浪動能轉化成電能的波浪能量轉換設備。
【背景技術】
[0002]波浪能是海洋中分布最廣、能量密度最大的可再生能源，成功且高效率的利用波浪能為海洋設備和海島居民提供電力在海洋勘測、漁業開發和海洋軍事方面有著重要的意義。目前，較為常見的發電設備有漂浮式波浪能發電裝置、磁電式波浪能發電裝置等，在這些波浪能發電裝置中具有兩種常見的設計元素:1.使用一個單一的浮標來提取波浪能；
2.用于安裝發電機的安裝臺固定在海底，為浮標提供一個靜態參考物。利用單一的浮標提取波浪能的波浪能利用率低下，另外，安裝臺安裝在海底需要嚴格的電絕緣要求，致使波浪能發電裝置的安裝成本高昂。
實用新型內容
[0003]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述波浪能發電裝置的波浪能利用率低、安裝成本高昂的缺陷，提供一種能提高能量轉換效率且、大大降低安裝成本的波浪能量轉換設備。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種波浪能量轉換設備，包括設置在水面上的安裝臺以及安裝在所述安裝臺上的波浪能量轉換裝置，所述波浪能量轉換裝置包括浮標、繩纜、發電機、導管、以及用于使所述繩纜的一端往復運動的復位機構；其中，所述發電機、復位機構和導管的一端均固定安裝在所述安裝臺上，所述繩纜穿設在所述導管內，所述繩纜纏繞在所述發電機的轉子上，且所述繩纜的一端與所述浮標連接，所述繩纜的另一端與所述復位機構連接；當所述浮標隨波浪向上運動時，所述繩纜被所述浮標向上牽拉，從而帶動所述發電機的轉子轉動以產生電能，同時牽引所述復位機構，使所述復位機構積聚彈性勢能；當所述浮標隨波浪向下運動時，所述繩纜松弛，所述復位機構釋放彈性勢能，并驅動所述發電機的轉子轉動以產生電能。
[0005]本實用新型所述的波浪能量轉換設備中，多個所述波浪能量轉換裝置等間距地分布在所述安裝臺上。
[0006]本實用新型所述的波浪能量轉換設備中，所述導管包括第一通管、第二通管和具有一定彎折角度的接頭，所述第一通管、第二通管分別連接在所述接頭上，所述第一通管垂直于海平面設置，所述第二通管端部固定安裝在所述安裝臺上。
[0007]本實用新型所述的波浪能量轉換設備中，所述波浪能量轉換裝置還包括安裝在所述接頭內的導向輪。
[0008]本實用新型所述的波浪能量轉換設備中，所述第一通管、第二通管分別與所述接頭通過焊接、螺紋及卡套中的任意一種方式連接。
[0009]本實用新型所述的波浪能量轉換設備中，所述復位機構包括導軌、彈性裝置和連接板，所述彈性裝置套設在所述導軌上，所述連接板可滑動地穿設在所述導軌上并與所述彈性裝置抵接，所述繩纜穿設固定在所述連接板上。
[0010]本實用新型所述的波浪能量轉換設備中，所述導軌包括第一軌道和第二軌道，所述彈性裝置包括第一彈性裝置和第二彈性裝置；所述第一彈性裝置套設在所述第一軌道上，所述第二彈性裝置套設在所述第二軌道上，所述連接板可滑動地穿設在所述第一軌道與第二軌道上并分別與所述第一彈性裝置、第二彈性裝置抵接，所述繩纜穿設固定在所述連接板上。
[0011]本實用新型所述的波浪能量轉換設備中，所述彈性裝置為中空的圓柱體。
[0012]本實用新型所述的波浪能量轉換設備中，所述波浪能量轉換裝置還包括套設在所述發電機的轉子外部并與所述轉子同步轉動的轉輪，所述轉輪外側壁開設有用于容置所述繩纜的螺紋槽。
[0013]本實用新型所述的波浪能量轉換設備中，所述浮標為漂流式浮標。
[0014]實施本實用新型所述波浪能量轉換設備，通過設置導管以及固定安裝在導管的接頭內的導向輪使浮標垂直運動所產生的垂直拉力轉變為近似水平方向的拉力，這種拉力方向的改變，一方面實現發電機能夠安裝在水平面上，免去發電機安裝在海底時嚴格的電絕緣要求，大大降低高昂的安裝成本，另一方面，拉力方向的改變，并未改變驅動發電機轉動的方式，即依然為直接驅動式傳動方式，增加能量轉換的效率。另外，安裝臺上等間距均勻分布多個波浪能量轉換裝置，可充分利用多方位的波浪能，將波浪能轉換成電能，提高波浪能的利用率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中:
[0016]圖1是本實用新型較佳實施例的波浪能量轉換設備的結構示意圖；
[0017]圖2是圖1所示的其中一個波浪能量轉換裝置的主視圖；
[0018]圖3是圖2所示波浪能量轉換裝置的俯視圖；
[0019]圖4是圖3所示波浪能量轉換裝置沿A-A線的剖視圖；
[0020]圖5是圖4所示的導管的局部放大圖；
[0021 ] 圖6是圖3所示的復位機構的放大俯視圖；
[0022]圖7是圖4所示的復位機構的放大剖視圖；
【具體實施方式】
[0023]為了對本實用新型的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本實用新型的【具體實施方式】。
[0024]如圖1所示，為本實用新型較佳實施例的波浪能量轉換設備的結構示意圖，該波浪能量轉換設備，包括設置在水面上的安裝臺I以及安裝在安裝臺I上的波浪能量轉換裝置2。其中，安裝臺I可以采用采用打樁的方式在水里建立一個安裝平臺，還可以采用深海大型漂浮設備的安裝座。使用時，可根據海域波浪分布情況，在安裝臺I上等間距均勻分布多個波浪能量轉換裝置2，可充分利用不同方位的波浪能，將波浪能轉換成電能，提高波浪能的利用率。[0025]如圖2-3所示，分別為圖1所示波浪能量轉換裝置的主視圖與俯視圖，其中，波浪能量轉換裝置包括波浪能量轉換裝置2包括浮標21、繩纜22、發電機23、導管24、以及用于使繩纜22的一端往復運動的復位機構25、安裝在導管彎折處的導向輪26。浮標21為漂流式浮標，繩纜22為鋼繩。此外，波浪能量轉換裝置2還包括套設在發電機23的轉子外部并與轉子同步轉動的轉輪27，轉輪27外側壁開設有用于容置繩纜22的螺紋槽，如圖7所示，繩纜22沿著螺紋槽纏繞轉輪27 —圈后與復位機構連接，此外，繩纜22還可沿著轉輪27的螺紋槽纏繞轉輪27數圈，以增大繩纜22與轉輪27的摩擦力，另一方面，螺紋槽將纏繞在轉輪27上相互平行的繩纜22彼此分開，可避免相互平行的繩纜22間的接觸摩擦，保護繩纜22的完整性，延長繩纜22的使用壽命。
[0026]圖4所示，為圖3所示波浪能量轉換裝置沿A-A線的剖視圖，發電機23和復位機構25和導管24的一端固定安裝安裝臺I上，繩纜22穿設在導管24內，繩纜22纏繞在發電機23的轉子上，且繩纜22的一端與浮標21連接，繩纜22的另一端與復位機構25連接。將導管24的一端固定安裝安裝臺I上即可將整個導管24固定在安裝臺I上，使隨波浪做上下往復運動的浮標21提供一個靜態參照物。另外，通過在導管24的折彎處固定安裝一個導向輪26，使浮標垂直運動所產生的垂直拉力轉變為近似水平方向的拉力，這種拉力方向的改變，一方面實現發電機23能夠安裝在水平面上，免去發電機安裝在海底時嚴格的電絕緣要求，極大降低高昂的安裝成本；另一方面，拉力方向的改變，并未改變驅動發電機23轉動的方式，即依然為直驅式傳動方式，增加能量轉換的效率。
[0027]如圖5所示，為圖4所示的導管的局部放大圖；導管24包括第一通管241、第二通管242和具有一定彎折角度的接頭243，第一通管241、第二通管242分別連接在接頭243上，第一通管241垂直于海平面，第二通管242端部固定安裝在安裝臺I上。其中，接頭243的彎折角度小于90°使第一通管241與第二通管242之間的夾角小于90°。第一通管241、第二通管242分別與接頭243焊接連接或螺紋連接或卡套連接。
[0028]如圖6-7所示，分別為圖3-4中所示復位機構的放大俯視圖與剖視圖，復位機構25包括導軌251、彈性裝置252和連接板253，彈性裝置252套設在導軌251上，連接板253可滑動地穿設在導軌251上并與彈性裝置252抵接，繩纜22穿設固定在連接板253上。該彈性裝置252可以為成中空圓柱形的復位彈簧、復位彈片或者其他具有復位彈力的彈性裝置。其中，導軌251包括第一軌道2511和第二軌道2512，彈性裝置252包括第一彈性裝置2521和第二彈性裝置2522 ;第一彈性裝置2521套設在第一軌道2511上，第二彈性裝置2522套設在第二軌道2512上，連接板253可滑動地穿設在第一軌道2511與第二軌道上2512并分別與第一彈性裝置2521、第二彈性裝置2522抵接，繩纜22穿設固定在連接板253上。其中，復位機構25的導軌251的兩端可通過螺栓連接或焊接連接固定安裝在由四根立柱構成的支架上。在本實施方式中，可以通過一個或多個由導軌251、彈性裝置252和連接板253共同構成的復位機構25組成，設立多個復位機構25可應用于波浪能分布較為集中的區域，通過繩纜22牽引彈性裝置252的往復伸縮，積聚更大的彈性勢能，為發電機的轉動提供更大的彈性勢能。
[0029]該波浪能量轉換設備使用過程中，波浪能轉換成電能的原理如下:當浮標21隨波浪向上運動時，繩纜22被浮標21向上牽拉，繩纜22經導向輪26導向后，帶動轉輪27轉動，此時發電機23的轉子同步轉動以產生電能，同時繩纜22通過牽引復位機構25的連接板253，連接板253沿導軌251向牽引方向運動，與連接板253相抵接的彈性裝置252沿牽引方向收縮，使復位機構25積聚彈性勢能；當浮標21隨波浪向下運動時，復位機構25的彈性裝置252因復位而釋放彈性勢能，并牽引轉輪27轉動，使發電機23的轉子沿相反方向同步轉動，發電機23的轉子在繩纜22的帶動下反復轉動,將轉動動能轉化成電能。
[0030]實施本實用新型波浪能量轉換設備，通過設置導管以及固定安裝在導管彎折處的導向輪使浮標垂直運動所產生的垂直拉力轉變為近似水平方向的拉力，這種拉力方向的改變，一方面實現發電機能夠安裝在水平面上，免去發電機安裝在海底時嚴格的電絕緣要求，極大降低高昂的安裝成本；另一方面，拉力方向的改變，并未改變驅動發電機轉動的方式，即依然為直驅式傳動方式，增加能量轉換的效率。另外，安裝臺上沿徑向均勻分布多個波浪能量轉換裝置，可充分利用不同方位的波浪能，將波浪能轉換成電能，提高波浪能的利用率。
[0031]上面結合附圖對本實用新型的實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內。
【權利要求】
1.一種波浪能量轉換設備，其特征在于，包括設置在水面上的安裝臺(I)以及安裝在所述安裝臺(I)上的波浪能量轉換裝置(2)，所述波浪能量轉換裝置(2)包括浮標(21)、繩纜(22)、發電機(23)、導管(24)、以及用于使所述繩纜(22)的一端往復運動的復位機構(25);其中，所述發電機(23)、復位機構(25)和導管(24)的一端均固定安裝在所述安裝臺(I)上，所述繩纜(22)穿設在所述導管(24)內，所述繩纜(22)纏繞在所述發電機(23)的轉子上，且所述繩纜(22)的一端與所述浮標(21)連接，所述繩纜(22)的另一端與所述復位機構(25)連接；當所述浮標(21)隨波浪向上運動時，所述繩纜(22)被所述浮標(21)向上牽拉，從而帶動所述發電機(23)的轉子轉動以產生電能，同時牽引所述復位機構(25)，使所述復位機構(25)積聚彈性勢能；當所述浮標(21)隨波浪向下運動時，所述繩纜(22)松弛，所述復位機構(25)釋放彈性勢能，并驅動所述發電機(23)的轉子轉動以產生電能。
2.根據權利要求1所述的波浪能量轉換設備，其特征在于，多個所述波浪能量轉換裝置(2)等間距地分布在所述安裝臺(I)上。
3.根據權利要求1所述的波浪能量轉換設備，其特征在于，所述導管(24)包括第一通管(241)、第二通管(242)和具有一定彎折角度的接頭(243)，所述第一通管(241)、第二通管(242 )分別連接在所述接頭(243 )上，所述第一通管(241)垂直于海平面設置，所述第二通管(242)端部固定安裝在所述安裝臺(I)上。
4.根據權利要求3所述的波浪能量轉換設備，其特征在于，所述波浪能量轉換裝置(2)還包括安裝在所述接頭(243)內的導向輪(26)。
5.根據權利要求3所述的波浪能量轉換設備，其特征在于，所述第一通管(241)、第二通管(242)分別與所述接頭(243)通過焊接、螺紋及卡套中的任意一種方式連接。
6.根據權利要求1所述的波浪能量轉換設備，其特征在于，所述復位機構(25)包括導軌(251)、彈性裝置(252)和連接板(253)，所述彈性裝置(252)套設在所述導軌(251)上，所述連接板(253 )可滑動地穿設在所述導軌(251)上并與所述彈性裝置(252 )抵接，所述繩纜(22)穿設固定在所述連接板(253)上。
7.根據權利要求6所述的波浪能量轉換設備，其特征在于，所述導軌(251)包括第一軌道(2511)和第二軌道(2512)，所述彈性裝置(252)包括第一彈性裝置(2521)和第二彈性裝置(2522);所述第一彈性裝置(2521)套設在所述第一軌道(2511)上，所述第二彈性裝置(2522 )套設在所述第二軌道(2512 )上，所述連接板(253 )可滑動地穿設在所述第一軌道(2511)與第二軌道上(2512)并分別與所述第一彈性裝置(2521)、第二彈性裝置(2522)抵接，所述繩纜(22)穿設固定在所述連接板(253)上。
8.根據權利要求6或7所述的波浪能量轉換設備，其特征在于，所述彈性裝置(252)為中空的圓柱體。
9.根據權利要求1所述的波浪能量轉換設備，其特征在于，所述波浪能量轉換裝置(2)還包括套設在所述發電機(23)的轉子外部并與所述轉子同步轉動的轉輪(27)，所述轉輪(27)外側壁開設有用于容置所述繩纜(22)的螺紋槽。
10.根據權利要求1所述的波浪能量轉換設備，其特征在于，所述浮標(21)為漂流式浮標。
【文檔編號】F03B13/16GK203584674SQ201320596000
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】鄺重平 申請人:費尼馬創新有限公司