一种浪流联合利用的浮子式发电装置

1.本发明涉及海洋能发电技术领域，尤其涉及一种有效利用波浪能和潮流能且提高发电效率的浮子式发电装置。


背景技术：

2.随着人类社会和世界经济的不断发展，传统能源日益匮乏，生态环境受到严重污染和破坏，大规模化石燃料的使用己经引起严重的生态和环境问题。在此情况下，人类逐渐将目光投放至广阔的海洋能领域。波浪能以其分布广泛，能流密度大、受时间限制较小，开发难度低等优势，被称为品位最高的海洋能。潮流能一般为潮水流动的动能，较波浪能来说，变化规律性很强，密度高且稳定。如今对各种海洋能转化装置的研究日益成为世界的热点问题。
3.近些年来，海洋能发电装置不断演化，有诸多种类。现有技术有潮流能发电的装置，也有利用波浪能发电的装置，但是将二者有效结合起来，综合利用俘获海洋能方式的装置较少，本发明提供了一种联合利用波浪能和潮流能的摆式发电装置，解决现有技术中装置海洋能源利用单一、发电效率低的技术问题。
4.本发明综合利用波浪能和潮流能，设计出一种浮子式发电装置。涡扇在浮子垂荡运动过程中始终保持一个方向旋转，通过传动机构使发电机持续发电。同时浮子与立柱通过液压缸连接，液压传动系统内置于浮子内，通过液压传动将液压能转为发电机电能。涡扇及浮子液压系统各采用一套系统独立传动机构，能够对波浪能、潮流能有效综合利用，提高海洋能的利用率。装置传动系统结构简单，能量传递效率高。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种浪流联合利用的浮子式发电装置，以解决现有技术中发电装置海洋能源利用单一、发电效率低的技术问题。包括：浮子发电组件、涡扇发电组件、立柱。进一步地，液压传动系统内置于浮子内；涡扇发电组件与立柱刚性连接。
6.浮子发电组件包括：浮子壳体，浮子壳体内设有刚性圆盘、液压缸、蓄电池、传输线等；所述液压缸一端与刚性圆盘固定连接，另一端固定于浮子壳体内；所述蓄电池与传输线设置于浮子壳体内；所述立柱一端与刚性圆盘连接，另一端与涡扇发电组件刚性连接。
7.进一步地，所述浮子发电组件随波浪做垂荡运动，与立柱产生相对运动。从而刚性圆盘带动同端的液压缸做上下往复运动，推动液压缸中的油介质进入液压系统形成回路，油介质从液压缸中通过油管输出，进入蓄能器稳压，再进入液压马达，液压马达旋转带动第一发电机发电。
8.进一步地，所述涡扇发电组件包括：涡扇、主转动轴、发电机、主轴法兰、端盖、轴承座、联轴器、增速器、制动盘；涡扇由五片对称翼型叶片和轮毂组成，绕转动轴转动；叶片由于结构独特的设计，无论浪、流方向如何，在垂荡过程中始终保持一个方向旋转；所述主转动轴套设在轴承座内，与第二发电机通过联轴器连接；所述端盖起保护作用；所述增速器起
到增加发电机转速的作用；所述制动盘起缓冲和稳定作用。
9.进一步地，所述压力表可以检测系统压力大小，实现液压马达连续工作和间歇式工作；所述流量计和压力传感器可以测量系统后端流量和压力；所述溢流阀在液压设备中主要起定压溢流作用，用于稳压系统卸荷和安全保护。
10.本发明的有益效果：
11.本发明综合利用波浪能和潮流能，设计出一种浮子式发电装置。工作时浮子受到波浪力的作用，与立柱做相对垂荡运动。液压缸在刚性圆盘的带动下将相对运动吸收的机械能转换为液压能。液压能通过液压马达旋转变为动能，发电机在液压马达的带动下旋转发电。涡扇在垂荡运动过程中受到海流力的作用。叶片由于结构独特的设计，无论浪、流方向如何，在跟随立柱垂荡运动的过程中始终保持一个方向旋转，通过传动机构使发电机持续发电。涡扇及液压系统各采用一套系统独立传动机构，能够对波浪能、潮流能有效综合利用，提高海洋能的利用率。装置传动系统结构简单，能量传递效率高。
附图说明
12.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
13.图1为本发明具体实施例的整体结构示意图；
14.图2为本发明具体实施例浮子内部结构示意图；
15.图3为本发明具体实施例的浮子剖面示意图；
16.图4为本发明具体实施例的涡扇示意图；
17.图5为本发明具体实施例的涡扇发电组件示意图；
18.图6为本发明具体实施例的液压传动原理图；
19.图中序号标注如下：1-浮子发电组件、11-浮子壳体、12-刚性圆盘、13-液压缸、14-蓄电池、15-传输线、2-立柱、3-涡扇发电组件、301-涡扇、31-叶片、32-轮毂、33-主轴法兰、34-端盖、35-主传动轴、36-轴承座、37-联轴器、38-增速器、39-制动盘、310-第二发电机、41、43-单向阀、42-液压缸、44-蓄能器截止阀、45-蓄能器、46-压力表截止阀、47-压力表、48-溢流阀、49-液压马达、410-节流阀、411-第一发电机。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。本领域的技术人员应该了解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，对本发明的各种等价形式的修改均落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
22.本发明提供了如图1-5所示，本发明具体实施例提供了一种浪流联合利用的浮子式发电装置，包括：浮子发电组件1、涡扇发电组件3、立柱2等。刚性圆盘12内置于浮子壳体11内。涡扇发电组件3与立柱2刚性连接。浮子壳体11内还设有液压缸13、蓄电池14、传输线
15，液压缸13一端与刚性圆盘12固定连接，另一端固定于浮子壳体11内。蓄电池14与传输线15设置于浮子壳体13内。立柱2一端与刚性圆盘12连接，另一端与涡扇发电组件3刚性连接。涡扇发电组件3包括：涡扇301、主转动轴35、第二发电机310、主轴法兰33、端盖34、轴承座36、联轴器37、增速器38、制动盘39。涡扇301由五片对称翼型叶片31和轮毂32组成，绕着主传动轴35转动。叶片31由于结构独特的设计，无论浪、流方向如何，在垂荡过程中始终保持一个方向旋转。主转动轴35套设在轴承座36内，与第二发电机310通过联轴器37连接。端盖34起保护作用；增速器38起到增加第二发电机转速的作用；制动盘39起缓冲和稳定作用。浮子发电组件1中的液压传动系统包括：单向阀41、43、液压缸42、蓄能器截止阀44、蓄能器45、4压力表截止阀46、压力表47、溢流阀48、液压马达49、节流阀410、第一发电机411。当液压缸42上腔吸油时，则下腔就是工作腔压油，下腔的高压油经过单向阀43右侧进入液压马达49，从而驱动第一发电机411进行发电。反之亦然。在发电液压系统内部，蓄能器45有效地减少了能量浪费，有利于系统减振，稳定系统压力，使发电电压保持稳定，提高发电品质。
23.本发明的工作过程如下：
24.将本发明放置在海中，浮子发电组件会漂浮在海面上，随波浪做做升沉运动。由于立柱刚性连接涡扇发电组件，另一端通过刚性圆盘与浮子内液压缸连接，浮子发电组件和立柱在波浪中会存在相对运动。在形成高低落差的过程中，浮子发电组件通过液压缸往复运动。驱使液压缸中的活塞杆做单向往复运动，推动油介质进入液压系统形成回路。单向阀使液压缸排出的介质始终为单向回路，油介质从液压缸中通过进油口输入、输出，进入蓄能器中稳压，再进入液压马达，液压马达旋转带动第一发电机发电。压力表可以检测系统压力大小，通过压力表截止阀控制液压马达连续工作和间歇式工作。溢流阀在液压传动中主要起定压溢流作用，用于稳压系统卸荷和安全保护。由于涡扇叶片的设计结构，涡扇随之受海流力的作用只会做单向转动，通过主转动轴、联轴器、增速器、制动盘将转动传递至第二发电机，带动第二发电机转动发电。端盖起保护作用；增速器起到第二增加发电机转速的作用；制动盘起缓冲和稳定作用。
25.本发明设计巧妙，结构合理，充分利用了波浪能和潮流能。工作时浮子受到波浪力的作用，与立柱做相对垂荡运动。液压缸在刚性圆盘的带动下将相对运动吸收的机械能转换为液压能。液压能通过液压马达旋转变为动能，发电机在液压马达的带动下旋转发电。涡扇在垂荡运动过程中受到海流力的作用。叶片由于结构独特的设计，无论浪、流方向如何，在跟随立柱垂荡运动的过程中始终保持一个方向旋转，通过传动机构使发电机持续发电。涡扇及液压系统各采用一套系统独立传动机构，能够对波浪能、潮流能有效综合利用，提高海洋能的利用率。装置传动系统结构简单，能量传递效率高。
26.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。