一種波浪能發電裝置的製作方法
2023-06-11 18:42:11 2
本實用新型涉及發電裝置，尤其涉及一種利用波浪能抽取海水進而用來發電的波浪能發電裝置。
背景技術：
廣闊的大海蘊藏著豐富的能源，如潮汐能，海流能，波浪能，溫差能，鹽度差能等等，在常規能源日益匱乏，環境保護與經濟發展的矛盾日益尖銳的當今，可再生能源的利用越來越體現出其價值，在上述各種海洋能中，波浪能因其存在的廣泛性而受到了人們的重視。近百年來，世界各地的實用新型家們對波浪能發電進行了廣泛的研究和探索，有些成果已經在諸如航標燈塔等特殊環境中實現了商業應用。然由於投資產出比太大，海洋環境惡劣，設備維護成本太高等原因，許多設想乃至各種專利尚處於實驗室或探索性試運行階段，真正在經濟上具有可行性，能在普通海洋環境中實現規模化應用的方案尚未出現。
技術實現要素：
本實用新型提供了一種波浪能發電裝置，能夠利用波浪能抽取海水進而推動水輪發電機組發電。
為了達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：
本實用新型提供了一種波浪能發電裝置，包括水輪發電機組及至少一套波浪能抽水組件，波浪能抽水組件包括高壓空氣緩衝儲水室及多個用於將海水加壓後單向注入高壓空氣緩衝儲水室的抽水機；高壓空氣緩衝儲水室包括設於海中固定深度的儲水室，儲水室的內部設有空腔，空腔通過管道與水輪發電機組連通，各個抽水機分別通過設有第一單向閥的管道與空腔連通。
進一步的，抽水機包括設於海中固定深度的抽水機缸筒，抽水機缸筒內設有加壓腔，加壓腔通過設有第一單向閥的管道與空腔連通，抽水機缸筒還開設有連通加壓腔的進水口，進水口外設有過濾網，進水口與加壓腔之間設有第二單向閥，加壓腔內設有可沿抽水機缸筒軸向移動的活塞，活塞連接有連杆，連杆的另一端貫穿出抽水機缸筒的一端端面並連接有浮在海面的動力浮球。
進一步的，抽水機包括設於海中固定深度的抽水機缸筒，抽水機缸筒內設有加壓腔，加壓腔通過設有第一單向閥的管道與空腔連通，抽水機缸筒還開設有連通加壓腔的進水口，進水口外設有過濾網，進水口與加壓腔之間設有第二單向閥，加壓腔內設有可沿抽水機缸筒軸向移動的活塞，抽水機還包括與抽水機缸筒連接的框架，框架上設有可轉動的轉軸，轉軸的一端套設有齒輪，活塞的一端貫穿出抽水機缸筒的一端端面並設有重錘，活塞位於抽水機缸筒外的部分表面還設有與齒輪嚙合的齒條，轉軸上還套設有滾輪，滾輪上繞設有拉繩，拉繩的一端連接滾輪，拉繩的另一端連接有浮在海面的動力浮球。
進一步的，滾輪的直徑是齒輪的直徑的2-10倍。
進一步的，儲水室和抽水機分別與海底通過繩索連接，儲水室連接有第一懸浮球，抽水機連接有第二懸浮球，第一懸浮球和第二懸浮球的頂部與海面的距離均大於1/2(潮差+海浪的最大波幅)。
進一步的，空腔通過管道連通有蓄水池，蓄水池的海拔為10-30m。
與現有技術相比，本實用新型提供的波浪能發電裝置的優點在於，本波浪能發電裝置採用分散抽水然後集中推動同一水輪發電機組發電的模式，使得波浪能抽水組件成為本發電裝置主要的投資構成部分，而波浪能抽水組件不包含電器設備，且較高的水壓設計使其結構緊湊，故本發電裝置造價低廉，產出投入比高，從而在經濟上具有可行性。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本實用新型實施例提供的波浪能發電裝置的結構示意圖；
圖2為本實用新型實施例1提供的波浪能抽水組件的結構示意圖；
圖3為本實用新型實施例2提供的波浪能抽水組件的結構示意圖。
圖中：100、水輪發電機組；200、波浪能抽水組件；300、高壓空氣緩衝儲水室；310、空腔；320、儲水室；330、第一懸浮球；400、抽水機；410、抽水機缸筒；420、加壓腔；430、進水口；431、第二單向閥；432、過濾網；440、活塞；450、動力浮球；461、連杆；462、框架；463、轉軸；464、齒輪；465、重錘；466、齒條；467、滾輪；468、拉繩；470、第二懸浮球；500、第一單向閥；700、蓄水池。
具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型各實施例的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。
下面通過具體的實施例並結合附圖對本實用新型做進一步的詳細描述。
實施例1
如圖1和圖2所示，本實用新型提供了一種波浪能發電裝置，包括水輪發電機組100及3個用於將海水輸送至水輪發電機組100的波浪能抽水組件200，波浪能抽水組件200包括高壓空氣緩衝儲水室300及8個與高壓空氣緩衝儲水室300連通的抽水機400；
高壓空氣緩衝儲水室300包括設於海中固定深度的儲水室320，儲水室320與海底樁基通過繩索連接，儲水室320還連接有中空的第一懸浮球330，第一懸浮球330頂部與海面的距離大於1/2(潮差+海浪的最大波幅)，潮差是指某海域最高潮海平面與最低潮海平面的高度差。儲水室320的內部設有空腔310，空腔310通過管道和閥門與水輪發電機組100連通，各個抽水機400分別通過設有第一單向閥500的管道與空腔310連通；空腔310通過管道和閥門連通有蓄水池700，蓄水池700的海拔為30m。
抽水機400包括設於海中固定深度的抽水機缸筒410，抽水機缸筒410通過繩索與海底樁基連接，抽水機缸筒410還連接有中空的第二懸浮球470，第二懸浮球470頂部與海面的距離大於1/2(潮差+海浪的最大波幅)，抽水機缸筒410內設有加壓腔420，加壓腔420通過設有第一單向閥500的管道與空腔310連通，抽水機缸筒410還開設有連通加壓腔420的進水口430，進水口430外設有過濾網432，進水口430與加壓腔420之間設有第二單向閥431，加壓腔420內設有可沿抽水機缸筒410軸向移動的活塞440，活塞440連接有連杆461，連杆461的另一端貫穿出抽水機缸筒410的一端端面並連接有浮在海面的動力浮球450。
該波浪能發電裝置的工作原理是：多套波浪能抽水組件200分別抽取海水並通過管道輸送至水輪發電機組100驅動水輪發電機組100運轉發電，具體的，每個波浪能抽水組件均包括高壓空氣緩衝儲水室300及8個與高壓空氣緩衝儲水室300連通的抽水機400，8個抽水機400分別將海水加壓後單向輸入到高壓空氣緩衝儲水室300的空腔310內集聚，隨著空腔310內海水不斷增加，空腔310內留存的空氣被不斷壓縮，當空腔310內的海水壓力達到一定程度時，空腔310內的海水便流向水輪發電機組100並推動水輪發電機組100發電。
其中，抽水機400的工作原理是：海中的波浪起伏帶動浮在海面的動力浮球450起伏，當波浪下降時動力浮球450隨之下降無法給予活塞440向上的拉力，活塞440在動力浮球450、連杆461及活塞440本身的重力作用下往下移動，此時，第一單向閥500封閉，第二單向閥431打開，海水經過過濾網432、進水口430和第二單向閥431進入加壓腔420；當波浪上升時，動力浮球450上浮，並通過連杆461拉動活塞440上升，此時，第二單向閥431封閉，第一單向閥500在水壓作用下打開，加壓腔420內的海水被壓入高壓空氣緩衝儲水室300的空腔310內，完成一次輸水過程。
動力浮球450隨著海浪不斷起伏將海水一次次單向壓入到空腔310內，並最終輸送到水輪發電機組100進行發電；同時當需要時，空腔310內的海水也可以被輸送到岸上設置的蓄水池700內儲存備用，或輸送到海產養殖場、水產品加工廠、遊泳池等需要使用海水的地方。此外，多套波浪能抽水組件中的所有抽水機400的動力浮球450在沿岸附近組合成消耗波浪能量的防波牆，對需要保護的海岸能起到一定的防波減災作用。
本實施例提供的波浪能發電裝置適合使用在潮差和海浪波幅均較小的海域。
實施例2
如圖1和圖3所示，本實用新型提供了一種波浪能發電裝置，包括水輪發電機組100及多套用於將海水輸送至水輪發電機組100的波浪能抽水組件200，波浪能抽水組件200包括高壓空氣緩衝儲水室300及8個用於將海水加壓後單向注入高壓空氣緩衝儲水室300的抽水機400；高壓空氣緩衝儲水室300包括設於海中固定深度的儲水室320，儲水室320通過繩索與海底樁基相連，儲水室320還連接有中空的第一懸浮球330，第一懸浮球330頂部與海面的距離大於1/2(潮差+海浪的最大波幅)，儲水室320的內部設有空腔310，空腔310與水輪發電機組100通過管道連通，各個抽水機400分別通過設有第一單向閥500的管道與空腔310連通。空腔310通過管道和閥門連通有蓄水池700，蓄水池700的海拔為30m。
抽水機400包括設於海中的抽水機缸筒410，抽水機缸筒410連接有第二懸浮球470，第二懸浮球470頂部與海面的距離大於1/2(潮差+海浪的最大波幅)，抽水機缸筒410內設有加壓腔420，加壓腔420通過設有第一單向閥500的管道與空腔310連通，抽水機缸筒410還開設有連通加壓腔420的進水口430，進水口430外設有過濾網432，進水口430與加壓腔420之間設有第二單向閥431，加壓腔420內設有可沿抽水機缸筒410軸向移動的活塞440；抽水機缸筒410固定連接有框架462，框架462通過繩索與海底樁基連接，框架462上設有可轉動的轉軸463，轉軸463的一端套設有齒輪464，活塞440的一端貫穿出抽水機缸筒410的一端端面並設有重錘465，活塞440位於抽水機缸筒410外的部分表面還設有與齒輪464嚙合的齒條466，轉軸463上還套設有滾輪467，滾輪467上繞設有拉繩468，拉繩468一端連接滾輪467，拉繩468的另一端穿過框架462頂部開設的小孔連接有浮在海面的動力浮球450。滾輪467的直徑與齒輪464的直徑比為5:1。
該波浪能發電裝置的工作原理是：多套波浪能抽水組件200分別抽取海水並通過管道輸送至水輪發電機組100驅動水輪發電機組100運轉發電，具體的，每個波浪能抽水組件均包括高壓空氣緩衝儲水室300及8個與高壓空氣緩衝儲水室300連通的抽水機400，8個抽水機400分別將海水加壓後單向輸入到高壓空氣緩衝儲水室300的空腔310內集聚，隨著空腔310內海水不斷增加，空腔310內留存的空氣被不斷壓縮，當空腔310內的海水壓力達到一定程度時，空腔310內的海水便流向水輪發電機組100並推動水輪發電機組100發電。
其中，抽水機400的工作原理是：海中的波浪起伏帶動浮在海面的動力浮球450起伏，當波浪下降時動力浮球450隨之下降無法給予拉繩468向上的拉力，活塞440在重錘465及活塞440本身的重力作用下克服摩擦力向下移動，並通過與齒輪464嚙合的齒條466傳送動力，帶動齒輪464轉動，並帶動轉軸463和滾輪467轉動，滾輪467轉動將鬆弛的拉繩468收緊。活塞440向下移動時，第一單向閥500封閉，第二單向閥431打開，海水通過過濾網432、進水口430和第二單向閥431進入加壓腔420；當波浪上升時，動力浮球450上浮，並通過拉繩468拉動滾輪467反向轉動，滾輪467帶動轉軸463和齒輪464轉動，從而克服阻力驅動齒條466連同活塞440向上方移動，此時，第二單向閥431封閉，第一單向閥500在水壓作用下打開，加壓腔420內的海水被壓入高壓空氣緩衝儲水室300的空腔310內，完成一次輸水過程。
動力浮球450隨著海浪不斷起伏將海水一次次單向壓入到空腔310內，並最終輸送到水輪發電機組100進行發電。同時當需要時，空腔310內的海水也可以被輸送到岸上設置的蓄水池700內備用，或輸送到海產養殖場、水產品加工廠、遊泳池等需要使用海水的地方。此外，多套波浪能抽水組件中的所有抽水機400的動力浮球450浮動在沿岸附近組合成消耗波浪能量的防波牆，對需要保護的海岸能起到一定的防波減災作用。
在本實施例中，設滾輪467的直徑為D，齒輪464的直徑為d，當動力浮球450升降的高度為L時，活塞440隻需移動L×d/D，這減小了抽水機缸筒410的設計尺寸。因此，本實施例提供的波浪能發電裝置適合使用在潮差較大或海浪波幅較大的海域。