一種海洋能發電裝置的製作方法
2023-06-02 19:16:36
專利名稱：一種海洋能發電裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於海洋能發電技術領域，涉及到海洋能能量收集以及發電的方法， 特別涉及到一種海洋能發電裝置。
背景技術：
科學技術發展和社會需求進程的加快，導致對能源需求的與日俱增，在傳統的化石能源已經日益短缺的情況下，開發新型能源已經迫在眉睫。海洋能作為一種清潔能源以及其豐富的儲量，已經越來越受到重視。伴隨技術不斷發展，海洋能應用技術已經日益成熟，利用海洋能即將成為人類社會發展能源需求的重要方式。海洋能是指海洋中蘊藏的自然能源，主要為海洋潮汐能、海洋波浪能、海流能、海水溫差能以及海水鹽差能等。海洋潮汐發電以及海洋波浪發電是海洋能利用的主要方式。目前，海洋能發電的能量轉換分為兩步第一步是將海洋能轉換為機械能，第二步是將機械能轉換為電能。海洋潮汐能發電大致有兩種方式，築壩儲能潮汐發電、聚波儲能潮汐發電。海洋波浪發電大致有三種方式，浮漂式發電裝置、振蕩水柱式發電裝置、擺式波浪發電裝置。現有的海洋能發電技術正在逐步完善，但仍然存在諸多問題需要加以解決。築壩儲能潮汐發電、聚波儲能潮汐發電對壩址要求比較高，很難有符合要求的壩址，並且在海洋中修築儲水壩難度同樣很大，對海洋環境影響大；浮漂式發電裝置、振蕩水柱式發電裝置、 擺式波浪發電裝置受氣候條件限制較大，並且難以形成規模運行；並且每一種發電方式受不同的潮位高低、海浪波幅影響大，同時存在著能量轉換率低的問題需要加以改進。
實用新型內容本實用新型提供了一種海洋能發電裝置，該海洋能發電裝置將導向軸與固定在海底的萬向器連接，在導向軸上分別裝配導向軸伸縮器、能量儲存放大器、作為能量收集轉換器的浮閥以及浮閥限位器，導向軸在以上裝置中心穿過。作為能量收集器的浮閥漂浮在海面上，在海浪、潮汐以及能量儲存放大器作用下，沿導向軸做上下往復運動，將海洋潮汐能以及波浪能通過能量收集器收集，直接發電或通過水輪機、汽輪機帶動發電機發電，最終將海洋能轉換為電能。本實用新型實現其技術問題所採用的技術方案是一種海洋能發電裝置，包括至少一個海洋能發電裝置；該海洋能發電裝置包括定位平臺、萬向器、導向軸、導向軸伸縮器、能量儲存放大器、作為能量收集器的浮閥以及浮閥限位器。導向軸通過萬向器固定在定位平臺上，將定位平臺、萬向器、導向軸伸縮器、能量儲存放大器、作為能量收集器的浮閥以及浮閥限位器連接在一起，導向軸在以上裝置中心穿過。定位平臺直接固定在海底，或者通過其它結構加以固定。[0011]萬向器固定環固定在定位平臺上，萬向器活動環通過導向軸伸縮器與導向軸連接，可以通過該裝置使能量收集器浮閥根據不同的風向調整浮閥的受力方向，使波浪能量最大化作用於能量收集器浮閥上。導向軸伸縮器是一個帶活塞的缸體結構。其壓力缸固定在萬向器活動環上，其活塞與導向軸連接，根據潮汐水位高低，通過調整導向軸伸縮器上下缸體介質壓力，調整活塞帶動導向軸伸縮，調整導向軸長度，使固定在導向軸上的能量收集器活塞在最佳位置配合導向軸頂端的能量收集器浮閥隨潮汐起落一直在海面上下運動。導向軸伸縮器可以採用液壓介質結構、氣壓介質結構、機械絲扣結構。能量儲存放大器是一個帶活塞的缸體結構。其壓力缸固定在導向軸上，活塞和活塞軸套裝在導向軸外，可以沿導向軸上下運動。缸體上下部分充裝介質，介質可以是液體或氣體。調整上下缸體內介質的量，可以調整活塞位置，從而調整能量儲存放大器撞塊位置， 向上推動能量收集器浮閥啟動，並且限制能量收集器下行位置。當能量收集器浮閥由上而下運動並作用至活塞軸上端能量存儲放大器撞塊時，能量儲存放大器壓力缸缸體下端介質被壓縮，直至能量收集器浮閥下落到最低點，介質壓縮儲存的能量重新釋放，作用於能量收集器浮閥，使浮閥在海水浮力以及在能量存儲器共同作用下反向向上運動，從而增大能量收集器浮閥向上運動的動力，進而使能量收集器浮閥向上運動的距離加大。能量儲存放大器也可以採用彈簧等其它儲能結構。能量收集器浮閥分為三部分(1)浮閥內部為波浪能收集器，波浪能收集器可以是活塞式，活塞固定在導向軸上，浮閥上下運動，通過活塞壓縮充裝在波浪能收集器壓力缸上下部分內的介質，壓力缸充裝介質可以是液體或氣體，使壓力缸內介質壓力增大或減少，帶動與之連通的水輪發電機或汽輪發電機發電；波浪能收集器可以是直接發電式，此時，波浪能收集器是一臺直線往復式發電機，波浪能發電機定子固定在導向軸外緣，波浪能發電機動子裝配在浮閥內部，使之環繞導向軸外部的波浪能發電機定子，浮閥上下往復運動時，帶動波浪能發電機動子相對于波浪能發電機定子上下往復運動發電。(2)浮閥波浪能收集器外圍上部是海洋潮汐能收集器浮閥，潮汐能收集器浮閥通過下部兩條管路與浮閥外部相連，一條管路為潮汐能收集器進水發電管路，另一條管路為潮汐能收集器排水發電管路；潮汐能收集器浮閥通過上部兩條管路與浮閥外部相連，一條管路為潮汐能收集器排氣發電管路，另一條管路為潮汐能收集器進氣發電管路；漲潮時，海水通過潮汐能進水發電管路進入潮汐能收集器浮閥，帶動進水發電機發電，同時將潮汐能收集器浮閥內空氣壓縮排出，帶動潮汐能收集器排氣發電機發電；退潮時，潮汐能收集器浮閥內海水通過潮汐能排水發電管路排出，帶動排水發電機發電，同時將潮汐能收集器浮閥外空氣吸入浮閥，帶動潮汐能收集器進氣發電機發電。(3)浮閥波浪能收集器外圍下部是能量收集器配重器，可以在其內充裝不同質量的介質調節能量收集器浮閥整體質量，對應不同波幅的波浪，使能量收集器浮閥能夠適應各種波幅的波浪，從而使波浪能利用率最大化；能量收集器配重器因其加大了能量收集器浮閥的質量，能夠增大潮汐高潮位時潮汐能收集器進水發電機發電時的進水壓力，增加海洋潮汐能的能量利用率。導向軸伸縮器、能量儲存放大器、能量收集配重器也可以在其他的裝置中單獨使用或結合在一起使用。浮閥限位器固定在導向軸上端，在漲潮時，限位器和導向軸伸縮器共同作用，將潮汐能量收集器浮閥壓在海水內，增大海水進入潮汐能量收集器浮閥壓力，加大海水潮汐能利用率。定位平臺、萬向器、導向軸、導向軸伸縮器、能量儲存放大器等裝置中的一個或幾個，可以分別與波浪能活塞發電裝置、波浪能發電機發電裝置、潮汐能發電裝置、壓電發電裝置中一個或幾個裝置組成海洋能發電裝置。本實用新型的海洋能發電裝置還包括壓電發電部分。分別在導向軸伸縮器、能量儲存放大器以及波浪能收集器壓力缸缸體內層以及活塞上下表面安裝壓電發電裝置，通過能量收集器工作上下往復運行時壓力缸內部不同部位產生的壓力變化發電。通過本實用新型的海洋能發電裝置通過上述方案可以將海洋能轉變為電能。本實用新型的海洋能發電裝置可以一套運行，也可以多套運行。本實用新型的海洋能發電裝置運行時可以無運行成本製造波浪，可以在微幅波浪環境條件下運行發電，也可以在靜水條件下運行發電。本實用新型能量收集轉換率高；安裝環境條件要求低、運行氣候條件適應性強； 海洋潮汐高低、波浪波幅大小影響小，能夠工作運行的海況條件範圍廣；裝置運行時對環境無不利影響；裝置結構簡單，易於維護。
圖1是本實用新型的海洋能活塞式發電裝置結構示意圖。圖2是本實用新型的海洋能發電機式發電裝置結構示意圖。圖中1定位平臺；2萬向器固定環；3萬向器活動環；4導向軸；5導向軸伸縮器壓力缸；6導向軸伸縮器活塞；7導向軸伸縮器壓電發電層；8導向軸伸縮器下缸體介質管路；9導向軸伸縮器上缸體介質管路；10能量儲存放大器壓力缸；11能量儲存放大器活塞； 12能量儲存放大器活塞軸；13能量儲存放大器撞塊；14能量儲存放大器壓電發電層；15能量儲存放大器下缸體介質管路；16能量儲存放大器上缸體管路；17能量收集器浮閥；18波浪能收集器壓力缸；19波浪能收集器活塞；20波浪能收集器壓電發電層；21波浪能收集器下缸體排壓發電管路；22波浪能收集器下缸體回壓發電管路；23波浪能收集器上缸體排壓發電管路J4波浪能收集器上缸體回壓發電管路；25波浪能發電機定子J6波浪能發電機動子；27潮汐能收集器浮閥；觀潮汐能收集器進水發電管路；四潮汐能收集器排水發電管路；30潮汐能收集器排氣發電管路；31潮汐能收集器進氣發電管路；32能量收集器配重器；33配重器介質管路；34浮閥限位器。
具體實施方式
以下結合技術方案和附圖詳細敘述本實用新型的具體實施方式
。在圖1、圖2中，本實用新型的海洋能發電裝置，該海洋能發電裝置包括定位平臺 1 ；萬向器2、3 ；導向軸4 ；導向軸伸縮器5、6 ；能量儲存放大器10 13 ；作為能量收集器的浮閥17，包括波浪能收集器壓力缸18，波浪能收集器活塞19，波浪能發電機定子25，波浪能發電機動子沈；以及浮閥限位器34。導向軸4在以上裝置中心穿過。定位平臺1直接固定在海底，或者通過其它結構加以固定。萬向器固定環2固定在定位平臺1上，萬向器活動環3通過導向軸伸縮器與導向軸4連接。導向軸伸縮器壓力缸5固定在萬向器活動環3 上，其活塞6與導向軸4連接。能量儲存放大器壓力缸10固定在導向軸4上，能量儲存放大器活塞11和能量儲存放大器活塞軸12套裝在導向軸4外，可以沿導向軸上下運動，能量儲存放大器活塞軸12上端安裝能量存儲放大器撞塊13。能量收集器浮閥17分為三部分。 浮閥內部為波浪能收集器，波浪能收集器可以是活塞式，包括波浪能收集器壓力缸18、波浪能收集器活塞19，波浪能收集器活塞19固定在導向軸4上；波浪能收集器可以是直接發電式，波浪能發電機定子25固定在導向軸4外緣，波浪能發電機動子沈裝配在浮閥內部，使之環繞導向軸4外部的波浪能發電機定子25。浮閥波浪能收集器壓力缸18或波浪能發電機動子沈外圍上部是海洋潮汐能收集器27。浮閥波浪能收集器壓力缸18或波浪能發電機動子26外圍下部是能量收集器配重器32。浮閥限位器34固定在導向軸上端。導向軸伸縮器壓力缸5缸體內層以及活塞6上下表面安裝壓電發電裝置7，能量儲存放大器壓力缸10 缸體內層以及活塞11上下表面安裝壓電發電裝置14，波浪能收集器壓力缸18缸體內層以及活塞19上下表面安裝壓電發電裝置20。本實用新型的海洋能發電裝置運行時，首先通過導向軸伸縮器下缸體介質管路8 及導向軸上缸體介質管路9嚮導向軸伸縮器壓力缸5內注入或排除介質，調整導向軸伸縮器活塞6的位置，帶動導向軸4調整浮閥限位器34的位置，使浮閥限位器34的位置處於能量收集器浮閥17在運行時海洋潮汐的最高潮位的最高位置上端，之後關閉導向軸伸縮器下缸體介質管路8及導向軸上缸體介質管路9。根據裝置運行時波浪波幅大小，通過能量儲存放大器下缸體介質管路15及能量儲存放大器上缸體介質管路16向能量儲存放大器壓力缸10內注入或排除介質，調整能量儲存放大器活塞11的位置，調整能量儲存放大器活塞軸 12頂端的能量儲存放大器撞塊13的位置，使能量收集器浮閥17下落的最低位置略高；本實用新型的海洋能發電裝置在微波海浪或靜水環境運行啟動時，需要通過能量儲存放大器撞塊13向上主動撞擊波能量收集器浮閥17下端，使其向上運行，從而啟動海洋能發電裝置運行；之後關閉能量儲存放大器下缸體介質管路15及能量儲存放大器上缸體介質管路16。 根據裝置運行時潮汐大小及波浪波幅情況，通過配重器介質管路33，向能量收集器配重器 32內注入或排出介質，增大或減少能量收集器配重器32的質量，調整能量收集器浮閥17的質量，增大能量收集器浮閥17上下往復運行的距離，之後關閉配重器介質管路33。在圖1中，本實用新型的海洋能活塞式發電裝置在波浪波峰湧過能量收集器浮閥 17後，能量收集器浮閥17自上往下運行，帶動波浪能收集器壓力缸18自上往下運動，波浪能收集器活塞19對壓力缸18上缸體進行壓縮，對壓力缸18下缸體進行負壓縮。此時，波浪能收集器上缸體回壓發電管路M及波浪能收集器下缸體排壓發電管路21關閉，波浪能收集器上缸體排壓發電管路23及波浪能收集器下缸體回壓發電管路22打開，壓力缸18上缸體內介質排出，帶動波浪能收集器上缸體排壓發電管路23發電；壓力缸18下缸體內介質吸入，帶動波浪能收集器下缸體回壓發電管路22發電。能量收集器浮閥17向下運行至能量儲存放大器撞塊13位置時，波浪波谷湧過能量收集器浮閥17，浮閥17壓迫撞塊13向下運行，通過能量儲存放大器活塞軸12帶動能量儲存放大器活塞11壓縮能量儲存放大器壓力缸10下缸體介質，將浮閥17及能量收集器配重器32向下運行的能量進行儲存，直至浮閥17向下運行至下行最低點停止，能量儲存放大器活塞11停止向下壓縮。之後，能量儲存放大器壓力缸10下缸體內儲存的能量通過撞塊13向上釋放，與下一個波浪海水浮力共同作用於浮閥17，浮閥17向上運行。能量收集器浮閥17自下往上運行時，帶動波浪能收集器壓力缸18自下往上運動，波浪能收集器活塞19對壓力缸18下缸體進行壓縮，對壓力缸18 上缸體進行負壓縮。此時，波浪能收集器下缸體回壓發電管路22及波浪能收集器上缸體排壓發電管路23關閉，波浪能收集器下缸體排壓發電管路21及波浪能收集器上缸體回壓發電管路M打開，壓力缸18下缸體內介質排出，帶動波浪能收集器下缸體排壓發電管路21 發電；壓力缸18上缸體內介質吸入，帶動波浪能收集器上缸體回壓發電管路M發電。在波浪波峰湧過能量收集器浮閥17時，能量收集器浮閥17向上運行至最高點停止向上運行，完成一次上下往復循環，開始下一次循環向下運行。在圖2中，本實用新型的海洋能發電機式發電裝置在波浪波峰湧過能量收集器浮閥17後，能量收集器浮閥17自上往下運行，帶動波浪能發電機動子沈自上往下運動，波浪能發電機動子沈與波浪能發電機定子25做相對運動，波浪能發電機運行發電；能量收集器浮閥17向下運行至能量儲存放大器撞塊13位置時，波浪波谷湧過能量收集器浮閥17，浮閥 17壓迫撞塊13向下運行，通過能量儲存放大器活塞軸12帶動能量儲存放大器活塞11壓縮能量儲存放大器壓力缸10下缸體介質，將浮閥17及能量收集器配重器32向下運行的能量儲存，直至浮閥17向下運行至下行最低點停止，能量儲存放大器活塞11停止向下壓縮。 之後，能量儲存放大器壓力缸10下缸體內儲存的能量通過撞塊13向上釋放，與下一個波浪海水浮力共同作用於浮閥17，浮閥17向上運行；能量收集器浮閥17自下往上運行時，帶動波浪能發電機動子26自下往上運動，波浪能發電機動子沈與波浪能發電機定子25做相對運動，波浪能發電機運行發電；在波浪波峰湧過能量收集器浮閥17時，能量收集器浮閥17 向上運行至最高點停止向上運行，完成一次上下往復循環，開始下一次循環向下運行。在能量收集器浮閥17上下往復運行時，分別帶動導向軸伸縮器活塞6、能量儲存放大器活塞11、波浪能收集器活塞19對導向軸伸縮器壓力缸5、能量儲存放大器壓力缸10、 波浪能收集器壓力缸18進行反覆壓縮及釋放，分別作用於導向軸伸縮器壓電發電層7、能量儲存放大器壓電發電層14、波浪能收集器壓電發電層20，帶動壓電發電層發電。本實用新型的海洋潮汐能發電裝置運行時，首先通過導向軸伸縮器下缸體介質管路8及導向軸上缸體介質管路9嚮導向軸伸縮器壓力缸5內注入或排除介質，調整導向軸伸縮器活塞6的位置，帶動導向軸4調整浮閥限位器34的位置，使浮閥限位器34的位置處於海洋潮汐的最高潮位高度，之後關閉導向軸伸縮器下缸體介質管路8及導向軸上缸體介質管路9。在漲潮過程中，當潮汐能收集器27上端上浮至浮閥限位器34後停止，潮汐達到最高潮位時，關閉潮汐能排水發電管路四、關閉潮汐能進氣發電管路31，打開潮汐能進水發電管路觀、打開潮汐能排氣發電管路30，海水進入潮汐能收集器27，進水發電管路觀運行發電，潮汐能收集器27內空氣排出，潮汐能排氣發電管路工作發電；落潮時，關閉潮汐能進水發電管路觀、關閉潮汐能排氣發電管路30，打開潮汐能排水發電管路四、打開潮汐能進氣發電管路31，海水排出潮汐能收集器27，排水發電管路四運行發電，空氣潮汐能收集器27內，潮汐能進氣發電管路31工作發電。本實用新型的海洋能發電裝置通過以上方案運行發電。
權利要求1.一種海洋能發電裝置，該海洋能發電裝置包括定位平臺、萬向器、導向軸、導向軸伸縮器、能量儲存放大器、作為能量收集器的浮閥以及浮閥限位器，其特徵在於，導向軸通過萬向器固定在定位平臺上，將定位平臺、萬向器、導向軸伸縮器、能量儲存放大器、作為能量收集器的浮閥以及浮閥限位器連接在一起，導向軸在以上裝置中心穿過；萬向器固定環固定在定位平臺上，萬向器活動環通過導向軸伸縮器與導向軸連接，通過該裝置使能量收集器浮閥根據不同的風向調整浮閥的受力方向，使波浪能量最大化作用於能量收集器浮閥上；導向軸伸縮器是一個帶活塞的缸體結構；其壓力缸固定在萬向器活動環上，其活塞與導向軸連接，根據潮汐水位高低，通過調整導向軸伸縮器上下缸體介質壓力，調整活塞帶動導向軸伸縮，調整導向軸長度，使固定在導向軸上的能量收集器活塞在最佳位置配合導向軸頂端的能量收集器浮閥隨潮汐起落一直在海面上下運動；導向軸伸縮器採用液壓介質結構、氣壓介質結構、機械絲扣結構；能量儲存放大器是一個帶活塞的缸體結構；其壓力缸固定在導向軸上，活塞和活塞軸套裝在導向軸外，沿導向軸上下運動；缸體上下部分充裝介質，介質是液體或氣體；調整上下缸體內介質的量，調整活塞位置，從而調整能量儲存放大器撞塊位置，向上推動能量收集器浮閥啟動，並且限制能量收集器下行位置；能量收集器浮閥分為三部分(1)浮閥內部為波浪能收集器，波浪能收集器是活塞式或直接發電式；浮閥波浪能收集器外圍上部是海洋潮汐能收集器浮閥，潮汐能收集器浮閥通過下部兩條管路與浮閥外部相連，一條管路為潮汐能收集器進水發電管路，另一條管路為潮汐能收集器排水發電管路；潮汐能收集器浮閥通過上部兩條管路與浮閥外部相連，一條管路為潮汐能收集器排氣發電管路，另一條管路為潮汐能收集器進氣發電管路；(2)浮閥波浪能收集器外圍下部是能量收集器配重器，可以在其內充裝不同質量的介質調節能量收集器浮閥整體質量，對應不同波幅的波浪，使能量收集器浮閥能夠適應各種波幅的波浪，從而使波浪能利用率最大化；能量收集器配重器因其加大了能量收集器浮閥的質量，能夠增大潮汐高潮位時潮汐能收集器進水發電機發電時的進水壓力，增加海洋潮汐能的能量利用率；(3)浮閥限位器固定在導向軸上端，在漲潮時，限位器和導向軸伸縮器共同作用，將潮汐能量收集器浮閥壓在海水內，增大海水進入潮汐能量收集器浮閥壓力，加大海水潮汐能利用率。
2.根據權利要求1所述的海洋能發電裝置，其特徵在於，分別在導向軸伸縮器、能量儲存放大器以及波浪能收集器壓力缸缸體內層以及活塞上下表面安裝壓電發電裝置，通過能量收集器工作上下往復運行時壓力缸內部不同部位產生的壓力變化發電。
專利摘要本實用新型屬於海洋能發電技術領域，涉及到一種海洋能發電裝置。該海洋能發電裝置將導向軸與固定在海底的萬向器連接，在導向軸上分別裝配導向軸伸縮器、能量儲存放大器、作為能量收集轉換器的浮閥以及浮閥限位器，導向軸在以上裝置中心穿過。作為能量收集器的浮閥漂浮在海面上，在海浪、潮汐以及能量儲存放大器作用下，沿導向軸做上下往復運動，將海洋潮汐能以及波浪能通過能量收集轉換器收集，直接發電或通過水輪機、汽輪機帶動發動機發電，最終將海洋能轉換為電能。本實用新型的裝置能量收集轉換率高；安裝環境條件要求低、運行氣候條件適應性強；海洋潮汐高低、波浪波幅大小影響小，能夠工作運行的海況條件範圍廣。
文檔編號F03B13/26GK202300815SQ20112037259
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者於俊濤 申請人:大連天潤能源技術開發有限公司