CN107654333A - 一种液压式波浪发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种液压式波浪发电装置，包括发电机和浮体，发电机固定安装在平台上，浮体置于水中并能随波浪上下浮动，浮体和发电机之间设置有动力转换装置，动力转换装置包括液压缸、第一控制阀、蓄能器、油箱和液压马达，浮体上下浮动带动液压缸的活塞杆上下运动；液压缸的活塞杆上下运动将油箱中的液压油通过第一控制阀泵送至蓄能器中，蓄能器中的液压油驱动液压马达转动；液压马达动力连接发电机并能驱动发电机发电工作，通过采用持续供油的液压缸，采集了波浪的能量，并且通过蓄能器和马达对发电机单方向地驱动发电，提高了发电效率，减少了能量损耗，最大化地节约了能源，同时也延长了设备的使用寿命。

Description

一种液压式波浪发电装置
技术领域
本发明涉及波浪发电领域，尤其涉及一种液压式波浪发电装置。
背景技术
随着世界范围内化石能源的日益短缺，寻找新型替代能源显得尤为迫切。波浪能作为一种储量丰富的可再生绿色能源，得到了世界各国越来越多的关注和研究，经过多年的技术积累后现已逐步接近实用化水平，特别是在一些缺乏常规能源的海岛和海上设施中，波浪能显示出了其特有的优越性和生命力。
现有技术中波浪能发电电机大多是双向转动，通过发电机内部线圈转动，切割磁感线，开始发电工作。发电机双向转动时需要经过：单向转动—单向转动制动—反方向启动—反方向转动，中间过程中需要克服的巨大惯量，造成能量的损耗及发电机零部件的磨损。或者是发电机单单采集浮体在波浪起伏运动的过程中某一个方向的能量用来发电。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有波浪能发电装置发电效率低下，能量损耗较大，本发明提供了一种液压式波浪发电装置来解决上述问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种液压式波浪发电装置，包括发电机和浮体，所述发电机固定安装在平台上，所述浮体置于水中并能随波浪上下浮动，所述浮体和所述发电机之间设置有动力转换装置，所述动力转换装置包括液压缸、第一控制阀、蓄能器、油箱和液压马达，所述液压缸的缸体竖直安装在固定设置的底座上，所述浮体安装在所述液压缸的活塞杆上，所述浮体上下浮动带动所述液压缸的活塞杆上下运动；所述第一控制阀安装在所述液压缸上，所述蓄能器和所述液压马达连通，所述液压缸的活塞杆上下运动将油箱中的液压油通过所述第一控制阀泵送至所述蓄能器中，所述蓄能器中的液压油驱动所述液压马达转动；所述液压马达动力连接所述发电机并能驱动所述发电机发电工作，所述液压马达的回油口连通所述油箱。
进一步地：所述第一控制阀包括第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀和第四单向阀，所述液压缸的活塞将所述液压缸的内腔分设成上腔体和下腔体；所述第一单向阀连通所述上腔体至所述蓄能器的单向通路，所述第二单向阀连通所述油箱至所述上腔体的单向通路，所述第三单向阀连通所述下腔体至所述蓄能器的单向通路，所述第四单向阀连通所述油箱至所述下腔体的单向通路。
进一步地：所述蓄能器和所述液压马达之间设置有能根据所述蓄能器的压力值高低控制导通或者切断的第二控制阀；当所述蓄能器的压力值达到设定值后，所述第二控制阀导通；当所述蓄能器的压力值低于设定值后，所述第二控制阀切断。
进一步地：所述第二控制阀包括压力继电器和阀芯机能为O型二位二通的电磁换向阀，所述压力继电器的信号输出端和所述电磁换向阀的控制端电性连接。
进一步地：所述液压缸为缸体固定的双活塞杆双作用液压缸，所述双活塞杆双作用液压缸具有上活塞杆和下活塞杆，所述浮体安装在所述上活塞杆的顶端，所述上活塞杆和所述下活塞杆的横截面积相同。
进一步地：所述双活塞杆双作用液压缸的缸体通过固定杆固定设置在所述底座上，所述双活塞杆双作用液压缸的缸体外周设置有防腐蚀外壳，所述防腐蚀外壳为圆柱形并固定在所述固定杆上。
进一步地：所述液压马达的输出轴和所述发电机的输入轴之间通过齿形联轴器连接。
本发明的有益效果是，本发明一种液压式波浪发电装置通过采用持续供油的液压缸，采集了波浪各个方向的能量，并且通过蓄能器和马达对发电机单方向地驱动发电，提高了发电效率，减少了能量损耗，最大化地节约了能源，同时也延长了设备的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一种液压式波浪发电装置的***原理示意图；
图2是液压缸和第一控制阀安装的示意简图。
图中1、发电机，2、浮体，3、平台，4、液压缸，5、蓄能器，6、油箱，7、液压马达，8、第一单向阀，9、第二单向阀，10、第三单向阀，11、第四单向阀，12、上腔体，13、下腔体，14、电磁换向阀，15、压力继电器，16、上活塞杆，17、下活塞杆，18、底座，19、固定杆，20、防腐蚀外壳，21、齿形联轴器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
如图1所示，本发明提供了一种液压式波浪发电装置，包括发电机1和浮体2，所述发电机1固定安装在平台3上，所述浮体2置于水中并能随波浪上下浮动，所述浮体2和所述发电机1之间设置有动力转换装置，所述动力转换装置包括液压缸4、第一控制阀、蓄能器5、油箱6和液压马达7，所述液压缸4的缸体竖直安装在固定设置的底座18上，所述浮体2安装在所述液压缸4的活塞杆上，所述浮体2上下浮动带动所述液压缸4的活塞杆上下运动；所述第一控制阀安装在所述液压缸4上，所述蓄能器5和所述液压马达7连通，所述液压缸4的活塞杆上下运动将油箱6中的液压油通过所述第一控制阀泵送至所述蓄能器5中，所述蓄能器5中的液压油驱动所述液压马达7转动；所述液压马达7动力连接所述发电机1并能驱动所述发电机1发电工作，所述液压马达7的回油口连通所述油箱6。
浮体2随着波浪上下周期地浮动，带动液压缸4的活塞杆上下运动，液压缸4的活塞上下运动再通过第一控制阀将液压油泵送至蓄能器5中，由蓄能器5中的液压油驱动液压马达7工作。不管浮体2是随着波浪向上还是向上运动，第一控制阀始终保持液压缸4将油箱6中的液压油向蓄能器5中泵送的状态，并且蓄能器5始终处于向液压马达7同一个方向输送液压油的状态，这样可以保证发电机1被驱动向同一个方向转动，避免了现有技术中转动、制动再反向转动过程中需要克服巨大惯量，造成的能量损耗的问题。
设置的蓄能器5可以有效吸收液压缸4泵送时候的脉冲能量，保证液压马达7能够获得较为平稳的具有压力的液压油，使得液压马达7可以持续稳定转动，从而保证了发电机1的正常工作。
如图1和图2结合所示，所述第一控制阀包括第一单向阀8、第二单向阀9、第三单向阀10和第四单向阀11，所述液压缸4的活塞将所述液压缸4的内腔分设成上腔体12和下腔体13；所述第一单向阀8连通所述上腔体12至所述蓄能器5的单向通路，所述第二单向阀9连通所述油箱6至所述上腔体12的单向通路，所述第三单向阀10连通所述下腔体13至所述蓄能器5的单向通路，所述第四单向阀11连通所述油箱6至所述下腔体13的单向通路。
当浮体2向上浮动，带动液压缸4的活塞杆和活塞向上运动时，上腔体12的内腔体积被压缩变小，上腔体12的液压油产生压力并只能通过第一单向阀8流入到蓄能器5中，蓄能器5就能获得具有压力的液压油，下腔体13的内腔体积被拉升扩大，下腔体13产生负压，油箱6中的液压油就能通过第四单向阀11流入至下腔体13中。
当浮体2向下回落，带动液压缸4的活塞杆和活塞向下运动，下腔体13的内腔体积被压缩变小，下腔体13的液压油产生压力并只能通过第三单向阀10流入到蓄能器5中，蓄能器5就能获得具有压力的液压油，上腔体12的内腔体积被拉升扩大，上腔体12产生负压，油箱6中的液压油就能通过第二单向阀9流入至上腔体12中。
这样就能保证不管是活塞上行还是下行，活塞都能起到泵送的作用将上腔体12或者下腔体13中的液压油压入至蓄能器5中，这样就能持续地对蓄能器5进行供油，提高了波浪发电的效率，保证了液压马达7的正常运转。
所述蓄能器5和所述液压马达7之间设置有能根据所述蓄能器5的压力值高低控制导通或者切断的第二控制阀；当所述蓄能器5的压力值达到设定值后，所述第二控制阀导通；当所述蓄能器5的压力值低于设定值后，所述第二控制阀切断。
所述第二控制阀包括压力继电器15和阀芯机能为O型二位二通的电磁换向阀14，所述压力继电器15的信号输出端和所述电磁换向阀14的控制端电性连接。
第二控制阀起到控制蓄能器5的压力的作用，当蓄能器5到达设定值后才和液压马达7接通，给液压马达7进行供油，保证了液压马达7能够正常稳定地驱动发电机1，同时也使得蓄能器5能够充分地吸收液压缸4的活塞运动带来的液压油的压力脉冲，保证了液压马达7能够平稳地被驱动转动。
当蓄能器5的压力值低于设定值，电磁换向阀14处于断开状态，蓄能器5至液压马达7之间的通路被切断；当蓄能器5的压力值达到或者高于设定值，压力继电器15的信号输出端输出信号，控制电磁换向阀阀14的阀芯切换至导通状态，蓄能器5至液压马达7之间的通路连通。
所述液压缸4为缸体固定的双活塞杆双作用液压缸，所述双活塞杆双作用液压缸具有上活塞杆16和下活塞杆17，所述浮体2安装在所述上活塞杆16的顶端，所述上活塞杆16和所述下活塞杆17的横截面积相同。
上活塞杆16上设置浮体2，主要用来带动活塞的上行或者下行运动，下活塞杆17随着活塞的上行或者下行从而上下运动，并且避开底座18，不会与底座18等其他部件产生干涉。由于上活塞杆16和下活塞杆17的横截面积相同，所以活塞在上行和下行时不会产生传动的差动现象，能够保证每次蓄能器5流入的液压油和液压缸4被吸入的液压油都是流量均衡的，这样可以保证泵出的液压油的稳定输出，减少了压力脉冲，使得整个回路更加平稳。
所述双活塞杆双作用液压缸的缸体通过固定杆19固定设置在所述底座18上，所述双活塞杆双作用液压缸的缸体外周设置有防腐蚀外壳20，所述防腐蚀外壳20为圆柱形并固定在所述固定杆19上。
防腐蚀外壳20与双活塞杆双作用液压缸的外形类型，同为圆柱形，可以有效化解水动能对双活塞杆双作用液压缸产生的冲击，延长了装置的使用寿命，固定杆19抬高了双活塞杆双作用液压缸的缸体的高度，可以给下活塞杆17腾出足够的操作运行空间，避免了部件之间发生干涉现象，防腐蚀外壳20是通过焊接与下方两根固定杆19固定的，可以保持整体的稳定结构。
所述液压马达7的输出轴和所述发电机1的输入轴之间通过齿形联轴器21连接，齿形联轴器21传动安装方便，传动平稳，能适应扭矩较大且有冲击的工况，非常适合液压马达7驱动发电机1工作的场合。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种液压式波浪发电装置，包括发电机(1)和浮体(2)，所述发电机(1)固定安装在平台(3)上，所述浮体(2)置于水中并能随波浪上下浮动，所述浮体(2)和所述发电机(1)之间设置有动力转换装置，其特征在于：所述动力转换装置包括液压缸(4)、第一控制阀、蓄能器(5)、油箱(6)和液压马达(7)，所述液压缸(4)的缸体竖直安装在固定设置的底座(18)上，所述浮体(2)安装在所述液压缸(4)的活塞杆上，所述浮体(2)上下浮动带动所述液压缸(4)的活塞杆上下运动；所述第一控制阀安装在所述液压缸(4)上，所述蓄能器(5)和所述液压马达(7)连通，所述液压缸(4)的活塞杆上下运动将油箱(6)中的液压油通过所述第一控制阀泵送至所述蓄能器(5)中，所述蓄能器(5)中的液压油驱动所述液压马达(7)转动；所述液压马达(7)动力连接所述发电机(1)并能驱动所述发电机(1)发电工作，所述液压马达(7)的回油口连通所述油箱(6)。
2.如权利要求1所述的一种液压式波浪发电装置，其特征在于：所述第一控制阀包括第一单向阀(8)、第二单向阀(9)、第三单向阀(10)和第四单向阀(11)，所述液压缸(4)的活塞将所述液压缸(4)的内腔分设成上腔体(12)和下腔体(13)；所述第一单向阀(8)连通所述上腔体(12)至所述蓄能器(5)的单向通路，所述第二单向阀(9)连通所述油箱(6)至所述上腔体(12)的单向通路，所述第三单向阀(10)连通所述下腔体(13)至所述蓄能器(5)的单向通路，所述第四单向阀(11)连通所述油箱(6)至所述下腔体(13)的单向通路。
3.如权利要求2所述的一种液压式波浪发电装置，其特征在于：所述蓄能器(5)和所述液压马达(7)之间设置有能根据所述蓄能器(5)的压力值高低控制导通或者切断的第二控制阀；当所述蓄能器(5)的压力值达到设定值后，所述第二控制阀导通；当所述蓄能器(5)的压力值低于设定值后，所述第二控制阀切断。
4.如权利要求3所述的一种液压式波浪发电装置，其特征在于：所述第二控制阀包括压力继电器(15)和阀芯机能为O型二位二通的电磁换向阀(14)，所述压力继电器(15)的信号输出端和所述电磁换向阀(14)的控制端电性连接。
5.如权利要求4所述的一种液压式波浪发电装置，其特征在于：所述液压缸(4)为缸体固定的双活塞杆双作用液压缸，所述双活塞杆双作用液压缸具有上活塞杆(16)和下活塞杆(17)，所述浮体(2)安装在所述上活塞杆(16)的顶端，所述上活塞杆(16)和所述下活塞杆(17)的横截面积相同。
6.如权利要求5所述的一种液压式波浪发电装置，其特征在于：所述双活塞杆双作用液压缸的缸体通过固定杆(19)固定设置在所述底座(18)上，所述双活塞杆双作用液压缸的缸体外周设置有防腐蚀外壳(20)，所述防腐蚀外壳(20)为圆柱形并固定在所述固定杆(19)上。
7.如权利要求1所述的一种液压式波浪发电装置，其特征在于：所述液压马达(7)的输出轴和所述发电机(1)的输入轴之间通过齿形联轴器(21)连接。
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