一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構制造技術

本實用新型專利技術公開一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構，為解決采用浮筒?氣缸結構在海洋潮差全程均可以利用海浪能量獲得壓縮空氣而設計，屬于海洋能開發利用領域。一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構包括依次連接的7個部分，即伸縮氣缸、鎖緊氣缸、工作氣缸、連管、鉸鏈、浮筒、框架。其中伸縮氣缸作為工作氣缸的連接及固定，在潮差全程隨著海洋潮汐高度變化起到伸縮作用；工作氣缸在浮筒隨著海浪起伏海水浮力作用下實現吸氣、壓縮功能，并將壓縮空氣排出；鎖緊氣缸在海浪上升過程中將伸縮氣缸鎖緊以實現海浪高度全部作用在工作氣缸上；浮筒被限制在框架內僅能隨海浪做上下垂直運動且不被卡死。

【技術實現步驟摘要】
一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構
本技術涉及一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構，在海洋潮汐全程高度將海浪能量轉化為壓縮空氣能。
技術介紹
海洋占地球表面積的71％，海洋表面存在著海浪及潮汐現象，海浪能量主要來源于天體引力及風能等，其每時每刻存在亙古不變；潮汐主要與月球、太陽對地球的引力有關，一般情況下為較規律的半日潮即每隔12小時一次，潮差隨海區的不同也有所不同，例如我國潮差由北向南有逐步增大的趨勢，且具有較大隨機性。海洋能以其清潔、穩定、能量巨大、取之不盡用之不竭等諸多優勢為人類開發海洋能量奠定了基礎。海浪能的開發一直以來都得到世界范圍廣泛重視，海浪能量是動能與勢能的結合體，兩種能量互相依存、此消彼長，其開發形式也多種多樣。其中利用海浪高度差(海浪勢能)及海水浮力壓縮空氣，將海浪能量轉變為壓縮空氣能，從而達到汲取海浪能量的目的，也是其中的方法之一，壓縮空氣的利用較為廣泛，例如可以用來推動透平發電等。采用浮筒、普通氣缸結構利用海浪能量獲得壓縮空氣過程中，潮汐起到了阻礙作用。在海浪推動普通氣缸獲得壓縮空氣過程中(氣缸與海底高度固定)，隨著潮汐的漲潮及落潮(海平面高低變化)，浮筒逐漸上升或下降使普通氣缸活塞行程變短或脫離海面失去海水浮力作用而無法有效捕獲海浪能量，造成壓縮不足或無法壓縮更不能將壓縮空氣排出，而不能在潮差全程獲得壓縮空氣，從而大大降低了海浪能利用效率。
技術實現思路
為了實現覆蓋潮差全程采用浮筒-氣缸結構均能實現海浪能壓縮空氣的目的，本技術提供一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構，將海浪能轉變為壓縮空氣能。為達到上述目的，本技術是通過以下措施實現的：一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構，包括伸縮氣缸、鎖緊氣缸、工作氣缸、連管、鉸鏈、浮筒、框架7部分，其特征在于：伸縮氣缸上端通過鉸鏈與上固定點固定連接，即上固定點與海底間高度固定不變，下端與工作氣缸相連；工作氣缸連桿與固定在浮筒上的鉸鏈連接；浮筒漂浮在海面上，并被與海底固定連接的框架所限制僅能做上下垂直運動且不被卡死；鎖緊氣缸設置在伸縮氣缸端面上；鎖緊氣缸與工作氣缸間有連管相連；在伸縮氣缸頂部設置較小直徑長通氣孔與外部大氣相通，工作氣缸上部設置較大直徑進氣單向閥、出氣單向閥。特別是，所述伸縮氣缸為多級伸縮氣缸，包括依次連接直徑逐漸增大的多級氣缸、設置在筒壁上的鎖孔板及頂部較小直徑的長通氣孔，鎖孔板為與伸縮氣缸缸筒外壁固定連接的帶有一定深度圓形鎖孔的貫穿缸筒長度的長條板，并均布在缸筒圓周上。在漲潮時，海平面從底部逐漸抬高，每次海浪將工作氣缸壓縮完成后鎖緊氣缸將伸縮氣缸解鎖，伸縮氣缸可以自由下行，從低潮到高潮過程中每次伸縮氣缸的下行行程較上次遞減，直至伸縮氣缸行程全部收起，即潮汐達到最高潮；在落潮時，海平面從頂部逐漸降低，每次海浪將工作氣缸壓縮完成后鎖緊氣缸將伸縮氣缸解鎖，伸縮氣缸可以自由下行，從高潮到低潮過程中每次伸縮氣缸的下行量較上次遞增，直至伸縮氣缸行程全部伸出，即潮汐達到最低潮。海洋潮汐是個緩慢的過程，例如標準的半日潮為每隔12小時重復一次(每天后推1小時)，所以伸縮氣缸的每次行程變化非常微小，伸縮氣缸其主要作用是在潮汐高度變化時拉伸或縮短，并不參與海浪壓縮空氣，伸縮氣缸的級數和單級長度可根據當地平均海洋潮差高度確定，同時海洋潮汐、海浪等海況的隨機性很強，在實際設計應用中伸縮氣缸長度可考慮留有一定余量。特別是，所述鎖緊氣缸為環形鎖緊氣缸，包括環形氣缸體、環形氣道、活塞鎖銷、復位彈簧，鎖緊氣缸固定在伸縮氣缸端面上，其鎖銷伸出位置與伸縮氣缸壁鎖孔板上的鎖孔位置相匹配，當鎖緊氣缸鎖銷伸出時可插入伸縮氣缸鎖孔板的鎖孔內。在海浪上升時，工作氣缸與鎖緊氣缸之間設有連管將工作氣缸內壓縮空氣輸入至鎖緊氣缸的環形氣道，推動環形鎖緊氣缸內的活塞鎖銷克服彈簧阻力向前運動插入伸縮氣缸鎖孔板上的鎖孔內，將伸縮氣缸鎖緊，使伸縮氣缸長度不能變化，達到海浪上升高度全部推動工作氣缸的目的。在海浪下降時，鎖緊氣缸內壓縮空氣壓力隨著工作氣缸壓力降低同時降低，復位彈簧將活塞鎖銷復位，伸縮氣缸解鎖。特別是，所述工作氣缸為單作用氣缸，包括氣缸體、上部較大直徑進氣單向閥、出氣單向閥、活塞、連桿，工作氣缸頂部與伸縮氣缸底部固定連接。海浪上升時，工作氣缸通過連管為鎖緊氣缸提供壓縮空氣將伸縮氣缸鎖死，浮筒推動工作氣缸連桿帶動活塞向上運動至頂部，海浪上升高度全部作用在工作氣缸上(除浮筒浸入海中為獲得浮力消耗的部分海浪高度)，壓縮氣缸內空氣并通過出氣單向閥將壓縮空氣排出；海浪下降時，由于浮筒及連桿自重帶動活塞下行，同時工作氣缸內壓力降低伸縮氣缸解鎖，伸縮氣缸下行。特別是，所述伸縮氣缸上部設置長通氣孔且直徑較小，工作氣缸進氣單向閥直徑較大(或可設置多個)，在海浪下降時，由于伸縮氣缸進氣量小造成真空不能有效下行，而工作氣缸進氣量較大進氣順暢，從而保證了海浪下降階段，工作氣缸活塞首先下行至底部完成吸氣過程之后，伸縮氣缸下行補足至海浪波谷高度。特別是，所述連管為連接工作氣缸與鎖緊氣缸間的長通連管，包括連接工作氣缸與設置在各級伸縮氣缸端面的鎖緊氣缸連管，連管將工作氣缸的壓縮空氣輸送至環形鎖緊氣缸，且連管設置為常通狀態。特別是，所述工作氣缸連桿通過固定在浮筒上的鉸鏈與浮筒相連，浮筒被限制在框架中，浮筒與框架間留有適當間隙，浮筒隨海浪上下垂直運動的同時伴隨有一定擺動，通過鉸鏈的作用，使浮筒與連桿具有一定的自由度。特別是，所述浮筒為密度較小的輕質材料制成的漂浮體，例如可以選用漁網浮漂類材料，一般浮筒形狀可做成長方體，在達到強度要求的前提下以最大限度獲得海水浮力，同時減少占海面積。特別是，所述框架限制浮筒的4個垂直側面，且框架與浮筒間留有適當間隙，使浮筒可以上下隨海浪自由垂直運動且不被卡死，框架與海底固定連接。本技術一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構，是利用海浪起伏海水的浮力及高度在潮汐全過程通過浮筒-氣缸結構將海浪能轉變為壓縮空氣能，整個結構以海浪每次上升推動工作氣缸壓縮空氣至頂部從而排出壓縮空氣為目的。在海浪上升過程中，海浪高度分別用于壓縮工作氣缸內空氣并排出的高度和浮筒浸入海水中獲得浮力消耗的高度，在實際壓縮過程中兩個高度是混合并進的；在海浪下降過程中，工作氣缸活塞先行下降至底部吸入空氣后，伸縮氣缸下降補償潮汐變化；循環往復，不斷將壓縮空氣排出。實際應用中可根據設計的壓縮空氣流量采用多組，工作氣缸長度根據工作氣缸直徑、平均海浪高度、浮筒體積等因素決定。海洋海浪及潮汐隨機性很強，其受海底地形、風力、地點不同等影響較大，本結構是基于正常海況前提下所設計。附圖說明圖1為本技術一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構最佳實施例示意圖。圖2為圖1所示最佳實施例中A-A剖面示意圖。圖3為圖1所示最佳實施例中B-B剖面示意圖。圖4為圖1所示最佳實施例中鎖緊氣缸示意圖。圖5為圖4所示最佳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構，包括伸縮氣缸、鎖緊氣缸、工作氣缸、連管、鉸鏈、浮筒、框架7部分構成，其特征在于：所述伸縮氣缸上端與上固定通過鉸鏈固定連接，上固定與海底間高度固定不變；下端與工作氣缸相連；工作氣缸連桿與固定在浮筒上的鉸鏈相連；浮筒漂浮在海面上，并被框架所限制只能做上下垂直運動且不被卡死；鎖緊氣缸固定在伸縮氣缸端面上；鎖緊氣缸與工作氣缸間設有連管。/n

【技術特征摘要】
1.一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構，包括伸縮氣缸、鎖緊氣缸、工作氣缸、連管、鉸鏈、浮筒、框架7部分構成，其特征在于：所述伸縮氣缸上端與上固定通過鉸鏈固定連接，上固定與海底間高度固定不變；下端與工作氣缸相連；工作氣缸連桿與固定在浮筒上的鉸鏈相連；浮筒漂浮在海面上，并被框架所限制只能做上下垂直運動且不被卡死；鎖緊氣缸固定在伸縮氣缸端面上；鎖緊氣缸與工作氣缸間設有連管。


2.根據權利要求1所述的一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構，其特征在于：所述伸縮氣缸為多級伸縮氣缸，其可隨潮汐高度變化在垂直方向拉伸或收縮；在伸縮氣缸缸筒壁上設置帶有適當深度圓孔的鎖孔板；其靠近頂部設有進、排氣長通氣孔。


3.根據權利要求1所述的一種覆蓋潮差全程利用海浪能壓縮空氣的浮筒氣缸組合結構，其特征在于：所述鎖緊氣缸為帶有環形氣道的環形鎖緊氣缸，環形氣缸內均布與鎖孔板數量...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邢志光，
申請(專利權)人：邢志光，
類型：新型
國別省市：河北;13