一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构制造技术

本实用新型专利技术公开一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构，为解决采用浮筒‑气缸结构在海洋潮差全程均可以利用海浪能量获得压缩空气而设计，属于海洋能开发利用领域。一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构包括依次连接的7个部分，即伸缩气缸、锁紧气缸、工作气缸、连管、铰链、浮筒、框架。其中伸缩气缸作为工作气缸的连接及固定，在潮差全程随着海洋潮汐高度变化起到伸缩作用；工作气缸在浮筒随着海浪起伏海水浮力作用下实现吸气、压缩功能，并将压缩空气排出；锁紧气缸在海浪上升过程中将伸缩气缸锁紧以实现海浪高度全部作用在工作气缸上；浮筒被限制在框架内仅能随海浪做上下垂直运动且不被卡死。

【技术实现步骤摘要】
一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构
本技术涉及一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构，在海洋潮汐全程高度将海浪能量转化为压缩空气能。
技术介绍
海洋占地球表面积的71％，海洋表面存在着海浪及潮汐现象，海浪能量主要来源于天体引力及风能等，其每时每刻存在亘古不变；潮汐主要与月球、太阳对地球的引力有关，一般情况下为较规律的半日潮即每隔12小时一次，潮差随海区的不同也有所不同，例如我国潮差由北向南有逐步增大的趋势，且具有较大随机性。海洋能以其清洁、稳定、能量巨大、取之不尽用之不竭等诸多优势为人类开发海洋能量奠定了基础。海浪能的开发一直以来都得到世界范围广泛重视，海浪能量是动能与势能的结合体，两种能量互相依存、此消彼长，其开发形式也多种多样。其中利用海浪高度差(海浪势能)及海水浮力压缩空气，将海浪能量转变为压缩空气能，从而达到汲取海浪能量的目的，也是其中的方法之一，压缩空气的利用较为广泛，例如可以用来推动透平发电等。采用浮筒、普通气缸结构利用海浪能量获得压缩空气过程中，潮汐起到了阻碍作用。在海浪推动普通气缸获得压缩空气过程中(气缸与海底高度固定)，随着潮汐的涨潮及落潮(海平面高低变化)，浮筒逐渐上升或下降使普通气缸活塞行程变短或脱离海面失去海水浮力作用而无法有效捕获海浪能量，造成压缩不足或无法压缩更不能将压缩空气排出，而不能在潮差全程获得压缩空气，从而大大降低了海浪能利用效率。
技术实现思路
为了实现覆盖潮差全程采用浮筒-气缸结构均能实现海浪能压缩空气的目的，本技术提供一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构，将海浪能转变为压缩空气能。为达到上述目的，本技术是通过以下措施实现的：一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构，包括伸缩气缸、锁紧气缸、工作气缸、连管、铰链、浮筒、框架7部分，其特征在于：伸缩气缸上端通过铰链与上固定点固定连接，即上固定点与海底间高度固定不变，下端与工作气缸相连；工作气缸连杆与固定在浮筒上的铰链连接；浮筒漂浮在海面上，并被与海底固定连接的框架所限制仅能做上下垂直运动且不被卡死；锁紧气缸设置在伸缩气缸端面上；锁紧气缸与工作气缸间有连管相连；在伸缩气缸顶部设置较小直径长通气孔与外部大气相通，工作气缸上部设置较大直径进气单向阀、出气单向阀。特别是，所述伸缩气缸为多级伸缩气缸，包括依次连接直径逐渐增大的多级气缸、设置在筒壁上的锁孔板及顶部较小直径的长通气孔，锁孔板为与伸缩气缸缸筒外壁固定连接的带有一定深度圆形锁孔的贯穿缸筒长度的长条板，并均布在缸筒圆周上。在涨潮时，海平面从底部逐渐抬高，每次海浪将工作气缸压缩完成后锁紧气缸将伸缩气缸解锁，伸缩气缸可以自由下行，从低潮到高潮过程中每次伸缩气缸的下行行程较上次递减，直至伸缩气缸行程全部收起，即潮汐达到最高潮；在落潮时，海平面从顶部逐渐降低，每次海浪将工作气缸压缩完成后锁紧气缸将伸缩气缸解锁，伸缩气缸可以自由下行，从高潮到低潮过程中每次伸缩气缸的下行量较上次递增，直至伸缩气缸行程全部伸出，即潮汐达到最低潮。海洋潮汐是个缓慢的过程，例如标准的半日潮为每隔12小时重复一次(每天后推1小时)，所以伸缩气缸的每次行程变化非常微小，伸缩气缸其主要作用是在潮汐高度变化时拉伸或缩短，并不参与海浪压缩空气，伸缩气缸的级数和单级长度可根据当地平均海洋潮差高度确定，同时海洋潮汐、海浪等海况的随机性很强，在实际设计应用中伸缩气缸长度可考虑留有一定余量。特别是，所述锁紧气缸为环形锁紧气缸，包括环形气缸体、环形气道、活塞锁销、复位弹簧，锁紧气缸固定在伸缩气缸端面上，其锁销伸出位置与伸缩气缸壁锁孔板上的锁孔位置相匹配，当锁紧气缸锁销伸出时可插入伸缩气缸锁孔板的锁孔内。在海浪上升时，工作气缸与锁紧气缸之间设有连管将工作气缸内压缩空气输入至锁紧气缸的环形气道，推动环形锁紧气缸内的活塞锁销克服弹簧阻力向前运动插入伸缩气缸锁孔板上的锁孔内，将伸缩气缸锁紧，使伸缩气缸长度不能变化，达到海浪上升高度全部推动工作气缸的目的。在海浪下降时，锁紧气缸内压缩空气压力随着工作气缸压力降低同时降低，复位弹簧将活塞锁销复位，伸缩气缸解锁。特别是，所述工作气缸为单作用气缸，包括气缸体、上部较大直径进气单向阀、出气单向阀、活塞、连杆，工作气缸顶部与伸缩气缸底部固定连接。海浪上升时，工作气缸通过连管为锁紧气缸提供压缩空气将伸缩气缸锁死，浮筒推动工作气缸连杆带动活塞向上运动至顶部，海浪上升高度全部作用在工作气缸上(除浮筒浸入海中为获得浮力消耗的部分海浪高度)，压缩气缸内空气并通过出气单向阀将压缩空气排出；海浪下降时，由于浮筒及连杆自重带动活塞下行，同时工作气缸内压力降低伸缩气缸解锁，伸缩气缸下行。特别是，所述伸缩气缸上部设置长通气孔且直径较小，工作气缸进气单向阀直径较大(或可设置多个)，在海浪下降时，由于伸缩气缸进气量小造成真空不能有效下行，而工作气缸进气量较大进气顺畅，从而保证了海浪下降阶段，工作气缸活塞首先下行至底部完成吸气过程之后，伸缩气缸下行补足至海浪波谷高度。特别是，所述连管为连接工作气缸与锁紧气缸间的长通连管，包括连接工作气缸与设置在各级伸缩气缸端面的锁紧气缸连管，连管将工作气缸的压缩空气输送至环形锁紧气缸，且连管设置为常通状态。特别是，所述工作气缸连杆通过固定在浮筒上的铰链与浮筒相连，浮筒被限制在框架中，浮筒与框架间留有适当间隙，浮筒随海浪上下垂直运动的同时伴随有一定摆动，通过铰链的作用，使浮筒与连杆具有一定的自由度。特别是，所述浮筒为密度较小的轻质材料制成的漂浮体，例如可以选用渔网浮漂类材料，一般浮筒形状可做成长方体，在达到强度要求的前提下以最大限度获得海水浮力，同时减少占海面积。特别是，所述框架限制浮筒的4个垂直侧面，且框架与浮筒间留有适当间隙，使浮筒可以上下随海浪自由垂直运动且不被卡死，框架与海底固定连接。本技术一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构，是利用海浪起伏海水的浮力及高度在潮汐全过程通过浮筒-气缸结构将海浪能转变为压缩空气能，整个结构以海浪每次上升推动工作气缸压缩空气至顶部从而排出压缩空气为目的。在海浪上升过程中，海浪高度分别用于压缩工作气缸内空气并排出的高度和浮筒浸入海水中获得浮力消耗的高度，在实际压缩过程中两个高度是混合并进的；在海浪下降过程中，工作气缸活塞先行下降至底部吸入空气后，伸缩气缸下降补偿潮汐变化；循环往复，不断将压缩空气排出。实际应用中可根据设计的压缩空气流量采用多组，工作气缸长度根据工作气缸直径、平均海浪高度、浮筒体积等因素决定。海洋海浪及潮汐随机性很强，其受海底地形、风力、地点不同等影响较大，本结构是基于正常海况前提下所设计。附图说明图1为本技术一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构最佳实施例示意图。图2为图1所示最佳实施例中A-A剖面示意图。图3为图1所示最佳实施例中B-B剖面示意图。图4为图1所示最佳实施例中锁紧气缸示意图。图5为图4所示最佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构，包括伸缩气缸、锁紧气缸、工作气缸、连管、铰链、浮筒、框架7部分构成，其特征在于：所述伸缩气缸上端与上固定通过铰链固定连接，上固定与海底间高度固定不变；下端与工作气缸相连；工作气缸连杆与固定在浮筒上的铰链相连；浮筒漂浮在海面上，并被框架所限制只能做上下垂直运动且不被卡死；锁紧气缸固定在伸缩气缸端面上；锁紧气缸与工作气缸间设有连管。/n

【技术特征摘要】
1.一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构，包括伸缩气缸、锁紧气缸、工作气缸、连管、铰链、浮筒、框架7部分构成，其特征在于：所述伸缩气缸上端与上固定通过铰链固定连接，上固定与海底间高度固定不变；下端与工作气缸相连；工作气缸连杆与固定在浮筒上的铰链相连；浮筒漂浮在海面上，并被框架所限制只能做上下垂直运动且不被卡死；锁紧气缸固定在伸缩气缸端面上；锁紧气缸与工作气缸间设有连管。


2.根据权利要求1所述的一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构，其特征在于：所述伸缩气缸为多级伸缩气缸，其可随潮汐高度变化在垂直方向拉伸或收缩；在伸缩气缸缸筒壁上设置带有适当深度圆孔的锁孔板；其靠近顶部设有进、排气长通气孔。


3.根据权利要求1所述的一种覆盖潮差全程利用海浪能压缩空气的浮筒气缸组合结构，其特征在于：所述锁紧气缸为带有环形气道的环形锁紧气缸，环形气缸内均布与锁孔板数量...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢志光，
申请(专利权)人：邢志光，
类型：新型
国别省市：河北;13