一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸的制作方法

：本發明涉及一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸。

背景技術

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背景技術：

1、隨著全球能源環境問題的日益突出，波浪能資源越來越收到關注和重視，如何有效利用分布范圍廣、能量密度相對較高的海洋波浪能，顯得十分重要；因此，波浪能發電裝置應運而生并得到快速發展。

2、一般情況下，波浪能發電裝置的工作過程分為能量捕獲和能量轉換兩個環節，根據能量捕獲形式的不同，可以分為振蕩體式、振蕩水柱式、聚波越浪式三種形式；其中，振蕩體式波浪能發電裝置具有能量轉換效率高、功率輸出穩定等優勢。

3、在振蕩體式波浪能發電裝置的工作過程中，波浪推動漂浮式振蕩體上下往復運動，將波浪能轉換為振蕩體的機械能，完成能量捕獲環節；振蕩體再通過傳動系統將能量傳遞至發電機，驅動發電機工作，將機械能轉換為電能，完成能量轉換環節；其中，傳動系統可分為機械傳動和液壓傳動兩種形式，液壓傳動方式具有易于分散式布局、抗沖擊載荷能力強等優勢，應用更為廣泛。

4、液壓缸是液壓傳動式能量轉換系統的核心元件，能夠將振蕩體的機械能轉換為液壓油的壓力能，再通過液壓閥組、管路的動力傳遞，利用壓力能驅動液壓馬達旋轉，驅動發電機發電；在現有的波浪能發電裝置大多是采用多個腔室的形式來提高能量轉換效率、拓寬捕能頻帶寬度、增強液壓缸穩定性；但在實際應用過程中，多個腔室的形式占據空間較大，不便排除液壓缸內殘留空氣，難以實現模塊化集成，同時，為了減少相對運動摩擦阻力，振蕩體式波浪能發電裝置通常需要設置與液壓缸并行的導向機構，且導向機構之間具有較大間隙，液壓缸缸筒與活塞桿之間的密封圈極易出現偏磨現象，導致密封圈快速損壞，液壓缸出現漏油故障。

技術實現思路

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技術實現要素：

1、本發明實施例提供了一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，結構設計合理，基于多個功能組件的相互配合作用，能夠在實際工作過程中自動排空液壓缸內的氣體，避免出現浮動裝置不規則運動產生的偏磨問題，大大提高了密封元件的使用壽命，保證了波浪能發電設備的工作效率，同時整體裝置采用模塊化和集成化結構，大大縮短了產品的生產周期，可以節省設備空間的占有率，便于安裝和維護，增加能量回收單元以提高發電效率，助力波浪能發電技術的發展，解決了現有技術中存在的問題。

2、本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

3、一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，所述轉換裝置包括：

4、浮動機構，所述浮動機構漂浮在海面并套設在液壓缸的外部，用于隨著波浪上下起伏，以帶動固定在浮動機構上的液壓缸活塞拉桿上下運動；

5、導向機構，所述導向機構固定安裝在液壓缸的頂端，用于實現活塞拉桿相對液壓油缸的垂直運動；

6、防偏磨機構，所述防偏磨機構設置在導向機構的上方，用于連接液壓缸的活塞拉桿和浮動機構的橫梁，使裝置旋轉一定角度來抵消裝置受到的橫向力，避免浮動機構出現不規則運動而產生偏磨；

7、液壓缸，所述液壓缸用于將振蕩體的機械能轉換成液壓油的壓力能，再通過液壓閥組、管路的動力傳遞，利用壓力能驅動液壓馬達旋轉，進而驅動發電機發電。

8、所述浮動機構包括浮子平臺、立柱、橫梁和法蘭盤；所述立柱固定安裝于浮子平臺的兩側，所述立柱的頂端通過h型鋼與橫梁相固定連接；

9、所述液壓缸包括腔體、活塞、活塞拉桿和液壓油腔上端蓋；在腔體內布滿液壓油，受活塞拉桿的拉力作用使活塞沿腔體做上下往復運動。

10、所述防偏磨機構包括導程柱、浮動套件、萬向軸、萬向節、高強度碳鋼管和法蘭盤；所述萬向節的數量為兩個，分別安裝在高強度碳鋼管兩側，并通過法蘭盤連接液壓缸于浮子平臺上；

11、所述法蘭盤焊接在活塞拉桿的頂端，所述萬向節通過兩側的法蘭盤固定在浮動套件中，一端與高強度碳鋼管連接，另一端安裝在浮動機構的h型鋼橫梁上焊接的法蘭盤中。

12、在腔體底部固定有四個獨立的發電液壓缸，所述發電液壓缸收集的能量通過管路系統和閥組傳遞到發電系統中。

13、工作時，液壓缸通過連接重錨的錨鏈固定在海中保持相對靜止，風吹過海面產生波浪從而帶動浮動機構上下起伏，使橫梁隨之上下運動而帶動固定在橫梁上的活塞拉桿運動；

14、當活塞向上運動時，液壓缸腔體上部的液壓油被壓縮壓力隨之增大，通過液壓系統驅動液壓馬達進行發電，此時液壓缸腔體下部產生負壓，把液壓油吸回到下部腔體；當活塞向下運動時，液壓缸腔體下部的液壓油被壓縮壓力隨之增大，通過液壓系統驅動液壓馬達進行發電，液壓缸腔體上部產生負壓，把液壓油吸回到上部腔體，如此往復運動進行發電。

15、所述液壓系統包括三通管、單向閥、支撐架、蓄能器和發電機；所述單向閥的數量為四個，與蓄能器一起固定在支撐架并安裝在三通管內，在三通管的長邊兩端分別設有加工螺紋，用于與活塞拉桿進行組裝，將整個液壓系統設置在液壓元件集成罩中；

16、在波浪能發電設備工作時，液壓缸腔體內的壓力增加，液壓油從油缸流向液壓馬達，通過單向閥來保持流向，通過溢流閥進行壓力保護，通過蓄能器進行穩壓，再通過比例流量閥對流量和壓力進行控制，為液壓馬達提供所需的能量；使用完的液壓油，通過液壓缸腔體內的負壓作用，重新吸會到液壓缸腔體內部。

17、所述腔體分為上油腔和下油腔，在上油腔上安裝有一根油腔上部進出油管，在油腔上部進出油管上連接液壓軟管，經過單向閥、溢流閥、蓄能器和比例流量閥流向液壓馬達，由于受到上油腔連接的單向閥作用，上油腔的進出油都流經此管，自動排氣裝置安裝在上油腔的頂板上，通過上部出氣管連接到活塞拉桿內；

18、在下油腔安裝有一根油腔下部進出油管，由于受到上油腔連接的單向閥作用，下油腔的進出油都流經此管，在下油腔的活塞處安裝有自動排氣裝置，所述自動排氣裝置的底部貫穿活塞連接于下油腔，所述自動排氣裝置的上部通過下部出氣管連接到活塞拉桿內。

19、所述自動排氣裝置包括彈簧桿，頂柱，進氣口和出氣口，安裝在上油腔和下油腔的頂部，所述進氣口連接油腔內部，所述出氣口通過管件分別連接在上油腔和下油腔對應的活塞拉桿內；當油腔內不充滿液壓油時，氣體從進氣口流經氣口進入到出液管內，在液壓油接觸到頂柱時，頂柱會受到液壓油向上的作用力從而向上舉升，導致與之接觸的彈簧桿抬起，堵住出氣口，實現氣液分離。

20、本發明采用上述結構，通過漂浮在海面并套設在液壓缸外部的浮動機構來隨著波浪上下起伏，以帶動固定在浮動機構上的液壓缸活塞拉桿上下運動；通過安裝在液壓缸頂端的導向機構來實現活塞拉桿相對液壓油缸的垂直運動；通過防偏磨機構連接液壓缸的活塞拉桿和浮動機構的橫梁，使裝置旋轉一定角度來抵消裝置受到的橫向力，避免浮動機構出現不規則運動而產生偏磨；通過在不同位置安裝自動排氣裝置，可實現液壓缸腔體內空氣的自動排放，具有安全實用、便捷高效的優點。

技術特征：

1.一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，其特征在于，所述轉換裝置包括：

2.根據權利要求1所述的一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，其特征在于：所述浮動機構包括浮子平臺、立柱、橫梁和法蘭盤；所述立柱固定安裝于浮子平臺的兩側，所述立柱的頂端通過h型鋼與橫梁相固定連接；

3.根據權利要求2所述的一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，其特征在于：所述防偏磨機構包括導程柱、浮動套件、萬向軸、萬向節、高強度碳鋼管和法蘭盤；所述萬向節的數量為兩個，分別安裝在高強度碳鋼管兩側，并通過法蘭盤連接液壓缸于浮子平臺上；

4.根據權利要求2所述的一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，其特征在于：在腔體底部固定有四個獨立的發電液壓缸，所述發電液壓缸收集的能量通過管路系統和閥組傳遞到發電系統中。

5.根據權利要求2所述的一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，其特征在于：工作時，液壓缸通過連接重錨的錨鏈固定在海中保持相對靜止，風吹過海面產生波浪從而帶動浮動機構上下起伏，使橫梁隨之上下運動而帶動固定在橫梁上的活塞拉桿運動；

6.根據權利要求5所述的一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，其特征在于：所述液壓系統包括三通管、單向閥、支撐架、蓄能器和發電機；所述單向閥的數量為四個，與蓄能器一起固定在支撐架并安裝在三通管內，在三通管的長邊兩端分別設有加工螺紋，用于與活塞拉桿進行組裝，將整個液壓系統設置在液壓元件集成罩中；

7.根據權利要求6所述的一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，其特征在于，所述腔體分為上油腔和下油腔，在上油腔上安裝有一根油腔上部進出油管，在油腔上部進出油管上連接液壓軟管，經過單向閥、溢流閥、蓄能器和比例流量閥流向液壓馬達，由于受到上油腔連接的單向閥作用，上油腔的進出油都流經此管，自動排氣裝置安裝在上油腔的頂板上，通過上部出氣管連接到活塞拉桿內；

8.根據權利要求6所述的一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，其特征在于：所述自動排氣裝置包括彈簧桿，頂柱，進氣口和出氣口，安裝在上油腔和下油腔的頂部，所述進氣口連接油腔內部，所述出氣口通過管件分別連接在上油腔和下油腔對應的導向機構內；當油腔內不充滿液壓油時，氣體從進氣口流經氣口進入到出液管內，在液壓油接觸到頂柱時，頂柱會受到液壓油向上的作用力從而向上舉升，導致與之接觸的彈簧桿抬起，堵住出氣口，實現氣液分離。

技術總結
一種集成式波浪能發電液壓能量轉換裝置及其液壓缸，所述轉換裝置包括：浮動機構，所述浮動機構漂浮在海面并套設在液壓缸的外部，用于隨著波浪上下起伏，以帶動固定在浮動機構上的液壓缸活塞拉桿上下運動；導向機構，所述導向機構固定安裝在液壓缸的頂端，用于實現活塞拉桿相對液壓油缸的垂直運動；防偏磨機構，所述防偏磨機構設置在導向機構的上方，用于連接液壓缸的活塞拉桿和浮動機構的橫梁，使裝置旋轉一定角度來抵消裝置受到的橫向力，避免浮動機構出現不規則運動而產生偏磨；液壓缸，所述液壓缸用于將振蕩體的機械能轉換成液壓油的壓力能，再通過液壓閥組、管路的動力傳遞，利用壓力能驅動液壓馬達旋轉，進而驅動發電機發電。

技術研發人員：薛鋼,劉延俊,王遠飛,董浩,周忠海
受保護的技術使用者：山東華特拓疆智能裝備有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13