[发明专利]一种波能转换气动发电方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种波能转换气动发电方法和装置，是一种对现有的振荡水柱（OWC）的改进，特别是对威尔斯（Wells）汽轮机作了重大改进。是一种可再生、无污染的发电方法和装置，是一种利用海浪发电的方法和装置。

背景技术

相对于风能、太阳能等可再生能源，波能发电有着十分重要的优势，受天气变化的影响较小，只要捕捉海浪能量的措施得当，在任何天气条件下，都能够发电。由于这个特点当今有岛屿和海岸线的各个国家都在大力开发波能发电。波能发电的关键在于如果有效的捕捉波能并转换为电能。现代波能发电还没有形成主流，各种方式五花八门，各有特点。总得来讲，大多数波能发电装置都是利用水能转换为势能或机械能，再转换为电能的路数。在海浪捕获方面，大致有两种方式：一种是利用海浪爬升的能力，形成水头，利用传统的低水头发电系统发电，还有一种则是直接利用波浪的振荡水柱（OWD）往复运动发电。前一种方式的水工工程规模大比较复杂，后一种相对较简单一些，但是为了将波浪往复振荡运动转换为单向的旋转运动以往均使用威尔斯汽轮机和其配套装置，该汽轮机的轮叶是对称的机翼曲面，比较笨重，需要能量大的气流才能推动。还有以往捕获波浪的水塔未考虑聚波设施，在小波浪下气压小，气流速度达不到驱动汽轮机的要求，往往不能连续发电，因此使这种波能转换气动发电装置的应用受到一定的限制。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种波能转换气动发电方法和装置。所述的方法提供了一种简化捕获波能的发电思路，所述的装置根据所述方法提出的思路简化了发电装置的设计，使整个捕获和发电系统十分简单高效。

本发明的目的是这样实现的：一种波能转换气动发电方法，所述方法的步骤如下：

聚能的步骤：用于将海水引入一个面积逐渐缩小的通道，使海水涌入的能力逐渐集中；

转换为空气动能的步骤：用于在海浪的作用下将海水涌入和退出时所产生的水流往复动能推动空气，使空气形成带有能量的往复运动气流；

往复运动的气流吹动叶轮的步骤：用于所述的往复运动气流吹动叶轮上，使叶轮旋转；

发电的步骤：用于所述的叶轮旋转，带动与叶轮同轴的发电机发电；

所述叶轮的叶片截面一部分厚一部分薄，即一部分刚性一部分柔性，当气流沿叶轮轴向吹动叶轮时，叶片柔性的部分弹性弯曲，气流在弯曲的叶片面上产生侧向力，推动叶轮旋转，无论往复运动的空气向那个方向运动，都使气流在弯曲的叶片上产生相同方向的侧向力，使叶轮总是绕一个方向旋转。

一种根据上述方法设计的波能转换气动发电装置，包括：设置在最低潮位以下水中的进水口，所述的进水口连接竖直的水塔，所述水塔接近顶端的部位设置空气流通道，所述的空气流通道中设置叶轮和与叶轮同轴的发电机，所述叶轮的叶片为扇形，叶片的横截面一部分厚一部分薄，厚的部分呈刚性薄的部分呈柔性。

本发明产生的有益效果是：本发明采用直接捕获波能的上下往复运动，将水流的往复运动变为空气的流动，吹动叶轮转动。并采用一种无论往复运动的空气向那个方向运动都能向一个方向转动的叶轮，还使叶轮与发电机同轴。既有直接捕获波能的水工设施简单的优点，又有机械结构简单的优点。大大降低了整个发电设置的成本，提高了使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例二所述装置的结构示意图；

图2是本发明的实施例二所述叶轮的结构示意图；

图3是本发明的实施例二所述叶轮的叶片截面示意图；

图4是本发明的实施例二所述叶片的受力示意图,是图3中C-C截面的弹性变形弯曲的放大图；

图5是本发明的实施例四所述八字形收缩聚坡道的示意图，是图1中A方向视图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种波能转换气动发电方法。本实施例的基本思路是利用一个能够将往复运动转换为单向和质量轻的旋转叶轮，代替较重的威尔斯双面机翼曲面的叶轮，即占有了直接捕获往复海浪设施简单的优点，同时简化了传动结构，降低了设备成本，也提高了能量转换效率。本实施例的关键在叶轮，这个叶轮必须可以在往复运动的气流中，都能向一个方向转动。本实施例采用的是一种叶片是一部分为刚性一部分为柔性的叶轮。当气流经过叶片时，叶片柔性的部分随气流的流动方向弯曲，气流在弯曲的叶片面上产生侧向力，推动叶轮旋转。往复运动的气流，不论是叶片向那个方向弯曲，气流在叶片面上所产生侧向力总是朝着一个方向，这样就可以推动叶轮向一个方向旋转。