Устройство преобразования энергии волн Российский патент 2018 года по МПК E02B9/08 F03B13/14 

Устройство относится к области волновой энергетики. Известно устройство преобразования энергии волн с помощью трех поплавков, связанных с дном моря и соединенных между собой с возможностью поворота для перемещения преобразователей в виде поршней гидроцилиндров с маслом, приводящих в работу гидродвигатели электрогенераторов (Википедия. Волновая электростанция Pelamis Р-750). Устройство имеет следующие недостатки: большая проектная мощность и размещение преобразователей в поплавках приводят к огромным размерам и весу устройства, затрудняющих его изготовление, доставку и эксплуатацию, большая длина поплавков в виде цилиндров резко снижает их взаимный поворот в вертикальной плоскости, а съем энергии по существу осуществляется за счет взаимного поворота в горизонтальной плоскости. В основу заявленного изобретения была положена задача создание такого устройства преобразования энергии волн, которое позволило бы сократить размеры, вес, облегчить его изготовление, доставку и эксплуатацию, повысить эффективность съема энергии за счет использования всех возможных направлений колебаний поплавков с установкой на этих направлениях преобразователей энергии волн-гидроцилиндров. Техническое решение поставленной задачи обеспечивается посредством того, что в техническом устройстве преобразования энергии волн с помощью трех поплавков, связанных с дном моря и соединенных между собой с возможностью поворота для перемещения преобразователей указанной энергии в виде поршней гидроцилиндров с маслом, приводящих в работу гидродвигатели электрогенераторов, согласно изобретению электрогенераторы с приводящими их в действие гидродвигателями размещены вне поплавков и связаны с гидродвигателями масло проводными магистралями, а само устройство жестко связано с дном моря посредством основания в виде с перемычкой вверху и фланцем в средней части трубы. На указанной перемычке жестко закреплен винт со шпоночным пазом на его поверхности, а сопряженная с ним гайка выполнена в виде шестерни-втулки, на бурте которой размещен упорный подшипник для установки корпуса, перемещение которого обеспечивается приводом, установленным на плите, закрепленной на втулке со шпонкой внутри отверстия для взаимодействия с указанным винтом, сама же втулка установлена на торец шестерни-втулки. На указанном выше корпусе снаружи закреплены проушины для осей, верхняя-для гидроцилиндра, нижняя, в виде Т образной формы, -для крепления качающегося, в виде ступенчатого вала, рычага, на большую по диаметру ступень которого установлен переходник с возможностью поворота и зафиксированный в осевом направлении его крышкой с упором для гидроцилиндра, другой конец которого установлен на упоре кронштейна с проушиной, закрепленного на качающимся рычаге, а в проушину которого установлен конец гидроцилиндра, закрепленного на корпусе. Сам переходник предназначен для установки насадок, закрепленных на концах несущих ступенчатых валов, при этом насадка среднего поплавка выполнена в виде втулки и жестко вместе с валом закреплена в переходнике, а насадки валов крайних поплавков выполнены в виде проушин и с помощью осей установлены на шипы переходника. На свободных ступенях указанных со шпоночными пазами валов установлены с возможностью осевого перемещения с закрепленными внутри шпонками втулки с торцевыми гайками на концах, противоположные концы втулок закреплены на держателях поплавков, а сверху на втулках закреплены кронштейны для установки штоков гидроцилиндров, а кронштейны для крепления корпусов этих гидроцилиндров, для крайних поплавков жестко связаны с насадками в виде проушин, кронштейн же гидроцилиндра среднего поплавка закреплен на переходнике. Дополнительно между поплавками в горизонтальной плоскости на проушинах установлены два гидроцилиндра. Для поворота поплавков вокруг оси основания и фиксации их в нужном положении на ее указанном выше фланце установлена диск-шестерня с приводом закрепленном на основании. Сверху на диске-шестерне, с возможностью поворота размещена плита, на которой закреплены: в виде пружины и средства ее сжатия привод тормозной колодки, размещенной снизу диска-шестерни; для передачи поворота на корпус вертикальный в виде профиля швеллера фиксатор, полки которого с зазором размещены между упорами закрепленными на указанном корпусе; упор с шарниром для штока последнего гидроцилиндра, корпус которого шарнирно установлен на закрепленным на основании кронштейне, при этом все гидроцилиндры из обеих их полостей имеют по два отвода со всасывающим и нагнетающим клапанами и соответственно объединены в одну магистраль, всасывающие в магистраль, соединенную с баком слива и насосом низкого давления в нем с предохранительным клапаном, а нагнетающие- в магистраль соединенную с гидроаккумулятором, питающим в виде гидромоторов приводы электрогенераторов, причем на нагнетающей магистрали установлены датчик давления и золотник соединенный со сливной магистралью, который срабатывает при нулевом давлении на указанном датчике и переключает нагнетающую магистраль на слив и отключает насос низкого давления. Изобретение иллюстриуется графическими материалами.

Фиг. 1-общий вид сверху устройства преобразования энергии волн (функциональная схема).

Фиг. 2-сечение А-А по фиг. 1

Фиг. 3-сечение Б-Б по фиг. 2

Фиг. 4-сечение В-В по фиг. 2

Фиг. 5-сечение Г-Г по фиг. 1

Фиг. 6-гидравлическая схема (функциональная).

Устройство преобразования энергии волн включает электрогенераторы 1 с приводящими их в действие гидродвигателями 2, которые размещены вне поплавков 3. При размещении рассматриваемых устройств вблизи береговой линии, агрегаты 1 и 2 устанавливаются в помещениях на берегу и связаны с гидродвигателями посредством масло проводных магистралей 4, в случае удаления от берега, указанные агрегаты 1 и 2 размещаются вблизи устройства в специальных помещениях на сваях и с устройством также связаны масло проводными магистралями, а с берегом-электрокабелем. Само устройство жестко связано с дном моря посредством основания 5 в виде трубы с перемычкой вверху и фланцем в средней ее части. На указанной перемычке закреплен винт 6 со шпоночным пазом на его поверхности, а сопряженная с ним гайка 7 выполнена в виде шестерни-втулки с буртом, на котором размещен упорный подшипник 8 для корпуса 9, перемещение которого обеспечивается приводом 10, установленным на плите 11, закрепленной на втулке 12 со шпонкой внутри отверстия для взаимодействия с винтом 6, а втулка 12 установлена на торец шестерни-втулки 7. На корпусе 9 закреплены проушины для осей, верхняя для гидроцилиндра 13, нижняя, в виде Т образной формы, для крепления качающегося, в виде ступенчатого вала, рычага 14, на большую по диаметру ступень которого установлен переходник 15 с возможностью поворота и зафиксированный в осевом направлении крышкой 16 с упором для гидроцилиндра 17, другой конец которого установлен на упоре кронштейна 18 с проушиной, закрепленного на качающимся рычаге 14, а в проушину которого установлен конец гидроцилиндра 13. Переходник 15 предназначен для установки насадок, закрепленных на концах несущих ступенчатых валов 19, при этом насадка среднего поплавка в виде втулки 20 вместе с валом 19 закреплена в переходнике 15, а насадки 21 в виде проушин валов 19 крайних поплавков с помощью осей установлены на шипы переходника 15. На свободных ступенях со шпоночными пазами валов 19 установлены с возможностью осевого перемещения с закрепленными внутри шпонками 22 втулки 23 с торцевыми гайками 24 на концах, а сверху на втулках 23 закреплены кронштейны 25 для установки штоков гидроцилиндров 26, а кронштейны 27 для крепления корпусов этих гидроцилиндров, для крайних поплавков - жестко связаны с насадками 21, кронштейн 2£ среднего поплавка закреплен на переходнике 15. Дополнительно между поплавками 3 в горизонтальной плоскости на проушинах установлено два гидроцилиндра 28. Для поворота поплавков вокруг основания 5 и фиксации их в нужном положении на ее фланце установлена диск-шестерня 29 с приводом 30 закрепленным на указанном основании. Сверху на диске-шестерне 29, с возможностью поворота вокруг оси основания 5, размещена плита 31, на которой закреплены: в виде пружины и средства ее сжатия привод 32 тормозной колодки 33, размещенной снизу диска-шестерни 29; в виде профиля швеллера фиксатор 34, полки которого с зазором установлены между упорами 35 на корпусе 9; упор 36 с шарниром для штока последнего гидроцилиндра 37, корпус которого шарнирно установлен на закрепленном на основании 5 кронштейне 38. Все гидроцилиндры устройства имеют по два отвода со всасывающим 39 и нагнетающим 40 клапанами и соответственно объединены в одну магистраль, всасывающие в магистраль, соединенную с баком слива 41 через подпитывающий, низкого давления насос 42 с предохранительным клапаном 43, нагнетающие-через напорный клапан 44 в магистраль, соединенную с гидроаккумуляторам 45, питающим в виде гидродвигателей 2 приводы электрогенераторов 1. На нагнетающей магистрали установлены датчик давления 46 и золотник 47, соединенный со сливной магистралью, который срабатывает при нулевом давлении на датчике 46 и переключает магистраль на слив, одновременно отключает насос 42. Заявленное устройство работает следующим образом. Приводом 10 устанавливают на требуемую высоту поплавки 3, приводами 30 и 32 выставляют поплавки по направлению ветра и включают насос 42 и гидроаккумулятор 45, который при достижении требуемого для эксплуатации уровня масла включает гидродвигатели 2 с электрогенераторами 1. Для защиты от действия морской воды штоки всех гидроцилиндров и несущие валы 19 снабжены эластичными гофрированными манжетами 48, а для защиты средств поворота поплавков вокруг основания 5 на корпусе 9 установлен кожух 49.

Устройство относится к области волновой энергетики. Электрогенераторы с приводящими их в действие гидродвигателями размещены вне поплавков 3 и связаны с гидродвигателями масло проводными магистралями, а само устройство жестко связано с дном моря посредством основания в виде трубы с фланцем в средней части и перемычкой вверху. На перемычке закреплен винт со шпоночным пазом на его поверхности, а сопряженная с ним гайка выполнена в виде шестерни-втулки, на бурте которой размещен подшипник для установки корпуса. Его перемещение обеспечивается приводом, установленным на плите, закрепленной на втулке со шпонкой внутри отверстия для взаимодействия с указанным винтом. Сама втулка установлена на торец шестерни-втулки. Снаружи корпуса закреплены проушины для осей, верхняя для гидроцилиндра 13, нижняя в виде Т-образной формы - для крепления качающегося, в виде ступенчатого вала, рычага. На большую по диаметру ступень вала установлен переходник 15 с возможностью поворота и зафиксированный в осевом направлении его крышкой 16 с упором для гидроцилиндра 17, другой конец которого установлен на кронштейне 18 с проушиной, закрепленного на качающемся рычаге, а в проушину установлен конец гидроцилиндра, закрепленного на корпусе. Переходник предназначен для насадок, закрепленных на концах несущих ступенчатых валов. Насадка среднего поплавка в виде втулки вместе с валом закреплена в переходнике 15, а насадки 21 валов крайних поплавков выполнены в виде проушин и с помощью осей установлены на шипы переходника 15. На свободных ступенях несущих валов со шпоночными пазами установлены с закрепленными внутри шпонками втулки с торцевыми гайками 24 на концах. Противоположные концы втулок закреплены на держателях поплавков, а сверху на втулках закреплены кронштейны 25 для установки штоков гидроцилиндров 26. Кронштейны 27 для крепления корпусов указанных гидроцилиндров, для крайних поплавков жестко связаны с насадками в виде проушин, а кронштейн для среднего поплавка 3 закреплен на переходнике 15. Дополнительно между поплавками 3 в горизонтальной плоскости на проушинах установлено два гидроцилиндра 28. Для поворота поплавков вокруг оси трубы и фиксации в нужном положении на ее указанном выше фланце установлена диск-шестерня с приводом, закрепленным на трубе. Сверху на диске-шестерне с возможностью поворота размещена плита, на которой закреплены: в виде пружины и средства ее сжатия привод тормозной колодки, размещенной снизу диска-шестерни; для передачи поворота на корпус вертикальный в виде профиля швеллера фиксатор, полки которого с зазором размещены между упорами, закрепленными на корпусе; упор с шарниром для штока последнего гидроцилиндра, корпус которого шарнирно установлен на закрепленном на трубе кронштейне. Все установленные гидроцилиндры из обеих их полостей имеют по два отвода со всасывающим и нагнетающим клапанами и соответственно объединены в одну магистраль, всасывающие - в магистраль, соединенную с баком слива через подпитывающий низкого давления насос с предохранительным клапаном, нагнетающие - в магистраль через напорный клапан, соединенную с гидроаккумулятором, питающим в виде гидромоторов приводы электрогенераторов. На нагнетающей магистрали установлен датчик давления и золотник, соединенный со сливной магистралью, который срабатывает при нулевом давлении на указанном датчике и переключает нагнетающую магистраль на слив, а также отключает насос низкого давления. Повышается эффективность съема энергии за счет использования всех возможных направлений колебаний поплавков с установкой на этих направлениях преобразователей энергии волн – гидроцилиндров. 6 ил.

Устройство преобразования энергии волн, содержащее три поплавка, связанные с дном моря и соединенные между собой с возможностью поворота для перемещения преобразователей указанной энергии в виде поршней гидроцилиндров с маслом, приводящих в работу гидродвигатели электрогенераторов, отличающееся тем, что электрогенераторы с приводящими их в действие гидродвигателями размещены вне поплавков и связаны с гидродвигателями масло проводными магистралями, а само устройство жестко связано с дном моря посредством основания в виде трубы с фланцем в средней части и перемычкой вверху, на которой жестко закреплен винт со шпоночным пазом на его поверхности, а сопряженная с ним гайка выполнена в виде шестерни-втулки, на бурте которой размещен упорный подшипник для установки корпуса, перемещение которого обеспечивается приводом, установленным на плите, закрепленной на втулке со шпонкой внутри отверстия для взаимодействия с указанным винтом, сама же втулка установлена на торец шестерни-втулки, снаружи указанного корпуса закреплены проушины для осей, верхняя - для гидроцилиндра, нижняя, в виде Т-образной формы, - для крепления качающегося, в виде ступенчатого вала, рычага, на большую по диаметру ступень которого установлен переходник с возможностью поворота и зафиксированный в осевом направлении его крышкой с упором для гидроцилиндра, другой конец которого установлен на упоре кронштейна с проушиной, закрепленного на качающемся рычаге, в проушину которого установлен конец гидроцилиндра, закрепленного на корпусе, сам же переходник предназначен для установки насадок, закрепленных на концах несущих ступенчатых валов, при этом насадка среднего поплавка выполнена в виде втулки и жестко вместе с валом закреплена в переходнике, а насадки валов крайних поплавков выполнены в виде проушин и с помощью осей установлены на шипы переходника, на свободных же ступенях указанных со шпоночными пазами валов установлены с возможностью осевого перемещения с закрепленными внутри шпонками втулки с торцевыми гайками на концах, противоположные концы втулок закреплены на держателях поплавков, а сверху на втулках закреплены кронштейны установки штоков гидроцилиндров, а кронштейны для крепления корпусов этих гидроцилиндров, для крайних поплавков жестко связаны с насадками в виде проушин, кронштейн же гидроцилиндра среднего поплавка закреплен на переходнике, дополнительно между поплавками в горизонтальной плоскости на проушинах установлено два гидроцилиндра, для поворота поплавков вокруг оси трубы основания и фиксации их в нужном положении на ее указанном выше фланце установлена диск-шестерня с приводом, закрепленным на ней, сверху на диске-шестерне, с возможностью поворота размещена плита, на которой закреплены: в виде пружины и средства ее сжатия привод тормозной колодки, размещенной снизу диска-шестерни; для передачи поворота на корпус вертикальный в виде профиля швеллера фиксатор, полки которого с зазором размещены между упорами, закрепленными на указанном корпусе; упор с шарниром для штока последнего гидроцилиндра, корпус которого шарнирно установлен на закрепленном на трубе кронштейне, при этом все гидроцилиндры из обеих их полостей имеют по два отвода со всасывающим и нагнетающим клапанами и соответственно объединены в одну магистраль, всасывающие - в магистраль, соединенную с баком слива через подпитывающий, низкого давления насос с предохранительным клапаном, нагнетающие - в магистраль через напорный клапан, соединенную с гидроаккумулятором, питающим в виде гидромоторов приводы электрогенераторов, причем на нагнетающей магистрали установлен датчик давления и золотник, соединенный со сливной магистралью, который срабатывает при нулевом давлении на указанном датчике и переключает нагнетающую магистраль на слив, а также отключает насос низкого давления.