專利名稱：波浪發(fā)電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明第一方面涉及用于產(chǎn)生電能的波浪發(fā)電設(shè)備(wave-powerimit)，其包括設(shè) 置成用于在海上漂浮的浮體和具有定子與沿中心軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平移件(translator)的 直線發(fā)電機(jī)，該定子被設(shè)置成固定在海床中，而平移件通過連接裝置連接至浮體。本發(fā)明的第二方面涉及這樣的波浪發(fā)電設(shè)備的使用。本發(fā)明的第三方面涉及通過提供浮體以在海上漂浮、提供具有定子和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的 平移件的直線發(fā)電機(jī)、將定子固定在海床上以及通過連接裝置將平移件連接至浮體的產(chǎn)生 電能的方法。在本申請(qǐng)中，術(shù)語(yǔ)“徑向的”和“軸向的”涉及由平移件中心的往復(fù)運(yùn)動(dòng)定義的軸 線。術(shù)語(yǔ)“上部”和“下部”涉及垂直方向并與波浪發(fā)電設(shè)備運(yùn)行時(shí)所討論的部件的位置有關(guān)。
背景技術(shù)：
海洋和大的內(nèi)陸湖中的波浪運(yùn)動(dòng)構(gòu)成潛在的能量源，其至今幾乎沒有被開發(fā)。然 而，已經(jīng)提出了多種建議以利用海洋的垂直運(yùn)動(dòng)來產(chǎn)生發(fā)電機(jī)中的電能。由于海洋表面上 的點(diǎn)做往復(fù)垂直運(yùn)動(dòng)，其適于使用直線發(fā)電機(jī)來產(chǎn)生電能。WO 03/058055公開了這樣的波浪發(fā)電設(shè)備，其中發(fā)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)部分(即對(duì)應(yīng)于旋 轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子、且在本申請(qǐng)中稱為平移件的部分)關(guān)于發(fā)電機(jī)的定子往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在該 公開中，定子固定在海床中。平移件通過電線、電纜或鏈連接至海洋上的浮體。本發(fā)明的目的是改善所討論類型的波浪發(fā)電設(shè)備的效率和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面，本發(fā)明的目的得以實(shí)現(xiàn)是因?yàn)槌跏济枋鲱愋偷牟ɡ税l(fā)電設(shè)備進(jìn)一步 具有以下特殊特征，具有水密性封套(encapsulation)，該水密性封套封裝發(fā)電機(jī)并具有帶 開口的上端壁，連接裝置延伸通過該開口，開口設(shè)置有密封連接裝置的密封件，該密封件被 撓性地安裝。通過該封套，發(fā)電機(jī)將被保護(hù)不受水(這里水通常是鹽水)的腐蝕，并且通過避免 水在平移件的路徑中，消除了水對(duì)平移件的制動(dòng)效果。密封件對(duì)保持封套內(nèi)部沒有水是必 需的。密封件可能受導(dǎo)引裝置的側(cè)向和角向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的高力影響。這些力將增加磨損。然 而，通過撓性地安裝密封件，摩擦力得以減小，同時(shí)保持良好的密封效果。這些特征因此增 加波浪發(fā)電設(shè)備的總體性能。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，至少部分連接裝置是桿元件，所述部分延伸通過所述開口。原則上，整個(gè)連接裝置都可以是長(zhǎng)桿。然而，由于多種原因，有利的是，連接裝置的 主要部分，即，從浮體向下至發(fā)電機(jī)上面的短距離是撓性的并可以是電線等。對(duì)于連接到平 移件并向上短距離的部分，優(yōu)選連接裝置是桿的形式。這在其通過封套上端壁中的開口時(shí) 簡(jiǎn)化了良好密封效果的獲得。桿也有助于保持平移件處于穩(wěn)定的純軸向運(yùn)動(dòng)，這對(duì)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換效率是重要的。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，密封件的撓性安裝使得其允許密封件的側(cè)向和角向運(yùn)動(dòng)。因而，密封件能夠適應(yīng)由于導(dǎo)引裝置的側(cè)向、傾斜或扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的連接裝置在 密封件上引起的所有力。因此，如果發(fā)生這些情況中的任一種或其組合，能夠保持良好的密 封效果。然而，考慮到平移件的適當(dāng)運(yùn)動(dòng)，理想的是盡可能避免這些情況，但如果發(fā)生這些 情況，則保持密封效果是重要的。根據(jù)進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，密封件由通過撓性件安裝在所述上端壁上的支撐件支 撐，該撓性件水密性地連接至所述支撐件和連接至所述上端壁。該布置提供了獲得密封件的彈性安裝的簡(jiǎn)單和可靠的方式。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，撓性件由撓性材料形成，如橡膠。通過使用自身具有高彈性的材料獲得撓性允許與高安全性結(jié)合的廉價(jià)解決方案， 并且撓性件能以簡(jiǎn)易方式設(shè)計(jì)，以便在不同方向獲得適當(dāng)?shù)膿闲远?。根?jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，撓性件與桿同軸，并且當(dāng)從外面看時(shí)，至少一部分在無 載狀態(tài)下在縱向上為凸起形狀。對(duì)稱布置導(dǎo)致沿?fù)闲约膱A周延伸的一致的徑向撓性。凸起部分提供了撓性件的 可預(yù)測(cè)的撓曲動(dòng)作。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，撓性件在每個(gè)端部均具有安裝凸緣，一個(gè)凸緣通過螺 栓夾緊在支撐件與一夾緊環(huán)之間，而另一個(gè)凸緣被夾緊在所述上端壁與一夾緊環(huán)之間。由于通常高的外部水壓和由于撓性件的靈活性，迫切需要撓性件的機(jī)械連接，以 確保其是水密性的、安全和耐久的。這些夾緊連接滿足了這些需求。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，每個(gè)凸緣具有徑向外部，其具有比凸緣的徑向內(nèi)部大 的軸向厚度。因而，當(dāng)夾緊環(huán)的鄰接表面和/或支撐件的鄰接表面以及上端壁分別具有互補(bǔ)形 狀時(shí)，凸緣的連接不僅由夾緊環(huán)的壓力獲得，而且由形狀鎖定。因而連接更加可靠。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，密封件的軸向延伸比其徑向延伸大。因而，密封動(dòng)作基本上沿長(zhǎng)度分布，以便能避免局部高密封壓力，否則會(huì)干擾操作 并引起高磨損。優(yōu)選地，軸向延伸多于徑向延伸的兩倍。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，密封件包括多個(gè)密封單元。該實(shí)施例也具有在將密封壓力保持在適當(dāng)水平的同時(shí)能獲得良好密封的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)進(jìn)一步的優(yōu)選實(shí)施例，封套填充有超壓氣體。因而，封套具有較高的耐受水滲漏的能力。合適的氣體是N2。在本發(fā)明的第二方面中，本發(fā)明的波浪發(fā)電設(shè)備用于產(chǎn)生用于供應(yīng)到電力網(wǎng)的電 能。 在本發(fā)明的第三方面中，初始指出的方法進(jìn)一步包括將發(fā)電機(jī)封裝在水密性封套 中、設(shè)置連接裝置以延伸通過封套上端壁、密封通過開口的連接裝置以及安裝密封撓性件 的具體措施。 根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施例，該方法通過根據(jù)本發(fā)明的，特別是根據(jù)其任意的 優(yōu)選實(shí)施例的波浪發(fā)電設(shè)備執(zhí)行。
借助本發(fā)明的使用和本發(fā)明的方法，獲得了對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的波浪發(fā)電設(shè)備及其優(yōu) 選實(shí)施例的那些優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)上面已經(jīng)描述過。將參照附圖，通過下面對(duì)本發(fā)明實(shí)例的詳細(xì)描述進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1是通過根據(jù)本發(fā)明的波浪發(fā)電設(shè)備的示意性截面圖；圖2是通過圖1中的細(xì)節(jié)的截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1是在海洋中操作的根據(jù)本發(fā)明的波浪發(fā)電設(shè)備的示意性側(cè)視圖。浮體1漂浮 在海洋表面上并由連接裝置3、7連接至固定在海床處的直線發(fā)電機(jī)2。連接裝置由上部3 和下部7組成，該上部是電線、繩索、鏈等，而下部是剛性桿。電線3通過接頭13連接至桿 7。在圖中，發(fā)電機(jī)附接在海床處。然而，應(yīng)該理解，發(fā)電機(jī)可設(shè)置在海床上面并以某些其他 方式固定。直線發(fā)電機(jī)2具有帶繞組的定子5和帶磁體的平移件6。平移件6能夠在定子5 內(nèi)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因而在定子繞組內(nèi)產(chǎn)生電流，該電流通過電纜11傳遞至電力網(wǎng)。當(dāng)浮體1由于海洋表面的波浪運(yùn)動(dòng)被迫向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，浮體將下面的平移件向上 拉。之后，當(dāng)浮體向下移動(dòng)時(shí)，平移件6將在重力作用下向下運(yùn)動(dòng)?？蛇x但優(yōu)選地，作用于平移件6的彈簧(未示出)等提供額外的向下的力。由于發(fā)電機(jī)2固定在海床且浮體1在水面上自由漂浮，浮體相對(duì)于發(fā)電機(jī)2自由 橫向移動(dòng)。因而電線3將變的傾斜。發(fā)電機(jī)2封裝在水密性封套4中，封套填充有超壓隊(duì)。具有導(dǎo)引裝置9的圓錐框 架8剛性地連接至封套4頂部。導(dǎo)引裝置9引導(dǎo)連接裝置在導(dǎo)引裝置9下面垂直運(yùn)動(dòng)，同時(shí)允許導(dǎo)引裝置上面的 連接裝置3在傾斜的位置運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)引裝置9允許連接裝置3在通過導(dǎo)引裝置9時(shí)逐漸改變其方向，以便限制連接 裝置的磨損。桿7延伸通過封套4的上端壁14的開口，并在入口處提供有水密性密封件12。圖2是通過圖1中的密封件12的放大截面圖。密封件由具有繞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的桿7的 圓柱部16和凸緣部17的支撐件15組成。圓柱部16容納有多個(gè)密封單元18，這些密封單 元壓靠桿7使得封套內(nèi)部(密封件下面)被有效密封從而防止外部(密封件上面)的水。 支撐件15通過由橡膠等形成的撓性件19連接至封套的上端壁14。撓性件19基本上是管 狀并具有直徑稍微增加從而形成撓性件的凸起形狀的中部20。撓性件19的上端具有向外指向的徑向凸緣21，用于將撓性件19安裝至支撐件15 的凸緣部17。凸緣21通過多個(gè)螺栓23夾緊在凸緣部17與夾緊環(huán)22之間。凸緣21的徑向外部具有軸向指向的突出部23，且配合的夾緊環(huán)22的徑向內(nèi)部具 有與凸緣21互補(bǔ)的形狀，以便凸緣21被有效地鎖定。撓性件19的下端具有相應(yīng)的凸緣， 該相應(yīng)的凸緣以與上述相似的方式連接至封套的端壁14。
權(quán)利要求
1.一種波浪發(fā)電設(shè)備，所述波浪發(fā)電設(shè)備用于產(chǎn)生電能并包括直線發(fā)電機(jī)( 和設(shè)置 用于在海上漂浮的浮體(1)，所述直線發(fā)電機(jī)具有定子( 和沿中心軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平移 件(6)，所述定子( 設(shè)置成固定在海床中，且所述平移件(6)通過連接裝置(3，7)連接至 所述浮體(1)，其特征在于，所述波浪發(fā)電單元包括封裝所述發(fā)電機(jī)( 并具有上端壁(14) 的水密性封套G)，所述上端壁具有開口，所述連接裝置(7)延伸通過所述開口，所述開口 設(shè)置有密封所述連接裝置(7)的密封件(12)，所述密封件撓性地安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，連接裝置(3，7)的至少一部分是 桿元件(7)，所述部分延伸通過所述開口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述密封件(12)的撓性安 裝使得其允許所述密封件的側(cè)向和角向運(yùn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述密封件(1 由通過撓性件 (19)安裝在所述上端壁(14)上的支撐件(1 支撐，所述撓性件水密性連接至所述支撐件 (15)和所述上端壁(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述撓性件(15)由諸如橡膠的 彈性材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4和5所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述撓性件(1 與所述桿 (7)同軸，并具有至少一個(gè)當(dāng)從外部看時(shí)在無載狀態(tài)下在縱向?yàn)橥蛊鹦螤畹牟糠?0)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述撓性件(1 在每端均具有 安裝凸緣(21)，一個(gè)凸緣通過螺栓被夾緊在一夾緊環(huán)0 與所述支撐件(15) 的凸緣部(17)之間，另一個(gè)凸緣通過螺栓被夾緊在一夾緊環(huán)與所述上端壁(14)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，每個(gè)凸緣具有徑向外部 02)，所述徑向外部具有比所述凸緣的徑向內(nèi)部大的軸向厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述密封件(15)的 軸向延伸比其徑向延伸大，優(yōu)選地至少是其徑向延伸的兩倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述密封件(15)包 括多個(gè)密封單元(18)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的波浪發(fā)電設(shè)備，其特征在于，所述封套填充有 超壓氣體，優(yōu)選為N2。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的波浪發(fā)電設(shè)備的使用，用于產(chǎn)生電能以供應(yīng)至 電力網(wǎng)。
13.—種產(chǎn)生電能的方法，所述方法通過提供浮體以在海洋上漂浮、提供具有定子和沿 中心軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平移件的直線發(fā)電機(jī)、將所述定子固定在海床中以及通過連接裝置將 所述平移件連接至所述浮體產(chǎn)生電能，其特征在于，所述方法通過還將所述發(fā)電機(jī)封裝在 水密性封套中、設(shè)置所述連接裝置以延伸通過所述封套上端壁中的開口、密封通過所述開 口的所述連接裝置以及撓性安裝所述密封件產(chǎn)生電能。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法通過根據(jù)權(quán)利要求1-11中任 一項(xiàng)所述的波浪發(fā)電設(shè)備實(shí)施。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生電能的波浪發(fā)電設(shè)備。其包括設(shè)置成用于在海上漂浮的浮體(1)和直線發(fā)電機(jī)(2)，該直線發(fā)電機(jī)具有定子(5)和沿中心軸線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的平移件(8)。定子(5)設(shè)置成固定在海床中，且平移件(8)通過連接裝置(3，7)連接至浮體(1)。根據(jù)本發(fā)明，發(fā)電機(jī)(2)封裝在具有上端壁的水密性封套(4)中，該上端壁具有開口，連接裝置(7)延伸通過該開口。開口具有密封靠著連接裝置(7)的密封件(12)。密封件(12)撓性地安裝。本發(fā)明還涉及該波浪發(fā)電設(shè)備的使用和產(chǎn)生電能的方法。
文檔編號(hào)F03B13/18GK102132032SQ200880130889
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者埃蘭·斯特倫斯泰特, 斯特凡·古斯塔夫松 申請(qǐng)人:西貝斯特公司