[发明专利]一种与单桩式海上风机结合的振荡水柱式波能发电装置及发电方法

权利要求书

1.一种与单桩式海上风机结合的振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：在海上风机的中空桩柱上低于海面的位置等间隔开设四个等高度的椭圆形孔，所述椭圆形孔的长轴在竖直方向上，在海上风机的中空桩柱上高于海面的位置开设通风口，从而在中空桩柱位于通风口和椭圆形孔之间的部位形成气室，在气室的内壁上布置两块相对的半球形导流罩，在两块导流罩之间的间隙上竖向安装透平，由一个与水平轴固定连接的锥形齿轮和一个与竖直轴固定连接的锥形齿轮组成锥形齿轮组，锥形齿轮组内的两个锥形齿轮之间彼此啮合，透平的透平轴与锥形齿轮组的竖直轴传动连接，锥形齿轮组的水平轴则通过联轴器与放置在水平平台上的发电机的动力输入轴传动连接。

2.根据权利要求1所述与单桩式海上风机结合的振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：海上风机的塔架通过法兰固定安装至中空桩柱的顶部；中空桩柱为中空的金属圆柱体桩柱。

3.根据权利要求1所述与单桩式海上风机结合的振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：椭圆形孔的顶端需要低于海面在设计低水位时的海浪波谷，使椭圆形孔始终浸没于海面之下。

4.根据权利要求1所述与单桩式海上风机结合的振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：在通风口上覆盖安装有空气阀门。

5.根据权利要求1所述与单桩式海上风机结合的振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：在气室的内壁上布置两块相对的半球形导流罩，将气室内部分隔成上下两块相通的喇叭形空间。

6.根据权利要求1所述与单桩式海上风机结合的振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：透平安装在两块导流罩之间的距离最近处；发电机发出的电通过电缆送入海上风机的塔架及机舱内。

7.一种与单桩式海上风机结合的振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：在海上风机的中空桩柱上低于海面的位置等间隔开设四个等高度的椭圆形孔，所述椭圆形孔的长轴在竖直方向上，在海上风机的中空桩柱上高于海面的位置开设通风口，从而在中空桩柱位于通风口和椭圆形孔之间的部位形成气室，在气室的内壁上竖向布置喇叭形的导流罩，该导流罩的大口朝下，小口则通过水平管道与通风口相通，在水平管道上布置透平式发电机。

8.一种与单桩式海上风机结合的振荡水柱式波能发电装置，其特征在于：在海上风机的中空桩柱上低于海面的位置等间隔开设四个等高度的椭圆形孔，所述椭圆形孔的长轴在竖直方向上，在海上风机的中空桩柱上高于海面的位置开设通风口，从而在中空桩柱位于通风口和椭圆形孔之间的部位形成气室，在气室的内壁上竖向布置导流罩，该导流罩的底部口大，顶部通过水平管道与通风口相通，在水平管道上布置透平式发电机，导流罩的底部和顶部之间则通过一段贴在气室内壁上的管道相通。

9.一种发电方法，使用权利要求1所述的发电装置，其特征在于：发电装置安装就位并启动后，海水通过椭圆形孔进入气室，在海浪上升至波峰的过程中，气室内水位升高、空气体积变小、气压增大，在气室内气压大于外界大气压后，气流沿着导流罩从通风口排出气室，在此过程中气流可以带动透平旋转，在海浪下降至波谷的过程中，气室内水位降低、空气体积增大、气压减小，在气室内气压小于外界大气压后，外界空气流从通风口进入气室、并沿着导流罩自上至下流动，在流动的过程中可以带动透平旋转，无论是进气还是出气，透平的旋转方向均相同，锥形齿轮组内彼此啮合的两个锥形齿轮将透平轴的竖向旋转转化为发电机动力输入轴的横向旋转，从而驱动发电机发电。

10.根据权利要求9所述的发电方法，其特征在于：发电机发出的电一部分可为海上风机的内部控制系统、变桨偏航系统和电梯供电，一部分存入蓄电池中，当海上风机发出的电不足时，启动蓄电池放电，补偿输出功率，保持电力输出稳定，一部分与海上风机发出的电一起并入电网。