一种浪轮机及海洋浪轮机式水能发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种浪轮机及海洋浪轮机式水能发电装置，该浪轮机包括转轮主轴、转动叶片和转动叶窗，转轮主轴与转动叶片固定连接，转动叶片上设有窗口，窗口远离转轮主轴的一侧设有带轴承套的转动子轴，轴承套与转动叶窗固定连接，转动叶窗靠近转轮主轴的一侧的横截面呈L型，窗口靠近转轮主轴的一侧设有窗挡。本发明专利技术中采用在转动叶片上设置只能往叶片凹面开启的单向旋转的转动叶窗的方式，使得转动叶片不仅俘获波浪能，而且俘获海流能，充分利用海洋中的能量，提高能量转换效率。本发明专利技术中采用动力输出控制的方式，使得浪轮机转动圆频率与波频相等，确保转动叶窗的位置相对于转轮始终保持不变，避免转动叶窗频繁开闭，进而提高浪轮机的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种浪轮机及海洋浪轮机式水能发电装置
本专利技术涉及海洋能利用
，特别是涉及浪轮机及海洋浪轮机式水能发电装置。
技术介绍
众所周知，能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。随着国民经济的快速发展和工业化的推进，我国对能源的需求急剧增长，能源安全形势极为严峻。目前，大量的能源消耗、不合理的能源消费结构和较低的能源使用效率不仅挑战国家的能源安全，而且带来了一系列环境问题。因此，可再生能源因清洁环保、资源潜力大，人类可持续利用，在世界各国越来越受到重视，成为新一轮能源技术革命的动力。目前，波浪能是海洋能中能流密度最大、分布最广、可开发潜力巨大的一种清洁可再生能源，是各国海洋能研究开发的重点之一，它的开发利用对于我国可再生能源利用及能源结构调整具有重要意义。波浪能利用的关键技术是波浪能转换装置，通常波浪能要经过三级转换：第一级为能量吸收系统，吸收波浪中的动能和势能；第二级为能量转换系统，即将动能和/或势能转换为机械能；第三级为能量的实际利用，目前主要用于发电，部分还用于供水和海水淡化等。目前，现有的波浪能利用装置中，绝大多数都采用液压系统的三级转换，转换环节相对较多、结构相对复杂、转换效率偏低、成本偏高和维护不便。国内外波浪能利用的专利很多，但是由于波浪能的不稳定性，波浪能转换装置成本高、规模小、技术不成熟等，尚未进入商业化开发利用阶段。现有的海洋波浪能转换装置一般只能利用单一种类的波浪能，而不能同时利用波浪能和海流能，且结构复杂，不利于市场化。如何设计一种装置，其结构简单、转换环节少，且能同时俘获波浪能和海流能，充分俘获其能量，提高转换效率和年发电量，是当前研究的趋势。非专利文献“轮机式浪流发电装置的设计与数值模拟研究”(雷道涛.上海海洋大学，硕士学位论文)中介绍了一种轮机式浪流发电装置，设计了一种以由平行于转轴的五片机翼分别等间距固定于轮辐所组成的水轮机作为浪流俘获装置的小型、模块化海洋能发电装置。该装置通过能量吸收转化效率高的水轮机，俘获海洋海流能，而没有考虑俘获波浪能。能量转化环节采用水轮机主轴与发电机直接相连，实现能量单级传动，较好解决了传统发电装置多级转换系统能量转化效率低等问题。整个装置利用浮筒漂浮海面，锚链系泊，数据远程控制，离岸运行，但该轮机式与传统的海流轮机相同，能否有效俘获波浪能并没有开展研究。中国专利技术专利说明说书“CN104314734A”公开了一种船式浪流发电装置，包括船体，设置于船体中间的海流能收集器，两个对称设置于所述海流能收集器左、右侧面上的海流能发电机，两个对称设置于波浪能收集器左、右两侧的船体上的波浪能收集器，设置于所述波浪能收集器上方的波浪能发电机和两个对称设置于船体两端的船体阻尼机构。该专利技术集成了波浪能采集系统和海流能采集系统于一体的装置，而波浪能俘获只是采用非轮机式的技术。中国专利技术专利说明说书“CN102168641A”公开了一种海洋波能水轮机式发动机，包括海上工作平台，至少一组波能转换单元，所述波能转换单元包括水轮机，在所述海上工作平台上设有数量与波能转换单元相应的腔室，腔室的下端为敞口并与海水贯通，腔室顶部的中央部位设有与大气贯通的水流通道，所述水轮机安装于所述腔室和/或水流通道内。该专利技术可以充分利用波浪涌起的推力，实际上是利用波浪所产生的位能推动水轮机工作，具有导流和聚能作用，提高发动机效能。中国专利技术专利说明书“CN106704078A”(S型双流向海洋发电装置)公开了一种S型双流向海洋发电装置，该装置由两块S型挡板和一个叶轮组成。由于叶轮都在水里，叶轮转动时将会受到较大的水体阻力从而不利于提高叶轮的效率。该装置把多个发电单元连接起来可实现不同规模发电。以上发电装置的结构相对简单，在俘获波浪能的同时还能俘获一定数量的海流能，但发电效率还有待进一步测试。海洋能转换装置的发展趋势为高效率、高可靠性、低造价、易维护、环保，且结构简单易推广利用。为此，将简化结构，充分利用海洋中的波浪能与海流能，高效俘获其动能和/或势能，考虑设计一种波浪能与海流能一体化利用与转化的单一海洋浪轮机式的水能发电装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构简单、俘能效率高、能量转换效率高的浪轮机及海洋浪轮机式水能发电装置，使得现有技术中存在的结构复杂、不能同时俘获波浪能和波浪能导致俘能效率低以及能量转换系统复杂导致能量转换效率低的问题得以解决。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种浪轮机，包括转轮主轴、转动叶片和转动叶窗，所述转轮主轴与所述转动叶片固定连接，所述转动叶片上开设有一贯通的窗口，所述窗口远离所述转轮主轴的一侧设有带轴承套的转动子轴，所述轴承套与所述转动叶窗固定连接，所述转动叶窗靠近所述转轮主轴的一侧的横截面呈L型，所述窗口靠近所述转轮主轴的一侧设置有窗挡，所述窗挡的横截面为反向倒置的L型，所述转动叶窗的L型结构与所述窗挡的反向倒置的L型结构可咬合连接。优选的，所述转动叶片至少为1个，每个所述转动叶片均匀设置在所述转轮主轴上。优选的，所述转动叶窗至少为一个。本专利技术还提供一种海洋浪轮机式水能发电装置，包括海洋水能采集系统和海洋水能转换系统，所述海洋水能采集系统包括上述所述的浪轮机和浮式结构，所述浪轮机包括转轮主轴、转动叶片和转动叶窗，所述转轮主轴与所述转动叶片固定连接，所述转轮主轴通过主轴轴承与所述浮式结构相连接，所述转动叶片上开设有一贯通的窗口，所述窗口远离所述转轮主轴的一侧设有带轴承套的转动子轴，所述轴承套与所述转动叶窗固定连接，所述转动叶窗靠近所述转轮主轴的一侧的横截面呈L型，所述窗口靠近所述转轮主轴的一侧设置有窗挡，所述窗挡的横截面为反向倒置的L型，所述转动叶窗的L型结构与所述窗挡的反向倒置的L型结构可咬合连接；所述海洋水能转换系统包括发电机，所述发电机与所述转轮主轴相连接。优选的，所述海洋浪轮机式水能发电装置还包括锚泊系统，所述锚泊系统与所述浮式结构相连接；优选的，所述海洋浪轮机式水能发电装置还包括桩柱及其基础，所述桩柱用于固定发电装置，所述桩柱并与海床面上的基础相连接。优选的，所述海洋水能转换系统还包括一变速箱和动力输出控制器，所述变速箱设置在所述发电机与所述转轮主轴之间，所述动力输出控制器与所述发电机相连接。优选的，所述转动叶片的形状为弧形曲面的斗状，所述转动叶窗的形状为弧形曲面或者矩形平面。优选的，所述浪轮机至少为一个。优选的，所述浮式结构包括由上至下依次连接的上浮体、中空柱和下浮体，所述转轮主轴通过主轴轴承与两个所述中空柱相连接，和/或所述转轮主轴通过主轴轴承分别与所述上浮体和所述下浮体相连接。优选的，所述上浮体和所述下浮体均为环状结构，所述环状结构的横断面为圆形或矩形。本专利技术相对于现有技术取得了以下有益效果：1、本专利技术的浪轮机及海洋浪轮机式水能发电装置中采用在转动叶片上设置可单向旋转的转动叶窗的方式，使得转动叶片只能发生单向绕轴转动，进而使得转动叶片不仅俘获海洋中的波浪能，还可以俘获海洋中的海流能，充分利用海洋水体中的能量，从而提高能量转换效率，避免了现有叶片只能用于稳定的海流能，而不能用于波浪能的问题，使得波浪能利用装置和波浪能利用装置结合为一个整体，减小了装置的结构体积。2、本专利技术的浪轮机及海洋浪轮机式水能发电装置中采用转动叶片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浪轮机，其特征在于，包括转轮主轴、转动叶片和转动叶窗，所述转轮主轴与所述转动叶片固定连接，所述转动叶片上开设有一贯通的窗口，所述窗口远离所述转轮主轴的一侧设有带轴承套的转动子轴，所述轴承套与所述转动叶窗固定连接，所述转动叶窗靠近所述转轮主轴的一侧的横截面呈L型，所述窗口靠近所述转轮主轴的一侧设置有窗挡，所述窗挡的横截面为反向倒置的L型，所述转动叶窗的L型结构与所述窗挡的反向倒置的L型结构可咬合连接。

【技术特征摘要】
1.一种浪轮机，其特征在于，包括转轮主轴、转动叶片和转动叶窗，所述转轮主轴与所述转动叶片固定连接，所述转动叶片上开设有一贯通的窗口，所述窗口远离所述转轮主轴的一侧设有带轴承套的转动子轴，所述轴承套与所述转动叶窗固定连接，所述转动叶窗靠近所述转轮主轴的一侧的横截面呈L型，所述窗口靠近所述转轮主轴的一侧设置有窗挡，所述窗挡的横截面为反向倒置的L型，所述转动叶窗的L型结构与所述窗挡的反向倒置的L型结构可咬合连接。2.根据权利要求1所述的浪轮机，其特征在于，所述转动叶片至少为一个，每个所述转动叶片均匀设置在所述转轮主轴上。3.根据权利要求1所述的浪轮机，其特征在于，所述转动叶窗至少为一个。4.一种海洋浪轮机式水能发电装置，其特征在于，包括海洋水能采集系统和海洋水能转换系统，所述海洋水能采集系统包括如权利要求1-3任一项所述的浪轮机和浮式结构，所述浪轮机包括转轮主轴、转动叶片和转动叶窗，所述转轮主轴与所述转动叶片固定连接，所述转轮主轴通过主轴轴承与所述浮式结构相连接，所述转动叶片上开设有一贯通的窗口，所述窗口远离所述转轮主轴的一侧设有带轴承套的转动子轴，所述轴承套与所述转动叶窗固定连接，所述转动叶窗靠近所述转轮主轴的一侧的横截面呈L型，所述窗口靠近所述转轮主轴的一侧设置有窗挡，所述窗挡的横截面为反向倒置的L型，所述转动叶窗的L型结构与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永良，郑双凌，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11