一种水能利用系统及其水能转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种水能利用系统及其水能转换装置，水能利用系统包括水能转换装置和用于将水能转换装置限位于水中的限位装置，水能转换装置包括水下水轮机，水下水轮机的外围设置有具有囊腔的环状囊，环状囊围成沿前后方向延伸的水流导流通道，水下水轮机通过水轮机支架与水流导流通道的通道壁相连。本发明专利技术解决了现有水能转换装置中的伞锚与水下水轮机需要各自独立的绳缆连接而导致水能转换装置结构复杂的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新能源利用领域中的水能利用系统及其水能转换装置。
技术介绍
随着石油资源的日益紧张，可再生能源的利用开发显得尤为重要，海洋、河流的水能资源作为一种可再生能源，其蕴藏量是十分巨大的。目前大多数的海洋渔船、海上平台等海上作业单元的电力供应都是依靠柴油发电机来实现的，这种发电方式不仅经济成本高，而且还会对水域环境造成污染。为了实现对水流能源的利用，中国专利CN102588192A公开了“一种海洋能发电装置”，该发电装置包括通过收放绳与海上作业单元相连的浮子和使用时置于水中的水能转换装置，水能转换装置包括通过悬挂缆绳悬挂于浮子上的发电单元，发电单元包括艇壳及设置于艇壳内的水下水轮机和与水下水轮机传动连接的发电机。水能转换装置还包括使用时位于水中的伞锚，伞锚通过伞锚绳与海上作业单元相连，伞锚的出水口通过出水管道与水下水轮机的进水口相连。当需要装置发电时，工作人员将该发电装置的发电单元和伞锚置于水中，浮子在竖直方向上抵消发电单元的重力，浮子的位置被收放绳控制。伞锚对海水具有汇集作用，当伞锚在海水中展开后，伞锚出水口会产生高速流动的海水，这股水流被导向水下水轮机，水下水轮机带动发电机做功发电，经水下水轮机后的水流经艇壳上出水口排走，发电机发出的电能输送至海上作业单元之上。现有的这种海洋能发电装置存在的问题在于：伞锚由单层柔性材质制成，不具有刚性支撑能力，因此只能将水能转换装置通过一根独立的悬挂缆绳连接于浮子上，而伞锚则通过一根独立的伞锚绳与海上作业单元相连，整个装置的结构比较复杂，且占用空间较大，不利于发电装置的高密度布置；此外，当水流流速变大时，水下水轮机的转速也会随之提高，导致发电机的输出功率不稳定。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种水能转换装置，以解决现有水能转换装置中的伞锚与水下水轮机需要各自独立的绳缆连接而导致水能转换装置结构复杂的问题；本专利技术的目的还在于提供一种使用该水能转换装置的水能利用系统。为了解决上述问题，本专利技术中水能转换装置的技术方案为：水能转换装置，包括水下水轮机，水下水轮机的外围设置有具有囊腔的环状囊，环状囊围成沿前后方向延伸的水流导流通道，水下水轮机通过水轮机支架与水流导流通道的通道壁相连。所述囊腔中填充有水、发泡材料或者气体。水流导流通道的前端具有由前至后口径逐渐变小的渐缩段，所述水下水轮机设置于所述渐缩段的喉部位置处。环状囊上于所述水流导流通道的外围设置有多个沿环状囊周向顺序布置的沿前后方向延伸的冲压水室，各冲压水室均具有位于所述环状囊前端的水室进水口和位于所述涡轮机的涡轮叶片旁的水室出水口。各冲压水室以环状囊的中心线同趋势扭转偏斜以使得水室出水口的朝向与涡轮叶片的转动方向一致。环状囊的内部设置有刚性的支撑骨架。环状囊上设置有沿左右方向延伸的平衡翼，在垂直于左右方向的截面上平衡翼的上、下表面均为外凸的弧形结构，上表面的截面周长小于下表面的截面周长。供所述水轮机支架连接的所述水流导流通道壁处设置有筒形的刚性支撑结构。本专利技术中水能利用系统的技术方案为：水能利用系统，包括水能转换装置和用于将水能转换装置限位于水中的限位装置，水能转换装置包括水下水轮机，水下水轮机的外围设置有具有囊腔的环状囊，环状囊围成沿前后方向延伸的水流导流通道，水下水轮机通过水轮机支架与水流导流通道的通道壁相连。水流导流通道的前端具有由前至后口径逐渐变小的渐缩段，所述水下水轮机设置于所述渐缩段的喉部位置处，环状囊上于所述水流导流通道的外围设置有多个沿环状囊周向顺序布置的沿前后方向延伸的冲压水室，各冲压水室均具有位于所述环状囊前端的水室进水口和位于所述涡轮机的涡轮叶片旁的水室出水口。各冲压水室以环状囊的中心线同趋势扭转偏斜以使得水室出水口的朝向与涡轮叶片的转动方向一致。限位装置包括用于设置于水面或者水面以上的工作台，工作台上设置有卷扬装置，水能转换装置的环状囊通过缆绳与卷扬装置相连，环状囊上设置有沿左右方向延伸的平衡翼，在垂直于左右方向的截面上平衡翼的上、下表面均为外凸的弧形结构，上表面的截面周长小于下表面的截面周长，缆绳上串设有弹簧，或者缆绳上串设有力传感器，限位装置还包括与所述力传感器采样连接并与所述卷扬装置控制连接的控制器。限位装置包括用于漂浮于水面的漂流浮体和作业浮体，漂流浮体与水底锚相连，作业浮体与漂流浮体可拆连接，水能转换装置连接于作业浮体上。限位装置包括漂浮于水面上的作业浮体，作业浮体通过锚缆绳与水底锚相连，水能转换装置通过漂浮缆绳与锚缆绳相连。限位装置包括漂浮于水面上的作业浮体，作业浮体通过锚缆绳与水底锚相连，锚缆绳上串设有至少一个所述的水能转换装置。限位装置包括用于漂浮于水面上的作业浮体，作业浮体通过锚缆绳与水底锚相连，作业浮体上还连接有漂浮缆绳，漂浮缆绳远离作业浮体的一端设置有用于浮于水面上的平衡浮体，漂浮缆绳上连接有至少一个所述水能转换装置。各水能转换装置的高低均不同。限位装置包括漂浮于水面上的作业浮体，作业浮体通过锚缆绳与水底锚相连，作业浮体上连接有至少一个沿左右方向延伸的横向刚性杆，在横向刚性杆上连接有至少两个沿左右方向间隔布置的漂浮缆绳，各漂浮缆绳上均顺次设置有至少两个所述的水能转换装置。限位装置包括漂浮于水面上的作业浮体，作业浮体通过锚缆绳与水底锚相连，作业浮体或者所述锚缆绳上连接有多个所述的水能转换装置，各水能转换装置的水下水轮机上均同轴连接有水泵，作业浮体上设置有通过水管与各水泵的出水口相连的水上水轮机。限位装置包括漂浮于水面上的作业浮体，作业浮体通过锚缆绳与水底锚相连，水能转换装置设置于所述作业浮体的底部。本专利技术的有益效果为：使用时，可以向环状囊内填充水、发泡材料或气体等填充介质来对环状囊提供一定的支撑力，从而为水轮机提供可靠支撑，可以将水轮机连接于环状囊的内壁上，水流经环状囊围成的水流导流通道来向驱动水轮机动作，这样一方面可以减小产品的整体尺寸，同时仅需对环状囊限位就可以实现对水能转化装置的限位，有利于简化水能转换装置的结构，环状囊也有利于减小产品的重量，降低产品的成本。附图说明图1是本专利技术中水能利用系统的实施例1的结构示意图；图2是图1中当水流速度较大时，卷扬装置放绳前、后的状态示意图；图3是本专利技术中水能利用系统的实施例2的结构示意图；图4是本专利技术中水能利用系统的实施例3的结构示意图；图5是本专利技术中水能利用系统的实施例4的结构示意图；图6是本专利技术中水能利用系统的实施例5的结构示意图；图7是本专利技术中水能利用系统的实施例6的结构示意图；图8是本专利技术中水能利用系统的实施例7中水能转换装置的结构示意图；图9是图8中冲压水室的结构示意图；图10是本专利技术中水能利用系统的实施例8中的冲压水室的结构示意图；图11是本专利技术中水能利用系统的实施例9中的水能转换装置的结构示意图；图12是本专利技术中水能利用系统的实施例10中的水能转换装置的结构示意图；图13是本专利技术中水能利用系统的实施例11的结构示意图；图14是本专利技术中水能利用系统的实施例12的结构示意图；图15是实施例12中投切机构的结构示意图；图16是实施例12中投切机构切断对应发电时的状态示意图；图17是本专利技术中水能利用系统的实施例13的结构示意图；图18是本专利技术中水能利用系统的实施例14的结构示意图；图19是本专利技术中水能利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
水能转换装置，包括水下水轮机，其特征在于：水下水轮机的外围设置有具有囊腔的环状囊，环状囊围成沿前后方向延伸的水流导流通道，水下水轮机通过水轮机支架与水流导流通道的通道壁相连。

【技术特征摘要】
1.水能转换装置，包括水下水轮机，其特征在于：水下水轮机的外围设置有具有囊腔的环状囊，环状囊围成沿前后方向延伸的水流导流通道，水下水轮机通过水轮机支架与水流导流通道的通道壁相连。2.根据权利要求1所述的水能转换装置，其特征在于：所述囊腔中填充有水、发泡材料或者气体。3.根据权利要求1所述的水能转换装置，其特征在于：水流导流通道的前端具有由前至后口径逐渐变小的渐缩段，所述水下水轮机设置于所述渐缩段的喉部位置处。4.根据权利要求3所述的水能转换装置，其特征在于：环状囊上于所述水流导流通道的外围设置有多个沿环状囊周向顺序布置的沿前后方向延伸的冲压水室，各冲压水室均具有位于所述环状囊前端的水室进水口和位于所述涡轮机的涡轮叶片旁的水室出水口。5.根据权利要求4所述的水能转换装置，其特征在于：各冲压水室以环状囊的中心线同趋势扭转偏斜以使得水室出水口的朝向与涡轮叶片的转动方向一致。6.根据权利要求1所述的水能转换装置，其特征在于：环状囊的内部设置有刚性的支撑骨架。7.根据权利要求1所述的水能转换装置，其特征在于：环状囊上设置有沿左右方向延伸的平衡翼，在垂直于左右方向的截面上平衡翼的上、下表面均为外凸的弧形结构，上表面的截面周长小于下表面的截面周长。8.根据权利要求1~7任意一项所述的水能转换装置，其特征在于：供所述水轮机支架连接的所述水流导流通道壁处设置有筒形的刚性支撑结构。9.水能利用系统，包括水能转换装置和用于将水能转换装置限位于水中的限位装置，水能转换装置包括水下水轮机，其特征在于：水下水轮机的外围设置有具有囊腔的环状囊，环状囊围成沿前后方向延伸的水流导流通道，水下水轮机通过水轮机支架与水流导流通道的通道壁相连。10.根据权利要求9所述的水能利用系统，其特征在于：水流导流通道的前端具有由前至后口径逐渐变小的渐缩段，所述水下水轮机设置于所述渐缩段的喉部位置处，环状囊上于所述水流导流通道的外围设置有多个沿环状囊周向顺序布置的沿前后方向延伸的冲压水室，各冲压水室均具有位于所述环状囊前端的水室进水口和位于所述涡轮机的涡轮叶片旁的水室出水口。11.根据权利要求10所述的水能利用系统，其特征在于：各冲压水室以环状囊的中心线同趋势扭转偏斜以使得水室出水口的朝向与涡轮叶片的转动方向一致。12.根据权利要求9所述的水能利用系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏跃进，苏寄闲，王胜春，
申请(专利权)人：苏跃进，
类型：发明
国别省市：河南;41