一种利用海流能的可变形水轮机发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种利用海流能的可变形水轮机发电装置，当本装置受到海流冲击时，装置的第一叶片和第二叶片在海流冲击作用下发生变形，叶片向外扩张，进而增大了与水流的接触面积，从而为本装置提供有效的转矩作用；同时第三叶片和第四叶片在连动机构带动以及海流冲击的复合作用下发生变形，减少了沿水流冲击方向上的投影面积，进而显著减少了第三叶片和第四叶片对水轮机的阻转矩影响，四个叶片在合转矩的作用下发生旋转进而提高水轮机装置的能量转换效率，解决了传统萨沃纽斯水轮机的能量转化率较低的技术难题。量转化率较低的技术难题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用海流能的可变形水轮机发电装置


[0001]本专利技术属于海洋可再生能源开发与利用
，具体涉及一种利用海流能的可变形水轮机发电装置。

技术介绍

[0002]水轮机是将水流冲击的能量转换为旋转机械能的动力机械，是水力发电行业必不可少的组成部分，是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备。水轮机根据结构形式主要分为：水平轴式、垂直轴式以及振荡水翼。其中垂直轴水轮机具有不区分流向捕能、叶片结构简单、成本低、易加工、工作转速较低等优点，因此，垂直轴水轮机的发展潜力巨大。
[0003]萨沃纽斯水轮机作为垂直轴水轮机的一种，其通常由两个相同半圆筒形叶片构成，且两枚半圆筒形的叶片在安装时呈现出S型，所以萨沃纽斯水轮机也被称为S型水轮机，这种水轮机叶片的设计方式能产生很大的转矩，能以较低流速的海流启动，而且不受水流方向限制，故经常用于水力或风力发电等。
[0004]但是传统萨沃纽斯水轮机一直存在一个明显的弊端，即能量的转化率比较低，即使在近海面流速为1m/s的水流条件下该水轮机最大转化率也不会超过25％，其主要原因是：当水流冲击萨沃纽斯水轮机时，萨沃纽斯水轮机的两个叶片中有一个叶片是凹面侧对着水流方向，另一个叶片是凸面侧对着水流方向，这就导致凹面侧叶片给水轮机产生有效转矩，凸面侧叶片给水轮机产生阻转矩，两个叶片的合转矩的作用下发生旋转，进而带动发电机发电，由此可见，凸面侧叶片产生的阻转矩作用导致萨沃纽斯水轮机的能量转化率降低。因此，若是凸面侧叶片能够在水流冲击时自动减小沿水流方向上的投影面积，那么将会有效减少叶片对水轮机产生的阻转矩影响。
[0005]基于此，提出一种在海流冲击下叶片能够自动变形的水轮机发电装置，当本装置受到海流冲击时，本装置的叶片能够自动变形从而减少凸面侧的阻转矩，进而提高本装置的能量转换效率，所以本装置有非常高的实际应用价值。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对上述提到的问题，提出一种利用海流能的可变形水轮机发电装置，当本水轮机装置受到海流冲击时，水轮机的凹面侧叶片在海流冲击作用下发生变形，凹面侧叶片与水流的接触面积增大，进而给水轮机提供转矩作用；同时凸面侧叶片在连动机构带动以及海流冲击的复合作用下发生变形，减少了沿水流冲击方向上的投影面积，进而显著减少了凸面侧叶片对水轮机产生的阻转矩影响，凹面侧叶片和凸面侧叶片在合转矩的作用下发生旋转进而提高水轮机装置的能量转换效率。
[0007]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“凹面侧叶片”指的是可以使水轮机产生有效转矩的叶片；术语“凸面侧叶片”指的是可以使水轮机产生阻转矩的叶片一侧。
[0008]本专利技术装置包括：上底座、下底座、固定轴、第一叶片、第二叶片、第三叶片、第四叶
片、A横架、B横架、连接架、第一圆柱、第二圆柱、第三圆柱、第四圆柱、第一滑块、第二滑块、第一弧形轨道、第二弧形轨道、第三弧形轨道、第四弧形轨道、第一直线轨道、第二直线轨道、固定座、外齿轮、发电机、齿轮和转轴。
[0009]所述上底座与下底座均是具有一定厚度的圆柱体结构，上底座和下底座的直径相等且同轴心布置，在上底座和下底座之间通过两根固定轴进行固定。
[0010]所述第一叶片、第二叶片、第三叶片、第四叶片相同，以第一叶片为例，第一叶片的截面形状为弧形，叶片的弧长为L，L通常取值在0.4m
‑
0.6m之间；叶片对应的圆心角为β，β通常取值在60
°‑
80
°
之间；叶片厚度为t，t通常取值在15mm
‑
30mm之间。
[0011]所述第一叶片、第二叶片通过卷圆结构与上述其中一根固定轴转动配合，所述第三叶片、第四叶片通过卷圆结构与另一根固定轴转动配合。叶片的高度略短于固定轴高度，在第一叶片上设有第一弧形轨道，在第二叶片上设有第二弧形轨道，在第三叶片上设有第三弧形轨道、第四叶片上设有第四弧形轨道。所述第一弧形轨道、第二弧形轨道、第三弧形轨道、第四弧形轨道相同。
[0012]所述A横架底面的两端分别固定连接第一圆柱和第二圆柱，所述B横架底面的两端分别固定连接第三圆柱和第四圆柱，所述第一圆柱、第二圆柱、第三圆柱、第四圆柱相同。所述连接架刚性连接于A横架和B横架的中间位置，使A横架与B横架成为一体结构，所述第一滑块在A横架中间位置并固定在连接架的一端，所述第二滑块在B横架中间位置并固定在连接架的另一端。
[0013]所述第一圆柱的直径和高度分别等于第一弧形轨道的宽度和深度，第一圆柱与第一弧形轨道可以实现滑动配合，同理，所述第二圆柱与第二弧形轨道实现滑动配合，所述第三圆柱与第三弧形轨道实现滑动配合，所述第四圆柱与第四弧形轨道实现滑动配合。
[0014]所述第一直线轨道、第二直线轨道均设置在上底座上，所述第一滑块可以沿第一直线轨道移动，所述第二滑块可以沿第二直线轨道移动。
[0015]上述仅对单个水轮机装置进行描述，实际上，本专利技术是由相同的a装置、b装置和c装置依次叠加组成，a装置在最底部，b装置沿a装置的转动轴线转动60度后固定在a装置上，c装置沿b装置的转动轴线转动60度后固定在b装置上。
[0016]所述固定座固定在海流能丰富的场所区域。所述转轴固定在固定座上，在转轴中间部分固定支撑板，在支撑板上固定发电机，在发电机输出轴上安装齿轮；在a装置的下底座底面设置有圆形凸台，所述圆形凸台通过轴承与转轴转动配合，在圆形凸台上固定外齿轮；所述外齿轮与发电机输出轴上的齿轮满足啮合传动条件。
[0017]当a装置受到水流冲击时，假设第一叶片和第二叶片为凹面侧叶片，第三叶片和第四叶片为凸面侧叶片，则第一叶片、第二叶片在水流冲击作用下发生变形，进而带动第一滑块沿第一直线轨道移动，从而带动A横架上的第一圆柱、第二圆柱分别沿第一弧形轨道、第二弧形轨道上滑动，当第一滑块移动到极限位置时停止移动，此时，第一叶片、第二叶片增大了与水流的接触面积，进而为a装置提供较高的有效转矩作用；在第一叶片和第二叶片变形的同时，第三叶片和第四叶片在连动机构带动以及受水流冲击的复合作用下发生变形，进而减少沿水流冲击方向上的投影面积，从而减少第三叶片、第四叶片对水轮机产生的阻转矩影响，提高了a装置的能量转换效率。本专利技术的a装置、b装置、c装置转动过程中会带动外齿轮做同步转动，外齿轮与发电机输出轴上的齿轮啮合传动，进而实现发电机发电。
[0018]本专利技术有益效果：
[0019]1.本专利技术提出一种可变形水轮机发电装置，本水轮机装置在受到海流冲击时，水轮机中凸面侧叶片会发生变形，从而减少沿海流冲击方向上的投影面积，进而减少凸面侧叶片对水轮机产生的阻转矩影响，实际上增加了水轮机的有效转矩，提高了水轮机的能量转换效率，解决了传统萨沃纽斯水轮机的能量转化率比较低的技术难题。
[0020]2.本专利技术在水轮机的凹面侧叶片和凸面侧叶片之间采用一套连动机构，当海流冲击水轮机时，水轮机的叶片可以自动变形，结构巧妙，易于实现，便于推广。
附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用海流能的可变形水轮机发电装置，其特征在于：所述该装置包括上底座(1)、下底座(2)、固定轴(3)、第一叶片(4)、第二叶片(5)、第三叶片(6)、第四叶片(7)、A横架(8)、B横架(9)、连接架(10)、第一圆柱(11)、第二圆柱(12)、第三圆柱(13)、第四圆柱(14)、第一滑块(15)、第二滑块(16)、第一弧形轨道(17)、第二弧形轨道(18)、第三弧形轨道(19)、第四弧形轨道(20)、第一直线轨道(21)、第二直线轨道(22)、固定座(23)、外齿轮(24)、发电机(25)、齿轮(26)和转轴(27)，所述上底座(1)与下底座(2)之间通过两根固定轴(3)进行固定，所述第一叶片(4)、第二叶片(5)通过卷圆结构与其中一根固定轴(3)转动配合，所述第三叶片(6)、第四叶片(7)通过卷圆结构与另一根固定轴(3)转动配合，在第一叶片(4)上设有第一弧形轨道(17)，在第二叶片(5)上设有第二弧形轨道(18)，在第三叶片(6)上设有第三弧形轨道(19)，在第四叶片(7)上设有第四弧形轨道(20)，所述A横架(8)底面的两端分别固定连接第一圆柱(11)和第二圆柱(12)，所述B横架(9)底面的两端分别固定连接第三圆柱(13)和第四圆柱(14)，所述连接架(10)刚性连接于A横架(8)和B横架(9)的中间位置，所述第一滑块(15)在A横架(8)中间位置并固定在连接架(10)的一端，所述第二滑块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博洋，郭超，张宝收，郝宗睿，吕竞泽，张荣秀，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：