水下动力发生器制造技术

本发明专利技术描述了一种用于由水流产生动力的动力发生设备。该动力发生设备包括：发生器；第一叶片部，可运转地安装到该发生器，用于响应从选定的方向流来的水而沿选定的方向旋转；第二叶片部，可运转地安装到该发生器以进行旋转并可运转地连接到该第一叶片部，该第二叶片部与该第一叶片部同轴地设置，并且该第二叶片部设置在该第一叶片部的下游或尾流区内，其中该发生器适于由至少一个上述叶片部驱动，该发生器被同轴地设置在该第一叶片部与该第二叶片部之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及由河流、海流、海底潮汐流以及概括而言的水流的流动来产生可用的动力。
技术介绍
人们已提出多种由水的流动(例如像河流、海流和潮汐流之类的流动)来产生动力和将动力转换为可用动力(通常为电力)的机械。为增大由这些已知机械转换和产生的动力，现已在尝试制造更为庞大的机械。此类尝试造成了多个部件暴露在外，并且这类机械总体上具有更大的机械应力，并已因此产生与期望效果相反的结果。叶片长度已经变得更大，并且对叶片、支杆(strut)和其它部件上的载荷的检查已经成为非常复杂和令人困扰的问题。其结果造成部件本身变得昂贵和复杂，同时建模变得昂贵且费时。同时，产品寿命下降，而维护周期变得更短。本专利技术人开发了一种水下动力发生器装置，该装置尤其适用于由潮汐流和海流来产生动力。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方案，提供一种用于由水流产生动力的动力发生设备，该动力发生设备包括：发生器；第一叶片部，可运转地安装到该发生器，用于响应从选定的方向流来的水而沿选定的方向旋转；第二叶片部，可运转地安装到该发生器以进行旋转并可运转地连接到该第一叶片部，该第二叶片部与该第一叶片部同轴地设置，并且该第二叶片部设置在该第一叶片部的下游或尾流区(wake zone)内；其中，该发生器适于由至少一个上述叶片部驱动，并且该发生器被同轴地设置在该第一叶片部与该第二叶片部之间。在某些配置(方式)中，同轴设置的第一叶片部和第二叶片部分别安装在第一转子和第二转子上。在这种配置中，第一转子和第二转子优选安装在轴组件上，该轴组件包括可运转地联结或连结的多个转子轴，这些转子轴连接在一起，使得第二转子沿与第一转子相同的方向旋转。在其它配置中，设有离合器或制动装置，以便使第一叶片部与第二叶片部脱离。因此在这些配置中，在运行时可借助制动设备将第二叶片部锁定在停止位置或使其完全脱离并允许其自由转动。在可供选用的配置中，在这些叶片部之间可设有一联结装置，该联结装置沿与第一叶片部的方向相反的方向驱动第二叶片部。在另外的多个实施例中，该发生器可通过一独立的发生器轴驱动，该发生器轴可运转地联结到转子轴。可将该发生器轴可运转地连接到一齿轮箱，从而使该发生器轴以比上述转子轴更高或更低的转速转动。然而优选的是，第一和第二转子直接驱动一发生器，并因此被直接安装在一共同的转子轴上，从而使第一和第二转子以相同转速旋转。优选地，上述转子经由毂并借助干涉配合或花键连接而被安装在该轴上。优选地，每个叶片部设有多个叶片。可设有例如像介于2和10之间这样的任何合适数量的叶片。在一种优选形式中，每个叶片部设有三个叶片。在多个优选的配置方案中，第二叶片部的叶片以倾斜定位方式相对于第一叶片部错开地设置，使得当在共同的轴上旋转时，第二叶片部的叶片不会直接被第一叶片部的叶片遮蔽。在选择旋转方向时，一个优选因素是叶片的设置，并且在优选实施例中，叶片的迎角(angle of attach)是固定的，然而在一些实施例中，叶片的斜度(pitch)可以是可变的。在一种更为优选的形式中，两个叶片部包含数量相同、且具有大体上相同的外形(profile，轮廓)和尺寸的叶片。由此在使用中，一个叶片部可能会遮蔽另一个叶片部。可选地，一个转子上的一个叶片部的叶片的外形可以不同于另一个转子上的叶片部的叶片的外形，但优选的是两个叶片部的叶片在数量、长度、横截面和其它主要特征上均相同。优选地，第一和第二转子被以任一合适的间距隔开。在优选实施例中，该间距至少是会使上述叶片被认为是彼此隔开而非彼此邻近的一个距离。优选地，上述叶片部被隔开一有效距离，处于一尾流场或尾流区，并且大体上为叶片的直径d的长度。有利地，本专利技术的优选实施例的建模和测试显示，当与直径较大的单个叶片部单元相比时，(本专利技术)能够以直径较小的多个叶片部单元来获得增大的动力。这些实施例可以显著降低每千瓦时(kWH)所花费的成本。优选地，该动力发生设备适合于水下和海上安装及使用。转子优选包括头锥体(nose cone)，该头锥体安装在转子的前部以减小作用于这些转子上的阻力(drag)并减小湍水流。优选地，该头锥体是中空的，以便为诸如控制系统等辅助系统、或者供辅助系统乃至主系统使用的储存器提供空间。包括单向叶片的实施例和具有双向叶片的实施例均可包括一旋转系统，用以使叶片部对准(align)潮汐流，该潮汐流可能会不时改变冲击方向或流动方向。由此，在一个实施例中，可配置为安装一涡轮机头单元，其包括至少一个发生器和两个上述的可旋转地安装且沿纵轴隔开的叶片部，以自动或(通过电力驱动或其它手段)手动地使其自身对准，使得该涡轮机头单元的纵轴与潮汐流或冲击流平行。因此在该实施例中，涡轮机头单元被可旋转地安装在一支柱(pylon)上。优选地，该支柱大体沿竖向设置，但该支柱可具有任何选定的合适取向，只要该配置满足如下条件：支柱将机舱(nacelle)与海底分隔开一选定距离，该选定距离大到足以使叶片在绕转子旋转时不与海底接触。旋转装置远离该涡轮机头单元或者邻近该涡轮机头单元地设置在该支柱上。该动力发生设备可以是模块式的。亦即，其可以采用多个可分离或可松脱的模块的形式，这些模块可以在合适的阶段彼此组装。这些模块可包括涡轮机头单元、支柱单元、以及基座或支撑单元。该涡轮机头单元可被可分离或可松脱地安装到该支柱单元。此外，支柱可被可分离或可松脱地安装到该基座或支撑单元，以便将该支柱支撑在海底或其它水体底部上。优选地，发生器被直接连接到一个或多个上述叶片部或转子轴。优选地，该发生器通过花键连接被连接到每个叶片部或转子轴。可设置机罩或机壳以将水导向至叶片。该机罩或机壳可包括一流道，在使用中叶片部被置于该流道内。在这种配置中，叶梢(blade tip)被设置为靠近一中空的柱体的内壁。该机壳可延伸到第一叶片部的外侧或上游的位置，或延伸跨过第一叶片部并到达相对于第二叶片部的对应位置以便有助于提高效率。优选地，该流道中设有限流部。有利的是，相对于该流道的不受限制的部分，这种配置提高了流过该流道的液体在该流道的受限制部分中的流速。该限流部优选包括文氏管，该文氏管可形成该流道的一部分或全部。特别地，该文氏管可包括发散-收敛-发散型文氏管，其从该流道的任一端的开口朝向该流道的内部渐缩。该文氏管可包括：至少一个第一截头圆锥形(frusto-conical)、截头棱锥<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.04.28 AU 2009901850;2009.09.23 AU 20099046201.一种用于由水流产生动力的动力发生设备，所述动力发生设备包括：
发生器；
第一叶片部，可运转地安装到所述发生器，用于响应从选定的方向流来
的水而沿选定的方向旋转；
第二叶片部，可运转地安装到所述发生器以进行旋转并可运转地连接到
所述第一叶片部，所述第二叶片部与所述第一叶片部同轴地设置，并且所述
第二叶片部设置在所述第一叶片部的下游或尾流区内；
其中，所述发生器适于由至少一个所述叶片部驱动，并且其中所述发生
器被同轴地设置在所述第一叶片部与所述第二叶片部之间。
2.根据权利要求1所述的动力发生设备，其中所述第二叶片部可运转地
连接到所述第一叶片部。
3.根据权利要求1所述的动力发生设备，其中所述第一叶片部和所述第
二叶片部可运转地联结在一起，使得所述第二叶片部沿与所述第一叶片部相
同的方向旋转。
4.根据权利要求2或3所述的动力发生设备，其中设有离合器或制动装
置，以便使所述第一叶片部与所述第二叶片部选择性地脱离或可运转地分开。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的动力发生设备，其中设有制动设
备，以阻止所述叶片部之一旋转。
6.根据权利要求5所述的动力发生设备，其中所述制动装置为失效保护
机构。
7.根据权利要求6所述的动力发生设备，其中在使用中，当向制动促动
器施加动力时，所述制动促动器克服一促动力而将一制动元件保持成远离所
述转子。
8.根据权利要求1、2、4或5所述的动力发生设备，其中在所述第一叶
片部与所述第二叶片部之间设有一联结装置，以利于沿与所述第一叶片部的
方向相反的方向驱动所述第二叶片部。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的动力发生...

【专利技术属性】
技术研发人员：提姆·科尔内留斯，约翰·基尔，迪尔瓦·布拉克斯兰，
申请(专利权)人：亚特兰蒂斯能源有限公司，
类型：发明
国别省市：