[實用新型]躍浪葉輪式波能轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120272839.2
• 申請日: 2011-07-29
• 公開（公告）號: CN202140235U
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李大鳴;李曉瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: F03B13/22
• 分類號: F03B13/22;F03B3/00;F03B3/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 葉青

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及可再生能源技術(shù)領(lǐng)域中的海洋波浪能開發(fā)應(yīng)用，具體的說，是涉及一種葉輪式波能轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)

近年來，受化石能源日趨枯竭、能源供應(yīng)安全、保護環(huán)境和生態(tài)平衡等的驅(qū)動，人們對新能源的開發(fā)越來越重視。地球表面積的71％是具有巨大能源資源的海洋，其中波浪能是海洋能源中蘊藏量最為豐富的能源之一。利用海洋能源已成為當(dāng)今世界能源研究的方向，而如何有效利用資源豐富、可再生的海洋資源，也顯得更加重要。

在上述背景下，波浪能的開發(fā)利用正日益受到關(guān)注，經(jīng)過20世紀70年代對多種波浪能裝置的試驗和研究到80年代的海況試驗及應(yīng)用示范研究，國內(nèi)外學(xué)者相繼提出了很多不同種類的波能轉(zhuǎn)換裝置，波浪發(fā)電技術(shù)已逐步接近實用化水平。波能發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)是中間的轉(zhuǎn)換裝置，目前研究最多、應(yīng)用最廣的有：振蕩水柱式波能裝置、擺式波能裝置、聚波水庫波能裝置、振蕩浮子式波能轉(zhuǎn)換裝置。

振蕩水柱式波能裝置是以空氣作為轉(zhuǎn)換介質(zhì)，其一級能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)為氣室，二級能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)為空氣透平。振蕩水柱波能裝置的優(yōu)點是轉(zhuǎn)動機構(gòu)不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護方便。其缺點是二級能量轉(zhuǎn)換效率較低；現(xiàn)有振蕩水柱式波能收集轉(zhuǎn)換裝置多用于航標燈等微型電力設(shè)備的供電，輸出功率較小；近岸振蕩水柱式波能收集轉(zhuǎn)換裝置對海岸地形要求較高。

擺式波能裝置是通過擺體在波浪力的作用下發(fā)生的前后或上下擺動，將波浪能轉(zhuǎn)換為擺軸的動能。擺式裝置一方面轉(zhuǎn)化效率高，另一方面可以方便地與相位控制技術(shù)相結(jié)合，相位控制技術(shù)可以使波能裝置吸收到裝置迎波寬度以外的波浪能，從而大大提高裝置的轉(zhuǎn)換效率。但擺式波能裝置機械和液壓機構(gòu)的維護較為困難。

聚波理論最早由挪威特隆姆大學(xué)的Falnes和Budal提出。聚波水庫裝置利用喇叭型的收縮波道，作為一級能量轉(zhuǎn)換機構(gòu)。波道與海連通的一面開口寬，然后逐漸收縮通至貯水庫，其優(yōu)點是一級轉(zhuǎn)換沒有活動部件，可靠性好，維護費用低，系統(tǒng)出力穩(wěn)定，幾乎不受波高和周期的影響；不足之處是電站建造對地形有要求，不易推廣。

振蕩浮子式波能裝置是在振蕩水柱式裝置的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的波能發(fā)電裝置。其優(yōu)點相當(dāng)明顯，不僅轉(zhuǎn)換效率較高，而且減少了水下施工，建造容易，成本低廉。但是，其振蕩頻率受到波動頻率限制，運動穩(wěn)定性不高，如果采用旋轉(zhuǎn)發(fā)電機，還需要將振蕩機械運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機械運動。

綜上所述，目前所知的波能轉(zhuǎn)換裝置具有不能兼顧高效和高可靠度等問題。因此，對于波浪能開發(fā)來說，由于波浪的不穩(wěn)定性導(dǎo)致其轉(zhuǎn)換裝置經(jīng)常處于非設(shè)計工況，高效轉(zhuǎn)換技術(shù)仍是研究的難點和重點，因此提高波能轉(zhuǎn)換率，降低波能發(fā)電成本始終是波能研究領(lǐng)域的主要目標。

實用新型內(nèi)容

本實用新型要解決的是現(xiàn)有的波能轉(zhuǎn)換裝置不能兼顧高效和高可靠度的技術(shù)問題，提供一種集高效率與高可靠性為一體，建造成本低廉的躍浪葉輪式波能轉(zhuǎn)換裝置，能夠獲得高效的能量傳遞和轉(zhuǎn)換，適應(yīng)不同的地形和海況條件，使得大規(guī)模開發(fā)利用海洋波浪能成為可能。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的裝置通過以下的技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種躍浪葉輪式波能轉(zhuǎn)換裝置，該裝置包括通過基礎(chǔ)底座固定設(shè)置在岸基上的葉輪機殼，所述葉輪機殼通過軸承支座安裝有設(shè)置于所述葉輪機殼內(nèi)部的輪軸，所述輪軸上固定安裝有均布有三至六片葉片的葉輪，所述葉片的形狀為圓弧凹面；所述葉輪機殼在面向躍浪一面的斜上部連接有與其相通的楔形體收縮波道，所述葉輪機殼的斜下部在所述楔形體收縮波道對面連接有排水管路，所述排水管路一端與所述葉輪機殼相通，另一端與海水環(huán)境相通；所述葉輪機殼內(nèi)壁在所述楔形體收縮波道的出口下方嵌裝有用于防止所述葉輪逆向旋轉(zhuǎn)的止回裝置。

所述輪軸與所述葉輪之間為鍵連接。

所述葉輪包括四片葉片。

所述葉輪的凹面圓弧半徑為R，其中，r為所述葉輪機殼的內(nèi)徑，α為所述楔形體收縮波道下坡面的水平夾角，β為所述葉輪軸心到所述葉輪機殼與所述楔形體收縮波道下坡面交點連線的水平夾角。

所述止回裝置包括一端通過銷軸連接于所述葉輪機殼的止回棘爪，所述止回棘爪中部連接有另一端固定在所述葉輪機殼的止回彈簧。

所述楔形體收縮波道由集波上壁、集波下壁和兩邊的集波側(cè)壁構(gòu)成。

所述排水管路由排水管上壁、排水管下壁和兩邊的排水管側(cè)壁構(gòu)成。

本實用新型的有益效果是：