[發明專利]一種基于內錯角原理的流水擺式能量轉換裝置

無效

• 申請號: 201210046027.5
• 申請日: 2012-02-27
• 公開（公告）號: CN103291534A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 謝哲;王曉航;婁高峰
• 申請（專利權）人: 謝哲
• 主分類號: F03B17/06
• 分類號: F03B17/06;F03B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及水力發電裝置，具體說就是一種基于內錯角原理的流水擺式能量轉換裝置。

背景技術

由于化石資源的過度開采、瀕臨枯竭以及由此帶來的環境問題日益嚴重，清潔能源已得到全世界的關注。水流的動能是一種廣泛存在于河流和海洋中的清潔能源，通過特定的能量轉換裝置可將水流的動能轉換為機械能，再通過能量的二次轉換形成電能。目前主流的高效水流能量轉換裝置常采用旋轉葉輪進行能量的一次轉換，如水平軸水輪機和豎直軸水輪機等，相關研究表明，當水流的流速低于0.8m/s時，旋轉葉輪裝置幾乎不出力，只有當水流流速高于2.0m/s時旋轉葉輪才有較高的能量利用率。然而，河流以及近岸潮流的流速往往在1.0m/s左右，旋轉葉輪裝置因結構復雜、成本高，不適合在水流緩慢的河流和近岸潮流中為小工廠和家庭使用。解決這一問題的途徑之一是探索其它形式的新型能量轉換裝置，如英國EB公司研發的Stingray海底座式潮流能轉換裝置，國內哈爾濱工程大學船舶學院的邢宏巖等人在2005年研發成功的直軌道流水擺式能量轉換裝置。

在此背景下研制基于內錯角原理的流水擺式能量轉換裝置，該裝置起動流速低，葉片面積大、擺桿長，結構簡單，巧妙運用內錯角原理實現自適應變換偏角，有效降低系統復雜程度，簡化了系統結構。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于內錯角原理的流水擺式能量轉換裝置，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明的流水擺式能量轉換裝置包括：固定樁、聯接筒、發電機、增速器、換向器、擺桿和葉片。固定樁連接聯接筒，聯接筒連接發電機，發電機連接增速器，增速器連接換向器，換向器連接擺桿，擺桿連接葉片。葉片受水流作用帶動擺桿往復擺動，經過換向器獲得單向旋轉運動，通過增速器增速進而驅動發電機運轉，輸出電能。

所述的發電機包括：上蓋、上軸承、發電機線圈、下軸承、軸承壓蓋、銷釘、編碼器、下蓋、發電機轉子和箱體。上蓋內置上軸承，發電機線圈固聯在箱體上，下軸承通過軸承壓蓋安裝在箱體上，發電機轉子通過上軸承和下軸承支承，發電機轉子一端通過銷釘連接編碼器測量發電機轉速，下蓋與箱體、增速器、換向器和機械密封一起構成發電機的密閉工作空間，發電機輸電線和編碼器線纜通過下蓋末端的線纜孔分線導出，發電機通過緊定螺釘連接在聯接筒上。

所述的擺桿通過脹緊連接器、彈性墊片、平墊片和螺母定位，擺桿與機械密封依次安裝在換向器的輸入軸上。擺桿的葉片連接端開有弧形槽，該弧形槽沿擺桿中心線對稱，弧形槽對應的圓弧圓心位置開有葉片安裝孔。

所述的葉片由半葉片和通過兩根連接軸連接而成。兩個半葉片通過兩根連接軸連接，安裝在擺桿的弧形槽和安裝孔上，葉片可以是板狀或對稱翼型，連接軸分居葉片中線的兩側，連接軸的軸距等于擺桿上弧形槽的圓弧半徑。

所述的增速器由行星架、行星齒輪、太陽輪和內齒圈構成。增速器的輸入軸連接行星架，行星架連接行星齒輪，行星輪分別與太陽輪和內齒圈嚙合，太陽輪連接增速器的輸出軸。

所述的換向器由單向離合器A、大圓錐齒輪A、小圓錐齒輪A、小圓錐齒輪B、單向離合器B和大圓錐齒輪B組成。單向離合器A的外圈連接大圓錐齒輪A，單向離合器A的內圈連接單向離合器B的內圈，大圓錐齒輪A分別與小圓錐齒輪A和小圓錐齒輪B相嚙合，小圓錐齒輪A和小圓錐齒輪B分別與大圓錐齒輪B相嚙合，單向離合器B的外圈連接大圓錐齒輪B。單向離合器A與單向離合器B反向安裝，擺桿的往復擺動經換向器輸出單向旋轉運動，通過增速器增速，驅動發電機發電。

本發明與背景技術相比具有的有益效果是：

1.相對于旋轉葉輪式能量轉換裝置，本發明具有低流速自啟動性能，比較適合一般河流以及近岸潮流的水力開發；

2.相對于旋轉葉輪式能量轉換裝置，本發明具有葉片面積大、擺桿長度長的優勢，有效增加了輸出轉矩和能量采集范圍；

3.相對于旋轉葉輪式能量轉換裝置，本發明的單葉片設計避免了葉間干擾問題，其葉片支承結構相對簡單，有助于開發大功率機型；

4.相對于現有的擺式能量轉換裝置，本發明巧妙利用內錯角原理實現葉片自適應變偏角，不存在輔助驅動或裝置，有效的降低了系統復雜程度；

5.針對潮流的雙向性，本發明具有自適應對準來流的特性，簡化了系統結構。

附圖說明

圖1為本發明一種基于內錯角原理的流水擺式能量轉換裝置的正視圖，顯示其主要部件；