[發(fā)明專利]一種升阻結(jié)合型豎直軸水輪機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210236205.0
• 申請(qǐng)日: 2012-07-10
• 公開（公告）號(hào): CN102748189A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉少剛;鄭大勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B3/00
• 分類號(hào): F03B3/00;F03B13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種水輪機(jī)。

背景技術(shù)

潮流能水輪機(jī)主要有豎直軸和水平軸兩類，也可根據(jù)葉片攻角的可調(diào)性分為固定攻角式和可變攻角式，也可以根據(jù)葉片對(duì)于主軸轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的方式分為阻力型和升力型。升力型的豎軸水輪機(jī)如不采用葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)對(duì)于主軸的轉(zhuǎn)矩很小，采用葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。阻力型水輪機(jī)一般采用阻力型葉片對(duì)水流產(chǎn)生的阻力產(chǎn)生對(duì)主軸轉(zhuǎn)矩，一般不用使用葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)。目前的阻力型葉片一般采用直板式葉片或是凹葉片型式，如申請(qǐng)?zhí)枮?01110092941.9的“一種阻力型水輪機(jī)”采用的就是一種凹葉片型阻力型葉片，申請(qǐng)?zhí)枮?8203955.5的“豎直軸半阻力型風(fēng)力機(jī)”采用升阻結(jié)合形式，調(diào)整機(jī)構(gòu)使用滑環(huán)調(diào)整，葉片軸采用橫向布置。申請(qǐng)?zhí)枮?00920272107.6的“垂直軸自調(diào)槳葉角阻力型船舶推進(jìn)器”采用螺旋槽操控盤調(diào)整葉片偏角的阻力型推進(jìn)器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量捕獲率高的一種升阻結(jié)合型豎直軸水輪機(jī)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種升阻結(jié)合型豎直軸水輪機(jī)，包括發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子，其特征是：還包括凸輪、葉片凸輪連桿機(jī)構(gòu)、輪轂，葉片凸輪連桿機(jī)構(gòu)包括葉片、凸輪連接桿、鋼絲繩、旋轉(zhuǎn)彈簧機(jī)構(gòu)、壓輪，葉片安裝在輪轂上，葉片的旋轉(zhuǎn)軸安裝短桿，短桿連接鋼絲繩和凸輪連接桿，鋼絲繩連接旋轉(zhuǎn)彈簧機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)彈簧機(jī)構(gòu)固定在輪轂里，凸輪連接桿連接安裝在凸輪上的壓輪，壓輪在凸輪的內(nèi)曲面上移動(dòng)，輪轂連接轉(zhuǎn)子，凸輪安裝在凸輪連接架上，凸輪連接架固定在定子上。

本發(fā)明還可以包括：

1、所述的葉片凸輪連桿機(jī)構(gòu)包括三個(gè)葉片、第一連接桿、第二連接桿，第一連接桿連接第一葉片和第二葉片的短桿，第二連接桿連接第二葉片和第三葉片的短桿，第一葉片的短桿連接鋼絲繩，第三葉片的短桿連接凸輪連接桿。

2、所述的葉片凸輪連桿機(jī)構(gòu)有四組，相鄰葉片凸輪連桿機(jī)構(gòu)夾角90度，一側(cè)葉片凸輪連桿機(jī)構(gòu)的葉片處于升力狀態(tài)時(shí)，對(duì)面葉片凸輪連桿機(jī)構(gòu)的葉片的弦線在同一直線上，輪轂里充入潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油沒過凸輪和葉片凸輪連桿機(jī)構(gòu)。

3、在葉片的旋轉(zhuǎn)軸與凸輪中心連線上設(shè)置限位柱。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能量捕獲率高，受力良好，用旋轉(zhuǎn)彈簧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，有效的克服了處于死點(diǎn)位置時(shí)葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)受力不好難于實(shí)現(xiàn)復(fù)位的缺點(diǎn)。在潮流方向穩(wěn)定的情況下水輪機(jī)在旋轉(zhuǎn)一周的過程中左邊葉片的升力與右邊葉片的阻力的合力產(chǎn)生對(duì)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)軸的力矩大大提高了能量捕獲效率，同時(shí)整個(gè)水輪機(jī)采用充油式潤(rùn)滑與密封方式很好的解決了水輪機(jī)密封與潤(rùn)滑問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的A—A剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述：

結(jié)合圖1～2，本發(fā)明采用多組葉片并裝在同一個(gè)水輪機(jī)的輪轂9上，通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整葉片16在水輪機(jī)輪轂9旋轉(zhuǎn)一周過程中的葉片軸的旋轉(zhuǎn)規(guī)律，進(jìn)而達(dá)到在水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)過程中一邊的水輪機(jī)葉片處于升力狀態(tài)另一邊的葉片處于弦線在同一直線上形成對(duì)水流的阻力板，升力與阻力的合力產(chǎn)生對(duì)水輪機(jī)主軸的轉(zhuǎn)矩。葉片16的復(fù)位采用螺旋彈簧帶動(dòng)軟鋼絲拉回的方式進(jìn)行復(fù)位。水輪機(jī)采用整體模塊安裝于浮船上的布局形式。密封潤(rùn)滑采用充油形式。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

升阻結(jié)合型豎直軸水輪機(jī)技術(shù)方案是采用凸輪6與連桿12相配合實(shí)現(xiàn)對(duì)于葉片16規(guī)律的調(diào)整。各葉片16通過一個(gè)與葉片軸相固連的桿與一個(gè)兩端帶有鉸鏈的桿相連，兩個(gè)這樣的桿將三個(gè)葉片鉸接在一起，實(shí)現(xiàn)三個(gè)葉片16的同時(shí)相同位置的傳動(dòng)。另有一個(gè)與第一個(gè)葉片伸出的桿相鉸接，另一端通過壓輪11與凸輪6的曲線面相配合。在桿組的另一端通過一個(gè)與回轉(zhuǎn)彈簧7相連接的鋼絲繩15實(shí)現(xiàn)現(xiàn)整個(gè)機(jī)構(gòu)的復(fù)位。當(dāng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)凸輪6通過連接桿10與外殼相固定，各桿壓輪11沿凸輪6內(nèi)曲面滾動(dòng)與其相連的各桿的相對(duì)位置會(huì)發(fā)生相對(duì)變化實(shí)現(xiàn)葉片軸的轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律的調(diào)整。整個(gè)桿組及回轉(zhuǎn)彈簧7與鋼絲繩15采用完全浸與潤(rùn)滑油8的潤(rùn)滑方式，這樣的潤(rùn)滑方式同時(shí)具有充油密封的作用。輪轂9與發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子2相連，內(nèi)定子1與上罩殼相固定，上罩殼與用于與浮船相連的支撐架5相固定，這樣在輪轂9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就會(huì)使內(nèi)外轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。