[發明專利]帶導流罩式橢圓軌跡豎軸潮流能水輪機發電機組

有效

• 申請號: 201210342709.0
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN102878009A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 宿曉輝;趙廣;劉艷;曹耀;邢建峰;徐進;張勇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于海洋可再生能源領域，涉及帶導流罩式橢圓軌跡豎軸潮流能水輪機發電機組。

背景技術

能源和環境是人類可持續發展面臨的重大問題，發展清潔的可再生能源為世界各國所共識。世界范圍內海洋能資源藏量十分豐富，其中潮流能規律性強，潮流方向穩定、并具有典型的往復性特點，開發應用前景十分廣闊。

豎軸水輪機可以適應不同方向的來流，自啟動能力強，在潮流能開發中占有重要地位。提高水輪機能量捕獲效率，開發新型水輪機是潮流能開發的重點。

專利申請：201110151641.3，變臂長豎直軸潮流水輪機發電機組，可以提高潮流能捕獲效率，但采用液壓的方式改變葉片支撐臂的臂長，一方向消耗了一部分能量，另一方面實施困難，成本較高。

因此，如何實現葉片軌跡的合理變化，是提高豎軸水輪機能量捕獲效率的關鍵。

發明內容

本發明針對豎軸潮流能水輪機中，葉片軌跡的變化問題，提出帶導流罩式橢圓軌跡豎軸潮流能水輪機發電機組。

一種帶導流罩式橢圓軌跡豎軸潮流能水輪機發電機組，包括導流罩、導軌支架、橢圓導軌、線性軸承、導向臂、直葉片、固定螺栓、徑向軸承、轉軸、輪盤、徑向止推聯合軸承、密封圈、支撐架、電動剎車、密封箱、齒輪箱、發電機、蓄電池、控制器、滾珠、滑塊、葉片軸承、導向孔。

所述的導流罩，垂直來流方向的各個截面均為矩形，各矩形的高度保持不變，垂直來流方向的截面中，通過水輪機轉軸的截面稱為中截面，導流罩沿中截面對稱，遠離中截面的截面，矩形寬度逐漸變大；導流罩的各個俯視截面相等，兩端為喇叭形，中間通過流線形過渡。

所述的橢圓導軌，有2個，為橢圓形，沿水流方向為橢圓的長徑，垂直來流方向為橢圓短徑。橢圓導軌的截面為“T”形，沿T形的下邊開設3-7列槽，槽的截面為半圓形。

所述的直葉片，個數為3-6個，每個直葉片上開有兩個導向孔，導向孔上帶有鍵槽；直葉片兩端的連接部分為圓形，中間部分截面為NACA翼型或流線型；

所述的導向臂，截面為圓形，一端開有鍵槽，導向臂個數與直葉片個數相同。

所述的滑塊，個數與直葉片個數相同，為正方體，下面開圓形淺孔，上面開倒“T”形槽，倒“T”形槽內表面開設和橢圓導軌相同數目的半圓形槽。

導軌支架有兩個，分別位于導流罩的上下兩側，導軌支架為四邊形，導軌支架的四個角通過固定螺釘固定在導流罩上；兩個橢圓導軌分別固定到導軌支架的上下兩側；轉軸通過徑向軸承和徑向止推聯合軸承支承，徑向軸承和徑向止推聯合軸承分別固定在上下兩個導軌支架上；轉軸上安裝兩個輪盤；線性軸承的一端沿徑向固定到輪盤上，導向臂不帶鍵槽的一端插入到線性軸承中，可以沿線性軸承的軸向移動，導向臂帶鍵槽的一端固定到直葉片上；下面的導軌支架通過支撐架固定在密封箱上。

橢圓導軌的“T”形槽和滑塊的倒“T”通過滾珠接觸，滑塊的淺圓形槽通過葉片軸承和直葉片的一端相連。

轉軸和密封圈、電動剎車同軸，轉軸和齒輪箱輸入軸相連，齒輪箱輸出軸和發電機相連，發電機和電動剎車均通過電纜連接蓄電池，蓄電池通過電纜連接控制器。

本發明的有益效果是：

1、采用導流罩提高了對潮流能的聚能效果，即提高了流經水輪機的潮流流速；

2、采用導流罩改善了入流效果，平穩來流，使水輪機更加穩定、高效工作；

3、水輪機的橢圓軌跡，即變臂長水輪機和等臂長水輪機相比，可以提高能量捕獲效率；橢圓軌道方便實現臂長的橢圓軌跡變化，橢圓軌道方便的固定在導流罩。

本發明結構簡潔、可靠，實現了臂長的非圓形變化，既提高了潮流能能量捕獲效率，又提高了運行的可靠性，穩定性。

附圖說明

圖1是本發明的帶導流罩式橢圓軌跡豎軸潮流能水輪機發電機組俯視圖。

圖2是本發明的帶導流罩式橢圓軌跡豎軸潮流能水輪機發電機組的正視圖。

圖3是本發明的導軌和直葉片的截面圖。?

圖中：1導流罩；2導軌支架；3橢圓導軌；4線性軸承；5導向臂；6直葉片；7固定螺栓；8徑向軸承；9轉軸；10輪盤；11徑向止推聯合軸承；12密封圈；13支撐架；14電動剎車；15密封箱；16齒輪箱；17發電機；18蓄電池；19控制器；20滾珠；21滑塊；22葉片軸承；23導向孔。

具體實施方式