[發明專利]可用于低速環境的潮流能發電裝置

有效

• 申請號: 201310047624.4
• 申請日: 2013-02-05
• 公開（公告）號: CN103114960A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 鮑鋒;楊錦文;何意
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B3/18;F03B3/12;F03B15/06;F16H1/22
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種潮流能發電裝置，尤其是涉及一種可用于低速環境的潮流能發電裝置。

背景技術

潮流能是指潮水在作水平運動時所含有的動能（速度水頭），是由天體引力場的周期變化導致海水隨之運動而產生的能量。潮流能是一種蘊藏量極大、取之不盡、用之不竭的清潔無污染能源，在當今世界能源短缺的大背景下對其進行采集和利用具有非常重要的戰略意義。

潮流能的利用方式主要是發電，其原理和風力發電較為相似，但是由于潮流能的能流密度比風能密度要大若干倍，而且相對于波浪能和風能，流速平穩、規律性強，可利用的空間大。潮流能同風能一樣，其發電功率與來流速度、液體密度、迎流面積等因素相關，具體公式表述為P=ρAV³C_P/2，其中P表示發電機葉片從水中提取的功率，ρ表示流體密度（水1000kg/m³），A表示旋轉葉片的面積（m²），V表示流體速度（m/s），C_P表示功率因素（表征發電機工作效率的高低）。從上述可知，影響潮流能能流密度的最大因素是潮流速度。相關文獻和技術資料表明，當潮流速度大于1m/s時，潮流能才能夠運用于發電，而當潮流速度大于1.75m/s時，潮流能有較好的開發利用價值，所以現有的絕大部分潮流能發電裝置，都是設計和運用于較高速潮流場合。

對于我國而言，雖然潮流能整體而言較為豐富，而且海岸線較長，但是潮流速度大于1m/s的區域相對較少，由于潮流速度太低，大部分區域都無法實現潮流能的有效利用，因此，要想實現潮流能廣泛而高效的利用，關鍵在于將廣大的流速較低的區域的潮流能進行高效的采集和利用，適合于低速環境下運行的潮流能發電裝置的發明具有非常重要的現實意義。

中國專利CN101892936A公開一種折疊式豎軸潮流能發電裝置，采用連桿把葉片連接到主軸上，作用在葉片上的潮流能使主軸轉動，主軸經增速齒輪箱及萬向節驅動發電機發電。該發電裝置連桿、葉片和主軸分別采用鎖緊機構鎖緊的折疊式結構，二個連桿和一個葉片構成一個葉輪組，周向均布的葉輪組靠連桿的大端與主軸成固定連接，連桿小端處的滑塊嵌在葉片的滑槽中；增速齒輪箱通過支座固定在保護蓋的頂板上，發電機固定在保護蓋頂板的內側上；保護蓋也采用折疊式結構，經底座固定在水泥基礎上。該發電裝置可通過有效的折疊，縮小整個裝置的體積，方便運輸，避免各個部件之間的拆裝，減少了海底安裝成本原來的50％以上。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可用于低速環境的潮流能發電裝置。

本發明設有主體框架、能量收集與轉換裝置和增速傳動機構；

所述主體框架設有浮塊、浮塊支撐肋、支撐梁、工作平臺、回轉支承、支撐板、主軸防水管道和葉片軸防水管道；浮塊與浮塊支撐肋連接，支撐梁設在浮塊支撐肋上，所述支撐梁與浮塊支撐肋通過螺紋連接，工作平臺設在支撐梁上，工作平臺上用于放置各種工作裝置；工作平臺與回轉支承下端通過螺紋連接，回轉支承上端與支撐板連接，支撐板通過焊接與主軸防水管道相連，主軸防水管道通過焊接與葉片軸防水管道相連；主軸防水管道和葉片軸防水管道端部設有密封蓋；

所述能量收集與轉換裝置設有前整流罩、后整流罩、導向板、水輪機葉片、發電機；前整流罩和后整流罩上均焊接有整流罩肋條，整流罩肋條通過焊接與葉片軸防水管道固連，導向板通過導向板套箍連接在葉片軸防水管道中間附近部位；水輪機葉片焊接在葉片盤上，葉片盤通過過盈配合或者鍵槽與葉片軸進行連接；

所述增速傳動機構設有主軸、前葉片軸、后葉片軸，主軸上錐齒輪、主軸下錐齒輪、前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪；前葉片軸和后葉片軸分別與葉片盤通過過盈或鍵槽配合，實現葉片旋轉機械能的傳遞，前葉片軸和后葉片軸上通過鍵連接安裝前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪，前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪分別與主軸上錐齒輪和主軸下錐齒輪嚙合，主軸輸出齒輪與齒輪嚙合。

本發明主要通過整流罩將流過裝置的較低速度的潮流進行整流加速，使其達到適合于潮流發電的較高的流速，當海水流經葉片時，葉片軸旋轉，并且通過錐齒輪帶動主軸旋轉加速，由于前后葉片同向，前、后葉片軸均與主軸通過錐齒輪嚙合，可以更為高效的進行能量的轉換，旋轉主軸經過二級傳動增速齒輪帶動發電機發電。

本發明的突出優點在于：

1.潮流能在流經葉片之前增加整流罩結構，使得低速的潮流經過加速后達到可以用于潮流發電的合適速度，使得廣大的低速區域的潮流能合理利用成為可能。