[實(shí)用新型]水能利用系統(tǒng)及其水能轉(zhuǎn)換裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620981908.X
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN206346863U
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇躍進(jìn);蘇寄閑;王勝春
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇躍進(jìn)
• 主分類號: F03B13/10
• 分類號: F03B13/10;B63B35/44
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司41119
• 代理人: 徐小磊

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及新能源利用領(lǐng)域中的水能利用系統(tǒng)及其水能轉(zhuǎn)換裝置。

背景技術(shù)

隨著石油資源的日益緊張，可再生能源的利用開發(fā)顯得尤為重要，海洋、河流的水能資源作為一種可再生能源，其蘊(yùn)藏量是十分巨大的。目前大多數(shù)的海洋漁船、海上平臺等海上作業(yè)單元的電力供應(yīng)都是依靠柴油發(fā)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，這種發(fā)電方式不僅經(jīng)濟(jì)成本高，而且還會(huì)對水域環(huán)境造成污染。

為了實(shí)現(xiàn)對水流能源的利用，中國專利CN102588192A公開了“一種海洋能發(fā)電裝置”，該發(fā)電裝置包括通過收放繩與海上作業(yè)單元相連的浮子和使用時(shí)置于水中的水能轉(zhuǎn)換裝置，水能轉(zhuǎn)換裝置包括通過懸掛纜繩懸掛于浮子上的發(fā)電單元，發(fā)電單元包括艇殼及設(shè)置于艇殼內(nèi)的水下水輪機(jī)和與水下水輪機(jī)傳動(dòng)連接的發(fā)電機(jī)。水能轉(zhuǎn)換裝置還包括使用時(shí)位于水中的傘錨，傘錨通過傘錨繩與海上作業(yè)單元相連，傘錨的出水口通過出水管道與水下水輪機(jī)的進(jìn)水口相連。當(dāng)需要裝置發(fā)電時(shí)，工作人員將該發(fā)電裝置的發(fā)電單元和傘錨置于水中，浮子在豎直方向上抵消發(fā)電單元的重力，浮子的位置被收放繩控制。傘錨對海水具有匯集作用，當(dāng)傘錨在海水中展開后，傘錨出水口會(huì)產(chǎn)生高速流動(dòng)的海水，這股水流被導(dǎo)向水下水輪機(jī)，水下水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)做功發(fā)電，經(jīng)水下水輪機(jī)后的水流經(jīng)艇殼上出水口排走，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送至海上作業(yè)單元之上。

現(xiàn)有的這種海洋能發(fā)電裝置存在的問題在于：傘錨由單層柔性材質(zhì)制成，不具有剛性支撐能力，因此只能將水能轉(zhuǎn)換裝置通過一根獨(dú)立的懸掛纜繩連接于浮子上，而傘錨則通過一根獨(dú)立的傘錨繩與海上作業(yè)單元相連，整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且占用空間較大，不利于發(fā)電裝置的高密度布置；此外，當(dāng)水流流速變大時(shí)，水下水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之提高，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的輸出功率不穩(wěn)定。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種水能轉(zhuǎn)換裝置，以解決現(xiàn)有水能轉(zhuǎn)換裝置中的傘錨與水下水輪機(jī)需要各自獨(dú)立的繩纜連接而導(dǎo)致水能轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題；本實(shí)用新型的目的還在于提供一種使用該水能轉(zhuǎn)換裝置的水能利用系統(tǒng)。

為了解決上述問題，本實(shí)用新型中水能轉(zhuǎn)換裝置的技術(shù)方案為：

水能轉(zhuǎn)換裝置，包括水下水輪機(jī)，水下水輪機(jī)的外圍設(shè)置有具有囊腔的環(huán)狀囊，環(huán)狀囊圍成沿前后方向延伸的水流導(dǎo)流通道，水下水輪機(jī)通過水輪機(jī)支架與水流導(dǎo)流通道的通道壁相連。

所述囊腔中填充有水、發(fā)泡材料或者氣體。

水流導(dǎo)流通道的前端具有由前至后口徑逐漸變小的漸縮段，所述水下水輪機(jī)設(shè)置于所述漸縮段的喉部位置處。

環(huán)狀囊上于所述水流導(dǎo)流通道的外圍設(shè)置有多個(gè)沿環(huán)狀囊周向順序布置的沿前后方向延伸的沖壓水室，各沖壓水室均具有位于所述環(huán)狀囊前端的水室進(jìn)水口和位于所述渦輪機(jī)的渦輪葉片旁的水室出水口。

各沖壓水室以環(huán)狀囊的中心線同趨勢扭轉(zhuǎn)偏斜以使得水室出水口的朝向與渦輪葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。

環(huán)狀囊的內(nèi)部設(shè)置有剛性的支撐骨架。

環(huán)狀囊上設(shè)置有沿左右方向延伸的平衡翼，在垂直于左右方向的截面上平衡翼的上、下表面均為外凸的弧形結(jié)構(gòu)，上表面的截面周長小于下表面的截面周長。

供所述水輪機(jī)支架連接的所述水流導(dǎo)流通道壁處設(shè)置有筒形的剛性支撐結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型中水能利用系統(tǒng)的技術(shù)方案為：

水能利用系統(tǒng)，包括水能轉(zhuǎn)換裝置和用于將水能轉(zhuǎn)換裝置限位于水中的限位裝置，水能轉(zhuǎn)換裝置包括水下水輪機(jī)，水下水輪機(jī)的外圍設(shè)置有具有囊腔的環(huán)狀囊，環(huán)狀囊圍成沿前后方向延伸的水流導(dǎo)流通道，水下水輪機(jī)通過水輪機(jī)支架與水流導(dǎo)流通道的通道壁相連。

水流導(dǎo)流通道的前端具有由前至后口徑逐漸變小的漸縮段，所述水下水輪機(jī)設(shè)置于所述漸縮段的喉部位置處，環(huán)狀囊上于所述水流導(dǎo)流通道的外圍設(shè)置有多個(gè)沿環(huán)狀囊周向順序布置的沿前后方向延伸的沖壓水室，各沖壓水室均具有位于所述環(huán)狀囊前端的水室進(jìn)水口和位于所述渦輪機(jī)的渦輪葉片旁的水室出水口。

各沖壓水室以環(huán)狀囊的中心線同趨勢扭轉(zhuǎn)偏斜以使得水室出水口的朝向與渦輪葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。

限位裝置包括用于設(shè)置于水面或者水面以上的工作臺，工作臺上設(shè)置有卷揚(yáng)裝置，水能轉(zhuǎn)換裝置的環(huán)狀囊通過纜繩與卷揚(yáng)裝置相連，環(huán)狀囊上設(shè)置有沿左右方向延伸的平衡翼，在垂直于左右方向的截面上平衡翼的上、下表面均為外凸的弧形結(jié)構(gòu)，上表面的截面周長小于下表面的截面周長，纜繩上串設(shè)有彈簧，或者纜繩上串設(shè)有力傳感器，限位裝置還包括與所述力傳感器采樣連接并與所述卷揚(yáng)裝置控制連接的控制器。