[實用新型]一種根據轉速改變水輪機轉動慣量的裝置

有效

• 申請號: 201720308179.6
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN206707915U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 陳兵;王利東;蘇少帥;劉清照
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F03B13/26
• 分類號: F03B13/26;F03B3/00;F03B3/04;F03B3/12;F03B15/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 李曉亮,潘迅

技術領域

本實用新型屬于流體機械領域，涉及到一種潮流能發電裝置，具體是涉及到一種根據轉速改變水輪機轉動慣量的裝置。

背景技術

能源是社會發展和經濟增長的基本動力，是人類賴以生存的基礎。當今社會主要依賴于傳統的化石能源，而隨著經濟的增長和人口的增加，能源消耗大幅增加，化石能源日益耗盡。并且，過多使用化石能源地球的環境也越來越惡化。而海洋能源被認為是最后的資源寶庫，開發利用潮流能越來越成為趨勢。

潮流能水輪機是把水流的能量轉換為旋轉機械能的動力機械。由于水輪機初始狀態不同，并且存在摩擦、水流阻力等外界影響，使水輪機啟動速度相對緩慢，因此改善水輪機啟動速度至關重要。本實用新型為了減少水輪機的啟動時間，提出根據轉速改變水輪機轉動慣量的裝置。

實用新型內容

針對現有技術中水輪機啟動時間較長的問題，本實用新型提供一種根據轉速改變水輪機轉動慣量的裝置，該裝置通過轉速改變水輪機的轉動慣量，從而增大水輪機啟動扭矩，減少水輪機的啟動時間。

為了達到上述目的，本實用新型的技術方案為：

一種根據轉速改變水輪機轉動慣量的裝置，包括垂直軸水輪機和水平軸水輪機兩類。通過在裝置中設置加速裝置，增加啟動轉動扭矩，進而增大啟動轉動加速度。

所述的垂直軸水輪機包括主軸A、輪轂A、懸臂軸、葉片A、加速裝置。通過在垂直軸水輪機中設置加速裝置，增加啟動轉動扭矩，增大啟動轉動加速度。

所述的懸臂軸為空心結構，三個懸臂軸的一端通過輪轂A固定在主軸A上，相鄰懸臂軸之間的角度為120度；三個懸臂軸的另一端分別與葉片A連接。

所述的加速裝置設置于懸臂軸中，包括兩種：一種是依靠離心力被動加速的彈簧和小球；另一種是主動人為控制加速的絲杠裝置。

當所述的加速裝置為彈簧和小球時，彈簧一端與主軸A上的輪轂A連接，彈簧另一端與小球連接，水平軸水輪機中彈簧一端與主軸B(5)上的輪轂B(6) 連接，彈簧另一端與小球連接；在外力作用下，小球能夠壓縮或拉伸彈簧，在懸臂軸中做往復運動；水輪機在海水或潮流作用下開始旋轉，由于離心力作用，小球在懸臂軸中往復運動，增大水輪機啟動轉動扭矩，縮短水輪機啟動時間。

當所述的加速裝置為絲杠裝置時，絲杠裝置一端與主軸A上的輪轂A連接，另一端水平固定在懸臂軸中；水平軸水輪機中絲杠裝置(9)與主軸B(5)上的輪轂B(6)連接，并固定在三個空心葉片B(7)上；水輪機在海水或潮流作用下開始旋轉，啟動絲杠裝置開關，絲杠裝置中的鋼球能夠在螺桿上回旋運動，而鋼球運動的速度，可以改變垂直軸水輪機的速度，增大轉動扭矩。

所述的絲杠裝置結構如圖4(b)，絲杠裝置包括電機、外部結構、鋼球，螺桿；所述的電機位于絲杠裝置的一端，通過遙控開關，讓電機齒輪旋轉，從而帶動螺桿運動，讓鋼球在螺桿上做直線運動，改變開關上的調速器，可以控制電機加減速運動；絲杠裝置的另一端與主軸A上的輪轂A連接。所述的鋼球套在螺桿上；所述的螺桿固定在外部結構上。

所述的水平軸水輪機包括主軸B，輪轂B，空心葉片B和加速裝置。

所述的空心葉片B為空心結構，三個空心葉片B的一端通過輪轂B固定在主軸B上，相鄰的空心葉片B之間的角度為120度。

所述的加速裝置包括兩種：一種是依靠離心力被動加速的彈簧和小球；另一種是主動人為控制加速的絲杠裝置。水平軸的加速裝置結構與垂直軸水輪機相同，安裝在葉片B的內部。

采用上述技術方案，水輪機放置于海里或者河流當中，水輪機在海水或潮流的作用下開始旋轉。而水輪機的啟動時間長短主要與轉動加速度的大小有關。水輪機的的轉動是一定的。根據(α為轉動加速度，M為轉動扭矩，J為轉動慣量)。為了增大啟動轉動加速度，有兩種方案，第一種方案是需要減小J轉動慣量，而水輪機J轉動慣量與水輪機的葉片位置有關，以及與葉片質量相對于轉軸的分布情況有關，這樣則需要改變懸臂軸的長短或者改變葉片的大小，增加了成本，因此不可取。第二種方案是增加啟動轉動扭矩，這樣啟動轉動加速度就能增大。

本實用新型的有益效果：首先改變轉速裝置易于制作，結構簡單，能起到明顯的加速效果。并且當水輪機轉速很高時，改變轉速裝置不影響水輪機工作。

附圖說明 圖命名

圖1為一種根據轉速改變垂直軸水輪機轉動慣量的裝置的結構圖；

圖2為一種根據轉速改變水平軸水輪機轉動慣量的裝置的結構圖；

圖3(a)為垂直軸水輪機俯視圖；圖3(b)為水平軸水輪機主視圖；