專利名稱:一種新型的對(duì)稱翼渦輪波力發(fā)電裝置的制作方法
本實(shí)用新型屬氣動(dòng)型波力發(fā)電裝置空氣渦輪的新設(shè)計(jì)。
利用海洋、江河的波浪能為動(dòng)力的發(fā)電裝置，如航標(biāo)燈用的波力發(fā)電裝置一般經(jīng)過五個(gè)環(huán)節(jié)①利用浮標(biāo)隨波浪升沉的運(yùn)動(dòng)，通過中心管氣室將波浪能轉(zhuǎn)換成空氣能；②空氣渦 輪將空氣能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機(jī)械能；③交流永磁發(fā)電機(jī)將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成交流電能；④硅整流器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電；⑤蓄電池將不穩(wěn)定的直流電貯存，供用電器使用。其中，空氣渦輪是波力發(fā)電裝置的心臟。迄今為止，已經(jīng)研制并使用的空氣渦輪有兩種；一種是帶整流閥的沖動(dòng)式渦輪，如日本的TG103型波力發(fā)電裝置上采用的，該渦輪由于需要整流閥和噴咀系統(tǒng)，因而結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。另一種是近年出現(xiàn)的不用整流閥就能向同一方向旋轉(zhuǎn)作功的對(duì)稱翼式渦輪。結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但其渦輪葉面形狀多為矩形，如英國(guó)女皇大學(xué)土木建筑工程系T·J·T·Whittaker等在《波力助航的電氣方面》一文中提到的航標(biāo)燈用波力發(fā)電裝置中采用的。其渦輪噴咀比調(diào)整范圍小，對(duì)于小功率(100W以下)的渦輪來說，難以獲得良好的綜合性能(包括自起動(dòng)性能、效率等因素)。
本實(shí)用新型提供一種采用設(shè)計(jì)特殊的對(duì)稱翼空氣渦輪，綜合性能良好的小型(功率在100W以下)波力發(fā)電裝置。
本實(shí)用新型由中心管氣室，對(duì)稱翼空氣渦輪、交流永磁發(fā)電機(jī)、整流器、控制器和蓄電池組等部份組成，其裝置各部分作用的方框圖如下
本實(shí)用新型的要點(diǎn)在于對(duì)稱翼渦輪葉片的葉面形狀和翼型的設(shè)計(jì)，該渦輪采用具有矩扇形葉面形狀的對(duì)稱翼渦輪，即它由沿輪轂上均布的若干片翼型對(duì)稱的，安裝角為零度的矩扇形葉片所組成〔如圖2所示〕，每片葉片的葉面形狀如圖3所示。由以渦輪中心O為圓心，半徑分別為R1、R2、R3〔R1＞R2＞R3〕的三段圓弧，把葉面分為Ⅰ和Ⅱ兩部分。內(nèi)側(cè)Ⅰ為圓心角為α的扇形；外側(cè)Ⅱ?yàn)榫匦危Q的矩形是近似矩形，其上下兩弧(該矩形的上下兩邊)的弦長(zhǎng)相等或近似相等。扇形部分和矩形部分光滑過渡，邊線ABC和DEF可以是折線，也可以成光滑弧線。相應(yīng)的等厚線，在矩形部分是邊線的平行線，在扇形部分是徑向線。整個(gè)葉面應(yīng)依葉面中線OO′成對(duì)稱。
葉片的翼型應(yīng)為對(duì)稱流線型，翼型的最大厚度δmax與弦AD之長(zhǎng)l的比值為21.5％～23.5％，最佳比值為22.1％～22.5％，葉片依葉面上的等厚線光滑過渡。
該渦輪的葉片與輪轂可以用質(zhì)輕，機(jī)械強(qiáng)度高并耐腐蝕的材料如合金鋁、玻璃鋼等材料制成。葉片可通過粘結(jié)和鉚接等方法與輪轂牢靠結(jié)合，或葉片輪轂一次成型，其輪轂比(即輪轂直徑Dh與渦輪外直徑Dt之比)應(yīng)為0.5～0.65。
由于葉片的葉面形狀是扇形與矩形的結(jié)合，通過選擇渦輪的葉片數(shù)以及其扇形部分所張的圓心角α的大小和扇形部分在整個(gè)葉面中所占的面積比例，可以在較大范圍選擇渦輪的噴咀比參數(shù)(即葉片間軸面過流面積與氣室內(nèi)截面積之比)，影響渦輪的自起動(dòng)性能和效率的因素是比較復(fù)雜的，一般來說，較小的噴咀比有利于提高渦輪的自起動(dòng)性能，而提高渦輪效率則需要較大的噴咀比和合適的葉形，因而渦輪葉片的葉面形狀由扇形與矩形合理結(jié)合，可以獲得一一種兼顧渦輪自起動(dòng)性能和效率等綜合性能的設(shè)計(jì)方案。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的對(duì)稱翼渦輪的噴咀比i為 1/60 ～ 1/100 ，渦輪葉片數(shù)為8～12片。
本實(shí)用新型提供的小型(100W以下)波力發(fā)電裝置，由于其空氣渦輪的葉面形狀和翼型設(shè)計(jì)獨(dú)特，系統(tǒng)各部份匹配合理，因而具有自起動(dòng)性能良好，效率較高。輸出功率較大等良好綜合性能，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，可以作為沿海航道航標(biāo)燈、海洋水文、氣象自動(dòng)遙測(cè)浮標(biāo)等裝置的長(zhǎng)效電源。
附圖1為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)組總體圖，其中1為保護(hù)帽，2為整流器和控制器，3為交流永磁發(fā)電機(jī)，4為對(duì)稱翼空氣渦輪，5為轉(zhuǎn)輪室。
附圖2為渦輪葉片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其中Ⅰ為葉片的矩形部分，Ⅱ?yàn)槿~片的扇形部分，δmax為翼型的最大厚度，l為弦AD之長(zhǎng)度，線0－0、1－1、2－2、……、10－10為等厚線。
附圖3為對(duì)稱翼渦輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其中Dt為渦輪的外直徑，Dh為輪轂的直徑。
本實(shí)用新型提供的一個(gè)實(shí)用設(shè)計(jì)，其具體設(shè)計(jì)參數(shù)如下對(duì)稱翼渦輪葉片，矩形部分與扇形部分寬度相等，即AB等于BC；翼型最大厚度δmax與弦長(zhǎng)l之比為22.3％；輪轂比為0.6；噴咀比i等于 1/80 ，葉片數(shù)為10片。
權(quán)利要求
1.一種由浮筒中心管氣室、空氣渦輪、交流永磁發(fā)電機(jī)、整流器、控制器及蓄電池組所組成的小型(輸出功率在100W以下)波力發(fā)電裝置，其特征在于所說的空氣渦輪是具有矩扇形葉面形狀的對(duì)稱翼式渦輪，即該渦輪由沿輪轂上均布的若干片翼型對(duì)稱的、安裝角度為零度的矩扇形葉片所組成，每片葉片的葉面，由以渦輪中心0為圓心，半徑分別為R1、R2、R3(R1＞R2＞R3)的三段圓弧分為兩部分，內(nèi)側(cè)為以φ為圓心角的扇形；外側(cè)為矩形，所稱的矩形是近似矩形，其上下兩弧(該矩形的上下兩邊)的弦長(zhǎng)相等或近似相等。扇形部分和矩形部分光滑過渡，其邊線(線ABC和線DEF)可以是折線，也可以成光滑弧線。相應(yīng)的等厚線，在矩形部分是邊線的平行線，在扇形部分是徑向線。整個(gè)葉面依葉面中線[OO′]成對(duì)稱。葉片的翼型應(yīng)為對(duì)稱流線型。翼型的最大厚度[δmax]與弦長(zhǎng)[l]之比為21.5%～23.5%，最佳比值為22.1%～22.5%。
2.按照權(quán)利要求
1所述的波力發(fā)電裝置，其特征在于所說的對(duì)稱翼空氣渦輪的噴咀比i(即葉片間軸向過流面積與氣室內(nèi)截面積之比)為 1/60 ～ 1/100 。
3.按照權(quán)利要求
1.所述的波力發(fā)電裝置，其特征在于所說的對(duì)稱翼渦輪的輪轂比(輪轂直徑Dh與渦輪外直徑Dt之比)為0.5～0.65。
4.按照權(quán)利要求
1.2.3.所述的波力發(fā)電裝置，其特征在于所說的對(duì)稱翼渦輪的葉片數(shù)為8～12片。
專利摘要
一種新型的對(duì)稱翼渦輪波力發(fā)電裝置。該裝置屬氣動(dòng)型波力發(fā)電裝置空氣渦輪的新設(shè)計(jì)。該裝置根據(jù)沖擊式渦輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而一般葉面形狀為矩形的對(duì)稱翼式渦輪難以獲得良好的綜合性能等問題，設(shè)計(jì)了一種具有矩扇型葉面形狀的新型對(duì)稱翼式渦輪，并提供了翼型、噴嘴比、輪轂比、葉片數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)，使新設(shè)計(jì)的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并具有自起動(dòng)性能較好、效率較高等良好綜合性能?？勺鳛楹綐?biāo)燈、海洋水文、氣象自動(dòng)遙測(cè)浮標(biāo)的長(zhǎng)效電源。
文檔編號(hào)F03B13/24GK85201823SQ85201823
公開日1986年3月5日 申請(qǐng)日期1985年5月13日
發(fā)明者梁賢光, 高祥帆 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan