一種用于潮流能的水輪機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種利用海洋潮流能的發(fā)電裝置，特別涉及一種用于潮流能的水輪機。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋中潮起潮落、洋流流動、波浪起伏都蘊含著巨大的能源，在能源日益緊張的今日，海洋能源是一個巨大的寶庫，海洋潮汐能、波浪能清潔無污染，且潛能巨大，而目前人們對海洋能源的開發(fā)還只是滄海一粟。
[0003]傳統(tǒng)的利用海洋潮流能發(fā)電的水輪機，需要保持水輪機葉輪半浮于水面，這樣葉輪下部的葉片受到洋流沖擊轉(zhuǎn)動進行發(fā)電，這樣的結(jié)構(gòu)對水輪機的布置要求高，無論是船用還是海基平臺用，都很難進行布置。如中國專利局2012年10月31日公開的CN102758719A號專利申請文件，名稱為潮汐發(fā)電裝置，該裝置利用漂浮于海面的兩個葉輪裝置，分別由正向和反向的潮汐流推動，帶動發(fā)電機發(fā)電。該裝置需要在水面漂浮，對于船舶和海基平臺來說，難以確定安裝高度，或者需要很復(fù)雜的調(diào)節(jié)裝置，以適應(yīng)入水深度要求；再者，該裝置葉輪方向固定，在岸邊使用有相對穩(wěn)定的潮汐方向，問題不明顯，但是在船舶上使用，船舶與洋流的相對角度時刻變化，葉片角度無法適應(yīng)洋流方向的變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有的海面葉輪發(fā)電的水輪機葉輪高度要求高的問題，提供一種用于潮流能的水輪機。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種用于潮流能的水輪機，包括發(fā)電機，發(fā)電機連接有浸入海水中的葉輪，所述葉輪豎直插入水中，葉輪表面均勻開設(shè)有若干V形槽，V形槽沿軸向延伸，V形槽內(nèi)設(shè)有可擺動扣合\展開的葉片，葉片的擺動軸沿V形槽的槽底設(shè)置，V形槽的兩側(cè)壁分別為扣合面和展開面，展開面與葉輪徑向的夾角小于扣合面與葉輪徑向的夾角。葉輪貼靠扣合面時，葉片外端與葉輪中心的徑向距離最小，葉輪貼合展開面時，葉片外端與葉輪中心的徑向距離最大。將葉輪完全放入海水中，葉輪順著洋流方向一側(cè)的葉片被洋流推動貼合到V形槽展開面呈展開狀態(tài)，承受洋流的推力；而逆著洋流方向一側(cè)的葉片則被洋流反向推動貼靠到V形槽扣合面上，不對洋流形成阻擋，在葉輪轉(zhuǎn)動的過程中，葉片根據(jù)洋流方向不斷展開、扣合，驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動。本裝置無論洋流方向如何改變，均能使葉輪朝一個方向轉(zhuǎn)動，進行發(fā)電。且葉輪垂直方向入水，消除了葉片本身重力對葉片展開的影響。
[0006]作為優(yōu)選，以葉輪中心與V形槽槽底連線為基準線，V形槽扣合面和展開面位于基準線的同一側(cè)面。葉片展開時和扣合時均位于基準線同一側(cè)，沒有越過徑向臨界點，使扣合和展開狀態(tài)變換時沖擊小，損失的能量也小。同時，葉輪展開狀態(tài)的工作面與葉輪切線夾角小于90度，起到聚流作用，充分利用水流沖擊力。
[0007]作為優(yōu)選，所述葉片貼合扣合面時，葉片的外端突出于葉輪的外輪廓線之外。葉片外端在扣合時略為突出葉輪表面，使葉片轉(zhuǎn)動到順流方向時，能借助洋流推動迅速展開。
[0008]作為優(yōu)選，所述葉片為弧形，葉片內(nèi)弧面朝向扣合面，扣合面為凸起外弧面，所述扣合面的弧面半徑小于葉片的弧面半徑。使葉片扣合狀態(tài)時不會與扣合面完全貼合造成展開阻力過大。
[0009]作為優(yōu)選，所述展開面的表面與葉片對應(yīng)位置的表面形狀適配。展開狀態(tài)的葉片所受壓力較大，因此展開面設(shè)計為與葉片適配的平面或者弧度相同的弧面，形成大面積的穩(wěn)定支撐。
[0010]作為優(yōu)選，所述葉片的根部與展開面貼合的位置開設(shè)有排水孔。在葉片展開到扣合轉(zhuǎn)換過程中，V形槽中的水可以從排水孔流出，避免形成過大的阻力
[0011]作為優(yōu)選，所述葉片為中部折彎的V形葉片，彎折線與擺動軸垂直，葉片從根部到端部V形彎折程度逐漸加大。V形葉片形成聚流作用，最先限度利用水流沖力。
[0012]作為優(yōu)選，所述發(fā)電機和葉輪之間通過單向傳動的棘輪連接，所述發(fā)電機的另一側(cè)還連接有飛輪。洋流變化不定，在葉輪轉(zhuǎn)速小于飛輪轉(zhuǎn)速時，棘輪脫開，飛輪利用慣性帶動發(fā)電機發(fā)電，當飛輪轉(zhuǎn)速下降到葉輪轉(zhuǎn)速時，棘輪又重新連接傳動。
[0013]作為優(yōu)選，還包括機油泵，機油泵通過單獨的葉輪驅(qū)動，機油泵葉輪與發(fā)電機葉輪結(jié)構(gòu)相同，所述機油泵為發(fā)電機泵送機油，發(fā)電機的機油回流至機油泵的油箱形成機油回路。利用洋流驅(qū)動同時驅(qū)動機油回路，代替電泵，節(jié)約電力。
[0014]本實用新型采用受海洋潮流驅(qū)動展開和扣合的葉片，使水輪機的葉輪能適應(yīng)任何方向的洋流進行發(fā)電。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本實用新型葉輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3是本實用新型葉片正面結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖4是本實用新型圖3中葉片A、B、C位置的彎折程度對比圖。
[0019]圖中:1.飛輪，2.發(fā)電機，3.棘輪，4.葉輪，5.葉片，6.展開面，7.扣合面，8.擺動軸，9.排水孔，10.機油泵。
【具體實施方式】
[0020]下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明。
[0021]實施例:一種用于潮流能的水輪機，如圖1所示。本裝置包括發(fā)電機2和機油泵
10。發(fā)電機的一側(cè)設(shè)有大慣性的飛輪1，另一側(cè)通過單向傳動的棘輪連接發(fā)電機的葉輪4，葉輪垂直插入海水中。機油泵連接有獨立的機油泵葉輪4，機油泵通過機油泵葉輪驅(qū)動為發(fā)電機、棘輪泵送機油，發(fā)電機、棘輪的機油回流至機油泵油箱形成回路。
[0022]發(fā)電機的葉輪4和機油泵的葉輪4結(jié)構(gòu)相同，以下以發(fā)電機葉輪為例闡述結(jié)構(gòu)。如圖2、3所示，葉輪4表面均勻開設(shè)V形槽，V形槽沿葉輪軸向設(shè)置，V形槽的一側(cè)壁為展開面6，另一側(cè)為扣合面7，展開面與徑向的夾角小于扣合面與徑向的夾角。且以葉輪中心與V形槽槽底連線為基準線，V形槽扣合面和展開面位于基準線的同一側(cè)面。葉片5擺動設(shè)置在V形槽內(nèi)，葉片的擺動軸8沿V形槽的槽底設(shè)置。葉片貼靠扣合面時，葉片外端與葉輪中心的徑向距離最小，葉輪貼合展開面時，葉片外端與葉輪中心的徑向距離最大。葉片4為弧形葉片，葉片內(nèi)弧面朝向扣合面7?？酆厦娴幕⌒伟霃叫∮谌~片的弧形半徑，展開面的弧形半徑與葉片弧形半徑一致。葉片貼靠扣合面時，不能完全貼合，且葉片的外端突出于葉輪的外輪廓線。葉片貼合展開面時，葉片根部與展開面完全貼合形成面支撐。葉片根部與展開面貼合位置開設(shè)有一列排水孔9。
[0023]如圖3、4所示，葉片沿中線V形折彎，彎折線與擺動軸8垂直，如圖4所示，葉片的彎折程度從根部到端部逐漸加大。
[0024]將葉輪完全放入海水中，葉輪順著洋流方向一側(cè)的葉片被洋流推動貼合到V形槽展開面呈展開狀態(tài)，承受洋流的推力；而逆著洋流方向一側(cè)的葉片則被洋流反向推動貼靠到V形槽扣合面上，不對洋流形成阻擋，在葉輪轉(zhuǎn)動的過程中，葉片根據(jù)洋流方向不斷展開、扣合，驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動。本裝置無論洋流方向如何改變，均能使葉輪朝一個方向轉(zhuǎn)動，進行發(fā)電。
【主權(quán)項】
1.一種用于潮流能的水輪機，包括發(fā)電機，發(fā)電機連接有浸入海水中的葉輪，其特征在于:所述葉輪豎直插入水中，葉輪表面均勻開設(shè)有若干V形槽，V形槽沿軸向延伸，V形槽內(nèi)設(shè)有可擺動扣合\展開的葉片，葉片的擺動軸沿V形槽的槽底設(shè)置，V形槽的兩側(cè)壁分別為扣合面和展開面，展開面與葉輪徑向的夾角小于扣合面與葉輪徑向的夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于潮流能的水輪機，其特征在于:以葉輪中心與V形槽槽底連線為基準線，V形槽扣合面和展開面位于基準線的同一側(cè)面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于潮流能的水輪機，其特征在于:所述葉片貼合扣合面時，葉片的外端突出于葉輪的外輪廓線之外。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于潮流能的水輪機，其特征在于:所述葉片為弧形，葉片內(nèi)弧面朝向扣合面，扣合面為凸起外弧面，所述扣合面的弧面半徑小于葉片的弧面半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于潮流能的水輪機，其特征在于:所述展開面的表面與葉片對應(yīng)位置的表面形狀適配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于潮流能的水輪機，其特征在于:所述葉片的根部與展開面貼合的位置開設(shè)有排水孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于潮流能的水輪機，其特征在于:所述葉片為中部折彎的V形葉片，彎折線與擺動軸垂直，葉片從根部到端部V形彎折程度逐漸加大。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于潮流能的水輪機，其特征在于:所述發(fā)電機和葉輪之間通過單向傳動的棘輪連接，所述發(fā)電機的另一側(cè)還連接有飛輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種用于潮流能的水輪機，其特征在于:還包括機油泵，機油泵通過單獨的葉輪驅(qū)動，機油泵葉輪與發(fā)電機葉輪結(jié)構(gòu)相同，所述機油泵為發(fā)電機泵送機油，發(fā)電機的機油回流至機油泵的油箱形成機油回路。
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于潮流能的水輪機，解決了現(xiàn)有的海面葉輪發(fā)電的水輪機葉輪高度要求高的問題。本裝置包括發(fā)電機，發(fā)電機連接有浸入海水中的葉輪，其特征在于：所述葉輪豎直插入水中，葉輪表面均勻開設(shè)有若干V形槽，V形槽沿軸向延伸，V形槽內(nèi)設(shè)有可擺動扣合\展開的葉片，葉片的擺動軸沿V形槽的槽底設(shè)置，V形槽的兩側(cè)壁分別為扣合面和展開面，展開面與葉輪徑向的夾角小于扣合面與葉輪徑向的夾角。本實用新型采用受洋流驅(qū)動展開和扣合的葉片，使水輪機的葉輪能適應(yīng)任何方向的洋流進行發(fā)電。
【IPC分類】F03B13-26
【公開號】CN204572328
【申請?zhí)枴緾N201520231437
【發(fā)明人】陳正壽, 劉羽, 趙陳, 張國輝
【申請人】浙江海洋學院
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月17日