CN100400859C - 伸缩桨海流能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伸缩桨海流能发电装置。它包括：圆筒型轮毂、平板直叶片、叶片伸缩机构(弹簧或双杆液压缸)、不锈钢带轮、发电机、塔架。直桨叶与轮毂组成叶轮，叶轮可完全浸入于海中，也可部分潜入水中，发电机放置在塔架顶端的平台上，不与海水接触。在叶轮的一个工作周期内，当直桨叶位于圆筒型轮毂上方时，在伸缩机构的作用下及重力作用下，缩入在轮毂内；当位于轮毂下方时，直桨叶伸出，在海流的作用下，此叶轮单边受力产生旋转，由钢带轮传动机构带动发电机转动，发出电能。

Description

伸缩桨海流能发电装置

技术领域

本发明涉及水力发电设备，尤其是一种伸缩桨海流能发电装置。

背景技术

由于化石资源的过渡开采濒临枯竭以及由其带来的环境问题日益严重，清洁的可再生能源已得到全世界的重视。海洋面积占地球的71％，孕育着巨大的能源。海流能发电由来已久，开发利用的形式很多，以叶轮机械为主，从结构上可以分为垂直轴式(叶轮旋转主轴与水面方向垂直)和水平轴式(水平轴式又可分为叶轮旋转主轴与水流方向平行和垂直)两种。垂直轴式利用水流对叶轮两侧的竖直叶片产生的对旋转轴的扭矩差来是叶轮旋转，由于其主轴两侧叶片同时受水流作用力，由此机构的发电效率不高；国内曾于2005年在浙江舟山建造并试验的潮汐电站就采用了该种结构。另一种就是水平轴结构，如“水下风车”是典型的水平轴海流发电装置，其桨叶结构与风力机相似，叶轮整个扫及面都迎着水，水流利用的效率相对高一些，但由于潮流的双向特性，必须设计复杂的对水机构才能最大程度捕获其能量，如2003年英国MCT公司研制试验的水平轴式“水下风车”。还有一种就是圆筒型固定挡板式机构，该装置工作时必须半潜于水中，桨叶进水和出水时都要受到水流对它的反向阻力，而且该型结构受涨潮落潮影响很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种伸缩桨海流能发电装置，利用水平轴式圆筒型结构，其旋转轴与水流方向垂直。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明由4片以上偶数片矩形直桨叶均匀嵌入圆筒形轮毂内组成叶轮，对称分布的直桨叶根部分别与双出杆液压缸的活塞杆两端相连接或对称分布的直桨叶根部分别与拉伸弹簧一端连接，拉伸弹簧的另一端与主轴连接；通过双杆液压缸或拉伸弹簧能使矩形直桨叶沿滚筒圆周上的开槽周期性伸缩，圆筒型轮毂的主轴固定在两侧塔架上，两台塔架的上端分别设置发电机，圆筒型轮毂的两侧圆柱面用不锈钢同步带分别与两台发电机的带轮相连。

所述每对双出杆液压缸的活塞杆左右两腔通过液压管路经电磁换向阀分别与塔架平台上的液压油源相连，液压泵的输出端分别与溢流阀及电磁换向阀连接。

所述的4片以上偶数片矩形直桨叶为4片、6片或8片。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：

1.机构安装简单、可靠性高、维修方便。

2.适合双向海流能利用，不受潮汐水位变化影响。

3.如叶轮半潜于水中，由于直桨叶的伸缩控制，减小直桨叶进水和出水时的阻力；如叶轮全部潜入水中，则可以同时消除水流对轮毂上方叶片产生的阻力；提高发电效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的结构原理示意图；

图2为液压驱动式桨叶伸缩装置；

图3为一组双出杆液压缸驱动油路原理图

图4为弹簧重力式桨叶伸缩装置

图中：1、直桨叶，2、圆筒型轮毂，3、不锈钢同步带，4、塔架，5、主轴，6、发电机带轮，7、双出杆液压缸，8、拉伸弹簧，9、发电机，10、电磁换向阀，1 1、液压泵，12、溢流阀，13、挡板

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图4所示，本发明由4片以上偶数片矩形直桨叶1均匀嵌入圆筒形轮毂2内组成叶轮，对称分布的直桨叶根部分别与双出杆液压缸7的活塞杆两端相连接或对称分布的直桨叶根部分别与拉伸弹簧8一端连接，拉伸弹簧8的另一端与主轴5连接；通过双杆液压缸7或拉伸弹簧8能使矩形直桨叶1沿滚筒圆周上的开槽周期性伸缩，圆筒型轮毂2的主轴固定在两侧塔架4上，两台塔架4的上端分别设置发电机9，圆筒型轮毂2的两侧圆柱面用不锈钢同步带3分别与两台发电机9的发电机带轮6相连。

如图3所示，所述每对双出杆液压缸7的活塞杆左右两腔通过液压管路经电磁换向阀10分别与塔架4平台上的液压油源相连，液压泵11的输出端分别与溢流阀12及电磁换向阀连接。

所述的4片以上偶数片矩形直桨叶1为4片、6片或8片。

在海流的作用下，由4片以上偶数片矩形直桨叶1及圆筒形轮毂2组成的叶轮旋转，圆筒形轮毂2的旋转运动通过不锈钢同步带3传动传递给发电机9；叶轮旋转过程中，直桨叶1位于圆筒型轮毂2的上方时，在伸缩机构的作用下，缩入在轮毂2内；当位于轮毂下方时，直桨叶1伸出；由于叶轮单边受力产生旋转，由不锈钢同步带带动发电机9转动发电。

依据海流特性和所要求机组的功率等级设计伸缩桨海流发电装置，桨叶伸缩机构可采用机械弹簧式结构和液压式结构两种方案。

图2和图4分别为图1所示A-A剖视图，图2为液压式结构，图4为机械弹簧式结构，并假定水流流向为垂直纸面方向。

图2液压式结构中，双出杆液压缸7的活塞杆两端分别与对称分布的直桨叶根部连接，液压缸活塞杆的运动规律由放置在塔架4顶端平台上的液压驱动油路通过电磁换向阀10的动作来实现，从而活塞杆液压缸带动直桨叶沿圆筒径向作伸缩滑动。由于轮毂上六个直桨叶1对称均匀式分布，对称直桨叶的根部分别与双出杆液压缸7的活塞杆两个伸出端相连，因此当对称直桨叶的其中一支位于轮毂下方伸出时，另一支必在轮毂上方呈缩入状态(如图2所示)，从而海流驱动直桨叶1，带动圆筒型轮毂2旋转。

图4所示机械弹簧式结构中，直桨叶根部连接弹簧8，在重力及弹簧力的联合作用下，直桨叶作伸缩运动，并由挡板13起限位保护及导向作用。拉伸弹簧8起阻碍直桨叶1伸出的作用。当直桨叶1处于圆筒型轮毂2上方时，在直桨叶1重力和弹簧力的共同作用下，直桨叶1缩回到圆筒型轮毂2中；而随着直桨叶1逐渐转到轮毂下方，由于直桨叶1的重力沿其滑动方向的分力不断增大，使得直桨叶1克服弹簧力滑出轮毂外；当直桨叶1从最低点向上转动时，重力沿直桨叶1滑动方向的分力不断减小，在弹簧力的作用下，直桨叶1缩回。

选择海水流速、水深合适的场地安装机组，打入两个塔架4，塔架4的直径和埋土深度依据海流对直桨叶的轴向作用和海流、海浪对塔架4的作用力，进行强度校核得出，塔架平台高度可高于也可以低于水位，但当低于水位时，发电机必须进行密封，同时必须保证轮毂下方的叶片根部低于落潮时的最低水位。滚筒型轮毂2两边的主轴固定塔架4上，如图1所示。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种伸缩桨海流能发电装置，其特征在于：由4片以上偶数片矩形直桨叶(1)均匀嵌入圆筒形轮毂(2)内组成叶轮，对称分布的直桨叶根部分别与双出杆液压缸(7)的活塞杆两端相连接或对称分布的直桨叶根部分别与拉伸弹簧(8)一端连接，拉伸弹簧(8)的另一端与主轴(5)连接；通过双出杆液压缸(7)或拉伸弹簧(8)能使矩形直桨叶(1)沿滚筒圆周上的开槽周期性伸缩，圆筒型轮毂(2)的主轴固定在两侧塔架(4)上，两台塔架(4)的上端分别设置发电机(9)，圆筒型轮毂(2)的两侧圆柱面用不锈钢同步带(3)分别与两台发电机(9)的发电机带轮(6)相连。

2.根据权利要求1所述的一种伸缩桨海流能发电装置，其特征在于：所述每对双出杆液压缸(7)的活塞杆左右两腔通过液压管路经电磁换向阀(10)分别与塔架(4)平台上的液压油源相连，液压泵(11)的输出端分别与溢流阀(12)及电磁换向阀连接。

3.根据权利要求1所述的一种伸缩桨海流能发电装置，其特征在于：所述的4片以上偶数片矩形直桨叶(1)为4片、6片或8片。

Images