CN102128119A - 一种新型结构水轮机 - Google Patents

一种新型结构水轮机 Download PDF

Info

Publication number
CN102128119A
CN102128119A CN2011100859312A CN201110085931A CN102128119A CN 102128119 A CN102128119 A CN 102128119A CN 2011100859312 A CN2011100859312 A CN 2011100859312A CN 201110085931 A CN201110085931 A CN 201110085931A CN 102128119 A CN102128119 A CN 102128119A
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade
water turbine
new structure
rigid
structure water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011100859312A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102128119B (zh
Inventor
单忠德
张敏
戴军
乔娟娟
战丽
张静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Original Assignee
Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology filed Critical Advanced Manufacture Technology Center China Academy of Machinery Science and Technology
Priority to CN2011100859312A priority Critical patent/CN102128119B/zh
Publication of CN102128119A publication Critical patent/CN102128119A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102128119B publication Critical patent/CN102128119B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Landscapes

  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
  • Hydraulic Turbines (AREA)

Abstract

本发明涉及到一种新型结构水轮机，属于海洋能技术应用领域。本发明根据水轮机刚性叶片和柔性叶片的运行特点，提出两种刚性叶片和柔性叶片的连接方式，一种是刚性叶片和柔性叶片直接连接，柔性叶片安装于刚性叶片的空档之中，柔性叶片通过刚性叶片把作用力传递给发电机。另一种是刚性叶片和柔性叶片间接连接，刚性叶片和柔性叶片均固定在轮毂上，同时作用于轮毂，把合力传递给发电机。本发明所涉及的一种新型结构水轮机启动便捷，具有了柔性叶片水轮机的优点；可以承受大的力矩和高的水流速度，具有了刚性叶片水轮机的优点；同时这种水轮机的获能系数比单独使用刚性叶片或柔性叶片的水轮机的获能系数要高很多。本发明适用于不同海域的潮流能发电项目。

Description

一种新型结构水轮机
技术领域
本发明涉及一种新型结构水轮机，属于海洋能技术应用领域。
背景技术
随着社会的发展，对于电能的需求激增，但化石能源没有节制的消耗造成环境日益恶化：CO2的含量是50万年以来的最高值，近150年CO2含量增长量超过过去2万年的增长量；甲烷气体含量比1850年增加了一倍；此外煤炭、石油等化石能源的储量有限，不远的将来就会枯竭。能源的严峻形势和巨大压力迫使各国纷纷将目光投向可再生能源的开发利用工作。占地球表面71%的海洋，作为资源的宝库是地球上尚未充分开发利用的最大领域，蕴藏着大量未开始利用的潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等海洋能，上述五种海洋可再生能源理论储量为70多亿千瓦，是目前全世界发电能力的十几倍，其开发利用是解决未来人类能源问题的一个重要途径，海洋可再生能源的开发利用潜力巨大，同时也是新能源开发的大势所趋。
我国海域辽阔，海岸线绵长，海洋能储量丰富，海洋潮流能总储量1395万千瓦、波浪能1285万千瓦、潮汐能总储量2179万千瓦都处于世界前列，具有极大的开发潜力。其中潮流能可与世界潮流能资源最好的地区相媲美，存在诸多功率密度、理论储量和开发利用环境都非常优越的水道。加之海洋潮流能能量更加集中（能量密度约是风能的4倍，太阳能的30倍）、载荷稳定可预测性强等优势，因此我国海洋潮流能亟待加大开发力度。
潮流能水轮机按其工作原理分，有阻力型、升力型和混合型三种。阻力型以叶片受到流体阻力为主要驱动力，升力型水轮机主要依靠叶片受到升力推动水轮机转动，混合型水轮机由阻力和升力共同提供驱动力。阻力型水轮机工作效率较低，但自起转能力强，适用于低流速水道；升力型水轮机在高流速工况下效率高，但叶片具有零转矩工作区域，存在获能盲点且容易发生空蚀现象。
混合型水轮机现在研究的比较少，国内外没有相关的专利和技术。其中刚性叶片和柔性叶片的连接方式国内外还没有比较成熟的技术。
发明内容
为了克服现有潮流能水轮机存在的结构简单、获能系数低、刚性叶片和柔性叶片不能同时使用的不足及缺陷，本发明提出了一种新型结构水轮机，使用该水轮机能够综合刚性叶片和柔性叶片的优点，提高水轮机的获能系数，充分利用潮流能发电。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的新型结构水轮机由刚性叶片、柔性叶片、中间轴、键、轮毂及其他连接部件组成。所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片同时安装在水轮机上，潮流流经水轮机时，刚性叶片和柔性叶片所受到的作用力方向一致，从而能够综合刚性叶片和柔性叶片的优点，提高水轮机的获能系数。
所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片可以直接连接在一起，柔性叶片安装在刚性叶片的空挡中，先安装上下轮毂，之后安装下轮毂上的单固定块，然后再安装刚性叶片到单固定块上，继而安装上轮毂上的固定块，最后在刚性叶片上安装柔性叶片，靠紧固螺栓固定。采用这种连接方式时，柔性叶片获得的推力通过刚性叶片传递给发电机，刚性叶片获得的推力直接传递给发电机；
所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片可以间接连接在一起，柔性叶片和刚性叶片均固定在轮毂上，先安装上下轮毂，之后安装下轮毂上的双固定块，并安装刚性叶片和固定钢管到双固定块上，然后安装柔性叶片到固定钢管上，最后安装上轮毂上的双固定块。采用这种连接方式时，柔性叶片获得的推力通过轮毂传递给发电机，刚性叶片获得的推力也通过轮毂传递给发电机，刚性叶片和柔性叶片不关联，但同时起作用；
所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片的两种连接方式，既可以用于水平轴水轮机，也可以适用于竖直轴水轮机。
所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片的连接方式是可以调节的，刚性叶片和柔性叶片可以根据需要改变形状、大小、数量；
所述的刚性叶片截面为机翼的截面形状，这种截面更易获得更多的潮流能。
所述的柔性叶片为三角形或六边形，可以有不同的弦弧比和边弧比。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
一是把刚性叶片和柔性叶片有机地结合在一起，能获得比较大的能量发电。
二是这种水轮机集中了刚性叶片和柔性叶片的优点，启动简单，扭矩大。
三是这种水轮机可以方便地调节刚性叶片或柔性叶片的各项参数，以期获得更多的潮流能。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明：
图1 为刚性叶片和柔性叶片直接连接的水轮机结构；
图2 为刚性叶片和柔性叶片间接连接的水轮机结构；
图中1.中间轴，2. 键，3.轮毂，4.刚性叶片，5.柔性叶片，6.固定螺栓，7.固定套，8.单固定块， 9.中间轴，10.键，11.轮毂，12.刚性叶片，13.柔性叶片，14.固定钢管，15.固定套，16.双固定块。
具体实施方式
在图1中，新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片采用直接连接方式进行连接。先安装键2到轴1，然后安装上下轮毂3，之后先安装下轮毂3上的单固定块8，并安装刚性叶片4到单固定块8上，然后安装上轮毂3上的固定块8，最后在刚性叶片4上安装柔性叶片5，靠紧固螺栓6固定。采用这种连接方式时，柔性叶片5获得的推力通过刚性叶片4传递给发电机，刚性叶片4获得的推力直接传递给发电机。各部件运动形式详细描述如下：柔性叶片5作用于刚性叶片，刚性叶片4传递力矩给轮毂3，轮毂3通过键2把力矩传递给中间轴1，中间轴1把力矩传递给发电机。整个水轮机整体转动，两端装有轴承固定。
在图2中，新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片采用间接连接方式。先安装键10到轴9，然后安装上下轮毂11，之后先安装下轮毂11上的双固定块16，并安装刚性叶片12和固定钢管14到双固定块16上，然后安装柔性叶片13到固定钢管14上，靠固定套15固定，最后安装上轮毂11上的双固定块16。采用这种连接方式时，柔性叶片13获得的推力通过轮毂11传递给发电机，刚性叶片12获得的推力也通过轮毂11传递给发电机，刚性叶片12和柔性叶片13不关联，但同时起作用。各部件运动形式详细描述如下：柔性叶片13作用于固定钢管14，固定钢管14通过双固定块16把力矩传递给轮毂11，刚性叶片12通过双固定快传递力矩给轮毂11，轮毂11通过键10把力矩传递给中间轴9，中间轴9把力矩传递给发电机。整个水轮机整体转动，两端装有轴承固定。
以上对本发明及其实施方式的描述是示意性的，没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，进行其他实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型结构水轮机，其特征在于，所述新型结构水轮机由中间轴、键、轮毂、刚性叶片、柔性叶片、固定部件、固定套、固定块等组成。
2.根据权利要求1所述的一种新型结构水轮机，其特征在于，所述新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片的连接方式有两种，一种是直接连接方式，一种是间接相连方式。
3.根据权利要求1所述的一种新型结构水轮机，其特征在于，所述新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片在潮流流经水轮机时，刚性叶片和柔性叶片所受到的作用力方向一致，并推动水轮机绕中间轴朝相应的方向旋转。
4.根据权利要求1所述的一种新型结构水轮机，其特征在于，所述新型结构水轮机的刚性叶片截面为机翼的截面形状，这种截面更易获得更多的潮流能。
5.根据权利要求1所述的一种新型结构水轮机，其特征在于，所述新型结构水轮机的柔性叶片形状为弦弧比和边弧比可调的三角形或六边形。
6.根据权利要求2所述的新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片的直接连接方式，其特征在于键安装在中间轴上，上下轮毂通过键与中间轴联接，刚性叶片通过单固定块安装在轮毂上，柔性叶片通过紧固螺栓安装在刚性叶片上。
7.根据权利要求2所述的新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片的间接连接方式，其特征在于键安装在中间轴上，上下轮毂通过键与中间轴联接，刚性叶片通过双固定块和固定钢管安装在轮毂上，柔性叶片通过固定套安装在固定钢管上。
8.根据权利要求7所述的新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片的直接连接方式，其特征在于，所述新型结构水轮机的柔性叶片受力后直接作用于刚性叶片，刚性叶片受柔性叶片及其他外力作用后传递力矩给轮毂，轮毂通过键把力矩传递给中间轴，中间轴把力矩传递给与水轮机相连发电设备。
9.根据权利要求8所述的新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片的间接连接方式，其特征在于，所述新型结构水轮机的柔性叶片受外力作用后将力矩传递给固定钢管，固定钢管通过双固定块把力矩传递给轮毂，刚性叶片受外力作用后通过双固定块传递力矩给轮毂，轮毂通过键把力矩传递给中间轴，中间轴把力矩传递给与水轮机相连发电设备。
CN2011100859312A 2011-04-07 2011-04-07 一种潮流能水轮机 Expired - Fee Related CN102128119B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100859312A CN102128119B (zh) 2011-04-07 2011-04-07 一种潮流能水轮机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100859312A CN102128119B (zh) 2011-04-07 2011-04-07 一种潮流能水轮机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102128119A true CN102128119A (zh) 2011-07-20
CN102128119B CN102128119B (zh) 2012-10-31

Family

ID=44266345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100859312A Expired - Fee Related CN102128119B (zh) 2011-04-07 2011-04-07 一种潮流能水轮机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102128119B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106277492A (zh) * 2015-05-27 2017-01-04 中南大学 一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置
CN107881526A (zh) * 2017-12-25 2018-04-06 王启先 一种潮流能海水制取氢气氧气装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2469204Y (zh) * 2001-04-06 2002-01-02 赵宏 柔兜式流体转子
TW200848610A (en) * 2007-06-01 2008-12-16 Ji-Han Wang Method and device for increasing efficiency of hydraulic machines
CN101457738A (zh) * 2007-10-19 2009-06-17 中国海洋大学 自适应柔性叶片转子
US20090180879A1 (en) * 2007-10-22 2009-07-16 Bear Patrick A Flexible Impeller Apparatus and Method
CN101828014A (zh) * 2007-08-14 2010-09-08 Bn平衡能源解决方案有限公司 发电装置、用于由运动流体发电的涡轮转子形状

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2469204Y (zh) * 2001-04-06 2002-01-02 赵宏 柔兜式流体转子
TW200848610A (en) * 2007-06-01 2008-12-16 Ji-Han Wang Method and device for increasing efficiency of hydraulic machines
CN101828014A (zh) * 2007-08-14 2010-09-08 Bn平衡能源解决方案有限公司 发电装置、用于由运动流体发电的涡轮转子形状
CN101457738A (zh) * 2007-10-19 2009-06-17 中国海洋大学 自适应柔性叶片转子
US20090180879A1 (en) * 2007-10-22 2009-07-16 Bear Patrick A Flexible Impeller Apparatus and Method

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《太阳能学报》 20100328 王树杰等 柔性叶片水流发电模型实验研究 全文 1-9 第31卷, 第3期 *
《硕士学位论文》 20090530 王树杰 柔性叶片潮流能水轮机水动力学性能研究 全文 1-9 , *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106277492A (zh) * 2015-05-27 2017-01-04 中南大学 一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置
CN106277492B (zh) * 2015-05-27 2019-06-25 中南大学 一种潮流能直驱的海水淡化杀菌一体化装置
CN107881526A (zh) * 2017-12-25 2018-04-06 王启先 一种潮流能海水制取氢气氧气装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102128119B (zh) 2012-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101915199B (zh) 三轮高效伸缩折叠式横轴潮流能发电装置
CN103195637B (zh) 一种潮流发电装置
CN103485972B (zh) 一种潮流波浪能发电装置
CN103967713B (zh) 基于浮式张力腿平台的风能-波浪能集成发电结构
CN101907054A (zh) 双反向折叠式横轴潮流能水轮机
CN102297091B (zh) 海上风浪互补型发电系统
CN104141584B (zh) 单桩四叶轮水平轴无源自变距双向潮流发电机组
CN102322403A (zh) 一种海上发电系统
CN105649884A (zh) 海上风能与海洋潮流能联合发电平台
CN103470437B (zh) 一种流体能量收集转换装置和能量传递输出装置及发电设备
CN105240200A (zh) 波浪动力装置
CN202250624U (zh) 一种海上发电系统
CN102943736A (zh) 双浮力体摆式双向透平波浪能发电装置
CN203515947U (zh) 一种潮流能发电装置
CN104373281A (zh) 水流发电机
CN203035439U (zh) 双浮力体摆式双向透平波浪能发电装置
CN2937536Y (zh) 一种伸缩桨海流能发电装置
CN102128119B (zh) 一种潮流能水轮机
CN202348548U (zh) 潮流发电装置及潮流发电机组
CN100400859C (zh) 伸缩桨海流能发电装置
CN206206065U (zh) 浪向自适应浮力摆式波能发电装置
CN202108635U (zh) 一种新型结构水轮机
Liu et al. Design and test of 1/5th scale horizontal axis tidal current turbine
CN205078394U (zh) 一种近岸机械式波浪能量收集装置
CN107893733A (zh) 一种潮流能获能水轮机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121031

Termination date: 20210407