CN103061951A - 复合式潮流能垂直轴水轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种兼具有高效率、快启动性和低成本的复合式潮流能垂直轴水轮机。其包括外部H结构、内部S结构、传动结构,外部框架支撑结构。S叶片嵌套在H叶片的内部,通过H结构的展臂与轴承结构连接在一起,S叶片直接固定在轴承上,两种叶片以相同的转速运动,没有运动位移差,这样可以使S叶片的高启动性能带动H轮,提高能量的利用率。本发明潮流能转换效率高,整体稳定性好,可靠性高。

Description

复合式潮流能垂直轴水轮机
技术领域
本发明属于水轮机机械领域,具体涉及一种复合式潮流能垂直轴水轮机。
背景技术
潮流能是一种清洁的可再生新能源,我国的潮流能资源丰富居世界首位。水轮机作为海洋潮流能动能的转换装置,是潮流能开发利用的核心组成部分,其水动力性能的优劣是潮流能能否有效开发利用的关键,垂直轴水轮机因其不受来流方向的影响,结构简单,是国内外研究的热点,但固定式垂直轴水轮机虽转换效率高,但启动性能低。
未来潮流能水轮机的发展趋势为:研制高效率、高可靠性、低成本的潮流能垂直轴水轮机,这就要求潮流能水轮机兼顾启动性能、高效的潮流能转换率及结构的可靠性,现在很多潮流能技术还不成熟。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出了一种启动快、转换效率高的复合式潮流能垂直轴水轮机。
本发明的技术方案是:一种潮流能发电装置,包括外部H结构,内部S结构、传动结构、外部支撑框架结构;S轮结构嵌套在H轮的内部,组成复合式的水轮机。
所述的H型结构有三个叶片,翼型选择的是NACA0018(也可以选择其他叶片形式),三个叶片之间的角度均为120度,三个叶片通过连接槽与展臂的槽连接口固定,叶片通过旋转半径展臂与轴相连,尽可能提高潮流能的利用率。
所述的S型结构上下面的叶片数为2个,结构级数为2,提高S轮的启动性能,将S式做成以研发成功的EXIM扭曲形式的水轮机(可以选择其他形式的S式)。
所述传动结构一端与固定在框架结构横梁上的,另一端与发电装置相连。
锚固结构的外部框架支撑加固定结构,长宽高上下横梁分别处在位置的中间。
本发明的有益效果在于:
1、本发明属于靠重力固定式潮流能发电装置,潮流能的利用效率较高,可以适用于不同的海况条件,可以实现商业化生产,降低发电成本;
2、本发明将启动性能好的S型结构与工作性能较好的H型结构相结合,能够优势互补,提高潮流能的能量利用率;
3、本发明活动部件较少,可靠性高,整体稳定性好,能兼顾结构的可靠性和潮流能的转换率;
4、本发明结构简单并且耐久性较好,造价便宜,便于实现规模生产与阵列布置。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图;
图2是本发明的外部H结构示意图
图3是本发明的外部H结构的部分示意图
图4是本发明的外部H结构的部分示意图
图5是本发明的内部S结构示意图
图6是本发明的外部框架支撑结构
其中,1-外部H结构,2-内部S结构,3-传动结构,4-外部框架支撑结构,101-H型结构的展臂,102-H型结构的叶片,103—连接槽,104—曹连接口,201-S型结构叶片,301-轴承,401-框架结构的下横梁,402-框架结构的上横梁,403-底座。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本发明。
参见图1-图6,本发明包括外部H结构1、内部S结构2、传动结构3、外部支撑框架结构4。
复合式潮流能垂直轴水轮机的外部H结构1和内部S结构2,H结构1包括展臂102和三个NACA0018型的叶片101,三个叶片的间隔120度,潮流能利用率高;S结构2的叶片201数为2个,结构级数为2,S轮高度与叶片直径的比值高经比为4,两叶片之间交叠部分宽度与叶片直径的比值折叠率为0.1;H结构的上下展臂用螺丝固定在传动结构上,H型结构的叶片用钢丝固定在上下展臂上,S结构通过传动结构3嵌套在H型结构的内部,两者高度相同,没有相对运动,这就构成了复合式的水轮机,结合两者的劣势互补,优势叠加,既提高了水轮机的启动性能,又提高了潮流能的能量利用率。
复合式潮流能垂直轴水轮机的传动结构3,固定框架结构的横梁401上,轴承连接H型结构1和S型结构。
复合式潮流能垂直轴水轮机的外部支撑框架结构4,框架结构结构不仅是整套装置的起着连接作用,还有支撑和重力式固定作用,整个框架是四方体,对来流的方向不限制,而且结构简单,造价低廉,牢固可靠性高。

Claims (6)

1.一种复合式潮流能垂直轴水轮机,其特征在于,包括外部H结构、内部S结构、传动结构和外部框架;其中S结构嵌套在H结构的内部,通过传动结构连接在一起。
2.根据权利要求1所述的复合式潮流能垂直轴水轮机,其特征在于,所述的外部H结构 有三个叶片,叶片形状的选择可以是翼型和其他形状,三个叶片之间的夹角均为120度,三个叶片上下通过连接槽与展臂的槽连接孔相连,上下展臂展臂和轴承通过螺栓连接固定。
3.根据权利要求1所述的复合式潮流能垂直轴水轮机,其特征在于,所述的S型结构的结构级数为2,上下叶片错开角度为90°,每层叶片数量为2个,传动结构穿过S结构。
4.根据权利要求1所述的复合式潮流能垂直轴水轮机,其特征在于,所述的传动装置连接H结构和S结构。
5.根据权利要求1所述的复合式潮流能垂直轴水轮机,其特征在于,所述传动结构底部与框架结构相连,顶部与发电装置相连。
6.根据权利要求1所述复合式潮流能垂直轴水轮机,其特征在于,锚固结构的外部框架支撑加固定结构,体型为长方体,外加两根处于上面和下面的中间位置的横梁。
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