CN103292984B - 竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，包括转轴、滑动套、拉手、固定轴、滑轨A、销钉B、安装孔、变偏角机构、支架、调整螺栓、下抱块、上抱块、叶片、填充物、叶片转轴、滑轨a和销钉b，转轴由滑动套和固定轴配合而成，滑动套与固定轴之间设有滑轨A，滑动套上设有拉手、销钉B和安装孔，变偏角机构通过支架安装在滑动套四周，支架上设有滑轨a和销钉b，上抱块通过螺栓与底部有叶片转轴的下抱块相连固定在支架上，叶片通过填充物凝固成型固定在抱块间的矩形槽内，叶片底部两端设有调整螺栓调节叶片摆动极限角度大小。因此该装置解决了现有试验装置无法单独并且详细分析出水轮机发电性能的影响因素等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，属于潮流能发电测试工具领域。
背景技术
随着世界经济的发展，不可再生能源的消耗及社会对能源的依赖。近十几年来各国政府把目光转向储量巨大的可再生能源海洋潮流能，并且加大了对潮流能电站及其关键技术的研发力度。潮流能与常规能源相比具有能源储量大、良好的可预测性、环境影响相对较小及无污染等优点。水轮机作为最主要的潮流能换能装置，将流体动能转换为机械能，但传统转桨式、混流式水轮机因水流低水头的特性降低了获能利用率而且机组成本也较高，近年来国内外潮流能水轮机的研究已经取得了长足的发展，出现了水平轴、竖轴和横轴三类结构形式的潮流能水轮机。因水平轴水轮机结构类似于水平轴风力机，同时水平轴风力机技术的成熟性极快的推动了潮流能水平轴水轮机开发应用的简便性，已具备良好的工业生产能力。横轴水轮机与竖轴水轮机结构相似只是安装放置方式不同，因横轴水轮机的转轴与水平面平行获能利用率受水流方向的影响，安装方式和位置有一定的局限性，常被竖轴水轮机代替研究。经研究发现水轮机叶片的形状、个数、间距、安装角度、力矩以及主轴长短均直接影响到水轮机的发电性能，但具体影响有多大及水轮机的最佳设计方案都无从下手，因此需要开发一款能够模拟测试这些问题的设备，以便在实际生产设计时更有针对性的设计出能源转换率最佳的竖轴水轮机。
发明内容
本发明的目的是提供一种竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置。
本发明要解决的问题是现有竖轴潮流能水轮机叶片水动力试验装置无法一次性、独立并且详细分析出水轮机发电性能的影响因素的问题。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，包括转轴、滑动套、拉手、固定轴、滑轨A、销钉B、安装孔、变偏角机构、支架、调整螺栓、下抱块、上抱块、叶片、填充物、叶片转轴、滑轨a和销钉b，转轴由圆柱体结构的滑动套和圆柱体结构的固定轴配合而成，滑动套与固定轴之间设有滑轨A，滑动套上设有拉手和销钉B，滑动套环形四周钻有安装孔，变偏角机构包括支架、调整螺栓、下抱块、上抱块、叶片、填充物、叶片转轴、滑轨a和销钉b；变偏角机构通过支架安装在滑动套四周，支架上设有滑轨a和销钉b，支架的顶部为上抱块，上抱块通过螺栓与下抱块相连，下抱块的底部设有叶片转轴，叶片转轴固定在支架上，上抱块与下抱块中间有一个矩形的槽，叶片通过填充物凝固成型固定在矩形槽内，叶片底部两端设有调整螺栓，调整螺栓可以调节叶片摆动的极限角度大小。
转轴为镁铝合金材料；安装孔有3-5个，安装孔为内螺纹结构；支架为镁铝合金材料，支架底部一段为外螺纹结构；叶片为钛合金材料；填充物为环氧树脂材料。
本发明的优点是：转轴和支架镁铝合金材料的选择不仅满足了强度的需要而且极大降低了机组自身的能耗，转轴和支架上滑轨的设计满足了测试不同轴长和不同扭矩的能源转换率，滑动套上安装孔数量的设定能够测试不同叶片数量的能源转换率，填充物凝固成型后固定叶片不仅很好的保护叶片而且还能更换不同结构的叶片来测试能源转换率，同时无阻尼变偏角机构的设计具有运动规律可调、结构简单和工作可靠等优点，因此该设备能够非常全面的模拟测试各种因素对竖轴水轮机能源转换率的影响。
附图说明
图1是本发明竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置整体结构图；
图2是本发明竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置的变偏角机构示意图；
图中：1、转轴2、滑动套3、拉手4、固定轴5、滑轨A6、销钉B7、安装孔8、变偏角机构9、支架10、调整螺栓11、下抱块12、上抱块13、叶片14、填充物15、叶片转轴16、滑轨a17销钉b。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
本发明竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，包括转轴1、滑动套2、拉手3、固定轴4、滑轨A5、销钉B6、安装孔7、变偏角机构8、支架9、调整螺栓10、下抱块11、上抱块12、叶片13、填充物14、叶片转轴15、滑轨a16和销钉b17，转轴1由圆柱体结构的滑动套2和圆柱体结构的固定轴4配合而成，滑动套2和固定轴4为镁铝合金材料不仅满足了强度的需要而且极大降低了机组自身的能耗，滑动套2与固定轴4之间设有滑轨A5，转轴1的轴长可调节方便测试转轴1长短对水轮机发电性能的影响，滑动套2上设有拉手3和销钉B6，滑动套2环形四周钻有3—5个内螺纹结构的安装孔7方便测试不同叶片13数量的能源转换率，变偏角机构8通过支架9安装在滑动套2四周，支架9上设有滑轨a16和销钉b17，支架9为镁铝合金材料且底部一段为外螺纹结构方便变偏角机构8的拆装，支架9的长度可通过滑轨a16调节方便测试不同扭矩对水轮机发电性能的影响，支架9的顶部为上抱块12，上抱块12通过螺栓与下抱块11相连，下抱块11的底部设有叶片转轴15，叶片转轴15固定在支架9上，叶片13在转轴1转动过程中角度大小通过叶片转轴15在极限范围内自动调节，上抱块12与下抱块11中间有一个矩形的槽，叶片13通过环氧树脂材料的填充物14凝固成型固定在矩形槽内不仅很好的保护叶片13而且方便更换不同结构的叶片13来测试能源转换率，叶片13底部两端设有调整螺栓10，调整螺栓10可以调节叶片13摆动的极限角度大小。
本发明使用方法，将表面涂有固体润滑剂的叶片13插入垫有垫片的矩形槽内，在抱块和叶片13间加入填充物14，待填充物14成型后打开夹具去掉垫片，再用螺栓重新连接上抱块12和下抱块11，这样能装夹不同形状的叶片13，然后将装有叶片13的整个变偏角机构8固定在滑动套2上，根据试验的需求确定安装几个变偏角机构8，将整套竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置潮流中与发电机组相连后，根据试验的需求调节转轴1的长度和支架9的长度，同时还可利用调整螺栓10调节叶片13摆动的极限角度大小。因此本发明具有运动规律可调、结构简单和工作可靠等优点，而且能够非常全面的模拟测试各种因素对竖轴水轮机能源转换率的影响。
Claims (6)
1.竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，包括转轴（1）、滑动套（2）、拉手（3）、固定轴（4）、滑轨A（5）、销钉B（6）、安装孔（7）、变偏角机构（8）、支架（9）、调整螺栓（10）、下抱块（11）、上抱块（12）、叶片（13）、填充物（14）、叶片转轴（15）、滑轨a（16）和销钉b（17），其特征是：所述转轴（1）由滑动套（2）和固定轴（4）配合而成，滑动套（2）和固定轴（4）为圆柱体结构，滑动套（2）与固定轴（4）之间设有滑轨A（5），滑动套（2）上设有拉手（3）和销钉B（6），滑动套（2）环形四周钻有安装孔（7），变偏角机构（8）包括支架（9）、调整螺栓（10）、下抱块（11）、上抱块（12）、叶片（13）、填充物（14）、叶片转轴（15）、滑轨a（16）和销钉b（17）；变偏角机构（8）通过支架（9）安装在滑动套（2）四周，支架（9）上设有滑轨a（16）和销钉b（17），支架（9）的顶部为上抱块（12），上抱块（12）通过螺栓与下抱块（11）相连，下抱块（11）的底部设有叶片转轴（15），叶片转轴（15）固定在支架（9）上，上抱块（12）与下抱块（11）中间有一个矩形的槽，叶片（13）通过填充物（14）凝固成型固定在矩形槽内，叶片（13）底部两端设有调整螺栓（10）。
2.根据权利要求1所述的竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，其特征是：所述转轴（1）为镁铝合金材料。
3.根据权利要求1所述的竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，其特征是：所述安装孔（7）有3-5个，安装孔（7）为内螺纹结构。
4.根据权利要求1所述的竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，其特征是：所述支架（9）为镁铝合金材料，支架（9）底部一段为外螺纹结构。
5.根据权利要求1所述的竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，其特征是：所述叶片（13）为钛合金材料。
6.根据权利要求1所述的竖轴潮流能水轮机叶片水动力性能试验装置，其特征是：所述填充物（14）为环氧树脂材料。
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