CN103967697A - 一种海流能发电装置及其机组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海流能发电装置,从左到右依次包括第一叶轮、发电机、齿轮换向装置和第二叶轮，发电机的左右两端均设有转轴，第一叶轮连接在发电机一端的转轴上；所述齿轮换向装置由外对内顺次包括：内齿轮、中间齿轮和外齿轮，中间齿轮分别与内齿轮、外齿轮啮合，外齿轮连接在发电机另一端的转轴上，第二叶轮连接在内齿轮上。本发明海流能发电装置结构简单可靠，整机重量减轻；运行时不需进行整机调向和叶片旋转，操作方便简单；本发明本身耗能少，综合效率高、经济效益好，能减小二氧化碳排放、保护环境、对提高我国潮流能发电技术和水平具有很大的实用价值，能促进就业等，具有很大社会和经济效益。

Description

一种海流能发电装置及其机组
技术领域
本发明涉及一种利用潮汐流的能量转换装置。具体地说是一种海流能发电装置。
背景技术
电荒已对我国的经济发展产生巨大的影响，能源短缺已经成为当今世界影响经济发展的一个突出问题，节能减排、应对气候变化是世界各国所面对的共同责任，而火力发电除了要消耗大量的不可再生能源，还会对环境造成严重的污染。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种不消耗不可再生能源，不会对环境造成污染，也不需要筑建水坝，能直接利用自然界存在的水流能量来发电的装置，即一种利用潮汐涨落所产生的海水流动的能量来驱动叶轮带动发电机工作，从而获取电能的装置。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种海流能发电装置, 从左到右依次包括第一叶轮、发电机、齿轮换向装置和第二叶轮，发电机的左右两端均设有转轴，第一叶轮连接在发电机一端的转轴上；所述齿轮换向装置由外对内顺次包括：内齿轮、中间齿轮和外齿轮，中间齿轮分别与内齿轮、外齿轮啮合，外齿轮连接在发电机另一端的转轴上，第二叶轮连接在内齿轮上。
工作原理：本发明海流能发电装置在海流有作用下，两个叶轮以相互相反的方向旋转，并通过齿轮换向装置的作用，使叶轮在发电机轴上产生相同方向的扭矩，驱动发电机旋转发电。海流能发电装置的叶轮具有双叶轮多叶片结构，齿轮换向装置的作用是把两个叶轮的不同旋转方向转换为相同的旋转方向，以驱动同一发电机工作；截面为关于截面中线中点的反对称形状的叶片，具有满足潮汐流双向流动的特点；双叶轮结构可使海流流经第一叶轮后所所产生的环量能被第二叶轮吸收，减小了从第二叶轮流出的流体旋转，消除或削弱了对下游机组的影响，并吸收流经第一叶轮后的剩余能量，有助于海流能发电场多机组布置，并提高发电效率。当涨潮落潮而潮汐流流动方向改变时，不需改变叶轮及叶片的安装方向，都能运行发电，省去了复杂的整机调向设备和叶片旋转调节机构。
潮汐流能主要指由于潮汐导致的有规律的海水流动, 本发明海流能发电装置不在岸上建坝蓄水利用势能发电，而是直接把海流能发电装置放在潮汐流中，利用潮汐流动的动能发电，具有潮汐流稳定性好、规律性强、能流密度大、叶轮直径小等优点。
所述第一叶轮、第二叶轮均为多叶片结构，第一叶轮包括与发电机轴连接的第一轮毂和在第一轮毂上沿圆周方向均匀设置的叶片，第二叶轮包括与齿轮换向装置内齿轮连接的第二轮毂和在第二轮毂上沿圆周方向均匀设置的叶片，能更好的利用潮汐流能，驱动发电机发电，提高发电效率。
上述第一叶轮和第二叶轮结构相同，且叶片数量相等。
优选，所述叶片为3-8片。
所述第一叶轮叶片和第二叶轮叶片关于第一叶轮与第二叶轮旋转平面的中间平面对称，第一叶轮叶片截面弦线与第一叶轮旋转平面的夹角与第二叶轮叶片截面弦线与第二叶轮旋转平面的夹角相等，且均为0°～15°。
所述第一叶轮的叶片、第二叶轮的叶片的截面均为关于截面中线中点的反对称形状，第一叶轮叶片、第二叶轮叶片的截面厚度均从中间向两端方向逐渐减小，两端最薄并修圆，叶片的中点反对称形状能使叶片的进出边缘具有满足潮汐流双向流动的特点。
由于叶轮叶片截面的反对称形状，当在涨潮及落潮时海水以相反方向流入叶轮叶片的情况下，均能对叶轮叶片产生圆周方向的力矩，推动叶轮旋转，进而驱动发电机发电。
所述第一叶轮和第二叶轮外侧均设有导流体，能引导流体平稳的进入叶轮，减小流体与发电机体的冲击。
上述第一叶轮、第二叶轮靠近发电机的一端为内侧，不靠近发电机的一端为外侧。
所述发动机外围设有固定装置，能将海流能发电装置固定住，不被潮汐冲倒。
所述固定装置为支撑架或连接架，能将海流能发电装置在各种环境中固定住。
一种海流能发电装置机组，包含两个以上所述的海流能发电装置，能更多的利用水流能量，提高发电效率。
有益效果：本发明海流能发电装置结构简单可靠，整机重量减轻；运行时不需进行整机调向和叶片旋转，操作方便简单；本发明本身耗能少，综合效率高、经济效益好，能减小二氧化碳排放、保护环境、对提高我国潮流能发电技术和水平具有很大的实用价值，能促进就业等，具有很大社会和经济效益。
附图说明
图1是本发明海流能发电装置的结构示意图；
图2是图1侧视图的轮轴向示意图；
图3是叶轮叶片结构示意图；
图4是齿轮换向装置结构示意图；
图中：1为发电机，2为叶片，3为第一轮毂，4为齿轮换向装置，5为第二轮毂，6为导流体，7为固定装置，8为内齿轮，9为中间齿轮，10为外齿轮，S为第一叶轮与第二叶轮旋转平面的中间平面，β1为第一叶轮叶片截面弦线与第一叶轮旋转平面的夹角，β2为第二叶轮叶片截面弦线与第二叶轮旋转平面的夹角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
实施例1
如图1-3所示，一种海流能发电装置, 从左到右依次包括第一叶轮、发电机1、齿轮换向装置4和第二叶轮，发电机1的左右两端均设有转轴，第一叶轮连接在发电机1一端的转轴上；所述齿轮换向装置4由外对内顺次包括：内齿轮8、中间齿轮9和外齿轮10，中间齿轮9分别与内齿轮8、外齿轮10啮合，外齿轮10连接在发电机1另一端的转轴上，第二叶轮连接在内齿轮8上。第一叶轮、第二叶轮均为多叶片2结构，第一叶轮包括与发电机1轴连接的第一轮毂3和在第一轮毂3上沿圆周方向均匀设置的3个叶片2；第二叶轮包括与齿轮换向装置4内齿轮8连接的第二轮毂5和在第二轮毂5上沿圆周方向均匀设置的3个叶片2；所述第一叶轮叶片2和第二叶轮叶片2关于第一叶轮与第二叶轮旋转平面的中间平面S对称，第一叶轮叶片2截面弦线与第一叶轮旋转平面的夹角β1与第二叶轮叶片2截面弦线与第二叶轮旋转平面的夹角β2均为0°。所述第一叶轮的叶片2、第二叶轮的叶片2的截面均为关于截面中线中点的反对称形状，第一叶轮叶片2、第二叶轮叶片2的截面厚度均从中间向两端方向逐渐减小，两端最薄并修圆；第一叶轮和第二叶轮外侧均设有导流体6；发动机外围设有固定装置7，固定装置7为支撑架。
使用时，在海上有海流的浅海地点，将发电机1通过支撑架固定海底，发电机1轴的一端与一个叶轮的轮毂联接，发电机1轴的另一端与齿轮装置的外齿轮10联接，另一个叶轮的轮毂与齿轮装置的内齿轮8联接，组成单机组发电。
在海流中，使叶片2旋转方向与来流方向垂直，以使装置能够最大限度的接受水流能量。该装置的叶轮具有双叶轮多叶片2结构，截面中线为关于截面中线中点的反对称形状的叶片2，由于叶轮叶片2直面的反对称形状，当在涨潮及落潮时海水以相反方向流入叶轮叶片2的情况下，均能对叶轮叶片2产生圆周方向的力矩，推动叶轮旋转，进而驱动发电机1发电，并使得海流流经第一个叶轮后所所产生的环量能被第二个叶轮吸收，减小了从第二个叶轮流出的流体旋转，消除或削弱了对下游机组的影响，有助于海流能发电场多机组布置，并提高发电效率。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同的是：采用漂浮在海面上的浮体装置，由连接架将发电装置悬吊在浮体装置上。第一叶轮、第二叶轮均为多叶片2结构，第一轮毂3、第二轮毂5上均沿圆周方向均匀设置8个叶片2；所述第一叶轮叶片2和第二叶轮叶片2关于第一叶轮与第二叶轮旋转平面的中间平面S对称，第一叶轮叶片2截面弦线与第一叶轮旋转平面的夹角β1与第二叶轮叶片2截面弦线与第二叶轮旋转平面的夹角β2均为15°。
使用时，在海上有海流的深海地点，将发电机1通过连接架悬吊在浮体装置上，发电机1轴的一端与一个叶轮的轮毂联接，发电机1轴的另一端与齿轮装置的外齿轮10联接，另一个叶轮的轮毂与齿轮装置的内齿轮8联接，组成单机组发电。
实施例3
与实施例1基本相同，所不同的是：一种海流能发电装置机组，将实施例1中单机组按资源和发电功率要求排列成发电装置阵列，形成海流能发电场，进行多机组发电。
具体实施时，可根据具体海域的海水深度、海水宽度及单台机组发电功率大小，设置适当台数的机组。机组的排列，可采用错列式阵列，其左右间距为2倍叶轮直径，间距为3倍叶轮直径。
实施例4
与实施例2基本相同，所不同的是：一种海流能发电装置机组，将实施例2中的单机组按资源和发电功率要求排列成发电装置阵列，形成海流能发电场，进行多机组发电。
具体实施时，可根据具体海域的海水深度、海水宽度及单台机组发电功率大小，设置适当台数的机组。机组的排列，可采用错列式阵列，其左右间距为6倍叶轮直径，间距为7倍叶轮直径。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种海流能发电装置,其特征在于：从左到右依次包括第一叶轮、发电机（1）、齿轮换向装置（4）和第二叶轮，发电机（1）的左右两端均设有转轴，第一叶轮连接在发电机（1）一端的转轴上；所述齿轮换向装置（4）由外对内顺次包括：内齿轮（8）、中间齿轮（9）和外齿轮（10），中间齿轮（9）分别与内齿轮（8）、外齿轮（10）啮合，外齿轮（10）连接在发电机（1）另一端的转轴上，第二叶轮连接在内齿轮（8）上。
2. 如权利要求1所述的海流能发电装置,其特征在于：所述第一叶轮、第二叶轮均为多叶片（2）结构，第一叶轮包括与发电机（1）轴连接的第一轮毂（3）和在第一轮毂（3）上沿圆周方向均匀设置的叶片（2），第二叶轮包括与齿轮换向装置（4）内齿轮（8）连接的第二轮毂（5）和在第二轮毂（5）上沿圆周方向均匀设置的叶片（2）。
3. 如权利要求2所述的海流能发电装置,其特征在于：所述叶片（2）为3-8片。
4. 如权利要求3所述的海流能发电装置，其特征在于：所述第一叶轮叶片（2）和第二叶轮叶片（2）关于第一叶轮与第二叶轮旋转平面的中间平面（S）对称，第一叶轮叶片（2）截面弦线与第一叶轮旋转平面的夹角（β1）与第二叶轮叶片（2）截面弦线与第二叶轮旋转平面的夹角（β2）相等，且均为0°～15°。
5.如权利要求1-4任意一项所述的海流能发电装置，其特征在于：所述第一叶轮叶片（2）、第二叶轮叶片（2）的截面中线均为关于截面中线中点的反对称形状，第一叶轮叶片（2）、第二叶轮叶片（2）的截面厚度均从中间向两端方向逐渐减小，两端最薄并修圆。
6.如权利要求1-4任意一项所述的海流能发电装置,其特征在于：所述第一叶轮和第二叶轮外侧均设有导流体（6）。
7.如权利要求1-4任意一项所述的海流能发电装置,其特征在于：所述发动机外围设有固定装置（7）。
8.如权利要求7所述的海流能发电装置,其特征在于：所述固定装置（7）为支撑架或连接架。
9.一种海流能发电装置机组，其特征在于：包含两个以上权利要求1-8任意一项所述的海流能发电装置，排列成发电装置阵列。
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