CN105179138B - 一种用于海流能发电装置的多节式叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于海流能发电装置的多节式叶片，它包括叶轮转轴、第一节叶片、第二节叶片、第三节叶片、第一合页、第二合页、第一磁性材料、第二磁性材料、第三磁性材料和第四磁性材料。其特征在于：多节式叶片的第一节叶片与叶轮转轴相连，第二节叶片通过第一合页及第一磁性材料与第一节叶片相连，第三节叶片通过第二合页及第二磁性材料与第二节相连，第一合页与第二合页分别安装在叶片相对的两个表面上，第二磁性材料的磁性远强于第一磁性材料。本发明提供了一种发电效率更高、能够承受强海流冲击、切出流速更高的海流能发电装置的多节式叶片。

Description

一种用于海流能发电装置的多节式叶片
技术领域
本发明涉及海流能发电技术领域，具体是一种用于海流能发电装置的多节式叶片。
背景技术
海流能是一种储量丰富的可再生能源，利用海流能发电前景非常广阔。目前海流能发电装置的轮叶多采用整装叶片，往往需要通过加装复杂的控制系统来提高发电效率；正常工作过程中突然遇到强海流时，叶片容易被冲击力损坏；装置的切出流速较低，有效工作时间较短。
发明内容
为了解决现有海流能发电装置发电效率不高，叶片不能承受强海流冲击和切出流速较低的问题，本发明提供了一种用于海流能发电装置的多节式叶片。叶片共分为三节，第一节叶片与第二节叶片间的第一磁性材料和第一合页用于提高装置发电效率；第二节叶片与第三节叶片间的第二磁性材料和第二合页用于解决强海流冲击的问题，同时提高了切出流速；安装于合页两折的磁性材料可用来增加合页的使用寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：多节式叶片的第一节叶片与叶轮转轴相连，第二节叶片通过第一合页及第一磁性材料与第一节叶片相连，第三节叶片通过第二合页及第二磁性材料与第二节叶片相连。
第一磁性材料的磁力较小，需要保证正常流速下阻力叶片的第一节叶片和第二节叶片分离，以增大力矩差；第二磁性材料的磁性较强，需要保证正常流速下动力叶片的第二节叶片和第三节叶片不会分离，在强流速下动力叶片的第二节叶片和第三节叶片分离，从而在强流速下保护叶片，同时提高切出流速。
第一合页与第二合页分别安装在叶片相对的两个表面上；第一合页由若干个合页构成，分别安装在第一节叶片和第二节叶片相连处外表面靠近两端的位置；第二合页由若干个合页构成，分别安装在第二节叶片和第三节叶片相连处外表面靠近两端的位置。
第二磁性材料的磁性远强于第一磁性材料；第一磁性材料由两块磁性材料构成，分别嵌入第一节叶片和第二节叶片相连处的接触面内，两块磁性材料的接触面磁性相反；第二磁性材料由两块磁性材料构成，分别嵌入第二节叶片和第三节叶片相连处的接触面内，两块磁性材料的接触面磁性相反。
第一合页的两折表面各嵌入第三磁性材料，且第三磁性材料与海水的接触面磁性相同；第二合页的两折表面各嵌入第四磁性材料，且第四磁性材料与海水的接触面磁性相同；第四磁性材料的磁性强于第三磁性材料。
第一节叶片、第二节叶片和第三节叶片的各条棱边均为圆角棱边。叶轮转轴上的多个叶片构成方式完全一致，并按顺序沿转轴依次排列。
本发明的有益效果是：提高了海流能发电装置的发电效率，解决了叶片不能承受强海流冲击的问题，提高了装置的切出流速。
附图说明
图1是本发明多节式叶片的总体结构图
图2是正常流速下轮叶的工作示意图
图3是突然强流速下轮叶的工作示意图
图4是第一合页的结构示意图
图5是第二合页的结构示意图
图6是第一节叶片的三视图
如图所示：1—轮叶；2A—第一节叶片；2B—第二节叶片；2C—第三节叶片；3A—第一合页；3B—第二合页；4A—第一磁性材料；4B—第二磁性材料；5A—第三磁性材料；5B—第四磁性材料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参见图1，本发明提供了一种用于海流能发电装置的多节式叶片，多节式叶片由第一节叶片2A、第二节叶片2B和第三节叶片2C组成，多节式叶片的第一节叶片2A与叶轮转轴1相连，第二节叶片2B通过第一合页3A及第一磁性材料4A与第一节叶片2A相连，第三节叶片2C通过第二合页3B及第二磁性材料4B与第二节叶片2B相连；第一磁性材料4A的磁力较小，需要保证正常流速下阻力叶片的第一节叶片2A和第二节叶片2B分离，以增大力矩差；第二磁性材料4B的磁性较强，需要保证正常流速下动力叶片的第二节叶片2B和第三节叶片2C不会分离，在强流速下动力叶片的第二节叶片2B和第三节叶片2C分离，从而在强流速下保护叶片，同时提高切出流速；第一合页3A与第二合页3B分别安装在叶片相对的两个表面上，第一合页3A由两个合页构成，分别安装在第一节叶片2A和第二节叶片2B相连处外表面靠近两端的位置，第二合页3B由两个合页构成，分别安装在第二节叶片2B和第三节叶片2C相连处外表面靠近两端的位置；第二磁性材料4B的磁性远强于第一磁性材料4A，第一磁性材料4A由两块磁性材料构成，分别嵌入第一节叶片2A和第二节叶片2B相连处的接触面内，两块磁性材料的接触面磁性相反，第二磁性材料4B由两块磁性材料构成，分别嵌入第二节叶片2B和第三节叶片2C相连处的接触面内，两块磁性材料的接触面磁性相反；第一合页3A的两折表面各嵌入第三磁性材料5A，且第三磁性材料5A与海水的接触面磁性相同，第二合页3B的两折表面各嵌入第四磁性材料5B，且第四磁性材料5B与海水的接触面磁性相同，第四磁性材料5B的磁性强于第三磁性材料5A；第一节叶片2A、第二节叶片2B和第三节叶片2C的各条棱边均为圆角棱边，叶轮转轴1上的多个叶片构成方式完全一致，并按顺序沿转轴依次排列。
当海流流速正常时，叶片正常工作，如图2所示，图中标号10代表海流方向，在动力叶片处，第一合页3A闭合方向与海流方向相反，第一节叶片2A与第二节叶片2B通过第一磁性材料4A连在一起，使得第一节叶片2A和第二节叶片2B成为一个整体；第二合页3B闭合方向与海流方向相同，但由于第二磁性材料4B磁力很强，使得第二节叶片2B与第三节叶片2C可以通过第二磁性材料4B连为一个整体，从而使得动力叶片的三节叶片连为一个整体。在阻力叶片处，第一合页3A闭合方向与海流方向相同，且第一磁性材料4A磁力较弱，故第一节叶片2A与第二节叶片2B分离。最终使得动力叶片与海流的接触面积远大于阻力叶片，大大提高了海流发电的效率。
在发电装置的阻力叶片变为动力叶片的过渡过程中，第一磁性材料4A可以极大地减少第一节叶片2A与第二节叶片2B连为一体的时间，从而延长了动力叶片在最大有效面积下工作的时间，提高了发电效率。
当海流流速突然急剧增大时，叶片将自动作出应对措施，如图3所示，在动力叶片处，第二合页3B闭合方向与海流方向相同，第二节叶片2B与第三节叶片2C通过磁性很强的第二磁性材料4A连接，当遇到强海流时，第二节叶片2B与第三节叶片2C将被迫分离，从而卸掉海流的冲击力，使得海流不会损坏叶片，同时由于动力叶片与海流接触面积减小，叶轮转速将仍在工作允许范围内，增大了发电装置的切出流速。即通过第二节叶片2B与第三节叶片2C在强海流时自动分离，不仅防止了叶片被损坏，而且提高了发电装置的切出流速。
在第一合页3A的开合过程中，第三磁性材料5A有缓冲的作用，如图4所示，图中标号11为合页闭合方向，当合页快速闭合至不可继续闭合的角度时，将会在该位置对合页产生巨大的闭合冲击力，大大缩短了合页的使用寿命，而加入分别安装在合页两折且磁性相同的第三磁性材料5A后，通过对快速闭合的缓冲，防止合页在不可继续闭合位置承受闭合冲击力，增加了合页的使用寿命。同理，第四磁性材料5B对第二合页3B也有上述作用，同时，由于第二合页3B在强海流工况下闭合，第四磁性材料5B的磁性强于第三磁性材料5A。

Claims (5)

1.一种用于海流能发电装置的多节式叶片，由叶轮转轴(1)、第一节叶片(2A)、第二节叶片(2B)、第三节叶片(2C)、第一合页(3A)、第二合页(3B)、第一磁性材料(4A)、第二磁性材料(4B)、第三磁性材料（5A）和第四磁性材料（5B）组成，其特征在于：多节式叶片的第一节叶片(2A)与叶轮转轴(1)相连，第二节叶片(2B)通过第一合页(3A)及第一磁性材料(4A)与第一节叶片(2A)相连，第三节叶片(2C)通过第二合页(3B)及第二磁性材料(4B)与第二节叶片(2B)相连；第一合页（3A）的两折表面各嵌入第三磁性材料（5A），且第三磁性材料（5A）与海水的接触面磁性相同，第三磁性材料（5A）的磁性需要保证其在第一合页（3A）快速闭合过程中产生足够的缓冲作用，防止第一合页（3A）受损；第二合页（3B）的两折表面各嵌入第四磁性材料（5B），且第四磁性材料（5B）与海水的接触面磁性相同，第四磁性材料（5B）的磁性需要保证其在第二合页（3B）快速闭合过程中产生足够的缓冲作用；第四磁性材料（5B）的磁性强于第三磁性材料（5A）。
2.根据权利要求1所述的多节式叶片，其特征是：第一磁性材料（4A）的磁力较小，需要保证正常流速下阻力叶片的第一节叶片（2A）和第二节叶片（2B）分离，以增大力矩差；第二磁性材料（4B）的磁性较强，需要保证正常流速下动力叶片的第二节叶片（2B）和第三节叶片（2C）不会分离，在强流速下动力叶片的第二节叶片（2B）和第三节叶片（2C）分离，从而在强流速下保护叶片，同时提高切出流速。
3.根据权利要求1所述的多节式叶片，其特征是：第一合页(3A)与第二合页(3B)分别安装在叶片相对的两个表面上；第一合页(3A)由若干个合页构成，分别安装在第一节叶片(2A)和第二节叶片(2B)相连处外表面；第二合页(3B)由若干个合页构成，分别安装在第二节叶片(2B)和第三节叶片(2C)相连处外表面。
4.根据权利要求1所述的多节式叶片，其特征是：第二磁性材料(4B)的磁性强于第一磁性材料(4A)；第一磁性材料(4A)由两块磁性材料构成，分别嵌入第一节叶片(2A)和第二节叶片(2B)相连处的接触面内，两块磁性材料的接触面磁性相反；第二磁性材料(4B)由两块磁性材料构成，分别嵌入第二节叶片(2B)和第三节叶片(2C)相连处的接触面内，两块磁性材料的接触面磁性相反。
5.根据权利要求1所述的多节式叶片，其特征是：第一节叶片(2A)、第二节叶片(2B)和第三节叶片(2C)的各条棱边均为圆角棱边；叶轮转轴(1)上的多个叶片构成方式完全一致，并按顺序沿转轴依次排列。
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