CN105626349A - 襟翼型垂直轴水轮机 - Google Patents

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王化明
王乐
吴健
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    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/121—Blades, their form or construction
    • 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
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    • 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

Abstract

本发明公开了一种襟翼型垂直轴水轮机，包括桨毂和在桨毂外周等角度排列的桨叶，桨叶的顶端设有襟翼，襟翼通过襟翼枢轴与桨叶铰接。桨叶襟翼与桨叶主体有一个可调节的夹角，通过夹角的调节来提高潮流对水轮机叶片的正向冲击，提高能量利用。这种襟翼型垂直轴水轮机结构简单，实用安全，能提高对潮流能利用率。

Description

襟翼型垂直轴水轮机
技术领域
本发明涉及潮流能发电技术领域，尤其涉及一种襟翼型垂直轴水轮机。
背景技术
潮流主要是指伴随潮汐现象而产生的有规律的海水流，潮流每天两次改变其大小和方向。潮流能与潮汐不同，潮汐是涨潮和退潮引起的海水升降，潮流是海水的水平运动，潮汐所携带的能量是势能，可以采用筑坝蓄水发电等方式加以利用，而而潮流能发电则是直接利用潮水水流冲击叶轮等机械装置带动发电机工作进行发电。
与常规能源相比较，潮流能具有以下优点：清洁可再生；能量总储量大；变化有规律可预测；不需要拦海建坝，且发电机组通常都浸没在海水中，对海洋生物影响较小，不会对环境产生三废污染，也不存在常规水电建设中常见的占用农田、移民安置等问题。
由于具备上述优点，潮流能的开发被日益重视。潮流能资源是未来能源的重要补充，特别是在解决海岛的能源供应上意义重大。目前的潮流能发电机组的获能效率较低，而垂直轴发电装置的优点在于可以在潮流方向相反时均能进行发电，具有一定的优势。本项目中的半遮蔽垂直轴潮流能发电机组能有效提高潮流能发电机组的效率，提高潮流能的利用率，促进潮流能这种新能源的开发利用。
目前常规的潮流能发电机组的缺陷在于：采用普通的垂直轴水轮机，潮流流动方向垂直于水轮机轴向的时候，水轮机的叶片转动方向将有一半的时间与来流方向相反，来流反而阻碍水轮机的转动。若水轮机设计工况为顺时针转动，当水轮机叶片转到左侧时，旋转方向将于潮流流动方向相反，阻碍水轮机的转动，降低其获能效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种襟翼型垂直轴水轮机，所述垂直轴水轮机采用襟翼型叶片，该叶片能显著提高潮流对水轮机叶片的正向冲击，从而提高对潮流能利用率。
上述技术问题可以通过如下的技术手段加以解决：一种襟翼型垂直轴水轮机，包括桨毂和在桨毂外周等角度排列的桨叶，桨叶的顶端设有襟翼，襟翼通过襟翼枢轴与桨叶铰接。
作为优选设计，襟翼与桨叶之间的夹角可以调节。
桨叶和襟翼宜均采用平板结构。
桨毂的中心固定有襟翼型垂直轴水轮机的主转轴，桨叶的数量为3至6个。
主转轴上连接有太阳齿轮，襟翼枢轴上设有行星齿轮，行星齿轮与太阳齿轮相啮合。太阳齿轮旋转时带动行星齿轮转动，从而带动襟翼相对于叶轮转动，改变襟翼和叶轮之间的夹角。这种襟翼夹角调节方式类似于齿轮式襟翼舵的原理，通过夹角的调节来提高潮流对水轮机叶片的正向冲击，提高能量利用
本发明的有益之处在于：与现有技术相比，不同与其他水轮机受制于来留方向单一的情况，襟翼型垂直轴水轮机叶片，可以随着来留的方向和流速改变与主叶片的夹角，提高潮流对水轮机叶片的正向冲击，从而提高获能效率。襟翼型垂直轴水轮机的叶片上设有水平加强筋，可以增加水轮机叶片的强度。
附图说明
图1是襟翼式垂直轴水轮机叶片俯视图；
图2是襟翼式垂直轴水轮机叶片立体图。
具体实施方式
如图1所示的襟翼式垂直轴水轮机，包括桨毂，桨毂的中心固定有襟翼型垂直轴水轮机的主转轴4，在桨毂外周等角度排列有5个桨叶1，桨叶1的顶端设有襟翼2，襟翼通过襟翼枢轴3与桨叶1铰接。桨叶1和襟翼2宜均采用平板结构。每片桨叶1上水平(垂直于主转轴4的轴线方向)布置有4排加强筋11，以提高桨叶的结构强度。
主转轴4上连接有太阳齿轮，襟翼枢轴3上设有行星齿轮，行星齿轮与太阳齿轮相啮合。太阳齿轮和行星齿轮均位于水轮机底部的齿轮箱内并由与齿轮箱相连接的驱动机构驱动。太阳齿轮旋转时带动行星齿轮转动，从而带动襟翼相对于叶轮转动，改变襟翼和叶轮之间的夹角。这种襟翼夹角调节方式类似于齿轮式襟翼舵的原理，通过夹角的调节来提高潮流对水轮机叶片的正向冲击，提高能量利用。
以上实施例是供理解本发明之用，并非是对本发明的限制，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变型，例如本发明所述的桨叶上加强筋的设置，还可以是3、5或6排；桨叶叶梢的襟翼部分长度也可以是宽度的5倍或者4倍，这些变化或变型应当理解为仍属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种襟翼型垂直轴水轮机，包括桨毂和在桨毂外周等角度排列的桨叶，其特征在于：所述桨叶的顶端设有襟翼，襟翼通过襟翼枢轴与所述桨叶铰接。
2.根据权利要求1所述的襟翼型垂直轴水轮机，其特征在于：所述襟翼与桨叶之间的夹角可以调节。
3.根据权利要求1或2任一项所述的襟翼型垂直轴水轮机，其特征在于：所述桨叶和襟翼均为平板结构。
4.根据权利要求3所述的襟翼型垂直轴水轮机，其特征在于：所述桨毂的中心固定有襟翼型垂直轴水轮机的主转轴，桨叶的数量为3至6个。
5.根据权利要求4所述的襟翼型垂直轴水轮机，其特征在于：所述主转轴上连接有太阳齿轮，所述襟翼枢轴上设有行星齿轮，行星齿轮与太阳齿轮相啮合。
6.根据权利要求1所述的襟翼型垂直轴水轮机，其特征在于：所述襟翼型垂直轴水轮机桨叶主体上布置有与主转轴轴线相垂直的水平加强筋。
7.根据权利要求6所述的襟翼型垂直轴水轮机，其特征在于：所述水平加强筋水轮机主轴延伸至桨叶主体叶梢部分。
8.根据权利要求7所述的襟翼型垂直轴水轮机，其特征在于：每片桨叶上的水平加强筋数量为3-5条。
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