CN105626352A - 襟翼型垂直轴水轮机叶片结构 - Google Patents

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郭欣
王化明
黄作栋
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Zhejiang Ocean University ZJOU
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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
    • F03B3/14—Rotors having adjustable blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
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    • 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叶片结构，包括叶片和襟翼，叶片等角度放射状固定在桨毂上，桨毂的中间设有固定在水轮机主体上的主转轴，叶片的外缘设有凸出的轴套，襟翼上与轴套相配合的位置设有凹进的槽口，襟翼上开有槽口的外缘设有轴孔，叶片和襟翼通过穿过轴套和轴孔的襟翼枢轴相连接。这种连接方式类似于合页的连接结构，可以使连接更加有效和紧密。

Description

襟翼型垂直轴水轮机叶片结构
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叶片结构。
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片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叶片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叶片结构，包括叶片和襟翼，叶片等角度放射状固定在桨毂上，桨毂的中间设有固定在水轮机主体上的主转轴，其特征在于：叶片的外缘设有凸出的轴套，襟翼上与轴套相配合的位置设有凹进的槽口，襟翼上开有槽口的外缘设有轴孔，叶片和襟翼通过穿过轴套和轴孔的襟翼枢轴相连接。这种连接方式类似于合页的连接结构，可以使连接更加有效和紧密。
叶片和襟翼均为平板结构。平板结构可以有效增加接收水流的面积，提高能量转化效率。
叶片上布置有与主转轴轴线相垂直的水平加强筋。加强筋用于增加叶片的强度，提高叶片的工作寿命。
水平加强筋水轮机主轴延伸至叶片主体叶梢部分。
每片叶片上的水平加强筋数量为3-5条。
叶片结构长边的高度为其短边的4-6倍，叶片有3-6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片转动，改变襟翼和叶片之间的夹角。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，提高能量利用率。
本发明的有益之处在于：与现有技术相比，不同与其他水轮机叶片受制于来流方向单一的情况，襟翼型垂直轴水轮机叶片结构，可以随着来流的方向和流速改变与主叶片的夹角，也可以通过控制系统进行主动调节，提高潮流对水轮机叶片的正向冲击，从而提高获能效率。
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及图2所示的对襟翼式垂直轴水轮机叶片结构，包括平板状结构的叶片1和襟翼2，叶片1有5片，叶片结构长边的高度为其短边的4-6倍，等角度放射状固定在桨毂上，桨毂的中间设有固定在水轮机主体上的主转轴4，叶片1的外缘设有凸出的轴套，襟翼2上与轴套相配合的位置设有凹进的槽口，襟翼上开有槽口的外缘设有轴孔，叶片1和襟翼2通过穿过轴套和轴孔的襟翼枢轴3相连接。这种连接方式类似于合页的连接结构，可以使连接更加有效和紧密。
叶片1上布置有与主转轴轴线相垂直的水平加强筋11。每片叶片上的水平加强筋数量为3-5条。水平加强筋11从水轮机主轴附近延伸至叶片主体叶梢部分。
在主转轴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。太阳齿轮旋转时带动行星齿轮转动，从而带动襟翼相对于叶片转动，改变襟翼2和叶片1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，提高能量利用率。
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，例如本发明所述的叶片上加强筋的设置，还可以是3、5或6排；叶片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 (7)

1.一种襟翼型垂直轴水轮机叶片结构，包括叶片和襟翼，叶片等角度放射状固定在桨毂上，桨毂的中间设有固定在水轮机主体上的主转轴，其特征在于：所述叶片的外缘设有凸出的轴套，襟翼上与轴套相配合的位置设有凹进的槽口，襟翼上开有槽口的外缘设有轴孔，叶片和襟翼通过穿过轴套和轴孔的襟翼枢轴相连接。
2.根据权利要求1所述的襟翼型垂直轴水轮机叶片结构，其特征在于：所述叶片和襟翼均为平板结构。
3.根据权利要求2所述的襟翼型垂直轴水轮机叶片结构，其特征在于：所述叶片上布置有与主转轴轴线相垂直的水平加强筋。
4.根据权利要求3所述的襟翼型垂直轴水轮机叶片结构，其特征在于：所述水平加强筋水轮机主轴延伸至叶片主体叶梢部分。
5.根据权利要求4所述的襟翼型垂直轴水轮机叶片结构，其特征在于：每片叶片上的水平加强筋数量为3-5条。
6.根据权利要求2所述的襟翼型垂直轴水轮机叶片结构，其特征在于：所述叶片结构长边的高度为其短边的4-6倍，叶片有3-6个。
7.根据权利要求6所述的襟翼型垂直轴水轮机叶片结构，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。
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