CN106014759A - 潮流能发电机组转向结构排污装置 - Google Patents

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张锐
刘登峰
刘永新
李正东
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Abstract

本发明涉及一种潮流能发电机组支柱的曲面套筒转向结构排污孔设计。该结构设计的特征是：在单柱双展式潮流能发电机组的曲面套筒转向结构上沿套筒法向开排污孔。本发明能够使潮流能发电机组曲面套筒转向结构中的杂质随着进出排污孔的海水自行排出，减少了支撑曲面间的磨损，延长了发电设备使用寿命；排污孔结构十分简单，可以适应海水里恶劣的工作环境，无需后续的维护，同时排污孔排污无需人为提供动力，达到了自行排污功能。

Description

潮流能发电机组转向结构排污装置
技术领域：本发明涉及一种潮流能发电机组转向结构排污装置。
背景技术：
如图1所示，一种潮流能发电机组，其发电机组5连接在主轴7的上端，发电机组5上端安装一对管路展翅3，这种机组称之为单柱双展式潮流能发电机组。在单柱双展潮流能发电机组结构中，整个机组为桁架式结构2，机组上部带有工作平台1，带有叶片4的发电机组5上部安装两个由发电机组5起始向上伸展的管路展翅3。机组底座8上安装支柱9。如图2所示，支柱9的顶端为曲面10；主轴7上套装套筒11，套筒11内配装轴套12；套筒11与轴套12组成转向机构6。主轴7上端连接发电机组5下部，主轴7下端的曲面17顶在下面的支柱9上，上曲面17的最低点13与下曲面10的最高点14在接触点15处形成点对点的接触。单柱双展式潮流能发电机组可以做到调整水轮机的方向，从而最大化的利用潮流能。该机组所配备有效完成水轮机在水下调整方向的曲面套筒转向结构6。但是在机组运行过程中。海水中的杂质会进入到该结构中，造成磨损。如果这种水下转向结构能够具有自排污功能，那么就可以减少杂质对曲面套筒转向结构6的磨损，延长发电机组使用寿命。
发明内容：
本发明提供一种整个排污过程不需要人为参与，无需人为提供动力，实现了机构自排污功能的潮流能发电机组转向结构排污装置。本发明的技术方案为：一种潮流能发电机组转向结构排污装置，机组底座(8)上面安装一根支柱(9)，主轴(7)上端连接着水轮机(5)；主轴(7)下端的曲面结构(17)顶在下面的支柱(9)上，上曲面(17)与下曲面(10)之间形成点对点接触点(15)；主轴(9)上安装一截套筒(11)，在套筒(11)表面开多个上层排污孔(16)、下层排污孔(19)。
本发明主轴(7)与支柱(9)既可以在轴向方向上下分离又可以绕着轴(18)做相对旋转。如图2所示，主轴(7)与支柱(9)为分离状态。如图3所示，主轴(7)与支柱(9)处于安装完毕状态，此时动力设备可以驱动水轮机的转向。这样可以使机组始终正对来流方向，提高对潮流能的利用率。与上面主轴(7)连在一起的套筒(11)可以起到导向的作用，方便安装；曲面支撑结构的点对点接触可以减少相对转动时的摩擦力矩。
海水中杂质很多，在装置安装和工作过程中，海水中的杂质难免会进入主轴(7)、支柱(9)和套筒(11)围成的空间中，固体杂质会对主轴(7)与支柱(9)的曲面造成一定的磨损。在套筒上打适当数量的通孔(16)与下层排污孔(19)，如图2。海水沿来流方向流入一个上层排污孔，水流在空间内形成紊流，强烈地冲刷套筒内各角落的杂质，在海水的带动下杂质从另一个上层排污孔中流出。图5为套筒内上层排污孔海水流线示意图。杂质还会因为重力的原因，发生沉降，进而从下层排污孔(19)中排出。杂质从上层排污孔(16)和下层排污孔(19)中排出，从而完成装置的自排污功能。
技术效果
如图1所示，曲面套筒支撑结构的具体技术方案为在机组底座上面有一根支柱(9)。主轴(7)上端连接着发电机组(5)，主轴(7)下端加工成曲面顶在下面的支柱(9)上。如图3所示，在安装完成后主轴下端和支柱上端在接触点(15)处形成点对点的接触。在套筒(11)上沿着套筒表面法向方向打两个上层排污孔(16)，上层排污孔(16)在套筒(11)的较上的位置，如图2。在套筒(11)上沿着套筒表面法向方向打适当数量的下层排污孔(19)，下层排污孔(19)在套筒(11)的较下的位置，并且均匀分布。
本发明结构会形成一个相对密闭的空间，如果海水中的杂质会进入此空间，从而对接触的曲面形成一定的磨损。套筒上开排污孔，可以利用海水自身的流动将空间内的杂质排出，从而达到自排污功能。因此曲面套筒转向结构排污孔设计的优点如下：
1.加工方法简单，只需沿着套筒表面法向打孔即可。排污孔表面可以增加防腐蚀涂层，避免在海水环境中锈蚀。
2.曲面套筒转向结构排污孔结构简单。无需单独设计零件，不涉及到零件维修、更换，不产生单独的安装和维护成本。
3.在运行的过程中，套筒(11)内部必然会有海水渗入，海水中的泥沙杂质密度较大，在工作过程中，套筒内会进入杂质，但是上层排污孔的设计会利用海水自身流动产生的紊流对套筒内部进行冲刷，最终海水的动力将杂质从套筒内带出，进入外界海水中。下层排污孔利用重力，杂质自然沉降从下层排污孔排出。这样的自排污系统有效地保护了两个曲面的接触点(15)及轴套(12)，保证支撑柱旋转灵活，降低磨损，提高旋转机构使用寿命。
4.整个排污过程不需要人为参与，无需人为提供动力，实现了机构自排污功能。
附图说明
图1可以在海平面上搭建操作平台的单柱双展式潮流能发电机组
图2为曲面套筒转向结构套筒安装前剖视图
图3为曲面套筒转向结构套筒安装后剖视图
图4为曲面套筒转向结构上层排污孔处的径向剖视图
图5为套筒内上层排污孔海水流线示意图
具体实施方式
一种潮流能发电机组转向结构排污装置，如图2所示，机组底座8上面安装一根支柱9，主轴7上端连接着水轮机5；主轴7下端的曲面结构17顶在下面的支柱9上，上曲面17与下曲面10之间形成点对点接触点15；主轴9上安装一截套筒11，在套筒11表面开多个上层排污孔16、下层排污孔19。
如图2所示，一种潮流能发电机组支柱的曲面套筒转向结构。同时在套筒外侧沿法线方向打排污孔。排污孔布置二排，每排孔高度应该相同。排污孔的数量和直径根据套筒直径、平均杂质含量、杂质类型而定。在保证强度的条件下，排污孔直径不小于0.1倍套筒内径。如图4所示，上层排污孔16定为二个，呈对称布置；排污孔方向与机组迎流方向一致。下层排污孔在套筒靠下的位置，数量定为偶数个且不小于2，排污孔在圆周方向呈均匀分布。这样套筒部分就加工完成。如图3所示，将机组沿着套筒11落到支柱9上，即可完成安装。
在海水下这样恶劣的环境中，曲面支撑结构是较为简单的设计，该结构也是最容易维护的。在工作的过程中，海水与杂质会渗入套筒11之中，在该空间靠上的位置上，海水从迎着来流方向的上层排污孔16流入，再从另外一个上层排污孔流出。在这个过程中，一个上层排污孔迎着来流，迎流为全压，在排污孔封闭窄缝里面，水流速度提高，势能转变为动能，水流在空间内形成紊流，强烈地冲刷空间内各角落的杂质，在海水的带动下杂质从其他的排污孔中流出。一部分杂质会向下沉降，这些下降的杂质就会在重力的作用下，从下层排污孔中排出。两层排污孔的设计分别利用了海水自身的动能和杂质自身的重力，无需人为提供动能，从而完成装置的自排污功能。

Claims (2)

1.一种潮流能发电机组转向结构排污装置，其特征是：机组底座(8)上面安装一根支柱(9)，主轴(7)上端连接着水轮机(5)；主轴(7)下端的曲面结构(17)顶在下面的支柱(9)上，上曲面(17)与下曲面(10)之间形成点对点接触点(15)；主轴(9)上安装一截套筒(11)，在套筒(11)表面开多个上层排污孔(16)、下层排污孔(19)。
2.根据权利要求1所述的一种潮流能发电机组转向结构排污装置，其特征是：排污孔布置排，每排孔高度应该相同，上层排污孔(16)为二个，呈对称布置；排污孔方向与机组迎流方向一致，下层排污孔(19)在套筒靠下的位置，数量定为偶数且不小于二个，排污孔在圆周方向呈均匀分布，机组沿着套筒(11)落到支柱(9)上。
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