CN1173115C - 用于海流发电的渐开线式螺旋水轮机 - Google Patents
用于海流发电的渐开线式螺旋水轮机 Download PDFInfo
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Abstract
一种用于海流发电的渐开线式螺旋水轮机，由叶片、主轴和端盖组成，螺旋形排列的两个或多个叶片，以渐开线为叶片安装线，以主轴为中心，螺旋分布在一个圆柱面上，两条或多条螺旋线，从头至尾旋转180°。本发明结构简单，维修保养方便，可以以较小的直径在流速较小的水流中保证较大的转速和扭矩，并大大减小了水轮机的振动，大幅度增加水轮机的速度和效率。
Description
技术领域：
本发明涉及一种螺旋水轮机，尤其涉及一种用于海流发电的渐开线式螺旋水轮机，是海流发电的关键设备。
背景技术：
海流发电是一种新型的获得能源的方式，通过海水的流动，推动水轮机转动，将海水的动能转化为水轮机的机械能，是一种环保的、清洁的获取电力的方式。由于海流的流速小、水头低、海水流动方向不确定等因素，所以在利用海流发电时，对水轮机有特殊的要求，如采用一般的可逆式水轮，不但水轮机本身的结构复杂，而且效率很低(发明专利，离心式水轮机，89106614.4)。1931年，Darrieus提出了一种新的水轮机，它将叶片以直列叶片的方式，竖直分布在圆柱面上。由于这种叶轮机结构简单，尤其是在较低的水流中也可以获得较高的转速，并且不需要增大直径也可以保证较大的通流面积，因此，得到了许多科学家和工程师的广泛重视，并着手致力于它在水力和风力发电方面的应用。但是由于这类水轮机旋转时强烈的振动以及其较低的效率，使得这种水轮机不能得到广泛实际的应用。现有的水泵水轮机，为了适应抽水蓄能电站，满足双向工作的要求，具有复杂的结构和很低的效率。因此，要发展海流发电，必须尽快研制出一种适用于海流流动的水轮机。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计提供一种新型的用于海流发电的渐开线式螺旋水轮机，能够完全适应海流流速小、手头低、海水流动方向不确定的特性，并且具有结构简单、效率高、振动小的特点。
为实现这样的目的，本发明的技术方案中，用于海流发电的渐开线式螺旋水轮机由叶片、主轴和端盖等三部分组成，采用渐开线为叶片安装线，两个或多个叶片以渐开线为叶片安装线，螺旋分布在一个圆柱面上。
典型的双渐开线式螺旋水轮机，两个叶片以渐开线为叶片安装线，螺旋分布在一个圆柱面上，两条螺旋线，从头至尾旋转180°。
当水流流过螺旋状水轮机时，其叶片会产生一个较大的推动力，推动整个叶轮的旋转。
本发明的渐开线螺旋水轮机有一个独一无二的特点：无方向性。以双渐开线螺旋水轮机为例，所谓的无方向性是指渐开线双螺旋水轮机对水流的方向没有任何要求。两条螺旋线，从头至尾旋转180°，因此，无论是什么方向的来流，均可以产生同一方向的扭矩。在其他参数不变的情况下，水轮机的工作状况完全相同。海水的流动是没有固定方向的，所以渐开线螺旋水轮机的这种优点更适合安放在海水中，它的工作不会由于流向的改变而受到影响。
本发明的渐开线螺旋形水轮机结构简单，与传统的可逆水轮机相比，螺旋水轮机叶片数目、部件数量少，易于维修和保养。投资小，适用范围广。可以以较小的直径在流速较小的水流中保证较大的转速和扭矩，并大大减小了水轮机的振动，大幅度增加了水轮机的速度和效率。
本发明的渐开线螺旋水轮机可以与发电机、漂浮构架和固定装置组成发电站，以网状安置在海洋中。
附图说明：
图1为本发明渐开线螺旋水轮机的结构示意图。
图2为图1中A-A向剖视结构示意图。
图1、图2所示的为典型双渐开线螺旋水轮机的结构示意图。双渐开线螺旋水轮机由两片叶片1、主轴2和端盖3等三部分组成，螺旋形排列的两个叶片，以渐开线为叶片安装线，以主轴2为中心螺旋分布在一个圆柱面上。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步描述。
如图1图2所示，本发明的典型双渐开线螺旋水轮机由叶片1、主轴2和端盖3等三部分组成，螺旋形排列的两个叶片，以渐开线为叶片安装线，以主轴2为中心螺旋分布在一个圆柱面上。两条螺旋线，从头至尾旋转180°。
当水流流过螺旋状水轮机时，其叶片会产生一个较大的推动力，推动整个叶轮的旋转。两条螺旋线，从头至尾旋转180°，因此，无论是什么方向的来流，在其他参数不变的情况下，水轮机的工作状况完全相同。海水的流动是没有固定方向的，所以渐开线螺旋水轮机的这种优点更适合安放在海水中，它的工作不会由于流向的改变而受到影响。
当水流流过螺旋状水轮机时，其叶片会产生一个较大的推动力，推动整个叶轮的旋转，进而带动电机转动，从而将海水动能转化为电能。由于其独特的结构，适合于在流速较低、流动方向不确定的海洋中使用
与用于潮汐发电的水泵水轮机相比，渐开线螺旋水轮机投资小，效率高。海流水电站，每千瓦的费用是核电的2/3，太阳能发电的1/3，一般水电站的3/4。可以根据不同的海洋环境，适当调整螺旋水轮机的数量、水轮机单元的数量以及螺旋水轮机参数的大小。海流发电，可以用作中、小城市的电力补充；边远地区的生活用电供给；钻井平台、海洋勘探设备的电力来源。
Claims (1)
1、一种用于海流发电的渐开线式螺旋水轮机，由叶片(1)、主轴(2)和端盖(3)组成，其特征在于螺旋形排列的两个叶片(1)以渐开线为叶片安装线，以主轴(2)为中心，螺旋分布在一个圆柱面上，两条螺旋线从头至尾旋转180°。
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