CN201546883U - 叶轮式海浪发电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型叶轮式海浪发电设备，其包括：取能单元，含有作为取能构件的叶轮和连接该叶轮与发电设备的传动机构；平台，为所述取能单元提供海上平台，该平台前部为倾斜面，并在倾斜面的末端设有导流板，在该导流板的末端设有一个或一组叶轮轴线相同的所述取能单元；其中所述导流板延伸至所述叶轮正上方；所述平台还设有位于所述叶轮后侧的挡板，以对涌入的海浪形成叶轮切向的导流。基于本方案的叶轮式海浪发电设备取能效率高。

Description

叶轮式海浪发电设备

技术领域

本实用新型涉及一种叶轮式海浪发电设备，其包括平台和设置在该平台上的发电单元，其中所说的发电单元包括叶轮和该叶轮输出轴上的发电机，以及对海浪进行导向的机构，从而，该设备利用海浪冲击叶轮将海浪动能转化为叶轮转动的动能，进而将叶轮的动能转化为电能。

背景技术

随着传统能源的日渐枯竭，人们渐渐把注意力放到了包括海洋能在内的新能源上。在海洋能取能技术领域中，叶轮式海浪发电设备有其独到之处，其中中国第200820205724X号实用新型专利是一种典型的叶轮式海浪发电设备，该设备包括叶轮以及与叶轮输出轴连接的发电机，所述的叶轮安装于一浮体中，浮体前方为倾斜面，倾斜面上设置有向叶轮供水的导水板，导水板延伸至叶轮前方，这是该专利的基本方案，通过上述倾斜面将一定波段的波浪的转为所述导流板上平稳的水流，也就是有削峰的作用。不过关于所述叶轮与倾斜面的位置关系中最重要的一点并没有给出指示，仅从其说明书附图2中看出，导流板与叶轮的下边缘基本上相切，显然，海浪的大小对此结构条件下的叶轮工作会产生负面影响，主要是，海浪可能会产生叶轮正传的反作用力，且海浪越大，上述负面影响越强烈，与海浪取能的目的背道而驰。

此外，上述方案采用了容易阻挡水流的进水孔，且可以根据其说明书内容直接确定的一点是所述倾斜面有足够的高度，可以使得海浪在冲击到该发电设备时超越导水板的水流回流，并进入倒水板。其实，在利用海浪发电时需要考虑充分利用海浪的动能和势能，显然上述结构容易产生能量的大量损耗，尤其是动能的损耗，并不能充分利用海浪所蕴含的机械能。且构建所述导水孔的部分会直接承受海浪的冲击，对整个平台的稳定性产生较大的影响。

发明内容

因此，本实用新型为了克服现有技术的上述缺陷，提供了一种取能效率高的叶轮式海浪发电设备。

本实用新型采用以下技术方案：

该实用新型叶轮式海浪发电设备，其包括：

取能单元，含有作为取能构件的叶轮和连接该叶轮与发电设备的传动机构；

平台，为所述取能单元提供海上平台，该平台前部为倾斜面，并在倾斜面的末端设有导流板，在该导流板的末端设有一个或一组叶轮轴线相同的所述取能单元；

其中所述导流板延伸至所述叶轮正上方；所述平台还设有位于所述叶轮后侧的挡板，以对涌入的海浪形成叶轮切向的导流。

相比于背景技术所示的发电设备，本方案所考虑的是减少海浪的能量损耗，主要是本方案没有不必要的阻挡海浪的部分，并使海浪动能势能的相互转换过程能量损耗最小。

基于本实用新型技术方案的叶轮式海浪发电设备的导流板延伸至所述叶轮的正上方，涌入的海浪从叶轮的一侧进入，无论涌入多大的浪都不会对叶轮的旋转产生负面影响。

基于本方案，配以挡板对涌入的海浪进行进一步的导流，采用因势利导的方式，使涌入的海浪基本上在海浪的驱动区域产生旋转运动，此过程不会产生海浪的硬冲击，能量损耗少。

另一方面，本方案没有采用海浪回流的方式，克服了回流的海浪对其后跟进海浪的顶托，减少了能量损失。相比于背景技术所述的技术方案，本方案较大限度的使用海浪的冲击力，并引导海浪向有利于驱动叶轮转动的方向发展，海浪能量损耗可以进一步的减少。

上述叶轮式海浪发电设备，所述挡板为弧形的板。

上述叶轮式海浪发电设备，所述导流板与所述倾斜面弧过渡连接，且该导流板横断面为S形。

上述叶轮式海浪发电设备，所述导流板的末端部为一凹面朝向叶轮的前导弧部。

上述叶轮式海浪发电设备，所述取能单元沿浪涌方向设置有多个或多组，前一挡板上设有当前取能单元的倾斜面，且所有倾斜面同面。

上述叶轮式海浪发电设备，所述平台的主浮装置包括设置于该平台前后的潜浮体，该潜浮体与所述平台间通过刚性支架连接，使切向于所述叶轮上侧的所述平台的基板位于海浪波峰和波谷之间；所述潜浮体通过链固定于海底或者接于海底配重上。

上述叶轮式海浪发电设备，所述基板、构成所述倾斜面的板和所述导流板以及配置的左右板构成水密性的前浮室；并在所述平台末端设有容积大于该前浮室的后浮体。

上述叶轮式海浪发电设备，所述链由设置在所述潜浮体内的卷扬设备控制，用于调整潜浮体的深度。

上述1叶轮式海浪发电设备，所述传动机构设置于水密封的腔体内，且该传动机构的动力输入轴设有旋转轴密封。

上述叶轮式海浪发电设备，所述传动机构与所述叶轮的轴的连接为超越离合器连接。

附图说明

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步的阐述，使本领域的技术人员更好的理解本实用新型，其中：

图1为本实用新型叶轮式海浪发电设备实施例的结构示意图。

图中：1、倾斜面，2、前浮室，3、基板，4、刚性支架，5、潜浮体，6、链，7、海底配重，8、叶轮，9、后导板，10、后浮体，11、后挡板，12、中挡板，13、中倾斜面，14、过渡部，15、前导弧部；16、导流板。

具体实施方式

参照说明书附图1叶轮式海浪发电设备，其包括：

取能单元，含有作为取能构件的叶轮8和连接该叶轮与发电设备的传动机构；

平台，为所述取能单元提供海上平台，该平台前部为倾斜面1，并在倾斜面的末端设有导流板16，在该导流板的末端设有一个或一组叶轮轴线相同的所述取能单元；

其中，所述导流板延伸至所述叶轮正上方；所述平台还设有位于所述叶轮后侧的挡板，以对涌入的海浪形成叶轮切向的导流。

关于叶轮，这里需要明确的一点是叶轮叶片的宽度不同于常规的叶轮，因对于功率较大的发电机中，驱动其运转需要的力比较大，因此所需要的驱动力也就比较大，那么叶片的宽度和长度就不可避免地成为设计的一个主要因素。因叶片长度过长很难保证叶片的强度，尤其是难以保证叶片固定点的固定可靠性，因此，本方案中，优选把叶轮宽度作为首要考虑的因素，进而，叶片宽度就需要充分考虑海浪冲击叶片对叶轮的轴所产生的冲击。进一步地，为了保证运转的可靠性，防止叶轮过宽使得其轴形成过长的悬臂梁，可以将叶轮沿宽度方向分割成多个叶轮单元体，并在各个单元体中间设置一个轴承。

关于导流板，原则上其宽度要和所述叶片的宽度基本一致，或者宽于叶片的宽度，以获取更多的液流。

为了便于形成所说的对用于对海浪形成叶轮切向的导流，所述挡板为弧形的板。这种结构不仅简单，而且对海浪形成的流阻小。且弧面形导向还可以把海浪顺道成所述叶轮轴向的水流，便于最大限度的利用海浪的动能。

此外，弧形的挡板相比于平直挡板减少了海浪在挡板法向的冲击，不仅减少了海浪直接对平台的冲击，还可以减少海浪的动能损失。

为了更好的对涌入的海浪进行顺导，所述导流板与所述倾斜面弧过渡连接，且该导流板横断面为S形，当然上述S形更具体的表述是一个拉伸的侧倒的S形，最好是其末端切线与叶轮在该处的切线平行，或者成小于5度的夹角。

进一步地，为了更好的对海浪进行顺导，所述导流板的末端部为一凹面朝向叶轮的前导弧部15。

涉及到对海浪的导向，这里还需要一点，就是叶片的受浪面至少应当包括形态是凹面的部分，该部分最好在叶轮径向的外部。更具体的，所述叶片应当是凹面朝向海浪的弧面(柱面结构，此处用弧面进行阐述主要是依据上面所提到的横断面)或者具有其他曲面结构的叶片。当然，平板形的叶片也可以使用，只是之前所表述的叶片形状更有利于取能。

自然，所说的平台越大，越有利于平台的稳定性，且取能单元阵列在实际应用中也才有意义，因此，所述取能单元沿浪涌方向设置有多个或多组，前一挡板上设有当前取能单元的倾斜面，且所有倾斜面同面。该结构可以充分的利用不同的浪高，而不象背景技术所述的方案中用一个较大的倾斜面使较高的浪在冲上倾斜面后有一个回流，本方案采用梯级设置的多个挡板，使较高的海浪部分的被第一级利用，部分地被后续的取能单元所利用。自然，为了减少系统的复杂性，所说的梯级最好不要超过5级，那么在最后一级需要设置一个较高的挡板，当然，过大的浪不在本方案的考虑之内，防止产生的冲击力过大，损坏平台，比如超过6米的恶浪。

为了提供一个平稳的平台，所述平台的主浮装置包括设置于该平台前后的潜浮体5，该潜浮体与所述平台间通过刚性支架4连接，使切向于所述叶轮上侧的所述平台的基板3位于海浪波峰和波谷之间；所述潜浮体通过链6固定于海底或者接于海底配重7上。由于潜浮体受表层海水的影响比较小，因此，所述平台受海浪的影响相对来说比较小，其在海面上的高度基本上是稳定的。

对于海浪的应用，基于本方案，所说的叶轮式发电设备也可以安装于岸边，那么显然的一点是在海洋上涌的过程中，受到各级取能单元的阻挡能量大为减小，能够起到防波堤的作用。当然，上面所提到的刚性支架也可以固定在海底，在浅海区作业，并且该刚性支架可以做成可伸缩的结构，便于调整取能单元的上下位置。

本方案中还可以考虑平台自身能够产生一定的浮力，那么所述基板、构成所述倾斜面的板和所述导流板以及配置的左右板构成水密性的前浮室2；并在所述平台末端设有容积大于该前浮室的后浮体10。在平台上设置适当的浮体有利于调整平台的状态，且水密封状态下的浮体还可以作为发电设备的安装空间。

进一步地，也可以在平台的中部设置浮体，比如，位于平台中部的导流板、与该导流板相邻的中挡板12，并配置左右挡板和一块底板就可以构建水密舱。此外，所说的底板可以是叶轮的壳体，可以简化结构。

此外考虑到潮涨潮落的影响，所述链由设置在所述潜浮体内的卷扬设备控制，用于调整潜浮体的深度。

对于取能单元，所述传动机构设置于水密封的腔体内，且该传动机构的动力输入轴设有旋转轴密封。单纯的叶轮的防腐比较容易处理，那么传动机构的的防腐相对比较难处理，因此，将传动机构设置在水密封的腔体内，便于形成保护，且也利于传动机构的润滑。

由于波浪的不稳定性，所述传动机构与所述叶轮的轴的连接为超越离合器连接，使得传动机构输入轴的转速不会低于叶轮的转速。

Claims (10)

1.一种叶轮式海浪发电设备，其包括：

取能单元，含有作为取能构件的叶轮(8)和连接该叶轮与发电设备的传动机构；

平台，为所述取能单元提供海上平台，该平台前部为倾斜面(1)，并在倾斜面的末端设有导流板(16)，在该导流板的末端设有一个或一组叶轮轴线相同的所述取能单元；

其特征在于：

所述导流板延伸至所述叶轮正上方；所述平台还设有位于所述叶轮后侧的挡板，以对涌入的海浪形成叶轮切向的导流。

2.根据权利要求1所述的叶轮式海浪发电设备，其特征在于：所述挡板为弧形的板。

3.根据权利要求2所述的叶轮式海浪发电设备，其特征在于：所述导流板与所述倾斜面弧过渡连接，且该导流板横断面为S形。

4.根据权利要求3所述的叶轮式海浪发电设备，其特征在于：所述导流板的末端部为一凹面朝向叶轮的前导弧部(15)。

5.根据权利要求1至4之一所述的叶轮式海浪发电设备，其特征在于：所述取能单元沿浪涌方向设置有多个或多组，前一挡板上设有当前取能单元的倾斜面，且所有倾斜面同面。

6.根据权利要求5所述的叶轮式海浪发电设备，其特征在于：所述平台的主浮装置包括设置于该平台前后的潜浮体(5)，该潜浮体与所述平台间通过刚性支架(4)连接，使切向于所述叶轮上侧的所述平台的基板(3)位于海浪波峰和波谷之间；所述潜浮体通过链(6)固定于海底或者接于海底配重(7)上。

7.根据权利要求5所述的叶轮式海浪发电设备，其特征在于：所述基板、构成所述倾斜面的板和所述导流板以及配置的左右板构成水密性的前浮室(2)；并在所述平台末端设有容积大于该前浮室的后浮体(10)。

8.根据权利要求7所述的叶轮式海浪发电设备，其特征在于：所述链由设置在所述潜浮体内的卷扬设备控制，用于调整潜浮体的深度。

9.根据权利要求8所述的叶轮式海浪发电设备，其特征在于：所述传动机构设置于水密封的腔体内，且该传动机构的动力输入轴设有旋转轴密封。

10.根据权利要求9所述的叶轮式海浪发电设备，其特征在于：所述传动机构与所述叶轮的轴的连接为超越离合器连接。

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