CN202483791U - 一种具有混合形式传动系统的水轮机 - Google Patents

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葛铭纬
代海涛
秦明
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Abstract

本实用新型公开了一种具有混合形式传动系统的水轮机，包括水轮、传动系统和发电机，所述发电机设置在水面以上的平台上；所述传动系统包括水平主轴、垂直主轴；所述水平主轴与水轮连接，水轮扫掠平面与水平主轴垂直；所述垂直主轴与发电机连接；且所述水平主轴与垂直主轴之间通过垂直设置的两个相互啮合的斜齿轮传动连接。本实用新型通过采用水平主轴和垂直主轴混合传动系统，可以将对密封要求高的设备布置于水面上的平台上，从而在提高水轮机效率的同时避免了水下设备的密封难题，提高了设备运行的可靠性。

Description

一种具有混合形式传动系统的水轮机
技术领域
本实用新型涉及潮流能转换装置-水轮机领域，具体地，涉及一种具有混合形式传动系统的海洋潮汐水轮机。
背景技术
潮流能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。我国浙江舟山群岛一带大部分海域潮流流速在2米/秒至4米/秒之间，可开发性好，资源集中，蕴藏着的巨大的开发利用价值。
在可再生能源的开发与应用所面临的问题中，关键之一是可靠、高效、廉价的能量转换装置的设计。根据传动主轴的布置形式，潮流能转换装置可划分为两种：水平轴式和垂直轴式，水平轴式水轮机的传动主轴水平放置，水轮的叶片展向垂直于传动主轴，传动主轴一般与来流方向平行，而垂直轴式水轮机的传动主轴垂直放置，水轮的叶片展向垂直于传动主轴，传动主轴垂直于来流方向。
与水平轴式水轮机相比，垂直轴式水轮机的能量转换效率不受来流方向的影响，因此无需配加偏航控制装置，但水动力性能差，效率偏低。相对于垂直轴式水轮机，水平轴式水轮机可以更好的利用潮流能，但水轮机主要机构(发电机)均需布置在水下，增加了维护难度。另外由于水下设备对密封问题要求非常严格，使得水下设备运行的可靠性大大降低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的矛盾，提供一种具有混合形式传动系统的水轮机，可以将对密封要求高的设备布置于水面上的平台上，从而在提高水轮机效率的同时避免了水下设备的密封难题，提高了设备运行的可靠性。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种具有混合形式传动系统的水轮机，包括水轮、传动系统和发电机，所述发电机设置在水面以上的平台上；所述传动系统包括水平主轴、垂直主轴；所述水平主轴与水轮连接，水轮扫掠平面与水平主轴垂直；所述垂直主轴与发电机连接；且所述水平主轴与垂直主轴之间通过垂直设置的两个相互啮合的斜齿轮传动连接。
进一步地，所述垂直设置的两个相互啮合的斜齿轮均为45度斜齿轮。
进一步地，所述垂直主轴与发电机之间还设置有增速齿轮箱及高速垂直主轴；所述垂直主轴与增速齿轮箱连接，增速齿轮箱与高速垂直主轴连接，高速垂直主轴与发电机连接。
进一步地，所述平台为浮体平台。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型改变了现有水轮机的主传动系统，将连接水轮的主轴采用水平形式，连接发电机的主轴采用垂直形式布置，两个方向的主轴之间采用垂直设置的两个相互啮合的斜齿轮(45度斜齿轮)传动连接。通过采用水平主轴和垂直主轴混合传动系统，可以将对密封要求高的设备布置于水面上的平台上，从而在提高水轮机效率的同时避免了水下设备的密封难题，提高了设备运行的可靠性。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型具有混合形式传动系统的水轮机的结构原理图。
图中：1-水轮；2-低速水平主轴；3-45度斜齿轮；4-45度斜齿轮；5-低速垂直主轴；6-增速齿轮箱；7-高速垂直主轴；8-浮体平台；9-发电机；→水流方向；-----水面。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型的一种具有混合形式传动系统的水轮机，可采用潮流进行发电，包括水轮1、传动系统和发电机9，发电机9设置在水面以上的浮体平台8上；传动系统包括低速水平主轴2、低速垂直主轴5、增速齿轮箱6和高速垂直主轴7；低速水平主轴2与水轮1连接，水轮1扫掠平面与低速水平主轴2垂直；低速垂直主轴5与增速齿轮箱6连接；增速齿轮箱6将输入转动增速后通过高速垂直主轴7和发电机9连接；且低速水平主轴2与低速垂直主轴5之间通过垂直设置的两个相互啮合的45度斜齿轮3、4传动连接。
如图1所示，本实用新型的工作原理如下：
水流的方向与水轮1扫掠平面垂直，与低速水平主轴2平行；水流带动水轮1旋转，水轮1将能量传递给低速水平主轴2，在低速水平主轴2上连接有水平轴向45度斜齿轮3，45度斜齿轮3和4将水平方向转矩转化为垂直方向转矩，并通过低速垂直主轴5输出。在潮流发电中，通常采用半直驱方式，因此低速垂直主轴5会通过增速齿轮箱6将低速轴能量传递至高速垂直主轴7。经过增速齿轮箱6增速后，高速垂直主轴7转速较高，转矩较小，最后高速垂直主轴7将能量传递给浮体平台8之上的发电机9，将机械能转化为电能。
综上所述，本实用新型的水轮机采用水平主轴和垂直主轴混合传动系统。水轮扫掠平面垂直于水流方向，通过两个45度斜齿轮啮合将水平方向转矩转化为垂直方向转矩。低速垂直主轴通过增速齿轮箱增速并经高速垂直主轴输出至布置在浮体平台上的发电机，避免了发电机的密封难题，提高了海洋潮汐水轮机运行的可靠性。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有混合形式传动系统的水轮机，包括水轮、传动系统和发电机，其特征在于，所述发电机设置在水面以上的平台上；
所述传动系统包括水平主轴、垂直主轴；所述水平主轴与水轮连接，水轮扫掠平面与水平主轴垂直；所述垂直主轴与发电机连接；且所述水平主轴与垂直主轴之间通过垂直设置的两个相互啮合的斜齿轮传动连接。
2.根据权利要求1所述的水轮机，其特征在于，所述垂直设置的两个相互啮合的斜齿轮均为45度斜齿轮。
3.根据权利要求1或2所述的水轮机，其特征在于，所述垂直主轴与发电机之间还设置有增速齿轮箱及高速垂直主轴；
所述垂直主轴与增速齿轮箱连接，增速齿轮箱与高速垂直主轴连接，高速垂直主轴与发电机连接。
4.根据权利要求1或2所述的水轮机，其特征在于，所述平台为浮体平台。
5.根据权利要求3所述的水轮机，其特征在于，所述平台为浮体平台。
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