CN203146208U - 一种带勺形水斗的洋流发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带勺形水斗的洋流发电装置，它的特点是包括聚流管道、水轮机管道和尾流管道，聚流管道和尾流管道口径较小的一端分别于水轮机管道的两端相连接。水轮机管道上有水轮机和发电机，发电机的输入轴与水轮机的转轴间通过变速箱相连。水轮机含有筒状外壳，轴位于筒状外壳的轴线上，转轴上沿周向均布有多排勺形水斗。筒状外壳的下侧加工有贯通其长度的开口，水轮机管道上壁上有开口，筒状外壳的开口四周与水轮机管道的开口四周间呈密封固定连接，使得勺形水斗通过该开口伸入水轮机管道内并使水轮机的转轴与水轮机管道的纵向相垂直。将该发电装置安装在洋流发电系统中，不仅可降低制造成本，而且其发电量较高，能够达到大功率的要求。

Description

一种带勺形水斗的洋流发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置。具体说，是利用水流（特别是洋流）进行发电的带有勺形水斗的洋流发电机。

背景技术

众所周知，地球的表面被大面积的海洋所覆盖，而在风力和其它动力的推动下，海水长年循着一定的路线周而复始的运动着，这就形成了洋流，洋流的规模要远远大于陆地上江河湖泊中的河流，它是一种取之不尽、用之不竭的绿色环保资源。

近些年来，为了减少地球能源的过渡开发和利用，世界各国都比较重视利用绿色环保资源来进行发电，这其中就包括洋流发电。传统的洋流发电机包括水轮机和发电机，水轮机的转轴与发电机的输入轴相连，整个洋流发电机需要通过立柱和横臂固定在海底。运行时，由洋流推动水轮机旋转，再由水轮机带动发电机工作，从而进行发电。虽然利用这种洋流发电机可以发电，但由于洋流的流速较慢，通常在1米/秒以下，功率密度小，要想提高单机的发电量，就必须将水轮机的叶片做得非常大。这样，用来支撑洋流发电机的立柱也要粗大，而在海底设置立柱，须先在海底打桩后才能安装立柱，这就使得施工难度增加，制造成本上升。而且，由于受到海洋生态系统的影响和水轮机强度的限制，水轮机的叶片尺寸不能无限制的增加，即便将其尺寸做的非常大，也只能将洋流1米/秒流速所携带的动能进行简单的转换，从而产生电能，这种发电量非常有限，无法实现大功率的要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供一种带勺形水斗的洋流发电装置。将该发电装置安装在洋流发电系统中，不仅可降低制造成本，而且其发电量较高，能够达到大功率的要求。

为解决上述问题，采取以下技术方案：

本实用新型的带勺形水斗的洋流发电装置的特点是包括聚流管道、水轮机管道和尾流管道，聚流管道和尾流管道均为斗状，它们口径较小的一端分别于水轮机管道的两端相连接，聚流管道口径较大的一端为洋流入口，尾流管道口径较大的一端为尾流出口。所述水轮机管道上有水轮机和发电机，发电机的输入轴与水轮机的转轴间通过变速箱相连。所述水轮机含有横向布置的筒状外壳，该筒状外壳呈封闭状，转轴位于筒状外壳的轴线上，转轴上沿周向均布有多排勺形水斗，每排勺形水斗均沿转轴轴向排布。所述筒状外壳的下侧加工有贯通其长度的开口，水轮机管道上壁上有开口，筒状外壳的开口四周与水轮机管道的开口四周间呈密封固定连接，使得勺形水斗通过该开口伸入水轮机管道内并使水轮机的转轴与水轮机管道的纵向相垂直。

本实用新型的进一步改进方案是所述水轮机至少有两个，它们沿水轮机管道纵向排布。采用多级水轮机串联的方式，可对做功后的洋流尾流进行再利用，使其再次对后一级的水轮机做功，将其所携带的动能进一步转化为电能，从而实现洋流动能的充分利用。

本实用新型的进一步改进方案是所述水轮机管道至少有两个，它们的一端呈并排状连接在聚流管道口径较小的一端，它们的另一端均连接有尾流管道。所述至少两个水轮机管道上均连接有水轮机。多水轮机管道设置，可进一步缩小每个水轮机管道内的横截面积，减少乱流现象的发生，且可以仅在相邻两个水轮机管道上对应的水轮机间连接一个发电机，从而使得该发电装置沿纵向中心线左右对称，确保装置的平衡性。

本实用新型的进一步改进方案是所述水轮机管道与聚流管道连接的一端设有阀门，该阀门上有液压装置，通过该液压装置可控制阀门的开合。利用该阀门控制进入水轮机管道内的洋流，即可控制发电机的启闭，避免无输出状态时的发电机空转，从而增加发电机的使用寿命。

本实用新型的更进一步改进方案是所述聚流管道的洋流入口端有滤网。通过该滤网可拦截海洋生物或其它物质进入聚流管道内，从而避免水轮机管道的堵塞或损坏，在不影响海洋生态系统的同时，增加了装置的使用寿命。

采取上述方案，具有以下优点：

由于本实用新型的带勺形水斗的洋流发电装置的聚流管道为斗状，其洋流入口端的口径大于另一端，因此，当洋流进入聚流管道后，其流动截面不断缩小，即利用狭管效应将进入该管道的洋流自身巨大的静压强所具有的势能转换成洋流的动能，从而增加洋流的流速，极大的提升了洋流动能的功率密度。如果洋流入口处的横截面面积是聚流管道与水轮机管道连接端横截面面积的10倍的话，那么洋流在流动过程中，其流动速度将增加至原来的10倍，由于功率密度与速度的三次方成正比，即功率密度增加至原来的1000倍，在面积缩小到1/10之一的情况下，总功率增加至洋流入口处的100倍，从而大大提高了装置的发电量，其可满足大功率的设计要求。与此同时，利用增加洋流流速的方式来提高发电量，可缩小水轮机尺寸，进而缩小发电装置整体的体积，从而可大大降低制造成本。

附图说明

图1是本实用新型的带勺形水斗的洋流发电装置结构示意图；

图2是图1中B处的局部放大示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型的带勺形水斗的洋流发电装置包括聚流管道6、水轮机管道4和尾流管道2，聚流管道6和尾流管道2均为斗状，聚流管道6口径较大的一端为洋流入口7，即聚流管道6自洋流入口7端到另一端的口径逐渐变小，尾流管道2口径较大的一端为尾流出口1，即尾流管道2自尾流出口1端到另一端口径也逐渐变小。本实施例中，水轮机管道4的数量为两个，它们呈并排状连接在聚流管道6口径较小的一端，它们的另一端分别连接有一个尾流管道2，且尾流管道2与水轮机管道4连接的一端均为其口径较小的一端。所述两个水轮机管道4上沿其纵向均设置有两个水轮机3，且两个水轮机管道4上的水轮机3位置对应。所述水轮机3均含有横向布置的筒状外壳，该筒状外壳呈封闭状，筒状外壳的轴线上有转轴，转轴上沿周向均布有多排勺形水斗10，每排勺形水斗10均沿转轴轴向排布。所述筒状外壳的下侧均加工有贯通其长度的开口，水轮机3对应的水轮机管道4上壁上有开口，筒状外壳的开口四周与水轮机管道4的开口四周间均呈密封固定连接，使得各水轮机3的勺形水斗10通过与其对应的开口伸入水轮机管道4内并使水轮机3的转轴均与水轮机管道4的纵向相垂直。两个水轮机管道4上对应的两个水轮机3间均有发电机11，发电机11的输入轴与两个水轮机3的转轴间均通过变速箱相连。

本实施例在两条水轮机管道4上分别采用两级水轮机3串联的方式，可对一次做功后的洋流尾流进行再利用，使其再次对第二级的水轮机3做功，将其所携带的动能再转化为电能，从而实现对洋流动能的充分利用。且两条水轮机管道4并联，可进一步缩小每个水轮机管道4内的横截面积，减少乱流现象的发生。而且，在两条水轮机管道4上位置对应的两个水轮机3间连接一个发电机11，可以使该发电装置沿纵向中心线左右对称，从而确保装置的平衡性。

由于洋流的运动是终年不息的，一旦将该发电装置装配在洋流发电系统中进行发电时，水轮机管道4内就始终会有洋流流动，即便是在不需要发电或无输出状态时，发电机11也会受到水轮机3的联动作用而发生空转。因此，本实施例在所述水轮机管道4与聚流管道6连接的一端设置有阀门5，该阀门5上有液压装置9，通过该液压装置9可控制阀门55的开合，从而控制水轮机3和发电机11的转动。

另外，在广阔的海洋中，存在着大量的海洋生物或其它物质，这些生物和物质维系着整个海洋生态系统，而如果将本实用新型的带勺形水斗的洋流发电装置装配在洋流发电系统中进行发电，这些生物和其它物质很容易随着洋流进入装置的聚流管道6和水轮机管道4中，在可能对海洋生态系统造成影响的同时，还容易造成水轮机管道4的堵塞或损坏。因此，本实施例在聚流管道6的洋流入口7端还设置有滤网8，通过该滤网8可拦截大多数的海洋生物或其它物质，避免它们进入水轮机管道4中。

使用时，将本实用新型的带勺形水斗的洋流发电装置装配在洋流发电系统上并置于海洋中，洋流从安装有滤网8的聚流管道6洋流入口7流入，经口径逐渐缩小的聚流管道6加速之后，通过打开的阀门5进入左右对称的两个水轮机管道4，分别冲击安装在两个水轮机管道4中的第一级的两台水轮机3，将其所携带的动能转化为水轮机3的机械能，并通过转轴将机械能传递给发电机11，最终转化为电能。经过一次做功的洋流尾流本身还具有一定的速度，它们继续沿着水轮机管道4流动，并分别冲击安装在两个水轮机管道4中的第二级的两台水轮机3上，同样可将洋流动能转化成机械能，并最终转化成电能。完成两次做功后最终的洋流尾流可沿着尾流管道2排出至海洋中。

本实用新型中的水轮机水斗采用勺形水斗10的设计，使得水对其正面的冲击力可以充分被吸收，且勺形结构具有较好的强度。多组勺形水斗10组合设计，具有很大的总涉水面积，但是每个勺形水斗10的面积又较小，制造安装容易。

2012年05月04日《北京商报》报道世界首家利用洋流发电的是南非德班市，将利用附近海域的阿古拉斯洋流发电，它将具备1兆瓦的发电能力（洋流速度约为1米/秒），其水轮机叶轮所需要涉及的洋流面积超过5000平方米。若在同样海域使用本实用新型技术在发电量相同的情况下，理论上设计一个进水口50平方米，出水口面积5平方米的管道就可完成，发电装置的体积明显缩小，制造成本可大大降低。显然，当洋流涉流面积相同的情况下，使用本实用新型的发电装置可明显提高发电量。

Claims (5)

1.一种带勺形水斗的洋流发电装置，其特征在于包括聚流管道（6）、水轮机管道（4）和尾流管道（2），聚流管道（6）和尾流管道（2）均为斗状，它们口径较小的一端分别于水轮机管道（4）的两端相连接，聚流管道（6）口径较大的一端为洋流入口（7），尾流管道（2）口径较大的一端为尾流出口（1）；所述水轮机管道（4）上有水轮机（3）和发电机（11），发电机（11）的输入轴与水轮机（3）的转轴间通过变速箱相连；所述水轮机（3）含有横向布置的筒状外壳，该筒状外壳呈封闭状，转轴位于筒状外壳的轴线上，转轴上沿周向均布有多排勺形水斗（10），每排勺形水斗（10）均沿转轴轴向排布；所述筒状外壳的下侧加工有贯通其长度的开口，水轮机管道（4）上壁上有开口，筒状外壳的开口四周与水轮机管道（4）的开口四周间呈密封固定连接，使得勺形水斗（10）通过该开口伸入水轮机管道（4）内并使水轮机（3）的转轴与水轮机管道（4）的纵向相垂直。

2.如权利要求1所述的带勺形水斗的洋流发电装置，其特征在于所述水轮机（3）至少有两个，它们沿水轮机管道（4）纵向排布。

3.如权利要求1所述的带勺形水斗的洋流发电装置，其特征在于所述水轮机管道（4）至少有两个，它们的一端呈并排状连接在聚流管道（6）口径较小的一端，它们的另一端均连接有尾流管道（2）；所述至少两个水轮机管道（4）上均连接有水轮机（3）。

4.如权利要求1所述的带勺形水斗的洋流发电装置，其特征在于所述水轮机管道（4）与聚流管道（6）连接的一端设有阀门（5），该阀门（5）上有液压装置（9），通过该液压装置（9）可控制阀门（5）的开合。

5.如权利要求1~4中任一项所述的带勺形水斗的洋流发电装置，其特征在于所述聚流管道（6）的洋流入口（7）端有滤网（8）。

Images