CN204572328U - 一种用于潮流能的水轮机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于潮流能的水轮机，解决了现有的海面叶轮发电的水轮机叶轮高度要求高的问题。本装置包括发电机，发电机连接有浸入海水中的叶轮，其特征在于：所述叶轮竖直插入水中，叶轮表面均匀开设有若干V形槽，V形槽沿轴向延伸，V形槽内设有可摆动扣合\展开的叶片，叶片的摆动轴沿V形槽的槽底设置，V形槽的两侧壁分别为扣合面和展开面，展开面与叶轮径向的夹角小于扣合面与叶轮径向的夹角。本实用新型采用受洋流驱动展开和扣合的叶片，使水轮机的叶轮能适应任何方向的洋流进行发电。

Description

一种用于潮流能的水轮机

技术领域

本实用新型涉及一种利用海洋潮流能的发电装置，特别涉及一种用于潮流能的水轮机。

背景技术

海洋中潮起潮落、洋流流动、波浪起伏都蕴含着巨大的能源，在能源日益紧张的今日，海洋能源是一个巨大的宝库，海洋潮汐能、波浪能清洁无污染，且潜能巨大，而目前人们对海洋能源的开发还只是沧海一粟。

传统的利用海洋潮流能发电的水轮机，需要保持水轮机叶轮半浮于水面，这样叶轮下部的叶片受到洋流冲击转动进行发电，这样的结构对水轮机的布置要求高，无论是船用还是海基平台用，都很难进行布置。如中国专利局2012年10月31日公开的CN102758719A号专利申请文件，名称为潮汐发电装置，该装置利用漂浮于海面的两个叶轮装置，分别由正向和反向的潮汐流推动，带动发电机发电。该装置需要在水面漂浮，对于船舶和海基平台来说，难以确定安装高度，或者需要很复杂的调节装置，以适应入水深度要求；再者，该装置叶轮方向固定，在岸边使用有相对稳定的潮汐方向，问题不明显，但是在船舶上使用，船舶与洋流的相对角度时刻变化，叶片角度无法适应洋流方向的变化。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有的海面叶轮发电的水轮机叶轮高度要求高的问题，提供一种用于潮流能的水轮机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于潮流能的水轮机，包括发电机，发电机连接有浸入海水中的叶轮，所述叶轮竖直插入水中，叶轮表面均匀开设有若干V形槽，V形槽沿轴向延伸，V形槽内设有可摆动扣合\展开的叶片，叶片的摆动轴沿V形槽的槽底设置，V形槽的两侧壁分别为扣合面和展开面，展开面与叶轮径向的夹角小于扣合面与叶轮径向的夹角。叶轮贴靠扣合面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离最小，叶轮贴合展开面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离最大。将叶轮完全放入海水中，叶轮顺着洋流方向一侧的叶片被洋流推动贴合到V形槽展开面呈展开状态，承受洋流的推力；而逆着洋流方向一侧的叶片则被洋流反向推动贴靠到V形槽扣合面上，不对洋流形成阻挡，在叶轮转动的过程中，叶片根据洋流方向不断展开、扣合，驱动叶轮转动。本装置无论洋流方向如何改变，均能使叶轮朝一个方向转动，进行发电。且叶轮垂直方向入水，消除了叶片本身重力对叶片展开的影响。

作为优选，以叶轮中心与V形槽槽底连线为基准线，V形槽扣合面和展开面位于基准线的同一侧面。叶片展开时和扣合时均位于基准线同一侧，没有越过径向临界点，使扣合和展开状态变换时冲击小，损失的能量也小。同时，叶轮展开状态的工作面与叶轮切线夹角小于90度，起到聚流作用，充分利用水流冲击力。

作为优选，所述叶片贴合扣合面时，叶片的外端突出于叶轮的外轮廓线之外。叶片外端在扣合时略为突出叶轮表面，使叶片转动到顺流方向时，能借助洋流推动迅速展开。

作为优选，所述叶片为弧形，叶片内弧面朝向扣合面，扣合面为凸起外弧面，所述扣合面的弧面半径小于叶片的弧面半径。使叶片扣合状态时不会与扣合面完全贴合造成展开阻力过大。

作为优选，所述展开面的表面与叶片对应位置的表面形状适配。展开状态的叶片所受压力较大，因此展开面设计为与叶片适配的平面或者弧度相同的弧面，形成大面积的稳定支撑。

作为优选，所述叶片的根部与展开面贴合的位置开设有排水孔。在叶片展开到扣合转换过程中，V形槽中的水可以从排水孔流出，避免形成过大的阻力

作为优选，所述叶片为中部折弯的V形叶片，弯折线与摆动轴垂直，叶片从根部到端部V形弯折程度逐渐加大。V形叶片形成聚流作用，最先限度利用水流冲力。

作为优选，所述发电机和叶轮之间通过单向传动的棘轮连接，所述发电机的另一侧还连接有飞轮。洋流变化不定，在叶轮转速小于飞轮转速时，棘轮脱开，飞轮利用惯性带动发电机发电，当飞轮转速下降到叶轮转速时，棘轮又重新连接传动。

作为优选，还包括机油泵，机油泵通过单独的叶轮驱动，机油泵叶轮与发电机叶轮结构相同，所述机油泵为发电机泵送机油，发电机的机油回流至机油泵的油箱形成机油回路。利用洋流驱动同时驱动机油回路，代替电泵，节约电力。

本实用新型采用受海洋潮流驱动展开和扣合的叶片，使水轮机的叶轮能适应任何方向的洋流进行发电。

附图说明

图1是本实用新型一种结构示意图。

图2是本实用新型叶轮结构示意图。

图3是本实用新型叶片正面结构图。

图4是本实用新型图3中叶片A、B、C位置的弯折程度对比图。

图中：1.飞轮，2.发电机，3.棘轮，4.叶轮，5.叶片，6.展开面，7.扣合面，8.摆动轴，9.排水孔，10.机油泵。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型进一步说明。

实施例：一种用于潮流能的水轮机，如图1所示。本装置包括发电机2和机油泵10。发电机的一侧设有大惯性的飞轮1，另一侧通过单向传动的棘轮连接发电机的叶轮4，叶轮垂直插入海水中。机油泵连接有独立的机油泵叶轮4，机油泵通过机油泵叶轮驱动为发电机、棘轮泵送机油，发电机、棘轮的机油回流至机油泵油箱形成回路。

发电机的叶轮4和机油泵的叶轮4结构相同，以下以发电机叶轮为例阐述结构。如图2、3所示，叶轮4表面均匀开设V形槽，V形槽沿叶轮轴向设置，V形槽的一侧壁为展开面6，另一侧为扣合面7，展开面与径向的夹角小于扣合面与径向的夹角。且以叶轮中心与V形槽槽底连线为基准线，V形槽扣合面和展开面位于基准线的同一侧面。叶片5摆动设置在V形槽内，叶片的摆动轴8沿V形槽的槽底设置。叶片贴靠扣合面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离最小，叶轮贴合展开面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离最大。叶片4为弧形叶片，叶片内弧面朝向扣合面7。扣合面的弧形半径小于叶片的弧形半径，展开面的弧形半径与叶片弧形半径一致。叶片贴靠扣合面时，不能完全贴合，且叶片的外端突出于叶轮的外轮廓线。叶片贴合展开面时，叶片根部与展开面完全贴合形成面支撑。叶片根部与展开面贴合位置开设有一列排水孔9。

如图3、4所示，叶片沿中线V形折弯，弯折线与摆动轴8垂直，如图4所示，叶片的弯折程度从根部到端部逐渐加大。

将叶轮完全放入海水中，叶轮顺着洋流方向一侧的叶片被洋流推动贴合到V形槽展开面呈展开状态，承受洋流的推力；而逆着洋流方向一侧的叶片则被洋流反向推动贴靠到V形槽扣合面上，不对洋流形成阻挡，在叶轮转动的过程中，叶片根据洋流方向不断展开、扣合，驱动叶轮转动。本装置无论洋流方向如何改变，均能使叶轮朝一个方向转动，进行发电。

Claims (9)

1.一种用于潮流能的水轮机，包括发电机，发电机连接有浸入海水中的叶轮，其特征在于：所述叶轮竖直插入水中，叶轮表面均匀开设有若干V形槽，V形槽沿轴向延伸，V形槽内设有可摆动扣合\展开的叶片，叶片的摆动轴沿V形槽的槽底设置，V形槽的两侧壁分别为扣合面和展开面，展开面与叶轮径向的夹角小于扣合面与叶轮径向的夹角。

2.根据权利要求1所述的一种用于潮流能的水轮机，其特征在于：以叶轮中心与V形槽槽底连线为基准线，V形槽扣合面和展开面位于基准线的同一侧面。

3.根据权利要求1所述的一种用于潮流能的水轮机，其特征在于：所述叶片贴合扣合面时，叶片的外端突出于叶轮的外轮廓线之外。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于潮流能的水轮机，其特征在于：所述叶片为弧形，叶片内弧面朝向扣合面，扣合面为凸起外弧面，所述扣合面的弧面半径小于叶片的弧面半径。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种用于潮流能的水轮机，其特征在于：所述展开面的表面与叶片对应位置的表面形状适配。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种用于潮流能的水轮机，其特征在于：所述叶片的根部与展开面贴合的位置开设有排水孔。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种用于潮流能的水轮机，其特征在于：所述叶片为中部折弯的V形叶片，弯折线与摆动轴垂直，叶片从根部到端部V形弯折程度逐渐加大。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种用于潮流能的水轮机，其特征在于：所述发电机和叶轮之间通过单向传动的棘轮连接，所述发电机的另一侧还连接有飞轮。

9.根据权利要求1或2或3所述的一种用于潮流能的水轮机，其特征在于：还包括机油泵，机油泵通过单独的叶轮驱动，机油泵叶轮与发电机叶轮结构相同，所述机油泵为发电机泵送机油，发电机的机油回流至机油泵的油箱形成机油回路。