CN204591575U - 一种利用潮流能发电的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用潮流能发电的装置，解决现有的潮流能发电装置对叶轮在海水中的设置高度要求高的问题。本装置包括发电机，发电机连接有竖直浸入海水中的叶轮，其特征在于：所述叶轮表面均布开设有若干偏置的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。叶片为中空结构，内腔夹设延长叶，当叶片展开受到冲击时，延长叶能从叶片外端伸出从而使叶片延长。本实用新型采用受洋流驱动展开和扣合的叶片，使发电装置的叶轮能适应任何方向的洋流进行发电。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用洋流的发电装置，特别涉及一种利用潮流能发电的装置。
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发电装置，一般利用叶轮作为潮流能推动的动力获取装置，需要保持发电装置叶轮半浮于水面，这样叶轮下部的叶片受到潮流冲击转动进行发电，这样的结构对发电装置相对于海面的高度位置要求高。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，船舶与潮流的相对角度时刻变化，叶片角度无法适应潮流方向的变化。
发明内容
本实用新型的目的在于解决现有的潮流能发电装置对叶轮在海水中的设置高度要求高的问题，提供一种叶轮能适应各种深度以及各种潮流方向的利用潮流能发电的装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用潮流能发电的装置，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，所述叶轮表面均布开设有若干偏置的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；所述叶片为外端开口中空壳状，中空的叶片内腔还夹设有可从叶片外端伸出的延长叶，所述延长叶的根部与叶片内腔的之间设有弹性拉紧装置，所述叶片根部在与展开面贴合的高度设有若干贯通叶片内腔与两侧面的排水孔，所述叶片的内腔在排水孔靠叶片外端的一侧设置有限制延长叶根部内缩位置的限位柱。叶轮贴靠扣合面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离小、叶片处于收缩状态尽可能小的受海水冲击；叶轮贴合展开面时，叶片外端与叶轮中心的径向距离大，叶片处于展开状态收集海水的动能。将叶轮完全放入海水中，叶轮顺着潮流方向一侧的叶片被潮流推动贴合到V形槽展开面呈展开状态，承受潮流的推力；而逆着潮流方向一侧的叶片则被潮流反向推动贴靠到V形槽扣合面上，不对潮流形成阻挡，在叶轮转动的过程中，叶片根据潮流方向不断展开、扣合，驱动叶轮转动。限位柱限制延长叶的根部位置，使延长叶处于排水孔外侧不会阻挡排水孔，当叶片迎着潮流方向被推动贴合V形槽展开面时，排水孔的一端被展开面堵住，此时，海水进入排水孔后在叶片内部向外推动延长叶，使延长叶克服弹性拉紧装置的拉力从叶片的端部伸出，使叶片受力面积加大，潮流冲击叶片的力越大，延长叶所伸出的长度也越长，叶轮受到的推动力也越大；当叶片脱离展开面时，排水孔两端贯通，海水从排水孔泻出，延长叶缩回。本装置无论潮流方向如何改变，均能使叶轮朝一个方向转动，进行发电。本装置还能使展开的叶片收到冲击力大的时候能伸长，提高效率。叶轮采用竖直设置在海水中，消除了叶片本身重量的影响。
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，能借助潮流推动迅速展开。
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，所述延长叶的长度不超过限位柱与叶片外端之间的距离。使延长叶在叶片贴靠到扣合面时能完全缩入叶片内腔中。
作为优选，所述弹性拉紧装置包括设置在摆动轴内的预紧轴和拉索，预紧轴与摆动轴同轴设置并通过扭簧预紧，拉索一端绕设在预紧轴上，另一端固定在延长叶的根部。通过预紧轴的预紧和转动来拉近延长叶，由于预紧轴的转动是两端同步的，可以保证延长叶的宽度方向上同步伸缩。
作为优选，所述拉索设置有多根，在延长叶根部等间距设置，所述拉索从排水孔之间的位置与延长叶根部相连。
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。海洋潮流的方向和流速变化不定，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。利用潮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，使发电装置的叶轮能适应任何方向的潮流进行发电；通过叶片内夹设延长片的方式，使叶片在收到潮流冲击大的时候，延长叶能向外延伸，加大受力面积，提高叶轮转速。
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是本实用新型叶片结构剖视图。
图5是本实用新型图4的A处结构放大图。
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，11.延长叶，12.预紧轴，13.拉索，14.限位柱。
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：一种利用潮流能发电的装置，如图1所示。本装置包括发电机2和机油泵10。发电机的上侧设有大惯性的飞轮1，下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，机油泵叶轮也是垂直插入海水中，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、4所示，叶轮4表面均布开设偏置的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5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、5所示，叶片5为外端开口的中空结构，叶片的内腔夹设有可从叶片外端开口处伸缩的延长叶11。摆动轴8为空心轴，摆动轴内部同轴设置有预紧轴12，预紧轴通过扭簧产生预紧力。拉索13的一端绕设在预紧轴上，另一端固定延长叶的根部，拉索设置有多根，沿预紧轴轴向即延长叶的宽度方向等间距均布。排水孔9贯通叶片的内腔和两侧，叶片内腔在排水孔靠近外端的一侧设有限位柱14，用于限制延长叶根部内缩的位置，使延长叶不会遮挡排水孔。延长叶的长度不超过限位柱与叶片外端之间的距离。
将叶轮完全放入海水中，叶轮顺着潮流方向一侧的叶片被潮流推动贴合到V形槽展开面呈展开状态，承受潮流的推力；而逆着潮流方向一侧的叶片则被潮流反向推动贴靠到V形槽扣合面上，不对潮流形成阻挡，在叶轮转动的过程中，叶片根据潮流方向不断展开、扣合，驱动叶轮转动。当叶片迎着潮流方向被推动贴合V形槽展开面时，排水孔的一端被展开面堵住，此时，海水进入排水孔后在叶片内部向外推动延长叶，使延长叶克服拉索的拉力从叶片的外端伸出，加大叶片受力面积，潮流冲击叶片的力越大，延长叶所伸出的长度也越长，叶轮受到的推动力也越大；当叶片脱离展开面时，排水孔两端贯通，海水从排水孔泻出，延长叶缩回。本装置无论潮流方向如何改变，均能使叶轮朝一个方向转动，进行发电。叶轮采用竖直设置在海水中，消除了叶片本身重量的影响。
Claims (10)
1.一种利用潮流能发电的装置，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，所述叶轮表面均布开设有若干偏置的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；所述叶片为外端开口中空壳状，中空的叶片内腔还夹设有可从叶片外端伸出的延长叶，所述延长叶的根部与叶片内腔的之间设有弹性拉紧装置，所述叶片根部在与展开面贴合的高度设有若干贯通叶片内腔与两侧面的排水孔，所述叶片的内腔在排水孔靠叶片外端的一侧设置有限制延长叶根部内缩位置的限位柱。
2.根据权利要求1所述的一种利用潮流能发电的装置，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所述的一种利用潮流能发电的装置，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所述的一种利用潮流能发电的装置，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所述的一种利用潮流能发电的装置，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所述的一种利用潮流能发电的装置，其特征在于：所述延长叶的长度不超过限位柱与叶片外端之间的距离。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种利用潮流能发电的装置，其特征在于：所述弹性拉紧装置包括设置在摆动轴内的预紧轴和拉索，预紧轴与摆动轴同轴设置并通过扭簧预紧，拉索一端绕设在预紧轴上，另一端固定在延长叶的根部。
8.根据权利要求7所述的一种利用潮流能发电的装置，其特征在于：所述拉索设置有多根，在延长叶根部等间距设置，所述拉索从排水孔之间的位置与延长叶根部相连。
9.根据权利要求1或2或3所述的一种利用潮流能发电的装置，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。
10.根据权利要求1或2或3所述的一种利用潮流能发电的装置，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。
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| IT201600073325A1 (it) * | 2016-07-13 | 2018-01-13 | Franco Lupo | Impianto modulare di produzione di energia elettrica da fonti rinnovabili. |
| CN110800685A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-18 | 淮安信息职业技术学院 | 一种自动清洗式生态养殖辅助装置 |
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