CN2427929Y - 用于舰、船的水力驱动发电机 - Google Patents

Abstract

一种用于舰、船的水力驱动发电机,它是由:原动力驱动装置(1),液压、升降、移位、支撑装置(2),磁力传动调速装置(3),磁悬浮永磁发电机(4)、压缩空气产生及储存装置(5),气液组合式蓄能器(6)等几部分组成的。该系统采用了水力发电技术磁力传动技术、磁悬浮技术、液压及气压传动技术,解决了舰、船动力依赖于柴油发动机、燃汽轮机和其它非自然原动力的难题;提高了舰船的续航能力;消除舰、船动力系统对环境的污染。该实用新型广泛应用于各种舰船,也可将其中的部分进行不同的组合用于水力发电。

Description

用于舰、船的水力驱动发电机

本实用新型涉及一种用于舰、船的水力驱动发电机，它所阐述的是该用于舰船的水力驱动发电机的结构及特点。

以往的舰、船发电机大量采用的是柴油发动机、以燃气轮机和蒸汽机为初始原动力带动的发电机组。进入本世纪九十年代英、美等发达资本主义国家，相继采用了永磁发电机为动力的舰船动力系统，从整个世界舰、船的发展趋势看，舰、船动力正朝着全电力驱动的方向发展。但以带动永磁发电机为动力的舰船动力系统的初始动力，还是来自柴油发动机、燃气轮机或核燃料发动机，只是降低了柴油、燃气和核燃料的使用量，提高了整个船舶动力系统的效率及续航能力。

以上舰、船动力装置的缺陷就是，1，采用了对环境有污染的柴油、汽油和核燃料；2，采用燃气轮机和蒸汽机为初始原动力的舰、船需要设置大量的进气和排气管空间；3，在采用永磁发电机为能源的动力系统对柴油机和燃气轮机作为原动力依赖性强；4，在发电系统的传动方面，大量采用了传统的齿轮或皮带传动，因此，在柴油发动机或以永磁发电机为核心的动力系统的启动方面，为克服传动机构之间的磨擦力及自重，就得消耗大量的初始动力源；5，上述舰、船动力采用了传统的传动方式，就使得动力系统在运行其间噪音升高，效率下降；6，以永磁发电机为核心的舰、船动力系统，由于采用了传统的传动方式，就使得永磁发电机负载特性偏软的缺点难以克服。

本实用新型的目的在于提供一种用于舰、船的水力驱动发电机作为舰、船的动力源。该发电机采用了磁力传动技术、磁悬浮技术水力发电技术、液压及气压传动技术。

一种用于舰、船的水力驱动发电机在以下方面克服了上述传统舰、船动力装置的缺点：1，采用了磁力传动技术，克服了传统发电机系统启动力大和噪音大的缺点；2，综合采用了磁力传动技术和磁悬浮技术，克服了以永磁发电机为核心的动力系统中，永磁发电机负载特性偏软的缺点，提高了发电机的效率；3，采用了水力发电技术、液压及气压传动技术，克服了传统舰、船发电机装置，在启动和运行其间的原动力主要依赖于柴油、燃气和其它燃料的难题；4，采用了水力发电技术克服了柴油、汽油和其它燃料为动力的装置对环境的污染；5，采用了水力发电技术，节省由于使用燃气轮机所占有的进排气管的空间。

一种用于舰、船的水力驱动发电机与传统的舰、船动力源相比具有以下优点：1，由于采用了磁力传动技术和磁悬浮技术，因此，该发电机系统具有启动力小和噪音低的优点；2，由于采用了水力发电技术、液压及气压传动技术，就使得该舰、船动力在启动和运行其间，具备了对环境无污染的优点；并基本摆脱了舰、船原动力对柴油发动机和燃气轮机的依赖。3，由于采用了水力发电技术，就使得舰、船的续航能力大大提高。

本实用新型的目的是这样实现的，一种用于舰、船的水力驱动发电机它是由：原动力驱动装置、液压升降移位支撑装置、磁力传动调速装置、磁悬浮永磁发电机、压缩空气产生及储存装置、气液组合式蓄能器组成的。

原动力驱动装置(1)，它是由转动叶轮、转轴、磁轮组成的。转轴、转动叶轮、磁轮的是通过液压升降移位支撑装置中的伸缩式液压缸活塞杆支撑的；在该原动力驱动装置中，转动叶轮与转轴、磁轮是通过转轴连接在一起的；在该转轴的两端与伸缩式液压缸的活塞杆之间，安装有磁悬浮装置。该原动力驱动装置在船舶运行时，通过气液组合式蓄能器输出液压油的动力，在液压油的作用下，液压升降移位支撑装置中的伸缩式液压缸的活塞杆向外推移，同时，把与该液压缸活塞杆相连的转轴向外推移，使转动叶轮与水面接触，通过水流的作用转动叶轮旋转并带动与其同转轴的磁轮旋转；磁轮在旋转的过程中，通过磁斥力的作用，驱动磁力传动调速装置中的磁轮转动。

磁悬浮装置、磁轮的结构已在我申请的磁悬浮永磁风力发电机中作了阐述，申请号为：99243654．0。

液压升降移位支撑装置(2)，它是由伸缩式液压缸、单活塞杆式液压缸、磁轮组成的。其中，伸缩式液压缸和单活塞式液压缸相互间形成支撑，并与原动力驱动装置中的转轴通过磁悬浮装置连接。单活塞杆式液压缸的活塞杆上安装了一个磁轮；该磁轮是通过单活塞杆式液压缸的活塞杆和磁悬浮装置支撑的。安装在单活塞杆式液压缸活塞杆上的磁轮，与磁力传动调速装置中的磁轮和安装在磁悬浮永磁发电机转轴上的风叶式磁轮保持着间隙。该液压升降移位支撑装置在船舶未运行时，该装置中的两种液压缸处于回收状态，此时原动力驱动装置中的转动叶轮不与水面接触；在船舶运行时，气液组合式蓄能器向单活塞杆式液压缸输出液压油，单活塞杆式液压缸在液压油的作用下，将该单活塞杆式液压缸中的活塞杆连同安装在该活塞杆上的磁轮一起推至到与磁力传动调速装置中的磁轮和安装在磁悬浮永磁发电机转轴上的风叶式磁轮靠近的一定位置；当磁力传动调速装置中的磁轮通过外力旋转时，在磁斥力的作用下，驱动安装在单活塞杆式液压缸活塞杆上的磁轮旋转，该磁轮通过磁斥力的作用，也将安装在磁悬浮永磁发电机转轴上的风叶式磁轮带动旋转，从而带动磁悬浮永磁发电机运行发电。

风叶式磁轮是由截面磁轮和在截面磁轮的外边缘安装的风叶组成的。其中，截面磁轮的结构已在我申请的专利“磁悬浮永磁风力发电机”中作了阐述，故这里不再详述。申请号同上。

磁力传动调速装置(3)，它是由不同规格的磁轮组成的。该磁力传动调速装置的结构，已在我申请的专利：磁悬浮永磁风力发电机中阐述，该申请号为：99243654．0。这里不在详述。该装置是通过来自原动力驱动装置中磁轮的旋转磁斥力，利用该装置中不同规格磁轮的转速比，调节传动速比达一定的转速，并将调整好的一定速比的转速经该装置中的磁轮，通过磁斥力的作用传递给，安装在单活塞杆式液压缸中活塞杆上的磁轮，并通过该磁轮，在磁斥力的作用下，将旋转磁斥力传递给，安装在磁悬浮永磁发电机转轴上的风叶式磁轮，从而带动磁悬浮永磁发电机转子旋转，达到发电的目的。

磁悬浮永磁发电机(4)，它包括磁悬浮永磁发电机和安装在该发电机转轴上的风叶式磁轮。该磁悬浮永磁发电机的结构与我在磁悬浮永磁风力发电机的申请专利中所使用的磁悬浮永磁发电机一样(见专利申请号：99243654．0这里不在详述)。所不同的是在该磁悬浮永磁发电机的转轴上安装的是风叶式磁轮。在原动力驱动装置、压缩空气产生及储存装置和磁力传动调速装置的磁斥力作用下，安装在该磁悬浮永磁发电机转轴上的风叶式磁轮被驱动旋转，在风叶式磁轮旋转的同时，带动了与其同轴的该发电机的永磁转子旋转，使该发电机进入发电状态。

压缩空气产生及储存装置(5)，该装置是由电动空气泵、压缩空气储存装置、管路、单向阀及控制阀组成。该装置的构成已在我申请的“全电力持续驱动发动机”中作了阐述，其申请号为：99253644．8这里不在详述。其作用就是为气液组合式蓄能器提供压缩空气，以及储存用于舰、船启动时所用的压缩空气。在该用于舰、船的水力驱动发电机启动时，通过连接压缩空气储存装置的出口，向安装在磁悬浮永磁发电机转轴上的风叶式磁轮，提供一定压力和流速的空气流，从而启动该发电机。

气液组合式蓄能器(6)，它是由压缩空气及液压油储存装置、充气阀、单向阀、橡胶隔膜、控制阀和提升阀组成的。其中，压缩空气及液压油储存装置是由金属材料制成的。单向阀一端通过管路与压缩空气产生及储存装置相连；另一端与气液组合式蓄能器的压缩空气的入口相连。控制阀，通过管路连接液压缸和压缩空气及液压油储存装置，另一端通过管路与提升阀相连。橡胶隔膜，用于将压缩及液压油储存装置内部分隔成两部分，其中，一部分作为压缩空气储存单元；另一部分作为液压油的储存单元。当压缩空气储存单元的压缩空气达到一定压力并需要液压缸工作时，液压油通过控制阀和管路进入液压缸，此时液压缸在液压油的作用下，推动液压缸中的活塞杆位移，使液压缸处于工作状态。该气液组合式蓄能器的结构、连接方式和使用方法与目前工业部门所使用的气液组合式蓄能器是一样的，故这里只作简单介绍。

以上对就用于舰、船的水力驱动发电机的组成部分及其结构分别作了阐述，下面结合说明书附图进一步说明用于舰、船的水力驱动发电机的工作过程：

图1为用于舰、船的水力驱动发电机的组成框架示意图。图中(1)-为原动力驱动装置。图中(2)-为液压升降移位支撑装置。图中(3)-为磁力传动调速装置。图中(4)-为磁悬浮永磁发电机。图中(5)-为压缩空气产生及储存装置。图中(6)-为气液组合式蓄能器。

图2为转动叶轮、转轴、磁轮和伸缩式液压缸的连接正视图。图中(7)-为转动叶轮。(8)-为转轴。(9)-为磁轮。(11)-伸缩式液压缸。

图3为转动叶轮、转轴和磁悬浮装置的连接侧视刨面图。图中(7)-为转动叶轮。图中(8)-为转轴。图中(10)-为磁悬浮装置。

图4为伸缩式液压缸和单活塞杆式液压缸的连接示意图。图中(11)-为伸缩式液压缸。图中(12)-为单活塞杆式液压缸。

图5为单糊活塞杆式液压缸和磁轮的连接示意图。图中(12)-为单活塞杆式液压缸。(9)-为磁轮。

图6为风叶式磁轮的正视图。图中(13)-为风叶式磁轮。

一种用于舰、船的水力驱动发电机是这样运行的：

当舰、船处于预运行状态时，该发电机系统中压缩空气产生及储存装置(5)中的，压缩空气储存装置的某一出口，通过管路(14)向安装在磁悬浮永磁发电机(4)转轴上的风叶式磁轮(13)，提供一定压力和流速的空气流，就此启动磁悬浮永磁发电机(4)，此时，该磁悬浮永磁发电机(4)发出的电力，提供给驱动电机使舰船运行，此时舰船处于运行状态。当舰船处于运行状态时，气液组合式蓄能器(6)中的控制阀开启，液压油在压缩空气压力的作用下，通过管路向液压升降移位支撑装置(2)中的伸缩式液压缸(11)，提供一定压力的液压油；在液压油的作用下，伸缩式液压缸(11)的活塞杆推动与该活塞杆相连的原动力驱动装置(1)中的转轴(8)至一定位置，并使与该转轴相连的转动叶轮(7)至于水中；在舰船运行时的水流的作用下，水流驱动转动叶轮(7)旋转，在转动叶轮(7)旋转的作用下，该转动叶轮(7)就带动了与其同转轴(8)的磁轮(9)旋转；在原动力驱动装置(1)中磁轮(9)旋转的同时，该装置中的磁轮(9)，通过磁斥力的作用，驱动磁力传动调速装置(3)中的磁轮转动，与此同时，气液组合式蓄能器(6)中的提供液压油的出口，向单活塞杆式液压缸(12)提供一定数量的压力油；单活塞杆式液压缸(12)在压力油的作用下，其活塞杆连同安装在该活塞杆上的磁轮(9)，一起被推至于磁力传动调速装置(3)及安装在磁悬浮永磁发电机(4)转轴上的风叶式磁轮(13)靠近处；这时候，被驱动的磁力传动调速装置(3)中的磁轮，在旋转磁斥力的作用下，通过安装在单活塞杆式液压缸(12)活塞杆上的磁轮(9)，驱动安装在磁悬浮永磁发电机(4)转轴上的风叶式磁轮(13)旋转，此时安装在磁悬浮永磁发电机(4)转轴上的风叶式磁轮(13)就带动了与其同轴的该发电机的转子运转，该发电机进入连续发电状态；至此，驱动磁悬浮永磁发电机的原动力就来自，在舰船运行时，水流对原动力驱动装置(1)中的转动叶轮(7)的冲击力，从而使舰、船达到连续发电和航行的目的。

以上对用于舰、船的水力驱动发电机的组成、结构及特点进行了全面的阐述。该发电机系统广泛应用子各种舰船；该用于舰、船的水力驱动发电机中的原动力驱动装置(1)，磁力传动调速装置(3)，液压升降移位支撑装置(2)，压缩空气产生及储存装置(5)与磁悬浮永磁发电机(4)的不同组合也可专门用于水力发电。

Claims (3)

1，一种用于舰、船的水力驱动发电机，它包括：原动力驱动装置、液压升降移位支撑装置、磁力传动调速装置、磁悬浮永磁发电机、压缩空气产生及储存装置、气液组合式蓄能器组成的，其特征在于：发电机采用了磁悬浮永磁发电机，且在磁悬浮永磁发电机的转轴上，安装有一个风叶式磁轮。

2，根据权利要求1所述的一种用于舰、船的水力驱动发电机，其特征在于：原动力驱动装置中的转动叶轮、磁轮是与该装置中的转轴同轴相连的；转轴安装在液压升降移位支撑装置中的伸缩式液压缸的活塞杆和磁悬浮装置之间。

3，根据权利要求1所述的一种用于舰、船的水力驱动发电机，其特征在于：液压升降移位支撑装置中，单活塞杆式液压缸的活塞杆上安装有一个磁轮。

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