專利名稱：液壓式水下風(fēng)車發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水力發(fā)電設(shè)備，尤其是一種液壓式水下風(fēng)車發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
“水下風(fēng)車”(underwater windmill)是21世紀(jì)初開始進入研究領(lǐng)域的新型海洋能開發(fā)利用裝置。它利用風(fēng)力機發(fā)電原理，采用貝茲能量捕獲理論，通過葉輪捕獲水流的動能并將其轉(zhuǎn)換為電能。由于其利用的海流的流動能量，所以它是一種可再生的后續(xù)能源。目前英國，美國設(shè)計的水下風(fēng)車都為單葉輪機構(gòu)，葉輪在水流作用下轉(zhuǎn)動，通過機械傳動增速箱帶動發(fā)電機，輸出電能，并且其葉輪、增速箱、發(fā)電機等都置于水下機艙內(nèi)。首先，這樣的結(jié)構(gòu)由于采用了機械傳動，所以對系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)沖擊較大，另一方面水下部件的增多也增加了裝置的故障率，而水下維修作業(yè)是比較困難的。其次，對于大型機組，其散熱也是問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種液壓式水下風(fēng)車發(fā)電裝置，利用液壓傳動方式將發(fā)電機和控制系統(tǒng)放置于海面上，減小機組的故障率。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明包括槳葉、輪轂、增速箱、液壓泵、閥控機構(gòu)、液壓馬達、發(fā)電機、整流蓄電勵變控制器、發(fā)電平臺和塔架；兩片槳葉或三片槳葉通過法蘭固定在輪轂上組成兩組葉輪，兩組葉輪對稱安裝在塔架的兩側(cè)并分別與各自的增速箱主軸連接，兩組增速箱的輸出軸分別接各自的液壓泵，兩個液壓泵通過共用的液壓管道，經(jīng)閥控機構(gòu)與液壓馬達連接，液壓馬達的輸出軸連接發(fā)電機，發(fā)電機輸出電通過整流蓄電勵變控制器向外界提供穩(wěn)定的220V工頻電。
所述的閥控機構(gòu)包括溢流閥、節(jié)流閥和蓄能器以液壓管道連接而成，溢流閥一端接油箱，節(jié)流閥和蓄能器的一端接液壓馬達。
葉輪、增速箱和液壓泵固定在塔架上并都放入海水中，而閥控機構(gòu)、液壓馬達、發(fā)電機、整流蓄電勵變控制器都放置于海面以上的發(fā)電平臺上。
液壓泵放置在增速箱殼體內(nèi)，為泵箱一體后放在海水中。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是1.水下風(fēng)車的電氣、控制部分和液壓傳動系統(tǒng)都在海面上，只有機械結(jié)構(gòu)的葉輪、增速箱和液壓泵合體在海面下，因此水下部件的故障率比背景所述方案低，而且水下的部件體積小，吊裝維修方便；2.泵箱合體與泵箱分開相比，不僅沒有外面龐大的機艙，對水流的阻礙大大減小，而且外殼浸于海水中，對于增速箱內(nèi)部潤滑油的冷卻有很大的好處，無需設(shè)計復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)；3.液壓式水下風(fēng)車傳動方式與背景中的機械傳動方式相比，具有防沖擊，能量傳輸穩(wěn)定的特點。


圖1為本發(fā)明的液壓式水下風(fēng)車外形示意圖；圖2為液壓式水下風(fēng)車的系統(tǒng)原理圖；圖3為槳葉零件示意圖；圖4為增速箱和液壓泵合箱示意圖。
圖中1、槳葉，2、輪轂，3、增速箱，4、液壓泵，5、溢流閥，6、節(jié)流閥，7、蓄能器，8、液壓馬達，9、液壓管道，10、發(fā)電機，11、整流蓄電勵變控制器，12、發(fā)電平臺，13、塔架。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括槳葉1、輪轂2、增速箱3、液壓泵4、閥控機構(gòu)、液壓馬達8、發(fā)電機10、整流蓄電勵變控制器11、發(fā)電平臺12和塔架13；兩片槳葉1或三片槳葉1通過法蘭固定在輪轂2上組成兩組葉輪，兩組葉輪對稱安裝在塔架13的兩側(cè)并分別與各自的增速箱3主軸連接，兩組增速箱3的輸出軸分別接各自的液壓泵4，兩個液壓泵4通過共用的液壓管道9，經(jīng)閥控機構(gòu)與液壓馬達8連接，液壓馬達8的輸出軸連接發(fā)電機10，發(fā)電機10輸出電通過整流蓄電勵變控制器11向外界提供穩(wěn)定的220V工頻電。
所述的閥控機構(gòu)包括溢流閥5、節(jié)流閥6和蓄能器7以液壓管道連接而成，溢流閥5一端接油箱，節(jié)流閥6和蓄能器7的一端接液壓馬達8。
葉輪、增速箱3和液壓泵4固定在塔架13上并都放入海水中，而閥控機構(gòu)、液壓馬達8、發(fā)電機10、整流蓄電勵變控制器11都放置于海面以上的發(fā)電平臺12上。
液壓泵4放置在增速箱3殼體內(nèi)，為泵箱一體后放在海水中。
機組通過葉輪捕獲海流能，槳葉1的設(shè)計原理與風(fēng)力機相同，都是利用升力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的機械能使發(fā)電機發(fā)電，所以被命名為水下風(fēng)車，但由于海水的密度是風(fēng)的800多倍，而流速條件比較好的地方也只有2m/s左右，風(fēng)力機的額定風(fēng)速一般為12m/s，因此針對海流特性，設(shè)計了槳葉1結(jié)構(gòu)如圖3所示，槳葉1的翼型依據(jù)海水密度和流速設(shè)計，而且其弦長比同直徑的風(fēng)力機葉片長，根部為不銹鋼圓柱體，增大槳葉的強度。
三個槳葉固定在輪轂上組合成葉輪，葉輪后通過法蘭與增速箱主軸連接。液壓泵4放置在增速箱3殼體內(nèi)，設(shè)計成泵箱合一結(jié)構(gòu)，液壓泵進出油管從箱體穿過，與箱體接觸部分用焊接方式完成固定和密封，如圖4所示，泵箱合體的外殼直接與海水接觸，通過海水對齒輪箱潤滑油進行冷卻。液壓泵通過管道經(jīng)閥控機構(gòu)與液壓馬達之間連接，液壓馬達的輸出軸連接發(fā)電機。在海流作用下，兩個葉輪同時旋轉(zhuǎn)，并通過各自增速箱帶動各自液壓泵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生液壓能，可采用液壓油、純水或海水作為傳動介質(zhì)，再通過閥控機構(gòu)推動液壓馬達旋轉(zhuǎn)，閥控機構(gòu)中溢流閥5、節(jié)流閥6、蓄能器7主要起速度調(diào)節(jié)、壓力穩(wěn)定等作用，液壓馬達8再帶動發(fā)電機10轉(zhuǎn)動，發(fā)電機10輸出電通過整流蓄電勵變控制器11(可購置)向外界提供穩(wěn)定的220V工頻電。安裝好兩臺機組的水下機構(gòu)固定在塔架13上，在塔架13頂端搭建發(fā)電平臺12，平臺上分別安裝兩臺水下風(fēng)車的液壓馬達8，液壓馬達8輸入管道與閥控機構(gòu)相聯(lián)，輸出管道接到油箱。
選擇海水流速、水深合適安裝水下風(fēng)車的場地，打入塔架13樁柱，樁柱的直徑和埋土深度依據(jù)海流對槳葉的軸向作用和海流、海浪對柱體的作用力，進行強度校核得出，樁柱的高度必須高于海水大潮時的最大高度。
權(quán)利要求
1.液壓式水下風(fēng)車發(fā)電裝置，其特征在于包括槳葉(1)、輪轂(2)、增速箱(3)、液壓泵(4)、閥控機構(gòu)、液壓馬達(8)、發(fā)電機(10)、整流蓄電勵變控制器(11)、發(fā)電平臺(12)和塔架(13)；兩片槳葉(1)或三片槳葉(1)通過法蘭固定在輪轂(2)上組成兩組葉輪，兩組葉輪對稱安裝在塔架(13)的兩側(cè)并分別與各自的增速箱(3)主軸連接，兩組增速箱(3)的輸出軸分別接各自的液壓泵(4)，兩個液壓泵(4)通過共用的液壓管道(9)，經(jīng)閥控機構(gòu)與液壓馬達(8)連接，液壓馬達(8)的輸出軸連接發(fā)電機(10)，發(fā)電機(10)輸出電通過整流蓄電勵變控制器(11)向外界提供穩(wěn)定的220V工頻電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓式水下風(fēng)車發(fā)電裝置，其特征在于所述的閥控機構(gòu)包括溢流閥(5)、節(jié)流閥(6)和蓄能器(7)以液壓管道連接而成，溢流閥(5)一端接油箱，節(jié)流閥(6)和蓄能器(7)的一端接液壓馬達(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓式水下風(fēng)車發(fā)電裝置，其特征在于葉輪、增速箱(3)和液壓泵(4)固定在塔架(13)上并都放入海水中，而閥控機構(gòu)、液壓馬達(8)、發(fā)電機(10)、整流蓄電勵變控制器(11)都放置于海面以上的發(fā)電平臺(12)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的液壓式水下風(fēng)車發(fā)電裝置，其特征在于液壓泵(4)放置在增速箱(3)殼體內(nèi)，為泵箱一體后放在海水中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液壓式水下風(fēng)車發(fā)電裝置。包括葉輪、增速箱、液壓泵、閥控機構(gòu)、液壓馬達、發(fā)電機、整流蓄電勵變控制器、發(fā)電平臺和塔架。兩片槳葉或三片槳葉通過法蘭固定在輪轂上組成兩組葉輪，兩組葉輪對稱安裝在塔架的兩側(cè)并分別與各自的增速箱主軸連接，兩組增速箱的輸出軸分別接各自的液壓泵，兩個液壓泵通過共用的液壓管道，經(jīng)閥控機構(gòu)與海面上發(fā)電平臺上的液壓馬達連接。葉輪的槳葉依據(jù)海水密度、流速設(shè)計，液壓泵放置在增速箱殼體內(nèi)，設(shè)計為泵箱合一，外殼體直接與海水接觸，利用海水冷卻齒輪箱潤滑油溫升。在海流作用下，葉輪旋轉(zhuǎn)，通過增速箱帶動液壓泵旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生液壓能推動液壓馬達旋轉(zhuǎn)，液壓馬達再帶動發(fā)電機輸出電能。
文檔編號F03B13/00GK1888417SQ20061005252
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者李偉, 林勇剛, 劉宏偉, 馬舜 申請人:浙江大學(xué)