專利名稱：一種新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)，屬于海洋能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展，對于電能的需求激增，但化石能源沒有節(jié)制的消耗造成環(huán)境日益惡化C02的含量是50萬年以來的最高值，近150年C02含量增長量超過過去2萬年的增長量；甲烷氣體含量比1850年增加了一倍；此外煤炭、石油等化石能源的儲量有限，不遠(yuǎn)的將來就會枯竭。能源的嚴(yán)峻形勢和巨大壓力迫使各國紛紛將目光投向可再生能源的開發(fā)利用工作。占地球表面71%的海洋，作為資源的寶庫是地球上尚未充分開發(fā)利用的最大領(lǐng)域，蘊(yùn)藏著大量未開始利用的潮汐能、波浪能、海洋溫差能、海洋鹽差能和海流能等海洋能，上述五種海洋可再生能源理論儲量為70多億千瓦，是目前全世界發(fā)電能力的十幾倍，其開發(fā)利用是解決未來人類能源問題的一個重要途徑，海洋可再生能源的開發(fā)利用潛力巨大，同時也是新能源開發(fā)的大勢所趨。我國海域遼闊，海岸線綿長，海洋能儲量豐富，海洋潮流能總儲量1395萬千瓦、波浪能1285萬千瓦、潮汐能總儲量2179萬千瓦都處于世界前列，具有極大的開發(fā)潛力。其中潮流能可與世界潮流能資源最好的地區(qū)相媲美，存在諸多功率密度、理論儲量和開發(fā)利用環(huán)境都非常優(yōu)越的水道。加之海洋潮流能能量更加集中(能量密度約是風(fēng)能的4倍，太陽能的30倍)、載荷穩(wěn)定可預(yù)測性強(qiáng)等優(yōu)勢，因此我國海洋潮流能亟待加大開發(fā)力度。潮流能水輪機(jī)按其工作原理分，有阻力型、升力型和混合型三種。阻力型以葉片受到流體阻力為主要驅(qū)動力，升力型水輪機(jī)主要依靠葉片受到升力推動水輪機(jī)轉(zhuǎn)動，混合型水輪機(jī)由阻力和升力共同提供驅(qū)動力。阻力型水輪機(jī)工作效率較低，但自起轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，適用于低流速水道；升力型水輪機(jī)在高流速工況下效率高，但葉片具有零轉(zhuǎn)矩工作區(qū)域，存在獲能盲點(diǎn)且容易發(fā)生空蝕現(xiàn)象。混合型水輪機(jī)現(xiàn)在研究的比較少，國內(nèi)外沒有相關(guān)的專利和技術(shù)。其中剛性葉片和柔性葉片的連接方式國內(nèi)外還沒有比較成熟的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有潮流能水輪機(jī)存在的結(jié)構(gòu)簡單、獲能系數(shù)低、剛性葉片和柔性葉片不能同時使用的不足及缺陷，本實(shí)用新型提出了一種新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)，使用該水輪機(jī)能夠綜合剛性葉片和柔性葉片的優(yōu)點(diǎn)，提高水輪機(jī)的獲能系數(shù)，充分利用潮流能發(fā)電。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本實(shí)用新型所述的新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)由剛性葉片、柔性葉片、中間軸、鍵、輪轂及其他連接部件組成。所述新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)中剛性葉片和柔性葉片同時安裝在水輪機(jī)上，潮流流經(jīng)水輪機(jī)時，剛性葉片和柔性葉片所受到的作用力方向一致，從而能夠綜合剛性葉片和柔性葉片的優(yōu)點(diǎn)，提高水輪機(jī)的獲能系數(shù)。所述新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)中剛性葉片和柔性葉片可以直接連接在一起，柔性葉片安裝在剛性葉片的空擋中，先安裝上下輪轂，之后安裝下輪轂上的單固定塊，然后再安裝剛性葉片到單固定塊上，繼而安裝上輪轂上的固定塊，最后在剛性葉片上安裝柔性葉片，靠緊固螺栓固定。采用這種連接方式時，柔性葉片獲得的推力通過剛性葉片傳遞給發(fā)電機(jī)，剛性葉片獲得的推力直接傳遞給發(fā)電機(jī)；所述新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)中剛性葉片和柔性葉片可以間接連接在一起，柔性葉片和剛性葉片均固定在輪轂上，先安裝上下輪轂，之后安裝下輪轂上的雙固定塊，并安裝剛性葉片和固定鋼管到雙固定塊上，然后安裝柔性葉片到固定鋼管上，最后安裝上輪轂上的雙固定塊。采用這種連接方式時，柔性葉片獲得的推力通過輪轂傳遞給發(fā)電機(jī)，剛性葉片獲得的推力也通過輪轂傳遞給發(fā)電機(jī)，剛性葉片和柔性葉片不關(guān)聯(lián)，但同時起作用；所述新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)中剛性葉片和柔性葉片的兩種連接方式，既可以用于水平軸水輪機(jī)，也可以適用于豎直軸水輪機(jī)。所述新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)中剛性葉片和柔性葉片的連接方式是可以調(diào)節(jié)的，剛性葉片和柔性葉片可以根據(jù)需要改變形狀、大小、數(shù)量；所述的剛性葉片截面為機(jī)翼的截面形狀，這種截面更易獲得更多的潮流能。所述的柔性葉片為三角形或六邊形，可以有不同的弦弧比和邊弧比。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)一是把剛性葉片和柔性葉片有機(jī)地結(jié)合在一起，能獲得比較大的能量發(fā)電。二是這種水輪機(jī)集中了剛性葉片和柔性葉片的優(yōu)點(diǎn)，啟動簡單，扭矩大。三是這種水輪機(jī)可以方便地調(diào)節(jié)剛性葉片或柔性葉片的各項(xiàng)參數(shù)，以期獲得更多的潮流能。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說明


圖1為剛性葉片和柔性葉片直接連接的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)；圖2為剛性葉片和柔性葉片間接連接的水輪機(jī)結(jié)構(gòu)；圖中1.中間軸，2.鍵，3.輪轂，4.剛性葉片，5.柔性葉片，6.固定螺栓，7.固定套，8.單固定塊，9.中間軸，10.鍵，11.輪轂，12.剛性葉片，13.柔性葉片，14.固定
鋼管，15.固定套，16.雙固定塊具體實(shí)施方式
在
圖1中，新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)的剛性葉片和柔性葉片采用直接連接方式進(jìn)行連接。 先安裝鍵2到軸1，然后安裝上下輪轂3，之后先安裝下輪轂3上的單固定塊8，并安裝剛性葉片4到單固定塊8上，然后安裝上輪轂3上的單固定塊8，最后在剛性葉片4上安裝柔性葉片5，靠緊固螺栓6固定。采用這種連接方式時，柔性葉片5獲得的推力通過剛性葉片4 傳遞給發(fā)電機(jī)，剛性葉片4獲得的推力直接傳遞給發(fā)電機(jī)。各部件運(yùn)動形式詳細(xì)描述如下 柔性葉片5作用于剛性葉片，剛性葉片4傳遞力矩給輪轂3，輪轂3通過鍵2把力矩傳遞給中間軸1，中間軸1把力矩傳遞給發(fā)電機(jī)。整個水輪機(jī)整體轉(zhuǎn)動，兩端裝有軸承固定。[0034]在圖2中，新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)的剛性葉片和柔性葉片采用間接連接方式。先安裝鍵 10到中間軸9，然后安裝上下輪轂11，之后先安裝下輪轂11上的雙固定塊16，并安裝剛性葉片12和固定鋼管14到雙固定塊16上，然后安裝柔性葉片13到固定鋼管14上，靠固定套15固定，最后安裝上輪轂11上的雙固定塊16。采用這種連接方式時，柔性葉片13獲得的推力通過輪轂11傳遞給發(fā)電機(jī)，剛性葉片12獲得的推力也通過輪轂11傳遞給發(fā)電機(jī)， 剛性葉片12和柔性葉片13不關(guān)聯(lián)，但同時起作用。各部件運(yùn)動形式詳細(xì)描述如下柔性葉片13作用于固定鋼管14，固定鋼管14通過雙固定塊16把力矩傳遞給輪轂11，剛性葉片12 通過雙固定快傳遞力矩給輪轂11，輪轂11通過鍵10把力矩傳遞給中間軸9，中間軸9把力矩傳遞給發(fā)電機(jī)。整個水輪機(jī)整體轉(zhuǎn)動，兩端裝有軸承固定。以上對本實(shí)用新型及其實(shí)施方式的描述是示意性的，沒有限制性。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，進(jìn)行其他實(shí)施例，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)，其特征在于，所述新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)若剛性葉片和柔性葉片采用直接連接方式進(jìn)行連接，包括中間軸(1)，安裝在中間軸(1)上的鍵(2)，通過鍵(2)與中間軸(1)連接的上下輪轂(3)，安裝在下輪轂(3)上的單固定塊(8)，安裝在單固定塊(8)上的剛性葉片(4)，安裝在上輪轂上的單固定塊(8)，以及靠緊固螺栓(6)固定在剛性葉片(4) 上的柔性葉片(6)組成；若若剛性葉片和柔性葉片采用間接連接方式進(jìn)行連接，包括中間軸(9)，安裝在中間軸(9)上的鍵(10)，通過鍵(10)與中間軸(9)連接的上下輪轂(11)，安裝在下輪轂(11)上的雙固定塊(16)，安裝在雙固定塊(16)上的剛性葉片(12)和固定鋼管 (14)，靠固定套(15)固定在固定鋼管(14)上的柔性葉片(13)，以及安裝在輪轂(11)上的雙固定塊(16)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)，其特征在于，所述新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)的剛性葉片截面為機(jī)翼的截面形狀，這種截面更易獲得更多的潮流能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)，其特征在于，所述新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)的柔性葉片形狀為弦弧比和邊弧比可調(diào)的三角形或六邊形。
專利摘要本實(shí)用新型涉及到一種新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)，屬于海洋能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。本實(shí)用新型根據(jù)水輪機(jī)剛性葉片和柔性葉片的運(yùn)行特點(diǎn)，提出兩種剛性葉片和柔性葉片的連接方式，一種是剛性葉片和柔性葉片直接連接，柔性葉片安裝于剛性葉片的空檔之中，柔性葉片通過剛性葉片把作用力傳遞給發(fā)電機(jī)。另一種是剛性葉片和柔性葉片間接連接，剛性葉片和柔性葉片均固定在輪轂上，同時作用于輪轂，把合力傳遞給發(fā)電機(jī)。本實(shí)用新型所涉及的一種新型結(jié)構(gòu)水輪機(jī)啟動便捷，具有了柔性葉片水輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；可以承受大的力矩和高的水流速度，具有了剛性葉片水輪機(jī)的優(yōu)點(diǎn)；同時這種水輪機(jī)的獲能系數(shù)比單獨(dú)使用剛性葉片或柔性葉片的水輪機(jī)的獲能系數(shù)要高很多。本實(shí)用新型適用于不同海域的潮流能發(fā)電項(xiàng)目。
文檔編號F03B13/00GK202108635SQ201120098698
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者喬娟娟, 單忠德, 張敏, 張靜, 戰(zhàn)麗, 戴軍 申請人:機(jī)械科學(xué)研究總院先進(jìn)制造技術(shù)研究中心