專利名稱：水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種水力發(fā)電設(shè)備。
背景技術(shù)：
由于化石資源的過度開采瀕臨枯竭以及由其帶來的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，清潔的可再生能源已得到全世界的關(guān)注。海洋面積占地球的71%，蘊(yùn)藏著巨大的能源。海流能發(fā)電由來已久，開發(fā)利用的形式多樣，多為葉輪機(jī)械，從結(jié)構(gòu)上可以分為垂直軸式(葉輪旋轉(zhuǎn)方向與水面垂直)和水平軸式(水平軸式又可分為葉輪旋轉(zhuǎn)主軸與水流方向平行和垂直)兩種。垂直軸式利用水流對(duì)葉輪兩側(cè)的豎直葉片產(chǎn)生的對(duì)旋轉(zhuǎn)主軸的扭矩差來使葉輪旋轉(zhuǎn)， 通過變槳機(jī)構(gòu)可以有效提高發(fā)電效率；國(guó)內(nèi)曾于2005年在浙江舟山建造并試驗(yàn)的潮汐電站就采用了這種結(jié)構(gòu)。另一種就是水平軸結(jié)構(gòu)，如“水下風(fēng)車”是典型的水平軸海流發(fā)電裝置，其槳葉結(jié)構(gòu)與風(fēng)力機(jī)相似，葉輪整個(gè)掃及面都迎著水，如2003年英國(guó)MCT公司研制試驗(yàn)的定槳距水平軸式“水下風(fēng)車”。目前常見的水平軸潮流能水輪機(jī)多為定槳距水輪機(jī)，由于潮流的周期性和雙向性，導(dǎo)致潮流流速在一定范圍內(nèi)周期性變化，常見的定槳距潮流能水輪機(jī)不能實(shí)現(xiàn)低流速自啟動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)潮流能的高效轉(zhuǎn)化利用，導(dǎo)致產(chǎn)生電流的不穩(wěn)定，產(chǎn)生入網(wǎng)沖擊、成本上升和潮流能的浪費(fèi)。此外，常見的水平軸定槳距潮流能水輪機(jī)，需安裝制動(dòng)器等額外裝置才能確保水輪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，成本高，在惡劣工況或突發(fā)險(xiǎn)情下的損失也是相當(dāng)?shù)拇螅貏e是葉片的損壞。在此背景下研制水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，其特有的低流速自啟動(dòng)性能、不同流速下的變槳距性能以及應(yīng)對(duì)危險(xiǎn)工況的能力顯得尤為突出。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供利用水平軸水輪機(jī)結(jié)構(gòu)、其旋轉(zhuǎn)方向指向水流的來流方向的水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，其特征是包括前艙蓋、后艙蓋、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)和擺頭組件；發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、線圈、箱體，線圈固定在箱體上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位于線圈里；變槳距系統(tǒng)包括槳葉、蝸輪、蝸桿、變槳電機(jī)、轉(zhuǎn)盤，變槳電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿，蝸桿安裝在轉(zhuǎn)盤上并與蝸輪嚙合，蝸輪與槳葉固聯(lián)；擺頭組件包括梭形立桿、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和機(jī)架，梭形立桿連接轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接機(jī)架，梭形立桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)在機(jī)架上轉(zhuǎn)動(dòng)；變槳距系統(tǒng)通過法蘭連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，前艙蓋連接轉(zhuǎn)盤，后艙蓋連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，梭形立桿連接箱體。本實(shí)用新型還可以包括1、還包括第一動(dòng)密封和葉片套杯，槳葉和轉(zhuǎn)盤之間依次安裝第一動(dòng)密封和葉片套杯。[0010]2、還包括第二動(dòng)密封，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和箱體之間安裝第二動(dòng)密封。3、所述的槳葉的數(shù)量至少為一個(gè)。本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于1、裝置無需制動(dòng)器和增速器，系統(tǒng)簡(jiǎn)單且可靠性高、成本低、維修方便；2、適合潮流的低速性，具有低流速自啟動(dòng)性能，無需增加起動(dòng)電機(jī)，減小系統(tǒng)復(fù)雜性；3、針對(duì)潮流的雙向性，自適應(yīng)對(duì)準(zhǔn)來流，提升了潮流能的利用空間，如不采用擺頭組件，可通過變槳應(yīng)對(duì)反向來流；4、不同流速下的變槳技術(shù)，使得潮流能轉(zhuǎn)化高效、確保電能輸出穩(wěn)定，平穩(wěn)入網(wǎng)無沖擊；5、利用變槳機(jī)構(gòu)順槳制動(dòng)，延長(zhǎng)了槳葉壽命，降低了惡劣工況下的葉片承載；6、采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)變槳，具有反向自鎖性能，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜性，而且承載能力強(qiáng)。

圖1為本實(shí)用新型變槳距系統(tǒng)部分示意圖；圖2為本實(shí)用新型發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和變槳距系統(tǒng)示意圖；圖3為圖1的局部放大圖；圖4為圖2的局部放大圖；圖5為本實(shí)用新型的正視圖；圖6為本實(shí)用新型的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述結(jié)合圖1 6，本實(shí)用新型是水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，其變槳距系統(tǒng)通過法蘭 9連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子13，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)通過箱體11安裝在擺頭組件的梭形立桿17上；在水流的沖擊作用下，擺頭組件使得水輪機(jī)17自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)水流來向，變槳矩系統(tǒng)調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，通過法蘭9帶動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)工作，輸出電能。如圖1、圖2、圖3、圖4所示，葉片1和轉(zhuǎn)盤7之間依次安裝動(dòng)密封A2和葉片套杯 3，蝸輪4與葉片1固聯(lián)，變槳電機(jī)8連接蝸桿5，蝸桿5安裝在蝸桿套杯8-1里，蝸桿套杯 8-1安裝在轉(zhuǎn)盤7上，前艙蓋6連接轉(zhuǎn)盤7 ；變槳電機(jī)8驅(qū)動(dòng)蝸桿5，蝸桿5與蝸輪4嚙合， 蝸輪4與葉片1固聯(lián)，實(shí)現(xiàn)葉片1槳距調(diào)節(jié)，其槳葉數(shù)量可以是兩葉、三葉甚至多個(gè)葉片。如圖1、圖2所示，發(fā)電機(jī)線圈12固聯(lián)在箱體11上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子13和箱體11之間安裝動(dòng)密封B10，滑環(huán)14安裝在箱體11末端；由箱體11、動(dòng)密封BlO和后艙蓋15構(gòu)成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子13和線圈12以及滑環(huán)14的密閉工作空間，發(fā)電機(jī)工作輸出電能。如圖5、圖6所示，梭形立桿17與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的箱體11固聯(lián)，梭形立桿17連接轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18連接機(jī)架19 ；梭形立桿17通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18在機(jī)架19上轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型一種水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，它是由發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)和擺頭組件構(gòu)成，變槳距系統(tǒng)通過法蘭9連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子13，發(fā)電機(jī)系統(tǒng)通過箱體11安裝在擺頭組件的梭形立桿17上；在水流的沖擊作用下，擺頭組件使得水輪機(jī)17自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)水流來向，變槳矩系統(tǒng)調(diào)節(jié)葉輪轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，通過法蘭9帶動(dòng)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)工作，輸出電能。變槳矩系統(tǒng)由槳葉1、動(dòng)密封A2、葉片套杯3、蝸輪4、蝸桿5、轉(zhuǎn)盤7、前艙蓋6、法蘭 9、變槳電機(jī)8和蝸桿套杯8-1構(gòu)成，葉片1和轉(zhuǎn)盤7之間依次安裝動(dòng)密封A2和葉片套杯3， 蝸輪4與葉片1固聯(lián)，變槳電機(jī)8連接蝸桿5，蝸桿5安裝在蝸桿套杯8-1里，蝸桿套杯8-1 安裝在轉(zhuǎn)盤7上，前艙蓋6連接轉(zhuǎn)盤7 ；變槳電機(jī)8驅(qū)動(dòng)蝸桿5，蝸桿5與蝸輪4嚙合，蝸輪 4與葉片1固聯(lián)，實(shí)現(xiàn)葉片1槳距調(diào)節(jié)，其槳葉數(shù)量可以是兩葉、三葉甚至多個(gè)葉片。發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由箱體11、動(dòng)密封B10、滑環(huán)14、后艙蓋15、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子13和線圈12 構(gòu)成，發(fā)電機(jī)線圈12固聯(lián)在箱體11上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子13和箱體11之間安裝動(dòng)密封B10，滑環(huán) 14安裝在箱體11末端；由箱體11、動(dòng)密封BlO和后艙蓋15構(gòu)成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子13和線圈12 以及滑環(huán)14的密閉工作空間，發(fā)電機(jī)工作輸出電能。擺頭組件由梭形立桿17、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18和機(jī)架19構(gòu)成，梭形立桿17與發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的箱體11固聯(lián)，梭形立桿17連接轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18連接機(jī)架19 ；梭形立桿17通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)18在機(jī)架19上轉(zhuǎn)動(dòng)。
權(quán)利要求1.水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，其特征是包括前艙蓋、后艙蓋、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)和擺頭組件；發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、線圈、箱體，線圈固定在箱體上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位于線圈里；變槳距系統(tǒng)包括槳葉、蝸輪、蝸桿、變槳電機(jī)、轉(zhuǎn)盤，變槳電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿，蝸桿安裝在轉(zhuǎn)盤上并與蝸輪嚙合，蝸輪與槳葉固聯(lián)；擺頭組件包括梭形立桿、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和機(jī)架，梭形立桿連接轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接機(jī)架，梭形立桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)在機(jī)架上轉(zhuǎn)動(dòng)；變槳距系統(tǒng)通過法蘭連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，前艙蓋連接轉(zhuǎn)盤，后艙蓋連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，梭形立桿連接箱體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，其特征是還包括第一動(dòng)密封和葉片套杯，槳葉和轉(zhuǎn)盤之間依次安裝第一動(dòng)密封和葉片套杯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，其特征是還包括第二動(dòng)密封，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和箱體之間安裝第二動(dòng)密封。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，其特征是所述的槳葉的數(shù)量至少為一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，其特征是所述的槳葉的數(shù)量至少為一個(gè)。
專利摘要本實(shí)用新型的目的在于提供水平軸變槳距潮流能水輪機(jī)，包括前艙蓋、后艙蓋、發(fā)電機(jī)系統(tǒng)、變槳距系統(tǒng)和擺頭組件；發(fā)電機(jī)系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、線圈、箱體，線圈固定在箱體上，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子位于線圈里；變槳距系統(tǒng)包括槳葉、蝸輪、蝸桿、變槳電機(jī)、轉(zhuǎn)盤，變槳電機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿，蝸桿安裝在轉(zhuǎn)盤上并與蝸輪嚙合，蝸輪與槳葉固聯(lián)；擺頭組件包括梭形立桿、轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和機(jī)架，梭形立桿連接轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接機(jī)架，梭形立桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)在機(jī)架上轉(zhuǎn)動(dòng)；變槳距系統(tǒng)通過法蘭連接發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，前艙蓋連接轉(zhuǎn)盤，后艙蓋連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，梭形立桿連接箱體。本實(shí)用新型系統(tǒng)簡(jiǎn)單且可靠性高、成本低、維修方便，具有低流速自啟動(dòng)性能。
文檔編號(hào)F03B13/26GK202266366SQ201120387308
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者孔凡凱, 張敏, 謝哲 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)