專利名稱：一種帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)電裝置。具體說，是利用水流(特別是洋流)進(jìn)行發(fā)電的帶有勺形水斗的洋流發(fā)電機。
背景技術(shù)：
眾所周知，地球的表面被大面積的海洋所覆蓋，而在風(fēng)力和其它動力的推動下，海水長年循著一定的路線周而復(fù)始的運動著，這就形成了洋流，洋流的規(guī)模要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于陸地上江河湖泊中的河流，它是一種取之不盡、用之不竭的綠色環(huán)保資源。近些年來，為了減少地球能源的過渡開發(fā)和利用，世界各國都比較重視利用綠色環(huán)保資源來進(jìn)行發(fā)電，這其中就包括洋流發(fā)電。傳統(tǒng)的洋流發(fā)電機包括水輪機和發(fā)電機，水輪機的轉(zhuǎn)軸與發(fā)電機的輸入軸相連，整個洋流發(fā)電機需要通過立柱和橫臂固定在海底。運行時，由洋流推動水輪機旋轉(zhuǎn)，再由水輪機帶動發(fā)電機工作，從而進(jìn)行發(fā)電。雖然利用這種洋流發(fā)電機可以發(fā)電，但由于洋流的流速較慢，通常在I米/秒以下，功率密度小，要想提高單機的發(fā)電量，就必須將水輪機的葉片做得非常大。這樣，用來支撐洋流發(fā)電機的立柱也要粗大，而在海底設(shè)置立柱，須先在海底打樁后才能安裝立柱，這就使得施工難度增加，制造成本上升。而且，由于受到海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響和水輪機強度的限制，水輪機的葉片尺寸不能無限制的增加，即便將其尺寸做的非常大，也只能將洋流I米/秒流速所攜帶的動能進(jìn)行簡單的轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生電能，這種發(fā)電量非常有限，無法實現(xiàn)大功率的要求。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的問題是提供一種帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置。將該發(fā)電裝置安裝在洋流發(fā)電系統(tǒng)中，不僅可降低制造成本，而且其發(fā)電量較高，能夠達(dá)到大功率的要求。
為解決上述問題，采取以下技術(shù)方案:本實用新型的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置的特點是包括聚流管道、水輪機管道和尾流管道，聚流管道和尾流管道均為斗狀，它們口徑較小的一端分別于水輪機管道的兩端相連接，聚流管道口徑較大的一端為洋流入口，尾流管道口徑較大的一端為尾流出口。所述水輪機管道上有水輪機和發(fā)電機，發(fā)電機的輸入軸與水輪機的轉(zhuǎn)軸間通過變速箱相連。所述水輪機含有橫向布置的筒狀外殼，該筒狀外殼呈封閉狀，轉(zhuǎn)軸位于筒狀外殼的軸線上，轉(zhuǎn)軸上沿周向均布有多排勺形水斗，每排勺形水斗均沿轉(zhuǎn)軸軸向排布。所述筒狀外殼的下側(cè)加工有貫通其長度的開口，水輪機管道上壁上有開口，筒狀外殼的開口四周與水輪機管道的開口四周間呈密封固定連接，使得勺形水斗通過該開口伸入水輪機管道內(nèi)并使水輪機的轉(zhuǎn)軸與水輪機管道的縱向相垂直。本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述水輪機至少有兩個，它們沿水輪機管道縱向排布。采用多級水輪機串聯(lián)的方式，可對做功后的洋流尾流進(jìn)行再利用，使其再次對后一級的水輪機做功，將其所攜帶的動能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為電能，從而實現(xiàn)洋流動能的充分利用。[0008]本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述水輪機管道至少有兩個，它們的一端呈并排狀連接在聚流管道口徑較小的一端，它們的另一端均連接有尾流管道。所述至少兩個水輪機管道上均連接有水輪機。多水輪機管道設(shè)置，可進(jìn)一步縮小每個水輪機管道內(nèi)的橫截面積，減少亂流現(xiàn)象的發(fā)生，且可以僅在相鄰兩個水輪機管道上對應(yīng)的水輪機間連接一個發(fā)電機，從而使得該發(fā)電裝置沿縱向中心線左右對稱，確保裝置的平衡性。本實用新型的進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述水輪機管道與聚流管道連接的一端設(shè)有閥門，該閥門上有液壓裝置，通過該液壓裝置可控制閥門的開合。利用該閥門控制進(jìn)入水輪機管道內(nèi)的洋流，即可控制發(fā)電機的啟閉，避免無輸出狀態(tài)時的發(fā)電機空轉(zhuǎn)，從而增加發(fā)電機的使用壽命。本實用新型的更進(jìn)一步改進(jìn)方案是所述聚流管道的洋流入口端有濾網(wǎng)。通過該濾網(wǎng)可攔截海洋生物或其它物質(zhì)進(jìn)入聚流管道內(nèi)，從而避免水輪機管道的堵塞或損壞，在不影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的同時，增加了裝置的使用壽命。采取上述方案，具有以下優(yōu)點:由于本實用新型的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置的聚流管道為斗狀，其洋流入口端的口徑大于另一端，因此，當(dāng)洋流進(jìn)入聚流管道后，其流動截面不斷縮小，即利用狹管效應(yīng)將進(jìn)入該管道的洋流自身巨大的靜壓強所具有的勢能轉(zhuǎn)換成洋流的動能，從而增加洋流的流速，極大的提升了洋流動能的功率密度。如果洋流入口處的橫截面面積是聚流管道與水輪機管道連接端橫截面面積的10倍的話，那么洋流在流動過程中，其流動速度將增加至原來的10倍，由于功率密度與速度的三次方成正比，即功率密度增加至原來的1000倍，在面積縮小到1/10之一的情況下，總功率增加至洋流入口處的100倍，從而大大提高了裝置的發(fā)電量，其可滿足大功率的設(shè)計要求。與此同時，利用增加洋流流速的方式來提高發(fā)電量，可縮小水輪機尺寸，進(jìn)而縮小發(fā)電裝置整體的體積，從而可大大降低制造成本。
圖1是本實用新型的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中B處的局部放大示意圖。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，本實用新型的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置包括聚流管道6、水輪機管道4和尾流管道2，聚流管道6和尾流管道2均為斗狀，聚流管道6 口徑較大的一端為洋流入口 7，即聚流管道6自洋流入口 7端到另一端的口徑逐漸變小，尾流管道2 口徑較大的一端為尾流出口 1，即尾流管道2自尾流出口 I端到另一端口徑也逐漸變小。本實施例中，水輪機管道4的數(shù)量為兩個，它們呈并排狀連接在聚流管道6 口徑較小的一端，它們的另一端分別連接有一個尾流管道2，且尾流管道2與水輪機管道4連接的一端均為其口徑較小的一端。所述兩個水輪機管道4上沿其縱向均設(shè)置有兩個水輪機3，且兩個水輪機管道4上的水輪機3位置對應(yīng)。所述水輪機3均含有橫向布置的筒狀外殼，該筒狀外殼呈封閉狀，筒狀外殼的軸線上有轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸上沿周向均布有多排勺形水斗10，每排勺形水斗10均沿轉(zhuǎn)軸軸向排布。所述筒狀外殼的下側(cè)均加工有貫通其長度的開口，水輪機3對應(yīng)的水輪機管道4上壁上有開口，筒狀外殼的開口四周與水輪機管道4的開口四周間均呈密封固定連接，使得各水輪機3的勺形水斗10通過與其對應(yīng)的開口伸入水輪機管道4內(nèi)并使水輪機3的轉(zhuǎn)軸均與水輪機管道4的縱向相垂直。兩個水輪機管道4上對應(yīng)的兩個水輪機3間均有發(fā)電機11，發(fā)電機11的輸入軸與兩個水輪機3的轉(zhuǎn)軸間均通過變速箱相連。本實施例在兩條水輪機管道4上分別采用兩級水輪機3串聯(lián)的方式，可對一次做功后的洋流尾流進(jìn)行再利用，使其再次對第二級的水輪機3做功，將其所攜帶的動能再轉(zhuǎn)化為電能，從而實現(xiàn)對洋流動能的充分利用。且兩條水輪機管道4并聯(lián)，可進(jìn)一步縮小每個水輪機管道4內(nèi)的橫截面積，減少亂流現(xiàn)象的發(fā)生。而且，在兩條水輪機管道4上位置對應(yīng)的兩個水輪機3間連接一個發(fā)電機11，可以使該發(fā)電裝置沿縱向中心線左右對稱，從而確保裝置的平衡性。由于洋流的運動是終年不息的，一旦將該發(fā)電裝置裝配在洋流發(fā)電系統(tǒng)中進(jìn)行發(fā)電時，水輪機管道4內(nèi)就始終會有洋流流動，即便是在不需要發(fā)電或無輸出狀態(tài)時，發(fā)電機11也會受到水輪機3的聯(lián)動作用而發(fā)生空轉(zhuǎn)。因此，本實施例在所述水輪機管道4與聚流管道6連接的一端設(shè)置有閥門5，該閥門5上有液壓裝置9，通過該液壓裝置9可控制閥門55的開合，從而控制水輪機3和發(fā)電機11的轉(zhuǎn)動。另外，在廣闊的海洋中，存在著大量的海洋生物或其它物質(zhì)，這些生物和物質(zhì)維系著整個海洋生態(tài)系統(tǒng)，而如果將本實用新型的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置裝配在洋流發(fā)電系統(tǒng)中進(jìn)行發(fā)電，這些生物和其它物質(zhì)很容易隨著洋流進(jìn)入裝置的聚流管道6和水輪機管道4中，在可能對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成影響的同時，還容易造成水輪機管道4的堵塞或損壞。因此，本實施例在聚流管道6的洋流入口 7端還設(shè)置有濾網(wǎng)8，通過該濾網(wǎng)8可攔截大多數(shù)的海洋生物或其它物質(zhì)，避免它們進(jìn)入水輪機管道4中。使用時，將本實用新型的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置裝配在洋流發(fā)電系統(tǒng)上并置于海洋中，洋流從安裝有濾網(wǎng)8的聚流管道6洋流入口 7流入，經(jīng)口徑逐漸縮小的聚流管道6加速之后，通過打開的閥門5進(jìn)入左右對稱的兩個水輪機管道4，分別沖擊安裝在兩個水輪機管道4中的第一級的兩臺 水輪機3，將其所攜帶的動能轉(zhuǎn)化為水輪機3的機械能，并通過轉(zhuǎn)軸將機械能傳遞給發(fā)電機11，最終轉(zhuǎn)化為電能。經(jīng)過一次做功的洋流尾流本身還具有一定的速度，它們繼續(xù)沿著水輪機管道4流動，并分別沖擊安裝在兩個水輪機管道4中的第二級的兩臺水輪機3上，同樣可將洋流動能轉(zhuǎn)化成機械能，并最終轉(zhuǎn)化成電能。完成兩次做功后最終的洋流尾流可沿著尾流管道2排出至海洋中。本實用新型中的水輪機水斗采用勺形水斗10的設(shè)計，使得水對其正面的沖擊力可以充分被吸收，且勺形結(jié)構(gòu)具有較好的強度。多組勺形水斗10組合設(shè)計，具有很大的總涉水面積，但是每個勺形水斗10的面積又較小，制造安裝容易。2012年05月04日《北京商報》報道世界首家利用洋流發(fā)電的是南非德班市，將利用附近海域的阿古拉斯洋流發(fā)電，它將具備I兆瓦的發(fā)電能力(洋流速度約為I米/秒)，其水輪機葉輪所需要涉及的洋流面積超過5000平方米。若在同樣海域使用本實用新型技術(shù)在發(fā)電量相同的情況下，理論上設(shè)計一個進(jìn)水口 50平方米，出水口面積5平方米的管道就可完成，發(fā)電裝置的體積明顯縮小，制造成本可大大降低。顯然，當(dāng)洋流涉流面積相同的情況下，使用本實用新型的發(fā)電裝置可明顯提高發(fā)電量。
權(quán)利要求1.一種帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置，其特征在于包括聚流管道(6)、水輪機管道(4)和尾流管道(2)，聚流管道(6)和尾流管道(2)均為斗狀，它們口徑較小的一端分別于水輪機管道(4)的兩端相連接，聚流管道(6) 口徑較大的一端為洋流入口(7)，尾流管道(2) 口徑較大的一端為尾流出口(I);所述水輪機管道(4)上有水輪機(3)和發(fā)電機(11)，發(fā)電機(11)的輸入軸與水輪機(3)的轉(zhuǎn)軸間通過變速箱相連；所述水輪機(3)含有橫向布置的筒狀外殼，該筒狀外殼呈封閉狀，轉(zhuǎn)軸位于筒狀外殼的軸線上，轉(zhuǎn)軸上沿周向均布有多排勺形水斗(10)，每排勺形水斗(10)均沿轉(zhuǎn)軸軸向排布；所述筒狀外殼的下側(cè)加工有貫通其長度的開口，水輪機管道(4)上壁上有開口，筒狀外殼的開口四周與水輪機管道(4)的開口四周間呈密封固定連接，使得勺形水斗(10)通過該開口伸入水輪機管道(4)內(nèi)并使水輪機(3)的轉(zhuǎn)軸與水輪機管道(4)的縱向相垂直。
2.如權(quán)利要求1所述的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置，其特征在于所述水輪機(3)至少有兩個，它們沿水輪機管道(4)縱向排布。
3.如權(quán)利要求1所述的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置，其特征在于所述水輪機管道(4)至少有兩個，它們的一端呈并排狀連接在聚流管道(6) 口徑較小的一端，它們的另一端均連接有尾流管道(2);所述至少兩個水輪機管道(4)上均連接有水輪機(3)。
4.如權(quán)利要求1所述的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置，其特征在于所述水輪機管道(4)與聚流管道(6)連接的一端設(shè)有閥門(5)，該閥門(5)上有液壓裝置(9)，通過該液壓裝置(9)可控制閥門(5)的開合。
5.如權(quán)利要求Γ4中任一項所述的帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置，其特征在于所述聚流管道(6)的洋 流入口(7)端有濾網(wǎng)(8)。
專利摘要本實用新型涉及一種帶勺形水斗的洋流發(fā)電裝置，它的特點是包括聚流管道、水輪機管道和尾流管道，聚流管道和尾流管道口徑較小的一端分別于水輪機管道的兩端相連接。水輪機管道上有水輪機和發(fā)電機，發(fā)電機的輸入軸與水輪機的轉(zhuǎn)軸間通過變速箱相連。水輪機含有筒狀外殼，軸位于筒狀外殼的軸線上，轉(zhuǎn)軸上沿周向均布有多排勺形水斗。筒狀外殼的下側(cè)加工有貫通其長度的開口，水輪機管道上壁上有開口，筒狀外殼的開口四周與水輪機管道的開口四周間呈密封固定連接，使得勺形水斗通過該開口伸入水輪機管道內(nèi)并使水輪機的轉(zhuǎn)軸與水輪機管道的縱向相垂直。將該發(fā)電裝置安裝在洋流發(fā)電系統(tǒng)中，不僅可降低制造成本，而且其發(fā)電量較高，能夠達(dá)到大功率的要求。
文檔編號F03B1/02GK203146208SQ201320118860
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者李勇強, 謝玉琪, 張紅旭, 姚伯龍, 徐莉 申請人:江蘇中蘊風(fēng)電科技有限公司