一種海流能發(fā)電裝置及其機組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種海流能發(fā)電裝置,從左到右依次包括第一葉輪、發(fā)電機、齒輪換向裝置和第二葉輪，發(fā)電機的左右兩端均設(shè)有轉(zhuǎn)軸，第一葉輪連接在發(fā)電機一端的轉(zhuǎn)軸上；所述齒輪換向裝置由外對內(nèi)順次包括：內(nèi)齒輪、中間齒輪和外齒輪，中間齒輪分別與內(nèi)齒輪、外齒輪嚙合，外齒輪連接在發(fā)電機另一端的轉(zhuǎn)軸上，第二葉輪連接在內(nèi)齒輪上。本發(fā)明海流能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單可靠，整機重量減輕；運行時不需進行整機調(diào)向和葉片旋轉(zhuǎn)，操作方便簡單；本發(fā)明本身耗能少，綜合效率高、經(jīng)濟效益好，能減小二氧化碳排放、保護環(huán)境、對提高我國潮流能發(fā)電技術(shù)和水平具有很大的實用價值，能促進就業(yè)等，具有很大社會和經(jīng)濟效益。
【專利說明】一種海流能發(fā)電裝置及其機組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種利用潮汐流的能量轉(zhuǎn)換裝置。具體地說是一種海流能發(fā)電裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]電荒已對我國的經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響，能源短缺已經(jīng)成為當(dāng)今世界影響經(jīng)濟發(fā)展的一個突出問題，節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化是世界各國所面對的共同責(zé)任，而火力發(fā)電除了要消耗大量的不可再生能源，還會對環(huán)境造成嚴重的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種不消耗不可再生能源，不會對環(huán)境造成污染，也不需要筑建水壩，能直接利用自然界存在的水流能量來發(fā)電的裝置，即一種利用潮汐漲落所產(chǎn)生的海水流動的能量來驅(qū)動葉輪帶動發(fā)電機工作，從而獲取電能的裝置。
[0004]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種海流能發(fā)電裝置，從左到右依次包括第一葉輪、發(fā)電機、齒輪換向裝置和第二葉輪，發(fā)電機的左右兩端均設(shè)有轉(zhuǎn)軸，第一葉輪連接在發(fā)電機一端的轉(zhuǎn)軸上；所述齒輪換向裝置由外對內(nèi)順次包括:內(nèi)齒輪、中間齒輪和外齒輪，中間齒輪分別與內(nèi)齒輪、外齒輪嚙合，外齒輪連接在發(fā)電機另一端的轉(zhuǎn)軸上，第二葉輪連接在內(nèi)齒輪上。
[0005]工作原理:本發(fā)明海流能發(fā)電裝置在海流有作用下，兩個葉輪以相互相反的方向旋轉(zhuǎn)，并通過齒輪換向裝置的作用，使葉輪在發(fā)電機軸上產(chǎn)生相同方向的扭矩，驅(qū)動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)發(fā)電。海流能發(fā)電裝置的葉輪具有雙葉輪多葉片結(jié)構(gòu)，齒輪換向裝置的作用是把兩個葉輪的不同旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)換為相同的旋轉(zhuǎn)方向，以驅(qū)動同一發(fā)電機工作；截面為關(guān)于截面中線中點的反對稱形狀的葉片，具有滿足潮汐流雙向流動的特點；雙葉輪結(jié)構(gòu)可使海流流經(jīng)第一葉輪后所所產(chǎn)生的環(huán)量能被第二葉輪吸收，減小了從第二葉輪流出的流體旋轉(zhuǎn)，消除或削弱了對下游機組的影響，并吸收流經(jīng)第一葉輪后的剩余能量，有助于海流能發(fā)電場多機組布置，并提高發(fā)電效率。當(dāng)漲潮落潮而潮汐流流動方向改變時，不需改變?nèi)~輪及葉片的安裝方向，都能運行發(fā)電，省去了復(fù)雜的整機調(diào)向設(shè)備和葉片旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0006]潮汐流能主要指由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動，本發(fā)明海流能發(fā)電裝置不在岸上建壩蓄水利用勢能發(fā)電，而是直接把海流能發(fā)電裝置放在潮汐流中，利用潮汐流動的動能發(fā)電，具有潮汐流穩(wěn)定性好、規(guī)律性強、能流密度大、葉輪直徑小等優(yōu)點。
[0007]所述第一葉輪、第二葉輪均為多葉片結(jié)構(gòu)，第一葉輪包括與發(fā)電機軸連接的第一輪轂和在第一輪轂上沿圓周方向均勻設(shè)置的葉片，第二葉輪包括與齒輪換向裝置內(nèi)齒輪連接的第二輪轂和在第二輪轂上沿圓周方向均勻設(shè)置的葉片，能更好的利用潮汐流能，驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，提高發(fā)電效率。
[0008]上述第一葉輪和第二葉輪結(jié)構(gòu)相同，且葉片數(shù)量相等。
[0009]優(yōu)選，所述葉片為3-8片。[0010]所述第一葉輪葉片和第二葉輪葉片關(guān)于第一葉輪與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的中間平面對稱，第一葉輪葉片截面弦線與第一葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角與第二葉輪葉片截面弦線與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角相等，且均為0°?15°。
[0011]所述第一葉輪的葉片、第二葉輪的葉片的截面均為關(guān)于截面中線中點的反對稱形狀，第一葉輪葉片、第二葉輪葉片的截面厚度均從中間向兩端方向逐漸減小，兩端最薄并修圓，葉片的中點反對稱形狀能使葉片的進出邊緣具有滿足潮汐流雙向流動的特點。
[0012]由于葉輪葉片截面的反對稱形狀，當(dāng)在漲潮及落潮時海水以相反方向流入葉輪葉片的情況下，均能對葉輪葉片產(chǎn)生圓周方向的力矩，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。
[0013]所述第一葉輪和第二葉輪外側(cè)均設(shè)有導(dǎo)流體，能引導(dǎo)流體平穩(wěn)的進入葉輪，減小流體與發(fā)電機體的沖擊。
[0014]上述第一葉輪、第二葉輪靠近發(fā)電機的一端為內(nèi)側(cè)，不靠近發(fā)電機的一端為外側(cè)。
[0015]所述發(fā)動機外圍設(shè)有固定裝置，能將海流能發(fā)電裝置固定住，不被潮汐沖倒。
[0016]所述固定裝置為支撐架或連接架，能將海流能發(fā)電裝置在各種環(huán)境中固定住。
[0017]一種海流能發(fā)電裝置機組，包含兩個以上所述的海流能發(fā)電裝置，能更多的利用水流能量，提高發(fā)電效率。
[0018]有益效果:本發(fā)明海流能發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單可靠，整機重量減輕；運行時不需進行整機調(diào)向和葉片旋轉(zhuǎn)，操作方便簡單；本發(fā)明本身耗能少，綜合效率高、經(jīng)濟效益好，能減小二氧化碳排放、保護環(huán)境、對提高我國潮流能發(fā)電技術(shù)和水平具有很大的實用價值，能促進就業(yè)等，具有很大社會和經(jīng)濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明海流能發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1側(cè)視圖的輪軸向示意圖；
圖3是葉輪葉片結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是齒輪換向裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1為發(fā)電機，2為葉片,3為第一輪轂,4為齒輪換向裝置,5為第二輪轂,6為導(dǎo)流體,7為固定裝置,8為內(nèi)齒輪,9為中間齒輪,10為外齒輪,S為第一葉輪與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的中間平面，β I為第一葉輪葉片截面弦線與第一葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角，β 2為第二葉輪葉片截面弦線與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0021]實施例1
如圖1-3所示，一種海流能發(fā)電裝置，從左到右依次包括第一葉輪、發(fā)電機1、齒輪換向裝置4和第二葉輪，發(fā)電機I的左右兩端均設(shè)有轉(zhuǎn)軸，第一葉輪連接在發(fā)電機I 一端的轉(zhuǎn)軸上；所述齒輪換向裝置4由外對內(nèi)順次包括:內(nèi)齒輪8、中間齒輪9和外齒輪10,中間齒輪9分別與內(nèi)齒輪8、外齒輪10嚙合，外齒輪10連接在發(fā)電機I另一端的轉(zhuǎn)軸上，第二葉輪連接在內(nèi)齒輪8上。第一葉輪、第二葉輪均為多葉片2結(jié)構(gòu)，第一葉輪包括與發(fā)電機I軸連接的第一輪轂3和在第一輪轂3上沿圓周方向均勻設(shè)置的3個葉片2 ;第二葉輪包括與齒輪換向裝置4內(nèi)齒輪8連接的第二輪轂5和在第二輪轂5上沿圓周方向均勻設(shè)置的3個葉片
2;所述第一葉輪葉片2和第二葉輪葉片2關(guān)于第一葉輪與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的中間平面S對稱，第一葉輪葉片2截面弦線與第一葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角βI與第二葉輪葉片2截面弦線與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角β2均為O。。所述第一葉輪的葉片2、第二葉輪的葉片2的截面均為關(guān)于截面中線中點的反對稱形狀，第一葉輪葉片2、第二葉輪葉片2的截面厚度均從中間向兩端方向逐漸減小，兩端最薄并修圓；第一葉輪和第二葉輪外側(cè)均設(shè)有導(dǎo)流體6 ;發(fā)動機外圍設(shè)有固定裝置7，固定裝置7為支撐架。
[0022]使用時，在海上有海流的淺海地點，將發(fā)電機I通過支撐架固定海底，發(fā)電機I軸的一端與一個葉輪的輪轂聯(lián)接，發(fā)電機I軸的另一端與齒輪裝置的外齒輪10聯(lián)接，另一個葉輪的輪轂與齒輪裝置的內(nèi)齒輪8聯(lián)接，組成單機組發(fā)電。
[0023]在海流中，使葉片2旋轉(zhuǎn)方向與來流方向垂直，以使裝置能夠最大限度的接受水流能量。該裝置的葉輪具有雙葉輪多葉片2結(jié)構(gòu)，截面中線為關(guān)于截面中線中點的反對稱形狀的葉片2，由于葉輪葉片2直面的反對稱形狀，當(dāng)在漲潮及落潮時海水以相反方向流入葉輪葉片2的情況下，均能對葉輪葉片2產(chǎn)生圓周方向的力矩，推動葉輪旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動發(fā)電機I發(fā)電，并使得海流流經(jīng)第一個葉輪后所所產(chǎn)生的環(huán)量能被第二個葉輪吸收，減小了從第二個葉輪流出的流體旋轉(zhuǎn)，消除或削弱了對下游機組的影響，有助于海流能發(fā)電場多機組布置，并提高發(fā)電效率。
[0024]實施例2
與實施例1基本相同，所不同的是:采用漂浮在海面上的浮體裝置，由連接架將發(fā)電裝置懸吊在浮體裝置上。第一葉輪、第二葉輪均為多葉片2結(jié)構(gòu)，第一輪轂3、第二輪轂5上均沿圓周方向均勻設(shè)置8個葉片2 ;所述第一葉輪葉片2和第二葉輪葉片2關(guān)于第一葉輪與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的中間平面S對稱，第一葉輪葉片2截面弦線與第一葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角β I與第二葉輪葉片2截面弦線與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角β 2均為15°。
[0025]使用時，在海上有海流的深海地點，將發(fā)電機I通過連接架懸吊在浮體裝置上，發(fā)電機I軸的一端與一個葉輪的輪轂聯(lián)接，發(fā)電機I軸的另一端與齒輪裝置的外齒輪10聯(lián)接，另一個葉輪的輪轂與齒輪裝置的內(nèi)齒輪8聯(lián)接，組成單機組發(fā)電。
[0026]實施例3
與實施例1基本相同，所不同的是:一種海流能發(fā)電裝置機組，將實施例1中單機組按資源和發(fā)電功率要求排列成發(fā)電裝置陣列，形成海流能發(fā)電場，進行多機組發(fā)電。
具體實施時，可根據(jù)具體海域的海水深度、海水寬度及單臺機組發(fā)電功率大小，設(shè)置適當(dāng)臺數(shù)的機組。機組的排列，可采用錯列式陣列，其左右間距為2倍葉輪直徑，間距為3倍葉輪直徑。
[0027]實施例4
與實施例2基本相同，所不同的是:一種海流能發(fā)電裝置機組，將實施例2中的單機組按資源和發(fā)電功率要求排列成發(fā)電裝置陣列，形成海流能發(fā)電場，進行多機組發(fā)電。
[0028]具體實施時，可根據(jù)具體海域的海水深度、海水寬度及單臺機組發(fā)電功率大小，設(shè)置適當(dāng)臺數(shù)的機組。機組的排列，可采用錯列式陣列，其左右間距為6倍葉輪直徑，間距為7倍葉輪直徑。
[0029]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種海流能發(fā)電裝置，其特征在于:從左到右依次包括第一葉輪、發(fā)電機(I)、齒輪換向裝置(4)和第二葉輪，發(fā)電機(I)的左右兩端均設(shè)有轉(zhuǎn)軸，第一葉輪連接在發(fā)電機(I)一端的轉(zhuǎn)軸上；所述齒輪換向裝置(4)由外對內(nèi)順次包括:內(nèi)齒輪(8)、中間齒輪(9)和外齒輪(10)，中間齒輪(9)分別與內(nèi)齒輪(8)、外齒輪(10)嚙合，外齒輪(10)連接在發(fā)電機(I)另一端的轉(zhuǎn)軸上，第二葉輪連接在內(nèi)齒輪(8 )上。
2.如權(quán)利要求1所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于:所述第一葉輪、第二葉輪均為多葉片(2)結(jié)構(gòu)，第一葉輪包括與發(fā)電機(I)軸連接的第一輪轂(3)和在第一輪轂(3)上沿圓周方向均勻設(shè)置的葉片(2)，第二葉輪包括與齒輪換向裝置(4)內(nèi)齒輪(8)連接的第二輪轂(5)和在第二輪轂(5)上沿圓周方向均勻設(shè)置的葉片(2)。
3.如權(quán)利要求2所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于:所述葉片(2)為3-8片。
4.如權(quán)利要求3所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于:所述第一葉輪葉片(2)和第二葉輪葉片(2)關(guān)于第一葉輪與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的中間平面(S)對稱，第一葉輪葉片(2)截面弦線與第一葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角(β O與第二葉輪葉片(2)截面弦線與第二葉輪旋轉(zhuǎn)平面的夾角(β 2)相等，且均為0°?15°。
5.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于:所述第一葉輪葉片(2)、第二葉輪葉片(2)的截面中線均為關(guān)于截面中線中點的反對稱形狀，第一葉輪葉片(2)、第二葉輪葉片(2)的截面厚度均從中間向兩端方向逐漸減小，兩端最薄并修圓。
6.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于:所述第一葉輪和第二葉輪外側(cè)均設(shè)有導(dǎo)流體(6)。
7.如權(quán)利要求1-4任意一項所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于:所述發(fā)動機外圍設(shè)有固定裝置(7)。
8.如權(quán)利要求7所述的海流能發(fā)電裝置，其特征在于:所述固定裝置(7)為支撐架或連接架。
9.一種海流能發(fā)電裝置機組，其特征在于:包含兩個以上權(quán)利要求1-8任意一項所述的海流能發(fā)電裝置，排列成發(fā)電裝置陣列。
【文檔編號】F03B3/12GK103967697SQ201410193114
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】李龍, 王澤
申請人:河海大學(xué)