專利名稱:一種新型的對稱翼渦輪波力發(fā)電裝置的制作方法
本實用新型屬氣動型波力發(fā)電裝置空氣渦輪的新設計。
利用海洋、江河的波浪能為動力的發(fā)電裝置，如航標燈用的波力發(fā)電裝置一般經(jīng)過五個環(huán)節(jié)①利用浮標隨波浪升沉的運動，通過中心管氣室將波浪能轉(zhuǎn)換成空氣能；②空氣渦 輪將空氣能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)機械能；③交流永磁發(fā)電機將旋轉(zhuǎn)機械能轉(zhuǎn)換成交流電能；④硅整流器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電；⑤蓄電池將不穩(wěn)定的直流電貯存，供用電器使用。其中，空氣渦輪是波力發(fā)電裝置的心臟。迄今為止，已經(jīng)研制并使用的空氣渦輪有兩種；一種是帶整流閥的沖動式渦輪，如日本的TG103型波力發(fā)電裝置上采用的，該渦輪由于需要整流閥和噴咀系統(tǒng)，因而結(jié)構(gòu)復雜，造價較高。另一種是近年出現(xiàn)的不用整流閥就能向同一方向旋轉(zhuǎn)作功的對稱翼式渦輪。結(jié)構(gòu)較簡單，但其渦輪葉面形狀多為矩形，如英國女皇大學土木建筑工程系T·J·T·Whittaker等在《波力助航的電氣方面》一文中提到的航標燈用波力發(fā)電裝置中采用的。其渦輪噴咀比調(diào)整范圍小，對于小功率(100W以下)的渦輪來說，難以獲得良好的綜合性能(包括自起動性能、效率等因素)。
本實用新型提供一種采用設計特殊的對稱翼空氣渦輪，綜合性能良好的小型(功率在100W以下)波力發(fā)電裝置。
本實用新型由中心管氣室，對稱翼空氣渦輪、交流永磁發(fā)電機、整流器、控制器和蓄電池組等部份組成，其裝置各部分作用的方框圖如下
本實用新型的要點在于對稱翼渦輪葉片的葉面形狀和翼型的設計，該渦輪采用具有矩扇形葉面形狀的對稱翼渦輪，即它由沿輪轂上均布的若干片翼型對稱的，安裝角為零度的矩扇形葉片所組成〔如圖2所示〕，每片葉片的葉面形狀如圖3所示。由以渦輪中心O為圓心，半徑分別為R1、R2、R3〔R1＞R2＞R3〕的三段圓弧，把葉面分為Ⅰ和Ⅱ兩部分。內(nèi)側(cè)Ⅰ為圓心角為α的扇形；外側(cè)Ⅱ為矩形，所稱的矩形是近似矩形，其上下兩弧(該矩形的上下兩邊)的弦長相等或近似相等。扇形部分和矩形部分光滑過渡，邊線ABC和DEF可以是折線，也可以成光滑弧線。相應的等厚線，在矩形部分是邊線的平行線，在扇形部分是徑向線。整個葉面應依葉面中線OO′成對稱。
葉片的翼型應為對稱流線型，翼型的最大厚度δmax與弦AD之長l的比值為21.5％～23.5％，最佳比值為22.1％～22.5％，葉片依葉面上的等厚線光滑過渡。
該渦輪的葉片與輪轂可以用質(zhì)輕，機械強度高并耐腐蝕的材料如合金鋁、玻璃鋼等材料制成。葉片可通過粘結(jié)和鉚接等方法與輪轂牢靠結(jié)合，或葉片輪轂一次成型，其輪轂比(即輪轂直徑Dh與渦輪外直徑Dt之比)應為0.5～0.65。
由于葉片的葉面形狀是扇形與矩形的結(jié)合，通過選擇渦輪的葉片數(shù)以及其扇形部分所張的圓心角α的大小和扇形部分在整個葉面中所占的面積比例，可以在較大范圍選擇渦輪的噴咀比參數(shù)(即葉片間軸面過流面積與氣室內(nèi)截面積之比)，影響渦輪的自起動性能和效率的因素是比較復雜的，一般來說，較小的噴咀比有利于提高渦輪的自起動性能，而提高渦輪效率則需要較大的噴咀比和合適的葉形，因而渦輪葉片的葉面形狀由扇形與矩形合理結(jié)合，可以獲得一一種兼顧渦輪自起動性能和效率等綜合性能的設計方案。本實用新型設計的對稱翼渦輪的噴咀比i為 1/60 ～ 1/100 ，渦輪葉片數(shù)為8～12片。
本實用新型提供的小型(100W以下)波力發(fā)電裝置，由于其空氣渦輪的葉面形狀和翼型設計獨特，系統(tǒng)各部份匹配合理，因而具有自起動性能良好，效率較高。輸出功率較大等良好綜合性能，而且結(jié)構(gòu)簡單，造價低，可以作為沿海航道航標燈、海洋水文、氣象自動遙測浮標等裝置的長效電源。
附圖1為本實用新型發(fā)電機組總體圖，其中1為保護帽，2為整流器和控制器，3為交流永磁發(fā)電機，4為對稱翼空氣渦輪，5為轉(zhuǎn)輪室。
附圖2為渦輪葉片結(jié)構(gòu)簡圖，其中Ⅰ為葉片的矩形部分，Ⅱ為葉片的扇形部分，δmax為翼型的最大厚度，l為弦AD之長度，線0－0、1－1、2－2、……、10－10為等厚線。
附圖3為對稱翼渦輪結(jié)構(gòu)簡圖，其中Dt為渦輪的外直徑，Dh為輪轂的直徑。
本實用新型提供的一個實用設計，其具體設計參數(shù)如下對稱翼渦輪葉片，矩形部分與扇形部分寬度相等，即AB等于BC；翼型最大厚度δmax與弦長l之比為22.3％；輪轂比為0.6；噴咀比i等于 1/80 ，葉片數(shù)為10片。
權(quán)利要求
1.一種由浮筒中心管氣室、空氣渦輪、交流永磁發(fā)電機、整流器、控制器及蓄電池組所組成的小型(輸出功率在100W以下)波力發(fā)電裝置，其特征在于所說的空氣渦輪是具有矩扇形葉面形狀的對稱翼式渦輪，即該渦輪由沿輪轂上均布的若干片翼型對稱的、安裝角度為零度的矩扇形葉片所組成，每片葉片的葉面，由以渦輪中心0為圓心，半徑分別為R1、R2、R3(R1＞R2＞R3)的三段圓弧分為兩部分，內(nèi)側(cè)為以φ為圓心角的扇形；外側(cè)為矩形，所稱的矩形是近似矩形，其上下兩弧(該矩形的上下兩邊)的弦長相等或近似相等。扇形部分和矩形部分光滑過渡，其邊線(線ABC和線DEF)可以是折線，也可以成光滑弧線。相應的等厚線，在矩形部分是邊線的平行線，在扇形部分是徑向線。整個葉面依葉面中線[OO′]成對稱。葉片的翼型應為對稱流線型。翼型的最大厚度[δmax]與弦長[l]之比為21.5%～23.5%，最佳比值為22.1%～22.5%。
2.按照權(quán)利要求
1所述的波力發(fā)電裝置，其特征在于所說的對稱翼空氣渦輪的噴咀比i(即葉片間軸向過流面積與氣室內(nèi)截面積之比)為 1/60 ～ 1/100 。
3.按照權(quán)利要求
1.所述的波力發(fā)電裝置，其特征在于所說的對稱翼渦輪的輪轂比(輪轂直徑Dh與渦輪外直徑Dt之比)為0.5～0.65。
4.按照權(quán)利要求
1.2.3.所述的波力發(fā)電裝置，其特征在于所說的對稱翼渦輪的葉片數(shù)為8～12片。
專利摘要
一種新型的對稱翼渦輪波力發(fā)電裝置。該裝置屬氣動型波力發(fā)電裝置空氣渦輪的新設計。該裝置根據(jù)沖擊式渦輪結(jié)構(gòu)復雜，而一般葉面形狀為矩形的對稱翼式渦輪難以獲得良好的綜合性能等問題，設計了一種具有矩扇型葉面形狀的新型對稱翼式渦輪，并提供了翼型、噴嘴比、輪轂比、葉片數(shù)等設計參數(shù)，使新設計的裝置結(jié)構(gòu)簡單并具有自起動性能較好、效率較高等良好綜合性能?？勺鳛楹綐藷簟⒑Ｑ笏?、氣象自動遙測浮標的長效電源。
文檔編號F03B13/24GK85201823SQ85201823
公開日1986年3月5日 申請日期1985年5月13日
發(fā)明者梁賢光, 高祥帆 申請人:中國科學院廣州能源研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan