專利名稱：伸縮槳海流能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水力發(fā)電設(shè)備，尤其是一種伸縮槳海流能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
由于化石資源的過渡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重視。海洋面積占地球的71％，孕育著巨大的能源。海流能發(fā)電由來已久，開發(fā)利用的形式很多，以葉輪機械為主，從結(jié)構(gòu)上可以分為垂直軸式(葉輪旋轉(zhuǎn)主軸與水面方向垂直)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葉輪兩側(cè)的豎直葉片產(chǎn)生的對旋轉(zhuǎn)軸的扭矩差來是葉輪旋轉(zhuǎn)，由于其主軸兩側(cè)葉片同時受水流作用力，由此機構(gòu)的發(fā)電效率不高；國內(nèi)曾于2005年在浙江舟山建造并試驗的潮汐電站就采用了該種結(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)力機相似，葉輪整個掃及面都迎著水，水流利用的效率相對高一些，但由于潮流的雙向特性，必須設(shè)計復(fù)雜的對水機構(gòu)才能最大程度捕獲其能量，如2003年英國MCT公司研制試驗的水平軸式“水下風(fēng)車”。還有一種就是圓筒型固定擋板式機構(gòu)，該裝置工作時必須半潛于水中，槳葉進水和出水時都要受到水流對它的反向阻力，而且該型結(jié)構(gòu)受漲潮落潮影響很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種伸縮槳海流能發(fā)電裝置，利用水平軸式圓筒型結(jié)構(gòu)，其旋轉(zhuǎn)軸與水流方向垂直。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明由4片以上偶數(shù)片矩形直槳葉均勻嵌入圓筒形輪轂內(nèi)組成葉輪，對稱分布的直槳葉根部分別與雙出桿液壓缸的活塞桿兩端相連接或?qū)ΨQ分布的直槳葉根部分別與拉伸彈簧一端連接，拉伸彈簧的另一端與主軸連接；通過雙桿液壓缸或拉伸彈簧能使矩形直槳葉沿滾筒圓周上的開槽周期性伸縮，圓筒型輪轂的主軸固定在兩側(cè)塔架上，兩臺塔架的上端分別設(shè)置發(fā)電機，圓筒型輪轂的兩側(cè)圓柱面用不銹鋼同步帶分別與兩臺發(fā)電機的帶輪相連。
所述的每對雙出桿液壓缸的活塞桿左右兩腔通過液壓管路經(jīng)電磁換向閥分別與塔架平臺上的液壓油源相連，液壓泵的輸出端分別與溢流閥及電磁換向閥連接。
所述的4片以上偶數(shù)片矩形直槳葉為4片、6片或8片本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益效果是1.機構(gòu)安裝簡單、可靠性高、維修方便。
2.適合雙向海流能利用，不受潮汐水位變化影響。
3.如葉輪半潛于水中，由于直槳葉的伸縮控制，減小直槳葉進水和出水時的阻力；如葉輪全部潛入水中，則可以同時消除水流對輪轂上方葉片產(chǎn)生的阻力；提高發(fā)電效率。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖2為液壓驅(qū)動式槳葉伸縮裝置；圖3為一組雙出桿液壓缸驅(qū)動油路原理圖；圖4為彈簧重力式槳葉伸縮裝置。
圖中1、直槳葉，2、圓筒型輪轂，3、不銹鋼同步帶，4、塔架，5、主軸，6、發(fā)電機帶輪，7、雙出桿液壓缸，8、拉伸彈簧，9、發(fā)電機，10、電磁換向閥，11、液壓泵，12、溢流閥，13、擋板。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1、圖2、圖4所示，本發(fā)明由4片以上偶數(shù)片矩形直槳葉1均勻嵌入圓筒形輪轂2內(nèi)組成葉輪，對稱分布的直槳葉根部分別與雙出桿液壓缸7的活塞桿兩端相連接或?qū)ΨQ分布的直槳葉根部分別與拉伸彈簧8一端連接，拉伸彈簧8的另一端與主軸5連接；通過雙桿液壓缸7或拉伸彈簧8能使矩形直槳葉1沿滾筒圓周上的開槽周期性伸縮，圓筒型輪轂2的主軸固定在兩側(cè)塔架4上，兩臺塔架4的上端分別設(shè)置發(fā)電機9，圓筒型輪轂2的兩側(cè)圓柱面用不銹鋼同步帶3分別與兩臺發(fā)電機9的發(fā)電機帶輪6相連。
如圖3所示，所述每對雙出桿液壓缸7的活塞桿左右兩腔通過液壓管路經(jīng)電磁換向閥10分別與塔架4平臺上的液壓油源相連，液壓泵11的輸出端分別與溢流閥12及電磁換向閥連接。
所述的4片以上偶數(shù)片矩形直槳葉1為4片、6片或8片在海流的作用下，由4片以上偶數(shù)片矩形直槳葉1及圓筒形輪轂2組成的葉輪旋轉(zhuǎn)，圓筒形輪轂2的旋轉(zhuǎn)運動通過不銹鋼同步帶3傳動傳遞給發(fā)電機9；葉輪旋轉(zhuǎn)過程中，直槳葉1位于圓筒型輪轂2的上方時，在伸縮機構(gòu)的作用下，縮入在輪轂2內(nèi)；當(dāng)位于輪轂下方時，直槳葉1伸出；由于葉輪單邊受力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，由不銹鋼同步帶帶動發(fā)電機9轉(zhuǎn)動發(fā)電。
依據(jù)海流特性和所要求機組的功率等級設(shè)計伸縮槳海流發(fā)電裝置，槳葉伸縮機構(gòu)可采用機械彈簧式結(jié)構(gòu)和液壓式結(jié)構(gòu)兩種方案。
圖2和圖4分別為圖1所示A-A剖視圖，圖2為液壓式結(jié)構(gòu)，圖4為機械彈簧式結(jié)構(gòu)，并假定水流流向為垂直紙面方向。
圖2液壓式結(jié)構(gòu)中，雙出桿液壓缸7的活塞桿兩端分別與對稱分布的直槳葉根部連接，液壓缸活塞桿的運動規(guī)律由放置在塔架4頂端平臺上的液壓驅(qū)動油路通過電磁換向閥10的動作來實現(xiàn)，從而活塞桿液壓缸帶動直槳葉沿圓筒徑向作伸縮滑動。由于輪轂上六個直槳葉1對稱均勻式分布，對稱直槳葉的根部分別與雙出桿液壓缸7的活塞桿兩個伸出端相連，因此當(dāng)對稱直槳葉的其中一支位于輪轂下方伸出時，另一支必在輪轂上方呈縮入狀態(tài)(如圖2所示)，從而海流驅(qū)動直槳葉1，帶動圓筒型輪轂2旋轉(zhuǎn)圖4所示機械彈簧式結(jié)構(gòu)中，直槳葉根部連接彈簧8，在重力及彈簧力的聯(lián)合作用下，直槳葉作伸縮運動，并由擋板13起限位保護及導(dǎo)向作用。拉伸彈簧8起阻礙直槳葉1伸出的作用。當(dāng)直槳葉1處于圓筒型輪轂2上方時，在直槳葉1重力和彈簧力的共同作用下，直槳葉1縮回到圓筒型輪轂2中；而隨著直槳葉1逐漸轉(zhuǎn)到輪轂下方，由于直槳葉1的重力沿其滑動方向的分力不斷增大，使得直槳葉1克服彈簧力滑出輪轂外；當(dāng)直槳葉1從最低點向上轉(zhuǎn)動時，重力沿直槳葉1滑動方向的分力不斷減小，在彈簧力的作用下，直槳葉1縮回。
選擇海水流速、水深合適的場地安裝機組，打入兩個塔架4，塔架4的直徑和埋土深度依據(jù)海流對直槳葉的軸向作用和海流、海浪對塔架4的作用力，進行強度校核得出，塔架平臺高度可高于也可以低于水位，但當(dāng)?shù)陀谒粫r，發(fā)電機必須進行密封，同時必須保證輪轂下方的葉片根部低于落潮時的最低水位。滾筒型輪轂2兩邊的主軸固定塔架4上，如圖1所示。
上述具體實施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種伸縮槳海流能發(fā)電裝置，其特征在于由4片以上偶數(shù)片矩形直槳葉(1)均勻嵌入圓筒形輪轂(2)內(nèi)組成葉輪，對稱分布的直槳葉根部分別與雙出桿液壓缸(7)的活塞桿兩端相連接或?qū)ΨQ分布的直槳葉根部分別與拉伸彈簧(8)一端連接，拉伸彈簧(8)的另一端與主軸(5)連接；通過雙桿液壓缸(7)或拉伸彈簧(8)能使矩形直槳葉(1)沿滾筒圓周上的開槽周期性伸縮，圓筒型輪轂(2)的主軸固定在兩側(cè)塔架(4)上，兩臺塔架(4)的上端分別設(shè)置發(fā)電機(9)，圓筒型輪轂(2)的兩側(cè)圓柱面用不銹鋼同步帶(3)分別與兩臺發(fā)電機(9)的發(fā)電機帶輪(6)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種伸縮槳海流能發(fā)電裝置，其特征在于所述每對雙出桿液壓缸(7)的活塞桿左右兩腔通過液壓管路經(jīng)電磁換向閥(10)分別與塔架(4)平臺上的液壓油源相連，液壓泵(11)的輸出端分別與溢流閥(12)及電磁換向閥連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種伸縮槳海流能發(fā)電裝置，其特征在于所述的4片以上偶數(shù)片矩形直槳葉(1)為4片、6片或8片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種伸縮槳海流能發(fā)電裝置。它包括圓筒型輪轂、平板直葉片、葉片伸縮機構(gòu)(彈簧或雙桿液缸壓)、不銹鋼帶輪、發(fā)電機、塔架。直槳葉與輪轂組成葉輪，葉輪可完全浸入于海中，也可部分潛入水中，發(fā)電機放置在塔架頂端的平臺上，不與海水接觸。在葉輪的一個工作周期內(nèi)，當(dāng)直槳葉位于圓筒型輪轂上方時，在伸縮機構(gòu)的作用下及重力作用下，縮入在輪轂內(nèi)；當(dāng)位于輪轂下方時，直槳葉伸出，在海流的作用下，此葉輪單邊受力產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，由鋼帶輪傳動機構(gòu)帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，發(fā)出電能。
文檔編號F03B13/00GK1888420SQ20061005252
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月18日
發(fā)明者劉宏偉, 林勇剛, 李偉, 馬舜 申請人:浙江大學(xué)