專利名稱：一種水平軸式海洋潮流水輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水輪機技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種水平軸式海洋潮流水輪機。
背景技術(shù)：
占地球面積71%的海洋蘊涵著巨大的能量，其中可利用的能量大大超過了目前全球能源需求的總和，且海洋能是一種清潔、可再生的能源。因此，科學(xué)的開發(fā)和利用海洋能對緩解全球能源危機和環(huán)境污染問題具有重要的意義。近幾十年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是材料、密封、防腐等技術(shù)的發(fā)展，海洋能的開發(fā)和利用取得了迅速的發(fā)展，世界各國已開發(fā)了波浪能、潮汐能、海(潮)流能、溫差能等各種海洋能發(fā)電系統(tǒng)，部分已建成試驗電站，投入商業(yè)化運營。可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來，海洋能發(fā)電將成為繼風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電之后又一個成熟的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。中國海岸線漫長，海洋能資源豐富，且中國東部沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，電力負(fù)荷密集，電網(wǎng)強大，為大規(guī)模開發(fā)和利用海洋能創(chuàng)造了有利條件。與此同時，中國正在實施海洋資源開發(fā)和可再生能源等發(fā)展戰(zhàn)略，海洋能作為一種重要的海洋資源和清潔的能源，其開發(fā)和利用是國家發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。由此可見，海洋能的開發(fā)和利用必將成為研究的熱點問題，海洋能是中國未來能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。中國沿海海(潮)流能的年平均功率理論值約為14GW，屬于世界上功率密度最大的地區(qū)之一，具有良好的開發(fā)價值。海(潮)流能的主要利用方式是發(fā)電。海(潮)流能發(fā)電裝置作為一種開放式的海洋能量捕獲裝置，不像傳統(tǒng)潮汐能電站那樣需搭建大壩，也無需巨額的前期投資；同時它不會產(chǎn)生大的噪聲，也不影響人們的視覺環(huán)境，因此可以保持良好的地域生態(tài)環(huán)境。海(潮)流能發(fā)電裝置根據(jù)其透平機械的軸線與水流方向的空間關(guān)系可分成水平軸式和垂直軸式兩種結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種集海洋潮流能俘獲和轉(zhuǎn)換于一體、結(jié)構(gòu)簡單的水平軸式海洋潮流水輪機。與垂直軸式結(jié)構(gòu)相比，水平軸式潮流能發(fā)電裝置具有效率高、自啟動性能好的特點，且由于采用了對稱結(jié)構(gòu)使機組可適應(yīng)雙向的潮流環(huán)境。一種水平軸式海洋潮流水輪機，包括導(dǎo)流管2和兩喇叭形增速管1，所述導(dǎo)流管2兩端分別和喇叭形增速管I的窄口相連；所述導(dǎo)流管2內(nèi)設(shè)有用于將海洋潮流能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)輪5以及位于轉(zhuǎn)輪5兩側(cè)的導(dǎo)流體3。所述轉(zhuǎn)輪5，包括轉(zhuǎn)輪輪轂10以及沿轉(zhuǎn)輪輪轂10外側(cè)周向均布的多個轉(zhuǎn)輪葉片9。所述導(dǎo)流體3，包括設(shè)置在轉(zhuǎn)輪5前后兩側(cè)的第一空心筒6和第二空心筒7，所述第一空心筒6、第二空心筒7與轉(zhuǎn)輪5同軸連接，所述第一空心筒6、第二空心筒7外壁固接周向均布的多個導(dǎo)流葉片4。
所述轉(zhuǎn)輪葉片9為橢圓弧狀。所述第一空心筒6和第二空心筒7的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪5的端面分別設(shè)置有半球形頂蓋8。所述導(dǎo)流葉片4可為兩段組成，靠近轉(zhuǎn)輪葉片側(cè)的一段為斜面，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪葉片側(cè)的一段為圓弧狀。所述導(dǎo)流葉片4可為圓弧狀，其彎曲方向和轉(zhuǎn)輪葉片9的彎曲方向相反。所述第一空心筒6上的導(dǎo)流葉片4和第二空心筒7上的導(dǎo)流葉片4對稱布置在轉(zhuǎn)輪5兩側(cè)。本發(fā)明水平軸式海洋潮流水輪機的工作原理是:海洋潮流從一側(cè)增速管I流入，導(dǎo)流葉片4引導(dǎo)潮流進(jìn)入到轉(zhuǎn)輪5，在潮流驅(qū)動下轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)，同時將潮流能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機械能，做功后潮流再經(jīng)另一側(cè)的導(dǎo)流葉片4、增速管I流出。當(dāng)潮流方向反向時，水輪機工作過程類似，且潮流總是驅(qū)動轉(zhuǎn)輪朝同一方向旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明水平軸式海洋潮流水輪機集海洋潮流能俘獲和轉(zhuǎn)換于一體，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修方便、自啟動性能好、轉(zhuǎn)速較高、噪聲小、能量利用率高、對海流速度變化的適應(yīng)性強等特點。


圖1為本發(fā)明水平軸式海洋潮流水輪機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為轉(zhuǎn)輪葉片和導(dǎo)流葉片的剖面示意圖。圖中，I為喇叭形增速管，2為導(dǎo)流管,3為導(dǎo)流體,4為導(dǎo)流葉片,5為轉(zhuǎn)輪,6為第一空心筒，7為第二空心筒，8為半球形頂蓋，9為轉(zhuǎn)輪葉片，10為轉(zhuǎn)輪輪轂。
具體實施例方式實施例一
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明:如圖1-3所示，一種水平軸式海洋潮流水輪機，為由喇叭形增速管1、導(dǎo)流管2以及導(dǎo)流體3組成的一個對稱型本體；喇叭形增速管I為喇叭形，用于能量俘獲；導(dǎo)流管2內(nèi)設(shè)置有用于將海洋潮流能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)輪5以及用于放置水輪機軸的導(dǎo)流體3。所述轉(zhuǎn)輪5，包括轉(zhuǎn)輪輪轂10以及沿轉(zhuǎn)輪輪轂10外側(cè)周向均布的多個轉(zhuǎn)輪葉片9。所述轉(zhuǎn)輪葉片9為橢圓弧狀，數(shù)量為13 21個。所述導(dǎo)流管2為圓柱形。所述導(dǎo)流體3，包括設(shè)置在轉(zhuǎn)輪5前后兩側(cè)的第一空心筒6和第二空心筒7，所述第一空心筒6、第二空心筒7與轉(zhuǎn)輪5同軸連接，所述第一空心筒6、第二空心筒7外壁固接周向均布的多個導(dǎo)流葉片4。所述導(dǎo)流葉片4數(shù)量為16 24個。所述第一空心筒6和第二空心筒7的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪5的端面分別設(shè)置有半球形頂蓋8。所述導(dǎo)流葉片4為兩段組成，靠近轉(zhuǎn)輪葉片側(cè)的一段為斜面，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪葉片側(cè)的一段為圓弧狀。所述第一空心筒6上的導(dǎo)流葉片4和第二空心筒7上的導(dǎo)流葉片4對稱布置在轉(zhuǎn)輪5的兩側(cè)。轉(zhuǎn)輪可直接或通過傳動機構(gòu)與感應(yīng)式異步發(fā)電機或永磁同步發(fā)電機相連,組成海(潮)流能發(fā)電機組，實現(xiàn)海(潮)流能一機械能一電能的完整轉(zhuǎn)換。隨著潮流方向的改變，水流將流入或流出水輪機，并可驅(qū)動轉(zhuǎn)輪始終朝同一方向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動，從而將海洋潮流能轉(zhuǎn)換為電能。所發(fā)電能可為邊遠(yuǎn)海島和海上設(shè)施等提供清潔能源，還可利用海洋潮流能提供的動力進(jìn)行海水淡化、從深海提取低溫海水進(jìn)行空調(diào)制冷以及制氫等。本發(fā)明的水平軸式海洋潮流水輪機采用重力或樁支撐的方式固定在海底。導(dǎo)流葉片4、轉(zhuǎn)輪葉片9、增速管1、導(dǎo)流體3均可由等厚成型鋼板或塑鋼類合適材料制成。可根據(jù)不同的海洋環(huán)境，選擇與之匹配的水輪機尺寸及工作參數(shù)，如轉(zhuǎn)輪直徑，導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪葉片數(shù)，輪轂比，增速管長度及擴散角，機組轉(zhuǎn)速等，以獲得最佳的能量利用率。實施例二
在本實施例中，所述導(dǎo)流葉片4為圓弧狀，其彎曲方向和轉(zhuǎn)輪葉片9的彎曲方向相反。所述第一空心筒6上的導(dǎo)流葉片4和第二空心筒7上的導(dǎo)流葉片4對稱布置在轉(zhuǎn)輪5兩側(cè)。其他均與實施例1相同，在此不再贅述。
權(quán)利要求
1.一種水平軸式海洋潮流水輪機，其特征在于:包括導(dǎo)流管⑵和兩喇叭形增速管(1)，所述導(dǎo)流管⑵兩端分別和喇叭形增速管⑴的窄口相連；所述導(dǎo)流管⑵內(nèi)設(shè)有用于將海洋潮流能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)輪(5)以及位于轉(zhuǎn)輪(5)兩側(cè)的導(dǎo)流體⑶。
2.按權(quán)利要求1所述的水平軸式海洋潮流水輪機，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪(5)，包括轉(zhuǎn)輪輪轂(1Φ以及沿轉(zhuǎn)輪輪轂(1Φ外側(cè)周向均布的多個轉(zhuǎn)輪葉片⑶。
3.按權(quán)利要求2所述的水平軸式海洋潮流水輪機，其特征在于:所述導(dǎo)流體⑶，包括設(shè)置在轉(zhuǎn)輪(5)前后兩側(cè)的第一空心筒(6)和第二空心筒(7)，所述第一空心筒(6)、第二空心筒(7)與轉(zhuǎn)輪(5)同軸連接，所述第一空心筒(6)、第二空心筒(7)外壁固接周向均布的多個導(dǎo)流葉片⑷。
4.按權(quán)利要求2所述的水平軸式海洋潮流水輪機，其特征在于:所述轉(zhuǎn)輪葉片⑶為橢圓弧狀。
5.按權(quán)利要求3所述的水平軸式海洋潮流水輪機，其特征在于:所述第一空心筒(6)和第二空心筒(7)的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪(5)的端面分別設(shè)置有半球形頂蓋(8)。
6.按權(quán)利要求3所述的水平軸式海洋潮流水輪機，其特征在于:所述導(dǎo)流葉片⑷為兩段組成，靠近轉(zhuǎn)輪葉片側(cè)的一段為斜面，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)輪葉片側(cè)的一段為圓弧狀。
7.按權(quán)利要求3所述的水平軸式海洋潮流水輪機，其特征在于:所述導(dǎo)流葉片⑷為圓弧狀，其彎曲方向和轉(zhuǎn)輪葉片⑶的彎曲方向相反。
8.按權(quán)利要求6或7所述的水平軸式海洋潮流水輪機，其特征在于:所述第一空心筒(6)上的導(dǎo)流葉片⑷和第二空心筒(7)上的導(dǎo)流葉片⑷對稱布置在轉(zhuǎn)輪(5)的兩側(cè)。
全文摘要
一種水平軸式海洋潮流水輪機，包括導(dǎo)流管⑵和兩喇叭形增速管⑴，所述導(dǎo)流管⑵兩端分別和喇叭形增速管⑴的窄口相連；所述導(dǎo)流管⑵內(nèi)設(shè)有用于將海洋潮流能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)輪⑸以及位于轉(zhuǎn)輪⑸兩側(cè)的導(dǎo)流體⑶。其優(yōu)點在于集海洋潮流能俘獲和轉(zhuǎn)換于一體，具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝維修方便、自啟動性能好、轉(zhuǎn)速較高、噪聲小、能量利用率高、對海流速度變化的適應(yīng)性強等特點。
文檔編號F03B3/12GK103089532SQ20131003806
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者肖惠民 申請人:武漢大學(xué)