專利名稱：可用于低速環(huán)境的潮流能發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種潮流能發(fā)電裝置，尤其是涉及ー種可用于低速環(huán)境的潮流能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
潮流能是指潮水在作水平運(yùn)動時(shí)所含有的動能(速度水頭)，是由天體引力場的周期變化導(dǎo)致海水隨之運(yùn)動而產(chǎn)生的能量。潮流能是ー種蘊(yùn)藏量極大、取之不盡、用之不竭的清潔無污染能源，在當(dāng)今世界能源短缺的大背景下對其進(jìn)行采集和利用具有非常重要的戰(zhàn)略意義。潮流能的利用方式主要是發(fā)電，其原理和風(fēng)カ發(fā)電較為相似，但是由于潮流能的能流密度比風(fēng)能密度要大若干倍，而且相對于波浪能和風(fēng)能，流速平穩(wěn)、規(guī)律性強(qiáng)，可利用的空間大。潮流能同風(fēng)能一祥，其發(fā)電功率與來流速度、液體密度、迎流面積等因素相關(guān)，具體公式表述為P= P AV3CP/2，其中P表示發(fā)電機(jī)葉片從水中提取的功率，P表示流體密度(水1000kg/m3), A表示旋轉(zhuǎn)葉片的面積(m2)，V表示流體速度(m/s)，Cp表示功率因素(表征發(fā)電機(jī)工作效率的高低)。從上述可知，影響潮流能能流密度的最大因素是潮流速度。相關(guān)文獻(xiàn)和技術(shù)資料表明，當(dāng)潮流速度大于lm/s時(shí),潮流能才能夠運(yùn)用于發(fā)電,而當(dāng)潮流速度大于1.75m/s吋，潮流能有較好的開發(fā)利用價(jià)值，所以現(xiàn)有的絕大部分潮流能發(fā)電裝置，都是設(shè)計(jì)和運(yùn)用于較高速潮流場合。對于我國而言，雖然潮流能整體而言較為豐富，而且海岸線較長，但是潮流速度大于lm/s的區(qū)域相對較少，由于潮流速度太低，大部分區(qū)域都無法實(shí)現(xiàn)潮流能的有效利用，因此，要想實(shí)現(xiàn)潮流能廣泛而高效的利用，關(guān)鍵在于將廣大的流速較低的區(qū)域的潮流能進(jìn)行高效的采集和利用，適合于低速環(huán)境下運(yùn)行的潮流能發(fā)電裝置的發(fā)明具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。中國專利CN101892936A公開ー種折疊式豎軸潮流能發(fā)電裝置，采用連桿把葉片連接到主軸上，作用在葉片上的潮流能使主軸轉(zhuǎn)動，主軸經(jīng)增速齒輪箱及萬向節(jié)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。該發(fā)電裝置連桿、葉片和主軸分別采用鎖緊機(jī)構(gòu)鎖緊的折疊式結(jié)構(gòu)，ニ個(gè)連桿和一個(gè)葉片構(gòu)成ー個(gè)葉輪組，周向均布的葉輪組靠連桿的大端與主軸成固定連接，連桿小端處的滑塊嵌在葉片的滑槽中；增速齒輪箱通過支座固定在保護(hù)蓋的頂板上，發(fā)電機(jī)固定在保護(hù)蓋頂板的內(nèi)側(cè)上；保護(hù)蓋也采用折疊式結(jié)構(gòu)，經(jīng)底座固定在水泥基礎(chǔ)上。該發(fā)電裝置可通過有效的折疊，縮小整個(gè)裝置的體積，方便運(yùn)輸，避免各個(gè)部件之間的拆裝，減少了海底安裝成本原來的50%以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種可用于低速環(huán)境的潮流能發(fā)電裝置。本發(fā)明設(shè)有主體框架、能量收集與轉(zhuǎn)換裝置和增速傳動機(jī)構(gòu)；所述主體框架設(shè)有浮塊、浮塊支撐肋、支撐梁、工作平臺、回轉(zhuǎn)支承、支撐板、主軸防水管道和葉片軸防水管道；浮塊與浮塊支撐肋連接，支撐梁設(shè)在浮塊支撐肋上，所述支撐梁與浮塊支撐肋通過螺紋連接，工作平臺設(shè)在支撐梁上，工作平臺上用于放置各種工作裝置；工作平臺與回轉(zhuǎn)支承下端通過螺紋連接，回轉(zhuǎn)支承上端與支撐板連接，支撐板通過焊接與主軸防水管道相連，主軸防水管道通過焊接與葉片軸防水管道相連；主軸防水管道和葉片軸防水管道端部設(shè)有密封蓋；所述能量收集與轉(zhuǎn)換裝置設(shè)有前整流罩、后整流罩、導(dǎo)向板、水輪機(jī)葉片、發(fā)電機(jī)；前整流罩和后整流罩上均焊接有整流罩肋條，整流罩肋條通過焊接與葉片軸防水管道固連，導(dǎo)向板通過導(dǎo)向板套箍連接在葉片軸防水管道中間附近部位；水輪機(jī)葉片焊接在葉片盤上，葉片盤通過過盈配合或者鍵槽與葉片軸進(jìn)行連接；所述增速傳動機(jī)構(gòu)設(shè)有主軸、前葉片軸、后葉片軸，主軸上錐齒輪、主軸下錐齒輪、前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪；前葉片軸和后葉片軸分別與葉片盤通過過盈或鍵槽配合，實(shí)現(xiàn)葉片旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的傳遞，前葉片軸和后葉片軸上通過鍵連接安裝前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪，前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪分別與主軸上錐齒輪和主軸下錐齒輪嚙合，主軸輸出齒輪與齒輪嚙合。本發(fā)明主要通過整流罩將流過裝置的較低速度的潮流進(jìn)行整流加速，使其達(dá)到適合于潮流發(fā)電的較高的流速，當(dāng)海水流經(jīng)葉片時(shí)，葉片軸旋轉(zhuǎn)，并且通過錐齒輪帶動主軸旋轉(zhuǎn)加速，由于前后葉片同向，前、后葉片軸均與主軸通過錐齒輪嚙合，可以更為高效的進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，旋轉(zhuǎn)主軸經(jīng)過ニ級傳動增速齒輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)在干:1.潮流能在流經(jīng)葉片之前増加整流罩結(jié)構(gòu)，使得低速的潮流經(jīng)過加速后達(dá)到可以用于潮流發(fā)電的合適速度，使得廣大的低速區(qū)域的潮流能合理利用成為可能。2.本發(fā)明采用安裝方向相同的雙葉片結(jié)構(gòu)，并且兩個(gè)葉片都配有整流罩，這樣能夠更大限度的吸收和利用流過葉片的潮流能，提高能量利用率，這對于低速環(huán)境的潮流能
利用具有重要意義。3.本發(fā)明中的一級錐齒輪增速系統(tǒng)由兩對嚙合的錐齒輪組成，前后葉片輸出軸上的錐齒輪均與主軸上的錐齒輪嚙合，形成合力疊加作用，這樣可以充分的將葉片吸收的動カ傳輸?shù)街鬏S上。4.本發(fā)明中設(shè)置了導(dǎo)向板裝置，使得整個(gè)發(fā)電単元能夠根據(jù)潮流方向適當(dāng)?shù)恼{(diào)整方向，使發(fā)電單元能夠處于最適合于吸收潮流能的方向。5.本發(fā)明中設(shè)置了浮子和工作平臺，將主軸輸出齒輪，發(fā)電機(jī)等裝置置于海上エ作平臺上，這樣可以在工作平臺上放置防水罩、發(fā)電機(jī)等結(jié)構(gòu)，増加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。本發(fā)明可用于低速環(huán)境的潮流能發(fā)電裝置屬于新能源中海洋能利用領(lǐng)域。由于本發(fā)明中充分運(yùn)用流體力學(xué)知識，利用整流罩結(jié)構(gòu)對流經(jīng)葉片的低速潮流進(jìn)行整流加速，使低速潮流海域適合進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)采用兩個(gè)相同方向的葉片方式和導(dǎo)向片結(jié)構(gòu)，使得流經(jīng)發(fā)電裝置的潮流能得到高效率的轉(zhuǎn)換，特別適宜于將低速潮流進(jìn)行高效的轉(zhuǎn)換，屬于ー種可以用于低速環(huán)境的潮流能發(fā)電裝置。本發(fā)明可以單獨(dú)使用，為石油鉆井工作平臺、漁船、小型孤島等提供ー些照明。也可以通過浮塊支撐肋相互連接實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的并聯(lián)組網(wǎng)，形成發(fā)電單元組，提供較高功率的電カ。對于電カ的傳輸，若在離岸不遠(yuǎn)區(qū)域分布設(shè)置了大量的發(fā)電單元，則可以考慮鋪設(shè)海底電纜，進(jìn)行電カ的傳輸。若并聯(lián)裝置較少，功率較低，則可以考慮將發(fā)電機(jī)輸出的電能儲存在蓄電池中，然后定期派船更換蓄電池。以上具體的電能傳輸和利用形式，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行控制和靈活選擇。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的整體前視結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)組成示意圖之一。圖3是本發(fā)明實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)組成示意圖之ニ。圖4是本發(fā)明實(shí)施例的一級錐齒輪增速機(jī)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了更好地理解本發(fā)明，以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明。參見圖1 4，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有主體框架、能量收集與轉(zhuǎn)換裝置和增速傳動機(jī)構(gòu)。主體框架主要由浮塊1、浮塊支撐肋2、支撐梁3、工作平臺4、回轉(zhuǎn)支承5、支撐板
6、主軸防水管道12和葉片軸防水管道27以及ー些相關(guān)組件組成。左右兩個(gè)浮塊通過兩個(gè)浮塊支撐肋2連接起來，浮塊支撐，2上架有支撐梁3，兩者通過通過螺紋連接，支撐梁3上面搭工作平臺4，工作平臺上則可以放置各種工作裝置。工作平臺4與回轉(zhuǎn)支承5下端通過螺紋連接，回轉(zhuǎn)支承5上端則與支撐板6連接，支撐板6通過焊接與主軸防水管道12相連，主軸防水管道12也是通過焊接與葉片軸防水管道27相連。主軸防水管道和葉片軸防水管道端部都有密封蓋，在密封蓋周圍除注意密封外，還應(yīng)特別注意防止海水的腐蝕。主體框通過海底錨泊方式固定于海面，其中用于錨泊的錨和鎖鏈結(jié)構(gòu)未在圖中繪出。能量收集與轉(zhuǎn)換裝置主要由前、后整流罩14和29、導(dǎo)向板28、水輪機(jī)葉片15、發(fā)電機(jī)10及其相關(guān)部件組成。前后整流罩上均焊接有整流罩肋條21，整流罩肋條則通過焊接與葉片軸防水管道27固連，導(dǎo)向板28則是通過導(dǎo)向板套箍16連接在葉片軸防水管道27中間附近部位。水輪機(jī)葉片15焊接在葉片盤19上，葉片盤19則通過過盈配合或者鍵槽與葉片軸進(jìn)行連接。所述增速傳動機(jī)構(gòu)設(shè)有主軸11、前葉片軸20、后葉片軸26，主軸上錐齒輪22、主軸下錐齒輪24、前葉片軸錐齒輪23和后葉片軸錐齒輪25 ;前葉片軸20和后葉片軸26分別與葉片盤通過過盈或鍵槽配合，實(shí)現(xiàn)葉片旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的傳遞，前葉片軸20和后葉片軸26上通過鍵連接安裝前葉片軸錐齒輪23和后葉片軸錐齒輪25，前葉片軸錐齒輪23和后葉片軸錐齒輪25分別與主軸上錐齒輪22和主軸下錐齒輪24嚙合，主軸輸出齒輪8與齒輪9嚙合，進(jìn)行二次增速傳動并且將機(jī)械能傳遞到發(fā)電機(jī)。在圖2和3中,標(biāo)記7為主軸管道密封蓋,13為主軸軸承，17為葉片軸軸承，18為葉片軸密封蓋。
權(quán)利要求
1.可用于低速環(huán)境的潮流能發(fā)電裝置，其特征在于設(shè)有主體框架、能量收集與轉(zhuǎn)換裝置和增速傳動機(jī)構(gòu)； 所述主體框架設(shè)有浮塊、浮塊支撐肋、支撐梁、工作平臺、回轉(zhuǎn)支承、支撐板、主軸防水管道和葉片軸防水管道；浮塊與浮塊支撐肋連接，支撐梁設(shè)在浮塊支撐肋上，所述支撐梁與浮塊支撐肋通過螺紋連接，工作平臺設(shè)在支撐梁上，工作平臺上用于放置各種工作裝置；エ作平臺與回轉(zhuǎn)支承下端通過螺紋連接，回轉(zhuǎn)支承上端與支撐板連接，支撐板通過焊接與主軸防水管道相連，主軸防水管道通過焊接與葉片軸防水管道相連；主軸防水管道和葉片軸防水管道端部設(shè)有密封蓋； 所述能量收集與轉(zhuǎn)換裝置設(shè)有前整流罩、后整流罩、導(dǎo)向板、水輪機(jī)葉片、發(fā)電機(jī)；前整流罩和后整流罩上均焊接有整流罩肋條，整流罩肋條通過焊接與葉片軸防水管道固連，導(dǎo)向板通過導(dǎo)向板套箍連接在葉片軸防水管道中間附近部位；水輪機(jī)葉片焊接在葉片盤上，葉片盤通過過盈配合或者鍵槽與葉片軸進(jìn)行連接； 所述增速傳動機(jī)構(gòu)設(shè)有主軸、前葉片軸、后葉片軸，主軸上錐齒輪、主軸下錐齒輪、前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪；前葉片軸和后葉片軸分別與葉片盤通過過盈或鍵槽配合，實(shí)現(xiàn)葉片旋轉(zhuǎn)機(jī)械能的傳遞，前葉片軸和后葉片軸上通過鍵連接安裝前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪，前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪分別與主軸上錐齒輪和主軸下錐齒輪嚙合，主軸輸出齒輪與齒輪哨合。
全文摘要
可用于低速環(huán)境的潮流能發(fā)電裝置，涉及一種潮流能發(fā)電裝置。設(shè)主體框架、能量收集與轉(zhuǎn)換裝置和增速傳動機(jī)構(gòu)；所述主體框架設(shè)浮塊、浮塊支撐肋、支撐梁、工作平臺、回轉(zhuǎn)支承、支撐板、主軸防水管道和葉片軸防水管道；所述能量收集與轉(zhuǎn)換裝置設(shè)有前整流罩、后整流罩、導(dǎo)向板、水輪機(jī)葉片、發(fā)電機(jī)；所述增速傳動機(jī)構(gòu)設(shè)主軸、前葉片軸、后葉片軸，主軸上錐齒輪、主軸下錐齒輪、前葉片軸錐齒輪和后葉片軸錐齒輪；充分運(yùn)用流體力學(xué)知識，利用整流罩結(jié)構(gòu)對流經(jīng)葉片的低速潮流進(jìn)行整流加速，使低速潮流海域適合進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)采用兩個(gè)相同方向的葉片方式和導(dǎo)向片結(jié)構(gòu)，使流經(jīng)發(fā)電裝置的潮流能得到高效率的轉(zhuǎn)換，特別適宜于將低速潮流進(jìn)行高效轉(zhuǎn)換。
文檔編號F03B15/06GK103114960SQ20131004762
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者鮑鋒, 楊錦文, 何意 申請人:廈門大學(xué)