[发明专利]基于压缩流体加速提取波浪能的方法及实现该方法的双向水轮机

权利要求书

1.一种基于压缩流体加速提取波浪能的方法，随波浪上下波动，在海面浮动平台带动下，置于深海稳定区水轮机在垂直方向上的运动使海水从被拖动的双向水轮机的机壳上、下两端开口分别流入机壳内，并通过作为定子的上、下收缩体与机壳之间逐渐收窄的环形通道，其特征在于：所述机壳开口半径R的范围为0.3≤R≤15m，海水按照上、下收缩体根部半径r₀与单向旋转转子的中央半径r之比为0.8～0.99进行压缩，经过压缩的海水被加速后，高速冲击单向旋转转子，将往复双向流经的水流动力转换成单向旋转转子的单方向旋转运动，从而带动单向旋转转子的中心旋转轴转动，进而驱动由万向节连接的传动杆同步旋转，将转动力传递到设置在海面上海面浮动平台的发电机的转子，以使海洋波浪能转换为电能。

2.根据权利要求1所述的基于压缩流体加速提取波浪能的方法，其特征在于：使进入机壳内的海水在所述环形通道内同时流经设于机壳内壁上的弧状长形片体的导流叶片，由导流叶片将海水从垂直方向导引转向而直接冲击在单向旋转转子的外缘的涡轮叶片上。

3.一种实现权利要求1所述基于压缩流体加速提取波浪能方法的双向水轮机，包括机壳及设置在机壳内可单向旋转的单向旋转转子，所述机壳为上、下两端具有开口的筒体，所述单向旋转转子以水轮机的中心旋转轴为中心沿与中心旋转轴相垂直的方向分布成圆盘涡轮形，在单向旋转转子的上方和下方分别设有正立锥体状的上收缩体和倒立锥体状的下收缩体，所述中心旋转轴分别穿过上收缩体和下收缩体以将其固定在中心旋转轴的外表面上，其特征在于：所述机壳开口半径R的范围为0.3≤R≤15m，所述上收缩体和下收缩体的根部半径为r₀，所述单向旋转转子的中央半径为r，收缩系数n=r₀/r，n取值范围为0.8～0.99。

4.根据权利要求3所述的双向水轮机，其特征在于：所述上收缩体与下收缩体为圆锥体，所述上收缩体与下收缩体的中心轴线与中心旋转轴的中心轴线位于同一直线上。

5.根据权利要求4所述的双向水轮机，其特征在于：在所述机壳内壁上部和下部各设一组导流叶片，每组导流叶片沿机壳圆周排布，所述上部导流叶片围括所述上收缩体，而下部导流叶片则围括所述下收缩体，所述两组导流叶片以单向旋转转子所在的平面成镜像设置，所述导流叶片为弧状的长形片体，导流叶片内凹的方向与单向旋转转子的旋转方向相反，且每组导流叶片具有相同的排列方向。

6.根据权利要求5所述的双向水轮机，其特征在于：所述单向旋转转子的涡轮主要由安装盘和分布在安装盘周缘上的叶片组成，所述叶片为凹形片状，叶片内凹的方向与单向旋转转子的旋转方向相同，且所述叶片具有相同的排列方向，所述两组导流叶片将从机壳两端开口进入的海水分别导引至叶片的内凹面上以共同推动单向旋转转子单向转动，所述的内凹面即作为海水的冲击作用面。

7.根据权利要求5所述的双向水轮机，其特征在于：所述单向旋转转子的涡轮主要由安装盘和分布在安装盘周缘上的叶片组成，所述叶片为翼形块状体，所述叶片的纵向截面呈轴对称的流线型，所述叶片的中心轴水平且叶片具有相同的排列方向，所述两组导流叶片将从机壳两端开口进入的海水分别以垂直于叶片的流线型斜面方向导引于其上以共同推动单向旋转转子单向转动，所述的流线型斜面即作为海水的冲击作用面。

8.根据权利要求6或7所述的双向水轮机，其特征在于：所述两组导流叶片的上、下两端分别为用于引入海水的进水端和用于导出海水的出水端，所述上、下部两组导流叶片的出水端分别与单向旋转转子的叶片上、下相承接，以使导流叶片将海水导引至叶片的冲击作用面上。

9.根据权利要求8所述的双向水轮机，其特征在于：在所述单向旋转转子安装盘的上、下盘面上分别设有水平的导水隔板，所述上收缩体、下收缩体的根部分别对应位于所述导水隔板上，所述中心旋转轴穿过所述导水隔板，所述导水隔板与所述机壳内壁之间具有环形间隙，所述单向旋转转子的叶片位于该环形间隙的下方，导引的海水通过该环形间隙冲击到单向旋转转子的叶片上。

10.根据权利要求9所述的双向水轮机，其特征在于：所述机壳上、下两端的开口为喇叭型，在所述开口上覆盖有过滤网，所述中心旋转轴向上穿过过滤网，所述过滤网的网孔孔径小于单向旋转转子上相邻叶片之间的距离，其中，所述位于机壳上端开口的过滤网的中心部位向上凸起，形成空心锥体状，锥体状过滤网的中心部位高于上端开口的口沿。