[发明专利]一种无源自适应往返双向水流的叶轮装置

说明书

本发明公开了一种无源自适应往返双向水流的叶轮装置,包括叶片、叶柄、轴套、限位器和轮毂；叶片的根部与叶柄固定连接；轮毂的内部径向分布有叶柄孔,叶柄安装于叶柄孔内,并且叶柄可在叶柄孔内绕叶片的法兰中心轴转动；叶柄的尾部连接于限位器,限位器具有凸出的限位边缘,限位边缘环绕在叶柄的尾部；叶柄孔内设置轴套，叶柄套接在轴套内；叶片为后掠形状，其水动力中心轴相对其法兰中心轴向叶片的后缘倾斜7.8°。本发明结构简单，叶片无需外加液压或电动源，依靠自身结构即能自适应水流方向改变桨距角，由限位器限制在设定的安装角高效捕获水流能，驱动发电机输出电能；叶轮装置无需密封，无液压或电动源故障节点，安全可靠。

技术领域

本发明涉及海洋潮流或内陆水流流体机械设计技术领域，具体涉及一种水平布置的无源自适应往返双向水流发电的叶轮装置。

背景技术

目前，海洋能的开发利用已成为热点，其中通过潮流能的利用形成了多种新型发电装置，主要有水平轴式、垂直轴式等，传统的水力发电机组利用水力势能发电的技术更是趋于成熟。但是多数潮流发电装置叶轮或采用单向发电定桨方式，不能有效利用双向潮流能，也有一些潮流发电装置借鉴水力发电转轮技术采用液压(或电动)变桨技术，在海洋环境下可靠性又不高，潮流能利用效率依然不高。传统水力发电只是利用水头势能发电，其叶轮采用液压变桨技术，不适合极低水头的水流动能的利用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种无源自适应往返双向水流的叶轮装置，适用于具有双向性的海洋潮流能发电装置和某些特殊情况下的双向水流发电装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种无源自适应往返双向水流的叶轮装置，包括叶片、叶柄、轴套、限位器和轮毂；所述叶片的根部与所述叶柄固定连接；所述轮毂的内部径向分布有叶柄孔,所述叶柄安装于所述叶柄孔内,并且所述叶柄可在叶柄孔内绕叶片的法兰中心轴转动；所述叶柄的尾部连接于限位器,所述限位器具有凸出的限位边缘,所述限位边缘环绕在所述叶柄的尾部；所述叶柄孔内设置轴套，所述叶柄套接在所述轴套内；所述叶片为后掠形状，其水动力中心轴相对其法兰中心轴向叶片的后缘倾斜7.8°。

进一步地，所述限位边缘将叶片的安装角固定为4°。

进一步地，所述叶片为对称翼型。

更进一步地，所述叶片的参数为：

距叶根0.047L处，叶片截面为圆筒形，尺寸坐标数据满足函数

距叶根0.147L处，翼型上表面、下表面尺寸坐标满足函数y＝±(0.930x⁵-3.919x⁴+5.577x³-3.777x²+1.182x+0.010)，厚弦比为29.4％；

距叶根0.194L处，翼型上表面、下表面尺寸坐标满足函数y＝±(0.398x⁵-1.026x⁴+1.148x³-1.037x²+0.516x+0.002)，厚弦比为19.0％；

距叶根0.522L处，翼型上表面、下表面尺寸坐标满足函数y＝±(1.090x⁵-2.871x⁴+2.987x³-1.813x²+0.605x+0.003)，厚弦比为17.1％；

距叶根0.817L处，翼型上表面、下表面的尺寸坐标满足函数y＝±(1.6x⁵-4.291x⁴+4.475x³-2.447x²+0.660x+0.003)，厚弦比为14.4％；