[发明专利]水平轴变桨距潮流能水轮机

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种水力发电设备。

背景技术

由于化石资源的过度开采濒临枯竭以及由其带来的环境问题日益严重，清洁的可再生能源已得到全世界的关注。海洋面积占地球的71％，蕴藏着巨大的能源。海流能发电由来已久，开发利用的形式多样，多为叶轮机械，从结构上可以分为垂直轴式(叶轮旋转方向与水面垂直)和水平轴式(水平轴式又可分为叶轮旋转主轴与水流方向平行和垂直)两种。垂直轴式利用水流对叶轮两侧的竖直叶片产生的对旋转主轴的扭矩差来使叶轮旋转，通过变桨机构可以有效提高发电效率；国内曾于2005年在浙江舟山建造并试验的潮汐电站就采用了这种结构。另一种就是水平轴结构，如“水下风车”是典型的水平轴海流发电装置，其桨叶结构与风力机相似，叶轮整个扫及面都迎着水，如2003年英国MCT公司研制试验的定桨距水平轴式“水下风车”。

目前常见的水平轴潮流能水轮机多为定桨距水轮机，由于潮流的周期性和双向性，导致潮流流速在一定范围内周期性变化，常见的定桨距潮流能水轮机不能实现低流速自启动，不能实现潮流能的高效转化利用，导致产生电流的不稳定，产生入网冲击、成本上升和潮流能的浪费。此外，常见的水平轴定桨距潮流能水轮机，需安装制动器等额外装置才能确保水轮机正常运转，成本高，在恶劣工况或突发险情下的损失也是相当的大，特别是叶片的损坏。

在此背景下研制水平轴变桨距潮流能水轮机，其特有的低流速自启动性能、不同流速下的变桨距性能以及应对危险工况的能力显得尤为突出。

发明内容

本发明的目的在于提供利用水平轴水轮机结构、其旋转方向指向水流的来流方向的水平轴变桨距潮流能水轮机。

本发明的目的是这样实现的：

本发明水平轴变桨距潮流能水轮机，其特征是：包括前舱盖、后舱盖、发电机系统、变桨距系统和摆头组件；发电机系统包括发电机转子、线圈、箱体，线圈固定在箱体上，发电机转子位于线圈里；变桨距系统包括桨叶、蜗轮、蜗杆、变桨电机、转盘，变桨电机驱动蜗杆，蜗杆安装在转盘上并与蜗轮啮合，蜗轮与桨叶固联；摆头组件包括梭形立杆、转动关节和机架，梭形立杆连接转动关节，转动关节连接机架，梭形立杆通过转动关节在机架上转动；变桨距系统通过法兰连接发电机转子，前舱盖连接转盘，后舱盖连接发电机系统，梭形立杆连接箱体。

本发明还可以包括：

1、还包括第一动密封和叶片套杯，桨叶和转盘之间依次安装第一动密封和叶片套杯。

2、还包括第二动密封，发电机转子和箱体之间安装第二动密封。

3、所述的桨叶的数量至少为一个。

本发明的优势在于：

1、装置无需制动器和增速器，系统简单且可靠性高、成本低、维修方便；

2、适合潮流的低速性，具有低流速自启动性能，无需增加起动电机，减小系统复杂性；

3、针对潮流的双向性，自适应对准来流，提升了潮流能的利用空间，如不采用摆头组件，可通过变桨应对反向来流；

4、不同流速下的变桨技术，使得潮流能转化高效、确保电能输出稳定，平稳入网无冲击；

5、利用变桨机构顺桨制动，延长了桨叶寿命，降低了恶劣工况下的叶片承载；

6、采用蜗轮蜗杆机构变桨，具有反向自锁性能，简化了结构和控制复杂性，而且承载能力强。

附图说明

图1为本发明变桨距系统部分示意图；

图2为本发明发电机系统和变桨距系统示意图；

图3为图1的局部放大图；

图4为图2的局部放大图；

图5为本发明的正视图；

图6为本发明的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～6，本发明是水平轴变桨距潮流能水轮机，其变桨距系统通过法兰9连接发电机系统的转子13，发电机系统通过箱体11安装在摆头组件的梭形立杆17上；在水流的冲击作用下，摆头组件使得水轮机17自动对准水流来向，变桨矩系统调节叶轮转速和转矩，通过法兰9带动发电机系统工作，输出电能。

如图1、图2、图3、图4所示，叶片1和转盘7之间依次安装动密封A2和叶片套杯3，蜗轮4与叶片1固联，变桨电机8连接蜗杆5，蜗杆5安装在蜗杆套杯8-1里，蜗杆套杯8-1安装在转盘7上，前舱盖6连接转盘7；变桨电机8驱动蜗杆5，蜗杆5与蜗轮4啮合，蜗轮4与叶片1固联，实现叶片1桨距调节，其桨叶数量可以是两叶、三叶甚至多个叶片。