专利名称：一种液压式水下风车发电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水力发电设备，尤其是一种液压式水下风车发电装置。
背景技术：
“水下风车”(underwater windmill)是21世纪初开始进入研究领域的新型海洋能开发利用装置。它利用风力机发电原理，采用贝兹能量捕获理论，通过叶轮捕获水流的动能并将其转换为电能。由于其利用的海流的流动能量，所以它是一种可再生的后续能源。目前英国，美国设计的水下风车都为单叶轮机构，叶轮在水流作用下转动，通过机械传动增速箱带动发电机，输出电能，并且其叶轮、增速箱、发电机等都置于水下机舱内。首先，这样的结构由于采用了机械传动，所以对系统机械结构冲击较大，另一方面水下部件的增多也增加了装置的故障率，而水下维修作业是比较困难的。其次，对于大型机组，其散热也是问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种液压式水下风车发电装置，利用液压传动方式将发电机和控制系统放置于海面上，减小机组的故障率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是本实用新型包括桨叶、轮毂、增速箱、液压泵、阀控机构、液压马达、发电机、整流蓄电励变控制器、发电平台和塔架；两片桨叶或三片桨叶通过法兰固定在轮毂上组成两组叶轮，两组叶轮对称安装在塔架的两侧并分别与各自的增速箱主轴连接，两组增速箱的输出轴分别接各自的液压泵，两个液压泵通过共用的液压管道，经阀控机构与液压马达连接，液压马达的输出轴连接发电机，发电机输出电通过整流蓄电励变控制器向外界提供稳定的220V工频电。
所述的阀控机构包括溢流阀、节流阀和蓄能器以液压管道连接而成，溢流阀一端接油箱，节流阀和蓄能器的一端接液压马达。
叶轮、增速箱和液压泵固定在塔架上并都放入海水中，而阀控机构、液压马达、发电机、整流蓄电励变控制器都放置于海面以上的发电平台上。
液压泵放置在增速箱壳体内，为泵箱一体后放在海水中。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益的效果是1.水下风车的电气、控制部分和液压传动系统都在海面上，只有机械结构的叶轮、增速箱和液压泵合体在海面下，因此水下部件的故障率比背景所述方案低，而且水下的部件体积小，吊装维修方便；2.泵箱合体与泵箱分开相比，不仅没有外面庞大的机舱，对水流的阻碍大大减小，而且外壳浸于海水中，对于增速箱内部润滑油的冷却有很大的好处，无需设计复杂的冷却系统；3.液压式水下风车传动方式与背景中的机械传动方式相比，具有防冲击，能量传输稳定的特点。
图1为本实用新型的液压式水下风车外形示意图；图2为液压式水下风车的系统原理图；图3为桨叶零件示意图；图4为增速箱和液压泵合箱示意图。
图中1、桨叶，2、轮毂，3、增速箱，4、液压泵，5、溢流阀，6、节流阀，7、蓄能器，8、液压马达，9、液压管道，10、发电机，11、整流蓄电励变控制器，12、发电平台，13、塔架。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1、图2所示，本实用新型包括桨叶1、轮毂2、增速箱3、液压泵4、阀控机构、液压马达8、发电机10、整流蓄电励变控制器11、发电平台12和塔架13；两片桨叶1或三片桨叶1通过法兰固定在轮毂2上组成两组叶轮，两组叶轮对称安装在塔架13的两侧并分别与各自的增速箱3主轴连接，两组增速箱3的输出轴分别接各自的液压泵4，两个液压泵4通过共用的液压管道9，经阀控机构与液压马达8连接，液压马达8的输出轴连接发电机10，发电机10输出电通过整流蓄电励变控制器11向外界提供稳定的220V工频电。
所述的阀控机构包括溢流阀5、节流阀6和蓄能器7以液压管道连接而成，溢流阀5一端接油箱，节流阀6和蓄能器7的一端接液压马达8。
叶轮、增速箱3和液压泵4固定在塔架13上并都放入海水中，而阀控机构、液压马达8、发电机10、整流蓄电励变控制器11都放置于海面以上的发电平台12上。
液压泵4放置在增速箱3壳体内，为泵箱一体后放在海水中。
机组通过叶轮捕获海流能，桨叶1的设计原理与风力机相同，都是利用升力产生旋转的机械能使发电机发电，所以被命名为水下风车，但由于海水的密度是风的800多倍，而流速条件比较好的地方也只有2m/s左右，风力机的额定风速一般为12m/s，因此针对海流特性，设计了桨叶1结构如图3所示，桨叶1的翼型依据海水密度和流速设计，而且其弦长比同直径的风力机叶片长，根部为不锈钢圆柱体，增大桨叶的强度。
三个桨叶固定在轮毂上组合成叶轮，叶轮后通过法兰与增速箱主轴连接。液压泵4放置在增速箱3壳体内，设计成泵箱合一结构，液压泵进出油管从箱体穿过，与箱体接触部分用焊接方式完成固定和密封，如图4所示，泵箱合体的外壳直接与海水接触，通过海水对齿轮箱润滑油进行冷却。液压泵通过管道经阀控机构与液压马达之间连接，液压马达的输出轴连接发电机。在海流作用下，两个叶轮同时旋转，并通过各自增速箱带动各自液压泵旋转产生液压能，可采用液压油、纯水或海水作为传动介质，再通过阀控机构推动液压马达旋转，阀控机构中溢流阀5、节流阀6、蓄能器7主要起速度调节、压力稳定等作用，液压马达8再带动发电机10转动，发电机10输出电通过整流蓄电励变控制器11(可购置)向外界提供稳定的220V工频电。安装好两台机组的水下机构固定在塔架13上，在塔架13顶端搭建发电平台12，平台上分别安装两台水下风车的液压马达8，液压马达8输入管道与阀控机构相联，输出管道接到油箱。
选择海水流速、水深合适安装水下风车的场地，打入塔架13桩柱，桩柱的直径和埋土深度依据海流对桨叶的轴向作用和海流、海浪对柱体的作用力，进行强度校核得出，桩柱的高度必须高于海水大潮时的最大高度。
权利要求1.一种液压式水下风车发电装置，其特征在于包括桨叶(1)、轮毂(2)、增速箱(3)、液压泵(4)、阀控机构、液压马达(8)、发电机(10)、整流蓄电励变控制器(11)、发电平台(12)和塔架(13)；两片桨叶(1)或三片桨叶(1)通过法兰固定在轮毂(2)上组成两组叶轮，两组叶轮对称安装在塔架(13)的两侧并分别与各自的增速箱(3)主轴连接，两组增速箱(3)的输出轴分别接各自的液压泵(4)，两个液压泵(4)通过共用的液压管道(9)，经阀控机构与液压马达(8)连接，液压马达(8)的输出轴连接发电机(10)，发电机(10)输出电通过整流蓄电励变控制器(11)向外界提供稳定的220V工频电。
2.根据权利要求1所述的一种液压式水下风车发电装置，其特征在于所述的阀控机构包括溢流阀(5)、节流阀(6)和蓄能器(7)以液压管道连接而成，溢流阀(5)一端接油箱，节流阀(6)和蓄能器(7)的一端接液压马达(8)。
3.根据权利要求1所述的一种液压式水下风车发电装置，其特征在于叶轮、增速箱(3)和液压泵(4)固定在塔架(13)上并都放入海水中，而阀控机构、液压马达(8)、发电机(10)、整流蓄电励变控制器(11)都放置于海面以上的发电平台(12)上。
4.根据权利要求3所述的一种液压式水下风车发电装置，其特征在于液压泵(4)放置在增速箱(3)壳体内，为泵箱一体后放在海水中。
专利摘要本实用新型公开了一种液压式水下风车发电装置。包括叶轮、增速箱、液压泵、阀控机构、液压马达、发电机、整流蓄电励变控制器、发电平台和塔架。两片桨叶或三片桨叶通过法兰固定在轮毂上组成两组叶轮，两组叶轮对称安装在塔架的两侧并分别与各自的增速箱主轴连接，两组增速箱的输出轴分别接各自的液压泵，两个液压泵通过共用的液压管道，经阀控机构与海面上发电平台上的液压马达连接。叶轮的桨叶依据海水密度、流速设计，液压泵放置在增速箱壳体内，设计为泵箱合一，外壳体直接与海水接触，利用海水冷却齿轮箱润滑油温升。在海流作用下，叶轮旋转，通过增速箱带动液压泵旋转产生液压能推动液压马达旋转，液压马达再带动发电机输出电能。
文档编号F03B13/00GK2937535SQ200620105770
公开日2007年8月22日 申请日期2006年7月18日 优先权日2006年7月18日
发明者李伟, 林勇刚, 刘宏伟, 马舜 申请人:浙江大学