专利名称：一种新型结构水轮机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种新型结构水轮机，属于海洋能技术应用领域。
背景技术：
随着社会的发展，对于电能的需求激增，但化石能源没有节制的消耗造成环境日益恶化C02的含量是50万年以来的最高值，近150年C02含量增长量超过过去2万年的增长量；甲烷气体含量比1850年增加了一倍；此外煤炭、石油等化石能源的储量有限，不远的将来就会枯竭。能源的严峻形势和巨大压力迫使各国纷纷将目光投向可再生能源的开发利用工作。占地球表面71%的海洋，作为资源的宝库是地球上尚未充分开发利用的最大领域，蕴藏着大量未开始利用的潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等海洋能，上述五种海洋可再生能源理论储量为70多亿千瓦，是目前全世界发电能力的十几倍，其开发利用是解决未来人类能源问题的一个重要途径，海洋可再生能源的开发利用潜力巨大，同时也是新能源开发的大势所趋。我国海域辽阔，海岸线绵长，海洋能储量丰富，海洋潮流能总储量1395万千瓦、波浪能1285万千瓦、潮汐能总储量2179万千瓦都处于世界前列，具有极大的开发潜力。其中潮流能可与世界潮流能资源最好的地区相媲美，存在诸多功率密度、理论储量和开发利用环境都非常优越的水道。加之海洋潮流能能量更加集中(能量密度约是风能的4倍，太阳能的30倍)、载荷稳定可预测性强等优势，因此我国海洋潮流能亟待加大开发力度。潮流能水轮机按其工作原理分，有阻力型、升力型和混合型三种。阻力型以叶片受到流体阻力为主要驱动力，升力型水轮机主要依靠叶片受到升力推动水轮机转动，混合型水轮机由阻力和升力共同提供驱动力。阻力型水轮机工作效率较低，但自起转能力强，适用于低流速水道；升力型水轮机在高流速工况下效率高，但叶片具有零转矩工作区域，存在获能盲点且容易发生空蚀现象。混合型水轮机现在研究的比较少，国内外没有相关的专利和技术。其中刚性叶片和柔性叶片的连接方式国内外还没有比较成熟的技术。
发明内容为了克服现有潮流能水轮机存在的结构简单、获能系数低、刚性叶片和柔性叶片不能同时使用的不足及缺陷，本实用新型提出了一种新型结构水轮机，使用该水轮机能够综合刚性叶片和柔性叶片的优点，提高水轮机的获能系数，充分利用潮流能发电。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所述的新型结构水轮机由刚性叶片、柔性叶片、中间轴、键、轮毂及其他连接部件组成。所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片同时安装在水轮机上，潮流流经水轮机时，刚性叶片和柔性叶片所受到的作用力方向一致，从而能够综合刚性叶片和柔性叶片的优点，提高水轮机的获能系数。所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片可以直接连接在一起，柔性叶片安装在刚性叶片的空挡中，先安装上下轮毂，之后安装下轮毂上的单固定块，然后再安装刚性叶片到单固定块上，继而安装上轮毂上的固定块，最后在刚性叶片上安装柔性叶片，靠紧固螺栓固定。采用这种连接方式时，柔性叶片获得的推力通过刚性叶片传递给发电机，刚性叶片获得的推力直接传递给发电机；所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片可以间接连接在一起，柔性叶片和刚性叶片均固定在轮毂上，先安装上下轮毂，之后安装下轮毂上的双固定块，并安装刚性叶片和固定钢管到双固定块上，然后安装柔性叶片到固定钢管上，最后安装上轮毂上的双固定块。采用这种连接方式时，柔性叶片获得的推力通过轮毂传递给发电机，刚性叶片获得的推力也通过轮毂传递给发电机，刚性叶片和柔性叶片不关联，但同时起作用；所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片的两种连接方式，既可以用于水平轴水轮机，也可以适用于竖直轴水轮机。所述新型结构水轮机中刚性叶片和柔性叶片的连接方式是可以调节的，刚性叶片和柔性叶片可以根据需要改变形状、大小、数量；所述的刚性叶片截面为机翼的截面形状，这种截面更易获得更多的潮流能。所述的柔性叶片为三角形或六边形，可以有不同的弦弧比和边弧比。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点一是把刚性叶片和柔性叶片有机地结合在一起，能获得比较大的能量发电。二是这种水轮机集中了刚性叶片和柔性叶片的优点，启动简单，扭矩大。三是这种水轮机可以方便地调节刚性叶片或柔性叶片的各项参数，以期获得更多的潮流能。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作详细说明
图1为刚性叶片和柔性叶片直接连接的水轮机结构；图2为刚性叶片和柔性叶片间接连接的水轮机结构；图中1.中间轴，2.键，3.轮毂，4.刚性叶片，5.柔性叶片，6.固定螺栓，7.固定套，8.单固定块，9.中间轴，10.键，11.轮毂，12.刚性叶片，13.柔性叶片，14.固定
钢管，15.固定套，16.双固定块具体实施方式
在
图1中，新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片采用直接连接方式进行连接。 先安装键2到轴1，然后安装上下轮毂3，之后先安装下轮毂3上的单固定块8，并安装刚性叶片4到单固定块8上，然后安装上轮毂3上的单固定块8，最后在刚性叶片4上安装柔性叶片5，靠紧固螺栓6固定。采用这种连接方式时，柔性叶片5获得的推力通过刚性叶片4 传递给发电机，刚性叶片4获得的推力直接传递给发电机。各部件运动形式详细描述如下 柔性叶片5作用于刚性叶片，刚性叶片4传递力矩给轮毂3，轮毂3通过键2把力矩传递给中间轴1，中间轴1把力矩传递给发电机。整个水轮机整体转动，两端装有轴承固定。[0034]在图2中，新型结构水轮机的刚性叶片和柔性叶片采用间接连接方式。先安装键 10到中间轴9，然后安装上下轮毂11，之后先安装下轮毂11上的双固定块16，并安装刚性叶片12和固定钢管14到双固定块16上，然后安装柔性叶片13到固定钢管14上，靠固定套15固定，最后安装上轮毂11上的双固定块16。采用这种连接方式时，柔性叶片13获得的推力通过轮毂11传递给发电机，刚性叶片12获得的推力也通过轮毂11传递给发电机， 刚性叶片12和柔性叶片13不关联，但同时起作用。各部件运动形式详细描述如下柔性叶片13作用于固定钢管14，固定钢管14通过双固定块16把力矩传递给轮毂11，刚性叶片12 通过双固定快传递力矩给轮毂11，轮毂11通过键10把力矩传递给中间轴9，中间轴9把力矩传递给发电机。整个水轮机整体转动，两端装有轴承固定。以上对本实用新型及其实施方式的描述是示意性的，没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，进行其他实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种新型结构水轮机，其特征在于，所述新型结构水轮机若刚性叶片和柔性叶片采用直接连接方式进行连接，包括中间轴(1)，安装在中间轴(1)上的键(2)，通过键(2)与中间轴(1)连接的上下轮毂(3)，安装在下轮毂(3)上的单固定块(8)，安装在单固定块(8)上的刚性叶片(4)，安装在上轮毂上的单固定块(8)，以及靠紧固螺栓(6)固定在刚性叶片(4) 上的柔性叶片(6)组成；若若刚性叶片和柔性叶片采用间接连接方式进行连接，包括中间轴(9)，安装在中间轴(9)上的键(10)，通过键(10)与中间轴(9)连接的上下轮毂(11)，安装在下轮毂(11)上的双固定块(16)，安装在双固定块(16)上的刚性叶片(12)和固定钢管 (14)，靠固定套(15)固定在固定钢管(14)上的柔性叶片(13)，以及安装在轮毂(11)上的双固定块(16)组成。
2.根据权利要求1所述的一种新型结构水轮机，其特征在于，所述新型结构水轮机的刚性叶片截面为机翼的截面形状，这种截面更易获得更多的潮流能。
3.根据权利要求1所述的一种新型结构水轮机，其特征在于，所述新型结构水轮机的柔性叶片形状为弦弧比和边弧比可调的三角形或六边形。
专利摘要本实用新型涉及到一种新型结构水轮机，属于海洋能技术应用领域。本实用新型根据水轮机刚性叶片和柔性叶片的运行特点，提出两种刚性叶片和柔性叶片的连接方式，一种是刚性叶片和柔性叶片直接连接，柔性叶片安装于刚性叶片的空档之中，柔性叶片通过刚性叶片把作用力传递给发电机。另一种是刚性叶片和柔性叶片间接连接，刚性叶片和柔性叶片均固定在轮毂上，同时作用于轮毂，把合力传递给发电机。本实用新型所涉及的一种新型结构水轮机启动便捷，具有了柔性叶片水轮机的优点；可以承受大的力矩和高的水流速度，具有了刚性叶片水轮机的优点；同时这种水轮机的获能系数比单独使用刚性叶片或柔性叶片的水轮机的获能系数要高很多。本实用新型适用于不同海域的潮流能发电项目。
文档编号F03B13/00GK202108635SQ201120098698
公开日2012年1月11日 申请日期2011年4月7日 优先权日2011年4月7日
发明者乔娟娟, 单忠德, 张敏, 张静, 战丽, 戴军 申请人:机械科学研究总院先进制造技术研究中心