潮流能发电装置的制造方法_2

文档序号:9543263阅读:来源:国知局
内。然而,本发明对内框架2与外框架1之间的固定方式不作任何限定。
[0033]至少一个内框架2、至少两个水轮机3、至少一根中心轴4、至少一个发电机5和至少三个轴承6共同形成一个内置模块。于实际应用中,可先将至少两个水轮机3、至少一根中心轴4、至少一个发电机5和至少三个轴承6固定在内框架2内,然后将至少一个内框架2固定在外框架1内,从而实现潮流能发电装置100的模块化安装。具体而言,内置模块的安装可在岸上进行,然后将内置模块吊入置于海中的外框架1内和外框架1进行固定,如此实现海面上的安装作业,大大简化安装程序,减少安装时间,降低海洋中安装难度。
[0034]传统的海洋能发电装置需要在海里进行维修。这样维修非常困难且费用庞大。然而,本发明的潮流能发电装置100可直接将内置模块从海中取出进行维修或更换,实现潮流能发电装置100的海面上快速更换和维修,大大降低了维修成本,使得潮流能发电装置100的商业化得以实现。通过设置可分离的外框架1和内框架2,克服了现有技术中安装和维修都必须在海里实施的难题。
[0035]通过将至少一个内框架2可分离地设置于外框架1,突破了现有传统海洋潮流能发电装置无法实现规模化的弊端。目前世界上最大的海洋潮流能发电单台机组的发电量为
1.2兆瓦,然而本发明的潮流能发电装置单台机组的发电量为5兆瓦,远远高于现有的海洋潮流能发电装置的最大发电量。
[0036]至少两个水轮机3位于水面下且设置于一个内框架2内。本发明中的至少两个水轮机3为同轴设置且两个水轮机3为垂直轴水轮机。如图1所示,旋转轴垂直于水平面P的水轮机为垂直轴水轮机。
[0037]具体而言,本发明中的“同轴设置”是指两个水轮机3从图1所示的方向上下平行排列,并且位于图1中上方的水轮机3的轴线和位于下方的水轮机3的轴线为同一根直线。同轴设置的两个水轮机3的叶片弯曲方向相同以保证两个水轮机3的旋转方向相同。然而,本发明对水轮机3的数量不作任何限定。于其它实施例中,水轮机3的数量可远远多于两个。通过在垂直于水平面P的水深方向D上设置至少两个水轮机3,可以在不增大水轮机3的尺寸的前提下,大幅度加深潮流能发电装置100深入海里的深度,从而提高发电功率。
[0038]至少一根中心轴4穿设至少两个水轮机3,中心轴4的轴线方向X垂直于水平面P,中心轴4随水轮机3的转动而转动。由于水轮机3本身为中心对称结构,因此本发明中水轮机3的轴线方向即为中心轴4的轴线方向X。
[0039]至少一个发电机5位于水面上,至少一个发电机5连接于中心轴4的一端。于实际应用中,水轮机3的叶片受到潮流的冲击力,从而进行转动。中心轴4与水轮机3之间可为过盈配合,中心轴4随水轮机3的转动而转动。中心轴4的一端与发电机5中的齿轮箱中的齿轮孔为过盈配合。中心轴4的转动带动该齿轮的转动,然后通过齿轮间的相互啮合,将机械能传给发电机5从而驱使发电机5进行发电。
[0040]至少三个轴承6套设中心轴4,至少三个轴承6分别位于两个水轮机3的两侧和中间。具体而言,如图1所示,三个轴承6的其中一个轴承设置于两个水轮机3之间,另外两个轴承6分别位于两个水轮机3的上下两侧。于本实施例中,每根中心轴4上轴承6的数量对应于同一根中心轴4上水轮机3的数量,且轴承6的数量比水轮机3的数量至少多一个以确保无论水轮机3的数量如何增长,每个水轮机3的两侧都具有轴承6。
[0041]通过在水深方向D上设置两个和两个以上的水轮机3,可以在无需加大水轮机3叶片长度的情况下,大大拓展潮流能发电装置100在水深方向D上的深度,从而更加高效地利用潮流能进行发电,大大提高发电功率。设置至少三个轴承6实现对中心轴4的“多点约束”,这样无论中心轴4做的多长,在海水巨大的冲击力下,三个轴承6在分担受力的同时,给予中心轴4至少三点的固定和支撑,克服了现有技术中海洋能发电装置中心轴4无法在海洋中做深的技术难题。
[0042]于本实施例中,潮流能发电装置100还包括水下轴系转动保护装置7,每个水下轴系转动保护装置7包括润滑剂存储箱71、至少六个密封圈72和导管73。润滑剂存储箱71存储有润滑剂74,润滑剂存储箱71位于水面P上。每两个密封圈72对应于一个轴承6且套设于中心轴4上,每两个密封圈72与对应的轴承6和中心轴4之间形成润滑剂腔75。导管73的一端连通润滑剂存储箱71,另一端连通润滑剂腔75。
[0043]于本实施例中,每个内置模块中的导管73和润滑剂存储箱71的数量均为二,两根导管73分别连通润滑剂腔75的两侧和两个润滑剂存储箱71。通过增加导管73的数量以提高填充润滑剂74的速度。然而,本发明对此不作任何限定。于本实施例中,导管73可采用不锈钢制成。
[0044]于第一实施例中,轴承6为滑动轴承,每个润滑剂腔75由两个密封圈72与轴承6和中心轴4形成。具体而言,润滑剂腔75的上下表面由两个密封圈72分别构成,润滑剂腔75的内表面为中心轴4的轴颈部分的外表面,润滑剂腔75的外表面为轴承6的内表面。润滑剂腔75是个横截面是圆环形,纵截面是长方形的环形圆柱。润滑剂74填充于润滑剂腔75中以形成润滑膜从而减小摩擦。于第一实施例中,润滑剂74为不含泥沙等杂质的纯净海水。
[0045]由于潮流对水轮机3的冲击力巨大,密封圈72长期受到巨大的径向力,很容易发生弹性变形,从而导致密封圈72与中心轴4之间不再密封,即密封圈72与中心轴4之间存在空隙。由于润滑剂74原始是位于润滑剂腔75中,当润滑剂腔75存在空隙后,润滑剂74很可能流失,同时,外面的水也会携带泥沙等杂质从空隙中涌入。
[0046]以下详细介绍本实施例提供的用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置7如何对位于水面下的中心轴4进行保护。
[0047]由于润滑剂存储箱71位于水面P之上,而水轮机3和中心轴4的连接部分位于水面P之下,二者之间存在高度差。根据液体压强的计算公式,压强和深度(取压点到液面之间的高度)呈正比关系。位于润滑剂腔75内的润滑剂74由于由连通有润滑剂存储箱71的导管73输送,在密度一样的情况下,润滑剂腔75与导管73连通处的压强肯定大于同一水深处外部的压强。同时,由于液体能够传递压强,密封圈72密封处受到的内部压强肯定大于密封圈72密封处受到的外部压强。因此,润滑剂腔75始终处于一个“微正压”状态。
[0048]换言之,即便轴承6和中心轴4之间无法实现密封,即密封圈72与中心轴4之间存在空隙,润滑剂74也会在压差作用下不断从润滑剂存储箱71中流入到润滑剂腔75中,然后从空隙流出到密封圈72外,位于外面带有泥沙的水也不会从空隙流入到润滑剂腔75中,从而真正实现对中心轴4的保护作用。
[0049]于实际应用中,导管73还包括接头,通过接头,导管73可实现多路排布,从而三个轴承6内的润滑剂腔75可共用一个导管73的总路连通共同的润滑剂存储箱71。然而本发明对此不作任何限定。
[0050]于本实施例中,用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置7还包括检测模组76,设置于润滑剂存储箱71以检测润滑剂74是否减少。于实际应用中,检测模组76可为红外线感应器,检测润滑剂74于润滑剂存储箱71内的高度是否降低来判段润滑剂74是否减少。检测模组76也可为重力感应器,检测润滑剂74于润滑剂存储箱71内的质量是否减少来判断润滑剂74的量是否发生改变。润滑剂74的减少代表着轴承6的密封性能下降,从而提醒维修人员密封圈72已经老化或者发生了变形需要进行维修和更换。通过设置检测模组76,维修人员能够直观且及时地知道轴系的状态,尤其是密封圈72的使用状态,并及时地对潮流能发电装置100进行维护。
[0051]于实际使用中,用于潮流能发电的水下轴系转动保护装置7可还包括报警模块(图未示),所述报警模块连接所述检测模组76。当检测模组76检测到润滑剂74减少时,报警模块发出警报。
[0052]图3所示为本发明第二实施例提供的潮流能发电装置的俯视图。图4所示为本发明第二实施例提供的潮流能发电装置的主视图。图5所示为根据本发明第二实施例所述的潮流能发电装置的一个内置模块的示意图。图6所示为图5中圆圈标识U的放大示意图。请一并参考图3至图6。
[0053]于第二实施例中,内框架2、水轮机3、中心轴4和发电机5的结构和功能,皆如第一实施例所述,相同元件都以相同标号进行表示,在此不再赘述。以下仅就不同之处予以说明。
[0054]外框架1’可由钢材料焊接而成。于本实施例中,外框架1’包括外套管11和固定粧12。通过在外套管11内浇灌混凝土形成固定粧12。外框架1’通过打粧的方式固定于海底F。
[0055]于本实施例中,外框架1’还具有多个减小水流阻力结构13。多个减小水流阻力结构13位于多根外套管11的迎水侧。通过
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