[发明专利]一种水平轴潮流能水轮机叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种水平轴潮流能水轮机叶轮，属于海洋能可再生能源开发领域。用于提高大功率水平轴潮流能水轮机的获能效率，自启动性能以及优化的水轮机叶片安装方式。

背景技术

国际能源局势日趋紧张，新能源的开发与利用已经成为人们必然的选择。近年来，潮流能作为一种清洁、可再生能源，其开发利用备受关注。目前潮流能获能装置分为水平轴潮流能水轮机和竖直轴潮流能水轮机两大类，水平轴潮流能水轮机以其效率高、运行平稳得到广泛应用。我国多为半日潮即每天涨落两次且流速偏低，由于水轮机自启动能力不理想，需要启动流速过高，致使水轮机每天大部分时间将不能工作，极大的降低了潮流能捕获量，损失大量能源；水平轴潮流能水轮机捕获潮流能主要依靠叶片阻水产生扭矩，水轮机叶片是由各个截面上的翼型根据一定安装角组合而成，现在采用的叶根形式导致叶根部分翼型基本不做功，对水平轴潮流能水轮机的获能效率造成不良影响；现在水轮机采用的法兰盘安装形式安装过程复杂，不能准确保证叶片安装角，且常有腐蚀的情况发生。

发明内容

为克服现有水平轴潮流水轮机的弱点，本发明提供一种水平轴潮流能水轮机叶轮，以改善水平轴潮流能水轮机的整体性能，提升潮流能捕获能力的一种叶片形式合理、效率高、运行安全稳定可靠的水轮机叶轮。

本发明采用的技术方案是：一种水平轴潮流能水轮机叶轮，它包括一个轮毂和周向均匀设置在轮毂上的几个叶片，它还包括设置在叶片上的附翼和驱动附翼转动的旋转控制机构，所述轮毂的周边设有与叶片数相对应的叶片连接座，所述叶片连接座与轮毂之间的夹角a为6-8度角，叶片连接座采用槽形结构，轮毂中间采用中空结构，叶片采用中空流线型结构，在叶片的叶根处固定连接一个叶片连接块，叶片连接块与采用槽形结构的叶片连接座相配合，并采用轮毂定位销把叶片连接块固定在叶片连接座的槽形结构中；所述旋转控制机构设置在中空的轮毂和叶片中，并设有轴承支撑结构，位于轮毂中空结构中的伺服电机经联轴器连接驱动轴，固定在驱动轴端部的驱动轴齿轮与固定在从动轴端部的从动轴齿轮相啮合，从动轴与位于叶片表面的附翼固定连接；由蓄电池供电的伺服电机依次经驱动轴、驱动轴齿轮、从动轴齿轮和从动轴控制附翼的开合，在转速传感器测得的转速高于预设的叶轮转速时，控制器控制伺服电机使附翼位于闭合状态，在转速传感器测得的转速低于预设的叶轮转速时，控制器控制伺服电机使附翼位于打开状态。

所述轮毂采用三角形结构，在轮毂的三边各设置一个叶片。

所述转速传感器设置在本体内的转速传感器固定支架上，与固定在主轴上的测速齿轮位置相配合。

上述技术方案提出了叶片与附翼的解决方式，该装置通过测速齿轮测量主轴转速，当主轴转速低于预设工作转速时则判定处于启动状态，通过传感器将信号传递给位于轮毂罩内的控制器，控制器控制固定于固定垫板的伺服电机，伺服电机驱动驱动轴转动，通过齿轮传动使附翼张开一定角度，使得叶片获得更大阻水面积，提高对潮流能能量的利用率，使得在低速，非迎流等条件下也能顺利启动。而当主轴转速高于预设值时，判定为工作状态，将通过相同机制控制附翼收回，保证水轮机正常、稳定运行。

按照该技术方案，当水平轴潮流能水轮机在水里时，在来流条件不好，水轮机低转速的情况下，叶片附翼展开增大阻水面积，产生更大力矩，有效利用海水能量，使水轮机能够在较低来流状态下启动或维持运行，当来流条件理想，水轮机运行转速较高时收回附翼，减小叶片阻力，使潮流能水轮机稳定运行，该技术方案较变桨运行等方案具有更高的稳定性，以及更强的可操作性，十分适宜水平轴潮流能水轮机使用，可以使水平轴潮流能水轮机具有在较恶劣情况下的运行能力。

本发明的有益效果是：这种水平轴潮流能水轮机叶轮包括轮毂、叶片、附翼和驱动附翼转动的旋转控制机构，叶片连接座与轮毂之间的夹角a为6-8度角，叶片连接座采用槽形结构，轮毂中间采用中空结构，叶片采用中空流线型结构，在叶片的叶根处固定连接一个叶片连接块，叶片连接块与采用槽形结构的叶片连接座相配合，并采用采用轮毂定位销把叶片连接块固定在叶片连接座的槽形结构中。旋转控制机构设置在中空的轮毂和叶片中，并设有轴承支撑结构。控制器根据叶轮转速控制伺服电机依次经驱动轴、驱动轴齿轮、从动轴齿轮和从动轴控制附翼的开合。该水轮机叶轮改善了水平轴潮流能水轮机的整体性能，提升了潮流能捕获能力，是一种叶片形式合理、效率高、运行安全稳定可靠的水轮机叶轮。

附图说明

图1是一种水平轴潮流能水轮机叶轮的结构图。

图2是一种水平轴潮流能水轮机叶轮的叶片剖视图。