[实用新型]一种水平轴潮流能发电装置叶轮

说明书

本实用新型公开了一种水平轴潮流能发电装置叶轮，包括叶轮主体，所述叶轮主体由轮毂、导流罩与叶片主翼组成，且导流罩设置于轮毂的前端外表面，所述轮毂的外表面设有叶片主翼，所述叶片主翼的顶端设有过度翼，所述过度翼的内侧惯出设置有二号碳纤维叶尖小翼变翼轴，所述过度翼的顶端设有叶尖小翼，所述叶尖小翼的内侧贯穿设置有一号碳纤维叶尖小翼变翼轴，所述叶片主翼的内侧设有叶素压力中心与变桨轴，且变桨轴设置于叶素前缘与叶素压力中心之间的弦线上，所述叶片主翼的后侧设有叶根襟翼，所述叶根襟翼的内侧贯穿设置有碳纤维襟翼变翼轴。本实用新型的有益效果为提高能量的捕获效率，提高长期运行的可靠性，缩减发电成本。

技术领域

本实用新型涉及可再生能源开发技术领域，具体为一种水平轴潮流能发电装置叶轮。

背景技术

随着化石能源濒临枯竭及环境污染日益严重，世界各国逐渐把目光投向了占地球面积70％的海洋。在诸多海洋能源中潮流能因其储量大、能量密度高及流速流向有着很强的规律性，而成为当前研究的热点。潮流能机组能量转化过程为通过叶轮捕获潮水动能并将其转化为旋转机械能，再通过机械传动装置将旋转机械能传递到发电机，发电机转动产生电能的过程。

为保证机组在双向往返潮流下都能发电，需使叶轮始终对准来流方向。通常可采用机舱偏航及叶片变桨两种对流技术，但因其动密封结构长期在海洋环境下运行存在极大的可靠性隐患。德国Voith潮流能机组采用定桨对称翼型结构以适应双向潮流，但因叶片安装角为零导致潮流能捕获效率低；我国东北师范大学提出了无源可变安装角叶轮结构，但因采用零弯度对称翼型叶片结构导致捕获能量效率较低，因此急需设计一种水平轴潮流能发电装置叶轮来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水平轴潮流能发电装置叶轮，以解决上述背景技术中提出的捕获能量效率较低，长期运行存在极大的可靠性隐患的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种水平轴潮流能发电装置叶轮，包括叶轮主体，所述叶轮主体由轮毂、导流罩与叶片主翼组成，且导流罩设置于轮毂的前端外表面，所述轮毂的外表面设有叶片主翼，所述叶片主翼的顶端设有过度翼，所述过度翼的内侧惯出设置有二号碳纤维叶尖小翼变翼轴，所述过度翼的顶端设有叶尖小翼，所述叶尖小翼的内侧贯穿设置有一号碳纤维叶尖小翼变翼轴，所述叶片主翼的内侧设有叶素压力中心与变桨轴，且变桨轴设置于叶素前缘与叶素压力中心之间的弦线上，所述叶片主翼的后侧设有叶根襟翼，所述叶根襟翼的内侧贯穿设置有碳纤维襟翼变翼轴。

优选的，所述叶片主翼的数量为三组，所述叶片主翼围绕轮毂呈环形等距排布。

优选的，所述变桨轴的外表面设有设有变桨轴承，所述变桨轴与变桨轴承组成转动结构，所述叶片主翼与变桨轴组成转动结构。

优选的，所述轮毂的内壁焊接有限位块，所述限位块的数量为三组，所述限位块呈环形等距排布。

优选的，所述叶尖小翼与一号碳纤维叶尖小翼变翼轴组成转动结构，所述一号碳纤维叶尖小翼变翼轴的两端皆焊接于过度翼的内侧。

优选的，所述过度翼与二号碳纤维叶尖小翼变翼轴组成转动结构，所述叶根襟翼与碳纤维襟翼变翼轴组成转动结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该水平轴潮流能发电装置叶轮，提高能量的捕获效率，提高长期运行的可靠性，缩减发电成本；

(1)设置有叶根襟翼、变桨轴、过度翼及叶尖小翼，通过变桨轴将叶片主翼与轮毂连接且变桨轴位于叶素压力中心之前，在水流方向改变时可以在叶片主翼上产生变桨力矩使其转动方向完成变翼，同时能够通过水流推动过度翼、叶尖小翼及叶根襟翼发生偏转，利用上述自变桨变翼结构的设计，实现了叶片无能量消耗变桨变翼以适应双向往返潮流，并通过叶根襟翼有效的解决了因对称翼型叶片无弯度所导致捕获效率低的问题，与此同时通过叶尖小翼的偏转减少了因叶片前后表面压差所产生的诱导阻力，从而进一步提升叶轮捕获潮流效率。