[发明专利]水平轴海流能发电机变桨距装置及其水平轴海流能发电机

摘要

水平轴海流能发电机变桨距装置及其水平轴海流能发电机，变桨距装置包括为电机或液压马达的驱动件、通过联轴器与驱动件的输出轴固接的丝杆、套在丝杆上与丝杆螺纹连接的推盘，丝杆的左端由一对向心推力轴承支撑，丝杆的右端伸入主轴法兰及主轴的中心孔左端，丝杆与主轴法兰及主轴的中心孔左端之间构成第一滑动轴承，主轴的右端安装有电滑环或者液压滑环，推盘的各个侧面分别固定有一齿条，各个齿条啮合有一齿轮，各个齿轮通过变桨法兰与对应桨叶的根部固接，变桨法兰与轮毂壁之间构成第二滑动轴承，所述驱动件的左端安装有角度传感器。本发明可实现大于180°的变桨距角度，从而实现双向发电，并能进行统一变桨，且运行平稳。

主权项

1.水平轴海流能发电机变桨距装置，其特征在于：包括为电机或液压马达的驱动件、通过联轴器与驱动件的输出轴固定连接的丝杆、套在丝杆上与丝杆螺纹连接的推盘，所述推盘具有等间隔角度设置的多个侧面，推盘与丝杆构成丝杆螺母副，丝杆螺母副将驱动件的输出轴以及丝杆的旋转运动转化为推盘的直线运动，丝杆的左端由一对向心推力轴承支撑，该对向心推力轴承可承受来自丝杆的向左或向右的轴向力，从而克服海流能作用下桨叶的旋转力矩对丝杆施加的轴向力，对电机或液压马达起到一定保护作用，丝杆的左端穿过所述向心推力轴承与所述联轴器固定连接，丝杆的右端伸入主轴法兰及主轴的中心孔左端，并与主轴法兰及主轴的中心孔左端可转动地滑动连接，丝杆与主轴法兰及主轴的中心孔左端之间构成第一滑动轴承，所述主轴法兰以及主轴内部挖空形成所述中心孔，主轴通过滚动轴承可转动地支撑在海流能发电机的箱体上，主轴转动以带动海流能发电机的发电机组发电，所述驱动件的左端安装有用于测量所述驱动件旋转角度的角度传感器；当驱动件为电机时，主轴的右端安装与电机电源连接的第一电滑环以及与传感器电源连接的第二电滑环，电机电源与第一电滑环的静环连接，传感器电源与第二电滑环的静环连接，第一电滑环和第二电滑环的动环均随主轴一并转动，第一电滑环的动环通过穿设在主轴和丝杆内的电源线与所述电机连接，第二电滑环的动环通过穿设在主轴和丝杆内的电源线与所述角度传感器连接，所述第一电滑环和第二电滑环可以分别避免主轴转动引起的给电机供电以及给角度传感器供电的电源线缠绕，当驱动件为液压马达时，主轴的右端安装与液压站连接的液压滑环以及与传感器电源连接的第二电滑环，液压站与液压滑环的静环连接，传感器电源与第二电滑环的静环连接，液压滑环和第二电滑环的动环均随主轴一并转动，液压滑环的动环通过穿设在主轴和轮毂内的液压管路与所述液压马达连接，第二电滑环的动环通过穿设在主轴和丝杆内的电源线与所述角度传感器连接，所述液压滑环和第二电滑环可以分别避免主轴转动引起的给液压马达供油的液压管路以及给角度传感器供电的电源线缠绕；同时主轴内部挖空可以减轻重量，减少了变桨距带来的惯性，使得海流能发电系统更加平稳可靠；采用螺纹传动可以实现自锁，也即推盘的移动无法带动丝杆转动，因此与齿轮固定的桨叶无法带动丝杆转动，这样可以防止桨叶在水流作用下顺桨，不需要额外的限位装置，同时变桨距装置失效时可以做定桨机组使用；所述推盘具有的侧面数目与水平轴海流能发电机的桨叶数目一致，推盘的各个侧面分别固定有一平行于丝杆布置的齿条，各个齿条分别可滑动地安装在一齿条导轨内，在齿条导轨的限位作用下，齿条和推盘在丝杆的转动作用下沿齿条导轨滑动，各个齿条分别啮合有一齿轮，各个齿轮的端面与一桨叶的根部垂直布置，各个齿轮通过一变桨法兰与对应桨叶的根部固定连接，变桨法兰的一端通过螺钉与齿轮固定连接，变桨法兰的另一端通过螺钉与桨叶的根部固定连接，所述向心推力轴承、丝杆、推盘、齿条、齿轮均设置在海流能发电机的所述轮毂内，所述角度传感器、驱动件、联轴器设置在海流能发电机的轮毂外部的前端壳体内，所述变桨法兰与轮毂壁可转动地滑动连接，变桨法兰与轮毂壁之间构成第二滑动轴承，通过齿条的移动带动齿轮转动以使变桨法兰转动从而实现桨叶的桨距角的调节，在齿轮轴的两侧和轮毂壁上对应开有给第二滑动轴承供油的润滑油路，通过轮毂内存有的润滑油以及轮毂的转动对润滑油路进行供油，以保证第二滑动轴承润滑的良好，有利于其抗磨性能的提高以及延长其使用寿命；采用齿轮齿条机构作为液压变桨距装置的执行机构，可以实现大于180°的变桨距角度，适合海流能双向来流的作用，当来流方向相反时，可以通过调节丝杆的转动方向和角度来移动齿条进而调整桨叶的桨距角以适应海流的来流方向，从而实现双向发电；此外，齿轮齿条机构能进行多个叶片的统一变桨距调节；所述水平轴海流能发电机变桨距装置还包括控制器，所述角度传感器的输出端与控制器连接，控制器与所述驱动件的输入端连接，所述电机电源连接控制器后再连接第一电滑环的静环，所述液压站连接控制器后再连接液压滑环的静环，所述角度传感器电源连接控制器后再连接第二电滑环的静环，所述角度传感器反馈给控制器的信号线通过第三电滑环连接控制器，第三电滑环的动环连接角度传感器的输出端，第三电滑环的静环连接控制器，第三电滑环可以避免主轴转动引起的角度传感器和控制器之间所连接的信号线缠绕；在桨叶的叶尖速比偏离最佳尖速比时，控制器发出控制指令使所述驱动件的输出轴转动，驱动件的输出轴通过联轴器带动丝杆转动，丝杆转动带动与其螺纹连接的推盘作直线运动，固定在推盘的各个侧面的齿条与推盘一起沿所述齿条导轨滑动，从而带动与各个齿条啮合的齿轮转动，齿轮通过变桨法兰带动各自的桨叶通过第二滑动轴承绕其自身中心轴线发生转动，从而调节桨叶的桨距角发生变化，角度传感器将测量的驱动件旋转角度反馈给控制器，直到达到目标的变桨距角度，最终实现多个桨叶的变桨距调节；所述轮毂包括轮毂壁、固定在轮毂壁前端的轮毂前端盖，所述轮毂壁通过固接在其后端的所述主轴法兰与主轴固定连接，主轴法兰与主轴一体连接或分体固定连接，在变桨法兰与轮毂壁之间、齿轮与变桨法兰之间、轮毂前端盖与轮毂壁之间，主轴法兰与轮毂壁之间均装有密封件，密封件起到密封作用以防止海水灌入到轮毂内部，其中变桨法兰和轮毂壁之间的密封件为动密封件。