[实用新型]一种根据转速改变水轮机转动惯量的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于流体机械领域，涉及到一种潮流能发电装置，具体是涉及到一种根据转速改变水轮机转动惯量的装置。

背景技术

能源是社会发展和经济增长的基本动力，是人类赖以生存的基础。当今社会主要依赖于传统的化石能源，而随着经济的增长和人口的增加，能源消耗大幅增加，化石能源日益耗尽。并且，过多使用化石能源地球的环境也越来越恶化。而海洋能源被认为是最后的资源宝库，开发利用潮流能越来越成为趋势。

潮流能水轮机是把水流的能量转换为旋转机械能的动力机械。由于水轮机初始状态不同，并且存在摩擦、水流阻力等外界影响，使水轮机启动速度相对缓慢，因此改善水轮机启动速度至关重要。本实用新型为了减少水轮机的启动时间，提出根据转速改变水轮机转动惯量的装置。

实用新型内容

针对现有技术中水轮机启动时间较长的问题，本实用新型提供一种根据转速改变水轮机转动惯量的装置，该装置通过转速改变水轮机的转动惯量，从而增大水轮机启动扭矩，减少水轮机的启动时间。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种根据转速改变水轮机转动惯量的装置，包括垂直轴水轮机和水平轴水轮机两类。通过在装置中设置加速装置，增加启动转动扭矩，进而增大启动转动加速度。

所述的垂直轴水轮机包括主轴A、轮毂A、悬臂轴、叶片A、加速装置。通过在垂直轴水轮机中设置加速装置，增加启动转动扭矩，增大启动转动加速度。

所述的悬臂轴为空心结构，三个悬臂轴的一端通过轮毂A固定在主轴A上，相邻悬臂轴之间的角度为120度；三个悬臂轴的另一端分别与叶片A连接。

所述的加速装置设置于悬臂轴中，包括两种：一种是依靠离心力被动加速的弹簧和小球；另一种是主动人为控制加速的丝杠装置。

当所述的加速装置为弹簧和小球时，弹簧一端与主轴A上的轮毂A连接，弹簧另一端与小球连接，水平轴水轮机中弹簧一端与主轴B(5)上的轮毂B(6) 连接，弹簧另一端与小球连接；在外力作用下，小球能够压缩或拉伸弹簧，在悬臂轴中做往复运动；水轮机在海水或潮流作用下开始旋转，由于离心力作用，小球在悬臂轴中往复运动，增大水轮机启动转动扭矩，缩短水轮机启动时间。

当所述的加速装置为丝杠装置时，丝杠装置一端与主轴A上的轮毂A连接，另一端水平固定在悬臂轴中；水平轴水轮机中丝杠装置(9)与主轴B(5)上的轮毂B(6)连接，并固定在三个空心叶片B(7)上；水轮机在海水或潮流作用下开始旋转，启动丝杠装置开关，丝杠装置中的钢球能够在螺杆上回旋运动，而钢球运动的速度，可以改变垂直轴水轮机的速度，增大转动扭矩。

所述的丝杠装置结构如图4(b)，丝杠装置包括电机、外部结构、钢球，螺杆；所述的电机位于丝杠装置的一端，通过遥控开关，让电机齿轮旋转，从而带动螺杆运动，让钢球在螺杆上做直线运动，改变开关上的调速器，可以控制电机加减速运动；丝杠装置的另一端与主轴A上的轮毂A连接。所述的钢球套在螺杆上；所述的螺杆固定在外部结构上。

所述的水平轴水轮机包括主轴B，轮毂B，空心叶片B和加速装置。

所述的空心叶片B为空心结构，三个空心叶片B的一端通过轮毂B固定在主轴B上，相邻的空心叶片B之间的角度为120度。

所述的加速装置包括两种：一种是依靠离心力被动加速的弹簧和小球；另一种是主动人为控制加速的丝杠装置。水平轴的加速装置结构与垂直轴水轮机相同，安装在叶片B的内部。

采用上述技术方案，水轮机放置于海里或者河流当中，水轮机在海水或潮流的作用下开始旋转。而水轮机的启动时间长短主要与转动加速度的大小有关。水轮机的的转动是一定的。根据(α为转动加速度，M为转动扭矩，J为转动惯量)。为了增大启动转动加速度，有两种方案，第一种方案是需要减小J转动惯量，而水轮机J转动惯量与水轮机的叶片位置有关，以及与叶片质量相对于转轴的分布情况有关，这样则需要改变悬臂轴的长短或者改变叶片的大小，增加了成本，因此不可取。第二种方案是增加启动转动扭矩，这样启动转动加速度就能增大。

本实用新型的有益效果：首先改变转速装置易于制作，结构简单，能起到明显的加速效果。并且当水轮机转速很高时，改变转速装置不影响水轮机工作。

附图说明 图命名

图1为一种根据转速改变垂直轴水轮机转动惯量的装置的结构图；

图2为一种根据转速改变水平轴水轮机转动惯量的装置的结构图；

图3(a)为垂直轴水轮机俯视图；图3(b)为水平轴水轮机主视图；