[发明专利]用于驱动发电装置的万向多级竖直轴水力风力转换机械

说明书

本发明涉及利用水能，包括非筑坝的江、河、湖、海、洋、人工渠堰的水流、浪涌、波能及风能转化为机械能的装置，具体是用于驱动发电装置的万向多级竖直轴水力风力转换机械，包括导流板、转子盘、定子盘和主轴，所述导流板与定子盘的内圆切线呈45°夹角状态，从而使水能和风能导向轮机叶片产生力矩，风和水可以从装置任意方向的相邻导流板之间的通道进入且装置迎水和迎风面积占总面积的90%以上，同时由于轮机叶片设置的角度，大推力的风和水还是在推动转子盘旋转，直至导流板在持续增加的推力下偏转至顺水和顺风位置，水和风都成了过堂水和风，避免了装置本身过度受力。

技术领域

本发明涉及利用水能，包括非筑坝的江、河、湖、海、洋、人工渠堰的水流、浪涌、波能及风能转化为机械能的装置，具体是用于驱动发电装置的万向多级竖直轴水力风力转换机械。

背景技术

在风力机中，小型风力机是在3-5级风使用风速4-8m/s，采风效率0.15-0.35，大中型风力机是在5-9级风，使用风速一般是在10-15m/s，最常用13m/s。从能量公示E=ρV³可知风从0-17级风速从0-60m/s，风级越大，风速越高，能量就越大。整个风力发电机所使用的风力基本上是9级以下，风速在25m/s以下。当风速10m/s时每平米的风能是0.6kw，在相当7级风时风速15m/s能量是每平米2.025kw。当风在9级时，风速25m/s每平米风能10kw，现有风力发电机在风速13m/s以上时采风效率反而又在下降，目前风力发电机效率一般0.4，很好情况下0.47。但风的级别越大，风功率却上升很快，如11级风30m/s每平米功率17.4kw，而风力发电机却采集不上，大部分流失了。

在水力发电的水力机中以各种高低筑坝式以高水位落差的水轮机为主，这些电站的功率强大、技术成熟，但投资巨大，建造周期长，选址要求高，选址的自由度小，对地质环境影响大，筑坝电站毕竟是少数，地球上最广泛水能还是在普通江河海洋的自流水及经过人工适当改造的人工渠堰的水流如中国成都市都江堰和海洋里的浪涌。江河海洋流动水携能是巨大的。如3.3m/s每平米的水能就是17.9kw，而30m/s每平米的11级风携能才17.4kw，这是由于水、风密度差近800倍，所以他们的能量密度差也是如此之大，虽然自流水能如此之大分布范围又广，但至今也没有自流水能发电装置应用，实是遗憾。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于驱动发电装置的万向多级竖直轴水力风力转换机械，它能提供不筑坝的自流水能、风能场中，用竖直多级结构把水能、风能能级分段采集，且用大面积引流，多点切线加力于机械转子叶片，来推动机械转子旋转进而驱动发电机发电，适合于各处，定向的包括江、河、渠堰的水流；不定向的包括海洋水流、浪涌能、风能的地方使用，其结构简单，安装自由度大，采集能级的幅度宽。在那些大电网无法供电又需要电且又有方便水能、风能的地方可自建电源；而在水力、风力资源都丰富的地方可以发电并网。在海洋上，由于风和浪涌是伴生的，进一步可做成水力发电和风力发电同一浮动平台共建，只是水电、风电各有自己的发、供电系统，最后整合外送。

本发明包括自流水力机、风力机、涡流水力机三种技术方案：

1、自流水力机

自流水力机安装在水上浮动平台下悬吊在水体中，平台上是发电机的浮动水力发电系统。

图1为万向N级竖直轴自流水力机中一级的竖向剖面图；

图2为万向N级竖直轴自流水力机中一级的横向剖面图。