[发明专利]一种潮流螺旋叶片水轮机

说明书

本发明涉及一种潮流螺旋叶片水轮机，该轴流式水轮机包括主轴，转轮，弧形长叶片与弧形短叶片和导水装置。弧形长叶片与弧形短叶片沿主轴呈螺旋状、间隔设置，弧形长叶片通过轴环连接到主轴上，弧形长叶片与弧形短叶片之间加筋连接，至少有两片弧形长叶片。导水装置利用进水口引导潮流冲击转轮，转轮横向是圆形、纵向呈抛物线形状，用于提高水的流动性。导水装置、转轮连接到水下基础上，主轴后端连接增速器、发电机。当水沿进水口冲击转轮叶片时，弧形长叶片与弧形短叶片分流，主轴转动且转矩相应增大。轴流式转轮采用弧形、螺旋叶片结构可提高水轮机的稳定性和效率。

技术领域

本发明属于水轮机发电技术领域，特别是涉及一种潮流螺旋叶片水轮机。

背景技术

近年来，海洋及河水潮流能的研究、开发正在受到关注和重视，科学地利用地球上普遍的自然落差流动的潮流能资源，有利于提高绿色资源利用率及维护生态及环境资源安全。

潮流发电技术是利用适当的能量转换装置，将海洋及河流动能转换成电能，潮流发电属于一种新型的清洁、可再生能源，是对洁净的海洋及河流资源的进一步利用。从能源一资源一环境一体化来考虑，开发利用潮流能资源可避免建筑大坝，移民损失，更有益于生态环境。

按照结构分类，潮流能水轮机可分为升力式水轮机和阻力式水轮机两大类，现有的潮流能水轮机存在结构简单，效率低的缺陷。从已公布的专利技术来看，潮流能水轮机进入实用阶段还有待进一步改进提高。中国专利申请201410009775.5公开的“空腔无轴自润滑水轮机”，该方案为中空结构，在腔体的外圆周上均布有叶片，具有启动快、稳定性好的优点，但用于潮流发电，效率仍较低，且对水下生物有较大影响。中国专利申请201610073521.9公开了“一种利用潮流能发电的等角螺旋水轮机”，该方案螺旋形叶片沿类锥形轮毂的轴向渐变拉伸形成空间扭曲形状均匀分布设置在类锥形轮毂的外周上做匀速旋转运动，该方案很好地解决了使海洋鱼群顺利通过等难题，但水的流动性较差，结构强度有待优化。鉴于以上需求，本发明推出一种潮流螺旋叶片水轮机。

发明内容

为了完善潮流螺旋叶片水轮机系列，本发明提供一种结构简单、强度高、效率高、适应性强的潮流螺旋叶片水轮机。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种潮流螺旋叶片水轮机，该螺旋叶片水轮机包括主轴，转轮，弧形长叶片、弧形短叶片和导水装置。弧形长叶片与弧形短叶片沿主轴呈螺旋状、间隔设置，弧形长叶片通过轴环连接到主轴上，弧形长叶片与弧形短叶片之间加筋连接，至少有两片弧形长叶片。导水装置利用进水口引导潮流冲击转轮，转轮横向是圆形、纵向呈抛物线形状，用于提高水的流动性。导水装置、转轮连接到水下基础上，主轴后端连接变速器、发电机。当水沿进水口冲击转轮叶片时，弧形长叶片与弧形短叶片分流，主轴转动且转矩相应增大。轴流式转轮采用弧形、螺旋叶片结构可提高水轮机的稳定性和效率。

下面进一步对技术方案进行说明：

弧形长叶片与弧形短叶片沿主轴呈螺旋状，叶片螺旋升角10°～75°，叶片绕主轴总螺旋角为60°～720°，且可以异步螺旋排列，叶片数量2～16片。

圆弧形叶片螺旋牙型弧度为15°～75°，弧形叶片半径与转轮筒半径之比为0.4～0.7，叶片螺旋牙型也包括斜直线、抛物线、渐开线型等。

转轮长度1～6m，转轮半径0.5～10m。转轮横向是圆弧形、纵向呈抛物线形状，叶片的大小沿转轮轴向呈抛物线形状螺旋变化，用以提高水的流动性。

弧形长叶片与弧形短叶片之间间隔排列，可仅采用二片弧形长叶片螺旋排列、也可采用两片长叶片之间连续排列一片或二片短叶片、还可采用其它的间隔排列方式。

随着转轮直径增大，应在弧形长叶片与弧形短叶片之间加筋支撑，也可将弧形长叶片与弧形短叶片外端刚结在圆筒上，进一步可将两种连接结合运用，提高转轮整体强度。