[发明专利]一种用于振荡水柱波能发电装置的径流式空气透平及其发电方法

说明书

本发明公开了一种用于振荡水柱波能发电装置的径流式空气透平及其发电方法，该透平包括相对而设的固定段和旋转段，旋转段与固定段之间不接触，但旋转段可绕固定段转动，固定段包括进气圆筒和导流叶片盘，该进气圆筒的一端可以与振荡水柱波能发电装置的气室出口固定连接，另一端则安装在导流叶片盘上，在导流叶片盘与进气圆筒的连接处开设与进气圆筒直径相同的圆孔，在导流叶片盘上临近圆孔的位置安装一圈内侧导流叶片组。本发明所公开的径流式空气透平，内部结构简单，运行稳定可靠；通过将动叶片组与内、外侧导流叶片组采用径向设置的方式可有效减少轴向推力，降低透平的故障率。

技术领域

本发明属于波浪能发电装置领域，特别涉及该领域中的一种用于振荡水柱波能发电装置的径流式空气透平及其发电方法。

背景技术

能源是人类社会进步与发展的重要物质基础，随着化石能源的逐渐枯竭、经济社会发展与资源环境约束的矛盾日益突出，能源可持续发展这一问题备受各国关注。为了解决这一突出问题，太阳能、风能、海洋能等可再生能源得到了越来越广泛的关注。在这一系列可再生能源中，海洋能源作为地球上最大的储备能源，应用前景非常广泛。海洋能包括潮流能、波浪能、温差能、盐差能等能源形式，其中，波浪能具有分布广泛、能流密度高、方便提取与转化、可与已有海岸建筑相互耦合等自身优势，在应用方面得到了更多的关注。

根据能量转换系统中波浪能捕获原理的不同，波浪能发电装置被主要分为以下三类：浮子式、振荡水柱式以及越浪式。其中振荡水柱式波能转换装置是由波浪运动驱动固定在岸边或半潜在海面的腔体内的水柱上下振荡，压迫空腔内的空气，产生往复气流，推动空气透平旋转输出轴功，进而带动发电机产生电能的装置。

空气透平是振荡水柱式波能发电装置的二级能量转换装置，能够在往复气流中实现单向旋转，将气室内的低压气动能成功的转化为转轴的轴功进行输出。现有的空气透平主要有威尔斯式透平及轴流式空气透平，其主要结构均为轴向设置，因此在运行时会产生较大的轴向推力，增加透平的故障率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种用于振荡水柱波能发电装置的径流式空气透平及其发电方法。

本发明采用如下技术方案：

一种用于振荡水柱波能发电装置的径流式空气透平，其改进之处在于：包括相对而设的固定段和旋转段，旋转段与固定段之间不接触，但旋转段可绕固定段转动，固定段包括进气圆筒和导流叶片盘，该进气圆筒的一端可以与振荡水柱波能发电装置的气室出口固定连接，另一端则安装在导流叶片盘上，在导流叶片盘与进气圆筒的连接处开设与进气圆筒直径相同的圆孔，在导流叶片盘上临近圆孔的位置安装一圈内侧导流叶片组，在导流叶片盘的边缘安装一圈外侧导流叶片组；旋转段包括动叶片盘，在动叶片盘背对导流叶片盘一侧的中心位置安装透平轴，该透平轴可以与发电机的动力输入轴固定连接，在动叶片盘面对导流叶片盘一侧的中心位置安装外凸向导流叶片盘圆孔的导流锥，围绕导流锥安装一圈动叶片组，该动叶片组位于上述的内侧导流叶片组和外侧导流叶片组之间，各动叶片的形状相同，其横截面均为月牙形，内侧导流叶片组内各内侧导流叶片的形状相同，其横截面均为线段和指向动叶片月牙一侧的圆弧，外侧导流叶片组内各外侧导流叶片的形状相同，其横截面均为指向动叶片月牙另一侧的圆弧和线段。

进一步的，在进气圆筒的一端设置法兰盘，该法兰盘通过螺栓连接的方式与气室出口固定连接；进气圆筒的另一端通过焊接或者螺栓连接的方式安装至导流叶片盘的中心位置。

进一步的，导流叶片盘和动叶片盘同轴相对而设。

进一步的，在导流叶片盘上开设两圈导流叶片限位槽，内侧导流叶片组和外侧导流叶片组采用焊接或者粘连的方式分别固定安装在上述的一圈导流叶片限位槽内。

进一步的，在动叶片盘的中心位置设置圆孔，在透平轴的端部设置圆盘，圆盘可嵌入圆孔内使透平轴固定安装至动叶片盘的一侧中心。