[发明专利]一种立管外设套筒和转板的同步抑振与发电装置及方法

摘要

本发明涉及一种立管外设套筒和转板的同步抑振与发电装置及方法，装置由套筒组件、旋转组件和导流组件构成。套筒组件包括引流前置套筒、泄流后置套筒、转动轴承、发电机；旋转组件包括发电转轴、叶轮、固定扣、密封圈；导流组件包括布置有半圆形截面导流管排的导流转板、转板轴、板轴连接件。在导流管的导流作用、套筒组件对海流的能量削减作用、导流转板的切割作用的共同作用下，海洋立管后侧的绕流流场受到干扰，延迟了旋涡的形成，减小了尾流的宽度，从而实现涡激振动的抑制。

主权项

1.一种立管外设套筒和转板的同步抑振与发电装置，由一个套筒组件、八个旋转组件和一个导流组件构成；套筒组件包括一个引流前置套筒(2)、一个泄流后置套筒(3)、两个转动轴承(4)、八个发电机(6)；旋转组件包括一个发电转轴(9)、四个叶轮(10)、八个固定扣(11)、八个密封圈(12)；导流组件包括一个布置有半圆形截面导流管(14)排的导流转板(13)、一个转板轴(15)、三个板轴连接件(16)；引流前置套筒(2)为半圆筒结构，由轻质金属一次性加工完成，引流前置套筒(2)的内径等于海洋立管(1)的外径；引流前置套筒(2)内空，流体从引流窗口进入后，穿行至泄流后置套筒(3)；引流前置套筒(2)端部四角开设有螺纹孔，用于与泄流后置套筒(3)连接；引流前置套筒(2)的上、下均有一个前置端盖(7)，引流前置套筒(2)与前置端盖(7)采用螺栓连接；两个前置端盖(7)均开设有半圆环形的轴承安装槽，轴承安装槽的直径等于转动轴承(4)的外径，半圆环形的轴承安装槽深度等于转动轴承(4)的高度；泄流后置套筒(3)中部开有一个泄流窗口；泄流后置套筒(3)内空，流体穿过泄流后置套筒(3)后从泄流窗口流出；泄流后置套筒(3)端部四角开设有螺纹孔，用于与引流前置套筒(2)连接；泄流后置套筒(3)的上、下均有一个后置端盖(8)，泄流后置套筒(3)与后置端盖(8)采用螺栓连接；两个后置端盖(8)均开设有半圆环形的轴承安装槽，轴承安装槽的直径等于转动轴承(4)的外径，半圆环形的轴承安装槽深度等于转动轴承(4)的高度，引流前置套筒(2)与泄流后置套筒(3)连接后，前置端盖(7)与后置端盖(8)的半圆环形的轴承安装槽合并成完整的轴承安装槽；转动轴承(4)为内嵌圆柱滚珠的内外圈结构，转动轴承(4)内径等于海洋立管(1)的外径；叶轮(10)上、下两个端面均开设有四个固定槽；固定扣(11)为带有四个插销的圆环结构，插销形状与叶轮(10)端面的固定槽形状匹配；密封圈(12)为环状的胶质垫片，密封圈(12)置于叶轮(10)端面和固定扣(11)中间，固定扣(11)插销插入叶轮(10)端面的固定槽使叶轮(10)固定；其特征在于：所述的引流前置套筒(2)沿周向均匀开有三个内凹的引流窗口，三个引流窗口对应的圆心角均为30°；所述的上、下前置端盖(7)上均有两个发电转轴(9)安装孔，且在垂向上一一对齐，用于安装旋转组件；所述的泄流后置套筒(3)为端面呈三角形的半圆筒结构，由轻质金属一次性加工完成，泄流后置套筒(3)的内径等于海洋立管(1)的外径；所述的上、下后置端盖(8)上沿周向均设有六个发电转轴(9)安装孔，且在垂向上一一对齐，用于安装旋转组件；上、下后置端盖(8)的三角形顶角处均设有一个转板轴(15)安装孔，且在垂向上对齐，用于安装转板轴(15)；泄流后置套筒(3)内壁面向泄流窗口方向呈锥形延伸，泄流后置套筒(3)中海流的流动通道宽度保持不变；引流前置套筒(2)与泄流后置套筒(3)的两端及中部内侧壁面开有卡抱发电转轴(9)的内凹槽；引流前置套筒(2)与泄流后置套筒(3)内壁面留有供叶轮(10)旋转所需空间的半圆形凹槽，该半圆形凹槽直径大于叶轮(10)直径；引流前置套筒(2)与泄流后置套筒(3)中部均设有一块发电集成板(5)，发电机(6)内置于发电集成板(5)中，每根发电转轴(9)均穿过一个发电机(6)；发电转轴(9)两端加工有螺纹，安装螺母后防止发电转轴(9)滑脱出套筒；发电转轴(9)轴身布有定位横槽，用于叶轮(10)的定位，一个发电转轴(9)安装四个叶轮(10)；所述的转板轴(15)两端加工有螺纹，安装螺母后防止转板轴(15)滑脱出套筒；沿转板轴(15)轴身有三处缩径处，用于板轴连接件(16)的定位；所述的导流转板(13)为一长方形薄板，高度低于泄流后置套筒(3)的泄流窗口的高度；导流转板(13)前端沿垂向上开设有三个螺纹孔，三个螺纹孔的位置与转板轴(15)的缩径处位置相同；导流转板(13)尾端分叉，呈Y字形；导流转板(13)两侧面均从上至下安装有半圆形截面的水平平行分布的导流管(14)。