CN201539346U - 垂直轴阻力式水能发电单元 - Google Patents

垂直轴阻力式水能发电单元 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种垂直轴阻力式水能发电单元，包括一支架，支架的下端设置固定件，用于固定支架；主传动轴，通过轴承垂直穿设在支架上下两端；阻力叶片部，设置在支架内部，通过支撑板与主传动轴相连，在支撑板上设置有若干个呈抛物线型的阻力叶片，同方向等分的焊接在支撑板上。本实用新型的垂直轴阻力式水能发电单元结构简单，成本低，易于架设拆除，可节约保养维修费用，易于大型化及规模化，有望解决我国沿海水能开发利用的难题。

Description

垂直轴阻力式水能发电单元
技术领域
本实用新型涉及发电领域，具体地说，是关于一种垂直轴阻力式水能发电单元。
背景技术
垂直轴阻力式发电装置是一种成熟的发电装置，广泛应用于小型风力发电设备，其原理是叶片凹面风阻大于凸面，利用阻力差推动叶片从而达到发电的目的。优点是结构简单，且可以接受任何方向的来风。但由于风力发电时风能利用率低下，垂直轴阻力式风力发电设备几乎已经快被横轴式和同为垂直轴的升力式风力发电设备所取代。
我国沿海地区缺电严重，主要能源地区多在内陆，远水不解近渴。而我国沿海水深普遍较浅，水流较急，能源潜力丰富，而海水腐蚀性强，水下复杂机械的建造材料及维护保养都是不小的开销，受制于技术和资金回报等问题，该能源开发难度很大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种垂直轴阻力式水能发电单元。
本实用新型提供的垂直轴阻力式水能发电单元，包括：
一支架，由若干根支杆分别在上下两端通过连接杆连接固定而成，上下两端的中心又分别通过横杆设置一轴承，且每一所述支杆的下端均设置固定件，用于将所述支架固定于水底的特定位置；
主传动轴，与所述支杆平行，通过所述轴承穿设在所述支架的上下两端；
阻力叶片部，设置在所述支架内部，通过支撑板与所述主传动轴相连，且在所述支撑板上设置若干个呈抛物线型的阻力叶片，同方向等分的焊接在所述支撑板上。
本实用新型的水能发电单元，所述阻力叶片设置为下列任一种结构：
双叶片结构，且两个所述阻力叶片交汇在所述支撑板的中心线上；
所述阻力叶片部设置两部分双叶片结构的阻力叶片，且上部的双叶片与下部的双叶片形成一定角度；
双叶片结构，且在所述双叶片间留有导流槽；
三叶片结构，且所述三叶片交汇在所述支撑板的中心线上；
三叶片结构，且在所述三叶片间留有导流槽；
所述阻力叶片与活板形成可转动连接，并在所述支撑板的中心线附件设置三条挡杆，用于限制所述活板的活动方向。活板在逆水状态时不受档杆限制，可自由活动，与水流方向无夹角。顺水状态时则受档杆限制，与水形成一定夹角，从而使水阻增大。
本实用新型的的水能发电单元，所述支撑板为两个骨架板，所述主传动轴的个数为两根，且所述两个骨架板的中心分别与两个主传动轴相连接，在两个所述骨架板之间设置所述阻力叶片，且焊接在所述两个骨架板上。此外，在所述阻力叶片的中上部可以设置一铁饼状中空浮块，以减少叶片重量。
本实用新型的水能发电单元，所述支撑板为一个具有足够强度的中空浮块，设置在所述支架的中上部，所述主传动轴的个数为一根，且所述中空浮块的中心与所述主传动轴相连，在所述中空浮块上焊接所述阻力叶片。
优选的，本实用新型的水能发电单元的支架的支杆的个数为三根，所述支架的上下两端分别采用三根构成正三角结构的连接杆，所述支架上下两端的横杆的个数也为三根，分别与正三角的顶点连接，且为加强结构稳定度，上下两端的所述轴承分别处于上下两端的正三角的中心上方，与所述连接杆、所述横杆构成三角锥型。
本实用新型的水能发电单元的支架的固定件为尖端圆锥形的圆柱形固定销。
本实用新型的水能发电单元的支架的每一所述支杆的外侧设置固定装置，用于挂设浮箱。
本实用新型的垂直轴阻力式水能发电单元，利用水流推动阻力叶片转动，从而带动主传动轴转动，传动轴上端接入变速箱，经变速箱加速后输出给发电部发电。本实用新型的垂直轴阻力式水能发电单元结构简单，成本低，易于建造架设及拆除，可节约保养维修费用，易于大型化及规模化，有望解决我国沿海水能开发利用的难题。
附图说明
图1为本实用新型的发电单元的一个优选实施方式的立体示意图。
图2a和图2b分别为本实用新型的发电单元的一个优选实施方式中支架上下两端的横杆设置示意图。
图3为本实用新型的发电单元的一个实施方式中阻力叶片部的示意图。
图4为本实用新型的发电单元的另一实施方式中阻力叶片部的示意图。
图5～图11为本实用新型的发电单元的多种实施方式的阻力叶片部结构示意图。
图12为本实用新型的发电单元的组装架设结构示意图。
图13为本实用新型的发电单元的优选的固定件与水泥基底的安装示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型的垂直轴阻力式水能发电单元，包括：
一支架1，由若干根支杆11分别在上下两端通过连接杆12连接固定而成，上下两端的中心又分别通过横杆13设置一轴承14，且每一支杆11的下端均设置有固定件15，用于将支架1固定于水底的特定位置；
主传动轴2，与支杆11平行，通过轴承14穿设在所述支架1的上下两端；
阻力叶片部6，设置在所述支架1内部，通过支撑板60与主传动轴2相连，且在支撑板60上设置若干个呈抛物线型的阻力叶片62，同方向等分的焊接在支撑板60上。
此外，本实用新型的水能发电单元的支架1的每个支杆11外侧设置固定装置16，用于挂设浮箱。且位于支架1下端的轴承14设置为抗腐蚀轴承。
在本实用新型的一个优选的实施例中，支架1的支杆11的个数为三根，上下两端分别采用三根构成正三角结构的连接杆12，上下两端横杆13的个数也为三根，分别与正三角的顶点连接，如图2a和图2b所示，上下两端的轴承14分别处于正三角的中心上方，与连接杆12、横杆13构成三角锥型。
如图3所示，本实用新型的发电单元的阻力叶片部的支撑板60为两个骨架板61，阻力叶片62设置在两个骨架板61之间，焊接在骨架板61上；所述主传动轴2的个数为两根，且两个骨架板61的中心分别与所述主传动轴2相连接。
如图4所示，本实用新型的发电单元的阻力叶片部的支撑板60为一个具有足够强度的中空浮块66，设置在支架1中上部，所述主传动轴2的个数为一根，所述中空浮块66的中心与所述主传动轴2相连，若干个呈抛物线型的阻力叶片62同方向等分的焊接在中空浮块66上。
如图5所示，本实用新型的一个实施方式中，发电单元的阻力叶片62采用双叶片结构，叶片62交汇在支撑板60的中心线上。
如图6所示，本实用新型的另一实施方式中，发电单元的阻力叶片部6设置两部分双叶片结构的阻力叶片62，为减少受力死角，上部的双叶片与下部的双叶片形成一定角度。
如图7所示，本实用新型的另一实施方式中，发电单元的阻力叶片62采用双叶片结构，且在双叶片62间留出导流槽63，如箭头所示的水流方向引导水流，提高水能利用率。
如图8所示，本实用新型的另一实施方式，发电单元的阻力叶片62采用三叶片结构，叶片62交汇在支撑板60的中心线上。
如图9所示，本实用新型的另一实施方式中，发电单元的阻力叶片62采用三叶片结构，且在三叶片62间留出导流槽63。
如图10所示，本实用新型的另一实施方式，发电单元的阻力叶片62与活板64形成可转动连接，并在支撑板60的中心线附近设置三条与支杆平行的挡杆65，用于限制活板的活动方向，如箭头所示的水流方向引导水流，提高水能利用率。活板64在逆水状态时不受档杆65限制，可自由活动，与水流方向无夹角。顺水状态时则受档杆65限制，与水形成一定夹角，从而使水阻增大。
如图11所示，本实用新型的另一实施方式，在发电单元的两个骨架板61之间的阻力叶片62中上部设置一铁饼状中空浮块66，以减少叶片重量。
本实用新型的垂直轴阻力式水能发电单元，利用水流推动阻力叶片转动，从而带动主传动轴转动，传动轴上端接入变速箱，经变速箱加速后输出给发电部发电。
如图12所示，架设本实用新型的垂直轴阻力式水能发电单元时，预先在海底B埋设水泥基座5，并根据当地潮高设置支架1的高度，使支架1上端的轴承始终处于水面A上，在支架1上方设置变速箱3，并将主传动轴2的上端接入变速箱3，在变速箱3上方设置发电机4。在垂直轴阻力式水能发电单元的支架上挂设浮箱，由拖轮拖至预定地点，浮箱下沉，发电单元通过固定件15固定在水泥基座5上，拆除浮箱即可完成安装。如图13所示，本实用新型的发电单元的固定件15可设置为尖端圆锥形的圆柱形固定销，而水泥基座5上设有漏斗型的插孔，可提高固定件和基座间的固定成功率，降低架设时的定位难度。拆除时，在垂直轴阻力式水能发电单元的支架上挂设浮箱，浮箱上浮脱离水泥基座，完成拆除，由拖轮拖走。
本实用新型的水能发电单元具有如下优势：
(1)结构简单，成本低，水下活动部件只有主传动轴下端的抗腐蚀轴承，其它精密部件均在水面之上，在材料和保养方面大大节约开支。
(2)架设方便，即便使用普通钢材在小型船坞中也可组装完毕进行架设；拆除也同样方便，使维修和拆除更加经济。
(3)尽管水流方向多变，往往在同一水域深度不同处流向也不同，但本实用新型采用垂直轴式发电设备，不受水流方向的影响，即便上下水流方向不同也不会影响叶片转动，基本上可适用于任何水域。
(4)由于阻力型可以产生更为持久的扭力，变速部可使用较大的传动比，可提高水能利用率。
综上，由于其拥有极强的实用性及廉价的建设维护成本，易于大型化及规模化，采用本实用新型的水能发电单元将沿海海流这种清洁能源利用起来，将大大缓解甚至解决我国沿海如今的能源问题。

Claims (9)

1.一种垂直轴阻力式水能发电单元，其特征在于，包括：
一支架，由若干根支杆分别在上下两端通过连接杆连接固定而成，上下两端的中心又分别通过横杆设置一轴承，且每一所述支杆的下端均设置有固定件，用于将所述支架固定于水底的特定位置；
主传动轴，与所述支杆平行，通过所述轴承穿设在所述支架的上下两端；
阻力叶片部，设置在所述支架内部，通过支撑板与所述主传动轴相连，且在所述支撑板上设置若干个呈抛物线型的阻力叶片，同方向等分的焊接在所述支撑板上。
2.根据权利要求1所述的水能发电单元，其特征在于，所述阻力叶片设置为下列任一种结构：
双叶片结构，且两个所述阻力叶片交汇在所述支撑板的中心线上；
所述阻力叶片部设置两部分双叶片结构的阻力叶片，且上部的双叶片与下部的双叶片形成一定角度；
双叶片结构，且在所述双叶片间留有导流槽；
三叶片结构，且所述三叶片交汇在所述支撑板的中心线上；
三叶片结构，且在所述三叶片间留有导流槽；
所述阻力叶片与活板形成可转动连接，并在所述支撑板的中心线附件设置三条挡杆，用于限制所述活板的活动方向。
3.根据权利要求1或2所述的水能发电单元，其特征在于，所述支撑板为两个骨架板，所述主传动轴的个数为两根，且所述两个骨架板的中心分别与两个所述主传动轴相连接，在两个所述骨架板之间设置所述阻力叶片，并焊接在所述两个骨架板上。
4.根据权利要求1或2所述的水能发电单元，其特征在于，所述支撑板为一个中空浮块，设置在所述支架的中上部，所述主传动轴的个数为一根，且所述中空浮块的中心与所述主传动轴相连，在所述中空浮块上焊接所述阻力叶片。
5.根据权利要求3所述的水能发电单元，其特征在于，所述阻力叶片的中上部设置一铁饼状中空浮块，以减少叶片重量。
6.根据权利要求1或2所述的水能发电单元，其特征在于，所述支杆的个数为三根，所述支架的上下两端分别采用三根构成正三角结构的所述连接杆，所述支架上下两端的所述横杆的个数也为三根，分别与正三角的顶点连接。
7.根据权利要求6所述的水能发电单元，其特征在于，所述支架上下两端的所述轴承位于上下两端的正三角的中心上方，与所述连接杆、所述横杆构成三角锥型。
8.根据权利要求1或2所述的水能发电单元，其特征在于，所述固定件为尖端圆锥形的圆柱形固定销。
9.根据权利要求1或2所述的水能发电单元，其特征在于，每一所述支杆的外侧设置固定装置，用于挂设浮箱。
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