申请/专利权人：薛会明

申请日：2019-05-15

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN110017243B

主分类号：F03B13/26

分类号：F03B13/26;F03B3/12;F03B3/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2019.08.09#实质审查的生效;2019.07.16#公开

摘要：本发明涉及一种潮汐水轮发电机组，各水轮机中心设有水轮轴，轮轴上沿长度方向匀距平行设置有多组水轮机导片，水轮机导片中心设有与水轮轴尺寸匹配的第一通孔，水轮机导片由第一通孔向外延伸的周向匀距排列的多组扇形叶片，相邻扇形叶片之间设置有第一间隙；水轮轴沿径向方向设置有由多个条形隔板组成的辐射状支架，各条形隔板卡设于相邻组水轮机导片的第一间隙内。本发明的水轮机导片与辐射状支架形成圆形滚筒式水轮，可以随水流方向的变化实现不同方向的旋转，保持旋转状态，适用于双水库的潮汐电站；且水轮机导片与辐射状支架隔离成多个兜水槽，蓄积海水成水坝，水轮机组随起重船放置海水中，不需建筑水库，实现自主发电，结构简单。

主权项：1.一种潮汐水轮发电机组，包括多组水轮机，各水轮机依次连接设置；其特征在于，各水轮机的中心设有一水轮轴，所述水轮轴上沿长度方向匀距平行设置有多组水轮机导片，所述水轮机导片中心设有与所述水轮轴尺寸匹配的第一通孔，各水轮机导片包括由所述第一通孔向外延伸的周向匀距排列的多组扇形叶片，相邻扇形叶片之间设置有第一间隙；所述水轮轴沿径向方向设置有辐射状支架，所述辐射状支架包括多个条形隔板，各条形隔板卡设于相邻组水轮机导片的第一间隙内；进一步包括驱动装置，所述驱动装置包括多个发电机以及动力组件，相邻两个水轮机之间设置有一个发电机；所述动力组件包括第一动力组件与第二动力组件，所述第一动力组件安装于各水轮机相对前后两侧，与所述水轮轴连接；所述第二动力组件与所述第一动力组件连接，以连接相邻的两个水轮机；发电机的驱动转轴与所述第二动力组件连接，相邻水轮机的第一动力组件同步驱动所述第二动力组件带动发电机驱动转轴旋转，使发电机发电；所述第一动力组件包括依次设置的轴承座、轴承、通孔法兰、骨架油封、第一转轴以及转盘，所述转盘安装于所述水轮机导片的第一通孔处与所述水轮轴连接；所述第一转轴安装于所述转盘上，所述骨架油封与通孔法兰依次套设于所述第一转轴上，所述骨架油封外径的尺寸与所述通孔法兰的内径尺寸相配合，所述轴承安装于所述通孔法兰上，所述轴承座卡设于所述轴承的周向；所述第一动力组件还包括闷盖，所述闷盖安装于所述轴承座上；所述第二动力组件包括联动轴、安装箱、以及第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘，所述联动轴、第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘设置于所述安装箱内，所述联动轴与相邻两个水轮机的所述第一动力组件的第一转轴连接；所述第一齿轮凹盘套设于所述联动轴上，所述第二齿轮凹盘套设于所述发电机的驱动转轴上；所述第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘相配合，所述第一转轴同步带动联动轴旋转，以驱动第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘加速旋转，进而带动发电机驱动转轴旋转。

全文数据：潮汐水轮发电机组技术领域本发明属于潮汐发电技术领域，尤其涉及一种潮汐水轮发电机组。背景技术与风能和太阳能相比，潮汐能更为可靠，潮汐能具有可再生性、清洁性、可预报性等优点，潮汐能的主要利用方式是潮汐发电，其发电量不会产生大的波动，而且不占用农田、不污染环境，成本只有火电的八分之一，而我国的潮汐资源丰富，为发展潮汐发电提供了充足的机遇。简单地说，潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建筑一座拦水堤坝，形成水库，并在坝中或坝旁放置水轮发电机组，利用潮汐涨落时海水水位的升降，使海水通过水轮机时推动水轮发电机组发电。与普通水利发电原理类似，潮汐发电通过出水库在涨潮时将海水储存在水库内，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。目前，与潮汐发电相关的技术发展极为迅速，现已开发出多种将潮汐能转变为机械能的发电设备，如螺旋浆式水轮机、轴流式水轮机、开敞环流式水轮机等，利用海水的势能和动能，通过水轮发电机转化为电能。现有的潮汐电站主要以单水库式为主，仅在涨潮或落潮时发电，或者涨潮与落潮时均可发电，但水库内外水位相同的平潮时不能发电。而为了使潮汐电站能够全日连续发电必须采用双水库的潮汐电站，即用二个相邻的水库，使一个水库在涨潮时进水，另一个水库在落潮时放水，水轮发电机组放在两水库之间的隔坝内，两水库始终保持着水位差，使水轮机一直处于旋转状态，全天式发电。但现有的水轮机主要适用于单水库式潮汐电站，仅在涨潮与落潮时发电，不能在平潮时发电，不适用于双水库的潮汐电站的全天式发电。且筑造水库的成本较高，现有水轮机普遍体积较大，进出水建筑物结构复杂，不适宜移动，维修不方便。因此，有必要对现有的水轮机发电组进行改进，提供一种新的水轮发电组结构，使其能够随水位差的变化保持旋转发电状态，不仅能够适用于双水库潮汐电站的发电模式，且能够自主拦水形成水坝，蓄水发电。发明内容本发明针对上述现有潮汐发电系统存在的不足，提供了一种潮汐水轮发电机组，通过改进水轮机结构，可以随发电机的功率需要增加水轮发电机组长度，实现自主拦水形成水坝，蓄水发电；且通过改进水轮机结构，使水轮机能够随水位差的变化保持旋转状态，全天式发电，适用于双水库的潮汐电站。为了实现上述目的，本发明提供了一种潮汐水轮发电机组，包括多组水轮机，各水轮机依次连接设置；各水轮机的中心设有一水轮轴，所述水轮轴上沿长度方向匀距平行设置有多组水轮机导片，所述水轮机导片中心设有与所述水轮轴尺寸匹配的第一通孔，各水轮机导片包括由所述第一通孔向外延伸的周向匀距排列的多组扇形叶片，相邻扇形叶片之间设置有第一间隙；所述水轮轴沿径向方向设置有辐射状支架，所述辐射状支架包括多个条形隔板，各条形隔板卡设于相邻组水轮机导片的第一间隙内。优选的，单个扇形叶片沿所述第一通孔向外延伸出的两个端部设有相向弯曲延展的端部弯曲端。优选的，所述条形隔板远离水轮轴的一端设置有与其尺寸相匹配的加固边条，所述加固边条卡设于相邻两个扇形叶片的端部弯曲端之间。优选的，进一步包括驱动装置，所述驱动装置包括多个发电机以及动力组件，相邻两个水轮机之间设置有一个发电机；所述动力组件包括第一动力组件与第二动力组件，所述第一动力组件安装于各水轮机相对前后两侧，与所述水轮轴连接；所述第二动力组件与所述第一动力组件连接，以连接相邻的两个水轮机；发电机的驱动转轴与所述第二动力组件连接，相邻水轮机的第一动力组件同步驱动所述第二动力组件带动发电机驱动转轴旋转，使发电机发电。优选的，所述第一动力组件包括依次设置的轴承座、轴承、通孔法兰、骨架油封、第一转轴以及转盘，所述转盘安装于所述水轮机导片的第一通孔处与所述水轮轴连接；所述第一转轴安装于所述转盘上，所述骨架油封与通孔法兰依次套设于所述第一转轴上，所述骨架油封外径的尺寸与所述通孔法兰的内径尺寸相配合，所述轴承安装于所述通孔法兰上，所述轴承座卡设于所述轴承的周向。优选的，所述第一动力组件还包括闷盖，所述闷盖安装于所述轴承座上。优选的，所述第二动力组件包括联动轴、安装箱、以及第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘，所述联动轴、第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘设置于所述安装箱内，所述联动轴与相邻两个水轮机的所述第一动力组件的第一转轴连接；所述第一齿轮凹盘套设于所述联动轴上，所述第二齿轮凹盘套设于所述发电机的驱动转轴上；所述第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘相配合，所述第一转轴同步带动联动轴旋转，以驱动第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘加速旋转，进而带动发电机驱动转轴旋转。优选的，进一步包括基座以及导流板，各水轮机相对旋转两侧的下方均设置有导流板，所述导流板顶端搭设于所述水轮机导片上，底端安装于所述基座上；所述导流板为内凹的弧形结构，其弧度与水轮机导片的圆周弧度相适应。优选的，其中一侧的导流板上开设有凹槽。优选的，进一步包括架设于所述基座上的固定支架，所述固定支架包括第一固定支架与第二固定支架，所述第一固定支架与所述轴承座连接，以支撑各水轮机架设于所述基座上方；所述第二固定支架置于所述凹槽内，所述发电机置于第二固定支架上。与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：本发明针对现有水轮机存在的缺陷，提供了一种潮汐水轮发电机组，将传统的水轮机导片结构进行改进，各水轮机的中心设有一水轮轴，水轮轴上沿长度方向匀距平行设置有多组水轮机导片，水轮机导片设置为周向匀距排列的多组扇形叶片，相邻扇形叶片之间设置间隙；水轮轴沿径向方向设置有由多个条形隔板组成的辐射状支架，所述条形隔板卡设于各水轮机导片的相邻扇形叶片的间隙内，将多组水轮机导片连接。水轮机导片与辐射状支架形成圆形滚筒式水轮，可以随水流方向的变化实现不同方向的旋转，时刻保持旋转状态，适用于双水库的潮汐电站；且水轮机导片与辐射状支架隔离成多个兜水槽，可以实现海水的蓄积，拦积成水坝形式，本发明的水轮机组可以随起重船放置于海水中，不需要建筑水库，就可实现自主发电。本发明的两个水轮机之间自成一组，设有动力组件，实现多水轮机同步旋转，且水轮发电机组结构简单，可根据实际需要增加水轮发电机组的长度，结构简单，安装拆卸方便。附图说明图1为本发明的潮汐水轮发电机组的整体结构图；图2为本发明的潮汐水轮发电机组的局部结构图；图3为本发明的潮汐水轮发电机组的俯视图；图4为本发明的潮汐水轮发电机组剖视图；图5为本发明的潮汐水轮发电机组的动力组件结构图；其中：水轮机1、水轮轴10、水轮机导片11、第一通孔110、扇形叶片111、端部弯曲端1110、第一间隙112、辐射状支架12、条形隔板120、加固边条121、兜水槽13；驱动装置2、发电机21、驱动转轴211、动力组件22、第一动力组件221、轴承座2210、轴承2211、通孔法兰2212、骨架油封2213、第一转轴2214、转盘2215、闷盖2216、第二动力组件222、联动轴2220、安装箱2221、第一齿轮凹盘2222、第二齿轮凹盘2223；基座3；导流板4、凹槽41；固定支架5、第一固定支架51、第二固定支架52。具体实施方式为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。参考图1、图2所示，本发明针对海洋潮汐发电提供了一种潮汐水轮发电机组，包括多组水轮机1，各水轮机1依次连接设置；各水轮机1的中心设有一水轮轴10，水轮轴10上沿长度方向匀距平行设置有多组水轮机导片11，水轮机导片11中心设有与水轮轴10尺寸匹配的第一通孔110，各水轮机导片11包括由第一通孔110向外延伸的周向匀距排列的多组扇形叶片111，相邻扇形叶片111之间设置有第一间隙112；水轮轴10沿径向方向设置有辐射状支架12，辐射状支架12包括多个条形隔板120，各条形隔板120卡设于相邻组水轮机导片11的第一间隙112内，将多组水轮机导片连接。单个扇形叶片111沿第一通孔110向外延伸出的两个端部设有相向弯曲延展的端部弯曲端1110；条形隔板120远离水轮轴10的一端设置有与其尺寸相匹配的加固边条121，加固边条121卡设于相邻两个扇形叶片111的端部弯曲端1110之间，将条形隔板120固定，防止水轮旋转过程中条形隔板120从第一间隙112中脱离，造成水轮机1松动变形。本实施例中通过对水轮机结构进行改机，水轮机导片11可以根据实际需要合理的设计数量，为加强稳固性，扇形叶片111的数量也可以根据实际需要设计，本实施例中采用12片叶片，即相应设置有12个条形隔板120，12个条形隔板120组成辐射状支架12。水轮机导片11与辐射状支架12形成圆形滚筒式水轮结构，可以随水流方向的变化实现不同方向的旋转，时刻保持旋转状态，适用于双水库的潮汐电站。本实施例的水轮机组可以随起重船放置于海水中，水轮机导片11与辐射状支架12隔离成多个兜水槽13，可以实现海水的蓄积，拦积成水坝形式，不需要建筑水库，就可实现自主发电。进一步参考图3、图4、图5所示，本发明的水轮发电机组进一步设置有驱动装置2，驱动装置2包括多个发电机21以及动力组件22，相邻两个水轮机1之间设置有一个发电机21；动力组件22包括第一动力组件221与第二动力组件222，第一动力组件221安装于各水轮机1相对前后两侧，与水轮轴10连接；第二动力组件222与第一动力组件221连接，以连接相邻的两个水轮机1。发电机21的驱动转轴211与第二动力组件222连接，水轮机1随水流的冲击旋转，相邻水轮机1的第一动力组件221同步驱动第二动力组件222带动发电机驱动转轴211旋转，使发电机发电。具体的，进一步参考图3、图4、图5所示，第一动力组件221包括依次设置的轴承座2210、轴承2211、通孔法兰2212、骨架油封2213、第一转轴2214以及转盘2215，转盘2215安装于水轮机导片11的第一通孔110处与水轮轴10连接；第一转轴2214安装于转盘2215上，骨架油封2213、通孔法兰2212依次套设于第一转轴2214上，骨架油封2213外径的尺寸与通孔法兰2212的内径尺寸相配合，轴承2211安装于通孔法兰2212上，轴承座2210卡设于轴承2211的四周，防止轴承2211脱落。第二动力组件222包括联动轴2220、安装箱2221、以及第一齿轮凹盘2222与第二齿轮凹盘2223；其中，联动轴2220、第一齿轮凹盘2222与第二齿轮凹盘2223设置于安装箱2221内，联动轴2220与相邻两个水轮机的第一动力组件221的第一转轴2214连接；第一齿轮凹盘2222套设于联动轴2220上，第二齿轮凹盘2223套设于发电机21的驱动转轴211上；水轮机1随水流的冲击旋转，相邻水轮机1的第一动力组件221的第一转轴2214同步带动联动轴2220旋转，带动第一齿轮凹盘2222旋转，第一齿轮凹盘2222与第二齿轮凹盘2223相配合，第一齿轮凹盘2222同步带动第二齿轮凹盘2223加速旋转，进而带动发电机21的驱动转轴211旋转，使发电机发电。本实施例中水轮发电机组具体设计了两个水轮机1，各水轮机1两端上安装有第一动力组件221，转盘2215、第一转轴2214、骨架油封2213、通孔法兰2212、轴承2211、轴承座2210依次安装，为防止水流腐蚀轴承等组件，可在轴承座2210上进一步安装闷盖2216，起到固定密封的效果。当两水轮机连接时，只需要打开闷盖2216，安装第二动力组件222，联动轴2220连接两个水轮机的第一转轴2214，实现两水轮机之间的连接，使两水轮机同步旋转。或者参考图5所示，将其中一个水轮机的第一转轴2214与联动轴2220设置为一体的联动轴，将联动轴一端安装在转盘2215，另一端与另一水轮机的第一转轴2214连接，实现两水轮机之间的连接，使两水轮机同步旋转。本发明的两个水轮机之间自成一组，实现多水轮机同步旋转，且水轮发电机组结构简单，可根据实际需要增加水轮发电机组的数目，结构简单，安装拆卸方便。进一步参考图1所示，本实施例的潮汐水轮发电机组进一步包括基座3、导流板4以及固定支架5，各水轮机1相对旋转两侧的下方均设置有导流板4，导流板4顶端搭设于水轮机导片11上，底端安装于基座3上；导流板4为内凹的弧形结构，其弧度与水轮机导片11的圆周弧度相适应，其中一侧的导流板4上开设有凹槽41。固定支架5架设在基座3上，包括第一固定支架51与第二固定支架52，第一固定支架51与轴承座2210连接，以支撑各水轮机1架设于基座3上方，水轮机1远离基座3旋转；第二固定支架52置于凹槽41内，发电机21置于第二固定支架52上。综上可知，本发明的潮汐水轮发电机组，将传统的水轮机导片结构进行改进，水轮机导片与辐射状支架形成圆形滚筒式水轮，可以随水流方向的变化实现不同方向的旋转，时刻保持旋转状态，适用于双水库的潮汐电站；且水轮机导片与辐射状支架隔离成多个兜水槽，可以实现海水的蓄积，拦积成水坝形式，基座设计为混凝土基座可以防止水轮机组被海水冲击漂浮，导流板设计可以将潮流引导至催动水轮转动的位置，并减轻对水轮的转动阻力。本发明的水轮机组可以随起重船放置于海水中，不需要建筑水库，就可实现自主发电。本发明的两个水轮机之间自成一组，设有动力组件，实现多水轮机同步旋转，且水轮发电机组结构简单，可根据实际需要增加水轮发电机组的长度，结构简单，安装拆卸方便，且建造成本低。

权利要求：1.一种潮汐水轮发电机组，包括多组水轮机，各水轮机依次连接设置；其特征在于，各水轮机的中心设有一水轮轴，所述水轮轴上沿长度方向匀距平行设置有多组水轮机导片，所述水轮机导片中心设有与所述水轮轴尺寸匹配的第一通孔，各水轮机导片包括由所述第一通孔向外延伸的周向匀距排列的多组扇形叶片，相邻扇形叶片之间设置有第一间隙；所述水轮轴沿径向方向设置有辐射状支架，所述辐射状支架包括多个条形隔板，各条形隔板卡设于相邻组水轮机导片的第一间隙内。2.根据权利要求1所述的潮汐水轮发电机组，其特征在于，单个扇形叶片沿所述第一通孔向外延伸出的两个端部设有相向弯曲延展的端部弯曲端。3.根据权利要求2所述的潮汐水轮发电机组，其特征在于，所述条形隔板远离水轮轴的一端设置有与其尺寸相匹配的加固边条，所述加固边条卡设于相邻两个扇形叶片的端部弯曲端之间。4.根据权利要求1-3任一项所述的潮汐水轮发电机组，其特征在于，进一步包括驱动装置，所述驱动装置包括多个发电机以及动力组件，相邻两个水轮机之间设置有一个发电机；所述动力组件包括第一动力组件与第二动力组件，所述第一动力组件安装于各水轮机相对前后两侧，与所述水轮轴连接；所述第二动力组件与所述第一动力组件连接，以连接相邻的两个水轮机；发电机的驱动转轴与所述第二动力组件连接，相邻水轮机的第一动力组件同步驱动所述第二动力组件带动发电机驱动转轴旋转，使发电机发电。5.根据权利要求4所述的潮汐水轮发电机组，其特征在于，所述第一动力组件包括依次设置的轴承座、轴承、通孔法兰、骨架油封、第一转轴以及转盘，所述转盘安装于所述水轮机导片的第一通孔处与所述水轮轴连接；所述第一转轴安装于所述转盘上，所述骨架油封与通孔法兰依次套设于所述第一转轴上，所述骨架油封外径的尺寸与所述通孔法兰的内径尺寸相配合，所述轴承安装于所述通孔法兰上，所述轴承座卡设于所述轴承的周向。6.根据权利要求5所述的潮汐水轮发电机组，其特征在于，所述第一动力组件还包括闷盖，所述闷盖安装于所述轴承座上。7.根据权利要求5所述的潮汐水轮发电机组，其特征在于，所述第二动力组件包括联动轴、安装箱、以及第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘，所述联动轴、第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘设置于所述安装箱内，所述联动轴与相邻两个水轮机的所述第一动力组件的第一转轴连接；所述第一齿轮凹盘套设于所述联动轴上，所述第二齿轮凹盘套设于所述发电机的驱动转轴上；所述第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘相配合，所述第一转轴同步带动联动轴旋转，以驱动第一齿轮凹盘与第二齿轮凹盘加速旋转，进而带动发电机驱动转轴旋转。8.根据权利要求5-7所述的潮汐水轮发电机组，其特征在于，进一步包括基座以及导流板，各水轮机相对旋转两侧的下方均设置有导流板，所述导流板顶端搭设于所述水轮机导片上，底端安装于所述基座上；所述导流板为内凹的弧形结构，其弧度与水轮机导片的圆周弧度相适应。9.根据权利要求8所述的潮汐水轮发电机组，其特征在于，其中一侧的导流板上开设有凹槽。10.根据权利要求9所述的潮汐水轮发电机组，其特征在于，进一步包括架设于所述基座上的固定支架，所述固定支架包括第一固定支架与第二固定支架，所述第一固定支架与所述轴承座连接，以支撑各水轮机架设于所述基座上方；所述第二固定支架置于所述凹槽内，所述发电机置于第二固定支架上。

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