專利名稱：風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，屬于發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景 目前，海洋能源的利用方式主要有海上風(fēng)力發(fā)電與洋流發(fā)電，其原理均為利用流體的動(dòng)能推動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其中以水平軸的海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)與水下風(fēng)車最為普遍，經(jīng)檢索，現(xiàn)有海上風(fēng)電與水下風(fēng)車均為單獨(dú)建設(shè)，需要在海床上打樁基并架設(shè)支架，而水下風(fēng)車也需要在海床上打樁基并架設(shè)支架，且浸入水中的發(fā)電機(jī)需要做防水處理；海風(fēng)與洋流的運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度往往不規(guī)律，單臺(tái)海上風(fēng)電發(fā)電機(jī)或水下風(fēng)車發(fā)電機(jī)均需要配備獨(dú)立的增速器以及蓄能調(diào)峰裝置才能輸出平穩(wěn)的電能，而且單臺(tái)發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率較低，導(dǎo)致目前海上風(fēng)力發(fā)電與洋流發(fā)電建造成本居高不下。經(jīng)檢索，公開的中國(guó)專利申請(qǐng)CN02824133. 9公布了一種發(fā)電機(jī)和渦輪單元，通過安裝在海床上的渦輪機(jī)裝置驅(qū)動(dòng)泵裝置，再經(jīng)由管路將流體送到水面上的發(fā)電機(jī)發(fā)電，該技術(shù)方案通過在水下、水上的分開安裝渦輪單元與發(fā)電機(jī)省去了對(duì)發(fā)電機(jī)做防水處理，通過管路并聯(lián)多臺(tái)渦輪機(jī)增加了發(fā)電機(jī)的功率，但其安裝與維護(hù)的成本依然不低，對(duì)海洋能源的利用方式單一，而且在安裝多臺(tái)渦輪單元時(shí)管路的鋪設(shè)可能對(duì)航運(yùn)造成影響。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，降低海上風(fēng)電與洋流發(fā)電的建造成本，提高單臺(tái)發(fā)電機(jī)的功率，提出一種風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是一種風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，包括發(fā)電機(jī)和安裝在海床上并伸出海面的塔架，所述塔架頂部安裝有風(fēng)力葉片和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述風(fēng)力葉片的心軸聯(lián)接第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端；所述塔架浸于海水中的立柱上安裝有水輪葉片和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述水輪葉片的心軸聯(lián)接第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端；所述塔架上還安裝有自動(dòng)變速箱和具有兩個(gè)輸入半軸的差動(dòng)器，所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸聯(lián)接自動(dòng)變速箱的輸入端，所述自動(dòng)變速箱的輸出端聯(lián)接差動(dòng)器的第一半軸，所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端聯(lián)接差動(dòng)器的第二半軸，所述差動(dòng)器的輸出端聯(lián)接發(fā)電機(jī)的輸入軸。優(yōu)選的，所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為第一傘形齒輪組，所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為第二傘形齒輪組，所述自動(dòng)變速箱的輸入端安裝有第一轉(zhuǎn)速傳感器，所述第二半軸上安裝有第二轉(zhuǎn)速傳感器，所述第一轉(zhuǎn)速傳感器、第二轉(zhuǎn)速傳感器聯(lián)接自動(dòng)變速箱的信號(hào)輸入端。優(yōu)選的，所述差動(dòng)器的輸出軸與發(fā)電機(jī)的輸入軸之間還串聯(lián)有增速器。優(yōu)選的，所述水輪葉片外環(huán)繞有擴(kuò)張管，所述擴(kuò)張管外套有套筒，所述擴(kuò)張管包括入口、收縮段、喉部、擴(kuò)散段、出口和安置在出口處的第一凸緣片；所述套筒的后端超出擴(kuò)張管的后端，所述套筒與所述擴(kuò)張管形成入口大、出口小的水流增速腔；所述水流增速腔的最窄處口徑大于所述第一凸緣片的外徑。優(yōu)選的，所述套筒的后端安裝有第二凸緣片。[0009]優(yōu)選的，所述擴(kuò)張管的內(nèi)壁為擺線曲線回轉(zhuǎn)面，所述擴(kuò)張管的長(zhǎng)度、所述喉部的直徑和所述第一凸緣片的高度之比范圍是O. 37-1. 47:1:0. 1-0. 2 ;所述擴(kuò)張管喉部至出口段的長(zhǎng)度與所述擴(kuò)張管的長(zhǎng)度之比為O. 6: I。優(yōu)選的，所述喉部是一直線段，所述直線段安置有水輪。優(yōu)選的，所述水流增速腔的出口處口徑是所述第一凸緣片的外徑的I. 5-2倍。本實(shí)用新型將海上風(fēng)電與洋流發(fā)電通過塔架和傳動(dòng)系統(tǒng)集成在一起，相比現(xiàn)有獨(dú)立的海上風(fēng)電和洋流發(fā)電，具有以下有益效果I、只需要在海床上打一套樁基，一個(gè)塔架即可同時(shí)安裝海上風(fēng)電與洋流發(fā)電系統(tǒng)，降低了建造成本。2、風(fēng)能與洋流能匯入同一臺(tái)發(fā)電機(jī)，提高了單臺(tái)發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率。3、只需要在塔架的水面上方安裝一臺(tái)發(fā)電機(jī)，不需對(duì)其做復(fù)雜的防水處理，只需要一套蓄能或調(diào)峰裝置直接聯(lián)接在發(fā)電機(jī)的輸出端，相比現(xiàn)有兩種獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)化了輔助設(shè)備。4、由于水輪葉片外設(shè)置了套有套筒的擴(kuò)張管，套筒與擴(kuò)張管對(duì)水流進(jìn)行兩級(jí)增速導(dǎo)流，從而加速了擴(kuò)張管喉部的水流的流速，提高了安裝在此處的水輪葉片的發(fā)電功率。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)作進(jìn)一步說明。圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例一風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中機(jī)械傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的擴(kuò)張管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例三的擴(kuò)張管的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例的風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)如


圖1、2所示，包括安裝在海床上并伸出海面的塔架3，塔架3頂部安裝有風(fēng)力葉片4和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I，風(fēng)力葉片4的心軸1-1聯(lián)接第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I的輸入端，塔架3浸于海水中的立柱上安裝有水輪葉片5和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2，水輪葉片的心軸2-1聯(lián)接第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2的輸入端，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為傘形齒輪1-2與1-3組成的第一傘形齒輪組，第一傘形齒輪組的輸出端聯(lián)接自動(dòng)變速箱9的輸入端，自動(dòng)變速箱9的輸入端上安裝有第一轉(zhuǎn)速傳感器11 ;第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2為傘形齒輪2-1與2-3組成的第二傘形齒輪組，第二傘形齒輪組的輸出端聯(lián)接第二半軸14的輸入端，第二半軸14上安裝有第二轉(zhuǎn)速傳感器13 ;第一轉(zhuǎn)速傳感器11、第二轉(zhuǎn)速傳感器13聯(lián)接自動(dòng)變速箱9的信號(hào)輸入端，自動(dòng)變速箱9的動(dòng)力輸出端聯(lián)接第一半軸12,第一半軸12聯(lián)接差動(dòng)器7的第一輸入軸，第二半軸14聯(lián)接差動(dòng)器的第二輸入軸；差動(dòng)器7采用與汽車差速器相同的結(jié)構(gòu)，自動(dòng)變速箱9依據(jù)信號(hào)輸入端輸入的兩個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)將輸入的第一半軸12的轉(zhuǎn)速調(diào)整到與第二半軸14的轉(zhuǎn)速相同，此時(shí)差動(dòng)器7的行星輪不轉(zhuǎn)，通過行星架帶動(dòng)太陽輪公轉(zhuǎn)，太陽輪的轉(zhuǎn)速與第一半軸12、第二半軸14的轉(zhuǎn)速均相同；自動(dòng)變速箱9在變速過程中第一半軸12與第二半軸14的轉(zhuǎn)速有差異時(shí)，通過差動(dòng)器7行星輪的自轉(zhuǎn)可以補(bǔ)償轉(zhuǎn)速差，太陽輪的轉(zhuǎn)速為第一半軸12與第二半軸14轉(zhuǎn)速的均值。差動(dòng)器7的輸出軸聯(lián)接增速器8的輸入軸，增速器8的輸出軸聯(lián)接發(fā)電機(jī)6的輸入軸。實(shí)施例二本實(shí)施例是在實(shí)施例I基礎(chǔ)上的改進(jìn)，如圖3所示，其改進(jìn)之處在于，在水輪葉片5外環(huán)繞有壁為擺線曲線回轉(zhuǎn)面的擴(kuò)張管2-4，在擴(kuò)張管2-4外套有套筒2-11 ;擴(kuò)張管2_4包括入口 2-5、收縮段2-6、喉部2-7、擴(kuò)散段2-8、出口 2_9和安置在出口處的第一凸緣片2-10,套筒2-11的后端超出擴(kuò)張管2-4的后端，套筒2-11的后端安裝有第二凸緣片2_13 ；套筒2-11與擴(kuò)張管2-4形成入口大、出口小的環(huán)形水流增速腔2-12 ;擴(kuò)張管2-4的長(zhǎng)度即擴(kuò)張管的入口 2-5到出口 2-9的軸向直線距離，與擴(kuò)張管喉部2-7的直徑，與擴(kuò)張管第一凸緣片2-10的高度之比的范圍是O. 37-1. 47:1:0. 1-0. 2 ;擴(kuò)張管喉部2_7至出口 2_9的長(zhǎng)度與擴(kuò)張管2-4的長(zhǎng)度之比為O. 6:1 ;水流增速腔2-12的出口處的內(nèi)徑是第一凸緣片2-10的外徑的I. 5-2倍。實(shí)施例三本實(shí)施例是在實(shí)施例2基礎(chǔ)上的改進(jìn)，如圖4所示，其改進(jìn)之處在于，擴(kuò)張管的喉 部2-7拉伸為一直線段，水輪葉片5安裝于該直線段內(nèi)。本實(shí)用新型不局限于上述各實(shí)施例，凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng),包括發(fā)電機(jī)和安裝在海床上并伸出海面的塔架,所述塔架頂部安裝有風(fēng)力葉片和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述風(fēng)力葉片的心軸聯(lián)接第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端，其特征在于所述塔架浸于海水中的立柱上安裝有水輪葉片和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述水輪葉片的心軸聯(lián)接第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端；所述塔架上還安裝有自動(dòng)變速箱和具有兩個(gè)輸入半軸的差動(dòng)器，所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸聯(lián)接自動(dòng)變速箱的輸入端，所述自動(dòng)變速箱的輸出端聯(lián)接差動(dòng)器的第一半軸，所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端聯(lián)接差動(dòng)器的第二半軸，所述差動(dòng)器的輸出端聯(lián)接發(fā)電機(jī)的輸入軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為第一傘形齒輪組，所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為第二傘形齒輪組，所述自動(dòng)變速箱的輸入端安裝有第一轉(zhuǎn)速傳感器，所述第二半軸上安裝有第二轉(zhuǎn)速傳感器，所述第一轉(zhuǎn)速傳感器、第二轉(zhuǎn)速傳感器聯(lián)接自動(dòng)變速箱的信號(hào)輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述差動(dòng)器的輸出軸與發(fā)電機(jī)的輸入軸之間還串聯(lián)有增速器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述水輪葉片外環(huán)繞有擴(kuò)張管，所述擴(kuò)張管外套有套筒，所述擴(kuò)張管包括入口、收縮段、喉部、擴(kuò)散段、出口和安置在出口處的第一凸緣片；所述套筒的后端超出擴(kuò)張管的后端，所述套筒與所述擴(kuò)張管形成入口大、出口小的水流增速腔；所述水流增速腔的最窄處口徑大于所述第一凸緣片的外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述套筒的后端安裝有第二凸緣片。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述擴(kuò)張管的內(nèi)壁為擺線曲線回轉(zhuǎn)面，所述擴(kuò)張管的長(zhǎng)度、所述喉部的直徑和所述第一凸緣片的高度之比范圍是O. 37-1. 47:1:0. 1-0. 2 ;所述擴(kuò)張管喉部至出口段的長(zhǎng)度與所述擴(kuò)張管的長(zhǎng)度之比為O.6:1 ο
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述喉部是一直線段，所述直線段安置有水輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述水流增速腔的出口處口徑是所述第一凸緣片的外徑的I. 5-2倍。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力和水力綜合發(fā)電系統(tǒng)，包括安裝在海床上并伸出海面的塔架，塔架頂部安裝有風(fēng)力葉片和第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，風(fēng)力葉片的心軸聯(lián)接第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端；塔架浸于海水中的立柱上安裝有水輪葉片和第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，水輪葉片的心軸聯(lián)接第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入端；塔架上還安裝有自動(dòng)變速箱和具有兩個(gè)輸入半軸的差動(dòng)器，第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出軸聯(lián)接自動(dòng)變速箱的輸入端，自動(dòng)變速箱的輸出端聯(lián)接差動(dòng)器的第一半軸，第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端聯(lián)接差動(dòng)器的第二半軸，差動(dòng)器的輸出端聯(lián)接發(fā)電機(jī)的輸入軸。該實(shí)用新型綜合利用海上風(fēng)力和洋流發(fā)電，將兩種綠色能源的利用有機(jī)地結(jié)合起來，降低了建造成本，提高了發(fā)電功率、簡(jiǎn)化了輔助設(shè)備。
文檔編號(hào)F03B13/00GK202370754SQ20112053604
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者顧為東 申請(qǐng)人:顧為東