本发明专利技术涉及一种潮流能发电机组支柱的凹凸曲面套筒转向结构，在单柱双展式潮流能发电机组的支柱上，采用两个曲面点对点接触，主轴与套筒为一体结构，主轴上端与机组相连。支柱再插入套筒的方式。下端的支柱固定在海底的桁架机构上。这种方式能够使机组部分与整体桁架分离，上部可以被吊起，从而达到使用海平面平台进行起重的功能。本发明专利技术中的与主轴连在一起的套筒和支柱上端的曲面设计可以起到导向的作用，方便维护；曲面支撑结构的点对点结构接触面积最小，可以减少相对转动时的摩擦力矩；凹凸曲面支撑结构十分简单，可以适应海水里恶劣的工作环境，同时结构中的槽可以完成装置的自排污功能。
【技术实现步骤摘要】
：本专利技术涉及一种潮流能发电机组支柱的凹凸曲面接触套筒转向结构。
技术介绍
：21世纪以来，面对常规能源日益枯竭、环境恶化的局面，各国将目光转向可再生能源。海洋潮流能因为优越的可再生性、环保性及巨大的贮藏量而成为重点研究对象。但是与陆地电力建设相比,潮流能开发环境恶劣，能量密度较低，同时潮流的来流方向在机组的运行过程中会发生变化，导致水轮机的最佳工作位置也在随之改变。如果发电机组无法做到调整水轮机的方向，那么就无法最大化的利用潮流能。现在常见的潮流能发电机组包括桩柱式，坐底式和漂浮式等结构。桩柱式潮流能发电机组结构简图如图1所示。坐底式潮流能发电机组简图如图2所示，漂浮式潮流能发电机组结构简图如图3所示。从图中可以看出这些结构都能完成潮流能的收集与转化，但是却都无法做到改变水轮机的方向，只能定向接受潮流的能量，这导致了发电机组无法最大程度的利用潮流的能量。如果能够设计一种可以有效完成水轮机在水下调整方向的结构，那么就可以提高潮流能的利用率。
技术实现思路
：本专利技术的目的是公开一种潮流能发电机组支柱的凹凸曲面接触套筒转向结构，技术方案为：一种潮流能发电机组支柱的凹凸曲面接触套筒转向结构，潮流能发电机组，其发电机组(5)连接在主轴(7)的上端，发电机组(5)上端安装一对管路展翅(3)，这种机组称之为单柱双展式潮流能发电机组。在单柱双展潮流能发电机组结构中，整个机组为桁架式结构(2)，机组上部带有工作平台(1)，带有叶片(4)的发电机组(5)上部安装两个由发电机组(5)起始向上伸展的管路展翅(3)；机组底座(8)安装支柱(9)，支柱(9)的顶端为曲面(10)形状；主轴(7)上套装套筒(11)，套筒(11)内配装轴套(12)；套筒(11)与轴套(12)组成转向机构(6)，主轴(7)上端连接发电机组(5)下部，主轴(7)下端的曲面(17)顶在下面的支柱(9)上，上曲面(17)的最高点(13)与下曲面(10)的最高点(14)在接触点(15)处形成点对点的接触。轴套(12)上带有多条槽(16)。支柱(9)上端曲面(10)形状由一条以支柱(9)转动中心为对称轴的轴对称曲线旋转180度形成，该曲线开口向下并且具有唯一的最高点(14)，该点在对称轴(18)上。主轴(7)下端曲面(17)形状由一条以主轴转动中心为对称轴的轴对称曲线旋转180度形成，该曲线开口向下并且具有唯一的最高点(13)，该点在对称轴(18)上。主轴(7)与支柱(9)旋转中心在同一轴线(18)上。技术效果：本专利技术结构用于立式机组。如图4所示，在单柱双展潮流能发电机组的结构中，整个机组使用了桁架式结构(2)，桁架结构拥有以下优点：可以节约材料，减少一次性投资；可以减轻结构重量，方便组装与运输。同时可以以海底的桁架结构为基础，在海面上搭建操作平台(1)，海上平台可以安放动力设备，既能完成就地检修，又可以操作来完成水轮机的旋转。发电机组(5)上部使用了两个截面呈翼型管路展翅(3)。管路展翅(3)一端连在海面上的平台(1)上，另一端直通发电机组(5)，检修人员可通过管路进入腔体内，对发电机组(5)进行检查，相比水平的管路，这种斜向且截面是翼型的结构更便于检修人员出入，当翼型正对来流时，所受推力最小。同时，展翅内管路相通，可以形成自流通风，一条通道进风，一条通道出风，相比于单柱同时进风出风，散热的效率更高。针对两叶片的潮流能发电机组，如图1所示的桩柱形潮流能发电机组存在叶片(4)与支撑架重合的情况，这样就出现了动力死区，而单柱双展式结构不会出现如上的重合情况，可以有效的避免动力死区的存在，提高机组运行的可靠性。水轮机下的主轴(7)与框架底端的支柱(9)采用凹凸曲面接触支撑结构(6)。如图5所示，支柱(9)上端曲面(10)形状由一条以支柱转动中心为对称轴的轴对称曲线旋转180度形成。该曲线开口向下并且具有唯一的最高点(14)，该点在对称轴(18)上。如图5所示，主轴(7)下端曲面(17)形状由一条以主轴转动中心为对称轴的轴对称曲线旋转180度形成。该曲线开口向下并且具有唯一的最高点(13)，该点在对称轴上。如图6所示，在主轴(7)安装到支柱(9)上完毕后，主轴(7)与支柱(9)旋转中心在同一轴线(18)上，除接触点(15)外，其他部分在旋转过程中不发生碰撞。主轴(7)只有一个最高点(13)，支柱(9)只有一个最高点(14)，在安装完毕后，主轴(7)与支柱(9)只有一个接触点(15)，且没有其他的接触点。这种结构保证了主轴(7)在旋转过程中所受的摩擦力矩最小，减少了磨损。轴套(12)上带有多条槽(16)，轴套(12)横截面如图7所示。两根支柱既可以在轴向上分离又可以相对于轴线进行旋转。因为操作平台是以海底的桁架结构(2)为基础，而发电机组(5)和悬出的两个通道(3)是与支柱(9)是可以分离的，所以在机组需要维修的时候，可以用起吊设备将机组吊起，轴套(11)与主轴(7)在竖直方向发生平移。在工作状态时，转向设备也可以带动展翅(3)来完成水轮机的旋转。这样可以使水轮机保持最佳的水力位置，提高对潮流能的利用率。在安装过程中，与上面主轴(7)连在一起的套筒(11)可以起到导向的作用，方便安装；机组工作时，套筒(11)可以起到径向固定的作用。凹凸曲面支撑结构的点对点接触可以减少相对转动时的摩擦力矩；凹凸曲面支撑结构十分简单，可以适应海水里恶劣的工作环境。在使用这种结构的潮流能发电机组维护的过程中，可以采用逐节拔起至海平面之上以后固定再进行维护的方式，可以大大提高维护的效率。为了最大限度的利用海洋潮流能的能量，机组需要转动到最佳的水力位置，转动过程也要做到高效，节能，点对点接触的凹凸曲面支撑结构摩擦力矩小，转动过程能量损失小。同时在海下这种恶劣的工作环境下，结构需要尽可能简单，而且装置也需要一定的自排污能力。本专利技术就是采用凹凸曲面套筒转向支撑结构来完成以上目的。因此凹凸曲面套筒转向支撑结构的优点如下：1.在维护的过程中，机组上部可以使用起重机吊起，机组拔起比较容易，足够长的导向机构可以保证任意高度的提升。当吊起至需要维修的那一段时，即可固定，之后就能对脱离水面的部分进行检修，检修完毕，套筒(11)和曲面(10)可以起导向的作用，起重设备直接带着机组下落即可，不需要再额外定位，可节省时间与成本。2.为了最大限度的利用潮流能，发电机组需要随着潮流方向的改变而转动，现有的潮流能发电机组并没有能完成这种目的的结构；而凹凸曲面支撑这种结构，既可以完成转动，又因转动轴与固定轴点对点接触，接触面积最小，可以减少转动时产生的摩擦力矩，使转动的能耗降低。同时凹凸曲面套筒支撑结构的结构简单，虽然也有如轴承结构等其他结构也可以达成以上目的，但是在海水中这种恶劣的环境下，轴承等精密结构很容易腐蚀，维护成本过高，而凹凸曲面套筒支撑结构在当前环境下是完成这些目的的较为简单的结构，加工与维护成本也是较低的。3.在安装过程中，当上部套筒(11)套入下部支柱(9)时，支柱曲面表面的污垢会在水流的作用下沿着曲面(10)滑落，起到一定的自清洁作用。在运行的过程中，套筒(11)内部必然会有海水渗入，海水中的泥沙杂质密度较大，进入轴与轴套之间后会沿着轴套上的槽(16)沉降，落入外部。这样的自排污系统有效地保护了本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种潮流能发电机组支柱的凹凸曲面接触套筒转向结构，其特征是：潮流能发电机组，其发电机组(5)连接在主轴(7)的上端，发电机组(5)上端安装一对管路展翅(3)，这种机组称之为单柱双展式潮流能发电机组。在单柱双展潮流能发电机组结构中，整个机组为桁架式结构(2)，机组上部带有工作平台(1)，带有叶片(4)的发电机组(5)上部安装两个由发电机组(5)起始向上伸展的管路展翅(3)；机组底座(8)安装支柱(9)，支柱(9)的顶端为曲面(10)形状；主轴(7)上套装套筒(11)，套筒(11)内配装轴套(12)；套筒(11)与轴套(12)组成转向机构(6)，主轴(7)上端连接发电机组(5)下部，主轴(7)下端的曲面(17)顶在下面的支柱(9)上，上曲面(17)的最高点(13)与下曲面(10)的最高点(14)在接触点(15)处形成点对点的接触。
【技术特征摘要】
1.一种潮流能发电机组支柱的凹凸曲面接触套筒转向结构，其特征是：潮流能发电机组，其发电机组(5)连接在主轴(7)的上端，发电机组(5)上端安装一对管路展翅(3)，这种机组称之为单柱双展式潮流能发电机组。在单柱双展潮流能发电机组结构中，整个机组为桁架式结构(2)，机组上部带有工作平台(1)，带有叶片(4)的发电机组(5)上部安装两个由发电机组(5)起始向上伸展的管路展翅(3)；机组底座(8)安装支柱(9)，支柱(9)的顶端为曲面(10)形状；主轴(7)上套装套筒(11)，套筒(11)内配装轴套(12)；套筒(11)与轴套(12)组成转向机构(6)，主轴(7)上端连接发电机组(5)下部，主轴(7)下端的曲面(17)顶在下面的支柱(9)上，上曲面(17)的最高点(13)与下曲面(10)的最高点(14)在接触点(15)处形成点对点的接触。2.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：覃大清，赵越，张锐，刘登峰，刘永新，李正东，庞立军，
申请(专利权)人：哈尔滨电机厂有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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