一种新型的对称翼涡轮波力发电装置制造方法及图纸

一种新型的对称翼涡轮波力发电装置．该装置属气动型波力发电装置空气涡轮的新设计．该装置根据冲击式涡轮结构复杂，而一般叶面形状为矩形的对称翼式涡轮难以获得良好的综合性能等问题，设计了一种具有矩扇型叶面形状的新型对称翼式涡轮，并提供了翼型、喷嘴比、轮毂比、叶片数等设计参数，使新设计的装置结构简单并具有自起动性能较好、效率较高等良好综合性能，可作为航标灯、海洋水文、气象自动遥测浮标的长效电源．（*该技术在1995年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本技术属气动型波力发电装置空气涡轮的新设计。利用海洋、江河的波浪能为动力的发电装置，如航标灯用的波力发电装置一般经过五个环节①利用浮标随波浪升沉的运动，通过中心管气室将波浪能转换成空气能；②空气涡 轮将空气能转换成旋转机械能；③交流永磁发电机将旋转机械能转换成交流电能；④硅整流器将交流电转换成直流电；⑤蓄电池将不稳定的直流电贮存，供用电器使用。其中，空气涡轮是波力发电装置的心脏。迄今为止，已经研制并使用的空气涡轮有两种；一种是带整流阀的冲动式涡轮，如日本的TG103型波力发电装置上采用的，该涡轮由于需要整流阀和喷咀系统，因而结构复杂，造价较高。另一种是近年出现的不用整流阀就能向同一方向旋转作功的对称翼式涡轮。结构较简单，但其涡轮叶面形状多为矩形，如英国女皇大学土木建筑工程系T·J·T·Whittaker等在《波力助航的电气方面》一文中提到的航标灯用波力发电装置中采用的。其涡轮喷咀比调整范围小，对于小功率(100W以下)的涡轮来说，难以获得良好的综合性能(包括自起动性能、效率等因素)。本技术提供一种采用设计特殊的对称翼空气涡轮，综合性能良好的小型(功率在100W以下)波力发电装置。本技术由中心管气室，对称翼空气涡轮、交流永磁发电机、整流器、控制器和蓄电池组等部份组成，其装置各部分作用的方框图如下 本技术的要点在于对称翼涡轮叶片的叶面形状和翼型的设计，该涡轮采用具有矩扇形叶面形状的对称翼涡轮，即它由沿轮毂上均布的若干片翼型对称的，安装角为零度的矩扇形叶片所组成〔如图2所示〕，每片叶片的叶面形状如图3所示。由以涡轮中心O为圆心，半径分别为R1、R2、R3〔R1＞R2＞R3〕的三段圆弧，把叶面分为Ⅰ和Ⅱ两部分。内侧Ⅰ为圆心角为α的扇形；外侧Ⅱ为矩形，所称的矩形是近似矩形，其上下两弧(该矩形的上下两边)的弦长相等或近似相等。扇形部分和矩形部分光滑过渡，边线ABC和DEF可以是折线，也可以成光滑弧线。相应的等厚线，在矩形部分是边线的平行线，在扇形部分是径向线。整个叶面应依叶面中线OO′成对称。叶片的翼型应为对称流线型，翼型的最大厚度δmax与弦AD之长l的比值为21.5％～23.5％，最佳比值为22.1％～22.5％，叶片依叶面上的等厚线光滑过渡。该涡轮的叶片与轮毂可以用质轻，机械强度高并耐腐蚀的材料如合金铝、玻璃钢等材料制成。叶片可通过粘结和铆接等方法与轮毂牢靠结合，或叶片轮毂一次成型，其轮毂比(即轮毂直径Dh与涡轮外直径Dt之比)应为0.5～0.65。由于叶片的叶面形状是扇形与矩形的结合，通过选择涡轮的叶片数以及其扇形部分所张的圆心角α的大小和扇形部分在整个叶面中所占的面积比例，可以在较大范围选择涡轮的喷咀比参数(即叶片间轴面过流面积与气室内截面积之比)，影响涡轮的自起动性能和效率的因素是比较复杂的，一般来说，较小的喷咀比有利于提高涡轮的自起动性能，而提高涡轮效率则需要较大的喷咀比和合适的叶形，因而涡轮叶片的叶面形状由扇形与矩形合理结合，可以获得一一种兼顾涡轮自起动性能和效率等综合性能的设计方案。本技术设计的对称翼涡轮的喷咀比i为 1/60 ～ 1/100 ，涡轮叶片数为8～12片。本技术提供的小型(100W以下)波力发电装置，由于其空气涡轮的叶面形状和翼型设计独特，系统各部份匹配合理，因而具有自起动性能良好，效率较高。输出功率较大等良好综合性能，而且结构简单，造价低，可以作为沿海航道航标灯、海洋水文、气象自动遥测浮标等装置的长效电源。附图1为本技术发电机组总体图，其中1为保护帽，2为整流器和控制器，3为交流永磁发电机，4为对称翼空气涡轮，5为转轮室。附图2为涡轮叶片结构简图，其中Ⅰ为叶片的矩形部分，Ⅱ为叶片的扇形部分，δmax为翼型的最大厚度，l为弦AD之长度，线0－0、1－1、2－2、……、10－10为等厚线。附图3为对称翼涡轮结构简图，其中Dt为涡轮的外直径，Dh为轮毂的直径。本技术提供的一个实用设计，其具体设计参数如下对称翼涡轮叶片，矩形部分与扇形部分宽度相等，即AB等于BC；翼型最大厚度δmax与弦长l之比为22.3％；轮毂比为0.6；喷咀比i等于 1/80 ，叶片数为10片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由浮筒中心管气室、空气涡轮、交流永磁发电机、整流器、控制器及蓄电池组所组成的小型（输出功率在１００Ｗ以下）波力发电装置，其特征在于所说的空气涡轮是具有矩扇形叶面形状的对称翼式涡轮，即该涡轮由沿轮毂上均布的若干片翼型对称的、安装角度为零度的矩扇形叶片所组成，每片叶片的叶面，由以涡轮中心０为圆心，半径分别为Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］（Ｒ↓［１］＞Ｒ↓［２］＞Ｒ↓［３］）的三段圆弧分为两部分，内侧为以ψ为圆心角的扇形；外侧为矩形，所称的矩形是近似矩形，其上下两弧（该矩形的上下两边）的弦长相等或近似相等。扇形部分和矩形部分光滑过渡，其边线（线ＡＢＣ和线ＤＥＦ）可以是折线，也可以成光滑弧线。相应的等厚线，在矩形部分是边线的平行线，在扇形部分是径向线。整个叶面依叶面中线［ＯＯ＇］成对称。叶片的翼型应为对称流线型，翼型的最大厚度［δｍａｘ］与弦长［ｌ］之比为２１．５％～２３．５％，最佳比值为２２．１％～２２．５％。

【技术特征摘要】
1.一种由浮筒中心管气室、空气涡轮、交流永磁发电机、整流器、控制器及蓄电池组所组成的小型(输出功率在100W以下)波力发电装置，其特征在于所说的空气涡轮是具有矩扇形叶面形状的对称翼式涡轮，即该涡轮由沿轮毂上均布的若干片翼型对称的、安装角度为零度的矩扇形叶片所组成，每片叶片的叶面，由以涡轮中心0为圆心，半径分别为R1、R2、R3(R1＞R2＞R3)的三段圆弧分为两部分，内侧为以φ为圆心角的扇形；外侧为矩形，所称的矩形是近似矩形，其上下两弧(该矩形的上下两边)的弦长相等或近似相等。扇形部分和矩形部分光滑过渡，其边线(线ABC和线DEF)可以是折线，也可以成光滑弧线。相应的等厚线，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁贤光，高祥帆，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]