垂直轴水轮机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110005566A(43)申请公布日2019.07.12(21)申请号201910277420.7(22)申请日2019.04.08(71)申请人上海理工大学地址200082上海市杨浦区军工路516号(72)发明人孙晓晶傅钢(74)专利代理机构上海百一领御专利代理事务所(普通合伙)31243代理人王路丰汪祖乐(51)Int.Cl.F03B3/00(2006.01)F03B3/12(2006.01)F03B11/00(2006.01)F03B13/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称垂直轴水轮机(57)摘要本发明提供了一种垂直轴水轮机，包括转子、上盖板、下盖板以及弧形挡流板，转子包括转轴以及多个叶片，多个叶片固定在转轴的侧面上；上盖板垂直设置在转轴的上端；下盖板穿过转轴的下端，设置在叶片的下端；弧形挡流板的一端与上盖板的边缘连接，另一段与下盖板的边缘连接。该垂直轴水轮机，在垂直轴水轮机的上盖板与下盖板之间安装弧形挡流板，因为水流或海流流动方向固定，因为阻塞效应，使其与上下盖板形成加速通道，通过水轮机转子的水流速度可得到明显增加，进而提高转子叶片的做功性能，提升水轮机整体的输出功率；进而使该水轮机在有限空间里能更高效地实现将流体动能转换为机械能，进而转化为电能的这一能量转换过程。CN110005566ACN110005566A权利要求书1/1页1.一种垂直轴水轮机，包括转子、上盖板、下盖板以及弧形挡流板，其特征在于：所述转子包括转轴以及多个叶片，多个所述叶片固定在所述转轴的侧面上；上盖板垂直设置在所述转轴的上端；下盖板穿过所述转轴的下端，设置在所述叶片的下端；所述弧形挡流板的一端与所述上盖板的边缘连接，另一段与所述下盖板的边缘连接。2.根据权利要求1所述的垂直轴水轮机，其特征在于：其中，所述弧形挡流板的高度与所述叶片的高度相同。3.根据权利要求1所述的垂直轴水轮机，其特征在于：其中，所述弧形挡流板的弧长为所述上盖板的周长的八分之一～五分之一。4.根据权利要求1述的垂直轴水轮机，其特征在于：其中，所述盖板的直径为所述转子的直径的1.1～1.3倍。5.根据权利要求1述的垂直轴水轮机，其特征在于，还包括：齿轮箱与发电机，其中，所述转轴的下端与所述齿轮箱的输出端连接，所述齿轮箱与所述发电机连接。2CN110005566A说明书1/3页垂直轴水轮机技术领域[0001]本发明涉及水轮机领域，具体涉及一种垂直轴水轮机。背景技术[0002]水流能是指海水或河水在水平流动中蕴藏的动能，是可再生能源中的一种。一般来说水流速度大于2米每秒的河流、海底水道或海峡中以及由于潮汐导致的有规律的海水流动地区内的海流能资源都具有可开发利用的价值。由于与风力发电的原理相似，目前大多数研制中的水流能发电装置也是将流水的动能转换为机械能进而用于发电，因此其结构形式也与风力机类似，可分为水平轴式和垂直轴式两类，垂直轴式的水流能装置(水轮机)的发电设备可安装在水面以上甚至是岸边，从而大大减小了水流对这些关键部件的侵蚀破坏，进而降低了系统的维护费用。此外，垂直轴式海流能水轮机的迎流面积为矩形从而在安装时受到水深高度的制约性较小，因此比水平轴装置更适用于流速大，水深较浅的流道中。[0003]尽管垂直轴水流能水轮机与水平轴装置相比有诸多优点，但是这种水轮机的能量转换效率较低，迄今为止其普遍性仍低于水平轴式装置，而提高垂直轴式水流能水轮机的能量转换效率是使这种发电装置得到更广泛应用的关键。[0004]目前提高垂直轴式水轮机的方法可分为主动式和被动式两类，主动式的可在水轮机转子叶片上通过射流、振动薄片或吹、吸气的方法通过局部能量的输入，改善叶片表面的流动状态，提高叶片的做功性能，但这类方法需要消耗能量而且机构复杂，不适合严酷和复杂多变的河流和海洋环境。[0005]被动式方法在叶片上加装附属小结构如肋条、圆柱、优化叶片几何形状等，这类方法不需要消耗能量，无需额外添加装置或系统因此结构简单。但是，目前利用附属小结构如肋条、圆柱、优化叶片几何形状等改善叶片做功性能的被动式方法需要在转子叶片表面直接进行加装，在实际应用中的变工况性能较差，不能根据主流工况的变化进行相应的调整，在某些工况下因为改变了叶片的几何外形反而会增大流动阻力，降低水轮机叶片的水动力特性。发明内容[0006]本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种垂直轴水轮机。[0007]本发明提供了一种垂直轴水轮机，包括转子、上盖板、下盖板以及弧形挡流板，转子包括转轴以及多个叶片，多个叶片固定在转轴的侧面上；上盖板垂直设置在转轴的上端；下盖板穿过转轴的下端，设置在叶片的下端；弧形挡流板的一端与上盖板的边缘连接，另