專利名稱：垂直軸阻力式水能發(fā)電單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)電領(lǐng)域，具體地說，是關(guān)于一種垂直軸阻力式水能發(fā)電單元。
背景技術(shù)：
垂直軸阻力式發(fā)電裝置是一種成熟的發(fā)電裝置，廣泛應用于小型風力發(fā)電設(shè)備，
其原理是葉片凹面風阻大于凸面，利用阻力差推動葉片從而達到發(fā)電的目的。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)
簡單，且可以接受任何方向的來風。但由于風力發(fā)電時風能利用率低下，垂直軸阻力式風力
發(fā)電設(shè)備幾乎已經(jīng)快被橫軸式和同為垂直軸的升力式風力發(fā)電設(shè)備所取代。 我國沿海地區(qū)缺電嚴重，主要能源地區(qū)多在內(nèi)陸，遠水不解近渴。而我國沿海水深
普遍較淺，水流較急，能源潛力豐富，而海水腐蝕性強，水下復雜機械的建造材料及維護保
養(yǎng)都是不小的開銷，受制于技術(shù)和資金回報等問題，該能源開發(fā)難度很大。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種垂直軸阻力式水能發(fā)電單元。
本實用新型提供的垂直軸阻力式水能發(fā)電單元，包括 —支架，由若干根支桿分別在上下兩端通過連接桿連接固定而成，上下兩端的中 心又分別通過橫桿設(shè)置一軸承，且每一所述支桿的下端均設(shè)置固定件，用于將所述支架固 定于水底的特定位置； 主傳動軸，與所述支桿平行，通過所述軸承穿設(shè)在所述支架的上下兩端； 阻力葉片部，設(shè)置在所述支架內(nèi)部，通過支撐板與所述主傳動軸相連，且在所述支
撐板上設(shè)置若干個呈拋物線型的阻力葉片，同方向等分的焊接在所述支撐板上。 本實用新型的水能發(fā)電單元，所述阻力葉片設(shè)置為下列任一種結(jié)構(gòu) 雙葉片結(jié)構(gòu)，且兩個所述阻力葉片交匯在所述支撐板的中心線上； 所述阻力葉片部設(shè)置兩部分雙葉片結(jié)構(gòu)的阻力葉片，且上部的雙葉片與下部的雙
葉片形成一定角度； 雙葉片結(jié)構(gòu)，且在所述雙葉片間留有導流槽； 三葉片結(jié)構(gòu)，且所述三葉片交匯在所述支撐板的中心線上； 三葉片結(jié)構(gòu)，且在所述三葉片間留有導流槽； 所述阻力葉片與活板形成可轉(zhuǎn)動連接，并在所述支撐板的中心線附件設(shè)置三條擋
桿，用于限制所述活板的活動方向。活板在逆水狀態(tài)時不受檔桿限制，可自由活動，與水流
方向無夾角。順水狀態(tài)時則受檔桿限制，與水形成一定夾角，從而使水阻增大。 本實用新型的的水能發(fā)電單元，所述支撐板為兩個骨架板，所述主傳動軸的個數(shù)
為兩根，且所述兩個骨架板的中心分別與兩個主傳動軸相連接，在兩個所述骨架板之間設(shè)
置所述阻力葉片，且焊接在所述兩個骨架板上。此外，在所述阻力葉片的中上部可以設(shè)置一
鐵餅狀中空浮塊，以減少葉片重量。 本實用新型的水能發(fā)電單元，所述支撐板為一個具有足夠強度的中空浮塊，設(shè)置在所述支架的中上部，所述主傳動軸的個數(shù)為一根，且所述中空浮塊的中心與所述主傳動 軸相連，在所述中空浮塊上焊接所述阻力葉片。 優(yōu)選的，本實用新型的水能發(fā)電單元的支架的支桿的個數(shù)為三根，所述支架的上 下兩端分別采用三根構(gòu)成正三角結(jié)構(gòu)的連接桿，所述支架上下兩端的橫桿的個數(shù)也為三 根，分別與正三角的頂點連接，且為加強結(jié)構(gòu)穩(wěn)定度，上下兩端的所述軸承分別處于上下兩 端的正三角的中心上方，與所述連接桿、所述橫桿構(gòu)成三角錐型。 本實用新型的水能發(fā)電單元的支架的固定件為尖端圓錐形的圓柱形固定銷。 本實用新型的水能發(fā)電單元的支架的每一所述支桿的外側(cè)設(shè)置固定裝置，用于掛 設(shè)浮箱。 本實用新型的垂直軸阻力式水能發(fā)電單元，利用水流推動阻力葉片轉(zhuǎn)動，從而帶 動主傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸上端接入變速箱，經(jīng)變速箱加速后輸出給發(fā)電部發(fā)電。本實用新型 的垂直軸阻力式水能發(fā)電單元結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于建造架設(shè)及拆除，可節(jié)約保養(yǎng)維修費 用，易于大型化及規(guī)?；型鉀Q我國沿海水能開發(fā)利用的難題。

圖1為本實用新型的發(fā)電單元的一個優(yōu)選實施方式的立體示意圖。 圖2a和圖2b分別為本實用新型的發(fā)電單元的一個優(yōu)選實施方式中支架上下兩端
的橫桿設(shè)置示意圖。 圖3為本實用新型的發(fā)電單元的一個實施方式中阻力葉片部的示意圖。 圖4為本實用新型的發(fā)電單元的另一實施方式中阻力葉片部的示意圖。 圖5 圖ll為本實用新型的發(fā)電單元的多種實施方式的阻力葉片部結(jié)構(gòu)示意圖。 圖12為本實用新型的發(fā)電單元的組裝架設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖13為本實用新型的發(fā)電單元的優(yōu)選的固定件與水泥基底的安裝示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。 如圖1所示，本實用新型的垂直軸阻力式水能發(fā)電單元，包括 —支架1，由若干根支桿11分別在上下兩端通過連接桿12連接固定而成，上下兩 端的中心又分別通過橫桿13設(shè)置一軸承14，且每一支桿11的下端均設(shè)置有固定件15，用 于將支架1固定于水底的特定位置； 主傳動軸2，與支桿11平行，通過軸承14穿設(shè)在所述支架1的上下兩端； 阻力葉片部6，設(shè)置在所述支架1內(nèi)部，通過支撐板60與主傳動軸2相連，且在支 撐板60上設(shè)置若干個呈拋物線型的阻力葉片62，同方向等分的焊接在支撐板60上。 此外，本實用新型的水能發(fā)電單元的支架1的每個支桿11外側(cè)設(shè)置固定裝置16， 用于掛設(shè)浮箱。且位于支架1下端的軸承14設(shè)置為抗腐蝕軸承。 在本實用新型的一個優(yōu)選的實施例中，支架1的支桿11的個數(shù)為三根，上下兩端 分別采用三根構(gòu)成正三角結(jié)構(gòu)的連接桿12，上下兩端橫桿13的個數(shù)也為三根，分別與正三 角的頂點連接，如圖2a和圖2b所示，上下兩端的軸承14分別處于正三角的中心上方，與連 接桿12、橫桿13構(gòu)成三角錐型。[0036] 如圖3所示，本實用新型的發(fā)電單元的阻力葉片部的支撐板60為兩個骨架板61， 阻力葉片62設(shè)置在兩個骨架板61之間，焊接在骨架板61上；所述主傳動軸2的個數(shù)為兩 根，且兩個骨架板61的中心分別與所述主傳動軸2相連接。 如圖4所示，本實用新型的發(fā)電單元的阻力葉片部的支撐板60為一個具有足夠強 度的中空浮塊66，設(shè)置在支架1中上部，所述主傳動軸2的個數(shù)為一根，所述中空浮塊66的 中心與所述主傳動軸2相連，若干個呈拋物線型的阻力葉片62同方向等分的焊接在中空浮 塊66上。 如圖5所示，本實用新型的一個實施方式中，發(fā)電單元的阻力葉片62采用雙葉片 結(jié)構(gòu)，葉片62交匯在支撐板60的中心線上。 如圖6所示，本實用新型的另一實施方式中，發(fā)電單元的阻力葉片部6設(shè)置兩部分 雙葉片結(jié)構(gòu)的阻力葉片62，為減少受力死角，上部的雙葉片與下部的雙葉片形成一定角度。 如圖7所示，本實用新型的另一實施方式中，發(fā)電單元的阻力葉片62采用雙葉片 結(jié)構(gòu)，且在雙葉片62間留出導流槽63，如箭頭所示的水流方向引導水流，提高水能利用率。 如圖8所示，本實用新型的另一實施方式，發(fā)電單元的阻力葉片62采用三葉片結(jié) 構(gòu)，葉片62交匯在支撐板60的中心線上。 如圖9所示，本實用新型的另一實施方式中，發(fā)電單元的阻力葉片62采用三葉片 結(jié)構(gòu)，且在三葉片62間留出導流槽63。 如圖10所示，本實用新型的另一實施方式，發(fā)電單元的阻力葉片62與活板64形 成可轉(zhuǎn)動連接，并在支撐板60的中心線附近設(shè)置三條與支桿平行的擋桿65，用于限制活板 的活動方向，如箭頭所示的水流方向引導水流，提高水能利用率?；畎?4在逆水狀態(tài)時不 受檔桿65限制，可自由活動，與水流方向無夾角。順水狀態(tài)時則受檔桿65限制，與水形成 一定夾角，從而使水阻增大。 如圖11所示，本實用新型的另一實施方式，在發(fā)電單元的兩個骨架板61之間的阻 力葉片62中上部設(shè)置一鐵餅狀中空浮塊66，以減少葉片重量。 本實用新型的垂直軸阻力式水能發(fā)電單元，利用水流推動阻力葉片轉(zhuǎn)動，從而帶
動主傳動軸轉(zhuǎn)動，傳動軸上端接入變速箱，經(jīng)變速箱加速后輸出給發(fā)電部發(fā)電。 如圖12所示，架設(shè)本實用新型的垂直軸阻力式水能發(fā)電單元時，預先在海底B埋
設(shè)水泥基座5，并根據(jù)當?shù)爻备咴O(shè)置支架1的高度，使支架1上端的軸承始終處于水面A上，
在支架1上方設(shè)置變速箱3，并將主傳動軸2的上端接入變速箱3，在變速箱3上方設(shè)置發(fā)
電機4。在垂直軸阻力式水能發(fā)電單元的支架上掛設(shè)浮箱，由拖輪拖至預定地點，浮箱下沉，
發(fā)電單元通過固定件15固定在水泥基座5上，拆除浮箱即可完成安裝。如圖13所示，本實
用新型的發(fā)電單元的固定件15可設(shè)置為尖端圓錐形的圓柱形固定銷，而水泥基座5上設(shè)有
漏斗型的插孔，可提高固定件和基座間的固定成功率，降低架設(shè)時的定位難度。拆除時，在
垂直軸阻力式水能發(fā)電單元的支架上掛設(shè)浮箱，浮箱上浮脫離水泥基座，完成拆除，由拖輪拖走。 本實用新型的水能發(fā)電單元具有如下優(yōu)勢 (1)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，水下活動部件只有主傳動軸下端的抗腐蝕軸承，其它精密 部件均在水面之上，在材料和保養(yǎng)方面大大節(jié)約開支。
(2)架設(shè)方便，即便使用普通鋼材在小型船塢中也可組裝完畢進行架設(shè)；拆除也同樣方便，使維修和拆除更加經(jīng)濟。 (3)盡管水流方向多變，往往在同一水域深度不同處流向也不同，但本實用新型采 用垂直軸式發(fā)電設(shè)備，不受水流方向的影響，即便上下水流方向不同也不會影響葉片轉(zhuǎn)動， 基本上可適用于任何水域。 (4)由于阻力型可以產(chǎn)生更為持久的扭力，變速部可使用較大的傳動比，可提高水 能利用率。 綜上，由于其擁有極強的實用性及廉價的建設(shè)維護成本，易于大型化及規(guī)?；?，采 用本實用新型的水能發(fā)電單元將沿海海流這種清潔能源利用起來，將大大緩解甚至解決我 國沿海如今的能源問題。
權(quán)利要求一種垂直軸阻力式水能發(fā)電單元，其特征在于，包括一支架，由若干根支桿分別在上下兩端通過連接桿連接固定而成，上下兩端的中心又分別通過橫桿設(shè)置一軸承，且每一所述支桿的下端均設(shè)置有固定件，用于將所述支架固定于水底的特定位置；主傳動軸，與所述支桿平行，通過所述軸承穿設(shè)在所述支架的上下兩端；阻力葉片部，設(shè)置在所述支架內(nèi)部，通過支撐板與所述主傳動軸相連，且在所述支撐板上設(shè)置若干個呈拋物線型的阻力葉片，同方向等分的焊接在所述支撐板上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水能發(fā)電單元，其特征在于，所述阻力葉片設(shè)置為下列任一 種結(jié)構(gòu)雙葉片結(jié)構(gòu)，且兩個所述阻力葉片交匯在所述支撐板的中心線上； 所述阻力葉片部設(shè)置兩部分雙葉片結(jié)構(gòu)的阻力葉片，且上部的雙葉片與下部的雙葉片 形成一定角度； 雙葉片結(jié)構(gòu)，且在所述雙葉片間留有導流槽； 三葉片結(jié)構(gòu)，且所述三葉片交匯在所述支撐板的中心線上； 三葉片結(jié)構(gòu)，且在所述三葉片間留有導流槽；所述阻力葉片與活板形成可轉(zhuǎn)動連接，并在所述支撐板的中心線附件設(shè)置三條擋桿， 用于限制所述活板的活動方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水能發(fā)電單元，其特征在于，所述支撐板為兩個骨架板， 所述主傳動軸的個數(shù)為兩根，且所述兩個骨架板的中心分別與兩個所述主傳動軸相連接， 在兩個所述骨架板之間設(shè)置所述阻力葉片，并焊接在所述兩個骨架板上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水能發(fā)電單元，其特征在于，所述支撐板為一個中空浮 塊，設(shè)置在所述支架的中上部，所述主傳動軸的個數(shù)為一根，且所述中空浮塊的中心與所述 主傳動軸相連，在所述中空浮塊上焊接所述阻力葉片。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水能發(fā)電單元，其特征在于，所述阻力葉片的中上部設(shè)置一 鐵餅狀中空浮塊，以減少葉片重量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水能發(fā)電單元，其特征在于，所述支桿的個數(shù)為三根，所 述支架的上下兩端分別采用三根構(gòu)成正三角結(jié)構(gòu)的所述連接桿，所述支 架上下兩端的所述 橫桿的個數(shù)也為三根，分別與正三角的頂點連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的水能發(fā)電單元，其特征在于，所述支架上下兩端的所述軸承 位于上下兩端的正三角的中心上方，與所述連接桿、所述橫桿構(gòu)成三角錐型。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水能發(fā)電單元，其特征在于，所述固定件為尖端圓錐形的 圓柱形固定銷。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水能發(fā)電單元，其特征在于，每一所述支桿的外側(cè)設(shè)置固 定裝置，用于掛設(shè)浮箱。
專利摘要本實用新型公開了一種垂直軸阻力式水能發(fā)電單元，包括一支架，支架的下端設(shè)置固定件，用于固定支架；主傳動軸，通過軸承垂直穿設(shè)在支架上下兩端；阻力葉片部，設(shè)置在支架內(nèi)部，通過支撐板與主傳動軸相連，在支撐板上設(shè)置有若干個呈拋物線型的阻力葉片，同方向等分的焊接在支撐板上。本實用新型的垂直軸阻力式水能發(fā)電單元結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于架設(shè)拆除，可節(jié)約保養(yǎng)維修費用，易于大型化及規(guī)模化，有望解決我國沿海水能開發(fā)利用的難題。
文檔編號F03B3/12GK201539346SQ20092021106
公開日2010年8月4日 申請日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者吳嘉偉 申請人:吳嘉偉