專利名稱：水蓄能型水下浪潮能發(fā)電系統(tǒng)及其配套設(shè)備的新型設(shè)計的制作方法
我國是一個濱海大國，擁有浩瀚的海疆、星羅棋布的大小島嶼和為數(shù)眾多港灣河道入海口，因而存在著極其豐富的浪潮能資源。當(dāng)今世界能源嚴(yán)重短缺，環(huán)保要求又日益高漲，我國每年需要進(jìn)口數(shù)千萬噸石油以彌補本國石油產(chǎn)量之不足。因而每年花費數(shù)百億美元巨額外匯資金。在節(jié)能與環(huán)保雙重要求下，不失時機(jī)地關(guān)注浪潮能天然可再生能源的開發(fā)與利用，意義深遠(yuǎn)，具有十分廣闊的發(fā)展前景。
現(xiàn)代船舶無論是微小的單人游艇，還是萬噸級巨型遠(yuǎn)洋客貨輪，以至十萬噸級核動力航母，幾乎毫無例外地采用了以機(jī)械能轉(zhuǎn)動螺旋槳推進(jìn)器作為驅(qū)動方式。在開發(fā)浪潮能發(fā)電系統(tǒng)時，反其道而行之，利用浪潮的能量帶動螺旋翼輪以產(chǎn)生機(jī)械能，無疑是一個合理的選擇。
以大陸架為基地的浪潮能水下發(fā)電場，由于有不影響正常航運、不妨礙正常漁業(yè)生產(chǎn)、離海岸不宜太遠(yuǎn)、水深范圍不大等等特殊現(xiàn)實的限制，螺旋翼輪的外徑一般不太大，單機(jī)容量相當(dāng)有限(數(shù)百KW，最大也不過數(shù)千KW)。一個數(shù)萬KW、以至數(shù)十萬KW、甚至于更大容量的水下發(fā)電場，勢必要采用數(shù)十臺以至數(shù)百臺上千臺大小不一的螺旋翼輪，作“螞蟻啃骨頭”的陣勢。如果采用[1臺翼輪+1臺調(diào)速裝置+1臺發(fā)電機(jī)]的模式，不難想象發(fā)電場的組織結(jié)構(gòu)是何等的繁雜，其結(jié)果只能是建設(shè)費用十分高昂，日常維護(hù)保養(yǎng)也將十分的困難，所以這種單機(jī)組合“小本經(jīng)營式”的落后方式，是不能適合大規(guī)模能源開發(fā)的現(xiàn)實需要的。
本專利申請?zhí)岢鏊钅苄屠顺卑l(fā)電系統(tǒng)新概念，其核心技術(shù)是將每臺螺旋翼輪以最簡約的方式將其收集到浪潮能轉(zhuǎn)化為水的位能(高壓水)。將數(shù)十臺、數(shù)百臺、上千臺分散的翼輪能量，匯集到一個高位水池，然后以高壓水為動力源集中地帶動水輪發(fā)電機(jī)組，達(dá)到產(chǎn)生電能的目的。以高壓水為能量中間載體，大大簡化了電場的設(shè)備布置，降低了建設(shè)投資，簡化了維護(hù)保養(yǎng)，其優(yōu)點是十分明顯的。


圖1為水蓄能型水下浪潮能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備布置示意圖。翼輪(件1)接受浪潮的正面沖刷產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，帶動翼輪軸(件3)。翼輪軸的另一端有一個凸軸組合(件5)，將旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為往復(fù)式直線運作的機(jī)械能，通過曲軸連桿(件6)推動活塞桿(件9)，活塞(件8)隨之作左右活動，使雙向往復(fù)泵RP1、RP2(件7)產(chǎn)生高壓水和抽取低壓水。來自分散的螺旋翼輪系列的全部高壓水匯集到高壓水總管(件11)，然后注入高位水池(件12)。高壓水由下水管(件14)導(dǎo)入水輪發(fā)電機(jī)組(件15、16)，產(chǎn)生電能。
以下介紹本專利申請的幾項主要構(gòu)件。
圖2為高捕獲率螺旋翼輪的結(jié)構(gòu)示意圖，D1為翼輪外徑，D2為翼輪軸直徑，D3為翼輪轂直徑，W為翼輪寬度。圖示翼輪有翼片五個(A～E)，各占72°空間，平均分面在360°周圍。各個翼片都扭曲一個角度，在翼片根部觸及翼輪轂處為傾角α1，在翼片頂部觸及翼輪外箍處為傾角α2。由于相鄰翼片之間有一個傾角，因此當(dāng)水觸及翼片時就產(chǎn)生一個向橫向流動的趨勢，翼片A的水流轉(zhuǎn)向翼片A與翼片B之間的空隙經(jīng)翼片B后平面流出翼輪的范圍。水流動方向的改變使其面向翼片A有一個分力，推動翼輪的轉(zhuǎn)動。
本專利申請人需要特別聲明①在附圖中示翼片數(shù)為5，(翼片平均分布在360°圓周內(nèi))，并不意味著翼片數(shù)只允許5個，如果在實施時決定采用6個(或其它數(shù)目)翼片。只要符合平均分布的原則，也無不可。
②圖示翼片數(shù)為5時，每個翼片的平均占有360°圓周的72°，并不意味著翼片的寬度(從正視圖上看)也必需是72°，如果在實施時決定放大水流逸出的通道尺寸，可以將翼片寬度(從正數(shù)圖上看)適度減少(譬如減少到60°)。只要是有利于水流的逸出，也無不可。當(dāng)然為了這個目的，還可以結(jié)合變化W1、α1、α2的數(shù)值，以達(dá)到最完美的組合。
③圖示翼片面為平板型，在實施時也可以用鑄鍛等工藝生產(chǎn)，更符合“流線型”原理的斷面形式。圖示平板型，只是說明翼片型線的基本走向，并非硬性規(guī)定翼片為平板型。任何有利于水流平穩(wěn)流動的型線，與本專利的核心技術(shù)是兼容的。
在翼輪外圍(即翼片的頂部)用翼輪外箍將全部翼片圈住，以增強(qiáng)翼輪的穩(wěn)定性，在翼輪較大時(譬如直徑為10米時)特別有利。
圖3為雙向往復(fù)式水泵的結(jié)構(gòu)示意圖?；钊?件8)由活塞桿(件9)驅(qū)動作左、右運作，因而造成水泵內(nèi)腔左、右兩側(cè)水壓的升降變化。泵體左、右兩端各設(shè)置逆止閥兩個。兩個逆止閥結(jié)構(gòu)相同但裝置方向相反。當(dāng)活塞由左向右運作時，泵體左側(cè)水壓降低，而泵體右側(cè)水壓升高。水壓的升、降變化造就了兩個閥門相反的開啟與關(guān)閉。詳細(xì)情況，請參見下表
由于逆止閥的這種布置，無論活塞是向左或向右運作，本專利雙向往復(fù)泵皆能將水送向高壓總水管(件11)?；蛘呖梢哉f，無論海浪(潮)是升是降，翼輪作順時針或逆時針的轉(zhuǎn)動，就都能將海水壓入高壓水管。
海水經(jīng)過高壓水管進(jìn)入高位水池后，就蓄積了位能。以后的海水流程[高壓水池(件12)→下水管(件14)→水輪機(jī)(件15)→發(fā)電機(jī)(件16)→電能]是典型的水電流程，我國已具有十分先進(jìn)的技藝，有現(xiàn)成的各種規(guī)格的水輪發(fā)電機(jī)組可資選用，不必再作詳細(xì)解說。
圖4為逆止閥(件10)的結(jié)構(gòu)示意圖。該閥設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，只有三個主要部件(閥體、閥芯和檢查門蓋)。閥芯的活動由閥的進(jìn)口水壓與出口水壓所決定。進(jìn)口水壓大于出口水壓時，閥芯被抬起，允許流水通過。出口水壓大于進(jìn)口水壓時，閥芯自重落下，關(guān)閉了流水通道。逆止閥與上述水泵的聯(lián)動作用，因此才形成了上表所示的動作程序。
由上述說明可見，本專利流程中各個部件都是結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝成熟，或已有技藝十分精美的現(xiàn)成產(chǎn)品可資選用。因此本專利的實施可以實現(xiàn)“全盤國產(chǎn)化”，有利于大面積的推廣。
權(quán)利要求
本專利申請要求保護(hù)以下權(quán)利①本專利申請?zhí)岢鲂滦退钅苄屠顺蹦馨l(fā)電系統(tǒng)新概念，其“水蓄能型”是本專利申請的核心技術(shù)。該技術(shù)從未見之于國內(nèi)、外浪潮能發(fā)電設(shè)備之設(shè)計中，或理論刊物及媒體的介紹，是一項全新的技術(shù)，有多方面的優(yōu)勢，有必要申請國家專利的保護(hù)。
②本專利申請?zhí)岢鲆豁椄卟东@率翼輪新設(shè)計，該設(shè)計技術(shù)特色從未見之于國內(nèi)、外浪潮能發(fā)電場之設(shè)計中，也未見之于理論刊物及媒體的介紹，是一項全新的設(shè)計技術(shù)，有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，有必要申請國家專利的保護(hù)。
③本專利申請?zhí)岢鲆豁棥半p向往復(fù)式水泵”，利用簡約的逆止閥組合，無論水泵活塞向前或向后運動都能同時產(chǎn)生壓水和抽水的雙重功能。這項設(shè)計從未見之于有關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計中，或理論刊物及媒體的介紹。是一項全新設(shè)計方案，有多方面的杰出優(yōu)勢，有廣泛的使用前景，有必要申請國家專利的的保護(hù)。
④本專利申請?zhí)岢鲆豁椥滦汀澳嬷归y”，配合上述“雙向往復(fù)式水泵”的使用時，產(chǎn)生特別簡潔的效果。該項新型逆止閥有廣泛的使用前景，從未見之于類似產(chǎn)品的設(shè)計，或理論刊物或媒體的介紹，有必要申請國家專利的保護(hù)。
全文摘要
本發(fā)明申請?zhí)岢鏊钅苄屠顺卑l(fā)電系統(tǒng)新概念，其核心技術(shù)是將每臺螺旋翼輪以最簡約的方式將其收集到的浪潮能轉(zhuǎn)化為水的位能(高壓水)。將數(shù)十臺、數(shù)百臺、上千臺分散的翼輪能量，匯集到一個高位水池，然后以高位能水為動力源集中地帶動水輪發(fā)電機(jī)組，以產(chǎn)生較為穩(wěn)定的電能。以高壓水為能量中間載體，大大簡化了電場的設(shè)備布置，降低了設(shè)備投資，簡化了維護(hù)保養(yǎng)，其優(yōu)點是十分明顯的。附圖示水蓄能型水下浪潮能發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備布置。
文檔編號F04B17/00GK1966968SQ200610121708
公開日2007年5月23日 申請日期2006年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月17日
發(fā)明者戴克發(fā) 申請人:戴克發(fā)