本發(fā)明涉及深海洋流中的一種發(fā)電裝置，特別涉及一種雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置。

背景技術：

目前發(fā)電裝置的種類很多，如火力發(fā)電、水力發(fā)電、風力發(fā)電、核電等發(fā)電裝置。但存在很多問題，如火力發(fā)電，大量燃燒帶來的二氧化碳污染、燃煤污染等；再如風力發(fā)電，的確屬于清潔能源，但是風力發(fā)電受到地域限制，風力并不是一致保持一種狀態(tài)，且現有的風力發(fā)電機投資千萬，投入資金過大，投入產出比小；又如水力發(fā)電，也是一種清潔能源，現有的水力發(fā)電方式主要是筑壩蓄水發(fā)電，這種方式對環(huán)境帶來的影響暫時無法衡量，但其投資也是巨大。因此，現有技術中提到的設備均存在一定的問題，如何能更好的減少投資又能更多的獲得自然清潔的能源是本領域技術人員必須面對的挑戰(zhàn)。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種設備投入少、實用性強、發(fā)電功率滿足要求的雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置。

本發(fā)明的解決方案是：一種雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置；其包括：

主支架；

兩個旋轉框架，每個旋轉框架包括三個葉片機構和一個中心轉軸，三個葉片機構呈米字型，且米字型中心通過中心轉軸轉動安裝在主支架上，使三個葉片機構相對主支架旋轉；每個葉片機構包括多個扇板，每個扇板多個葉板組件，每個葉板組件包括葉板框、葉板、葉板軸；葉板通過葉板軸安裝在葉板框上；葉板包括位于同一平面上的葉片部一和葉片部二，葉片部一和葉片部二均固定在葉板軸的側壁上，且分別位于葉板軸的相對兩側；葉板框的內側上設置一圈內沿，內沿的尺寸滿足：葉片部一無法通過葉板框而抵持在內沿上，但允許葉片部二通過葉板框，且在葉片部一抵持在內沿上時，整個葉板遮蓋內沿圈成的窗口；

多個浮筒，其安裝在主支架上，和/或扇板上且靠近相應中心主軸的區(qū)域；

水下自平衡機構，其用于使整個雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置在深海且在洋流波動的情況下依舊保持水平懸浮，包括兩個水下壓力檢測傳感器、兩個密封的水箱、雙向泵、若干管道；其中一個水下壓力檢測傳感器和其中一個水箱均安裝在主支架一側上，其中另一個水下壓力檢測傳感器和其中另一個水箱均安裝在主支架的相對另一側上，且兩個水下壓力檢測傳感器和兩個水箱在主支架上安裝高度均相同；雙向泵安裝在主支架的頂部，且通過若干管道和兩個水箱分別相通；兩個水下壓力檢測傳感器與雙向泵的控制器電性連接，所述控制器在兩個水下壓力檢測傳感器產生的兩個壓力檢測值存在偏差時，根據所述偏差控制雙向泵調解兩個水箱之間的相對儲水量。

作為上述方案的進一步改進，所述雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置還包括與兩個旋轉框架相對應的兩個副支架，兩個副支架相互平行且垂直固定在主支架上，中心轉軸安裝在相應副支架上且與主支架垂直固定的區(qū)域。

作為上述方案的進一步改進，中心轉軸的兩端采用軸承機構，所述軸承機構包括：

固定連接部，其為一端呈封閉的圓桶；

軸連接器，其一端外側壁上設置有環(huán)繞軸連接器的支撐板且端面上設置有承重柱，同時承重柱和支撐板收容在固定連接部內，其另一端與中心轉軸共軸連接，支撐板與固定連接部的內側壁存在間隙一；

多個止推滾珠，其收容在固定連接部內且環(huán)繞承重柱而布置，并且滿足：每個止推滾珠的頂部和軸連接器具有承重柱的端面相切，每個止推滾珠的底部和固定連接部的底壁相切，每個止推滾珠的一側和承重柱的外側壁相切，每個止推滾珠的相對另一側和固定連接部的內側壁相切，承重柱懸空在固定連接部的底壁上；

壓板，其固定在軸連接器的外側壁上且位于支撐板遠離止推滾珠的一側，并收容在固定連接部內，壓板環(huán)繞軸連接器且與固定連接部的內側壁之間存在間隙二；

多個旋轉滾珠，其收容在主要由軸連接器、壓板、固定連接部、支撐板圍成的收容腔內且環(huán)繞軸連接器而布置，旋轉滾珠的直徑小于止推滾珠的直徑且上、下、左、右四個方位均與收容腔的內壁相切。

作為上述方案的進一步改進，葉片部一和/或葉片部二上開設至少一個導流孔。

作為上述方案的進一步改進，葉板軸固定在葉板的三分之二處；葉片部一占葉板的三分之二，葉片部二占葉板的三分之一。

作為上述方案的進一步改進，兩個水箱的水量之和為一個水箱的容積。

作為上述方案的進一步改進，所述控制器內存儲有查詢表，所述查詢表表征兩個壓力檢測值的偏差和雙向泵的運行參數之間的關系，雙向泵的運行參數包括運行方向、運行時間。

作為上述方案的進一步改進，兩個壓力檢測值的偏差和雙向泵的運行參數之間的關系通過實驗數據擬合得到。

作為上述方案的進一步改進，每個旋轉框架還包括將三個葉片機構連接在一起的加強筋。

作為上述方案的進一步改進，同一個葉片機構上的多個扇板相互平行，且與相應中心轉軸垂直固定，并以相應中心轉軸對稱布局。

本發(fā)明的有益效果是：以主支架、副支架(最好采用)及浮筒配合完成整個裝置在洋流中的平衡定位，水下自平衡機構能實現懸浮位置平衡及維護需要，旋轉框架設置多個扇板，并利用加強筋和連接桿解決懸臂問題，使整個結構能適應洋流環(huán)境的工作需要，而葉板軸位置的調整徹底解決了葉板工作卡殼的問題，整體結構設計合理，本裝置投入低于同等發(fā)電量的風力發(fā)電。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置的俯視線條示意圖。

圖2為圖1的主視圖，其中為了更好的展示葉片機構的結構，隱藏了圖1中交叉的兩個葉片機構。

圖3為圖2中的中心轉軸采用的軸承機構示意圖。

圖4為圖2中葉板組件的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖1，本發(fā)明的雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置包括一個主支架2、兩個旋轉框架、多個浮筒5、一個水下自平衡機構、兩個副支架3。

浮筒5用于將整個裝置懸浮于深海中，浮筒5可安裝在主支架2，也可以安裝在兩個旋轉框架上，還可以在主支架2和兩個旋轉框架上都安裝。

在本實施例中，主支架2和副支架3框架結構上設置多個浮筒5，其中位于主支架2和副支架3端部的浮筒為調節(jié)浮筒，通過控制調節(jié)浮筒調整裝置框架1(可采用一個主支架2、兩個旋轉框架構成)的位置及控制平衡。浮筒5安裝在框架1內，分為預先設置好浮力的浮筒和具有調節(jié)能力的調節(jié)浮筒，浮筒5為整個裝置提供浮力，調節(jié)浮筒設置在主支架和副支架的端部位置，有利于控制和調節(jié)整個裝置框架的位置平衡。

調節(jié)浮筒可以采用圖2中的水箱實現。水下自平衡機構用于使整個雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置在深海且在洋流波動的情況下依舊保持水平懸浮，包括兩個水下壓力檢測傳感器13、兩個密封的水箱14、雙向泵16、若干管道15。

兩個水箱14的水量之和為一個水箱14的容積，兩個水箱14可焊接在主支架2上。兩個水箱14除了通過管道15相連的部分，其他部分應該保持密封，水箱14中的水應該保持一箱的量，即兩個水箱14的水量加在一起是一箱的水量，其他體積部分可通過空氣填充。當然，封閉的水箱14里的水和空氣的比例應根據實際需要進行相應的調整，以達到合適的效果。

其中一個水下壓力檢測傳感器13和其中一個水箱14均安裝在主支架2一側上，其中另一個水下壓力檢測傳感器13和其中另一個水箱14均安裝在主支架2的相對另一側上，且兩個水下壓力檢測傳感器13和兩個水箱14在主支架2上安裝高度均相同。

雙向泵16安裝在主支架2的頂部，且通過若干管道15和兩個水箱14分別相通。兩個水下壓力檢測傳感器13與雙向泵16的控制器電性連接，所述控制器在兩個水下壓力檢測傳感器13產生的兩個壓力檢測值存在偏差時，根據所述偏差控制雙向泵16調解兩個水箱14之間的相對儲水量。

控制雙向泵16從與壓力檢測值較大的水下壓力檢測傳感器13相對應的水箱14抽水至與壓力檢測值較小的水下壓力檢測傳感器13相對應的水箱14內，使兩個水下壓力檢測傳感器13再次產生的兩個壓力檢測值相同，從而水下自平衡機構使主支架2在深海且在洋流波動的情況下依舊保持水平懸浮。

所述控制器內存儲有查詢表，所述查詢表表征兩個壓力檢測值的偏差和雙向泵16的運行參數之間的關系，雙向泵16的運行參數包括運行方向、運行時間。兩個壓力檢測值的偏差和雙向泵16的運行參數之間的關系可通過實驗數據擬合得到。這種查表方式，能夠控制雙向泵16迅速調解兩個水箱14之間的儲水量，快速平衡主支架2。

本發(fā)明雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置應用水下自平衡機構時，水下自平衡機構的數量可以為本實施例的一個，也可以為兩個甚至更多。雙塔式垂直軸平面片洋流發(fā)電裝置應用兩個水下自平衡機構時，兩個水下自平衡機構可平行設置在主支架2上，也可呈十字交叉分布式設置在主支架2上，兩個雙向泵16的運行參數在試驗數據擬合時要比單個雙向泵16復雜，但是也能做出合理的運行參數。

水下自平衡機構首先通過兩個水下壓力檢測傳感器13檢測兩端的水壓是否是相同，以此來判斷整個裝置在水下是否水平，通過判斷兩個水下壓力檢測傳感器13的值是否相同從而控制雙向泵16的開啟、關閉和方向。從而將兩個水箱14的水進行重新分配，從而使得整個裝置在水下進行自平衡調節(jié)，從而使得整個深海洋流發(fā)電平臺在水下能夠達到平衡狀態(tài)。雙向泵16通過判斷兩個水下壓力檢測傳感器13的值的大小是否相同，從而決定雙向泵16的工作狀態(tài)(方向、開啟或者關閉)。

請再次參閱圖2，每個旋轉框架包括三個葉片機構4和一個中心轉軸11。三個葉片機構4盡量圓周均分，360度均分，能平穩(wěn)地接收洋流能量和減少單個葉片機構4存在的問題，使其發(fā)電均衡。三個葉片機構4可呈米字型，且米字型中心通過中心轉軸11轉動安裝在主支架2上，使三個葉片機構4相對主支架2旋轉。

由于充分考慮到洋流的力度，可將整個裝置延長，主支架2順洋流方向，而副支架3與洋流方向垂直，設置多個副支架3、浮筒5以及旋轉框架有效的控制了整個裝置框架的位置不會因為洋流推動旋轉框架而產生旋轉。

請結合圖3，中心轉軸11的兩端采用軸承機構，所述軸承機構包括固定連接部17、軸連接器20、多個止推滾珠19、壓板24、多個旋轉滾珠18。

固定連接部17為一端呈封閉的圓桶。固定連接部17固定在一個外框架上，所述外框架主要其固定這個固定連接部17的作用，因此外框架的具體結構沒有特別限制，可以是外殼，也可以是機架等等，只要能把固定連接部17穩(wěn)固支撐起來投入本發(fā)明的正常使用即可。

軸連接器20的一端外側壁上設置有環(huán)繞軸連接器20的支撐板21且端面上設置有承重柱22，同時承重柱22和支撐板21收容在固定連接部17內。軸連接器20的另一端與所述深海洋流發(fā)電主軸共軸連接，支撐板21與固定連接部17的內側壁存在間隙一23。承重柱22最好一體成型在軸連接器20上，以便增加承重柱22的結構強度。同理，支撐板21也最好一體成型在軸連接器20上。支撐板21可呈圓環(huán)狀，承重柱22可為中空的圓筒。

多個止推滾珠19收容在固定連接部17內且環(huán)繞承重柱22而布置，并且滿足：

1.每個止推滾珠19的頂部和軸連接器20具有承重柱22的端面相切；

2.每個止推滾珠19的底部和固定連接部17的底壁相切；

3.每個止推滾珠19的一側和承重柱22的外側壁相切；

4.每個止推滾珠19的相對另一側和固定連接部17的內側壁相切；

5.承重柱22懸空在固定連接部17的底壁上。

壓板24固定在軸連接器20的外側壁上且位于支撐板21遠離止推滾珠19的一側，并收容在固定連接部17內，壓板24環(huán)繞軸連接器20且與固定連接部2的內側壁之間存在間隙二26。壓板24可通過螺合固定在軸連接器20上。

多個旋轉滾珠18收容在主要由軸連接器20、壓板24、固定連接部17、支撐板21圍成的收容腔25內且環(huán)繞軸連接器20而布置，旋轉滾珠18的直徑小于止推滾珠19的直徑且上、下、左、右四個方位均與收容腔25的內壁相切。

在大負載即深海洋流發(fā)電主軸的情況下，負載通過中心轉軸11作用于軸連接器20上，使得負載能夠較好的作用到止推滾珠19上，使得軸承機構能夠起到止推的作用。注意到軸承機構在負載時依靠止推滾珠19支撐的，在選擇止推滾珠19是要考慮到，選擇的止推滾珠19需要在滿足負載下，滾動時能夠很好的工作。

旋轉滾珠18承載較小，體積較小；止推滾珠19承載較大載荷，體積較大。負載在連接在旋轉滾珠18的情況下，使得負載盡可能的作用在圓環(huán)中部，使得負載可以較好的傳遞到止推滾珠19上。

承重柱22的直徑盡量小于止推滾珠19的直徑且大于旋轉滾珠18的直徑，這樣的設計比例通過實踐證明可以將軸承機構的效果發(fā)揮到最佳狀態(tài)。

軸承機構可以通過焊接完成產品的制作，可以根據不同的環(huán)境和工作需求調整滾珠的大小和連接部分鋼板的厚度，同時固定連接部17在許可的情況下可以采用廉價的焊接等固連方式。因此，相比于止推軸承在滾珠磨損時可以實現更換。中心轉軸11最好固定到軸連接部分即軸連接器20的端面而不是連接到軸連接部分的內部，這是由于為了使得負載能夠較好的傳遞到止推滾珠19上。

綜上所述，軸承機構的工作狀態(tài)是固定連接部17與外殼或者外框架相連。在工作的過程中，軸連接器20和固定連接部17相對轉動，這時需要依靠旋轉滾珠18的作用，使得軸連接器20和固定連接部17能夠很好的相當旋轉工作。因此在選擇用于軸承機構的旋轉滾珠18，必須能夠滿足在負載的情況下能夠很好的起到旋轉的作用。

軸承機構中壓板24是在旋轉滾珠18安裝后固定到軸連接器20的，為了使得軸承機構能夠很好的轉動，需要使得壓板24只壓住旋轉滾珠18而不伸出的，避免壓板24和固定連接部17相互碰撞，造成運動的障礙。

在軸承機構中，在使用前應該添加潤滑油類的潤滑物品。如在固定連接部17內容置潤滑油，盡可能的使得這些滾珠在工作的過程中能夠很好的滾動，減少滾珠的磨損。

請結合圖4，每個葉片機構4包括多個扇板7，每個扇板7有多個葉板組件，每個葉板組件包括葉板框10、葉板8、葉板軸9。葉板8通過葉板軸9安裝在葉板框10上。葉板8包括位于同一平面上的葉片部一81和葉片部二82。葉片部一81和葉片部二82均固定在葉板軸9的側壁上，且分別位于葉板軸9的相對兩側。

葉片機構4之間以連接桿6連接。連接桿6將3組葉片機構4的6個邊一一連接，使其形成一個受力整體，保護了旋轉框架每組扇板7的受力安全，同時又消減了力臂過長而帶來的彎折力，消除在運動中出現憋死現象的可能。

葉板框10的內側上設置一圈內沿83，內沿83的尺寸滿足：葉片部一81無法通過葉板框10而抵持在內沿83上，但允許葉片部二82通過葉板框10，且在葉片部一81抵持在內沿83上時，整個葉板8遮蓋內沿83圈成的窗口84。

也就是說，葉板軸9的頂端和底端分別轉動安裝在葉板框10的相對兩側上，并與葉板8固定而將葉板8轉動安裝在葉板框10上。

葉板框10一般采用矩形結構，如圖4中的長方形。多個葉板框10可拼接成網格格局的框架，每個葉板框10為該框架的其中一個網格，每個網格內安裝一個葉板8。多個葉板框10可拼接成條形的葉板組件(如圖2所示)，每個葉板組件的一個格為一個葉板框10。

葉板8區(qū)別于傳統(tǒng)技術的結構，葉板8不再是一個單獨的平板，而是采用兩個尺寸不同的葉片部：葉片部一81和葉片部二82。葉片部一81的一端為自由端，葉片部一81的相對另一端固定在葉板軸9上，葉片部二82的一端也為自由端，葉片部二82的相對另一端也固定在葉板軸9上，且葉片部一81和葉片部二82分別位于葉板軸9的相對兩側上。

在本實施例中，葉板8包括位于同一平面上的葉片部一81和葉片部二82，葉片部一81和葉片部二82均固定在葉板軸9的側壁上，且分別位于葉板軸9的相對兩側。葉板框10的內側上設置一圈內沿6，內沿6的尺寸滿足：葉片部一81無法通過葉板框10而抵持在內沿6上，但允許葉片部二5通過葉板框10，且在葉片部一81抵持在內沿83上時，整個葉板8遮蓋內沿83圈成的窗口84。葉板組件能夠在深海中在洋流的作用下更好的開合，使得洋流發(fā)電裝置的工作更穩(wěn)定，效率更高。

為了提高內沿83的結構強度，內沿83可一體成型在葉板框10上。葉片部一81上可開設至少一個導流孔85，或葉片部二82上可開設至少一個導流孔85，或葉片部一81和葉片部二82上可分別開設至少一個導流孔85。葉板框10的厚度大于內沿83的厚度。葉板軸9固定在葉板8的三分之二處，如葉片部一81占葉板8的三分之二，葉片部二82占葉板8的三分之一。葉板8與葉板軸9可為一體成型結構。

通過安裝在葉板框10上，在需要葉板8受力的時候，通過水流的作用，使得葉板8的葉片部一81被壓到葉板框10的內沿83上，使得力傳遞到葉板框10上，以此來帶動整個裝置的轉動。在需要葉板8開啟得時候，在水流的作用下，部分水流通過導流孔85使得葉板8后面的水由類似于禁止狀態(tài)變?yōu)榱鲃訝顟B(tài)，以此使得葉板8能夠更好的打開，以此使得整個裝置運行的更為平穩(wěn)。

值得說明的是本發(fā)明中所提到的葉板軸9的位置不一定非要是三分之一處，應當根據實驗結果相應的進行調整。同理葉板8上的導流孔8的數量、大小等也應該根據相應的實驗結果進行調整，以達到最好的效果。

中心轉軸11與扇板7上設置有對稱的兩根加強筋12。中心轉軸11與扇板7之間設置的加強筋12也是為了防止旋轉框架的臂由于力量過大造成的彎折。

扇板7與中心轉軸11連接處的扇板框內設置浮筒5，不設置葉板。舍棄中心位置葉板8而改為浮筒5，其原因主要是，中心葉板8的力矩不大，由于旋轉框架的重量過重，必須考慮框架底部支撐軸承的受力和使用壽命，因此采用此種設計，減輕了底部支撐軸承的負重，使其轉動更靈活，同時延長使用壽命。

根據本申請設備樣機試驗，在洋流中實現發(fā)電1500kw以上，設備投入僅需30多萬，而同等發(fā)電量的風力發(fā)電設備投入在1000多萬，并且風力發(fā)電受氣候影響大，風力不持續(xù)，本申請的實施，利國利民，意義重大。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。