專利名稱：發(fā)電機和渦輪機單元的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機和渦輪機單元，尤其涉及但不僅限于一種包括水下渦輪機單元的發(fā)電機和水下渦輪機單元。
背景技術(shù)：
為了滿足不斷增長的對能量的需要，一般希望開發(fā)有利環(huán)境的發(fā)電方法。一個特殊感興趣的領域涉及利用潮汐能發(fā)電。這可以通過利用水下發(fā)電機實現(xiàn)。
與已知的水下渦輪機相關(guān)的問題包括需要仔細密封設置作為渦輪機的部分以防止水侵入的發(fā)電機組件，以及維護困難。這是由于整個渦輪機必須被收回以允許對任何渦輪機部件的維護。另一個問題是優(yōu)化發(fā)電。
本發(fā)明的至少一個方面的一種或多種實施方式的目的中的一個是消除或減輕上述缺點中的至少一個。
本發(fā)明的一種或多種實施方式的進一步的目的是提供一種由潮汐或水流驅(qū)動的水下渦輪機單元，該單元能夠在退潮或漲潮中運行，而不需運動或轉(zhuǎn)動到潮汐方向。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種發(fā)電機，所述發(fā)電機包括至少一個水下渦輪機單元，所述至少一個水下渦輪機單元包括具有通過其中的液體流道的殼體；以及至少一個渦輪機裝置，所述至少一個渦輪機裝置安裝在所述流道內(nèi)，并用于響應于通過所述流道的液流轉(zhuǎn)動。
優(yōu)選方式是，所述發(fā)電機包括電力發(fā)電機。
優(yōu)選方式是，所述流道限定節(jié)流。
該布置有利地增加相對于所述流道的非節(jié)流部分在所述流道的節(jié)流部分內(nèi)流過所述流道的液體的速度。所述節(jié)流優(yōu)選包括文丘里管，所述文丘里管可以形成部分或整個流道。特別是所述文丘里管可以包括擴散-收斂-擴散文丘里管，該擴散-收斂-擴散文丘里管從所述流道任一端開口朝向所述流道內(nèi)部逐漸變細。
優(yōu)選方式是，所述殼體實質(zhì)上圍繞所述至少一個渦輪機裝置的位置對稱。
所述文丘里管可以包括至少一個第一截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體，任選地包括圓筒主體，以及包括至少一個第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體。
在一種實施方式中，間隙設置在一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端以及另一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的相鄰的叉開端之間，所述一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端的直徑小于所述另一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端的直徑。
優(yōu)選方式是，所述一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端實質(zhì)上沿縱向與所述另一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端一致。
優(yōu)選方式是，所述發(fā)電機還包括操作地連接到所述至少一個渦輪機裝置的泵裝置；由所述渦輪機裝置驅(qū)動并且定位成與所述至少一個渦輪機單元分開的發(fā)電機裝置；以及將所述泵裝置連接到所述發(fā)電機裝置并用于從所述泵裝置將流體供給到用于發(fā)電的所述發(fā)電機組件的流體供給裝置。
優(yōu)選方式是，所述至少一個/每一個水下渦輪機單元適合于位于水體內(nèi)，例如在海、海洋或河底或河床。優(yōu)選方式是，所述發(fā)電機裝置適合于位于所述水體的外面。
優(yōu)選方式是，所述液體從所述渦輪機單元淹沒在其中的水體提供，并且可以是海水。所述流體可以包括所述液體。
所述渦輪機殼體可以包括外殼體套以及內(nèi)殼體套，所述內(nèi)殼體套可以限定所述流道。這有利地允許所述外殼體套成流線形，以便降低潮汐力作為整體對所述渦輪機單元的影響。作為選擇，所述渦輪機外殼可以包括可以限定所述流道的單個殼體套。
所述渦輪機裝置可以包括單級轉(zhuǎn)子和定子組合，例如申請人授權(quán)的英國專利No.2 302 348中披露的結(jié)構(gòu)，該申請的內(nèi)容通過參考并入這里，或所述渦輪機裝置可以僅僅包括轉(zhuǎn)子。
作為選擇，所述渦輪機裝置可以包括多級轉(zhuǎn)子和定子組合，或任何其它適當?shù)臏u輪機裝置。在進一步的可選擇的實施方式中，所述渦輪機裝置可以包括多個連接在一起的渦輪機主體，每一個渦輪機主體包括一或多級轉(zhuǎn)子和定子組合。
所述泵裝置可以，例如通過所述至少一個渦輪機裝置的輸出軸，連接到所述至少一個渦輪機裝置。所述泵裝置可以包括本申請人的同在審理中的PCT專利公開No.WO 02/36964中披露的泵，該申請的內(nèi)容通過參考并入這里。所述泵裝置可以安裝在所述殼體內(nèi)，優(yōu)選安裝在所述流道內(nèi)，并且可以直接連接到所述渦輪機裝置。作為選擇，所述泵裝置可以位于與所述渦輪機殼體分開的位置。
優(yōu)選方式是，所述發(fā)電機裝置設置在水面，例如在海面或在陸地上。這樣特別有利，因為這允許容易接近和維護所述發(fā)電機裝置。作為選擇，發(fā)電機裝置可以設置在水下。
優(yōu)選方式是，所述發(fā)電機裝置包括由所述渦輪機單元/所述渦輪機單元中的每一個供給的單個發(fā)電機渦輪機裝置。所述發(fā)電機裝置可以包括發(fā)電機渦輪機裝置和發(fā)電機單元。所述發(fā)電機渦輪機裝置可以直接或通過齒輪機構(gòu)、帶驅(qū)動或其它傳動系統(tǒng)驅(qū)動發(fā)電機單元，以增加所述發(fā)電機單元相對于所述發(fā)電機渦輪機裝置的轉(zhuǎn)速。所述發(fā)電機單元可以產(chǎn)生或者為交流(AC)或者為直流(DC)的電力，并且可以對其進行電控，這樣可以允許控制輸出特性。所述發(fā)電機渦輪機裝置可以包括操作地連接到所述發(fā)電機的沖擊式水輪機或其它渦輪機裝置。優(yōu)選方式是，所述發(fā)電機渦輪機裝置由與驅(qū)動所述水下渦輪機單元的渦輪機裝置相同的液體驅(qū)動。由此，提供所述泵裝置以供給液體特別是諸如海水的水到所述發(fā)電機組件，從而有利地允許單種液體用于驅(qū)動渦輪機單元渦輪機裝置以及發(fā)電機渦輪機裝置。由此，發(fā)電機裝置的發(fā)電機單元僅僅需要與發(fā)電機渦輪機裝置密封，并且不需要與周圍環(huán)境密封。
所述發(fā)電機裝置產(chǎn)生的電力可以由所述發(fā)電機裝置儲存或與所述發(fā)電機裝置分開儲存，例如由一個或多個電池存儲，或可以直接供給到電力系統(tǒng)中，例如局部電力系統(tǒng)。在后一種情況下，在供給到電力分配主系統(tǒng)，例如電網(wǎng)之前，可以對產(chǎn)生的電力的同步性、功率因數(shù)以及電壓進行電調(diào)節(jié)。所述發(fā)電機裝置可以通過電纜，例如海底電纜，連接到局部電力分配系統(tǒng)。
所述流體供給裝置可以包括在所述泵裝置和所述發(fā)電機裝置之間延伸的管道。所述流體供給裝置優(yōu)選可釋放地連接到至少所述泵裝置和/或所述渦輪機裝置，以允許所述泵裝置和所述渦輪機裝置中的一個或兩者分離并移出以便回收到水面。
所述渦輪機殼體優(yōu)選，通過例如安裝結(jié)構(gòu)，固定到水下表面，例如海、海洋或河底或河床，所述渦輪機殼體可以實質(zhì)上與潮汐流的方向成一直線。作為選擇，所述渦輪機殼體可以可動地固定到水下表面，以允許移動從而朝向主或潮汐流的方向。所述渦輪機單元可以包括海底渦輪機單元，但是可以理解所述渦輪機單元可以用于任何存在液體流的水下環(huán)境，例如，在任何潮汐或河流的情形。
優(yōu)選方式是，所述渦輪機單元還設置有可釋放地可安裝在所述渦輪機單元內(nèi)的渦輪機部分，所述部分包括所述渦輪機裝置到所述泵裝置中的至少一個。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種用于本發(fā)明第一方面的發(fā)電機中的或當用于本發(fā)明第一方面的發(fā)電機中時的渦輪機單元。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種發(fā)電機，所述發(fā)電機包括至少一個水下渦輪機單元，所述至少一個水下渦輪機單元包括用于響應于液流轉(zhuǎn)動的至少一個渦輪機裝置以及操作地連接到所述至少一個渦輪機裝置的泵裝置；定位成與所述至少一個渦輪機單元分開的發(fā)電機裝置；以及流體供給裝置，所述流體供給裝置將所述泵裝置連接到所述發(fā)電機裝置并用于將流體從所述泵裝置供給到用于發(fā)電的所述發(fā)電機裝置。
優(yōu)選方式是，所述至少一個/每一個水下渦輪機單元適合于位于水體內(nèi)，例如在海，海洋或河底或河床。優(yōu)選方式是，所述發(fā)電機裝置適合于位于所述水體的外面。
優(yōu)選方式是，所述發(fā)電機產(chǎn)生電力。
進一步的優(yōu)選方式是，所述至少一個渦輪機單元包括具有通過其中的流道的殼體；所述至少一個渦輪機裝置，所述至少一個渦輪機裝置安裝在所述流道內(nèi)，并用于響應于通過所述流道的液流轉(zhuǎn)動。所述發(fā)電機裝置可以位于與所述渦輪機殼體分開的位置。
優(yōu)選方式是，所述液體從所述渦輪機單元淹沒在其中的水體提供，并且可以是例如海水。所述流體可以包括所述液體。
優(yōu)選方式是，所述發(fā)電機包括兩個或多個水下渦輪機單元，每一個渦輪機單元包括用于響應于液流轉(zhuǎn)動的渦輪機裝置以及操作地連接到所述各個渦輪機裝置的泵裝置；所述發(fā)電機裝置定位成與所述渦輪機單元分開；以及將每一個渦輪機單元泵裝置連接到所述發(fā)電機裝置并用于從每一個泵裝置將流體供給到用于發(fā)電的所述發(fā)電機裝置的流體供給裝置。
更優(yōu)選的方式是，所述發(fā)電機裝置包括由所述兩個或多個渦輪機單元泵裝置中的每一個供給的單個發(fā)電機裝置。這允許單個發(fā)電機裝置有利地被設置連接到所述兩個或多個渦輪機單元，從而，例如提供共用的單個發(fā)電機裝置，以降低結(jié)構(gòu)和維護成本。
所述發(fā)電機可以包括多個，例如三個或更多個渦輪機單元，每一個渦輪機單元泵裝置連接到所述發(fā)電機裝置。每一個渦輪機單元泵裝置可以通過各自的流體供給裝置連接到所述發(fā)電機裝置。以這種方式，流體可以與每一個渦輪機單元的泵裝置分開地供給到位于遠處的發(fā)電機裝置，在所述發(fā)電機裝置處每一個泵裝置供給的流體可以合并成單個流，以驅(qū)動例如所述發(fā)電機裝置的發(fā)電機渦輪機裝置。作為選擇，所述流體供給裝置可以包括用于合并來自與所述發(fā)電機裝置分開的或在所述發(fā)電機裝置外面的每一個渦輪機單元泵裝置的流體的裝置，例如，通過可以是水下集管的集管。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種水下渦輪機單元，所述水下渦輪機單元包括用于響應于液流轉(zhuǎn)動的至少一個渦輪機裝置以及操作地連接到所述渦輪機單元裝置的泵裝置，所述渦輪機單元還設置有可釋放地可安裝在所述渦輪機單元內(nèi)的渦輪機單元部分，所述部分包括所述至少一個渦輪機裝置和所述泵裝置中的至少一個。
所述渦輪機單元可以包括具有通過其中的液體流道的殼體；以及至少一個渦輪機裝置，所述至少一個渦輪機裝置安裝在所述流道內(nèi)，并用于響應于通過所述流道的液體流體流轉(zhuǎn)動。所述渦輪機部分可以包括可釋放地可安裝在所述渦輪機殼體內(nèi)的渦輪機殼體部分。
優(yōu)選方式是，所述渦輪機部分還包括所述至少一個渦輪機裝置和所述泵裝置。
這種布置允許攜帶所述渦輪機裝置和所述泵的所述渦輪機部分有利地從所述水下渦輪機單元釋放并且移去或替換，例如，為了維護的目的。特別是所述渦輪機部分可以是通過從所述渦輪機單元釋放該部分可回收到水面。
所述渦輪機外殼可以包括開口，以允許接近所述渦輪機殼體部分，所述開口可以選擇性地關(guān)閉。所述渦輪機殼體可以包括可開啟的片狀物、門、檔、窗等，用于選擇性地關(guān)閉和開啟以允許接近所述渦輪機外殼部分以便移出。渦輪機殼體部分可以包括環(huán)狀件，所述環(huán)狀件可以形成所述流道的部分并且可以容納所述至少一個渦輪機裝置和所述泵裝置中的一個或兩者的至少部分。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種發(fā)電機，所述發(fā)電機包括根據(jù)本發(fā)明的第四方面的水下渦輪機單元；位于與所述渦輪機外殼分開的位置的發(fā)電機裝置；以及流體供給裝置，所述流體供給裝置將所述泵裝置連接到所述發(fā)電機裝置并用于將流體從所述泵裝置供給到用于發(fā)電的所述發(fā)電機裝置。
所述發(fā)電機裝置可以位于與所述渦輪機殼體分開的位置。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種用于本發(fā)明第四方面的水下渦輪機單元的渦輪機殼體部分。
在本發(fā)明的第一、第三或第五方面中限定的發(fā)電機中的任何一個或多個的進一步的特征可與第一、第三或第五方面中的任一另一個中限定的發(fā)電機的特征相同。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供一種利用本發(fā)明的第一、第三或第五方面中任一方面中的發(fā)電機發(fā)電的方法。


下面參照附圖僅僅通過示例描述本發(fā)明的實施例，所述附圖為圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的發(fā)電機的示意透視圖；圖2是圖1中的形成發(fā)電機的部分的水下渦輪機單元的放大局部剖視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的可選擇實施例的發(fā)電機安裝或維護期間的示意透視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一可選擇實施例的形成發(fā)電機的部分的渦輪單元的殼體的側(cè)剖視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的又一可選擇實施例的形成發(fā)電機的部分的渦輪單元的殼體的透視圖；以及圖6是包括圖5中的殼體的渦輪機單元的側(cè)視圖。
具體實施例方式
首先參照圖1，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明第一個實施例的發(fā)電機，該發(fā)電機一般由附圖標記8表示。發(fā)電機8一般包括水下渦輪機單元10，該水下渦輪機單元10以圖2的放大局部剖視圖示出。渦輪機單元10包括具有通過其中的流體流道14殼體或護罩12，安裝在流道14內(nèi)用于響應于通過流道14的液流而轉(zhuǎn)動的渦輪機裝置16，以及操作地連接到渦輪機裝置16的泵18。發(fā)電機8還包括定位成與渦輪機殼體12分開的發(fā)電組件20(圖1)，以及將泵18連接到發(fā)電組件20、用于將來自泵18的流體供給發(fā)電組件20以便發(fā)電的流體供給裝置22。
圖1示出了本發(fā)明的包括兩個或更多，具體為四個水下渦輪機單元10、10a、10b、10c的實施例。單元10a-10c中的每一個與渦輪機單元10類似并且相同的元件共用相同的附圖標記。流體供給裝置22將每一個渦輪機單元泵18連接到發(fā)電機組件20。渦輪機單元10-10c中的每一個都由各自的安裝框架11、11a、11b、11c安裝到海底13并且與箭頭B-B′所示的潮汐流的主方向?qū)省?br> 具體而言，渦輪機單元殼體12包括外殼體套24和內(nèi)殼體套26，內(nèi)殼體套26限定了流體流道14。內(nèi)殼體套26形成為擴散-收斂-擴散文丘里管的形狀，該擴散-收斂-擴散文丘里管形成流體流道14中的節(jié)流。這具有增加沿箭頭A或A′所示方向通過流道14的流體流動的速度的效果。從圖1或2可以看出，殼體12沿縱向方向大體對稱，以便渦輪機單元10沿兩個大體相對方向中的任意一個方向可操作。
渦輪機裝置16包括單級轉(zhuǎn)子17和定子19組合，類似于本申請人被授予的英國專利No.2 302 348中披露的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子17攜帶多個轉(zhuǎn)子葉片21而定子19攜帶多個定子葉片23。圖2中為了示出的目的以局部剖的形式示出了定子19。泵18包括本申請人的同在審理中的PCT專利公開No.WO 02/36964中披露的類型的泵，并且通過渦輪機輸出軸28直接連接到渦輪機裝置16，以便由渦輪機裝置16轉(zhuǎn)動并與渦輪機裝置16一起轉(zhuǎn)動。
流體供給裝置包括將泵18連接到發(fā)電組件20的流體管道30。以這種形式，通過液體流道14流動的液體驅(qū)動渦輪機裝置，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)子并且由此轉(zhuǎn)動輸出軸28，驅(qū)動泵18將流體抽到發(fā)電組件20。由此將注意到在該情況下為海水并驅(qū)動渦輪機裝置16的驅(qū)動液體還由泵18供給發(fā)電組件20。
發(fā)電組件20安裝于在海底13上安裝的平臺32上，并且一般包括諸如沖擊式水輪機和連接到該沖擊式水輪機的發(fā)電機單元(圖中未示出)的發(fā)電機渦輪機裝置(圖中未示出)。由此沖擊式水輪機由從泵18供給的流體驅(qū)動，以轉(zhuǎn)動和驅(qū)動發(fā)電機單元，從而產(chǎn)生電力。
在圖1所示的發(fā)電機8中，渦輪機單元10-10c中的每一個通過各自的管道30連接到發(fā)電機組件20，以便流體供給到共用的發(fā)電機。發(fā)電機組件20與殼體分開安裝，特別是在平臺32上的表面安裝特別有利，因為這有助于發(fā)電機組件20的維護以及降低結(jié)構(gòu)和維護成本。這部分由于發(fā)電機組件設置在海面之上，由此發(fā)電機組件不必密封，以抵抗海水的浸入。
發(fā)電機組件20通過海底電纜連接到局部海岸電力網(wǎng)，以供給直接產(chǎn)生的AC或DC電力到該局部網(wǎng)中。作為選擇，發(fā)電機組件20可以包括用于存儲產(chǎn)生的電力的電池(圖中未示出)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)渦輪機單元10、10a、10b、10c典型地具有與其縱向軸的液體進入角±25°，由此不需要與退潮或漲潮成一直線。
下面參照圖3，圖中示出了圖1所示發(fā)電機8的根據(jù)本發(fā)明可選擇實施例的進一步的特征。
每一個渦輪機單元10-10c包括可釋放地安裝在渦輪機殼體12內(nèi)的殼體部分34。殼體部分34攜帶渦輪機裝置16和泵18并且是可拆的以便維護，如圖3所示。為了有助于該操作，渦輪機殼體12的外殼體部分24包括圍繞外殼體套24部分延伸的開口36。開口蓋38(圖3)打開以允許接近殼體部分34。此外，管道30包括將管道30連接到與泵18相連的管道的區(qū)段33的接頭31。以這種方式，在打開開口蓋38并且釋放接頭31之后，殼體部分34可以拆卸以對渦輪機裝置16和/或泵18維護。圖3示出了在現(xiàn)場船40利用起重機42移出殼體部分34以便維護的情況。這特別有利，因為這允許維護而不必從海底移去整個渦輪機單元10。
發(fā)電機8的初步計算基于下面的假設產(chǎn)生的電力，P ＝50kW潮汐流速度，V1＝3節(jié)＝1.54m/s入口與喉部文丘里管比值， A1∶A2＝4∶1海水的密度，ρ ＝1025kg/m3渦輪機裝置推進器/轉(zhuǎn)子的水利效率＝75％泵效率 ＝90％渦輪機裝置效率 ＝85％發(fā)電機單元效率 ＝90％從上面數(shù)值可以得出系統(tǒng)的總體效率是51.64％，由此給出渦輪機單元推進器pp處的需要功率為Pp＝50kW/0.5164＝96.8kW
根據(jù)連續(xù)性理論，對于入口與喉部比值為4∶1并且入口速度為1.54m/s通過文丘里管的喉部處的推進器的速度v2將是V2＝4*1.54＝6.16m/s在橫截面A的自由流動的流體流中可獲得的功率值P0等于該面積乘以流體流的速度以及單位體積的流體流的動能，并且由下式給出P0＝(1/2·ρ·A·V13)由此，需要的文丘里管入口面積A1為A1=2*968301025*1.543=51.7m2]]>并且所需要的文丘里管喉部面積A2為12.9m2。這相當于文丘里管入口直徑為8.09m而喉部直徑為4.05m。
以這些參數(shù)，將期望渦輪機裝置16在3節(jié)流中以大約60rpm轉(zhuǎn)動。
根據(jù)用于計算上述P0的等式，很明顯，潮汐流的速度對于可獲得的功率具有極大的影響。利用上述尺寸和假設，潮汐速度較小的增加對可以獲取的功率的影響如下

(潮汐速度對可以從4m推進器和8m殼體入口直徑獲取的功率的影響。)
類似地，為了從平均速度為5節(jié)的流產(chǎn)生1MW將需要直徑8.5的渦輪機裝置葉片/轉(zhuǎn)子以及入口直徑為17m的渦輪機殼體12。
參照圖4，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明進一步可選擇的實施例的形成發(fā)電機8的部分的渦輪機單元10的殼體12。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果進入到渦輪機單元10的液體進入角β陡峭，則液體流將在邊界層D離開。為了增加通過渦輪機單元10的邊界層D的能量以及確保液體流，文丘里管如下所述方式進行調(diào)節(jié)。
從圖4可以看出，文丘里管包括至少一個截頭圓錐體主體100a、100b、100c，圓筒主體102以及至少第二截頭圓錐體主體104a、104b、104c。
在該實施例中，間隙106設置在一個第一/第二截頭圓錐體主體100、104的叉開端108和另一個第一/第二截頭圓錐體主體100、104的相鄰的叉開端110之間，所述一個第一/第二截頭圓錐體主體100、104的叉開端108的直徑小于所述另一個第一/第二截頭圓錐體主體100、104的叉開端110。截頭圓錐體主體可以是直緣或向內(nèi)凹入。
從圖4可以看出，所述一個第一/第二截頭圓錐體主體100、104的叉開端108大體沿縱向與所述另一個第一/第二截頭圓錐體主體100、104的叉開端110一致。
典型地，殼體12總體長度為大約20m，對稱文丘里管的端部112的內(nèi)徑為15至20m并且典型約為17.5m，圓筒主體102的長度為2m并且內(nèi)經(jīng)為10m。間隙108的典型徑向尺寸為1m，并且所述另一個第一/第二截頭圓錐體主體100、104的長度為2m。
參照圖5和6，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明又一個可選擇實施例的形成發(fā)電機8的部分的渦輪機單元10的殼體12。
在該實施例中，文丘里管包括一對截頭圓錐體主體100b以及一對喇叭形主體100a，間隙106設置在每一個截頭圓錐體主體100b和相鄰的喇叭形主體100a之間。
可以理解在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例做出各種修改。例如，流體供給裝置可以包括用于，例如通過可以是水下集管的集管，合并來自與發(fā)電機組件分開的或在發(fā)電機組件外側(cè)的每一個渦輪機單元泵的流體的裝置。渦輪機殼體可以包括可以限定流道的單個殼體套。渦輪機裝置可以包括多級轉(zhuǎn)子和定子組合，或任何其它適合的渦輪機裝置。渦輪機裝置可以包括多個連接在一起的渦輪機主體，每一個主體包括一或多級轉(zhuǎn)子和定子組合。泵可以位于與渦輪機殼體分開的位置。渦輪機殼體可以可動地固定到水下的表面以允許其移動，從而朝向主或潮汐流的方向。渦輪機裝置可以僅僅包括轉(zhuǎn)子，而沒有定子。此外，盡管在披露的實施例中有利的方式是流道為圓形截面，但是其它截面也是可以的，例如，卵形、橢圓形、正方形或長方形。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機，包括至少一個水下渦輪機單元，所述至少一個水下渦輪機單元包括具有通過其中的液體流道的殼體；以及至少一個渦輪機裝置，所述至少一個渦輪機裝置安裝在所述流道內(nèi)，并用于響應于通過所述流道的液流轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機，其中所述發(fā)電機包括電力發(fā)電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的發(fā)電機，其中所述流道限定節(jié)流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)電機，其中所述節(jié)流包括文丘里管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的發(fā)電機，其中所述文丘里管包括擴散-收斂-擴散文丘里管，該擴散-收斂-擴散文丘里管從所述流道任一端開口朝向所述流道內(nèi)部逐漸變細。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的發(fā)電機，其中所述殼體實質(zhì)上圍繞所述至少一個渦輪機裝置的中點位置對稱。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或從屬于權(quán)利要求5時的權(quán)利要求6所述的發(fā)電機，其中所述文丘里管包括至少一個第一截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體，任選地包括圓筒主體，以及包括至少一個第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)電機，其中間隙設置在一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端以及另一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的相鄰的叉開端之間，所述一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端的直徑小于所述另一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的發(fā)電機，其中所述一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端實質(zhì)上沿縱向與所述另一個第一/第二截頭圓錐體、截頭棱椎體或喇叭形的主體的叉開端一致。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的發(fā)電機，其中所述發(fā)電機還包括操作地連接到所述至少一個渦輪機裝置的泵裝置；由所述渦輪機裝置驅(qū)動并且定位成與所述至少一個渦輪機單元分開的發(fā)電機裝置；以及將所述泵裝置連接到所述發(fā)電機裝置并用于從所述泵裝置將流體供給到用于發(fā)電的所述發(fā)電機組件的流體供給裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)電機，其中所述至少一個/每一個水下渦輪機單元適合于位于水體內(nèi)并且所述發(fā)電機裝置適合于位于所述水體的外面。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11中任一項所述的發(fā)電機，其中所述液體從所述渦輪機單元淹沒在其中的水體提供，并且所述流體包括所述液體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的發(fā)電機，其中所述渦輪機殼體包括外殼體套以及內(nèi)殼體套，所述內(nèi)殼體套限定所述流道。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的發(fā)電機，其中所述渦輪機裝置選自單級轉(zhuǎn)子和定子組合；僅僅轉(zhuǎn)子；多級轉(zhuǎn)子和定子組合；或多個連接在一起的渦輪機主體，每一個渦輪機主體包括一或多級轉(zhuǎn)子和定子組合。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)電機，其中所述泵裝置通過所述至少一個渦輪機裝置的輸出軸連接到所述至少一個渦輪機裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的發(fā)電機，其中所述泵裝置安裝在所述流道內(nèi)并且直接連接到所述渦輪機裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至16中任一項所述的發(fā)電機，其中所述發(fā)電機裝置設置在水面。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項所述的發(fā)電機，其中所述發(fā)電機裝置包括由所述渦輪機單元/所述渦輪機單元中的每一個供給的單個發(fā)電機渦輪機裝置，所述發(fā)電機裝置包括發(fā)電機渦輪機裝置和發(fā)電機單元，所述發(fā)電機渦輪機裝置驅(qū)動發(fā)電機單元。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的發(fā)電機，其中所述發(fā)電機單元產(chǎn)生或者為交流(AC)或者為直流(DC)的電力。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19中任一項所述的發(fā)電機，其中所述發(fā)電機渦輪機裝置包括操作地連接到所述發(fā)電機的沖擊式水輪機或其它渦輪機裝置，所述發(fā)電機渦輪機裝置由與驅(qū)動所述水下渦輪機單元的渦輪機裝置相同的液體驅(qū)動。
21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中任一項所述的發(fā)電機，其中所述發(fā)電機裝置產(chǎn)生的電力由所述發(fā)電機裝置儲存或與所述發(fā)電機裝置分開儲存或直接供給到電力系統(tǒng)中。
22.根據(jù)權(quán)利要求10或從屬于權(quán)利要求10時的權(quán)利要求11至21中任一項所述的發(fā)電機，其中所述流體供給裝置包括在所述泵裝置和所述發(fā)電機裝置之間延伸的管道，所述流體供給裝置可釋放地連接到至少所述泵裝置和/或所述渦輪機裝置，以允許所述泵裝置和所述渦輪機裝置中的一個或兩者分離并移出以便回收到水面。
23.根據(jù)權(quán)利要求1至22中任一項所述的發(fā)電機，其中所述渦輪機殼體通過安裝結(jié)構(gòu)固定到水下表面，以便實質(zhì)上與潮汐流的方向成一直線。
24.根據(jù)權(quán)利要求1至23中任一項所述的發(fā)電機，其中所述渦輪機單元設置有可釋放地可安裝在所述渦輪機單元內(nèi)的渦輪機部分，所述部分包括所述渦輪機裝置到所述泵裝置中的至少一個。
25.一種用于權(quán)利要求1至24中任一項所述的發(fā)電機中的或當用于權(quán)利要求1至24中任一項所述的發(fā)電機中時的渦輪機單元。
26.一種發(fā)電機，包括至少一個水下渦輪機單元，所述至少一個水下渦輪機單元包括用于響應于液流轉(zhuǎn)動的至少一個渦輪機裝置以及操作地連接到所述至少一個渦輪機裝置的泵裝置；定位成與所述至少一個渦輪機單元分開的發(fā)電機裝置；以及流體供給裝置，所述流體供給裝置將所述泵裝置連接到所述發(fā)電機裝置，并用于將流體從所述泵裝置供給用于發(fā)電的所述發(fā)電機裝置。
27.一種水下渦輪機單元，包括用于響應于液流轉(zhuǎn)動的至少一個渦輪機裝置以及操作地連接到所述渦輪機單元裝置的泵裝置，所述渦輪機單元還設置有可釋放地可安裝在所述渦輪機單元內(nèi)的渦輪機單元部分，所述部分包括所述至少一個渦輪機裝置和所述泵裝置中的至少一個。
28.一種發(fā)電機，包括根據(jù)權(quán)利要求27所述的水下渦輪機單元；定位成與所述渦輪機外殼分開的發(fā)電機裝置；以及流體供給裝置，所述流體供給裝置將所述泵裝置連接到所述發(fā)電機裝置并用于將流體從所述泵裝置供給用于發(fā)電的所述發(fā)電機裝置。
29.一種用于根據(jù)權(quán)利要求27所述的水下渦輪機單元的渦輪機殼體部分。
30.一種利用根據(jù)權(quán)利要求1至24、26或28中任一項所述的發(fā)電機發(fā)電的方法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)電機(8)，包括至少一個水下渦輪機單元(10)，所述至少一個水下渦輪機單元包括具有通過其中的液體流道(14)的殼體(12)；以及至少一個渦輪機裝置(16)，所述至少一個渦輪機裝置安裝在所述流道(14)內(nèi)，并用于響應于通過所述流道(14)的液流轉(zhuǎn)動。所述渦輪機裝置(16)驅(qū)動泵裝置(18)，所述泵裝置(18)將流體抽吸到所述發(fā)電機組件(20)。發(fā)電機(8)發(fā)電。流道(14)包括具有對稱的擴散－收斂－擴散文丘里管的文丘里管。
文檔編號F03B13/26GK1599838SQ02824133
公開日2005年3月23日 申請日期2002年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月4日
發(fā)明者赫克托·菲利普斯·亞歷山大·范·德雷薩姆·薩斯曼, 肯尼思·羅德里克·斯圖爾特, 唐納德·斯圖爾特 申請人:羅泰克控股有限公司