专利名称：由水流驱动的潜水式发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由水流驱动的潜水式发电设备，特别是用于从流动水或海流、优 选地从潮汐流中获得电能。
背景技术：
与提坝结构无关地设计的、潜水式的发电设备由水流的、特别是海流的动能来驱 动，该发电设备显示出用于充分利用再生能源的巨大潜能。此外，基于流动介质的高密度而 已经充分利用了大约为2至2. 5m/s的较低的流动速度以便经济性地获得能量。这种流动 比率或者是可作为潮汐流存在或者是充分利用了另外的海流，其特别是在海峡处能够达到 经济上可利用的速度。这种流动可以驱动流体发电站，其具有与风力发电设备类似的构造，也就是说应 用具有转子叶片的涡轮盘来作为水轮机。当然也可以考虑另外的水轮机方案，例如是立式 涡轮机或者管状涡轮机。此外也可以在活水中应用这些合适的独立式的、潜水式的发电设 备，在这些发电设备中由于环境保护或航运的规定而不能设立具有在其中安装的水轮机的 拦河坝。当独立式的、潜水式的发电设备运行时，一个主要困难在于，其维护费用很高。为 了实施维护措施，水轮机和发电机必须抬高至水平面之上。由于受到天气条件和波浪起伏 的制约，浮动的起重系统对于这个任务来说是有缺点的，以至于潜水式的发电设备经常设 计为可浮动的单元，而其在水底具有下锚装置。这种可浮动的单元可以这样设计，即对于 维护情况来说可以上浮至水表面。根据一个可替换的设计方案，潜水式的发电设备包括承 载_和支承结构，特别是柱形装置，该承载和支承结构位于海底并且典型地包括发电机和 水轮机的结构单元固定在其上。如果这种承载_和支承结构一直延续至水平面处，那么可 以为了维护的目的而将发电设备垂直地移动至该结构上。为此可以分配给该承载-和支承 结构一个举升装置。除了结构性的高投入的设计方案之外，对于这种结构来说不利的是，即 在水平面之上并且狭窄地在其下方布置的结构可能对于船运形成危险的障碍物。前述的维护问题导致了将潜水式的发电设备构造得尽可能免维护的需求。因此可 能很值得期待的是，使得在驱动系中应用于驱动发电机的构件的数量减少。当然，海洋中 的典型的缓慢的流动速度导致了水轮机的低旋转速度，其中由于驱动中的介质的高密度， 承受了高力矩。对于发电机的高效的运行来说需要高得多的旋转转速，从而典型地在水轮 机和被驱动的发电机之间被中间接入了用于提高转速的驱动装置。为此示范性地参阅US 2006 055 174 A。应用中间驱动装置然而如前述地在发生故障情况时是不利的。此外驱动装置要 求了高的结构性的投入以及应用润滑介质，这对于当前的应用情况从环保角度来说是不利 的。相应地在大多数情况下对于在轴承之前的驱动轴设置了在吊舱壳体上的轴密封件。这 种轴密封件并不完全是免维护的并且可能不能完全遏止外界水流反复的进入发电设备的 内部里，以至于在吊舱壳体中必需设有舱底水泵与油分离器相连接。
具有直接驱动的发电机的、无传动装置的潜水式的发电设备可以由WO 07017629 Al得出。由此得出反向旋转的转子对用于从周围流体中接收动能，其中第一转子抗扭地与 发电机定子连接并且第二转子抗扭地与发电机转子连接。当然，对于在WO 07017629 Al中 提出的解决方案来说也存在问题，即借助于轴密封件来密封住发电设备的内部。由EP 1 741 926 A2提出了一种可替换的途径。公开了一种发电机的应用，该发 电机包括毂环形式的发电机转子，在其中容纳有大量永磁体。发电机转子设计为外转子并 且借助于静压的轴承在气隙的两侧上支撑在吊舱壳体上。该轴承设计为组合式的V形状的 径向-和轴向轴承。毂环除了发电机转子的构件之外还承载了径向向外指向的发电设备的螺旋桨形 状的水轮机叶片。在EP 1 741 926 A2中提出的解决方案基于径向上大体积的发电机而导 致了足够高的发电机旋转速度。这种方案的缺点然而在于用于形成外转子的毂环的抗扭曲 的结构的必需的投入。在此需要重视的是，即传递到毂环上的水轮机叶片的铰接点上的力 不允许导致这种扭曲，即气隙中的空隙间距变化过大。此外存在这种必要性，即静压的轴承 的轴承套，邻接于毂环足够抗扭曲地来设计。在实际的变换中因此一个毂环是必需的，其特 别相关的在其径向延伸方向设计成大尺寸的并且进而阻隔流体。然而，水轮机叶片的可能 的长度延伸从固定地预定的发电设备总直径出发而减小。可替换地，发电机的直径可以减 小，然而这就发电机的旋转速度而言是不利的。
发明内容
本发明的目的在于，提出这种类型的发电设备，其特征在于长的维护间隔、少的构 件数量以及结构简单的构造。该目的通过独立权利要求所述的特征来实现。优选的设计方案来自于从属权利要 求。为了实现该目的，发明人从一种发电机出发，该发电机被直接驱动。优选地为多极 数的发电机、特别是多极数的、环形发电机形式的同步发电机。由于直接驱动，在水轮机和 发电机转子之间存在抗扭的连接，而该水轮机优选地具有螺旋桨形状的结构。发电机定子 布置在发电设备的不旋转的部件内部并且从而布置在吊舱壳体(Gondelgehauses )的 内部。发电机转子设计为内部转子并且由支承件来承载，该支承件至少间接地与水轮机 一起旋转并且相应地成为旋转单元的一部分。支承件布置在吊舱壳体中的内孔中并且借助 于在该内孔中的轴承结构运转。轴承结构的轴承优选为水润滑的并且由静力的、不对称的 表面压力在很大程度上去除负荷(entlastet)，这是因为根据本发明为支承件分配有上浮 容积。相应地，在吊舱壳体中，在支承件和内孔的内壁之间的中间区域有水流过。在最简单 的情况下，外界水可以进入到该中间区域中。对于一种设计方案设有在水轮机侧的沉淀物 密封或者将过滤过的外界水输送给该中间区域。在这里优选地产生了从中间区域向外携带 沉淀物的、朝向于外界区域的流出部分。当然也可以考虑这样的一种轴承结构，其能够在没 有额外保护措施的情况下被外界水流过。对于支承件的第一个设计方案来说，将支承件至少在部分区域中设计为空心圆柱 体，从而在支承件中通过至少一个流体密封封闭住的、空心的内部区域来产生上浮容积。可替换地，空腔可以具有泡沫或者填充更低密度的材料。此外可以考虑的是，将支承件至少部 分地由密度低于周围介质的材料制成。此外，被分配给支承件的上浮容积可以通过单独的 上浮体来实现，这些上浮体至少间接地与支承件抗扭地连接。这种支承件优选地基本上不 承担承载功能。对于这种情况，支承件不必封闭住容积区域并且可以至少在这些区域中设 计为支柱框架(Strebewerk)。特别优选地，通过支承件的以及与该支承件连接的、旋转的构件的设计方案来制 造出发电设备的一种部件，其浮力使轴承结构去除负荷。基于这种措施而可以应用坚固的、 水润滑的轴承。优选为水润滑的滑动轴承，其不需要特殊的封装。此外可以在吊舱壳体中， 在支承件的径向外部的壁的圆柱形部段中或在内孔的径向内部的壁的圆柱形部段中设计 有这种轴承的滑动面。通过支承件的上浮作用，结合轴承表面的大面积的结构类型，可以快速经过用于 滑动轴承的混合摩擦区域。同时，起动特性(Anlaufverhalten)得以改进。可替换地，轴承 结构可以 包括具有损耗润滑的轴承，由此轴承结构可以包括滚动轴承。对于这种情况，轴承 被水在周围冲刷，其中水由于损耗润滑而基本上不进入到轴承中。此外，通过支承件的浮力的和/或重力的调节不仅对合力的绝对值产生影响，而 且还附加地为整个的旋转单元调节了相对于重心的浮力的作用点。由此可以适宜地在发电 设备的轴承中，特别是在轴承结构中的支承件上的静力的预应力(Vorspannkrafte )进 行调节，该预应力降低了轴承间隙以及进而降低了当旋转时振动的倾向。对于旋转单元的 这种保持平衡的方法来说，另外的旋转构件的、特别是水轮机和旋转外罩的浮力和重力被 加以考虑或者说相关于支承件进行调节。由浮力分量和重力分量产生的力平衡和/或作用在支承件上的力矩产生所期望 的影响通过根据本发明所选择的发电设备的结构来实现，其为具有支承件的旋转单元相比 于外转子的毂环(Nabenring)分配有明显更大的上浮容积。在吊舱壳体中的内孔可以通过壳体部件来实现，该壳体部件例如设计为衬套形的 或空心圆柱形的。发电机定子安装在形成内孔的壳体部件的内部并且邻接于内孔的径向内 壁的圆柱形的分部段。由于在发电机转子和发电机定子之间的气隙中的水流引导，发电机 的电构件的密封是必需的。为此可以实施在发电机定子中的定子绕组和板叠的电绝缘。这 通过浇注和/或喷漆和/或缝隙式管结构来实现。优选的是具有至少分段地为圆柱形的、径向外壁的支承件的一种设计方案。在最 简单的情况下应用了空心圆柱体，也可将多个空心圆柱体轴向相互放置。如果支承件沿其 轴向的延伸部而具有基本上保持不变的半径，那么就产生了一种特别简单的结构。轴承结 构随后优选地处于一很大的半径范围上，该半径范围大约相当于发电机的气隙直径。根据本发明的一个改进方案，承载了发电机转子的支承件的区域和承载了轴承结 构的区域处于不同的半径范围上。在此，支承件可以包括空心圆柱体，在该空心圆柱体上放 置有用于支撑径向大尺寸构造的构件的环形或法兰形的部段。当应用单独的上浮体时则产 生了高度的设计自由度。其例如可以围绕承担了自身的支承功能的、圆柱形的结构在支承 体上布置。用于使在吊舱壳体的内孔中的支承件运转的轴承结构优选地是一种径向轴承结 构，从而为了接收推力而设有额外的轴向轴承，该轴承根据第一个设计方案设计为在端面朝向于在内孔内部的支承件。内孔随后拥有了衬套的形状。根据一个可替换的、优选的设 计方案，在指向于外侧的端面上并且进而在内孔的外边缘上布置有单独的轴向轴承。可替 换地，在旋转的支承件上的轴承结构设计为组合的径向轴承和轴向轴承并且采用了例如锥 形的或V形的构造。根据本发明的一个改进方案，盘形件在指向于外界的第一轴向端部上连接至支承 件，该盘形件的径向延伸距离大于支承件的径向延伸距离。盘形件位于吊舱壳体中的内孔 的外部。沿盘形件的外周边，布置了水轮机的水轮机叶片。此外，在超过支承体的径向延伸 距离突出的、盘形件的指向于吊舱壳体的端面上安装有用于轴向轴承结构的构件。相应的 对置构件在该区域中设在吊舱壳体的相对部件上。通过这种措施可以在水轮机的力传递点 的轴向附近处接收基本上为轴向的推力。所述的轴向轴承结构又优选地包括水润滑的滑动 轴承。此外可以又在朝向于外侧的区域处设有用于挡住沉淀物的装置。对于具有轴向连接至支承件的盘形件的构造来说，得出了用于传递由水轮机叶片 所施加的力的高的结构强度。这基于这种情况，即盘形件的全部的径向延伸距离可以设计 为大尺寸构建的，而不会显著地阻隔住流体。同时，具有高变形危险的区域，特别是水轮机 叶片在盘形件上的力传递点，足够地与轴承间隔开，从而使其在设备运行时仅遭受很小的 变形。根据本发明的另一个设计方案，旋转的支承件设计为双壁式的空心圆柱体，这允 许了从支承件的塔侧的端面向涡轮侧的端面穿过，例如是用于实现水轮机叶片的倾斜度 (Pitch)调节。此外可以在相应的封闭的结构形式中或通过分配单独的上浮体来为盘形件 分配自身的上浮容积。
下面参照实施例联系附图详细说明本发明。在这些附图中详细示出了 图1示出了根据本发明的发电设备的旋转单元的透视图。图2示出了根据本发明的发电设备的纵截面图。图3示出了根据本发明的发电设备的纵截面图，用于双向入流。图4示出了根据本发明的、具有单独的上浮体的发电设备的另一个设计方案。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的发电设备的旋转单元20的透视图，其多方面地被外界水 接触。根据所示出的设计方案所述水轮机1包括螺旋桨形设计的水轮机叶片2. 1，2. 2,2. 3。 水轮机叶片2. 1，2. 2，2. 3对于所示出的优选的设计方案铰接在盘形件4上，其中这种连接 可以设计成抗扭的或具有叶片角度调节机构。在盘形件4上轴向连接有支承件3。在支承件3上，为了在固定的吊舱壳体(未在 图1中示出)的内孔的内部中进行运转(Ablauf)，设有轴承结构。当前示出了滑动轴承构 件形式的第一径向轴承5. 1和第二径向轴承5. 2的各自的旋转构件，其中滑动面被结合到 支承件的壁的区域中。此外，发电机转子6.1由支承件3所承载。根据一个优选的设计方案，支承件4具有这样一个直径，即该支承件的径向在外 的壁承载了发电机的发电机转子6. 1和轴承结构的轴承构件。轴承结构直接支撑在内孔中
7的壁部段上的对置构件上，所述内孔的内半径基本上一直导向在发电机转子6. 1和发电机 定子6. 2之间的发电机9的气隙。支承件可以由单个的、轴向彼此连接的圆柱体区段构成。优选地，支承件包括部分 区域，其具有圆柱形的、径向在外的壁表面。在此可以考虑的是，即该部分区域在其径向的 延伸部中彼此偏离。优选地应用这种圆柱形的部分区域以用于承载被分配给支承件的轴承 结构的构件以及用于支撑发电机转子6. 1。
图1中所示出的、抗扭地彼此连接的旋转单元的构件在发电设备运行期间位于水 中。因此，发电机转子6.1设计为湿转子。相应地，由支承件3所承载的轴承结构5.1，5. 2 设计为水润滑的轴承。此外根据本发明的设计方案可以考虑的是，对于该设计方案来说，设计有密封唇 以用于保护轴承以免过多沉淀物进入。当然这些密封唇不应完全地阻止外界水，以便输送 周围介质作为轴承结构的润滑剂。可替换地，外界水、优选地在流过过滤器系统之后，可以 被从发电设备的固定不动的部分输送给轴承结构。大体积制成的支承件3的优点在于，即由此可以产生有效的浮力，该浮力至少部 分地并且优选地完全地补偿了旋转单元20的重力。这使得径向轴承中的表面压力最小化， 从而可以使用前述的、优选为水润滑的轴承。此外，对于这种轴承类型，由于均勻的表面负 载，在起动时快速地在轴承中进行了混合摩擦阶段。这特别地，对于在驱动的水流中的低流 动速度来说，改进了根据本发明的发电设备的自起动性能以及其旋转状况。在图1中示出了旋转外罩7作为旋转单元的额外的部件。旋转外罩同样也可以使 用作为上浮体。当然首先通过支承件3来实现，该支承件轴向面对于旋转外罩7并且与水轮 机1相比来定位，从而相对于旋转单元的重心有利地调节浮力的作用压力。这里理解为，即 对倾斜力矩施加影响，该倾斜力矩由浮力和重心的力作用点的间距产生。在此要注意的是， 即根据本发明的一个有利的设计方案，调节了一个固定的倾斜力矩，其用于，给轴承结构和 特别是其径向轴承构件限定地预加应力，以便避免在旋转期间的轴承振动。图2示出了截面图，其沿着穿过根据本发明的发电设备的一个设计方案的纵向轴 线8。在此，示出了处于安装状态中的前述的旋转单元20，该单元包括水轮机1、盘形件4和 支承件3以及旋转外罩7，也就是说支承件3被导入在形成了圆柱形的内孔16的壳体部件 10的内部中并且利用轴承结构支撑在圆柱形的内孔16的径向在内的壁，该轴承结构对于 当前的设计方案来说具有第一径向轴承5. 1和第二径向轴承5. 2。在吊舱壳体15中的圆柱形的内孔16的内壁和支承件3之间的中间区域有水流 过。因此也在发电机的发电机转子6. 1和发电机定子6. 2之间的气隙13中引导外界水。此 夕卜，第一径向轴承5. 1和第二径向轴承5. 2设计为水润滑的轴承。另外的、用于支撑轴向力的轴承构件根据当前的实施例在端面相对于圆柱形的内 孔16安装在吊舱壳体15和盘形件4之间。可看到第一轴向轴承5. 3。第二轴向轴承5. 4 设在支承件3的指向于承载结构13的轴向的端部上。为此简略绘出了第二轴向轴承5. 4， 其承接了指向外的轴向力。对于示出的迎风面转子结构(Luvlauferanordunung)来说 重要的是，作用在旋转单元20上的、在吊舱壳体15的方向上的轴向压力，从而使第二轴向 轴承5. 4仅仅用作为防止在错误的流动方向的情况下滑出的安全轴承。此外根据本发明的发电设备的设计方案可以考虑背风面转子(Leemufer)，或者水轮机1可双向地进流，并且，用于塔转动的装置不是必需的。相应地，轴向轴承构件匹配 于在运行时出现的轴向力。用于可从两个方向进流的水轮机的一个可能的设计方案在图3 中简略绘出，其中相互一致的构件应用了相同的标号。示出了第二轴向轴承5. 5，其在吊舱 壳体侧面放置在环形的凹槽19中并且具有对应于第一轴向轴承5. 3的伸展部。支承件3 通过径向向外卡在凹槽19中的凸缘21，支撑在第二轴向轴承5. 5上。此外，第一轴向轴承 5. 3和第二轴向轴承5. 5轴向地接近于水轮机布置，以便使支承件3的变形保持尽可能小。根据图2和3中示出的本发明的设计方案，水轮机1的水轮机叶片2. 1,2. 2铰接 在盘形件4上，该盘形件抗扭地连接于支承件3并且其在支承件3的端面之一上与该支承 件抗扭地连接。盘形件4相对于其径向延伸部优选地突出于支承件3之上，从而在吊舱壳 体15中的圆柱形的内孔的进入侧上产生面对于吊舱壳体15布置的凸缘。在此可以有利地 安置第一轴向轴承5. 3，其为迎风面转子承接了水轮机1的推力。盘形件4的特征在于其很大的径向安装尺寸且具有高的结构刚性。此外优选地这 样来设计盘形件4，即通过水轮机叶片2. 1,2. 2产生的变形不对承载了轴承结构的构件的 区域造成显著的影响。此外 ，盘形件4和支承件3可以被加固，或者具有有利于结构刚性的 泡沫体(AusschSumung )。这并未在图2中详细地示出。具有流过外界水的气隙13的发电机9包括由支承件3承载的发电机转子6. 1和 在壳体部件10中安置的发电机定子6. 2来作为重要的构件。对应于湿转子的结构设计，发 电机转子6. 1和发电机定子6. 2是电绝缘的。为此考虑使用漆或浇注材料形式的电绝缘。 可替换地可以应用缝隙式管，其例如由非磁性的钢、大约是奥氏体钢制成。根据另外的实施 方式，借助于弹性体材料设计有缝隙式管并且与外界水域隔绝封闭住例如发电机定子6. 2 的定子绕组和板叠。相应的密封措施可以设计用于发电机转子6. 1，只要其设计成他励的并 且承载了励磁绕组。可替换地或附带地，应用了永磁体用于优选的设计方案。通过根据本发明选择的发电机9的布置，得出了径向向外指向的发电机定子6. 2 的和设计为湿转子的发电机转子6. 1的高效的冷却。发电机冷却可以利用额外的措施，例 如是在发电机9的区域中吊舱壳体15外侧上的冷却筋条，而得到改进。此外，为发电机定 子6. 2和发电机转子6. 1应用导热管或冷却通道也是可以考虑的，通过它们例如引导外界 水。如图2中简略绘出地，优选为，将发电机9相对于支承件3不对称地布置并且朝向 于支承机构的区域移动。不对称的布置在当前理解为，即发电机9在其在支承件上的轴向 位置方面布置成偏心的。在此，在中心延伸的、用于支承件3的对称平面通过图1中的交线 S-S标明。发电机9的不对称的布置用于将难于制造的发电机移向支承结构12。此外可能的是，将支承件3轴向地这样纵向制造地设计，即通过支承结构12和吊 舱壳体15形成的迎风面转子的塔伸长部在水轮机1的区域中减少。相应地适用于在背风 面转子中的塔阴影效果。同时可以，如之前所示地，质量重心的和浮力的驱动点的位置通过 支承件3的以及旋转构件的重量分布的构造，有利地应用于对轴承预应力施加影响。另一个设计方案在图4中简略示出，对于其来说，与前述的实施例不同的是，单独 的上浮体22. 1和22. 2被应用。它们环形包围住支承体的圆柱形的部段3. 1并且不承受轴 承结构的和发电机转子的力。在此由于环形结构而不强制性必需要使单独的上浮体22. 1， 22. 2与旋转单元一起运动。因此也可以为了相对运动而将所期望的浮力在周向方向上传递在圆柱形的部段3. 1和单独的上浮体22. 1，22.2之间。单独的上浮体22. 1，22.2可以设计 为空心体或者由可浮动的材料制成。此外对于图4中示出的变动方案来说，支承体3由多个单个区段构成，它们基于单 独的上浮体22. 1,22.2而不必强制性地形成密封的空腔，并且进而可以简单地彼此连接。 在此，支承件3除了圆柱形的部段3. 1之外还包括从其出发径向延伸的、环形的部段3. 4以 用于支撑发电机转子6. 1。此外在轴向上的两侧，第一锥形部段3. 2和第二锥形部段3. 3连 接到圆柱形的部段3. 1上。在其上安置了 V形的组合的轴向轴承和径向轴承5. 6，5. 7，它们 支撑在吊舱壳体15中的内孔16的内壁上的对置构件上。
根据本发明的发电设备可以具有额外的可选的构件。示范性地在此在图2中示出 了在端面侧安装在支承件3上的制动器14。此外可以考虑将支承件3设计为双壁式空心圆 柱体，其允许了，在轴接近的区域中机械地实行用于水轮机叶片2. 1,2. 2的斜度调节，这些 水轮机叶片由吊舱壳体15的固定的部分来操作。可替换地，斜度调节可以设有无接触的能 量传递装置，其例如感应式地工作。此外，可以在支承件3的端面上的结构空间中设有转速 表和/或探测系统用于确定极轮位置。本发明的另外的设计方案在专业技术任意的领域中 可以考虑并且通过权利要求所保护的范围来限定。标号清单
1水轮机
2. 12. 22.3水轮机叶片
3支承件
3. 1圆柱形的部段
3. 23. 3锥形的部段
3. 4环形的部段
4盘形件
5. 1第一径向轴承
5. 2第二径向轴承
5. 3第一轴向轴承
5. 4,5. 5第二轴向轴承
6. 1发电机转子
6. 2发电机定子
7旋转外罩
8纵向轴线
9发电机
10形成内孔的壳体部件
11固定的外罩
12承载结构
13气隙
14制动器
15吊舱壳体
16内孔
17径向内壁18径向外壁19环形凹槽20旋转单元21凸缘22上浮容积22. 122. 2 单独的上浮体
权利要求
一种用于从水流中获得电能的发电设备，包括1.1具有水轮机(1)的旋转单元(20)；1.2直接被驱动的发电机(9)，所述发电机具有同轴布置的发电机转子(6.1)和发电机定子(6.2)；1.3吊舱壳体(15)，所述吊舱壳体具有形成圆柱形内孔的壳体部件(10)，所述发电机定子(6.2)布置在所述壳体部件中；1.4作为所述旋转单元(20)的部件的支承件(3)，所述支承件同轴且径向地布置在内孔(16)之内并且承载了所述发电机转子(6.1)；1.5所述内孔(16)中用于运转所述支承件(3)的轴承结构，所述轴承结构具有轴承组件(5.1，5.2)，所述轴承组件径向在内安装在所述内孔(16)上或径向在外安装在所述支承件(3)上和/或设计在所述内孔(16)的或所述支承件(3)的壁区域上；1.6其中，在所述支承件(3)和所述内孔(16)之间的中间区域被注满并且所述支承件(3)包括上浮容积(22)，所述上浮容积在潜水状态中产生浮力，所述浮力至少部分地补偿所述旋转单元(20)的重力。
2.根据权利要求1所述的发电设备，其特征在于，所述支承件(3)在所述潜水状态中这 样有助于所述旋转单元(20)的所述浮力，即从所述旋转单元(20)的所述浮力和所述重力 中产生的倾斜力矩限定地给所述轴承结构预加应力。
3.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，所述支承件(3)包括至 少一个流体密封地闭合的、空心圆柱形的部段。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，所述支承件(3)至少在 一个分部段中充满一种材料，所述材料的密度小于周围水的密度；或所述支承件(3)至少 部分地由所述这种材料制成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，所述支承件(3)包括上 浮体作为上浮容积(22)，所述上浮体基本上不承受支承力和/或所述支承件(3)由单独的 上浮体(22. 1,22. 2)抬起。
6.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，所述发电机(9)在所述 吊舱壳体中相对于所述圆柱形内孔(16) (15)的纵向延伸部不对称地布置并且朝向支承结 构(12)移动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，形成所述圆柱形内孔 (16)的所述壳体部件(10)设计为空心圆柱体或为衬套形式。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，形成所述圆柱形内孔 (16)的所述壳体部件(10)设计为多个彼此连接的环形件，其中所述电动机定子容纳在所 述环形件之一中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，所述水轮机(1)包括盘 形件(4)，多个水轮机叶片(2. 1,2.2,2. 3)固定在所述盘形件上，其中所述盘形件(4)与所 述支承件(3)抗扭地连接并且径向在所述支承件上突出。
10.根据权利要求9所述的发电设备，其特征在于，所述盘形件(4)借助于水润滑的第 一轴向轴承(5.3)支撑形成所述圆柱形内孔(16)的所述壳体部件(10)的端面。
11.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，所述发电机定子(6.2)和/或所述发电机转子(6. 1)水密封地封装。
12.根据权利要求11所述的发电设备，其特征在于，应用缝隙式管结构和/或电绝缘体 以封装所述发电机定子(6. 2)和/或所述发电机转子(6. 1)，所述电绝缘体由防腐蚀的、非 磁性的材料和特别优选地由防腐蚀的、非铁磁性的材料制成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，所述发电机转子(6.1) 包括永磁体和/或用于外部激励的结构，所述发电机转子无接触地由所述发电设备的抗扭 部分来输送励磁功率。
14.根据前述权利要求中任一项所述的发电设备，其特征在于，所述支承件(3)在沿纵 向轴线(8)的轴向方向上具有通路，在所述通路中提供了机械的调节机构以用于所述水轮 机(1)的所述水轮机叶片(2.1，2. 2，2. 3)的角度调节(斜度)。
全文摘要
本发明涉及一种用于从水流中获得电能的发电设备，包括具有水轮机(1)的旋转单元(20)；直接被驱动的发电机(9)，其具有同轴布置的发电机转子(6.1)和发电机定子(6.2)；吊舱壳体(15)，其具有形成圆柱形内孔的壳体部件(10)，发电机定子(6.2)布置在该壳体部件中；作为旋转单元(20)部件的支承件(3)，该支承件同轴且径向地布置在内孔(16)之内并且承载了发电机转子(6.1)；内孔(16)中用于运转支承件(3)的轴承结构，该轴承结构具有轴承组件(5.1，5.2)，这些组件径向在内安装在内孔(16)上或径向在外安装在支承件(3)上和/或设计在内孔(16)的或支承件(3)的壁区域上；其中，在支承件(3)和内孔(16)之间的中间区域被注满并且支承件(3)包括上浮容积(22)，该容积在潜水状态中产生浮力，该浮力至少部分地补偿旋转单元(20)的重力。
文档编号F03B17/06GK101874157SQ200880117789
公开日2010年10月27日 申请日期2008年12月3日 优先权日2007年12月17日
发明者本杰明·霍尔斯坦, 诺曼·佩纳 申请人:沃依特专利有限责任公司