水磨装置和借助于这种装置产生电能的方法_2

文档序号:9457386阅读:来源:国知局
对更少。在所述至少一个流动通道中的水的流速将会确实地由第一、上游的叶轮减小,从而第二叶轮的效能将会低于第一叶轮的效能,但在许多情况下,第二、第三或更多叶轮仍然是有用的。
[0019]优选的是,供水范围是漏斗状的、在所述至少一个流动通道方向上会聚的。相对大比例的流动通道中的流由此被推入流动通道中,这使得水磨装置的效能更高。
[0020]更进一步优选的是,供水范围设有保护部件,所述保护部件被设计以防止存在于水中的大于特定尺寸的物体或动物进入所述水磨装置。很明显的是,进入叶片和流动通道的壁之间的并有可能卡在那里的物体以及鱼或其他动物,对于水磨装置的产能具有负面影响。水磨装置可能甚至因此堵塞或损坏。这种保护部件至少在相当程度上防止了这种风险。
[0021]当以流的方向观察时,如果保护部件斜向上延伸,那么物体和动物可以以相对简单的方式从水磨装置被导向离开,减小了对于保护部件和/或动物的损害的风险。
[0022]在优选实施例中,水磨装置至少包括外壳,所述外壳由水导向装置、上壁和下壁限定,并且由此围绕所述流动通道。外壳由此提供了完全封闭的水流动通道,至少当以横向于流的方向观察时。上壁和下壁也可以保护移动的部件。上壁和/或下壁还可以替代地被省略以便提高装置的可达性,例如用于维护工作。
[0023]在具有完全封闭的流动通道的实施例中优选的是,供水范围和/或排水范围均/分别由入口开口和/或出口开口限定。
[0024]在本发明的优选实施例中,两个或更多个流动通道被设在外壳中。产能,以及通常还有水磨装置的效能能够由此被提升。第二流动通道需要更大的外壳是事实,但用于将各种转轴的旋转运动转换成电能的部件以及将电能送至陆地的传输都以高效的方式实施。
[0025]在本发明的优选实施例中,入口和/或所述至少一个流动通道设有至少一个闸门开口,所述至少一个闸门开口被设计成防止在所述至少一个叶轮上的(过于)大的压力,例如在水道的流速相对高的期间。在此情况下,部分经由入口被引导的水通过所述至少一个闸门开口被排放至外壳外部。
[0026]优选的是,水磨装置包括水密空间,永磁发电机被容置在所述水密空间中。永磁发电机必须在无水空间里操作。整合进外壳或至少进入外壳的水密腔室中因此是所需求的。另一种是,永磁发电机被或应被设成离水磨装置的外壳有一段距离的独立单元。
[0027]为了提高水磨装置的产能,可以构想其包括两个或更多个叶轮,所述叶轮一个堆叠在另一个之上。这在模块化建构系统中被说明。
[0028]在本发明的优选实施例中,水磨装置被构建成可反转的,即,水磨装置可以在两个互为相反的流的方向上操作。在许多情况下,这可以达成,因为所述装置至少大致被设计成具有对称的中心,即,当从相对的方向观察时,供水范围与排水范围明显具有相同设计,并且对于流动通道亦如是。这种水磨装置非常适用于在水能够以两个相对方向流动的区域中使用,比如潮水。
[0029]本发明在其第二方面涉及根据本发明第一方面所述的水磨装置在比如河流或潮水的流水中的使用,其中所述至少一个流动通道优选地完全在水下。流动通道部分在水上的操作明显地也是可能的。然而,所述至少一个流动通道完全在水下的操作赋予水磨装置更高的效能。水下操作的另一个主要的优势在于,水磨装置可以在视野之外时被利用,并且,假设水流足够深,可以被放置成使得达到一定吃水的船舶,或甚至所有船舶,都能够通过水道而不会被水磨装置阻碍。
[0030]优选地,所述至少一个流动通道位于离流水的底部一定距离处。从流水底部至所述至少一个流动通道的垂直距离是至少50厘米。以离开底部一段(足够的)距离优选地是75厘米的放置防止了或至少减少了沉积物随着水流进外壳的风险以及影响水道底部的暗流在流中产生的风险。
[0031]优选地,所述至少一个流动通道被大致水平地在流水中定向。假设流动通道至少大致水平地定向,流动穿过流动通道的水将不会不必要地被干扰,并且水磨装置将具有相对尚的效能。
[0032]为防止对流动通道外侧处底部的损害,优选的是,当从流的方向观察时,所述至少一个流动通道的出口相对于所述至少一个流动通道在略微向上的方向上延伸。这有助于防止或至少减少对水磨装置后面的水道底部的任何损害。
【附图说明】
[0033]现通过参考根据本发明的水磨装置的两个优选实施例的附图来更详细的解释本发明,其中:
[0034]图1a是根据本发明的水磨装置的一实施例的示意性剖切平面图;
[0035]图1b是图1a的水磨装置的示意性剖切侧视图;
[0036]图2是沿图1的水磨装置的叶轮的流的示意性剖切平面图;
[0037]图3是根据本发明的水磨装置的另一实施例的示意性剖切平面图;
[0038]图4是沿图3中线IV-1V的垂直横截面图;
[0039]图5根据本发明的水磨装置的又一实施例的示意性透视图;
[0040]图6a,6b是图5的水磨装置的示意性平面图 '及
[0041]图7a和7b分别示出穿过两个互相邻接的薄片的横截面,两个互相邻接的薄片处于一种状态,在此状态中相关联的叶随着流以及逆着流移动。
【具体实施方式】
[0042]在图1a中,根据本发明的水磨装置I的实施例的示意性剖切平面视图被示出。水磨装置I包括外壳2,外壳2包括入口 3、流动通道4和水密永磁发电机腔室5。入口 3具有两个垂直的侧壁6,7、下壁8和上壁(未示出于图1a中),侧壁6,7朝向流动通道4会聚。闸门柱体10设在侧壁7中。上壁中存在的闸门带11的位置被示意性地示出。流动通道4由两个侧壁12,13、下壁14和上壁(未示出于图1a中)限定。垂直地延伸的轮廓16具有截头锥形状的横截面,其存在于流动通道4的侧壁12,13的内侧处。三个叶轮17a,17b,17c设置在流动通道4中,叶片28的路径部分地以位于离所述路径的一部分一段距离处的轮廓16为界。在操作期间,叶轮17a_c绕各自转轴18a,18b,18c沿着箭头Pa,Pb,Pc旋转。水密永磁发电机腔室5在从入口 3到流动通道4的过渡区域由入口 3的侧壁6的一部分、流动通道4的侧壁13的一部分、侧壁19、侧壁20、下壁21和上壁(未示出于图1a中)形成。图1a中标号23示意性地代表已知的用于将叶轮17的旋转运动传送至水密永磁发电机腔室5中的永磁发电机(PMG)的机械传输件。入口 3设有网格25用于应对其上游侧的鱼和污染物。
[0043]图1b以示意性剖切侧视图示出图1a的水磨装置。水墨装置I的部件明显地被赋予如图1a中同样的标号。入口 3的上壁在此具有标号9,而流动通道4的上壁具有标号15。水磨装置I借助于支柱26被牢固的锚定至底表面27。
[0044]图2是其中存在叶轮17a的流动通道4的一部分的示意性剖切平面图。叶轮17a被示意性地示出,但比图1a更详细。叶轮17a具有转轴18a,转轴18a在操作期间在流动通道内在垂直方向上延伸并且三个叶片28能够绕其旋转。每个叶片28在此处具有粗光栅形式的中心表面29。可绕垂直轴线30枢转的薄片31被安装至所述光栅。
[0045]图3示出根据本发明的水磨装置51的另一实施例。水磨装置51对于水磨装置I是可比的,但其具有两个流动通道54。对应于图1a和图1b中的元件的图3中的元件被赋予的标号比图1a和图1b中的标号大50,除非另外特别说明。相对于水磨装置1,水磨装置51的主要区别在于,水磨装置51中两个流动通道54a,54b由分隔壁82分隔开,其由一个入口 53供给,分隔壁82还延伸穿过入口 5
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