水磨装置和借助于这种装置产生电能的方法_3

文档序号:9457386阅读:来源:国知局
3。分隔壁82相对于两个流动通道54a,54b的作用如同图1a中侧壁12和13的作用。
[0046]图4是沿图3中的线IV-1V取得的垂直横截面图。与图3中的元件对应的图4中的元件被赋予同图3中元件一样的标号。流动通道54a,54b由下壁64和上壁65、侧壁63和63、以及分隔壁82限定。在流动通道54a、54b之内,存在两个叶轮67al和67a2。叶轮67al和67a2各自具有转轴68al,68a2和叶片,于图4中仅示出其形成中心表面的光栅79。薄片靠放在相关联的叶片的光栅上、转轴68al,68a2的交叉阴影线侧处。位于光栅前方的薄片因此是可见的。然而,在转轴的其他侧处,薄片刚好位于光栅79的垂直部分的后面,即,如在观察方向上在其被延伸的方向上,该垂直部分与薄片的枢转轴线80重合,从而光栅在薄片的前方是可见的。
[0047]图5、6a和6b示意性地分别示出根据本发明的水磨装置101的实施例的透视图和平面图,其中流动通道104仅由水导向部件106a,106b和107a,107b的两个侧壁112a,112b和113a,113b分别限定,以下将会更进一步详细讨论。水磨装置101还包括永磁发电机腔室,但出于清楚的原因在本实施例的图中被忽略。本领域的技术人员知道如何将叶轮117a,117b连接至永磁发电机以便将叶轮117a,117b的转动转换成电能。叶轮117a,117b各自包括三个叶片128,其以120度的角度相对彼此设置。叶片128各自包括上臂128a和下臂128b,可枢转薄片131在其之间延伸。薄片131设置在水磨装置101中使得,当相关叶片128随着流移动时,薄片131的枢轴130具有用于邻接的薄片131的抵靠件。枢轴130由此限制邻接的可枢转薄片131的枢转运动。这可以在图6a,6b中看到并且在图7b中更详细。水磨装置101的水导向部件具有对称中心,对称中心在互相叠加的叶轮117a,117b的转动轴线或轴118a中。此中心对称不需要具体的维护,但其服务于确保两个叶轮117a,117b能够接收来自两侧的流。水磨装置101由此适合于放置在潮水中,在此情况下叶轮117a,117b依据水流的方向以顺时针方向旋转(图6a中箭头Rl)或者逆着潮流(图6b中箭头R2)。
[0048]图7&,713示出两个互相邻接的薄片31&,3化的示意性横截面图,其状态是,薄片31a,31b安装到叶片28以便可绕枢转轴线30在箭头Z的方向上枢转,叶片28分别逆着由箭头S指示的流的方向移动以及随着由箭头S指示的流的方向移动。现在描述水磨装置I的操作。当水磨装置借助于支柱26被锚定至例如河床的底部27时,支柱26具有如图1b中示出的面对上游的入口 3,河流的水沿着箭头S流动穿过鱼及污染阻挡网格25和入口 3进入水磨装置I。所述鱼及污染阻挡网格25具有网眼,使得水能够大致不受阻碍的流动穿过,不会或基本不会干扰水磨装置(的操作)的小物体和任何小鱼被允许通过,但粗大物体和相对大的动物被网格25阻挡。为防止网格25被堵住,网格25在入口 3的前方如图1b所示以一定角度放置,从而污染物可以滑过网格25。水则以正常流动从入口 3流动进入流动通道4内。但是,如果流太强的话,水会穿过闸门带11的闸门和闸门柱体10流出。叶片上的水压或叶片的旋转速度可以为此目的用传感器测量,传感器发出信号至闸门柱体,闸门柱体以已知的方式排出水。如果需要的话,外壳外部的传感器可以被使用,其记录例如水磨装置外部的水的流速。机械阀还可以响应于传感器信号被打开或关闭。这样防止或至少减少了由水施加在叶轮18a,18b,18c上的力会损害水磨装置I的风险。由于入口的侧壁6由轮廓16加长,水被特别地施放至叶轮18a的左手侧,如以流的方向观察。相关叶片28的薄片31被关闭,即,薄片31至少大致平行于中心平坦表面29 (比较图2)延伸,其中叶片28被关闭并且流相应地施加力在相关叶片28上。只要在上游侧的薄片31上的力大于下游侧的薄片上的力,薄片31将保持在流的上游侧。于流的方向横向延伸的薄片31将被促使逆着薄片31下游的光栅。随着叶轮17a进一步以旋转方向Pa转动,薄片31将枢转至将其本身定向成如图2中示出的另两个叶片28。如图2中可见的,当此叶片28逆着流的方向移动时,薄片31会出现在相关叶片28的下游侧,并且因此由于穿过位于中心平面29中的相应的光栅的水的通路而释放相关叶片28。至少对于本领域的技术人员来说明显的是,叶轮17a的旋转运动被产生并且由此被保持。流随后由轮廓16以及侧壁13从叶轮17a推动朝向叶轮17b,叶轮17b以如上描述的相同原理在相反方向上转动。然后水朝向叶轮17c流动,并穿过出口 14离开,以便与绕水磨装置I流动的水混合。穿过外壳流动的水的速度与绕外壳流动的水的速度相比较,部分地由入口的上游侧的表面积对流动通道的表面积的比值确定。水被加速,因为入口比所使用的流动通道具有更大的横截面积。在另一方面,速度在流动通道内减低。假设不是太大的入口(相对于流动通道而言),文丘里效应将在出口处产生,由此流动通道4内的流被加速并且水磨装置的效能被进一步提升。叶轮17a,17b,17c绕各自转轴18a,18b,18c旋转,其运动被以一种本领域技术人员已知的方式,例如借助于齿轮和棒的系统,而传输至永磁发电机腔室5中的永磁发电机24,其中旋转运动被转换成电力。此电力经由电缆(未示出于图中)被传送至陆地从而可以在那里被使用。
[0049]水磨装置51的操作对应于水磨装置I的操作的,此处无需更多说明。
[0050]现在描述图5和6中的水磨装置101的操作。水磨装置101在上侧处和下侧处是至少大致打开的,因为相比于先前的实施例不存在流动通道104的上壁和下壁。其优势在于,在发生故障和/或用于维护的情况下,叶轮117总是很容易地可达的,。水导向部件106a,106b各自具有导向表面103,导向表面103位于上游(在操作期间)并且反射在通常情况下抵消水磨装置101在流动通道104的方向上的操作的流的一部分。流动通道104由侧壁112,113限定,侧壁112,113靠近地邻接相关叶轮117的叶片128的轨迹B。叶片128的轨迹和侧壁112,113之间的距离被示出,相比于图5和6中的相对地较大。在实践中,相关的距离可以被最小化,以便限制能够在叶片128和侧壁112,113之间的流而不需要驱动相关叶片128。在穿过流动通道104之后,水可以从水磨装置101自由地流出。归功于水磨装置101的大致对称的设置,其操作随着流S的方向被反转是可反向的,比如在潮水中。这在图6b中示出,其中在水流S的方向与图6a中的水流的方向相反的情况下,叶片128的薄片131的定向被示出。水磨装置101不需要为此被适应或被不同地调整。薄片131和枢转轴线130事实上是相对的,但它们如图6a中的情况以相同的方式作用。
[0051]将会明确的是,用于阻挡鱼和/或污染物的装置,比如网格,可以同样为水磨装置101设置。这种装置将具有的效果是,它们导引鱼和/或污染物至水道中的更高水位。对此,掩蔽流动通道的上壁存在与否是不重要的。
[0052]本发明的主要方面是,薄片总是自动搜寻具有最低阻力的定向的措施,这归功于当相关联的叶片正逆着流S的方向在移动(部分地)时的水的流动,S卩,相关叶片的运动具有与水的流动的方向相反的分量,而这种定向在相关联的叶片随着流的方向S移动(部分地)时被抵消或限制,即,如果相关叶片的运动具有平行于水的流动方向的分量。图7示出根据本发明这是如何被实施的。图7a示出一种情况,其中叶片28以相对于水的流动方向S相反的方向R移动。至少在此情况下可自由枢转的薄片31a,31b会
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