动态流体能量转化系统及其使用方法

专利名称：动态流体能量转化系统及其使用方法
技术领域：
本发明涉及动态流动体能量的利用，具体来说，涉及将流动体动态作用转 化为可用来发电的流体加压作用的系统、工艺过程和技术。
背景技术：
世界人口总是不断地要求更多的能量来用于社会和经济的发展。此外，世 界人口还在继续增长。因此，对能量的需求继续在膨胀。
许多产能的传统技术(例如，烧煤和天然气)随着对能量需求的增加而变 得日益昂贵。还有，这些技术以及替代技术(例如，核能)存在环保方面的诸 多不足。其它传统技术(例如，水电和风能)还未能与需求并驾齐驱。

发明内容
本发明涉及利用流动体的动态能量来例如发电。具体来说，流动体的运动 可用来加压(例如，泵送)泵送流体从而驱动发电机。
在一个总体方面， 一种利用流动体运动来发电的系统可包括第一泵送机构。 该第一泵送机构可包括可动构件、流体泵和外壳。可动构件可适于跟从流动体 的运动，而流体泵可联接到可动构件并适于响应于可动构件的运动而加压泵送 流体。外壳可包括内部腔室，流体泵位于在腔室内，流体泵从腔室中抽吸待加 压的流体。在特殊的实施方案中，腔室可用作为泵送流体的容器。流体泵送机构可以 至少部分地浸没在泵送流体内。
可动构件可包括细长构件和浮体构件。浮体构件在靠近细长构件的一端处 可枢转地连接到细长构件并适于跟从流动体的运动。浮体构件可包括鳍片，鳍 片适于使浮体构件与流动体运动对准。
某些实施方案可包括适于探测泵送流体的污染的传感器和联接到传感器的 阀系统。当探测到泵送流体的污染时，传感器可启动阀系统。当阀系统被启动 时，阀系统可例如将加压泵送流体循环到腔室。
流体泵可包括箱，该箱具有容纳在其中的可移动的活塞。至少一个流体入 口导管可联接到箱，第一单向阀可附连到至少一个流体入口导管。至少一个流 体出口导管可联接到泵送箱，而第二单向阀可附连到至少一个流体出口导管。
特殊的实施方案可包括动力传动机构，该机构适于将动力从可动构件传递 到流体泵。动力传动机构可包括联接在可动构件和流体泵之间的枢转机构。在 某些实施方案中，动力传动机构可包括联接到枢转机构的小齿轮和联接到流体 泵送机构的齿条，其中，小齿轮和齿条彼此啮合。
流体泵可包括适于泵送泵送流体的多个泵送缸以及适于响应于跟从流动体 运动的可动构件来驱动缸的可转动的凸轮。泵送缸可形成多个径向围绕凸轮布 置的轴向排，凸轮相对于多个泵送缸可转动，缸的面向内的端部适于跟从凸轮 的外表面。至少一个第一止回阀可设置在泵送缸入口的上游，并且至少一个第 二止回阀可设置在泵送缸出口的下游。当凸轮转动时，第一轴向排的泵送缸吸 入一定体积的泵送流体，而第二轴向排的泵送缸同时排出一定体积的泵送流 体。
该系统还可包括第二泵送机构。第二流体泵送机构可包括适于跟从流动体 的运动的可动构件、联接于可动构件并适于响应于可动构件的运动来加压泵送 流体的流体泵以及包括内部腔室的外壳，流体泵送机构位于在腔室内，且流体
泵送机构从去除中抽吸待加压的流体。导管系统可合并来自于第一泵送机构和 第二泵送机构的加压泵送流体。
在某些实施方案中，第二流体泵送机构可停止供应加压泵送流体，而第一 流体泵送机构继续供应加压的泵送流体。第二流体泵送机构可以被替换，而第
9一流体泵送机构继续供应加压泵送流体。
在另一总的方面，利用流动体运动加压泵送流体来发电的系统可包括定位 在流动体内的第一泵送机构。该泵送机构可包括可动构件、流体泵和外壳。可 动构件可适于跟从流动体的运动，而流体泵可联接到可动构件并适于响应于可 动构件的运动而加压泵送流体。外壳可包括包围流体泵的内部腔室、用于传输 加压泵送流体的流体出口以及用于接受泵送流体的流体入口 。该系统还可包括 定位在流动体的岸上的可转动的构件和发电机。可转动的构件可联接到第一导 管系统和第二导管系统，第一导管系统从泵送机构传输加压泵送流体，而第二 导管系统将泵送流体传输回到泵送机构。发电机可联接到可转动的构件，并由 可转动的构件驱动。
在某些实施方案中，外壳的腔室用作为泵送流体的容器。流体泵可至少部 分地浸没在泵送流体内。
该系统还可包括传感器和阀系统。传感器可适于探测泵送流体的污染状态， 而阀系统可联接到传感器。当阀系统被探测泵送流体内污染的传感器启动时， 阀系统可将加压泵送流体循环到腔室内。
在特殊的实施方案中，流体泵可包括适于泵送所述的泵送流体的多个泵送 缸，以及适于驱动缸的可转动的凸轮。该凸轮可响应于跟从流动体运动的可动 构件来驱动泵送缸。
该系统还可包括第二泵送机构。第二泵送机构也可定位在流动体内，并包 括适于跟从流动体运动的可动构件、流体泵和外壳，流体泵联接到可动构件并 适于响应于可动构件的运动而加压泵送流体，外壳包括包围流体泵的内部腔 室、用于传输加压泵送流体的流体出口以及用于接受泵送流体的流体入口。第 一导管系统可合并来自于第一泵送机构和第二泵送机构的加压泵送流体以驱 动可转动的构件。
第二泵送机构可停止泵送加压的泵送流体，而第一流体泵送机构继续供应 加压泵送流体。第二流体泵送机构例如可以被替换，而第一流体泵送机构继续 供应加压泵送流体。
该系统还可包括与第一导管系统和第二导管系统连通的旁通导管。旁通阀 可联接到旁通导管，并在探测到泵送流体的预定压力时，允许加压泵送流体在第一和第二导管系统之间流动。
在某些特殊方面， 一种利用流动体运动来发电的系统可包括多个定位在流 动体内离流动体的岸不同距离处的泵送机构。每个泵送机构可包括可动构件， 可动构件可具有细长构件和浮体构件。浮体构件在靠近细长构件的一端处可枢 转地联接到细长构件并适于跟从流动体的运动。浮体构件还可包括鳍片，鳍片 适于使浮体构件与流动体的运动对准。每个泵送机构还可包括流体泵、动力传 动机构和外壳。流体泵可联接到可动构件并适于响应于可动构件的运动而加压 泵送流体。动力传动机构可适于将动力从可动构件传递到泵送机构。外壳可包 括用作为容器的内部腔室，流体泵从容器内抽出待加压的泵送流体，内部腔室 包围流体泵。流体泵可至少部分地浸没在泵送流体内，而外壳可包括用于传送 加压泵送流体的流体出口和用来接受泵送流体的流体入口 。泵送机构还可包括 适于探测泵送流体污染的传感器和联接到传感器的阀系统。当阀系统被探测泵 送流体内污染的传感器致动时，阀系统可适于将加压泵送流体循环到腔室。该 系统还可包括可转动的构件和发电机。可转动的构件可定位在流动体的岸上， 并联接到第一导管系统和第二导管系统，第一导管系统从泵送机构传输加压泵 送流体，而第二导管系统将泵送流体传输回到泵送机构。发电机可联接到可转 动的构件，并由可转动的构件驱动。至少一个泵送机构可被关闭和替换，而其 它的泵站继续供应加压泵送流体。旁通导管可联接在第一和第二导管系统之 间，旁通阀可连接到旁通导管。当探测到泵送流体的预定压力时，旁通阀可适 于使加压泵送流体在第一和第二导管系统之间流动。
在另一总体方面， 一种利用流动体运动加压流体来发电的过程可包括响 应于流动体运动加压容器内的泵送流体；将加压泵送流体传输到用于位于流动 体的岸上的发电机的可转动的构件；以及将泵送流体传输到容器。例如，加压 泵送流体可包括用适于跟从流动体运动的可动构件来跟从流动体的运动；使
联接到可动构件上的泵送机构铰接运动(articulate)。容器可包含泵送机构， 泵送机构可至少部分地浸没在容器内的泵送流体中。
该过程还可包括将动力从可动构件传递到流体泵。此外，该过程可包括感 测泵送流体的污染，如果探测到泵送流体的污染，则可启动阀系统。当阀系统 被启动时，阀系统可将加压泵送流体循环到容器。
li响应于流动体运动来加压容器内的泵送流体可包括将泵送流体抽入到箱 的流体入口内，该流体入口具有第一单向阀；移动容纳在箱内的活塞来加压泵 送流体；以及通过具有第二单向阀的流体出口排出加压泵送流体。响应于流动 体运动来加压容器内的泵送流体还可包括驱动可转动的凸轮，该凸轮具有围 绕其径向周缘的多个泵送缸。
该过程还可包括响应于流动体运动来加压第二容器内的第二泵送流体； 将加压的第二泵送流体传输到可转动的构件；以及将第二泵送流体传输到第二 容器。将第一泵送流体传输到第一容器可包括将第一泵送流体的至少一部分 传输到第一容器。该过程还可包括在将加压的第一泵送流体和加压的第二泵 送流体传输到可转动的构件之前，合并加压的第一泵送流体和加压的第二泵送
流体，其中第一可转动的构件和第二可转动的构件是同一构件。
该过程还可包括停止传输加压的第二泵送流体，而继续传输加压的第一泵 送流体。供应加压的第二泵送流体的第二泵送机构可被替换，而供应加压的第 一泵送流体的第一泵送机构继续供应加压的第一泵送流体。
各种实施方案可包括一个或多个特征。例如，与通过燃烧化石燃料(例如， 煤)发电相比，可通过使用再生能源来发电，且对空气污染最小。因此，几乎 可无限地使用该种能源且对空气质量只有很小的影响。作为另一实例，该能源 在各种国家的各种地方都可找到。因此，发电规模可根据需要确定且可有广泛 用途。作为另一实例，用来实施本发明系统的和技术的各种机构由于提高了润 滑和保护功能而可具有延长的寿命周期。此外，可以监视可指示和/或造成不利 环境状态的各种状态，如果探测到的话，则包含这样的状态。
在以下的附图和描述中，将阐述一个或多个实施方案的细节。从以下描述 和附图以及权利要求书中还将会明白到其它的特征。


图l是发电系统实例的立体图2是图1的多个泵送机构的立体图3是图l泵送机构的侧视图4是图1泵送机构的浮体的详图；图5是浮体内部结构实例的详图； 图6是泵送机构实例的立体图； 图7是图6泵送机构的侧视图8是泵送机构另一实例的立体图，其中，部分外壳已移去；
图9是图8泵送机构的侧视图IO是泵送机构实例的侧视图ll示出图IO的泵送机构，其中，部分外部壳体已移去； 图12是图IO泵送机构的立体图13是用于铰接根据实施方案实例的泵送机构的轴的详图14是泵送机构实例的局部详图15示出图14泵送机构的某些内部部件的详图16示出图14泵送机构的内部部件的另一详图17是显示泵送机构实例的内部工作区的详图18示出图17泵送机构的内部工作区的另一详图19示出一排泵送缸的各下部和对应活塞；
图20是泵送机构另一实例的局部详图21是图20泵送机构的某些内部部件的详图22是图20泵送机构的某些内部部件的另一详图23是显示图20泵送机构的某些内部工作区的详图24是显示图20泵送机构的某些内部工作区的另一详图25示出一排泵送缸和相关联的入口集管和出口导管；
图26示出一排泵送缸的各下部和对应活塞；
图27示出泵送机构另一实例的内部部件；
图28是图27泵送机构的内部部件的一部分的详图，其中包括旁通导管中 的关闭阀；
图29是图27泵送机构的内部部件的该部分的另一详图，其中阀处于打开 位置；
图30示出旁通导管中处于关闭位置的阀详图； 图31示出旁通导管中处于关闭位置的阀详图；图32是发电系统另一实例的立体图33是图32发电系统另一立体图34示出处于打开位置的阀的剖视图35示出处于关闭位置的图34阀的剖视图36示出发电系统另一实例的立体图37示出图36发电系统另一立体图38是泵送机构另一实例的立体图39是图38所示的泵送机构的立体图，其中盖已移去；
图40是图38泵送机构的剖视图，其中臂显示为处于向上偏转位置；
图41是图38泵送机构的剖视图，其中臂显示为处于向下偏转位置；
图42是图38泵送机构的内部部件的详图43是图38泵送机构的内部部件的另一详图44示出图38泵送机构的密封轴承实例；
图45示出可在图44的密封轴承内转动的轴的实例；
图46示出适于附连到轴一端的小齿轮；
图47示出从泵送箱一端延伸出的齿条；
图48示出泵送机构实例的泵送箱；
图49示出泵送机构实例的基底和盖子；
图50和51是基底的剖视图，显示容纳一定体积流体和泵送机构某些部件 的腔室；
图52是图38泵送机构基底的立体图，该基底具有从基底延伸出的流体入 口和流体出口；
图53是带有从箱中延伸出齿条的泵送箱连同泵送机构实例的管道布置的详
图54是泵送机构实例的浮体的详图55是显示浮体内部结构的浮体剖视图56示出泵送机构实例的浮体、臂、密封轴承、转动轴和小齿轮的组件；
图57是泵送箱实例的局部详图；以及
图58是发电方法的流程图。
具体实施例方式
各种系统和技术可利用流动体的动态能量来产生有用功，例如，发电。尤 其是，将流动体的动态能量转化为电能的各种实施方案、系统和技术包括这样 的能力使用动态能量对泵送流体加压并使用加压的流体来驱动涡轮机。然而， 其它的系统和技术也是可能的。
图1示出将流体能量转化为电能的发电系统10的实例。该系统IO包括一 个或多个流体泵送机构("泵送机构")20，它们支承在各个桩30上并联接
到发电机40。泵送机构20包括浮体50和臂60并对泵送流体加压(例如，泵 送)，所述泵送流体例如液压油。每个臂60形成细长构件的至少一部分，而 每个浮体50形成浮动构件的至少一部分。浮体50和臂60 —起形成泵送机构 20的可移动构件的至少一部分，以便跟从流动体的运动。加压的泵送流体转动 一个或多个附连在发电机40的轴80上的涡轮机70。
如图l-3所示，多个泵送机构20可一起使用。此外，如图2所示，例如， 相邻的泵送机构20可沿相对方向定向，以防止浮体50彼此干扰，同时，还减 小多个泵送机构20占据的空间。由于不同的泵送机构20有不同的泵送循环， 所以如此泵送机构20的构造可产生更加连续的泵送流体的流动。然而，在本 发明的范围之内，泵送机构20可以相同的方向或相对于彼此为任何的方向定 向。
浮体50可具有流线型形状，使流体能有效地经过浮体50。图l-4示出具有 流线型形状的示例的浮体50。然而，浮体50可以是任何的形状，例如，球体、 椭圆球、立方体、棱锥体或长方体。浮体50还可具有一内部结构90，内部结 构的实例显示在图5中。然而，内部结构90并不局限于此，它可具有任何形 式来对浮体50提供刚度，同时还使浮体50保持浮起。空气或诸如聚氨酯之类 的泡沫也可包括在浮体50内。浮体可由于流动体运动而致使臂60铰接运动， 流动体运动可包括波浪、浪涌和/或任何其它合适类型的流动体运动。
臂60可由金属形成，例如，不锈钢、铝或任何其它合适的金属。臂60还 可由复合材料形成，例如，混凝土、玻璃纤维、木材、碳纤维、聚芳酰胺纤维， 或任何其它合适的复合材料。此外，臂60可有涂层来保护臂60免遭环境影响和限制或防止腐蚀。
浮体50可以多种方式固定地或枢转地附连到臂60。参照图6和7，臂60 包括第一框架构件100。第一框架构件IOO通过枢轴120可枢转地附连到第二 框架构件110，以使第二框架构件110可围绕轴线130枢转。浮体50通过其相 反侧处的两个枢轴140可枢转地附连到第二框架构件110。因此，浮体50围绕 由枢轴140形成的轴线150枢转。其结果，浮体50可在图6所示的方向上铰 接运动。因此，例如，浮体50可定向在与流动体运动对应的方向。
图8和9示出浮体50可联接到臂60的另一示例方式。如图所示，浮体50 附连到带有框架构件160的臂60。框架构件160通过枢轴170附连到臂20， 允许框架构件160和浮体50围绕枢轴170的纵向轴线180枢转。浮体50用设 置在浮体50相反侧处的枢轴190附连到框架构件160。因此，浮体50可围绕 由枢轴190形成的中心轴线200枢转。箭头210和220分别示出浮体50由于 枢轴170和190的缘故可枢转的方向。
浮体50还可包括一个或多个方向构件230 (例如，叶片、鳍片或龙骨)， 它们的作用可使浮体50定向在流动体的流动方向，例如，如图8和9所示。 其结果，浮体50的定向可例如相对于臂60改变，以便更好地符合于可随时间 而变的流动体的运动。
根据还有另一实例，浮体50可通过内部结构90刚性地联接到臂60。如图 10-11和54-56所示，臂60附连到穿过浮体50延伸的内部结构卯的一部分。
提供浮体50与臂60联接的不同实施方案只是为了举例而已，并不意图限 制本发明的范围。此外，尽管本文提出的发电系统10的不同实施方案是描述 成以特殊方式将浮体50联接到臂60的，但应该理解到，发电系统10的任何 实施方案中的浮体50和臂60可以任何理想的方式进行联接。
泵送机构20还可包括浮体释放机构。该释放机构可包括缆索、绳子或延伸 在浮体50和臂60之间的其它柔性构件。该释放机构可在不利天气中使用，例 如，飓风、海啸或任何可对泵送机构20造成破坏的其它天气或流动体状态(例 如，致使臂过快地铰接运动过大的角位移)。当触发释放机构时，该释放机构 致使浮体50从臂60中释放。然而，通过延伸在浮体50和臂60之间的柔性构 件防止浮体50漂走和丢失。柔性构件可以是任何合适的长度，以使浮体50随流动体运动而上下浮动，
同时，防止臂60随流之铰接运动。该释放机构可在经历大的波浪或其它极端 状态时自动地被触发。例如，当波浪运动作用在浮体50上的力超过预定值时， 螺栓或其它结构可剪切或其它方式脱开连接，从臂60中释放出浮体50。
再参照图l-3，泵送机构20安装在桩30上，桩可锚固在诸如大海或海洋那 样流动体的底部。桩30可由木材、混凝土、金属或任何其它合适材料形成。 泵送机构20—般地可在流体表面上方。然而，泵送机构20可以至少部分地浸 没或全部浸没在流动体内，特别是由于变化的潮汐、波浪等。
泵送机构20还包括外壳240和从外壳延伸出并与臂60附连的轴250。当每 个浮体50随着流动体波浪运动而起伏时，相关联的臂60枢转而致使相关联的 轴250转动。如下文所解释的，轴250可直接或间接地联接到泵送机构20的 一部分，所述泵送机构20可操作以加压和/或泵送泵送流体(可互换地称之为 "流体泵"或"泵")。下面较详细地描述该泵。因此，轴250形成动力传动 机构的至少一部分，该传动机构可操作以由臂60传递动力用来泵送泵送流体。 图13及其描述介绍了该动力传动机构的附加的细节。
图12-13示出根据一种实施方案的臂60与轴250的附连。轴250的第一端 延伸入邻近于泵送机构20的桩30内，而轴250的相反端延伸入用来致动泵的 泵送机构，这将在下面予以讨论。设置密封件260来防止流体侵入泵送机构20 内部和桩30内。该密封260还防止流体侵入轴250的轴承270内。根据一种 实施方案，轴250、密封260和轴承270形成动力传动机构的至少一部分。
根据一种实施方案，每个泵送机构20可以拆卸的，以便于保养、修理或更 换。在如此一个实施方案中，轴250可包括拆开机构，例如，用紧固件固定在 一起的两个匹配的凸缘。因此，当要拆卸泵送机构20时，通过拆卸紧固件就 可拆开两个匹配的凸缘，从而泵送机构20可作为单个单元来拆卸。
泵送机构20的内部操作可参照图14-19来描述。轴250的一端附连到凸轮 280。该凸轮280包括槽290，该槽具有多个峰和谷300和310。峰和谷300和 310例如可以是呈正弦曲线形。根据一个实施方案，相邻峰300 (和谷310)之 间的角度测量值约为30。。然而，相邻峰300 (和谷310)之间的角度测量值 大于30°或小于3(T都在本发明的范围之内。此外，根据一个实施方案，如
17果存在1:1的相关性，则泵送机构20可通过轴250和臂60的近似16°的转动 而发生铰接运动。即，根据某些实施方案，泵送机构20可以臂60最小16°的 铰接运动来操作。然而，泵送机构20可以臂60大于或小于16°的转动来操作。
泵送缸330的第一端320被擒获在槽290内并可沿着槽290移动。根据一 个实施方案，缸330的第一端320包括滚子340，当凸轮280转动时，滚子340 沿着槽290滚动。缸330布置成围绕凸轮280径向地设置的多个轴向排350。 如图所示，每排350包括四个缸330，但每个排350内包括更多或更少个缸330 都在本发明的范围之内。每个缸330包括上部360、可在上部360内滑动的下 部370以及一附连到下部370且也可在上部360内滑动的活塞380。缸330和 凸轮280形成泵的至少一部分，该泵可操作以将泵送流体泵送到发电机40。
缸330的每排350与公共入口集管390连通，该集管位于与第一端320相 反的缸330的第二端400。缸330的每排350还与公共出口腔或导管410连通。 每个出口导管410设置在靠近缸330的第二端400处的入口集管390处。每个 入口集管390包括设置在入口 430处的阀420 (例如，止回阀)，而每个出口 导管410包括位于出口 440处的阀420 (例如，止回阀)。每个出口导管410 的出口 440与出口集管450连通，当泵送机构20操作时，该出口集管450收 集从缸330中被迫流出的泵送流体。出口集管450还包括出口 460，该出口 460 用来将泵送机构20泵送的加压泵送流体通过输出导管470引导到涡轮机70。 多个缸330、入口集管390、出口导管410和出口集管450静止不断地固定在 泵送机构20的外壳240内，例如，如图14所示，用支承元件480予以固定。
在操作过程中，浮体50跟从流动体波浪运动，致使浮体50起伏，使臂60 相对于轴250的纵向轴线枢转。轴250又随臂60的转动而枢转，致使凸轮140 在臂60和浮体50的作用下转动。根据一个实施方案，凸轮280直接附连到轴 250，而轴250直接附连到臂60，使得凸轮280的角转动量与臂60的角转动量 相同。因此，当臂60和轴250沿第一方向转动时，凸轮280也沿第一方向转 动。类似地，当臂60和轴250沿第二方向转动时，凸轮280也沿第二方向转 动。根据其它的实施方案，轴60和凸轮280通过齿轮装置连接，使得轴60和 凸轮280响应于流动体波浪运动而转动不同的角度量。
根据特殊的实施方案，泵送机构20内部形成填充泵送流体的容器490,使
18泵送机构20的至少某些内部部件浸没在泵送流体内。因此，泵送流体不仅可
用来被泵送机构20泵送，而且还用作泵送机构20的运动零件的润滑剂，和/ 或作为泵送机构部件的保护剂。泵送流体还由于泵送流体的循环可对泵送机构 的部件提供冷却功能。
当凸轮280转动时，根据任何给定缸330沿槽290的位置以及凸轮280的 运动，缸330跟从槽290，可致使缸330伸出和縮回。因此，如果一排350的 缸330在凸轮280开始转动时位于槽290的峰300处，则缸330的第一端190 会开始朝着槽290的谷310移动。其结果，下部370和缸330的活塞会相对于 上部360向下移动，致使泵送流体通过阀420从容器490中抽入入口集管390 内，在活塞380上方的上部360内形成一定体积。可阻止泵送流体通过出口集 管450和出口集管410进入缸330，这是因为出口 440处的阀420阻止了泵送 流体的回流。
此后，凸轮280可响应于流动体的波浪作用而沿相反方向转动。其结果， 当缸330的第一端320在槽290内从谷310移至峰300时，示范的缸330的下 部370可相对于上部220向上移动。因此，活塞380驱动泵送流体流出缸330 通过出口导管410而进入出口集管450内。由于阀420设置在入口集管3卯的 入口处，可阻止泵送流体通过入口集管390向外流动。从每个泵送机构20输 出的泵送流体通过出口 460引导到对应的输出导管470。
在浮体50和臂60向上或向下运动过程中，根据每个缸330沿着凸轮280 的槽290所处位置，某些缸330将从对应入口集管390中抽出泵送流体，而其 它缸330同时通过对应出口导管410排出泵送流体。因此，根据流动体波浪状 态，泵送机构20可产生基本上恒定的泵送流体输出。
发电系统10具有各种特征。例如，与通过燃烧化石燃料(例如，煤)发电 相比，可使用再生能源来发电，对空气只有很少(若有的话)的污染。因此， 几乎可无限地使用该种能源且对空气质量只有很小的影响。作为另一实例，该 能源可在各种国家的各种地方都可找到。因此，发电规模可根据需要确定且可 有广泛用途。作为另一实例，发电系统10由于提高了润滑和保护功能而可具 有延长的寿命周期。
发电系统10的其它实施例方案可具有附加的特征。例如， 监视能指示和/或导致不利环境状态的那些状态，如果需检测到的话，则包含这样的状态。例如，合适的传感器可探测泵送流体的污染/泄漏，以及使用隔离机构(例如，阀)来阻止泵送流体流入和/或流出流体泵送机构20或涡轮机70。作为另一实例，泵送流体可以是生物降解的。因此，如果真的出现问题的话，则发电系统10可对环境造成最小的影响。
尽管讨论了某些细节，但泵送机构20仅代表了发电系统10的泵送机构的一个实施方案。泵送机构20的许多变体都是可能的，同时仍能实现合适的流体泵送。此外，其它类型的泵送机构(例如，单作用或双作用的活塞-箱机构)都是可能的。因此，可使用泵送一泵送流体的任何合适的泵。
图20-26示出泵送机构20的另一实施方案。图20示出泵送机构20， 一部分外壳240已经移去以示出泵送机构20的某些内部部件。参照图21-22，凸轮280呈轮形并包括多个辐条500和接纳轴250 (未示出)的中心毂510。
图23-24示出泵送机构20的详图。凸轮280包括外圆柱形构件520;具有多个峰和谷并沿凸轮280外周延伸的高起构件530;两个靠近凸轮280的外边缘550设置的槽构件540;以及两个设置在槽构件540内侧且位于高起构件530相反侧上的幵槽构件560。如图所示，缸330布置成围绕凸轮280径向地设置轴向排350。如图所示，每排350包括四个缸330，但在其它实施方案中，每排350可包括更多或更少个缸330。缸330的每排350与公共的入口集管390和公共的出口导管410连通。设置在缸330第一端320上的滚子340随着凸轮280铰接运动而沿着高起构件530的外表面570滚动。最外的滚子580接触设置在槽构件540上的唇部590。该唇部590也包括峰600和谷610。高起构件530的峰和谷与槽构件540的峰600和谷610对准。唇部590与滚子580相互作用，以使滚子340接触外表面570。开槽构件560包括多个径向槽615。邻近于最外滚子580的滚子340被保持在狭槽615内。因此，随着凸轮280转动，狭槽615将缸330的下部370的运动限制到径向运动。B卩，狭槽615将缸330的下部370限制到沿凸轮280半径的直线运动。槽狭615可在下部370的全轨迹上限制下部370的运动。
因此，当凸轮280转动时，外圆柱形构件520、高起构件530和槽构件540也转动。因为高起构件530包括多个峰和谷，所以，滚子340跟从高起构件530的外表面570，其结果，缸330的下部370沿着由狭槽615限定的径向方向移入和移出上部360。当缸330的滚子340沿着外表面570的倾斜部分移向峰时，高起构件530迫使缸的下部370朝向缸330的上部360，导致缸330压縮。因此，迫使泵送流体流出缸330而流入出口导管410。如上所述，设置在入口集管390的入口 430处的阀420阻止泵送流体流出入口集管390。当滚子340沿着外表面570的倾斜部分移向谷时，唇部590与最外的滚子580相互作用，向下驱动缸330的下部370远离缸330的上部360。因此，缸330从入口集管390吸入泵送流体。设置在出口导管410的出口 440处的阀420阻止流体从出口导管410流出。
通过出口导管410流出缸330的泵送流体进入出口集管450。然后，类似于以上所述方式，将泵送流体从泵送机构20引出。
图25示出一排350的缸330和相关联的入口集管390和出口导管410的详图。图26示出一排350的缸330的下部370连同相关联的活塞380和滚子340、580。
尽管泵送机构20的上述实施方案被描述为泵送流体流入公共出口集管450，但根据图27-29所示的另一实施方案，不是采用出口集管450，而是每个出口导管410连接到对应导管630。尽管显示的是一单独的导管630连接到每个出口导管410，但两个或两个以上的出口导管410也可连接到一公共的导管630。
图27-29示出根据如此一个实施方案的示范泵送机构20的某些内部部件。如上所述，入口集管390提供一排350的缸330和容器490之间的流体连通。然而，如图27-29所示，不是设置出口集管450而是设置多个导管630来传输流体远离泵送机构20。
第一组的导管630与第一收集器640附连并流体地连通，而第二组的导管630与第二收集器650附连并流体地连通。第一和第二收集器640和650连结到导管660。该导管660延伸通过外壳240内的开口，并联接到输出导管470。导管660接纳由第一和第二收集器640和650两者收集的流体，并将流体输送到输出导管470。
参照图28-31，在外壳240内，导管660还可包括设置在第一和第二收集器640和650下游的阀670。在正常运行状态中，阀670可固定在关闭位置，例如，通过锁680。阀670设置在从导管660向下延伸的旁通导管690的一端。传感器700也可设置在外壳240内。例如，传感器700可固定到外壳240的内壁表面。传感器700可完全或部分地浸没在装在容器4卯内的流体中，或以其它方式定位来探测流体的污染。当传感器700探测到流体污染时，传感器700可将信号送到致动器710，致动器710释放锁680，致使阀670打开。阀670例如可以是闹阀。当阀670被打开时，被泵送机构20泵送的流体通过旁通导管690折流而返回到容器490内。因此，被泵送的流体从容器490通过缸330循环，最终通过阀670返回到容器490内。因此，可阻止流体离开外壳240，同时泵送机构20继续运行，其防止污染的流体到达涡轮机70。应该理解到，尽管阀670显示为在旁通导管690 —端处的可动构件，但阀670可以是它可操作以控制流体流动的任何阀，例如，通过选择性地打开和/或关闭来控制通过旁通导管690的流体流动。
再参照图1，从每个泵送机构20流出的泵送流体通过对应的输出导管470被引向对应的可转动的构件，例如，涡轮机70。涡轮机70固定到轴80，并可在来自输出导管470的加压泵送流体作用下转动。因此，当加压的泵送流体转动涡轮机70时，轴80也转动。轴80的转动最后驱动发电机40发电。
尽管示出了四个泵送机构20，但其它的实施方案可包括较少的或追加的泵送机构20，它们通过轴80连接到一个或多个发电机和对应的涡轮机70。此外，在某些实施方案中，可使用两个或多个泵送机构20，且对一个涡轮机70采用多对一的关系，下面将讨论它的实例。在特殊的实施方案中，例如，轴80可只被一个涡轮机70驱动，而涡轮机可被一个或多个泵送机构20驱动。
在泵送流体已通过发电机40用来发电之后，泵送流体通过返回导管620返回到泵送机构20。如图l-2所示，输出导管470从外壳240的一侧延伸，而返回导管620延伸到外壳240的顶部。然而，输出导管470和返回导管620中的每一个可连接到外壳240的任何部分，诸如，外壳240的顶部、底部或侧部，这落在本发明的范围之内。例如，返回导管620可通过外壳240侧部连接，而输出导管470可通过外壳240顶部连接。在另一实例中，输出导管470和返回导管620可都连接到外壳240的顶部，或输出导管470和返回导管620可都连
22接到泵送机构20侧边。返回导管620内的流体可通过正压、负压和/或重力返回到容器490。
泵送流体通过返回导管620而返回可对泵送流体提供冷却过程，这又可冷却泵送机构20的部件。在某些实施方案中，冷却可通过与围绕返回导管620的空气的热交换来实现。尤其是在沿海地区，但也可在其它地区，存在着合理稳定的风力，其可提供增强的冷却功能。在某些实施方案中，返回导管620在其至少部分的其长度上可通过流动体(例如，海洋)布置以增强冷却过程。
如图所示，输出导管470的直径小于返回导管620的直径，这是因为通过输出导管470的泵送流体的流体压力高于通过返回导管620的泵送流体的压力。然而，输出导管470和返回导管620的尺寸可以任意大小。例如，输出导管470可大于返回导管620，或反之。或者，输出导管470和返回导管620可以同样大小。
如上所述，泵送机构20可被移去以便于维护、修理或更换。因此，输出导管470和返回导管620可包括一个或多个设置在拆开装置相反侧上的截断阀(在此实施方案中未示出)，该拆开装置可以是彼此邻接的一对凸缘端，或可将导管一端从另一端拆下的任何其它机构。当从输出导管470和返回导管620中脱开泵送机构20时，截断阀可关闭且拆开装置断开。因此，可阻止泵送流体进入或离开泵送机构20或输出或返回导管470、 620。
泵送机构20还可包括气体释放装置，用来将任何截留的气体(例如，空气)或以其它方式容纳在外壳240内的气体释放到大气中。例如，该气体释放装置可包括卸压阀和导管以将气体传输到大气中。
泵送机构20以及涡轮机、导管、轴和发电机可以根据要求的应用来确定尺寸，并考虑以下的因素，如发电量、所经历的平均流动体运动(例如，波浪)的大小、泵送机构20离海岸的距离、从泵送机构20到涡轮机的高度差等。因此， 一般地说，泵送机构可放置在离海岸不同的距离处。此外，在某些实施方案中，可使用远离海岸的一个或多个泵送机构20。例如，桩30可在流动体深度内支承泵送机构20，而相关联的发电机40可设置在离岸平台上。
图32-33示出发电系统IO，的另一实施方案，其操作方式类似于上述系统10。系统IO，包括诸如上述泵送机构20的一个或多个泵送机构20。如图所示，系统10'包括四个泵送机构20，但也可包括更多或更少的泵送机构20。
系统10'也包括发电机40。泵送机构20通过导管系统联接到发电机40，所 述导管系统包括输出导管470和返回导管620。输出导管470和返回导管620 与各个泵送机构20流体连通。如图所示，输出导管470连结到公共集管720。 供应导管730延伸在公共集管720和涡轮机70之间。返回导管620也连接到 公共集管740，该公共集管740通过返回导管750连接到涡轮机70。旁通导管 760延伸在公共集管720和740之间，并包括设置在其中的阀770。阀770例 如可以是卸压阀。因此，如果公共集管720内的压力超过选定压力，则可打开 阀770，使所有的或一部分泵送流体传输到公共集管740内。
每个返回导管620可包括阀780和阀790。阀780可以是由传感器致动的阀， 例如，其可响应于来自于设置在外壳240内的传感器的信号而被致动。阀790 可手动地致动。例如，阀790可通过手动曲柄进行致动。如下文中详细讨论的， 当在泵送机构20处探测到一种预定的状态时，便可操作阔780来停止泵送流 体通过返回导管620的流动。例如，当在泵送流体中探测到选定量的水或其它 污染物时，或当探测到泄漏时，可关闭阀780。
图34-35示出示例阀780，其包括具有第一和第二开口 810和820的本体 800以及可在本体800内枢转的闸门830。在正常运行过程中，闸门830可固 定在打开位置，在第一和第二开口 810和820之间提供敞开的连通。如果探测 到污染或泄漏，则可释放闸门830，并向下枢转到关闭位置，阻止流体通过阀 780。根据图34和35所示的示例阀，闸门830包括从其中延伸出的附件840。 因此，当探测到一种情况时，致动器850縮回延伸穿过附件840内形成的开口 的销子860，则闸门830向下枢转而密封住阀780。
在正常运行过程中，阀790可处于打开状态中，允许流体流过其。然而， 阀790可被关闭，由此，阻止流体流入外壳240内的流动。例如，阀790可关 闭以便拆卸阀780和/或泵送机构20或在其上执行维护保养。因此，关闭一个 或多个阀780和790至少部分地隔离了对应的泵送机构20。
此外，传感器700 (如以上图28和29中所述)还可向阀780的致动器850 发送信号，来关闭阀780，于是，当探测到流体中污染时，两个阔780和阀670 联合工作来隔离泵送机构20。传感器700与阀670以及可选地与阀780联合可
24进行操作，以停止流体从泵送机构20到发电机40的流动，同时，泵送机构20
继续在运行。
参照图33，每个泵送机构20还可包括阀870。阀870可被致动而停止泵送流体流入或流出泵送机构20的流动。例如，阀870可以是止回阀，其允许泵送流体流出泵送机构20而流入输出导管470，但阻止泵送流体通过输出导管470流入泵送机构20内。阀870也可联接到传感器， 一旦确定预定的条件，就可致动阔870。例如，阀870可连接到传感器700，并在预定条件发生时，可致动阀870来减小或停止泵送流体流出或流入泵送机构20的流动。预定条件例如可以是在泵送流体中探测到污染的条件。因此，当探测到预定条件时，阀670、 780和870和传感器700协配以使泵送机构20与发电系统10'的其余部分隔离。
一旦发生预定条件，则传感器700可致动一个或多个阀。此外，其它的阀可设置在发电系统10'的其它部位，以减小或停止泵送流体的流动，并可联接到传感器700和/或一个或多个不同的传感器来探测一个或多个预定的条件。因此，发电系统IO，可最大程度地减少因泵送流体中的各种问题(例如，污染和泄漏)带来的诸多问题，并允许实施其它的各种过程(例如，维护、修理和/或更换)。
例如，可用电源线、电池或诸如太阳能之类的任何其它电源，对传感器700、一个或多个阀670、 780和870或其它装置提供电力。此外，当探测到预定条件时，传感器700可适于提供报警信号。例如，传感器700可将报警信号发送到一个或多个设置在泵送机构20上的灯上。此外，报警系统可通过有线或无线连接向远处使用者发送信号，以表示预定条件的发生。
再参照图32和33，每个泵送机构20还可包括设置在输出导管470内的流量传感器880以及设置在返回导管620内的流量传感器890。可操作流量传感器880和890，以分别测量泵送流体通过输出导管470和返回导管620的流量。根据某些实施方案，流量传感器880和890可向控制器发送表示测得的泵送流体的流量信号。流量测量值可进行比较，如果流量测量值之间的差超过选定量，则可触发警报。例如，流量传感器880和890可将流量测量值发送到中心控制器，中心控制器可比较这些测量值，并确定差值(如果有的话)是否超过预定量，例如，该预定量表示一种泄漏。此外，控制器可打开或关闭一个或多个阀
670、 780和870，以便调整传输到泵送机构20内或从泵送机构20传输出的泵送流体量，或停止泵送流体流入或流出泵送机构20的流动或同时停止这两种流动。中心控制器可以是使用者，或可以是能够接受、分析和传送信号的机械式或电子式装置。
图36和37示出发电系统IO"的另一实例及其部件。发电系统IO"包括多个泵送机构20，它们以类似于上述泵送机构的方式运行。如图所示，四个泵送机构20联接到发电机40，但也可采用更多或更少的泵送机构20。如以上所述的实施方案，每个泵送机构20具有对应的输出导管470和返回导管620。
旁通导管900设置在各个对应的输出导管470和返回导管620之间。旁通阀910设置在旁通导管卯0 (如图37所示)内，这将在下文中更详细地讨论。如图所示，返回导管900连接到对应泵送机构20外壳240的顶部上，以使泵送流体返回至其。然而，返回导管900可代之以连接到外壳240的其它部分，如外壳240的一侧部。
输出导管470连结到公共集管720，该公共集管720通过供应导管730连接到发电机40。返回导管620连接到公共集管740，该公共集管740通过返回导管750连接到发电机40。因此，泵送机构20泵送流体通过对应的输出导管470、通过公共集管720和供应导管730并流入发电机40。流体通过返回导管750、公共集管740和相应的返回导管620返回到泵送机构20。
如上所述，泵送机构20还可包括传感器(该实施方案中未示出)。该传感器可设置在泵送机构20的容器内、容纳旁通阀910的封闭件内，或在输出导管470、旁通导管900或返回导管620三者之一内。可操作传感器来探测一个或多个预定条件，诸如泵送流体内的污染物。污染物例如可包括污物、水或化学杂质。传感器可连通地连接到旁通阀910。如果在泵送机构20内探测到预定条件，则传感器可对旁通阀910发送信号以调整其位置。例如，传感器可指令旁通阀910关闭或以其它方式使泵送流体的流动改向。例如，传感器可调整旁通阀910的位置，以致使泵送流体通过旁通导管900而流入返回导管620内。因此，当探测到污染时，可阻止泵送流体传输到发电机40，相反，可将其循环返回到泵送机构20内。因此，在发生污染的情况下，泵送机构20可响应于流动体的运动继续运行，同时，阻止泵送流体传输到发电机40。在某些实施方案
中，旁通阀910可将泵送流体返回到外壳240，而没有流体流入返回导管620内。
图38-39示出根据用来利用流体源动态能量的实施方案的泵送机构20的另一实施方案。例如，泵送机构20可用来将大的流动体(例如，海洋、大海或湖泊等)的波浪运动转化为能泵送流体的泵送运动。参照图38，泵送机构20包括基底1090和盖子1110，以便关闭具有相邻于盖子1110的开口的腔室1100(如图39-41和50-51所示)。在特别的实施方案中，底部1090和盖子1110可由混凝土形成。然而，基底1090和盖子1110可由任何其它合适材料形成，例如，耐受一种或多种类型流动体(包括海水)的材料，并具有足够强度以锚固并保护泵送机构20。例如，基底也可由金属、诸如岩石那样的天然材料或任何其它合适材料形成。根据一种实施方案，可在盖子1110和基底1090之间形成水密的密封。
臂60从基底1090延伸并具有联接到其一端的浮体50。浮体50可形成为任何形状，并可包括内部结构。如上所述，浮体50可包括如图55所示的内部结构90。例如，根据上述一种或多种方式，浮体50可固定地或可枢转地附连到臂60的端部。
再参照图39-41和50-51，腔室1100形成在基底10卯内，以容纳泵送机构20的内部部件，并用作泵送流体的容器。因此，泵送流体不仅可用来被泵送机构20泵送，而且还用作为泵送机构20的运动零件的润滑剂，和/或用作为泵送机构部件的保护剂。泵送流体还可由于泵送流体的循环而对泵送机构的部件提供冷却功能。根据一个实施方案，泵送流体是液压油，但泵送流体可以是任何其它合适的流体。
通过从基底1090移去盖子1110可进入到腔室U00。基底1090还包括相邻于腔室1100的狭槽1105。参照图52，泵送机构还包括流体入口导管(例如，管子)1130和延伸通过基底1090内形成的对应开口的流体出口导管1140。入口导管1130包括形成在腔室1100和狭槽1105之间的基底1090的壁内的出口1120。然而，出口 1120可设置在腔室1100内的其它部位。入口导管1130内的流体可通过正压、负压和/或重力抽吸入腔室1130内。参照图42-48，泵送机构20还包括密封轴承1040;小齿轮1060;轴1050，其一端附连到密封轴承1040并可在轴承内转动，其相反端附连到小齿轮1060;泵送箱1080;管道结构；以及齿条1070。臂60在轴1050长度的某一位置处连接到轴1050。臂60在靠近臂60的第一端处联接到轴1050，而浮体50联接在靠近臂60与轴1050相反的一端处。小齿轮1060和齿条1070形成动力传动系统的至少一部分，该动力传动系统将运动从臂60传递到容纳在泵送箱1080内的活塞。参照图39，小齿轮1060、齿条1070、泵送箱1080、 一部分的管道结构和一部分的轴1050位于在腔室1100内。密封轴承1040可附连到或凹入到形成狭槽1105的壁内。因此，轴1050横贯狭槽1105延伸并通过穿过划分狭槽1105和腔室1100的基底1090的壁而形成的开口 (未示出)。根据特殊的实施方案，在轴1050和基底IO卯之间形成水密的密封，但在其它的实施方案中，无需在基底1090和轴1050之间形成水密的密封。臂60可在狭槽1105内枢转。小齿轮1060和泵送箱1080布置成使小齿轮1060的轮齿与齿条1070啮合。
根据某些实施方案，泵送机构20还包括位于腔室1100内的支架1150 (图57)。在所示实施方案中，支架1150包括连结的正交元件。支架1150可保持与齿条1070的一部分滑动接触，从而如下所述地，在泵送箱1080的泵送动作过程中，齿条1070可相对于支架1150滑动。根据一个实施方案，在靠近齿条1070和小齿轮1060彼此啮合的地方，支架1150接触齿条1070。
图53和57示出泵送箱1080和相关管道结构的两个替代实施方案。如图57所示，例如，齿条1070联接到设置在泵送箱1080内部的活塞1160。此外，活塞1160和齿条1070可在泵送箱1080内移动，例如以往复运动的方式移动。活塞1160和泵送箱1080形成泵送机构中泵的至少一部分，该泵送机构可操作以加压和/或泵送所述泵送流体。第一入口导管1170附连到泵送箱1080的第一部分，而第二入口导管1180附连到泵送箱1080的第二部分。第一出口导管1190附连到泵送箱1080的第一部分，而第二出口导管1200附连到泵送箱1080的第二部分。第一和第二入口导管1170和1180都包括设置在泵送箱1080上游的单向(止回)阀1210、 1220。同样地，第一和第二出口导管1190和1200都包括设置在泵送箱1080下游的单向阀1230、 1240。如图53中的实施方案所
28示，第一和第二入口导管1170、 1180可通过延伸在入口导管1170、 1180之间 导管在单向(止回)阀1230、 1240的上游连结。或者，如图57所示，第一和 第二入口导管1170、 1180可不连结。此外，如图57所示，可引导第一入口导 管1170的入口远离泵送箱1080 (例如向下)。因此，当泵送流体的液位不靠 近第一入口导管1170的出口时，第一入口导管1170可抽入泵送流体。
根据特殊的实施方案，第一和第二出口导管1190、 1200会聚在两个单向阀 1220下游的地方，并与出口导管1140连结。
根据如图53和57所示的实施方案，泵送箱1080具有双重功能。g卩，在活 塞1160向上和向下运动过程中，泵送箱1080同时吸入和排出一部分泵送流体。 或者，泵送箱1080可只具有单个动作。g卩，在活塞1160向上或向下运动中的 一个运动过程中，泵送箱1080可只吸入流体，而在向上或向下运动中的另一 个运动过程中，泵送箱1080可只输出流体。因此，这样的实施方案可只需要 单个入口导管和单个出口导管。这样的入口和出口导管可附连到泵送箱1080 的第一部分或第二部分。这样的实施方案中的入口和出口导管还可包括相应的 单向阀，诸如上述的单向阀。
泵送机构20可设置在流动体内某一深度处，该深度允许浮体50漂浮在流 动体的表面上。在操作中，浮体50随着流动体的作用(诸如波浪作用)而上 下起伏。因此，浮体50跟从流动体表面的运动，致使浮体50相对于基底1090 起伏。当臂60随轴1050枢转时，浮体50的运动转化为转动运动。因此，臂 60可对轴1050提供类似杠杆的作用。当轴1050转动时，小齿轮1060也转动， 迫使齿条1070和活塞1160在泵送箱1080内上升和下降。因此，当流动体表 面液位上升时，浮体50也上升，转动小齿轮1060，并向下驱动活塞1160。因 此，泵送箱1080内在活塞1160下方的流体被迫通过第二出口导管1200，通过 单向阀1240，流出出口导管1140。因为有单向阀1220，阻止流体流过第二入 口导管1180。同时，在活塞1160向下运动过程中，通过第一流体入口导管1170 流体被抽入到活塞1160上方的泵送箱1080的第一部分内。由于单向阔1230， 阻止流体从第一出口导管1190抽入到泵送箱1080内。
当流动体表面下降时，浮体50和臂60向下移动。其结果，小齿轮1060致 使齿条1070和活塞1160向上移动。其结果，迫使泵送箱1080内活塞1160上方的流体通过第一出口导管1190、通过单向阀1230、并通过出口导管1140流 出。单向阀1210阻止流体被迫流出第一入口导管1170。同时，流体通过第二 入口导管1180和单向阀1220抽入到泵送箱1080在活塞1160下方的一部分内。 同样地，因为有单向阀1240，流体不通过第二出口导管1200抽入泵送箱1080 内。
因此，由于泵送机构20的双重作用，可通过出口导管1140泵送流体的流 动。根据一个实施方案，泵送机构20泵送的流体可被传输和利用来驱动(例 如，转动)发电机以发电。
由于齿条1070和支架1150之间是滑动接触，所以齿条1070和活塞1160 基本上保持与泵送箱1080纵向轴线平行。
根据一个实施方案，泵送机构20位于流动体内，例如，大的水体内，以使 泵送机构20可在低潮位和高潮位条件下运行。在高潮位条件下，活塞1160在 泵送箱1080的第二部分内上下移动。相反地，在低潮位条件下，活塞1160在 泵送箱1080的第一部分内上下移动。
在某些实施方案中，泵送机构20还可包括连接到腔室1100的囊状物。该 囊状物可填充和排出流体(例如，空气)，以例如在浮体50经历大位移时， 防止在腔室1100内形成真空，导致活塞1160在泵送箱1080内出现相应的大 位移。因此，囊状物可使流体更加连续地流过泵送箱1080。
此外，如图57中实施方案所示，入口导管1170、 1180的直径可大于出口 导管1190、 1200的直径。当流体抽入到泵送箱1080内时，较大直径的导管可 减小造成气穴的风险。此外，使用较大直径的入口导管可防止腔室1100内形 成真空，由此，不再需要囊状物。
根据另一个实施方案，入口导管1130直接联接到泵送箱1080的一个或多 个入口导管。因此，腔室1100不用作为流体的容器。
根据一个实施方案，入口导管1170、 1180是6英寸直径的导管，而设置在 入口导管1170、 1180上的单向阀1210、 1200是直径为6英寸的阀。入口导管 1130也是6英寸直径。此外，活塞1160直径为IO英寸，出口导管ll卯、1200 和对应的单向阀1230、 1240的直径为3英寸。基底的占地面积为2米乘3米， 浮体50的尺寸做成4吨的排水量。 一般地说，如此一个泵送机构可离岸达1公里。泵送机构20的部件当然可以是不同的大小，视应用而定。
多个泵送机构可沿着一段海岸线布置。泵送机构可定位成它们在不同时间 启动。例如，泵送机构可布置在离海岸不同的距离处，以使它们可由波浪在不 同时间启动。还有，泵送机构可沿着海岸线分布以利用波浪运动中的变化。泵 送机构可共同地进行操作，例如，合并各泵送机构的输出并馈送到发电机来发 电。发电机例如可以由来自泵送机构的流动来驱动。泵送机构的合并的输出可 提供稳定的流体流动以驱动发电机来发电。
此外，如图38-57所示的泵送机构20的实施方案可固定到桩上，并布置成 将泵送流体传送到发电机用来发电，如图1所示。
图58是示出发电过程1300的流程图。在1310处，例如当泵送机构的浮体 部分跟从流动体的运动时，泵送机构就铰接运动。例如，泵送流体可能被泵送 机构加压。泵送流体可以设置在容器中，且泵送机构也设置在该容器中。因此， 泵送流体除了用作为被泵送的流体之外，也可用来对泵送机构提供润滑。例如， 泵送机构可以是双重作用泵或由旋转构件的凸轮运动致动的旋转泵。在1320 处，泵送机构的铰接运动将泵送流体泵送到发电机。发电机可设置在与泵送机 构基本上相同的地方，例如，离岸的地方。或者，发电机可远离泵送机构定位， 诸如远离泵送机构的岸上位置。在1330处，泵送的流体转动发电机的可转动 的构件(例如，涡轮机轴)。可转动的构件的转动可转化为电能。该转动也可 直接用作为机械能，或以某种其它方式利用来作有用功。在1340处，泵送流 体返回到泵送机构。如上所述，泵送流体可返回到其中设置泵送机构的容器。 因此，泵送流体储藏着以备其后使用，泵送机构由泵送流体进行润滑。
尽管图58示出了发电过程，但其它的过程可具有各种其它的操作和/或布 置。例如，过程1300可根据流动体的运动以相当一致的方式重复。因此，发 电系统可反复地循环。此外，第二循环的操作可在第一循环的操作完成之前就 开始。作为另一实例，其它的过程可包括感测泵送流体的问题(例如，污染或 泄漏)。如果感测到有问题，则可阻止泵送流体流向可转动的构件。作为另一 实例，多个泵送机构可铰接运动并甩来驱动发电机。此外，如果感测到其中一 个泵送机构有问题，则该泵送机构可停止供应泵送流体，而其它泵送机构继续 供应泵送流体。该泵送机构可停止供应泵送流体，而其它泵送机构继续供应泵
31送流体，以使该泵送机构可进行维护、修理或替换。在某些实施方案中，来自 两个或更多个泵送机构的泵送流体可合并并用来驱动可转动的构件。各种其它 的操作和/或布置都可存在。
已经描述了多个实施方案，并提及或建议了若干种其它的实施方案。此外， 本技术领域内的技术人员会容易地对这些实施方案提出各种增删、替代和/或修 改，但仍可实现流体动态能量的转化。因此，应该理解到，可实现各种用于流 体动态能量转化实施方案而不脱离本发明的精神和范围。此外，附后的权利要 求书包括了一个或多个实施方案的一个或多个方面，应根据该权利要求书来判 断所要保护的主题内容的范围。
权利要求
1.一种利用流动体运动加压泵送流体来发电的系统，所述系统包括第一泵送机构，所述第一泵送机构包括适于跟从流动体的运动的可动构件，流体泵，所述流体泵联接到所述可动构件并适于响应于所述可动构件的运动而加压泵送流体，以及外壳，所述外壳包括内部腔室，所述流体泵位于所述腔室内，并且所述流体泵从所述腔室中抽吸待加压的流体。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述腔室用作为所述泵送流体的容器；以及所述流体泵送机构至少部分地浸没在所述泵送流体内。
3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述可动构件包括细长构件和浮体构件，所述浮体构件在靠近所述细长构件一端处可枢转地联接到所述细长构件并适于跟从流动体的运动，所述浮体构件包括鳍片，所述鳍片适于使所述浮体构件与流动体的运动对准。
4. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括适于探测所述泵送流体的污染的传感器；以及联接到所述传感器的阀系统，其中，当探测到所述泵送流体的污染时，所述传感器适于启动所述阀系统。
5. 如权利要求4所述的系统，其特征在于，当所述阀系统被启动时，所述阀系统将所述加压泵送流体循环到所述腔室。
6. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体泵包括箱，所述箱具有容纳在其中的可动活塞；联接到所述箱的至少一个流体入口导管；附连到所述至少一个流体入口导管的第一单向阀；联接到所述泵送箱的至少一个流体出口导管；以及附连到所述至少一个流体出口导管的第二单向阀。
7. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括动力传动机构，所述机构适于将动力从所述可动构件传递到所述流体泵。
8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述动力传动机构包括联接在所述可动构件和所述流体泵之间的枢转机构。
9. 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述动力传动机构包括联接到所述枢转机构的小齿轮和联接到所述流体泵送机构的齿条，其中，所述小齿轮和所述齿条彼此啮合。
10. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流体泵包括适于泵送所述泵送流体的多个泵送缸；以及适于响应于跟从流动体运动的所述可动构件来驱动所述缸的可转动的凸轮。
11. 如权利要求IO所述的系统，其特征在于，所述泵送缸形成多个径向围绕所述凸轮布置的轴向排，所述凸轮相对于所述多个泵送缸可转动，所述缸的面向内的端部适于跟从所述凸轮的外表面；至少一个第一止回阀，所述第一止回阀设置在所述泵送缸入口的上游；以及至少一个第二止回阀，所述第二止回阀设置在所述泵送缸出口的下游，其中，当所述凸轮转动时，第一轴向排的泵送缸适于吸入一定体积的泵送流体，而第二轴向排的泵送缸适于同时排出一定体积的泵送流体。
12. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第二泵送机构，所述第二流体泵送机构包括适于跟从流动体运动的可动构件，流体泵，所述流体泵联接到所述可动构件并适于响应于所述可动构件的运动而加压泵送流体，以及外壳，所述外壳包括内部腔室，所述流体泵送机构位于在所述腔室内，并且所述流体泵送机构从所述腔室中抽吸待加压的流体。
13，如权利要求12所述的系统，其特征在于，还包括导管系统，所述导管系统合并来自于所述第一泵送机构和所述第二泵送机构的所述加压泵送流体。
14.如权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第二流体泵送机构可停止供应加压泵送流体，而所述第一流体泵送机构继续供应加压的泵送流体。
15. 如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述第二流体泵送机构可以被替换，而所述第一流体泵送机构继续供应加压的泵送流体。
16. —种利用流动体运动加压泵送流体来发电的系统，所述系统包括定位在流动体内的第一泵送机构，所述泵送机构包括适于跟从所述流动体的运动的可动构件，流体泵，所述流体泵联接到所述可动构件并适于响应于所述可动构件的运动而加压泵送流体，以及外壳，所述外壳包括包围所述流体泵的内部腔室，所述外壳包括传输所述加压泵送流体的流体出口和接受所述泵送流体的流体入口；可转动的构件，所述可转动的构件定位在所述流动体的岸上，并联接到第一导管系统和第二导管系统，所述第一导管系统从所述第一泵送机构传输所述加压泵送流体，而所述第二导管系统将所述泵送流体传输回到所述第一泵送机构；以及发电机，所述发电机联接到所述可转动的构件上并由所述可转动的构件驱动。
17. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述腔室用作为所述泵送流体的容器；以及所述流体泵至少部分地浸没在所述泵送流体内。
18. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括适于探测所述泵送流体的污染的传感器；以及联接到所述传感器的阀系统，当所述阀系统被探测所述泵送流体内污染的所述传感器启动时，所述阀系统适于将所述加压泵送流体循环到所述腔室。
19. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述流体泵包括适于泵送所述泵送流体的多个泵送缸；以及适于响应于跟从流动体运动的所述可动构件来驱动所述缸的可转动的凸轮。
20. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括第二泵送机构，所述第二泵送机构定位在所述流动体内，并包括适于跟从所述流动体运动的可动构件，流体泵，所述流体泵联接到所述可动构件并适于响应于所述可动构件的运 动而加压泵送流体，以及外壳，所述外壳包括包围所述流体泵的内部腔室，并且包括用于传输所述 加压泵送流体的流体出口和用于接受所述泵送流体的流体入口。
21. 如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述第一导管系统合并来自于 所述第一泵送机构和所述第二泵送机构的所述加压泵送流体以驱动所述可转 动的构件。
22. 如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述第二泵送机构可停止泵送 加压泵送流体，而所述第一流体泵送机构继续供应所述加压的泵送流体。
23. 如权利要求22所述的系统，其特征在于，所述第二流体泵送机构可以被 替换，而所述第一流体泵送机构继续供应所述加压的泵送流体。
24. 如权利要求16所述的系统，其特征在于，还包括 与所述第一导管系统和所述第二导管系统连通的旁通导管；以及 联接到所述旁通导管的旁通阀，所述旁通阀适于在探测到所述泵送流体的预定压力时，允许所述加压泵送流体在所述第一和所述第二导管系统之间流 动。
25. —种利用流动体运动加压流体来发电的系统，所述系统包括 多个定位在流动体内离所述流动体的岸不同距离处的泵送机构，每个泵送机构包括可动构件，所述可动构件包括细长构件和浮体构件，所述浮体构件在靠近 所述细长构件一端处可枢转地联接到所述细长构件并适于跟从所述流动体的 运动，所述浮体构件包括鳍片，所述鳍片适于使所述浮体构件与所述流动体运 动对准，流体泵，所述流体泵联接到所述可动构件并适于响应于所述可动构件的运 动而加压泵送流体，动力传动机构，所述动力传动机构适于将动力从所述可动构件传递到所述 泵送机构，外壳，所述外壳包括用作为容器并包围所述流体泵的内部腔室，所述流体 泵从所述容器内抽吸待加压的泵送流体，所述流体泵至少部分地浸没在所述泵送流体内，而所述外壳包括用于传送所述加压泵送流体的流体出口和用来接受 所述泵送流体的流体入口，适于探测所述泵送流体的污染的传感器，以及联接到所述传感器的阀系统，当所述阀系统被探测所述泵送流体内污染的 所述传感器启动时，所述阀系统适于将所述加压泵送流体循环到所述腔室；可转动的构件，所述可转动的构件定位在所述流动体的岸上，并联接到第 一导管系统和第二导管系统，所述第一导管系统从所述泵送机构传输所述加压 泵送流体，而所述第二导管系统将所述泵送流体传输回到所述泵送机构，其中，至少一个所述泵送机构可被关闭和替换，而其它泵站继续供应加压泵送流体； 旁通导管，所述旁通导管联接在所述第一和所述第二导管系统之间； 旁通阀，所述旁通阀联接到所述旁通导管，当探测到所述泵送流体的预定压力时，所述旁通阀适于使所述加压泵送流体在所述第一和第二导管系统之间流动；以及发电机，所述发电机联接到所述可转动的构件并由所述可转动的构件驱动。
26. —种利用流动体运动加压泵送流体来发电的方法，所述方法包括 响应于流动体运动加压容器内的泵送流体；将所述加压泵送流体传输到用于位于所述流动体岸上的发电机的可转动的 构件；以及将所述泵送流体传输到所述容器。
27. 如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述容器包含泵送机构。
28. 如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述泵送机构至少部分地浸没 在所述容器内的所述泵送流体中。
29. 如权利要求26所述的方法，其特征在于，加压泵送流体包括 用适于跟从流动体运动的可动构件来跟从所述流动体的运动；以及 使联接到所述可动构件的泵送机构铰接运动。
30. 如权利要求29所述的方法，其特征在于，还包括将动力从所述可动元件 传递到所述流体泵。
31. 如权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括 感测所述泵送流体的污染；以及如果探测到所述泵送流体的污染，则启动阀系统。
32. 如权利要求31所述的方法，其特征在于，当阀系统被启动时，所述阀系 统将所述加压泵送流体循环到所述容器。
33. 如权利要求26所述的方法，其特征在于，响应于流动体的运动来加压容 器内的泵送流体包括将所述泵送流体抽入到箱的流体入口内，所述流体入口具有第一单向阀； 移动容纳在所述箱内的活塞来加压所述泵送流体；以及通过具有第二单向阀的流体出口排出所述加压泵送流体。
34. 如权利要求26所述的方法，其特征在于，响应于流动体的运动来加压容 器内的泵送流体包括.，驱动可转动的凸轮，所述凸轮具有围绕其径向周缘的多 个 泵送缸。
35. 如权利要求26所述的方法，其特征在于，还包括 响应于所述流动体的运动来加压第二容器内的第二泵送流体； 将所述加压的第二泵送流体传输到第二可转动的构件；以及 将所述第二泵送流体传输到所述第二容器。
36. 如权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括在将所述加压的第一 泵送流体和所述加压的第二泵送流体传输到所述可转动的构件之前，合并所述 加压的第一泵送流体和所述加压的第二泵送流体，其中，所述第一可转动的构 件和所述第二可转动的构件是同一构件。
37. 如权利要求36所述的方法，其特征在于，将所述泵送流体传输到所述容 器包括将所述第一泵送流体的至少一部分传输到所述第一容器。
38. 如权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括停止传输所述加压的第 二泵送流体，而继续传输所述加压的第一泵送流体。
39. 如权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括替换供应所述加压的第 二泵送流体的第二泵送机构，而供应所述加压的第一泵送流体的第一泵送机构 继续供应所述加压的第一泵送流体。
全文摘要
可使用利用流动体动态能量的系统和过程来发电。在特殊的实施方案中，利用流动体动态能量的系统和过程包括跟从流动体运动和由于跟从运动而加压一定体积的流体的能力。可至少部分地利用被加压体积的流体来驱动发电机(40)。
文档编号F03B13/18GK101680417SQ200780049364
公开日2010年3月24日 申请日期2007年11月2日 优先权日2006年11月6日
发明者费尔南多·格雷西亚洛佩兹 申请人:费尔南多·格雷西亚洛佩兹