潮汐发电设备的制作方法

专利名称：潮汐发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电机，并且具体但并非排他性地涉及用于通过潮 沙的且持续的海水流发电的发电设备.
背景技术：
潮汐涡轮发电机是已知的，其中来自流动的水的能量驱动涡轮发 电。尽管水流发电为与装置大小有关的有效能量提取提供了可能，但是 潮水发电具有许多缺点，包括在水中安装和维护能量转换装置较为复杂 且成本高。
一种已知类型的用于潮水发电的设备包括经由传输/齿轮箱系统连 接至发电机的涡轮，该涡轮带有连接于轮毂的具有可变间距的叶片.
这种设备的缺点在于，它包括大量的移动部件，需要复杂的轴承和 密封机构来必须将该设备的多个组成部件保持成不与水接触，其中通过 水来产生能量，这些机构通常需要用于布置的沉重的固定平台，不能自 我定向在流向中，不易于结合电力增强裙革，并且由于传动/传输损失 导致电力损失。

发明内容
本发明的优选实施方式设法克服现有技术的上述缺点中的一个或 多个。
根据本发明，提供了一种适于限制在流体流内的发电机，该发电机
包括
定子，其适于被限制在流体流内；
6转子，其限定有孔，并具有多个从转子的周缘区域伸到所述孔中的转 子叶片，其中，转子适于以可旋转的方式安装于所述定子，以使流体通过
所述孔的运动导致所述转子相对于所述定子的旋转；和
发电装置，其适于作为所述转子相对于所述定子旋转的结果而发电。
通过提供一种限定有孔、并具有多个从转子的周缘区域伸到孔中的转 子叶片的转子，其中该转子适于以可旋转的方式安装于所述定子，以使流 体通过孔的运动导致所述转子相对于定子的旋转，这4I:供了多个优点，首 先，本发明提供了从流动的流体到发电设备的更有效的能量传送，这是由 于与具有轮毂式转子的设备的叶片相比，本发明的转子的叶片在更小的程 度上遮断流体流。本发明还具有的优点在于，与利用具有轮毂式转子的设
备的情;;U目比，自集中式的转子与定子之间涉及较少的摩擦干扰，并且作
为该摩擦损失的结果，转子和定子之间不存在或者存在最小的直揍接触，
并且与具有轮毂式转子的设备的情〗;U目比，本发明的连接转子和定子的轴 承受到的应力较不剧烈，并且由此降低了磨损和维修要求。本发明还具有 的优点在于，与轮毂式涡轮相比，增大了能量传送效率，这是由于从流体 到本发明的叶片的最高能量传送区域处于叶片的径向外部区域，由于装载 限制，与轮毂式涡轮的可相比的叶片构成的相应区域相比，该区域可由更 大的表面积构成。将叶片固定于自身全部封闭在外壳内的4^缘上的外部周 缘的另一个优点是，有效去掉了常皿毂系统叶片的快速移动的"自由"
端尖，该端尖被i人为对经过的动物生命体造成最大的伤害。定子可包括至
少一个漏斗状物，用于增大通过转子的流体J5IU1。
这提供了增大了给定尺寸的发电机的能量转换速率的优点。
该发电机进一步包括定位装置，用于定位所述发电机，使其与所述流 体的流向一致。
这提供了使得从流体到发电机的能量传送效率最大化的优点。
该定位装置包括至少一个第一翼片。
所述转子和定子中的至少一个的一部分可^位于所述转子和定子中 的另一个中的凹槽。
这提供了使发电机能够在连接转子和定子的轴承上更为可靠地耐 受应力的优点。该发电机可进一步包括减摩装置，用于降低转子和定子之间的摩擦力。
这提供了增大能量转换效率并减少磨损的优点。
该减摩装置可包括导流装置，用于将流体引导到所述转子和所述定子 之间。
该导流装置适于从所述流体流中舀出流体，并将所述流体引导到所述 转子和所述定子之间。
所述导流装置可包括少一个过滤器。
这提供了使颗粒1到转子和定子间的间隙中的情况最小化的优点。
该导流装置可进一步包括颗粒移除装置，用于移除沉积在导流装置中 的所有颗粒。
该减摩装置可进一步包括流体增流装置，用于增大转子和定子之间的
该减摩装置可在所述转子和定子中至少一个上的面对所述转子和定子 中另 一个的表面上进一步包括至少一个凹槽。
该减摩装置可在所述转子和定子上包括多个相互排斥的第 一磁体。
该发电装置可包括i更置在所述转子上的至少一个第二磁体，和位于所 述定子上的至少一个线團，其中，作为转子相对于定子旋转的结果，在线 團中感应出电流。
当流体为水时，转子和/或发电机可适于在该流体流内大致悬浮。
这提供了降^ 转子和定子内的应力，并有助于转子以自集中的方式定 位在定子外壳内。
该发电机可进一步包括碎片引导装置，用于将所述流动流体中的碎片 引导远离所述转子和定子之间的M处。
这提供了在不阻塞^转子和定子的轴承的前提下，导致碎片流过叶 片的优点。该碎片引导装置可包括至少一个第二翼片。
该发电机可包括调整装置，用于以取决于流体流速的方式调整发电机 的定向和/或深度。
该调整装置可包括至少一个第三翼片，该第三翼片适于相对于所述定
子枢转，以使至少一个所述第三翼片相对于定子的定向由流体JS^逸而定。
该发电机可进一步包括系泊装置，用于将发电机限制在流动流体内。
该系泊装置可包括至少 一个缆绳和至少 一个可松开的挚子，用于将发 电机以可松开的方式安装于流动流体的底面。
至少 一个所述叶片可具有各自的舍弃区。
这提供了使得对通过设备的海洋生物的伤害最小化的优点，这是由于 可将叶片设计成在它们接触到一定大小以上的海洋生物的情况下脱落。
该发电机可进一步包括多个相互排斥的第三磁体，它们设置在转子和 定子上，用于支承转子的重量。
该发电装置可进一步包括装入基于塑料的基体内的至少一个固态部件。
该发电机适于接收输入电流，以导致周围流体运动。 该发电机在至少一对相邻的所述叶片的远端之间进一步包括各自的间隙。
与碎片缠结在具有外缘和固定转子的内部轮毂的设备上的情^U目比， 这提供了流水中的碎片在较少的程度上被截留在转子内侧的优点。以相似 的方式，这还增大了用于海洋生物穿过的间隙的大小，并将海洋生物引导 到用于向前通过的中央无障碍孔。
至少一对相邻的所述叶片可仅在其近端附近彼此连接。


现将参照附图，仅以示例且并不以限定意义的方式描述本发明的优选实施方式，其中
图1A是体现本发明并装配有文氏管裙軍的潮汐涡轮发电机的侧视
图1B是图1A中沿箭头A的方向的视图1C是图1A的发电机的截面侧视图1D是图1C的配置的分解侧视图2A示出了图1的发电机的第一实施方式的侧视图2B示出了图2A的发电机的内部轮缘的主视剖视图2C是图2A的发电机的外部轮缘的主视剖视图3A是图1的发电机的第二实施方式的对应于图2A的侧视图3B是图3A的发电机的对应于图2B的视图3C是图3A的发电机的对应于图2C的视图4A至4F示出了图1的发电机多种可能的叶片构型；
图5A是图1的发电机的第三实施方式的处于拆开状态中的转子一 定子接合的侧视图5B是图5A的配置的一部分处于装配状态中的截面详图5C示出了用于在图5B的配置中使用的处于第一状态中的润滑系 统的细节；
图5D是对应于图5C的视图，示出了处于第二状态中的润滑系统；
图6A是图1的发电机的一部分的主视详图6B是图6A的配置的叶片剖面的侧视图6C是图6A的转子和定子轮缘的侧视图7A至7F示出了图1的发电机的一系列不同的可能的翼型；图8A示出了用于在图1的发电机中使用的稳定器配置的侧视图； 图8B是图8A的稳定器的俯视图8C至8F示出了处于不同位置中的稳定器对应于图8A的侧视图9A至9D示出了图8A至8F的稳定器的操作；
图10示出了卸下了文氏管罩/裙罩的图l的发电机的第一系泊配置；
图11示出了装配有文氏管革/裙革的图l的发电机对应于图10的系 泊配置；
图12示出了用于系泊多个图1中所示的此类发电机的第一配置；
图13示出了用于系泊多个图1中所示的此类发电机的第二配置；
图14A示出了处于浸没状态中时结合系泊配置的图1的发电机；
图14B示出了图14A的系泊配置的细节；
图14C是对应于图14A的视图，示出了升至水面的发电机；
图15示出了多个图1中所示发电机的重力式系泊配置；
图16示出了多个图1中所示发电机的驳船式系泊配置；
图17示出了多个示于图1中的发电机的渡驳式安装配置；和
图18示出了本发明的另一个实施方式的双机组。
具体实施例方式
参照图1A至图1D，潮沙发电机2包括用于通过流动的潮水发电的 涡轮4，和用于增加流过涡轮4的水流速的文氏管裙革(venturi skirt) 6。涡轮4包括具有内部轮缘8、 一系列安装在内部轮缘8的边缘并朝 其中心延伸的涡轮叶片IO的转子，如最佳在图2B中所示，以及用于接 收和支承内部轮缘8的外部轮缘12。外部轮缘12上附连有尾翼型14 和头翼型16，以便改善涡轮4的流体力学翼型。作为替换，头翼型16 或尾翼型14可以由附连于外部轮缘12的前缘或后缘的文氏管裙革6所
ii替代，以便增大水流速度和传送至涡轮4动力。
借助结合于外部轮缘12或文氏管裙罩6的加固结构18将涡轮4系 泊于海底(图1中未示出)，并在加固结构18上以及文氏管裙軍6或外 部轮缘12的与加固结构18相对侧上设置有竖向安置的狭长翼片20。文 氏管裙革6或外部轮缘12的相对侧上设置有水平狭长翼片22。狭长翼 片20、 22的目的是为处于水流中的涡轮4提供稳定性，并确保涡轮4 与水流方向保持一致。
现参照图2A至2C，内部轮缘8设有凸起部分24,该凸起部分24 容纳在外部轮缘12上的凹进处内，以致在内部轮缘8与外部轮缘12之 间存在小间隙。围绕内部轮缘8的凸起部分24的外周放置有一系列磁 体26，并且在磁体26的下方设置由轧制钢材制成的基板28。外部轮缘 12设有与内部轮缘8的磁体26紧密定位的一系列定子线團30，这些线 團30通过单条或多条连接线32连接在一起。线團30的外侧上安置有 层压钢板34。
将涡轮4设置成，水沿轴向流过涡轮4，导致内部轮缘8相对于外 部轮缘12旋转。结果，内部轮缘8的磁体26经过距外部轮缘12的线 團30小径向距离，从而在线围30中感应出电流。通过适当配置和连接 线围30，可以构建出单相、三相、五相或其它多相发电机。轧制钢板 28的目的是将磁通量线直接连接在磁体26之间，并且层压钢板34的目 的是提高通过线團的磁通量，并限制外部轮缘12中的交变磁通量的范 围，以便使得从发电机4泄露的磁通量的程度最小化。
参照图3A至3C，示出了涡轮4的替代性配置，其中，安置在内部 轮缘8上的两组磁体36经过安置在外部轮缘12中的两组线團38，并且 在内部轮缘8的凸起部分40的周围设置有均衡的功率输出装置。
图1至3中示出的配置具有如下优点，即取消了对于所用叶片10 的形状、位置、角度或数量的主要约束，在该配置中，涡轮叶片10安 装于内部轮缘8的内边缘，并朝转子的轴线伸出。特别参照图4A至4F， 示出了一系列的可能的叶片构型，例如，为了平衡将叶片IO设置成每 组三个(或其多个)成组安置，均匀分布在涡轮4的辐射面积的边缘周 围，并连接于内部轮缘8。
本领域技术人员将认识到，在轮缘8周围具有叶片10的可变配置的可能性的优点是，可以提供为不同目的而设计的叶片。例如，可设置
三个主叶片10,迎角为12度，它们几乎延伸整个通向转子的中心的路 线，并且是转子的主"能量"叶片。而后，例如，可设置三个更小的叶 片，它们仅达到朝向转子的中心的距离的一半或三分之一，并且具有更 高的迎角，例如18度。由此，这些叶片将在较低的水速下产生更大的 转矩，并将作为"启动"叶片以使叶片移动，并早于"能量"叶片产生 若干能量。随着水速增大，"能量"叶片IO取而代之，并且来自"启动" 叶片的贡献变得不重要。
叶片迎角越高，叶片10上的扭力越大，并且因此，它们中任何一 个需要相对于轮缘具有更强大的连接区。具有较短的叶片同样降低了固 定点上的扭力。
这种配置可用于提供更平的动力输出对水速的曲线，并同样大量增 加了曲线下的总面积(即，在潮汐周期期间产生更多的总动力)，并使 得转子产生动力所处的"接通"速度得以降低。
还能够提供第三组具有较窄角度的叶片，用于在最高的水速范围中 使动力曲线变得更平。在那里提供不同类型叶片10的可能性在多个可 能的装置中具有效用，例如在某些装置中，落潮流和涨潮流显著不同(最 大潮流的强度、标称"接通"速度上方的潮汐周期的长度)。
源于涡轮4的叶片10与外部扫掠面积之间的连接的另一优点是， 这是从流体传送至叶片10的相当大部分的能量发生的区域。利用常规 轮毂式涡轮，仅由叶片的尖端达到扫掠面积的外部范围，通常将这些叶 片的尖端构造得比因锚定在中央轮毂上的长叶片的尖端的装入约束所 导致的优选情况更稀疏。虽然可在轮毂式转子的轮毂上放置更多的叶 片，以便从外部轮缘收获更多的能量，处于叶片基部的叶片厚度会在不 转换能量的情况下，阻碍转子中央中的水流。此外，本发明的涡轮4的 有效转子扫掠面积并不受到诸如中央轮毂之类的非动力转换设备的阻 挡。此外，特别如图7B中所示，通过使涡轮4的面向前的部分流体力 学减阻，当迫使来自该附加面积(朝向转子中心的头部的中点)的水力 通过涡轮4时，涡轮的头部将涡轮4的标定扫掠面积增大到头部的中点。
使固定内部轮缘8与叶片IO—起旋转的另一优点是，叶片IO锚定 至轮缘8的锚定位置与水到转子的最大动力传送面积相符合。由此，可将该连接点构造成与最大应力产生点所要求的情况一样坚固，这与中央
轮毂式系统的情况相反。此外，涡轮4的中心处未受阻碍的孔维持通过 涡轮4的流量，并将涡轮4保持在低于其贝兹极限下运转。本领域技术 人员将认识到，在59.6%能量转换的贝兹极限以上，涡轮4过渡限制流 量，并且因此涡轮不再运转。
涡轮4的中心处的孔的另 一优点是，使得潮流内的碎片和海洋动物 能够在不损坏或附着于叶片IO的情况下，流经叶片10。这可通过在叶 片10上提供面向后的倾斜角而得到进一步减小，这又促进碎片移动至 中心孔，然后所述碎片可从涡轮4排出。此外，当涡轮4的旋转随着緩 慢的水流而减速时，附着在叶片IO上的任何碎片均将倾向于从叶片10 上释放出来。此外，在平潮时，将部分颠倒整个涡轮4，这进一步有助 于移除碎片。
将设有转子叶片10的内部轮缘8设计成可悬浮的，以便减小在由 内部轮缘8和外部轮缘12形成的组件内的应力，并确保内部轮缘8不 会倾向于停留在外部轮缘12的基部(如果它比水重)或顶部(如果它 比水轻)上，这会导致内部轮缘8和外部轮缘12之间的压迫或磨损。
参照图5A至5D，内部轮缘8包括由强化纤维塑料材料构成的外层 42和某些低密度芯材44,以便为作为整体的结构提供悬浮，并围绕内 部轮缘8提供平衡配重分布。叶片10可由本领域技术人员所熟悉、用 以满足应力和载荷的要求的多种适当的材料制成，包括铝、铜、强化纤 维塑料材料(包括碳纤维)，或覆盖适当的发泡芯材的强化纤维塑料外 层。可借助双头螺栓、螺栓、叠层结构、粘合剂或任何适当的组合，例 如如图3A和图3B中所示的借助一系列双头螺栓46将叶片10附连至 轮缘8，并可借助环氧树脂另外结合叶片10。
可以结合制造有舍弃区的叶片10，这将促进折断以有助于通过大型 海洋生物。这可包括朝转子的中心逐渐变得更脆弱的断裂线。
在舍弃叶片的情况下，本发明的优选形式将使得叶片能够易于单独 进行替换。这可通过有关双头螺栓46的快速固定技术来实现，或者作 为替代，利用单独基部上的自身固定于位于转子轮缘上的具有标准尺寸 的凹进处的每个叶片来实现(无论叶片设计如何，每个单独的基部均具 有相同的尺寸)，或者通过本领域技术人员所熟悉的其它适当的方式来实现。
结果，内部轮缘8在由外部轮缘12的形状形成的空腔内自由浮动， 并且通过流经涡轮4的水的力量将内部轮缘8推靠在外部轮缘12的面 48、 50上。
在外部轮缘12内设有非磁性金属螺栓52，用于通过非磁性螺母54 将多种类型的头部和尾翼固定于涡轮4。通常将外部轮缘12布置成对于 底面锚定的涡轮系统而言是正向浮动的，但还可以是利用外部浮子中性 悬浮的，以便将涡轮4提升离开海底，并处于当前水流中。作为替代， 外部轮缘12通常可以对于驳船式系泊涡轮系统而言是反向浮动的，或 者可以利用外部配重来悬浮，以便使涡轮4位于表面下方，并处于当前 水流中。
在涡轮4的运转过程中，流经涡轮4的水流的力量将内部轮缘8的 表面56、 58分别压靠在外部轮缘12的止推面表面48、 50上。为了减 小该轴承处的摩擦力，优选地将表面48、 50、 56、 58保持彼此间隔开， 并同样涂敷有高度耐磨和低摩擦系数的材料。
此外，如图5C和图5D中所示，放置在内部轮缘8的内缘上的水 库斗60面向转子的转向并舀水，且将它通过断面收缩的漏斗形配置62 传送到位于内部轮缘8内的管道64中，并流出到表面48和56之间的 间隙中，以润滑轴承。库斗60设有丝网66，它防止颗粒进入到库斗60 中，作为替代，它可朝内部轮缘8的面向后方的边缘略微倾斜，其结果 为任何大颗粒均偏转越过库斗60。
漏斗状物62的锥形结构增大了正被喷射的水的速度，同时在两个 轮缘8、 12之间的间隙中的开口设置与水的快速移动特性相结合形成了 低压区，这导致从库斗60和漏斗状物62吸入水。在所有颗粒均应穿过 库斗60和漏斗状物62的情况下，于是如果它们小于漏斗状物出口孔68, 它们就将从该出口排出并进入到止推轴承中，并被水流一扫而空，如果 它们大于出口孔68，它们就被收集起来。但是，当涡轮4随着减少的水 流而减速时，在涡轮4的正常操作下被迫到达其容许移动通道72的顶 部的标枪头70能够在重力的影响下下落，以使标枪头70穿过漏斗状物 出口孔68。利用转子的每个连续的回转，标枪头70利用渐增的力沿其 容许通道上下移动，直到标枪头70最终移出粘在漏斗状物62中的任何
15颗粒，如图5D中所示。
通过放置在内部轮缘8和外部轮缘12的相对部件周围的一系列同 极磁体74进一步帮助润滑内部轮缘8和外部轮缘12之间的轴承，这有 助于确保轮缘彼此保持间隔，并且水填充作为结果而存在的间隙以帮助 润滑。磁体74之间的斥力的大小随着迫使两个轴承面相互接近而增大， 并确保内部轮缘8自由旋转且在外部轮缘12内集中于中央，以使两个 轴承面之间的磨损和阻力最小化。
设置在外部轮缘12上的突出部76伸入到水流中，并引导水流进 入到表面50、 58之间的止推面中。这形成了高压区，它迫^f吏水进入到 止推面78中，从而润滑轴承。位于涡轮4前部的头部上的相对突出部 80迫使引入的水流快速通过内部轮缘8的前缘，这形成了将水82吸出 轴承区域以帮助润滑液循环通过轴承的低压区。
设置在内部轮缘8的止推面和上表面86上的一系列凹槽84导致 7jC被拉入轮缘8中，这促进水围绕止推轴承座的流动，并有助于润滑轴 承。
现参照图6A至6C，每个叶片IO上固定有成型翼片88，它在因 轮缘8的速度而产生的正压的作用下，通过围绕边缘的开口 78将水舀 到轮缘座中，并且障碍物90是对于水流中的任何大型碎片的一种阻碍， 使它偏转回当前的水流中，并远离轴承。这使得由加速的水构成的清洁 水流通过间隙78，以润滑轴承。
参照图7A至7F，示出了多种流体力学翼型。
图7A示出了流体力学减阻的头部部分，它将水流均匀且平滑地 引导经过涡轮4的前缘。尾翼具有平行于内部轮缘直径的平坦的内部翼 型，并且可使用如图7B和图7C中所示的作为替代的尾翼部分。作为 替代，可使用如图7C中所示的不同的头部部分，以便将用于涡轮4的 水入口区域扩大径向距离R，从而实际上形成了更小型的图l的文氏管 裙罩6。头部和尾翼配置可由单一的部分制成，或可由围绕涡轮4的轮 缘的多个部分构成，并借助双头螺栓和螺栓安装于外部轮缘12。同样， 如图7D中所示，快速释放机构92可将前部部分和后部部分固定于外部 轮缘12的上方。可将头部部分和尾翼部分用于容置由连接器96经由电 缆98连接于外部轮缘的控制电子器件94。图8A至图8F示出了用于涡轮4的自动定位配置。尽管本领域技 术人员将认识到，带裙罩的涡轮能够承受离开轴线达40度的水流，但 为了优化动力输出，应大致沿引入水流的方向设置涡轮4。但是，在平 潮时，可将涡轮4设置成水平旋转到新的水流中，并且具有涡轮4的适 当的流体力学翼型和锚定点的位置，作用在转子的中心处的惯性矩围绕 系泊点旋转转子，如图9A至9D中所示。为了水平定位，固定的侧向 叶片100附连于外部轮缘12，并在其后部处具有升降叶片102连接于其 上的枢转点，升降叶片102在其后部处又以可枢转的方式连接于尾翼叶 片104，该尾翼叶片104具有配重106，配重106在重力的影响下倾向 于向下翻转尾翼。取决于水流的强度，该配重和水流在尾翼上的综合作 用将迫使升降叶片102向上或向下以增强其效果，产生用于涡轮4的自 校正的稳定抬升，以便无论水流强度如何，帮助确保将它对准在潮流中。
图10示出了海底系泊系统，其中，锚定点连接于系泊链条或绳 108。链条108经过海底锚环110,直到放大环112卡在锚固定器114上。 而后，链条108连接于常规的缆绳116,并随后连接至水面，在水面上， 它连接于浮动的水面浮标122，其中该缆绳116经过包括倒置的漏斗120 在内的锚定点118，以减小绳116上的弯曲应力。
输电装置124离开涡轮4的外部轮缘12，并借助套管126附连于 链条108，同时在电缆中具有少许松弛部分。而后，电缆124直接通向 海岸。
为了取回图10中所示的涡轮4，船舶将锚绳116与浮标122断开， 并拉出绳116。涡轮4的正浮力将其带到水面，以便于进行就地维护， 并且而后可将绳116再次连接于浮标122，并且同一船舶可实现有关涡 轮4的维护操作。这无需进行水下干涉，这使得维护操作更为安全，更 快速，且能够利用单个相对小型且由此花费较小代价的船舶。图11示 出了装配有图1的文氏管裙罩6的相似配置。
图12中示出了用于系泊多个涡轮的替代性配置，其中示出了电力 收集/同步单元128。作为替代，如图13中所示，涡轮可单独锚定并随 后在中央连接于定位在相对浅的水区中的重力式结构130。
图14A至图14C中示出了用于涡轮4的系泊系统。在所示系泊系 统中，系泊链条108通过导轨132供给，并随后位于附连于枢转机构136
17的安全挚子134的下方。在正常操作中，系泊绳116上的止挡件138挡 在安全挚子134和锚底座140上，以防止锚链或系泊绳通过涡轮海锚的 任何进一步的滑动。结果，涡轮4的满拉力栽荷直接由其单独的海锚支 承。结果，仅需要中央漏斗142来支承由正被取回或部署的涡轮所产生 的力，并且因此，该中央漏斗142可比以其它方式同时支承多个涡轮所 必需的漏斗要小得多。
为了释放挚子，泊绳上的应变经由中央锚142由水面上的支承船 舶吸收，并且随后拉动挚子释放绳144以提升安全挚子134。在提升安 全挚子134的情况下，放出系泊绳，以使得涡轮4能够浮至水面，并在 系泊绳已安全通过供给导件后，使得安全挚子134能够下落，以便在停 止点146处阻止系泊绳运动。
图15中示出了替代性的配置，其中每个涡轮均借助于转环连接器 连接于涡轮外部轮缘12的底部处或连接在文氏管裙罩6的底部上，该 转环连接器置于轴杆148的顶部上，该轴杆148支承连接器150，并牢 固地固定于重力式锚定结构152中，以使涡轮4可枢转并自我定位在引 入的潮汐中。
作为替代，如图16中所示，涡轮4可安装于固定的驳船，以便悬 浮桂在水流中。涡轮连接于驳船154的下侧，该驳船154借助系泊绳156 紧固于固定的系泊处。作为替代，如图17中所示，可将一系列驳船互 连横过河流，留下中间通道158用于船舶航行。
图18中示出了本发明的另一实施方式，其中为图14的实施方式 所共有的部件以相同的附图标记表示。在该实施方式中，示出了通过一 个或多个支杆280、 282连接在一起的两个几乎相同的涡轮4a、 4b，支 杆280、 282相对于涡轮4a、 4b的转子的旋转轴、沿涡轮4a、 4b的外 侧横向延伸。可设置支杆280、 282以向双涡轮配置提供升力。在这些 支杆的下部支杆282上两个涡轮之间的中点处，连接有锚链或绳索108 ， 该锚链或绳索108在其另一端处连接于海床上的固定的锚定点140。
第二涡轮4b不同于第一涡轮4a之处在于，将其叶片设置成迫使 叶片附连于其上的轮缘沿与第一涡轮4a的叶片和轮缘相反的方向旋转。
由于将双涡轮4a、 4b设置成在它们各自的涡轮内具有反向旋转的 转子，因此通过其双涡轮中的相等且反向的作用力来平衡各个涡轮定子中所产生的、与在牵拉栽荷时磁体经过线團的运动阻力相关的任何转 矩。由此在不产生任何围绕其锚定点的偏移运动的情况下，使该双涡轮 配置得以平衡。
充当扩散器而不是集中器的面向后部的文氏管将可由经过物外径 之上的水流所产生的任何涡流减小并移动到涡轮之后。这与面向前部的 集中器所能获得的情况相比，使得涡轮自我定向在更清洁的流动状态 中。
本领域技术人员将认识到，已经仅以示例的方式且并不在任何限 定性的意义上描述了上述实施方式，在不背离如由所附权利要求所限定 的本发明的范围的情况下，多种改变和变型均是可能的。例如，代替作 为用于通过流动的水发电的发电设备来操作，本发明还能够，或者作为 替代，作为用于通过电能产生水的运动的电动机来操作。
权利要求
1.一种适于限制在流体流内的发电机，所述发电机包括定子，其适于被限制在流体流内；转子，其限定有孔，并具有多个从所述转子的周缘区域伸到所述孔中的转子叶片，其中，所述转子适于以可旋转的方式安装于所述定子，以使流体通过所述孔的运动导致所述转子相对于所述定子的旋转；和发电装置，其适于作为所述转子相对于所述定子旋转的结果而发电。
2. 如权利要求1所述的发电机，其中，所述定子包括至少一个漏斗状 物，用于增大流体经过所述转子的流速。
3. 如前述权利要求中的任一项所述的发电机，进一步包括定位装置， 用于定位所逸良电机，4吏其与所述流体的流向一致。
4. 如权利要求3所述的发电机，其中，所述定位装置包括至少一个第 一翼片。
5. 如前述权利要求中的任一项所述的发电机，其中所述转子和定子中 的至少一个的一部分^^位于所述转子和定子中的另 一个中的凹槽。
6. 如前述权利要求中的任一项所述的发电机，进一步包括减摩装置， 用于降低所述转子和所述定子之间的摩擦力。
7. 如权利要求6所述的发电机，其中，所述减摩装置包括导流装置， 用于将流体引导到所述转子和所述定子之间。
8. 如权利要求7所述的发电机，其中，所述导流装置适于从所述流体 流中舀出流体，并将所述流体引导到所述转子和所述定子之间。
9. 如权利要求7或8所述的发电机，其中，所述导流装置包括至少一 个过滤器。
10.如权利要求7至9中的任一项所述的发电机，其中，所述导流装置进一步包括颗粒移除装置，用于移除沉积在所述导流装置中的所有颗 粒。
11.如权利要求6至10中的任一项所述的发电机，其中，所述减摩装 置进一步包括流体增流装置，用于增大所述转子和所述定子之间的流体流 速。
12.如权利要求6至11中的任一项所述的发电机，其中，所述减摩装 置在所述转子和定子中至少 一个上的面对所述转子和定子中另 一个的表 面上进一步包括至少一个凹槽。
13.如权利要求6至12中的任一项所述的发电机，其中，所述减摩装 置在所述转子和定子上包括多个相互排斥的第一磁体。
14.如前述权利要求中的任一项所述的发电机，其中，所iOC电装置 包括设置在所述转子上的至少一个第二磁体，和位于所述定子上的至少一 个线團，其中，作为所述转子相对于所述定子旋转的结果，在所述线團中 感应出电5危。
15.如前ii^利要求中的任一项所述的发电机，其中，当所述流体为 水时，所述转子和/或发电机适于在所述流体流内大致悬浮。
16.如前述权利要求中的任一项所述的发电机，进一步包括碎片引导 装置，用于将所述流动流体中的碎片引导远离所述转子和定子之间的M 处。
17.如权利要求16所述的发电机，其中，所述碎片引导装置包括至少 一个第二翼片。
18.如前述权利要求中的任一项所述的发电机，进一步包括调整装置，用于以取决于所述流体流速的方式调整所述发电机的定向和/或深度。
19.如权利要求18所述的发电机，其中，所述调整装置包括至少一个 第三翼片，所述第三翼片适于相对于所述定子枢转，以^_至少一个所述第 三翼片相对于所述定子的定向由所述流体流速而定。
20.如前i^利要求中的任一项所述的发电机，进一步包括系泊装置， 用于将所^L电机限制在流动流体内。
21.如权利要求20所述的发电机，其中，所述系泊装置包括至少一个 缆绳和至少一个可松开的挚子，所述可松开的挚子用于将所U电机以可 松开的方式安装于所述流动流体的底面。
22.如前述权利要求中的任一项所述的发电机，其中，至少一个所述 叶片具有各自的舍弃区。
23.如前述权利要求中的任一项所述的发电机，进一步包括多个相互 排斥的第三>^体，它们设置在所述转子和所述定子上，用于支承所述转子 的重量。
24. 如前述权利要求中的任一项所述的发电机，其中，所述发电装置 进一步包括^基于塑料的基体内的至少 一个固态部件。
25. 如前述权利要求中的任一项所述的发电机，其中，所述发电^Jt 于接收输入电流，以导致周围流体运动。
26. 如前述权利要求中的任一项所述的发电机，在至少一对相邻的所 述叶片的远端之间进一步包括各自的间隙。
27.如权利要求26所述的发电机，其中，至少一对相邻的所述叶片仅 在其近端附近彼此连接。
28.如前述权利要求中的任一项所述的发电机，包括用于将所述转子 自集中在所述定子内的装置。
29.如前述权利要求中的任一项所述的发电机，包括适应性地系泊的 锚定系统。
30.如权利要求29所述的发电机，其中，所述适应性地系泊的锚定系 统适于借助快速释放系统进行操作，所述快速释放系统使所i^L电;Mt仍 旧保持与锚的连接的同时能够浮出水面。
31.如权利要求30所述的发电机，包括即插即用的快速释放系统，以 便能从所述锚定系统上快速卸下所述发电机。
32. —种双发电机组件，包括一对根据前ii^L利要求中的任一项所述 的发电机，其中，所述发电机具有连接在一起的反向旋转的转子。
全文摘要
公开了一种适于限制在流体流内的涡轮。该涡轮包括定子和转子，该定子适于限制在流体流内，该转子限定出孔，并具有多个从转子的周缘区域伸到孔中的转子叶片(10)。转子适于以可旋转的方式安装于定子，以使流体通过孔的运动导致转子相对于定子的旋转。作为转子相对于定子旋转的结果而发电。
文档编号F03B11/06GK101578448SQ200880001651
公开日2009年11月11日 申请日期2008年1月2日 优先权日2007年1月4日
发明者科林·理查德·皮尔斯 申请人:新展电业有限公司