用于发电的组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于发电的组件。
【背景技术】
[0002]申请人名下的国际出版物W000/23708公开了一种用于发电的水力驱动组件的发明。该组件利用流入涡流的水的能量，该能量为各因素(包括来自地球旋转的科氏力)的组合的结果。可以被描述为旋转动能的这种能量不同于由水的下降所产生的能量。
[0003]申请人进行了关于此发明的大量研究和开发工作，并且这项工作的一部分一直专注于开发这样的组件:即能够制造和运输并有效和高效地安装在大范围的水体中或水体旁，并且可以以最小的维护操作很长时间。
【发明内容】
[0004]被本申请人描述为KCTMark 2发明的本发明提供了一种用于发电的组件，该组件适于被定位在水体中或水体旁，并且包括:腔室，所述腔室具有基部、从所述基部延伸的侧壁、水进口和水出口；转子单元，所述转子单元具有轴和安装到所述轴的转子，所述转子设在所述腔室中并能响应于穿过所述腔室的水流而在所述腔室中旋转；以及发电机，所述发电机联接到所述转子单元，用于响应于所述转子的旋转来发电。选择所述进口、所述出口和所述腔室的尺寸以及所述进口、所述出口和所述转子的位置，以在使用时所述组件位于水体中或水体旁且有水从所述进口到所述出口流过所述腔室的情况下促进所述腔室内的涡流的形成。
[0005]所述水体可以是任何一个或一个以上的湖泊、水库、河流、溪流、小溪、运河以及任何其它水方式。
[0006]该组件的制造、运输和安装简单。所述腔室和所述组件的其它部件可以由任何合适的材料制成。该组件是稳健可靠、低维护要求的简单设计。该组件适于成为水体内或水体旁、水道中或水道旁、封闭的水管道内或封闭的水管道旁的自立单元。该组件可以是依赖于一系列因素的任何合适的尺寸，所述因素包括但不限于使所述组件位于其中或置于旁边的水体以及所述组件的电功率要求。与其中所述组件由水流驱动的方式部分相连的该组件的一个特征(但不是唯一特征)在于，大量组件可以被定位在诸如河流或运河的水道中或水道旁、沿着一段水道的长度和/或横跨水道的宽度，使对于沿着水道的水流的影响降到最低。因此，可以在制造现场处制造然后从制造现场运输到最终使用位置而无显著问题的单个相对较小单元可以在小规模操作中使用，并且多个相同尺寸的组件可以在大规模操作中使用，而不会对水道中的水流产生问题。
[0007]可选择所述进口、所述出口和所述腔室的尺寸以及所述进口、所述出口和所述转子的位置，以促进所述腔室内的涡流的形成，其在所述进口和所述出口之间呈现顺着所述腔室的高度的多个水螺旋的形式。
[0008]为了使所述组件能够发电，水体中的水并不需要显著的流动速率。本发明依赖于所述腔室内的涡流的形成。涡流形成需要穿过所述腔室的水流以及促进涡流形成的腔室结构。当形成涡流时，可以从涡流运动中提取的能量与在所述腔室的涡流中移动的水的质量有关，并不仅仅与出入所述腔室的水的流动速率有关。
[0009]该组件可以横跨水体中的水的流动速率的范围有效地运行，基本上没有流动到高的流动速率。
[0010]在该组件的起始阶段，所述腔室最初是空的，并且用于所述进口和所述出口的控制阀选择性地打开，使得所述腔室中的水位累积达到使涡流形成于所述腔室中的点。所述涡流由所述腔室内向下延伸到所述出口的锥形空气空间表示，所述腔室中的水在所述进口与所述出口之间顺着所述腔室的高度以一个或多个水螺旋流动。一旦在所述腔室中存在稳定的涡流，所述控制阀就根据需要进行调整。
[0011 ]所述侧壁可具有筒形内表面，用以促进所述腔室中的涡流的形成。
[0012]所述腔室可包括诸如叶片和/或挡板的构造，用以促进所述腔室中的涡流的形成。所述构造可由所述侧壁和/或所述基部支撑或者成为所述侧壁和/或所述基部的一部分。
[0013]所述组件可包括适于将所述组件支撑并定位在水体中、或地面上、或水体旁的地面中的结构。
[0014]所述支撑结构可包括诸如腿的多个构件，在使用所述组件时，所述多个构件从所述基部向下延伸并适于将所述组件定位在水体的河床上、或地面上、或水体旁的地面中。
[0015]所述支撑结构可包括适于支撑所述组件的其它部件的框架。
[0016]所述框架可被形成为支架所述腔室的所述基部和所述侧壁。
[0017]所述框架可包括位于所述腔室的基部的下方的多个构件，用以支撑所述腔室。
[0018]所述转子单元可被定位成使得所述轴居中地位于所述腔室中。
[0019]所述转子可包括从所述轴朝向所述侧壁沿径向向外延伸的多个叶片。
[0020]所述叶片可以是弯曲的叶片。所述叶片可具有任何其它合适的轮廓。
[0021 ]每个叶片均可从连接到所述轴的内缘以及从外缘向后扫略。
[0022]当在所述腔室内的水流方向上观察时，所述叶片可以是凹形的。
[0023]所述进口可包括流量控制阀，用以控制经由所述进口进入所述腔室的水的流动。
[0024]所述进口可以在所述侧壁中。
[0025]所述进口可以在所述侧壁的上段中。
[0026]所述进口和所述叶片可以相对于彼此定位，使得在使用时，从所述进口流入所述腔室的水的至少一部分直接流向所述叶片。
[0027]所述进口可被形成为当水经由所述进口流入所述腔室时，促进所述腔室中的涡流的形成。
[0028]所述进口可被形成为将水供应到所述腔室中，使得水围绕中心轴流入所述腔室内的螺旋通路中，并且向下流向位于所述腔室的所述基部中的所述出口。
[0029]所述进口可被形成为以5°-10°的向内角度将水供应到所述腔室中。
[0030]所述进口可被形成为以7°的向内角度将水供应到所述腔室中。
[0031 ]所述进口可包括进口管，用于将水供给到所述腔室中。
[0032]所述进口管可具有直段。
[0033]所述进口可包括进口漏斗，以使从所述水道或所述水体进入所述腔室的水流量以及由所述涡流吸入所述腔室的水流量最大化。
[0034]所述组件可包括多个进口。
[0035]所述多个进口可位于所述腔室的相同高度处并围绕所述腔室的周界间隔开。
[0036]所述多个进口可位于所述腔室的多个不同高度处。
[0037]所述出口可包括流量控制阀，用以控制来自所述出口的水的流动。
[0038]所述出口可以在所述基部中。
[0039]所述出口可定位在所述基部的中央部中。
[0040]所述出口可包括定位在所述腔室内的出口漏斗。
[0041]可选择所述出口漏斗的形状和尺寸，以促进所述腔室内的涡流的形成。具体地，所述出口漏斗可以是浅的漏斗，当所述组件处于竖直位置时所述漏斗相对于水平轴线典型地具有小于20°的角度，通常为5°_15°，用以在涡流已经建立之后使所述涡流形成为在所述腔室内不到处移动的稳定涡流。
[0042]所述出口可包括从所述腔室延伸的出口管。
[0043]所述出口管可包括从所述基部向下延伸的第一段和垂直于所述第一段延伸的第二段。
[0044]当从所述组件上方观察时，所述进口和所述出口可描绘135°-180°的角度。
[0045]所述出口管可被形成为使得穿过所述出口和所述出口管的水流对于所述腔室中的祸流的干扰最小化。
[0046]以举例的方式，所述出口管可包括螺旋状(rifled)内表面，即在内表面中具有一系列螺旋脊的表面。
[0047]所述出口的横截面面积可大于所述进口的横截面面积。这在所述组件用于具有足够高的流动速率的水道中时是重要的特征，其有效地向系统贡献一负荷，导致水从所述腔室经由所述出口的栗送作用。在位于水道(为不同倍率下的快速流动水道)中的申请人的试验工厂操作中，试验工厂组件具有300mm直径的进口和400mm直径的出口，用以避免在高的水流速率倍率下腔室溢出的情况。此外，该试验工厂操作发现，当组件被放置在电力负载下时，这也导致水从所述腔室经由所述出口的栗送作用，从而增加了流出。
[0048]所述腔室可具有小于30米的最大宽度。在所述侧壁具有筒形内表面的情况下，所述最大宽度为所述腔室的直径。
[0049]所述腔室的最大宽度可为25米。
[0050]所述腔室的最大宽度可为20米。
[0051 ]所述腔室的最大宽度可为15米。
[0052]所述腔室的最大宽度可为10米。
[0053]所述腔室的最大宽度可为5米。
[0054]所述腔室的最大宽度可大于0.5米。
[0055]所述腔室的最大宽度可大于0.1米。
[0056]所述腔室的最大宽度可大于0.01米。
[0057]所述腔室可具有10米的最大高度。
[0058]所述腔室可具有5米的最大高