專利名稱：水下渦輪的制作方法
水下渦輪本發(fā)明涉及一種水下渦輪，用于將水例如在小溪、河流中流動(dòng)的水或潮流和/或 海流中的流動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能和/或電能。已知帶有一種殼體和文丘里管入口的渦輪，用以提高通過(guò)渦輪的質(zhì)量流量和渦輪 處的流動(dòng)速度，以便在已存在的渦輪工作輪中達(dá)到更高的能量效率。本發(fā)明的任務(wù)在于，以盡可能少的結(jié)構(gòu)及部件上的費(fèi)用，低成本地大幅提高已知 的渦輪可達(dá)到的功率。按照本發(fā)明上述任務(wù)如此實(shí)現(xiàn)，S卩，被流動(dòng)的水穿流的閉式渦輪(shrouded turbine)的出口布置在文丘里噴嘴裝置或類似結(jié)構(gòu)的最窄橫截面區(qū)域內(nèi)。用于文丘里噴嘴 裝置的水不必穿流渦輪，并且可以最大限度地被加速，而不會(huì)在文丘里噴嘴裝置的入口處 產(chǎn)生高的動(dòng)壓。相應(yīng)地在文丘里噴嘴裝置的最窄橫截面內(nèi)的壓力比渦輪工作輪下游的壓力低，并 抽吸渦輪中的水。由此，渦輪工作輪上游和下游的壓差被提高了，從而增大了對(duì)渦輪的穿流 和獲得的能量。通過(guò)渦輪中水流動(dòng)速度的增加，該渦輪也可以被應(yīng)用在緩慢流動(dòng)的水域中。文丘里噴嘴裝置可設(shè)置成以圓形的橫截面同心地包圍閉式渦輪的渦輪殼體或者 在閉式渦輪的渦輪殼體的一側(cè)、優(yōu)選在閉式渦輪的渦輪殼體的徑向?qū)χ玫膬蓚?cè)布置為側(cè)向 突出的，由此與具有圓形橫截面的、與渦輪殼體同心的文丘里噴嘴裝置相比，水下渦輪的結(jié) 構(gòu)高度可以被減小。通過(guò)這樣獲得的扁平的構(gòu)造形式，渦輪就可以應(yīng)用于水位較低的水域 中了。水下渦輪的閉式渦輪優(yōu)選構(gòu)成為軸流式渦輪，盡管其它結(jié)構(gòu)形式的渦輪，比如徑 流式渦輪，也可以考慮。在使用軸流式渦輪的情況下推薦，渦輪設(shè)有外部的頂蓋箍帶。因此在本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案中可能的是，將渦輪工作輪的外部頂蓋箍帶設(shè)置 在渦輪殼體的相對(duì)于渦輪殼體的內(nèi)直徑在直徑上增大的環(huán)狀環(huán)繞的部段中，由此也可能的 是，在頂蓋箍帶的外部圓周面和渦輪殼體的所述在直徑上增大的部段之間設(shè)置優(yōu)選構(gòu)成為 迷宮式密封的密封機(jī)構(gòu)。為了盡可能避免流出的水流的漩渦，在文丘里噴嘴裝置的流出口側(cè)的范圍內(nèi)布置 至少一個(gè)在水流出方向上延伸的導(dǎo)向葉片狀的折流板。閉式渦輪還可以配備有無(wú)變速器的發(fā)生器或者通過(guò)在中間連接的變速器配備發(fā) 生器。該發(fā)生器優(yōu)選為提供電能的發(fā)電機(jī)。通過(guò)使用由發(fā)電機(jī)所提供的電流用于電解分解水，該發(fā)電機(jī)可以進(jìn)一步構(gòu)成為氫 氣發(fā)生器。水下渦輪能夠可轉(zhuǎn)動(dòng)和/或可擺動(dòng)地布置在支架上，例如布置在一個(gè)桿狀支架的 上端部上，桿狀支架的下端部被固定在流動(dòng)水域的地基上的預(yù)制的基座上。此外也是可能的是，將兩個(gè)在相反驅(qū)動(dòng)方向上被驅(qū)動(dòng)的水下渦輪布置在桿狀支架的上端部上。替代地也可以將渦輪浮動(dòng)地布置在一個(gè)漂浮的浮橋邊，或者布置在一個(gè)設(shè)置在水 中的浮體旁，該浮體通過(guò)可調(diào)節(jié)的保持裝置(繩索)被固定在地基上，并且能根據(jù)水流方向 定向。通過(guò)調(diào)節(jié)錨定保持裝置，整個(gè)渦輪能擺動(dòng)離開(kāi)水平方向，以便最佳地優(yōu)化利用升 降的水流。接下來(lái)，本發(fā)明將結(jié)合兩個(gè)實(shí)施例的附圖得到進(jìn)一步闡述，其中

圖1在示意圖中示出通過(guò)以依據(jù)本發(fā)明的方式所構(gòu)成的水下渦輪的第一實(shí)施例 的縱向中心截面，以及圖2以相應(yīng)于圖1的圖示方式示出水下渦輪的變化的第二實(shí)施例。圖1示出，依據(jù)本發(fā)明的水下渦輪的整體以10表示的實(shí)施例具有一個(gè)內(nèi)部的、構(gòu) 成為閉式渦輪12的軸流式渦輪，其渦輪工作輪14與一個(gè)布置于渦輪殼體16中心的、在所 示情況中為發(fā)電機(jī)18的軸抗扭地進(jìn)行連接。閉式渦輪12被布置于將其同心地包圍的文丘里噴嘴裝置20的最窄橫截面區(qū)域 內(nèi)。在圖中從上朝向下的方向流入的水以位于中心區(qū)域中的一部分流量穿流軸流式渦輪， 由此渦輪工作輪14和抗扭地與其連接的發(fā)電機(jī)18的軸被驅(qū)動(dòng)，從而產(chǎn)生電能。水的第二部分流量流過(guò)在文丘里噴嘴裝置20內(nèi)部與閉式渦輪12之間構(gòu)成的間 隙，由此，在文丘里噴嘴裝置最窄橫截面區(qū)域內(nèi)，從軸流式渦輪流出的中心的第一部分流量 與具有更高的流動(dòng)速度的、同心地包圍第一部分流量的第二部分流量匯合到一起。由于此 時(shí)在渦輪出口被降低的壓力，渦輪進(jìn)出口之間的壓差就被提高了并且渦輪功率也得以提 尚ο水下渦輪10的在圖2中所示的實(shí)施例在功能和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上相應(yīng)于之前聯(lián)系圖1 所說(shuō)明的實(shí)施例，其中，兩個(gè)實(shí)施例的功能相同的構(gòu)件在附圖中還是被配屬相同的附圖標(biāo) 記，從而為了避免重復(fù)，接下來(lái)只說(shuō)明相對(duì)于第一種實(shí)施例的改變或者補(bǔ)充，其余的可以參 考前面的說(shuō)明。與第一種實(shí)施例不同，在第二種實(shí)施例中文丘里噴嘴裝置20不是構(gòu)成為圓形橫 截面的，而是在橫截面上變形成橢圓形，從而在閉式渦輪12的渦輪殼體16的相對(duì)置的兩側(cè) 上構(gòu)成了兩個(gè)部分或者完全分離的流動(dòng)室，用于外部的流過(guò)文丘里噴嘴裝置的部分流量。 為了阻止由于外部的部分流量的徑向分量而在流出的全部流量中引起消耗能量的渦流，在 出口端設(shè)置有一個(gè)在水下渦輪的縱向中心方向上延伸的導(dǎo)向葉片狀的折流板22，該折流板 也伸入閉式渦輪12的渦輪殼體16的出口端中一段并且在徑向上穿過(guò)文丘里噴嘴裝置的流 出端部分。
權(quán)利要求
水下渦輪(10)，用于將水例如在小溪、河流中流動(dòng)的水或潮流和/或海流中的流動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能和/或電能，其特征在于，被流動(dòng)的水穿流的閉式渦輪(12)的出口布置在文丘里噴嘴裝置(20)或類似結(jié)構(gòu)的最窄橫截面區(qū)域內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1所述的水下渦輪，其特征在于，文丘里噴嘴裝置(20)設(shè)置成以圓形的 橫截面同心地包圍閉式渦輪(12)的渦輪殼體(16)。
3.按權(quán)利要求1所述的水下渦輪，其特征在于，文丘里噴嘴裝置(20)在閉式渦輪(12) 的渦輪殼體(16)的一側(cè)、優(yōu)選在渦輪殼體的徑向?qū)χ玫膬蓚?cè)布置為側(cè)向突出的。
4.按權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的水下渦輪，其特征在于，水下渦輪是一種軸流式渦輪。
5.按權(quán)利要求1所述的水下渦輪，其特征在于，水下渦輪是一種徑流式渦輪。
6.按權(quán)利要求4所述的水下渦輪，其特征在于，渦輪工作輪(14)配有外部的頂蓋箍帶。
7.按權(quán)利要求6所述的水下渦輪，其特征在于，渦輪工作輪(14)的外部頂蓋箍帶布置 在渦輪殼體(16)的相對(duì)于渦輪殼體(16)的內(nèi)直徑在直徑上增大的環(huán)狀環(huán)繞的部段中。
8.按權(quán)利要求7所述的水下渦輪，其特征在于，在頂蓋箍帶的外部的圓周面和渦輪殼 體(16)的所述在直徑上增大的部段之間設(shè)置密封機(jī)構(gòu)，其優(yōu)選構(gòu)成為迷宮式密封。
9.按權(quán)利要求4和/或權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的水下渦輪，其特征在于，在文丘 里噴嘴裝置(20)的流出口側(cè)的范圍內(nèi)布置至少一個(gè)在水流出方向上延伸的導(dǎo)向葉片狀的 折流板(22)，用于盡可能避免流出的水流的漩渦。
10.按權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的水下渦輪，其特征在于，渦輪(12)配備無(wú)變速 器的發(fā)生器(18)。
11.按權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的水下渦輪，其特征在于，渦輪(12)配有變速器 和發(fā)生器(18)等等。
12.按權(quán)利要求10或11所述的水下渦輪，其特征在于，發(fā)生器是提供電能的發(fā)電機(jī) (18)。
13.按權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的水下渦輪，其特征在于，發(fā)生器是一種通過(guò)電 解分解水來(lái)提供氫氣的發(fā)生器。
14.按權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的水下渦輪，其特征在于，水下渦輪設(shè)置在一種桿 狀的支架的上端上，而支架下端被保持在一種預(yù)制的基座上。
15.按權(quán)利要求14所述的水下渦輪，其特征在于，在桿狀的支架的上端上設(shè)置兩個(gè)在 相反的驅(qū)動(dòng)方向上被驅(qū)動(dòng)的水下渦輪。全文摘要
水下渦輪(10)，用于將水例如在小溪、河流中流動(dòng)的水或潮流和/或海流中的流動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能和/或電能，其中被流動(dòng)的水穿流的閉式渦輪(12)的出口布置在文丘里噴嘴裝置(20)或類似結(jié)構(gòu)的最窄橫截面區(qū)域內(nèi)。此外渦輪(12)優(yōu)選構(gòu)成為軸流式渦輪，盡管其它結(jié)構(gòu)形式的渦輪，比如徑流式渦輪，也可以考慮。
文檔編號(hào)F03B13/26GK101952584SQ200880126830
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2008年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
發(fā)明者赫爾穆特·席勒 申請(qǐng)人:赫爾穆特·席勒