水下水力發(fā)電機設備和將水從這樣的設備排出的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及水下水力發(fā)電機設備和將水從這樣的設備排出的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]很多年以來，已經(jīng)趨于遠離化石燃料的使用并且朝向可再生能量供應用于電力產(chǎn)生。諸如煤炭、石油和燃氣的化石燃料供應正在迅速消耗，并且化石燃料的燃燒被認為對環(huán)境有害。諸如風、波浪、潮汐和太陽能的可再生能量供應實際上是無限的，并且沒有被認為對環(huán)境引起如此多的傷害。因此，存在朝向這些可再生能量供應的不斷轉(zhuǎn)移，因為它們是可持續(xù)的，并且被認為對環(huán)境很少有害。
[0003]然而，許多已知可再生能量供應和用于開發(fā)可再生能量供應的設備存在一些問題。例如，風力被視為僅在終年經(jīng)歷在某風力強度之上的可靠、可預測風的那些區(qū)域中可實施。用來利用風產(chǎn)生動力的風力渦輪機被認為是相對嘈雜的，并且不希望將所謂的"風力發(fā)電廠"設置在居住區(qū)附近。因此，存在不能或不希望設置風力發(fā)電廠的許多區(qū)域。
[0004]此外，在波浪和潮汐動力方面，不言而喻，這些形式的可再生能量供應需要海岸線并進入海洋或大海以便運作。在許多地方認為波浪和潮汐的可再生能量供應經(jīng)濟地可行的替代化石燃料還有若干年。因此，這些可再生能量供應不是到處都可用的，并且甚至在它們可用的那些區(qū)域也不可用，它們不一定在商業(yè)上有吸引力。太陽能設備效率已經(jīng)改善并且其價格已經(jīng)下降，使得它們作為化石燃料的實際可行的替代。然而，為了得到這些益處，仍然需要終年具有高程度的陽光。因此，太陽能不是在所有地點都是實際可行的替代。
[0005]變得日益流行并且吸引更多注意的一種形式的可再生能量供應是利用水面下〃瀑布"來產(chǎn)生電力的水力發(fā)電。這種類型的可再生能量供應的優(yōu)點是，簡單地需要人造或自然出現(xiàn)的水域、甚至湖或池塘，并不依賴于波浪、潮汐流或其他氣候條件來運作。一般來說，這些裝置包括發(fā)電機，具有淹沒在水下的渦輪機。來自上面的水落到渦輪機上，引起渦輪機旋轉(zhuǎn)，并且這種運動轉(zhuǎn)換為電力。已經(jīng)用來使渦輪機轉(zhuǎn)動的水從發(fā)電機釋放回到水域并且再循環(huán)。因此，存在可以從使這樣的發(fā)電機運作產(chǎn)生的電力的無窮的連續(xù)供應。
[0006]在以Robichaud的名義的美國專利申請?zhí)朥S2009/0230687、此后在本文中簡稱為Robichaud中描述了一種用于利用這種能量并產(chǎn)生電力的設備。在以Rovinsky的名義的美國專利申請?zhí)朥S2011/0260460、此后在本文中簡稱為Rovinsky中描述了另一種用于利用這種能量并產(chǎn)生電力的設備。
[0007]所有這些裝置的一個共同問題是如何從設備高效地排出已經(jīng)經(jīng)過渦輪機的水。如果允許水在設備中停留或累積，那么渦輪機最終將會淹沒，并且不再會旋轉(zhuǎn)。確實，作為在Robichaud中公開的用來將水從設備排出的螺旋形裝置的問題，Rovinsky具體提到了此。Rovinsky指出Robichaud的螺旋形裝置從禍輪機之下去除水是不充分的。Rovinsky公開了用于將水從設備排出的若干不同設置。
[0008]本發(fā)明的目的是提供水下水力發(fā)電機設備和使該水下水力發(fā)電機設備運作、克服現(xiàn)有技術(shù)的至少一些問題的方法。更具體地，本發(fā)明的目的是提供將水從設備有效地排出的設備和方法。本發(fā)明的又一目的是為消費者提供有用的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，包括基本上直立的主體，所述主體具有外腔室和內(nèi)壓力腔室，所述內(nèi)壓力腔室由所述外腔室環(huán)繞并且與所述外腔室間隔開，所述內(nèi)壓力腔室在所述內(nèi)腔室的最下端附近與所述外腔室流體連通，所述內(nèi)壓力腔室在其中具有可加壓流體供應，可通過流入所述設備的水來加壓，所述外腔室具有在所述直立的主體的頂部附近的充注入口、位于所述直立的主體的底部附近的排放出口和在所述充注入口與所述排放出口中間的液體通道，所述液體通道具有安裝在其中的渦輪機和在所述渦輪機與所述排放出口中間的所述液體通道中的流量調(diào)節(jié)器，并且其中提供了關閉件，所述關閉件可移動到第一位置和第二位置和從所述第一位置和所述第二位置移動，所述第一位置堵塞所述排放出口由此防止水從所述設備的排出，所述第二位置打開所述排放出口由此允許水從所述設備的排出，并且其中提供了控制器和關閉件致動器，所述關閉件致動器能夠響應于來自所述控制器的控制輸入而將所述關閉件從所述第二位置移動到所述第一位置和從所述第一位置移動到所述第二位置。
[0010]通過具有這樣的設備，將會能夠以非常高效且有效的方式將所述水從所述設備排出。進入設備的水將會用來給所述內(nèi)壓力腔室中的流體加壓。隨著越來越多的液體進入所述設備，所述內(nèi)壓力腔室中的流體上的壓力將會增加。所述壓力腔室中的流體將會達到這種壓力的程度，在這種壓力下，所述流體可以用來通過有效地將水推出通過已經(jīng)打開以允許排出水的排放出口而將水從設備中排出。所述設備可以放置在包括但不限于大海、海洋、湖、池塘的任何水域中或任何人造水池中，并且用來產(chǎn)生電力。電力實際上可以隨著水從設備排入水域而連續(xù)產(chǎn)生，并且可以在在所述設備中重新使用。設想所述設備可以單獨或分組用來為國家或區(qū)域電網(wǎng)提供電力，或甚至將會安裝在建筑物的地下室中并用來為該建筑物提供電力。
[0011]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中提供了輔助的加壓的流體供應以補充所述可加壓流體供應。設想在某些情況下，優(yōu)選或必須補充已經(jīng)通過進入所述設備的水加壓的流體供應，并且這將會確保將所述水從所述設備有效地排出。
[0012]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中提供了壓縮機以提供所述輔助的加壓的流體供應。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中所述壓縮機由通過所述渦輪機產(chǎn)生的電力中的一些來提供動力。這看作為本發(fā)明的尤其有用的方面，因為進來的水以及給流體供應加壓也將會用來通過所述壓縮機給所述輔助的流體供應加壓。
[0014]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中提供了多個渦輪機。
[0015]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中提供了多個液體通道，每個液體通道在其中具有渦輪機。
[0016]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中所述多個渦輪機繞所述外腔室周向地間隔開。
[0017]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中所述流量調(diào)節(jié)器包括水倉，所述水倉在所述渦輪機之下位于所述液體通道中。這看作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。提供了水倉，當水正從所述設備排出時，進入所述設備的水流不必停止。替代地，進來的水可以暫時存儲在所述水倉中。當所述水已經(jīng)排出時，所述水倉中的水可以釋放，并且允許朝向所述排放出口和所述內(nèi)壓力腔室行進。
[0018]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中所述流量調(diào)節(jié)器包括閥，所述閥可運作為選擇性地堵塞水經(jīng)過所述液體通道。這也看作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例。所述閥可以是止回閥或可以可控地移動到或移出阻塞或釋放液體通道的位置的簡單擋板，所述閥將會防止沿所述渦輪機的方向向上推動水通過所述液體通道，并且不會允許所述渦輪機淹沒。
[0019]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中提供了渦輪機，所述渦輪機按照所述設備的所述排放出口進行安裝。通過在該位置中提供進一步的渦輪機，所述進一步的渦輪機可以利用來自正從所述設備排出的水的流動產(chǎn)生能量。這種流動將會幾乎無疑是周期性的，但是設想它仍然值得利用。
[0020]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中提供了活塞，所述活塞安裝在所述內(nèi)壓力腔室中，可運作為將水從所述設備排出。
[0021]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中所述活塞由通過所述渦輪機產(chǎn)生的電力中的一些來提供動力。
[0022]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中提供了與所述控制器連通的壓力傳感器，所述壓力傳感器可運作為測量所述內(nèi)壓力腔室中的所述可加壓流體供應的壓力。通過具有壓力傳感器，所述設備可以確保所述內(nèi)壓力腔室中的所述流體的壓力將會足以將所述水從所述設備排出。所述排放出口僅僅將會在所述內(nèi)壓力腔室中達到正確壓力后打開。此外，所述壓力傳感器可以用來確保提供來自所述輔助流體供應的正確量的額外流體，如果需要，以確保所述內(nèi)腔室中的所述壓力足以將所述水從所述設備的所述內(nèi)壓力腔室排出。
[0023]在本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機設備，其中所述設備包括兩件式結(jié)構(gòu):
[0024]所述第一部件包括所述內(nèi)壓力腔室和所述外腔室的基本部分，所述外腔室的所述基本部分包括所述排放出口和所述液體通道的與所述排放出口連通的部分；
[0025]所述第二部件與所述第一部件可釋放地可分開并且包含所述充注入口、所述渦輪機和所述液體通道的與所述充注入口連通的部分；
[0026]所述第一部件和所述第二部件兩者均在其中具有連接孔口，用于與所述第一