用于發(fā)電的組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電的組件。
【背景技術(shù)】
[0002]申請(qǐng)人名下的國(guó)際出版物W000/23708公開(kāi)了一種用于發(fā)電的水力驅(qū)動(dòng)組件的發(fā)明。該組件利用流入渦流的水的能量，該能量為各因素(包括來(lái)自地球旋轉(zhuǎn)的科氏力)的組合的結(jié)果。可以被描述為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能的這種能量不同于由水的下降所產(chǎn)生的能量。
[0003]申請(qǐng)人進(jìn)行了關(guān)于此發(fā)明的大量研究和開(kāi)發(fā)工作，并且這項(xiàng)工作的一部分一直專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)這樣的組件:即能夠制造和運(yùn)輸并有效和高效地安裝在大范圍的水體中或水體旁，并且可以以最小的維護(hù)操作很長(zhǎng)時(shí)間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]被本申請(qǐng)人描述為KCTMark 2發(fā)明的本發(fā)明提供了一種用于發(fā)電的組件，該組件適于被定位在水體中或水體旁，并且包括:腔室，所述腔室具有基部、從所述基部延伸的側(cè)壁、水進(jìn)口和水出口；轉(zhuǎn)子單元，所述轉(zhuǎn)子單元具有軸和安裝到所述軸的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子設(shè)在所述腔室中并能響應(yīng)于穿過(guò)所述腔室的水流而在所述腔室中旋轉(zhuǎn)；以及發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子單元，用于響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來(lái)發(fā)電。選擇所述進(jìn)口、所述出口和所述腔室的尺寸以及所述進(jìn)口、所述出口和所述轉(zhuǎn)子的位置，以在使用時(shí)所述組件位于水體中或水體旁且有水從所述進(jìn)口到所述出口流過(guò)所述腔室的情況下促進(jìn)所述腔室內(nèi)的渦流的形成。
[0005]所述水體可以是任何一個(gè)或一個(gè)以上的湖泊、水庫(kù)、河流、溪流、小溪、運(yùn)河以及任何其它水方式。
[0006]該組件的制造、運(yùn)輸和安裝簡(jiǎn)單。所述腔室和所述組件的其它部件可以由任何合適的材料制成。該組件是穩(wěn)健可靠、低維護(hù)要求的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。該組件適于成為水體內(nèi)或水體旁、水道中或水道旁、封閉的水管道內(nèi)或封閉的水管道旁的自立單元。該組件可以是依賴(lài)于一系列因素的任何合適的尺寸，所述因素包括但不限于使所述組件位于其中或置于旁邊的水體以及所述組件的電功率要求。與其中所述組件由水流驅(qū)動(dòng)的方式部分相連的該組件的一個(gè)特征(但不是唯一特征)在于，大量組件可以被定位在諸如河流或運(yùn)河的水道中或水道旁、沿著一段水道的長(zhǎng)度和/或橫跨水道的寬度，使對(duì)于沿著水道的水流的影響降到最低。因此，可以在制造現(xiàn)場(chǎng)處制造然后從制造現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)阶罱K使用位置而無(wú)顯著問(wèn)題的單個(gè)相對(duì)較小單元可以在小規(guī)模操作中使用，并且多個(gè)相同尺寸的組件可以在大規(guī)模操作中使用，而不會(huì)對(duì)水道中的水流產(chǎn)生問(wèn)題。
[0007]可選擇所述進(jìn)口、所述出口和所述腔室的尺寸以及所述進(jìn)口、所述出口和所述轉(zhuǎn)子的位置，以促進(jìn)所述腔室內(nèi)的渦流的形成，其在所述進(jìn)口和所述出口之間呈現(xiàn)順著所述腔室的高度的多個(gè)水螺旋的形式。
[0008]為了使所述組件能夠發(fā)電，水體中的水并不需要顯著的流動(dòng)速率。本發(fā)明依賴(lài)于所述腔室內(nèi)的渦流的形成。渦流形成需要穿過(guò)所述腔室的水流以及促進(jìn)渦流形成的腔室結(jié)構(gòu)。當(dāng)形成渦流時(shí)，可以從渦流運(yùn)動(dòng)中提取的能量與在所述腔室的渦流中移動(dòng)的水的質(zhì)量有關(guān)，并不僅僅與出入所述腔室的水的流動(dòng)速率有關(guān)。
[0009]該組件可以橫跨水體中的水的流動(dòng)速率的范圍有效地運(yùn)行，基本上沒(méi)有流動(dòng)到高的流動(dòng)速率。
[0010]在該組件的起始階段，所述腔室最初是空的，并且用于所述進(jìn)口和所述出口的控制閥選擇性地打開(kāi)，使得所述腔室中的水位累積達(dá)到使渦流形成于所述腔室中的點(diǎn)。所述渦流由所述腔室內(nèi)向下延伸到所述出口的錐形空氣空間表示，所述腔室中的水在所述進(jìn)口與所述出口之間順著所述腔室的高度以一個(gè)或多個(gè)水螺旋流動(dòng)。一旦在所述腔室中存在穩(wěn)定的渦流，所述控制閥就根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。
[0011 ]所述側(cè)壁可具有筒形內(nèi)表面，用以促進(jìn)所述腔室中的渦流的形成。
[0012]所述腔室可包括諸如葉片和/或擋板的構(gòu)造，用以促進(jìn)所述腔室中的渦流的形成。所述構(gòu)造可由所述側(cè)壁和/或所述基部支撐或者成為所述側(cè)壁和/或所述基部的一部分。
[0013]所述組件可包括適于將所述組件支撐并定位在水體中、或地面上、或水體旁的地面中的結(jié)構(gòu)。
[0014]所述支撐結(jié)構(gòu)可包括諸如腿的多個(gè)構(gòu)件，在使用所述組件時(shí)，所述多個(gè)構(gòu)件從所述基部向下延伸并適于將所述組件定位在水體的河床上、或地面上、或水體旁的地面中。
[0015]所述支撐結(jié)構(gòu)可包括適于支撐所述組件的其它部件的框架。
[0016]所述框架可被形成為支架所述腔室的所述基部和所述側(cè)壁。
[0017]所述框架可包括位于所述腔室的基部的下方的多個(gè)構(gòu)件，用以支撐所述腔室。
[0018]所述轉(zhuǎn)子單元可被定位成使得所述軸居中地位于所述腔室中。
[0019]所述轉(zhuǎn)子可包括從所述軸朝向所述側(cè)壁沿徑向向外延伸的多個(gè)葉片。
[0020]所述葉片可以是彎曲的葉片。所述葉片可具有任何其它合適的輪廓。
[0021 ]每個(gè)葉片均可從連接到所述軸的內(nèi)緣以及從外緣向后掃略。
[0022]當(dāng)在所述腔室內(nèi)的水流方向上觀察時(shí)，所述葉片可以是凹形的。
[0023]所述進(jìn)口可包括流量控制閥，用以控制經(jīng)由所述進(jìn)口進(jìn)入所述腔室的水的流動(dòng)。
[0024]所述進(jìn)口可以在所述側(cè)壁中。
[0025]所述進(jìn)口可以在所述側(cè)壁的上段中。
[0026]所述進(jìn)口和所述葉片可以相對(duì)于彼此定位，使得在使用時(shí)，從所述進(jìn)口流入所述腔室的水的至少一部分直接流向所述葉片。
[0027]所述進(jìn)口可被形成為當(dāng)水經(jīng)由所述進(jìn)口流入所述腔室時(shí)，促進(jìn)所述腔室中的渦流的形成。
[0028]所述進(jìn)口可被形成為將水供應(yīng)到所述腔室中，使得水圍繞中心軸流入所述腔室內(nèi)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]所述進(jìn)口可被形成為以5°-10°的向內(nèi)角度將水供應(yīng)到所述腔室中。
[0030]所述進(jìn)口可被形成為以7°的向內(nèi)角度將水供應(yīng)到所述腔室中。
[0031 ]所述進(jìn)口可包括進(jìn)口管，用于將水供給到所述腔室中。
[0032]所述進(jìn)口管可具有直段。
[0033]所述進(jìn)口可包括進(jìn)口漏斗，以使從所述水道或所述水體進(jìn)入所述腔室的水流量以及由所述渦流吸入所述腔室的水流量最大化。
[0034]所述組件可包括多個(gè)進(jìn)口。
[0035]所述多個(gè)進(jìn)口可位于所述腔室的相同高度處并圍繞所述腔室的周界間隔開(kāi)。
[0036]所述多個(gè)進(jìn)口可位于所述腔室的多個(gè)不同高度處。
[0037]所述出口可包括流量控制閥，用以控制來(lái)自所述出口的水的流動(dòng)。
[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內(nèi)的出口漏斗。
[0041]可選擇所述出口漏斗的形狀和尺寸，以促進(jìn)所述腔室內(nèi)的渦流的形成。具體地，所述出口漏斗可以是淺的漏斗，當(dāng)所述組件處于豎直位置時(shí)所述漏斗相對(duì)于水平軸線典型地具有小于20°的角度，通常為5°_15°，用以在渦流已經(jīng)建立之后使所述渦流形成為在所述腔室內(nèi)不到處移動(dòng)的穩(wěn)定渦流。
[0042]所述出口可包括從所述腔室延伸的出口管。
[0043]所述出口管可包括從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]當(dāng)從所述組件上方觀察時(shí)，所述進(jìn)口和所述出口可描繪135°-180°的角度。
[0045]所述出口管可被形成為使得穿過(guò)所述出口和所述出口管的水流對(duì)于所述腔室中的禍流的干擾最小化。
[0046]以舉例的方式，所述出口管可包括螺旋狀(rifled)內(nèi)表面，即在內(nèi)表面中具有一系列螺旋脊的表面。
[0047]所述出口的橫截面面積可大于所述進(jìn)口的橫截面面積。這在所述組件用于具有足夠高的流動(dòng)速率的水道中時(shí)是重要的特征，其有效地向系統(tǒng)貢獻(xiàn)一負(fù)荷，導(dǎo)致水從所述腔室經(jīng)由所述出口的栗送作用。在位于水道(為不同倍率下的快速流動(dòng)水道)中的申請(qǐng)人的試驗(yàn)工廠操作中，試驗(yàn)工廠組件具有300mm直徑的進(jìn)口和400mm直徑的出口，用以避免在高的水流速率倍率下腔室溢出的情況。此外，該試驗(yàn)工廠操作發(fā)現(xiàn)，當(dāng)組件被放置在電力負(fù)載下時(shí)，這也導(dǎo)致水從所述腔室經(jīng)由所述出口的栗送作用，從而增加了流出。
[0048]所述腔室可具有小于30米的最大寬度。在所述側(cè)壁具有筒形內(nèi)表面的情況下，所述最大寬度為所述腔室的直徑。
[0049]所述腔室的最大寬度可為25米。
[0050]所述腔室的最大寬度可為20米。
[0051 ]所述腔室的最大寬度可為15米。
[0052]所述腔室的最大寬度可為10米。
[0053]所述腔室的最大寬度可為5米。
[0054]所述腔室的最大寬度可大于0.5米。
[0055]所述腔室的最大寬度可大于0.1米。
[0056]所述腔室的最大寬度可大于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