發(fā)電機(jī)的制作方法
【專利摘要】提供了一種用閉環(huán)系統(tǒng)/獨(dú)立式系統(tǒng)發(fā)電的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)使用加壓流體箱來使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動，接著渦輪機(jī)操作發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)，然后將用過的流體泵回到加壓箱以繼續(xù)該過程。
【專利說明】發(fā)電機(jī)
[0001]對相關(guān)申請的交叉引證
[0002]本申請是由本申請的相同發(fā)明人于20I 3年I 2月9日提交的名為“發(fā)電機(jī)(Electrical Generator)”的美國臨時(shí)專利申請第61/913,480號的繼續(xù)申請，并要求其申請日的優(yōu)先權(quán)。通過引證將該臨時(shí)專利申請全部內(nèi)容結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例主要涉及發(fā)電機(jī)，更特別地，涉及一種用于發(fā)電的獨(dú)立式液體或氣體閉環(huán)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]世界上大多數(shù)國家都依賴電。需要大型發(fā)電站和覆蓋網(wǎng)絡(luò)來滿足此依賴性。離網(wǎng)型(off-grid)孤立區(qū)域安裝昂貴的依賴于自然的系統(tǒng)或需要不可持續(xù)的資源的系統(tǒng)。另夕卜，在自然災(zāi)害(例如洪水、地震、龍卷風(fēng)等)之后，可能需要花費(fèi)數(shù)月來恢復(fù)對受影響的區(qū)域供電。雖然可給這些區(qū)域提供便攜式汽油發(fā)電機(jī)和天然氣發(fā)電機(jī)，但是可能難以保持能夠使這些發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行汽油或天然氣的供應(yīng)。
[0005]因此，制造一種低成本的且不需要化石燃料便可持續(xù)供電的發(fā)電機(jī)將是有利的。提供便攜式的這樣一種發(fā)電機(jī)也將是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]將通過本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例來確定并獲得本發(fā)明的許多優(yōu)點(diǎn)，這些實(shí)施例在最寬泛的意義上提供了基本上封閉的不需要化石燃料便可發(fā)電的系統(tǒng)和方法。在至少一個(gè)實(shí)施例中，提供一種包含從容器抽入加壓儲存器的流體(例如，液體、氣體或等離子體)的發(fā)電機(jī)。迫使流體從儲存器通過高壓射流，并且，該流體用來使渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)。然后，使流體回到容器，以在系統(tǒng)中循環(huán)。渦輪機(jī)可與傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)連接來發(fā)電。提供一個(gè)或多個(gè)電池，其可經(jīng)由太陽能、水力、風(fēng)力或其任何組合來充電，也可從從該系統(tǒng)產(chǎn)生的電中接收部分電力。使用該一個(gè)或多個(gè)電池來使將流體從容器抽入加壓儲存器的栗運(yùn)行。
[0007]接下來將結(jié)合某些所示實(shí)施例和實(shí)踐來描述本發(fā)明。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見的是，在不背離權(quán)利要求書的實(shí)質(zhì)或范圍的前提下，可進(jìn)行各種修改、增加和刪減。
【附圖說明】
[0008]為了更好地理解本發(fā)明，結(jié)合附圖參考以下描述，其中，相同的參考字符在文中指的是相同的部件，并且在附圖中:
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的產(chǎn)生機(jī)械能的裝置的前視圖；
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的圖1的裝置的側(cè)視圖；
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的包含圖1至圖2的裝置的發(fā)電機(jī)的左側(cè)視圖；
[0012]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的包含圖1至圖2的裝置的發(fā)電機(jī)的右側(cè)視圖；
[0013]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的包含圖1至圖2的裝置的發(fā)電機(jī)的后視圖；
[0014]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的包含圖1至圖2的裝置的發(fā)電機(jī)的替代實(shí)施例的前視圖；
[0015]圖7是圖6的實(shí)施例的右側(cè)視圖。
[0016]接下來將結(jié)合某些所示實(shí)施例和實(shí)踐來描述本發(fā)明。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見的是，在不背離權(quán)利要求書的實(shí)質(zhì)或范圍的前提下，可進(jìn)行各種修改、增加和刪減。
【具體實(shí)施方式】
[0017]詳細(xì)參考附圖，其中，相同的參考數(shù)字在各張圖中表示相同的元件，在圖1至圖7中示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和方法。參考附圖及相應(yīng)描述，可更好地理解本發(fā)明的原理和操作。
[0018]在各張圖上識別以下元件:
[0019]I隔膜(diaphragm，隔板)壓力箱
[0020]2壓力閥[0021 ]3泄壓件
[0022]4排水閥
[0023]5 球閥
[0024]6高壓噴水器
[0025]7具有壓力關(guān)閉器的水栗
[0026]8 電池
[0027]9發(fā)電機(jī)/交流發(fā)電機(jī)
[0028]10具有佩爾頓式水輪機(jī)和高壓噴水器的水箱
[0029]11電池控制器
[0030]12儲水裝置
[0031]13回流閥
[0032]14電池充電器
[0033]15分流加熱器
[0034]16高壓水線
[0035]17密封加壓軸承
[0036]18水密封件
[0037]19 O形環(huán)
[0038]20 軸
[0039]21佩爾頓式水輪機(jī)
[0040]22 Lextan蓋[0041 ] 23 O形環(huán)
[0042]24 110V/220V逆變器(inverter，反相器)
[0043]25斷電箱/保險(xiǎn)絲
[0044]26斷路器箱
[0045]27伏安計(jì)
[0046]28 I1V插頭
[0047]29 220V插頭
[0048]30保險(xiǎn)絲
[0049]31分離閥
[0050]在如圖3至圖5和圖6至圖7所示的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中，除了其他部件之外，系統(tǒng)包括加壓箱1、儲存箱12、栗7、電池8，以及具有佩爾頓式水輪機(jī)21 (或一些其他類型的脈沖式水/流體渦輪機(jī))和噴水器10的水箱。這些圖示出了多個(gè)電池8和多個(gè)栗7。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到這是一種設(shè)計(jì)選擇?？蓛H有一個(gè)電池8或多個(gè)電池8以及一個(gè)栗7或多個(gè)栗7。此夕卜，可以有多個(gè)儲存箱12和/或多個(gè)加壓箱I。在一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該儲存箱12或多個(gè)儲存箱12 (如果使用多個(gè)儲存箱)的容積與加壓箱I的容積相同或比加壓箱大，并且，儲存箱至少容納與栗7可通過噴水器10栗入的一樣多的流體。這防止空氣進(jìn)入栗循環(huán)并中斷流。優(yōu)選地，但是并非需要地，加壓箱I容納的水至少與噴水器10抽出的一樣多。這導(dǎo)致栗7上出現(xiàn)更少的磨損，因?yàn)榧訅合銲容納得越多，栗I必須抽出得越少。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識至IJ，該系統(tǒng)具有其他元件，例如電線(其用來使各種電元件與需要電的元件連接)、管道/管子(其用來將流體從一個(gè)位置運(yùn)送至另一位置)、接頭(用于連接管道/管子)、閥(用于控制流體通過系統(tǒng)的流動)、皮帶(用于將旋轉(zhuǎn)能量從一個(gè)裝置傳遞至另一裝置)，等等，然而，由于這是專利申請而不是制造說明書，所以即使不探究這種本領(lǐng)域技術(shù)人員當(dāng)然會理解的細(xì)節(jié)，也能最佳地描述本發(fā)明。以上盡管如此，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，盡管不需要，但是從儲存箱12到栗7和從栗7到壓力箱I的管子應(yīng)具有相同或基本上相同的直徑。盡管不是必須的，但是從壓力箱I到分離閥31的管子應(yīng)具有比從儲存箱12到壓力箱I的管子小的直徑，并且，盡管不是必須的，但是從分離閥31到推進(jìn)器6的管子應(yīng)具有比從壓力箱I到分離閥31的管子小的直徑。這使將壓力復(fù)合，從而對佩爾頓式水輪機(jī)21產(chǎn)生更高的推力。
[0051 ]如圖3所示，系統(tǒng)可包括分流加熱器15，在產(chǎn)生過多的電的情況中，其可用來從系統(tǒng)吸收電。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，這是一種安全特征，從而對操作本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例來說不是必須的。本領(lǐng)域技術(shù)人員還認(rèn)識到，可使用其他裝置或系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)相同或相似的功能。如圖4所示，該系統(tǒng)可包括電池控制器11和電池充電器14。電池控制器11與發(fā)電機(jī)電連通，并與一個(gè)或多個(gè)電池8電連通，控制傳送至該一個(gè)或多個(gè)電池8的電的量。電池控制器11還與分流加熱器15電連通，使得如果需要從系統(tǒng)流出所產(chǎn)生的多余的電，那么電池控制器11將多余的電分流至分流加熱器15。電池充電器14對用來對栗7供電的電池8充電。其從系統(tǒng)通過該一個(gè)或多個(gè)電池8產(chǎn)生的電接收電。該一個(gè)或多個(gè)電池8對連接到主保險(xiǎn)絲輸出26的電力逆變器24供能。電力從保險(xiǎn)絲盒連接到110伏輸出28。電池充電器14從110伏輸出28獲得其功率。電力逆變器24用來將來自該一個(gè)或多個(gè)電池8的電力從直流電(DC)轉(zhuǎn)換成110/220伏交流電(AC)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，通過使用交流發(fā)電機(jī)而不是直流發(fā)電機(jī)，可去除電力逆變器24。
[0052]在操作中，將水插入儲存箱12，或者可將水一開始儲存在壓力箱I中，以保存初始電池功率，或者可在儲存箱12中儲存一些水并在壓力箱I中儲存一些水，這取決于供應(yīng)商的設(shè)計(jì)選擇。在將水放入儲存箱12的情況中，電池8對栗7充電，接著栗7將水從儲存箱12栗至壓力箱I。迫使水從壓力箱I通過高壓噴水器/噴嘴6(圖1)，使得其撞擊佩爾頓式水輪機(jī)21(圖2)的桶，從而導(dǎo)致佩爾頓式水輪機(jī)21圍繞其軸20旋轉(zhuǎn)。軸20包括飛輪或齒輪，或者，飛輪或齒輪的系統(tǒng)，或一些其他傳統(tǒng)的用于將佩爾頓式水輪機(jī)21的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)移至傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)或一些其他可利用由該系統(tǒng)提供的旋轉(zhuǎn)能量的裝置的系統(tǒng)(這并未像此方面一樣示出為是傳統(tǒng)的，并且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，需要將佩爾頓式水輪機(jī)21的旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)移至傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的連接)。在撞擊佩爾頓式水輪機(jī)21之后，水滴入儲存箱12，并儲存在該處，直到重復(fù)以上過程為止。
[0053]該系統(tǒng)目前設(shè)定有每分鐘循環(huán)往復(fù)9加侖。儲存箱12是40加侖，壓力箱I是30加侖。這在儲存箱12中留下10加侖，以防止氣穴進(jìn)入壓力箱I。系統(tǒng)以40鎊每平方英尺(psi)壓力運(yùn)行，然而，最佳壓力在50和60psi之間。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，根據(jù)預(yù)期輸出參數(shù)，可使用其他參數(shù)。
[0054]因此，已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，可理解這些優(yōu)點(diǎn)。在不背離本發(fā)明的范圍的前提下，所述實(shí)施例存在變化。因此，可以看到，提供了發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和方法。雖然這里已經(jīng)詳細(xì)地公開了特殊實(shí)施例，但是其僅是為了例證的目的，并非旨在限制以下權(quán)利要求書的范圍。特別地，發(fā)明人考慮到，在不背離如由權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，可進(jìn)行各種替換、改變和修改。通過非唯一的實(shí)例，已經(jīng)描述了使用水作為液體的系統(tǒng)；然而，可使用其他液體，只要關(guān)于所需噴嘴的壓降和尺寸考慮其他液體的粘度即可。另外，該系統(tǒng)可使用氣體而不是液體來操作，并仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。該系統(tǒng)已經(jīng)公開為具有一個(gè)元件，然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，可使用多個(gè)儲存箱或壓力箱、多個(gè)電池、多個(gè)渦輪機(jī)，或其任何組合，并仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)考慮其他方面、優(yōu)點(diǎn)和修改。所提供的權(quán)利要求代表這里公開的發(fā)明。也考慮其他未要求的發(fā)明。發(fā)明人保留在以后的權(quán)利要求中追溯這些發(fā)明的權(quán)利。
[0055]因此目的在于，將以上描述中包含的或附圖中示出的所有內(nèi)容都解釋為示例性的而不是限制性的。還應(yīng)理解，以下權(quán)利要求旨在覆蓋如這里描述的發(fā)明的所有一般特征和特定特征，以及從語言方面本發(fā)明的范圍能落入其中的所有聲明。
[°°56] 已經(jīng)描述了要求為新的且通過專利證書(Letters Patent)保護(hù)的本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種能量轉(zhuǎn)換的設(shè)備，包括: 加壓箱，配置為用于儲存流體； 管道，與所述加壓箱連接； 噴嘴，具有入口和出口，所述噴嘴經(jīng)由所述管道連接到所述加壓箱，所述噴嘴配置為在所述入口處接收以一速度從所述加壓箱移動的流體，并配置為將所述流體從所述噴嘴的所述出口以比在所述入口處接收的速度更快的速度傳遞； 渦輪機(jī)，配置為被通過所述噴嘴傳遞的所述流體撞擊； 栗，配置為在所述流體撞擊所述渦輪機(jī)之后接收所述流體，并使所述液體回到所述加壓箱。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括儲存箱，所述儲存箱耦接在所述渦輪機(jī)和所述栗之間，并且所述儲存箱配置為在所述流體撞擊所述渦輪機(jī)之后和所述流體被栗送回到所述加壓箱之前接收并儲存所述流體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述噴嘴是高壓噴嘴。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流體是水。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述流體是氣體。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括連接到所述渦輪機(jī)的發(fā)電機(jī)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括連接到所述渦輪機(jī)的交流發(fā)電機(jī)。8.一種用于轉(zhuǎn)換能量的方法，包括: 在加壓箱內(nèi)儲存流體； 迫使來自所述加壓箱的所述流體通過噴嘴，所述噴嘴增加了所述流體的速度并導(dǎo)致所述流體撞擊渦輪機(jī)；以及 在所述流體撞擊所述渦輪機(jī)之后，將所述流體栗送回到所述加壓箱。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括，在所述流體撞擊所述渦輪機(jī)之后和將所述流體栗送回到所述加壓箱之前，將所述流體儲存在儲存箱中。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述噴嘴是高壓噴嘴。11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述流體是水。12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述流體是氣體。13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括，利用所述渦輪機(jī)來操作發(fā)電機(jī)。14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括，利用所述渦輪機(jī)來操作交流發(fā)電機(jī)。
【文檔編號】F03B17/04GK106062357SQ201480067402
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年11月21日
【發(fā)明人】喬爾·D·西姆斯
【申請人】喬爾·D·西姆斯