本發(fā)明涉及一種通過(guò)使用具有自動(dòng)渦輪機(jī)葉片間距定位的恒流豎直軸線渦輪機(jī)通過(guò)泵送系統(tǒng)回收可再生能源所涉及的水下或表層水流、風(fēng)速和波浪的前進(jìn)動(dòng)力并且將它們的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能或勢(shì)能的方法。海岸沖浪波形式的能量也是可以以有用形式回收的能量來(lái)源。通過(guò)在系統(tǒng)的工作原理內(nèi)生成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的使用可以驅(qū)動(dòng)被導(dǎo)體環(huán)繞的一組永磁體并且在其中感應(yīng)電壓/電流或?qū)⒁后w泵送到更高的平面，從而生成勢(shì)能回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、海洋能轉(zhuǎn)換裝置的設(shè)計(jì)大約有1000種，幾乎所有這些裝置的設(shè)計(jì)都使用了浮力原理。經(jīng)過(guò)的波浪所獲得的垂蕩運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為完全直接電能或用于將液體泵送到更高的平面。

2、似乎不存在提取行波可用的動(dòng)能或在設(shè)計(jì)中使用波速度的裝置。

3、國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)(irena)在其《2014年海洋能源報(bào)告》第19頁(yè)第3.2節(jié)中列舉了水動(dòng)力潮汐流轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的類(lèi)型，并且這些裝置大多數(shù)都使用了

4、1.水平軸線軸流式渦輪機(jī)

5、2.豎直橫流式渦輪機(jī)

6、在上述第一種情況下，葉片圍繞水平軸線旋轉(zhuǎn)，這非常類(lèi)似于風(fēng)力渦輪機(jī)，并且這些系統(tǒng)需要很大的海水深度來(lái)適應(yīng)渦輪機(jī)的直徑，并且需要將渦輪機(jī)放置在海洋流內(nèi)。來(lái)流平行于渦輪機(jī)葉片的軸線經(jīng)過(guò)渦輪機(jī)葉片，并且旋轉(zhuǎn)是基于引起上升并因此引起旋轉(zhuǎn)的翼型幾何形狀。

7、在上述第二種情況下，來(lái)流使葉片圍繞渦輪機(jī)的豎直軸線旋轉(zhuǎn)。這同樣是使用葉片的翼型幾何形狀來(lái)生成引起扭矩的升力，從而形成豎直軸線的旋轉(zhuǎn)。這同樣將需要渦輪機(jī)沿著海洋流放置在深水中。

8、美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7,279,803bl描述了一種軸流式渦輪機(jī)，其中流平行于旋轉(zhuǎn)軸線。

9、歐洲專(zhuān)利號(hào)ep?1467092a3描述了一種葉片變槳機(jī)構(gòu)，但它涉及軸向水下水流渦輪機(jī)。

10、美國(guó)專(zhuān)利號(hào)2015/0035279al描述了一種在其能量轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)中使用浮力原理的波浪能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

11、美國(guó)專(zhuān)利號(hào)7911074b2描述了一種用于將水動(dòng)力能轉(zhuǎn)換為電能的錐形螺旋鉆渦輪機(jī)。渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)是在水平平面中并且具有引起旋轉(zhuǎn)的滾動(dòng)輪廓。葉片輪廓在渦輪機(jī)的構(gòu)造中很復(fù)雜，就像混合器的‘螺旋鉆’的螺旋轉(zhuǎn)子泵的螺旋轉(zhuǎn)子。

12、美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4184212同樣描述了一種螺旋轉(zhuǎn)子裝置以及其在生產(chǎn)氫氣以用于其他用途中的用途。

13、美國(guó)專(zhuān)利號(hào)8624417b2描述了一種系統(tǒng)，其中渦輪機(jī)被放置在容器中并且使用波浪角度將海水引入該容器中。

14、澳大利亞專(zhuān)利號(hào)2017100917描述了一種系統(tǒng)，其中渦輪機(jī)葉片對(duì)行進(jìn)介質(zhì)呈現(xiàn)不同的攻角，在相對(duì)象限的另一側(cè)創(chuàng)建差分區(qū)域。然而，在中央葉片支撐軸周?chē)尸F(xiàn)的葉片區(qū)域是對(duì)稱(chēng)的，并且這樣，在葉片軸線本身周?chē)男D(zhuǎn)扭矩將是相同的且不會(huì)產(chǎn)生任何回轉(zhuǎn)扭矩。該申請(qǐng)還描述了一種系統(tǒng)，其中葉片以相等區(qū)域固定在葉片軸周?chē)⑶医柚聞?dòng)器來(lái)旋轉(zhuǎn)。因此，致動(dòng)器力還將需要補(bǔ)償作用于葉片區(qū)域的下半部的力。在另一種形式中，一組鉸鏈固持在軸上自由旋轉(zhuǎn)的葉片，該軸設(shè)置有多個(gè)銷(xiāo)并且限制所鉸接的葉片的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明包含多個(gè)移動(dòng)零件，即鉸鏈，它們直接暴露在環(huán)境中并且這樣更容易出故障。

15、本發(fā)明旨在克服這些不足，并且提出了一種新穎的渦輪機(jī)設(shè)計(jì)。

16、葉片攻角的改變是本發(fā)明的基本特征以及提供暴露于定向水流的不同區(qū)域的手段，并且通過(guò)使葉片旋轉(zhuǎn)使得它對(duì)在一側(cè)的波浪呈現(xiàn)非常小的著水區(qū)域同時(shí)最大化在相反象限中的區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)。

17、葉片本身的旋轉(zhuǎn)是通過(guò)跨葉片支撐軸呈現(xiàn)差分區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在葉片自身的軸線周?chē)娜~片區(qū)域是不對(duì)稱(chēng)的，其中一個(gè)分段在葉片支撐軸的軸線周?chē)哂斜攘硪环侄胃蟮膮^(qū)域，因此差分負(fù)載作用于葉片本身，使葉片沿著其自身的軸線旋轉(zhuǎn)。

18、然后，葉片的一個(gè)象限投射出完全葉片區(qū)域，而在另一象限的葉片呈現(xiàn)小得多的區(qū)域，并且動(dòng)能差確保旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被保持。

19、因此，需要兩組差分區(qū)域來(lái)產(chǎn)生沿著主豎直軸線的旋轉(zhuǎn)，繼而經(jīng)由多個(gè)或一個(gè)增速齒輪箱使永磁發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

20、整個(gè)組件設(shè)置有合適的機(jī)械密封件以允許其在水下運(yùn)行。

21、在本發(fā)明的另一形式中，流量加速器裝配在水流渦輪機(jī)前面，并且它旨在使前往葉片的流體流加速。

22、如水流渦輪機(jī)(500)的功率是由基本方程控制的p＝1/2×rho×a×v3

23、其中：

24、a.p：功率，瓦特

25、b.rho：流體密度：kg/m3

26、c.a：葉片面積：m2

27、d.v：流體速度：m/s

28、可以容易地看出，在恒定密度的情況下，功率與面積呈正比變化并且與速度呈三次方關(guān)系。因此，為了增加功率，可以增加葉片面積或速度。鑒于功率是速度的三次方函數(shù)的事實(shí)，本發(fā)明旨在加快進(jìn)入‘流量增強(qiáng)器’的速度，但逐漸減小流動(dòng)面積，使得在較小面積下增加前進(jìn)速度。

29、常規(guī)水下風(fēng)力渦輪機(jī)模仿風(fēng)力渦輪機(jī)的幾何形狀，并且為了增加功率，需要大直徑的護(hù)罩，這主要是不切實(shí)際的并且需要深水安裝地點(diǎn)。關(guān)于這里提到的本發(fā)明，淺水體足以安裝流量增強(qiáng)器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

技術(shù)特征：

1.一種用于利用水流發(fā)電的水下水流渦輪機(jī)，基本上包括：

2.如權(quán)利要求1所述，水流渦輪機(jī)用于利用水流發(fā)電，但其中所述外殼未在水下并且固定到浮動(dòng)主體，并且其中所述外殼總成是水平的。

3.如權(quán)利要求1和2所述，所述機(jī)械密封件被替換為永磁體，所述永磁體固定到所述主軸上并且固定到驅(qū)動(dòng)軸環(huán)，其中所述驅(qū)動(dòng)軸環(huán)首先固定到止推軸承，并且所述驅(qū)動(dòng)軸環(huán)的第二端固定到所述扭矩盤(pán)，并且密閉殼放置在所述主軸與所述驅(qū)動(dòng)軸環(huán)之間。

4.一種可再生能源裝置，根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述，但其中永磁體或外部勵(lì)磁發(fā)電機(jī)和齒輪箱適合用于水下/潛水應(yīng)用。

5.一種可再生能源裝置，如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2和權(quán)利要求3所述，但其中通過(guò)外部或內(nèi)部介質(zhì)對(duì)葉片進(jìn)行充氣或放氣，實(shí)現(xiàn)形狀變化。

6.如權(quán)利要求1、2和3所述，但其中所述浮動(dòng)主體設(shè)置有流量加速器。

7.如權(quán)利要求4所述，其中所述加速器設(shè)置有在所述加速器側(cè)上形成的槽并且所述槽覆蓋有橡膠幕簾。

8.如權(quán)利要求5所述，兩個(gè)水流渦輪機(jī)固定到平臺(tái)、放置在浮動(dòng)船體的兩側(cè)，其中所述浮動(dòng)船體設(shè)置有最少兩個(gè)液壓致動(dòng)器，其中所述液壓致動(dòng)器的一端固定到所述浮動(dòng)船體并且第二端固定到所述平臺(tái)。

9.一種可再生能源裝置，如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3和權(quán)利要求4所述，但其中多個(gè)總成包含葉片。

10.一種可再生能源裝置，如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3、權(quán)利要求4和權(quán)利要求5所述，但其中葉片數(shù)量根據(jù)總成而定。

11.一種可再生能源裝置，如上述權(quán)利要求所述，但其中葉片的一側(cè)完全升高/不暴露于來(lái)流或波浪。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種通過(guò)使用具有自動(dòng)渦輪機(jī)葉片間距定位的恒流豎直軸線渦輪機(jī)通過(guò)泵送系統(tǒng)回收可再生能源所涉及的水下或表層水流、風(fēng)速和波浪的前進(jìn)動(dòng)力并且將它們的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能或勢(shì)能的方法。海岸沖浪波形式的能量也是可以以可用形式回收的能量來(lái)源。

技術(shù)研發(fā)人員：納西姆·賈亞拉姆
受保護(hù)的技術(shù)使用者：納西姆·賈亞拉姆
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6