水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備和將水從這樣的設(shè)備排出的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備和將水從這樣的設(shè)備排出的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]很多年以來(lái)，已經(jīng)趨于遠(yuǎn)離化石燃料的使用并且朝向可再生能量供應(yīng)用于電力產(chǎn)生。諸如煤炭、石油和燃?xì)獾幕剂瞎?yīng)正在迅速消耗，并且化石燃料的燃燒被認(rèn)為對(duì)環(huán)境有害。諸如風(fēng)、波浪、潮汐和太陽(yáng)能的可再生能量供應(yīng)實(shí)際上是無(wú)限的，并且沒(méi)有被認(rèn)為對(duì)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(yīng)的不斷轉(zhuǎn)移，因?yàn)樗鼈兪强沙掷m(xù)的，并且被認(rèn)為對(duì)環(huán)境很少有害。
[0003]然而，許多已知可再生能量供應(yīng)和用于開(kāi)發(fā)可再生能量供應(yīng)的設(shè)備存在一些問(wèn)題。例如，風(fēng)力被視為僅在終年經(jīng)歷在某風(fēng)力強(qiáng)度之上的可靠、可預(yù)測(cè)風(fēng)的那些區(qū)域中可實(shí)施。用來(lái)利用風(fēng)產(chǎn)生動(dòng)力的風(fēng)力渦輪機(jī)被認(rèn)為是相對(duì)嘈雜的，并且不希望將所謂的"風(fēng)力發(fā)電廠"設(shè)置在居住區(qū)附近。因此，存在不能或不希望設(shè)置風(fēng)力發(fā)電廠的許多區(qū)域。
[0004]此外，在波浪和潮汐動(dòng)力方面，不言而喻，這些形式的可再生能量供應(yīng)需要海岸線并進(jìn)入海洋或大海以便運(yùn)作。在許多地方認(rèn)為波浪和潮汐的可再生能量供應(yīng)經(jīng)濟(jì)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(yīng)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(yáng)能設(shè)備效率已經(jīng)改善并且其價(jià)格已經(jīng)下降，使得它們作為化石燃料的實(shí)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(yáng)光。因此，太陽(yáng)能不是在所有地點(diǎn)都是實(shí)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(yīng)是利用水面下〃瀑布"來(lái)產(chǎn)生電力的水力發(fā)電。這種類型的可再生能量供應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)是，簡(jiǎn)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(lái)運(yùn)作。一般來(lái)說(shuō)，這些裝置包括發(fā)電機(jī)，具有淹沒(méi)在水下的渦輪機(jī)。來(lái)自上面的水落到渦輪機(jī)上，引起渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且這種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電力。已經(jīng)用來(lái)使渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的水從發(fā)電機(jī)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(jī)運(yùn)作產(chǎn)生的電力的無(wú)窮的連續(xù)供應(yīng)。
[0006]在以Robichaud的名義的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朥S2009/0230687、此后在本文中簡(jiǎn)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(shè)備。在以Rovinsky的名義的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朥S2011/0260460、此后在本文中簡(jiǎn)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(shè)備。
[0007]所有這些裝置的一個(gè)共同問(wèn)題是如何從設(shè)備高效地排出已經(jīng)經(jīng)過(guò)渦輪機(jī)的水。如果允許水在設(shè)備中停留或累積，那么渦輪機(jī)最終將會(huì)淹沒(méi)，并且不再會(huì)旋轉(zhuǎn)。確實(shí)，作為在Robichaud中公開(kāi)的用來(lái)將水從設(shè)備排出的螺旋形裝置的問(wèn)題，Rovinsky具體提到了此。Rovinsky指出Robichaud的螺旋形裝置從禍輪機(jī)之下去除水是不充分的。Rovinsky公開(kāi)了用于將水從設(shè)備排出的若干不同設(shè)置。
[0008]本發(fā)明的目的是提供水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備和使該水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備運(yùn)作、克服現(xiàn)有技術(shù)的至少一些問(wèn)題的方法。更具體地，本發(fā)明的目的是提供將水從設(shè)備有效地排出的設(shè)備和方法。本發(fā)明的又一目的是為消費(fèi)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(jī)設(shè)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(kāi)，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(yīng)，可通過(guò)流入所述設(shè)備的水來(lái)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(jī)和在所述渦輪機(jī)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(guān)閉件，所述關(guān)閉件可移動(dòng)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(dòng)，所述第一位置堵塞所述排放出口由此防止水從所述設(shè)備的排出，所述第二位置打開(kāi)所述排放出口由此允許水從所述設(shè)備的排出，并且其中提供了控制器和關(guān)閉件致動(dòng)器，所述關(guān)閉件致動(dòng)器能夠響應(yīng)于來(lái)自所述控制器的控制輸入而將所述關(guān)閉件從所述第二位置移動(dòng)到所述第一位置和從所述第一位置移動(dòng)到所述第二位置。
[0010]通過(guò)具有這樣的設(shè)備，將會(huì)能夠以非常高效且有效的方式將所述水從所述設(shè)備排出。進(jìn)入設(shè)備的水將會(huì)用來(lái)給所述內(nèi)壓力腔室中的流體加壓。隨著越來(lái)越多的液體進(jìn)入所述設(shè)備，所述內(nèi)壓力腔室中的流體上的壓力將會(huì)增加。所述壓力腔室中的流體將會(huì)達(dá)到這種壓力的程度，在這種壓力下，所述流體可以用來(lái)通過(guò)有效地將水推出通過(guò)已經(jīng)打開(kāi)以允許排出水的排放出口而將水從設(shè)備中排出。所述設(shè)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(lái)產(chǎn)生電力。電力實(shí)際上可以隨著水從設(shè)備排入水域而連續(xù)產(chǎn)生，并且可以在在所述設(shè)備中重新使用。設(shè)想所述設(shè)備可以單獨(dú)或分組用來(lái)為國(guó)家或區(qū)域電網(wǎng)提供電力，或甚至將會(huì)安裝在建筑物的地下室中并用來(lái)為該建筑物提供電力。
[0011]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中提供了輔助的加壓的流體供應(yīng)以補(bǔ)充所述可加壓流體供應(yīng)。設(shè)想在某些情況下，優(yōu)選或必須補(bǔ)充已經(jīng)通過(guò)進(jìn)入所述設(shè)備的水加壓的流體供應(yīng)，并且這將會(huì)確保將所述水從所述設(shè)備有效地排出。
[0012]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中提供了壓縮機(jī)以提供所述輔助的加壓的流體供應(yīng)。
[0013]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中所述壓縮機(jī)由通過(guò)所述渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力中的一些來(lái)提供動(dòng)力。這看作為本發(fā)明的尤其有用的方面，因?yàn)檫M(jìn)來(lái)的水以及給流體供應(yīng)加壓也將會(huì)用來(lái)通過(guò)所述壓縮機(jī)給所述輔助的流體供應(yīng)加壓。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中提供了多個(gè)渦輪機(jī)。
[0015]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中提供了多個(gè)液體通道，每個(gè)液體通道在其中具有渦輪機(jī)。
[0016]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中所述多個(gè)渦輪機(jī)繞所述外腔室周向地間隔開(kāi)。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中所述流量調(diào)節(jié)器包括水倉(cāng)，所述水倉(cāng)在所述渦輪機(jī)之下位于所述液體通道中。這看作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。提供了水倉(cāng)，當(dāng)水正從所述設(shè)備排出時(shí)，進(jìn)入所述設(shè)備的水流不必停止。替代地，進(jìn)來(lái)的水可以暫時(shí)存儲(chǔ)在所述水倉(cāng)中。當(dāng)所述水已經(jīng)排出時(shí)，所述水倉(cāng)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(jìn)。
[0018]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中所述流量調(diào)節(jié)器包括閥，所述閥可運(yùn)作為選擇性地堵塞水經(jīng)過(guò)所述液體通道。這也看作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。所述閥可以是止回閥或可以可控地移動(dòng)到或移出阻塞或釋放液體通道的位置的簡(jiǎn)單擋板，所述閥將會(huì)防止沿所述渦輪機(jī)的方向向上推動(dòng)水通過(guò)所述液體通道，并且不會(huì)允許所述渦輪機(jī)淹沒(méi)。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中提供了渦輪機(jī)，所述渦輪機(jī)按照所述設(shè)備的所述排放出口進(jìn)行安裝。通過(guò)在該位置中提供進(jìn)一步的渦輪機(jī)，所述進(jìn)一步的渦輪機(jī)可以利用來(lái)自正從所述設(shè)備排出的水的流動(dòng)產(chǎn)生能量。這種流動(dòng)將會(huì)幾乎無(wú)疑是周期性的，但是設(shè)想它仍然值得利用。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)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(yùn)作為將水從所述設(shè)備排出。
[0021]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中所述活塞由通過(guò)所述渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力中的一些來(lái)提供動(dòng)力。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)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(yùn)作為測(cè)量所述內(nèi)壓力腔室中的所述可加壓流體供應(yīng)的壓力。通過(guò)具有壓力傳感器，所述設(shè)備可以確保所述內(nèi)壓力腔室中的所述流體的壓力將會(huì)足以將所述水從所述設(shè)備排出。所述排放出口僅僅將會(huì)在所述內(nèi)壓力腔室中達(dá)到正確壓力后打開(kāi)。此外，所述壓力傳感器可以用來(lái)確保提供來(lái)自所述輔助流體供應(yīng)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(shè)備的所述內(nèi)壓力腔室排出。
[0023]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種水下水力發(fā)電機(jī)設(shè)備，其中所述設(shè)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(kāi)并且包含所述充注入口、所述渦輪機(jī)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