CN1089860C - 液流叶轮机 - Google Patents

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Abstract

一种海流叶轮机，至少有一个最好有多个带垂直轴或水平轴的水轮，所述的叶轮机联接于长形托架(15)上，用以锚定于流水中，以便沿垂直于水流方向延伸。所述托架(15)在形状上对垂直中央平面是对称的，为了用于双方向海水流，最好是对称翼形的。所述水轮(16)最好置于所述托架(15)之上和之下，但也可置于两个平行的托架之间。所述托架设有控制浮力的装置，例如平稳室，以便在水中升降。

Description

液流叶轮机
发明领域
本发明涉及安装于具有单向或双向潮汐流的海峡或其它海域把水流的动能转变为更易于输送的能的形式即液压能或电能的液流叶轮机或液流叶轮机装置。
背景技术
自古以来人们就一直在努力利用河流和海洋中流水的动能。很早就有人提出把水轮从木筏或平底船上浸入水中利用旋转能推磨。也有把安装在小发电机上的螺旋桨从游船上浸入水中发电的。
人们曾经数度努力把永久性液流叶轮机置于海床上。从《电子学通讯》1996年发表的16683号欧洲原子能联营研究报告了解到可以把带有各种螺旋桨的塔或其它液流叶轮机置于水系统中。此种装置由于交流能耗一直很昂贵。
还了解到可以使用带长形固定装置的薄片或叶片作螺旋桨从一边侧向伸出，所述各叶片置于水流中。这只能用于单向水流。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种其尺寸能用于广大水流区域的液流叶轮机，它适于在船坞制造并易于运到使用地点予以锚定。这种液流叶轮机应能浸入水中，露出水面的部分尽可能小。它还应能运到别的地点，可以拖到岸上维修。另一方面，重要部件应该在维修地点都有。成本应该合理并有足够的工作寿命。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种液流叶轮机，具有托架以便锚定于流水中，并设有具有垂直旋转轴的水轮，所述托架有纵长方向对着水流，总的呈对称形，两侧呈尖形，水轮的轴线位于中央，换能器位于所述托架内部用于把水轮的旋转能转换为能量的其它形式，其特征在于：托架是等比例的翼形，在其附近安装两个或多个水轮；所述托架水平地锚定于流水中，与水流方向横交；各水轮的换能器以已知的方法联接，把能量输送到消耗地点。
有了此种液流叶轮机或液流叶轮机装置就可以在大海峡和类似的海域布上换能器。尽管可以很容易地运到使用地点，作为平底船，其锚定装置又很简单，但是其大小却可以制得适于大面积的水流。根据本发明的液流叶轮机可以作为组件积木式地制造，并适于各种地点使用。它可以配置得不妨碍船只的交通，可设在有最大潮汐流的行船区域下面的区域。它可以配置在靠近海床的位置。
本发明的液流叶轮机特有的优点是不管海深如何均可发挥作用。经适当锚定，本发明的液流叶轮机可以定点于深海峡的靠近水面的位置和浅水的靠近底部的位置。
下面参照各实施例对本发明作详细说明。
附图说明
本发明显示于图中，附图中：
图1显示的是具有根据本发明第一实施例液流叶轮机的电站设在海峡中的透视图；
图2显示的是图1的液流叶轮机主要元件的部分侧视图；
图3至图5示意地显示图2之实施例的各种可供选择的方案；
而图6则显示其中一种液流叶轮机的部分侧视图。
具体实施方式
图1中显示的是两岸12、13之间由于潮汐力量水流有变化的海峡11。浸于海峡11中的是液流叶轮机(即转变流水动能的装置)14。例中的液流叶轮机14包括附有下面说明的换能器的长形托架或横梁15。托架15具有上下两个部分平直部分弯曲的表面，是对称的翼形，图2显示的是其断面图。所述翼主要位于一个水平面上。沿例中托架15配置的是五对水轮16。例中的圆筒形水轮，例如Darrieus氏或Voith氏水轮，使用时有垂直轴线。关于其尺寸，例中的水轮直径可为12米，长12米，而所述翼高可为4米，宽为25米。
图1中的例子，托架15用两根锚定索17、18锚定于海峡11中，相对由海峡11到陆上固定器19、20的方向倾斜。固定器19、20可能是合适的绞盘，用于以下述方法确定或改变液流叶轮机的位置。液流叶轮机可以通过绳索17、18浸于海峡中不妨碍船只交通的深度。也可以在浅水中以操纵绞盘周期地或临时地升降托架的办法以最佳利用水流，并在有船只经过时例如以降低液流叶轮机的办法让船只通过。还可以在安排液流叶轮机时留出船只通道，并把液流叶轮机按下述办法安排为数层的“液流叶轮机墙”。水流从表面到深层次的分布决定设计。
托架15包括如下所述的一个或若干个换能器。转换出的能通过电缆22输送到电网23或者通过液压管为驱动发电机的液压发动机提供动力。
在图2中显示了图1的液流叶轮机的断面图。托架15的中央有一个发动机室31，两边各有一个稳定室32、33。发动机室可以通过安排于其端部的顶门34从上面接触到，以便进行检查、维修。这一结构要求把液流叶轮机提升到水面位置使用顶门34。或者，它也可以采用像从托架15升出的烟囱那样的圆形通筒，或者包含一个闸门装置，可由潜水员接触到。
发动机室31有一个承载例如液压泵或发电机的旋转换能器36的底盘35。旋转换能器36有一根穿过自身的轴，以其上部37和下部38承载两个同轴的水轮16，所述轴的上、下部通过密封盒(未显示)进入发动机室。发动机室可以在共同的室内或各水轮或一组水轮设的室内有转换所述轴的旋转能的设备。发动机室可以具有大气压或者相应的水压。
稳定室32、33可以用已知的方法排空以取得正浮力，例如用于把液流叶轮机从制造地点拖到工作地点或者用于把它从使用位置提升到维修位置。填满稳定室会相应地取得负浮力让液流叶轮机下沉。
在图1的例中，液流叶轮机具有负浮力，从而悬挂于两根缆绳17和18上。另一实施例是用缆绳锚定于海床，要求定位后液流叶轮机具有正浮力，因而由锚定索迫使其向下。此种机构要求潜水员或者海床上的锚定索引导，引导到岸上的绞盘。
图3中显示的是图2的液流叶轮机的简化实施例，只在托架41的下边或上边有液流叶轮机42。
图4中显示的是另一实施例，水轮43位于两个翼形托架44、45之间，水轮43的轴有一固定于下托架45的联接头46，允许有一定的旋转。在此情况下，水轮43比前述各例显然要长些。
图5中显示的是再一实施例，有用上托架50和下托架51叠加联接起来的三排水轮47、48、49。这一结构没有潜水设备不可进入下托架。但允许用一组设备覆盖更为广大的区域。这种液流叶轮机可在倒卧状态下拖到使用地点，然后以适当地使托架50和51平衡的办法使之在水中翻转90度。
本发明可以不同结构的托架和水轮实现，水轮可以是轴向水流的也可以是径向水流的。图6中显示的是另一种液流叶轮机，它有一个带毂盘62的水螺旋桨61，所述毂盘联接在水平轴63上，所述轴以传动齿轮64联接于与托架67内的换能器66相连的垂直传动装置65。在所有情况下，换能器都可联接于各轴或者多个叶轮轴推动一根公共换能器轴(未示出)，一个换能设备只有一个换能器。托架15可用延伸到岸上设施或延伸到海床上的锚的缆绳锚定。但也可根据本发明用控制线或锚定索把液流叶轮机锚定于海床上的一个或数个塔上。
此外，也可联接于其它设备或结构上。例如可根据本发明把液流叶轮机锚定于水中的隧道桥、水中的水管或类似的结构上。
根据本发明的液流叶轮机可以细心地置于水中。海床或水面都只需很小面积。在狭窄的海峡内最好使用岸基锚定。所述托架应有足以有稳定性的下潜重量。在公海里，托架应以足够的浮力锚定于海床上。锚定系统可以如现有技术那样。在粒状地带要把桩柱跟吸入泵和喷射清淤装置一起下潜。在岩石上则要钻孔，以便用水泥连接对海床上的刚性盘预加应力的缆绳。
根据本发明的液流叶轮机可以不用人员操作，但人员可以进去维修。此种液流叶轮机可以浮到水面以便通过普通的顶门或者使用通筒触及内部、或在带闸门装置情形下由潜水员进入。也可以使用设在海岸下或海岸上从海岸通到托架的倾斜隧道和托架带有附属装置。
带水轮的托架可以在船坞或其它工业部门预制，再拖到使用地点。此外，它也可以自己推进，例如以一部电动机为一个或数个水轮或者一个特制的螺旋桨提供动力使之沿着水系移动。在使用地点可以把几个装置联在一起，也可以单个配置。所述配置可能需要一步一步操作，通过压舱材料降低托架，用锚定索联接到海岸或海床。为了调整位置也许要使用一个或数个绞盘。
在逆向水流里，这是最有利的地点，在潮汐流改变时最易定位。例如为了进行岸上修理或大修而拆卸时所述过程相反。
所述有轴的水轮和换能设备均可制成组件可替换地安装于所述托架的凹处或孔内，易于岸上维修。托架的孔可以是方的或者是圆的。所述组件可以联接于普通的电力或液压系统，把能输送到岸上并从岸上输来控制信号。
为了减少轴张力而对水轮轴的两端支撑时，托架中的一个，例如下托架，可以，例如用立于海床的支架，简化结构。水轮可以相互紧相联接，使覆盖面积大于暴露面积。

Claims (4)

1.一种液流叶轮机，具有托架(15)以便锚定于流水中，并设有具有垂直旋转轴的水轮(16)，所述托架(15)有纵长方向对着水流，总的呈对称形，两侧呈尖形，水轮的轴线位于中央，换能器位于所述托架内部用于把水轮的旋转能转换为能量的其它形式，其特征在于：托架(15)是等比例的翼形，在其附近安装两个或多个水轮(16)；所述托架水平地锚定于流水中，与水流方向横交；各水轮的换能器(36)以已知的方法联接，把能量输送到消耗地点。
2.按照权利要求1的液流叶轮机，其特征在于，它除了主托架(44)之外还包括一个相应设计的补助托架(45)，位于所述托架(44、45)之间的多个水轮，和在托架之一内的水轮的枢轴。
3.按照权利要求1的液流叶轮机，其特征在于，所述托架是完全地或部分地沉于水中的管形桥。
4.按照权利要求1或2的液流叶轮机，其特征在于，它设有为一个或若干个水轮提供动力的马达或者螺旋桨之类的使海流叶轮机在海上移动的推进装置。
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