[發明專利]用于從液體流產生功率的渦輪機系統以及相關系統和方法

在審

• 申請號: 201380020666.7
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN104246210A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: M·萊頓;J·斯蒂納;B·佩斯曼;J·羅塔;D·羅思
• 申請（專利權）人: 海德魯控股有限責任公司
• 主分類號: F03B13/08
• 分類號: F03B13/08;E02B9/06
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

相關申請的交叉引用及優先權要求

本申請要求于2012年2月18日提交的共同擁有的美國臨時專利申請61/600627的優先權，標題為“Banki?Set”，其目前未決并通過引用合并于此。

背景技術

從流動的液體(例如水)中提取能量是產生功率(例如電力)的有效途徑。當重力引起液體流動時尤其如此，例如河流從水像雨或雪一樣落下的山排水。由于云、風以及重力移動水，不需要花費力氣或能量來移動水，因此只需要從流動的液體中提取能量。

從河流中流動的水提取能量通常是通過在河上筑壩并引導大部分水流過壩進入渦輪機系統，以便通過旋轉由電導體圍繞的磁體將水流中的水壓轉換為電力來完成。這種渦輪機系統包括轉輪，其被設計為在一組狹窄的特定的流動條件下從水壓中提取能量。通過設計用于一組窄的特定的條件的渦輪機系統，該渦輪機系統可從流動的水中提取最大量的能量。兩個主要的流動條件是流動的水的速率和水在轉輪上的壓力。由于這些流動條件需要保持恒定以允許渦輪機系統提取最大量的能量，許多水壩具有泄洪道以允許進入由水壩形成的湖的過量的水離開湖，而不顯著改變流過渦輪機系統的水的條件。許多這些泄洪道簡單地引導過量的水順流而下而不從流動中提取能量，因此浪費了由重力產生的流動中的能量。

與水壩的泄洪道類似，像瀑布一樣自由下落的水通常不被引入渦輪機系統以提取一些由重力產生的能量。例如滾落在尼亞加拉瀑布的水中的能量沒有被提取。作為替代，一些接近瀑布的水被引導至渦輪機系統，其被設計為從具有一組狹窄的特定的特征的水流中有效地提取能量。許多制造工廠和污水處理廠將水從工廠排入河流、湖波或海洋中。為了適應河流的洪水期和/或海洋的漲潮，許多排放升高并因此形成瀑布。許多這些瀑布包含能量，其可被用來產生功率但卻沒有被利用。

發明內容

在本發明的一方面，一種能被可釋放地錨固在液體流(如瀑布)中并且從流動中產生功率的渦輪機系統，其包括轉輪(可操作以接收部分或全部液體流并旋轉以產生功率)、引水管道(可操作以將部分或全部液體流引向轉輪)以及引入口(可操作以將部分或全部液體流引入引水管道)。轉輪可被結合至發電機以產生電力。引水管道的長度是可調節的，以適應液體下降或瀑布的高度的變化，如果下降的頂部與底部之間的距離的波動像海洋的潮汐一樣是比較理想的。渦輪機系統還包括閥(可操作以修改流入轉輪的液體的流量)以及控制電路(可操作以確定進入引水管道的液體量，并響應于所確定的量運動閥以增加或減少進入轉輪的液體量)。此外，渦輪機系統包括錨以將該系統可釋放地保持在液體流中。

借助于錨，渦輪機系統可被快速且容易地安裝到液體流過形成下降或接近下降的結構上。從而，渦輪機系統可以根據需要被快速且容易地移動到一個或多個不同的結構上，以在液體流下降的任何地方從液體流提取能量。借助于引水管道的可調的長度，渦輪機系統可以隨著流量變化的情況被修改。因此，渦輪機系統可被用于從下降一段距離的液體流提取大量的能量，即使下降的距離隨著時間變化時。

附圖說明

圖1為根據本發明的實施方式的兩個渦輪機系統的透視圖。

圖2A為根據本發明的實施方式的圖1中渦輪機系統的局部側視圖，其示出了錨的側視圖。

圖2B為根據本發明的另一實施方式的渦輪機系統的局部側視圖，其示出了另一種錨的側視圖。

圖3A為根據本發明的實施方式的被包括在圖1中每個渦輪機系統中的引水管道的透視圖。

圖3B為根據本發明的另一實施方式的引水管道的橫截面視圖。

圖3C為根據本發明的又一實施方式的引水管道的透視圖。

圖4為根據本發明的實施方式的被包括在圖1中每個渦輪機系統中的引入口的透視圖。

圖5A為根據本發明的實施方式的圖1中每個渦輪機系統的一部分的橫截面視圖，其示出了被包括在每個渦輪機系統中的閥。

圖5B為根據本發明的實施方式的流過圖5A所示的閥的液體的示意圖。

圖6為根據本發明的實施方式的被包括在圖1中每個渦輪機系統中的控制電路的示意圖。

圖7為根據本發明的實施方式的被包括在圖1中每個渦輪機系統中的轉輪的透視圖。

圖8A和8B為根據本發明的另一實施方式的轉輪的視圖。

圖9A和9B為根據本發明的又一實施方式的轉輪的視圖。

圖10為根據本發明的實施方式的被包括在圖1中渦輪機系統中的堤壩的透視圖。

圖11為根據本發明的實施方式的下降傾斜小于90°的渦輪機系統的示意圖。