專利名稱：利用海浪能量的渦輪機系統(tǒng)的制作方法
利用海浪能量的渦輪機系統(tǒng)
本發(fā)明涉及一種利用海浪的渦輪機系統(tǒng)，其將海浪蘊含的能量轉化成電
能。在歐洲專利申請EP 0 000 441 A1和英國專利申請GB 2 250 321 A等中都公開了類似的這種渦輪機系統(tǒng)。
所述的此類系統(tǒng)都是按照以下方式設計的:其包括一個下端敞開的腔體，
該敞開端浸入海水中，該腔體的上端同樣具有一個開口。該系統(tǒng)進一步包含一個用于引導空氣流的管道，所述管道在開口端連接至腔體的上端開口。在所述管道中設置有一個附接在其中的能量單元，該能量單元通過一個渦輪轉子同軸連接所述管道，或者也可通過一個發(fā)電機驅動連接該渦輪轉子。
海浪導致所述腔體中海水的水平面不斷地上升和下降，海浪的這種運動在腔體屮不斷發(fā)生。水平面的每--次上升都引發(fā)腔體中-'定雖二空氣被替換。當水平而上升并且海水通過上端開口流入腔體時，空氣被排出，同時該空氣也流經內部安裝冇渦輪機的管道。氣流驅動渦輪以及相應的發(fā)電機，從而產生電能。
當水平面下降時，在腔體屮發(fā)生同樣的過程--_-只是氣流方向相反而已?！秎i機械上可以實現讓渦輪機轉子沿著--個并且一直相同的旋轉方向轉動，而
不受氣流方向的影響，這種具體的實現方法在專利GB 1 595 700 B屮有詳細的敘述。
無窮無盡的海浪能量存在于世界上的海洋之中。10米深的海浪能量的全年中位數可達到10kW/m的等級，40米深的話，則可達到50kW/m的等級。雖然，對如此豐富的現有能量的經濟利用可以使得每千瓦(特)小吋的電能成本極具有競爭力，然而，很多裝置系統(tǒng)都不能在一個可接受的成木上，將這種大自然所提供的不間斷、可再生的能量轉化為經濟上可用的能:說。 一種裝置系統(tǒng)方法的經濟價值通常非常嚴重地依賴于效率的程度，這也就限制了該裝置系統(tǒng)發(fā)揮其影響力。
本發(fā)明的目的在于按照對前述類型的系統(tǒng)設計，從而改進所述裝置系統(tǒng)以提高其效率。
獨立權利要求所公開的各個技術特征被用來解決上述問題。本發(fā)明公開了以下內容
在用于將海洋能量轉化為電能的渦輪機系統(tǒng)中，各種顆粒型沉積物聚集在轉子葉片的表面，所述沉積物從流經渦輪機管道的氣流中沉淀下來。即便氣流中不含任何液態(tài)形式的水，這樣情況也會發(fā)生。這是因為，所述氣流位于潮濕的環(huán)境中并且也包含了海鹽。這樣，在最初的時候，就形成了沉淀，然而這種沉淀起初不能通過肉眼觀察得到，因而其至今--直沒有引起足夠的取視。這種沉淀具有-定得粗糙度，其會在邊界曲面至轉子葉片處使氣流停滯或導致氣流偏轉，W此降低了渦輪機以至整個系統(tǒng)的效率等級。所述的粗
糙部分同樣也可由有機物質所形成，如一定時間后生長在轉子葉片Jr-的冇機物。
相應地，由此設計出了該問題的技術方案，即采用一個步驟來保持轉子葉片表面千凈而不產生前述的沉淀所帶來的沉積物，或者即便已經產生沉積物，該歩驟可以將其除去。
根據本發(fā)明的解決方案包括多種町選方式。其中最簡單的歩驟就足釆用一組噴嘴來向轉子葉片上噴射液體介質流，例如，水。重要的是，所述介質具有溶解位于轉子葉片表面上的鹽的能力。因此，即便是海水也是可以考慮的。在每-方式中，七述處理歩驟可以采用連續(xù)處理或者間歇處別.。
也可以考慮將轉子葉片放置在一定壓力下的均勻噴霧或蒸汽K來替代
5使用液體流。
在實際操作中，上述方法取得了極大的成功，由于清洗了葉片，效率等級可以得到顯著地提高。
本發(fā)明也可以用于直接利用海浪能量。例如，可以考慮將泵中加入用于海水脫鹽系統(tǒng)的元件。在任何情況下，本發(fā)明也可以用于不能將機械能轉化為電能，即沒有發(fā)電機的系統(tǒng)。
本發(fā)明將參照附圖進行說明，其詳述如下。


圖1為本發(fā)明海浪能量發(fā)電站的示意圖。
圖2是圖1的海浪能量發(fā)電站的垂直截面視圖。
圖3是作為能量生成單元的韋爾斯渦輪機(Wells-Turbine)的透視圖。圖4是圖3的部分結構的局部放大示意圖。閣5是圖4的部分結構的局部放大視圖。
閣6是渦輪機的葉片的結構示意圖，所述葉片的邊緣區(qū)域上具有沉積物。閣7是與軸向速度和切向速度關系有關的效率程度改進(之前/之后)的閣表。
如圖1所示的海浪能貴發(fā)電站位于海岸區(qū)域，并最好設貨在一個漏斗形的海灣處，這種海灣內部聚集有高度集中的能量，并且該海灣連接遠海。而海水不斷運動--一參見在本圖中發(fā)電站的海浪2，實質上只有一個腔體1可以被看到。
所述腔體在底部敞開，如圖2所示。所述海浪2到達腔體1，隨后導致腔體內部的水位在較低的水位和較高的水位之間沿垂直方向上升和下降具體詳見圖2中的兩個垂直箭頭。
當水位.卜.升吋，腔體l內部的空氣向上排出，其沿著彎曲的箭頭流動，并通過上端開口 3流出腔體1。通道4連接上端開口 3，并包含一個能量產生單元5。所述能量產生單元5前面設有一個瓣闊6。圖3至6逐步清晰地公開 了能量產生單元5的結構設計。如圖3所示， 一個管道渦輪機5具有一個管 道5.1，在運轉過程中，空氣流動并通過該管道5.1從腔體1中排出。
所述管道渦輪機是一個轉子以相同的轉動方向進行旋轉的渦輪機，其不 受空氣流的影響，具體參見專利申請GB A 1 595 700。
如圖3所示，所述管道渦輪機進一步包括兩個轉子5. 2、 5.3， 二者同軸 安裝在管道5.1上并被管道5. 1所環(huán)繞。所述兩個轉子5. 2、 5. 3向發(fā)電機 5.4運轉，因此設計安裝的所述轉子5. 2、 5.3始終以相同的轉動方向旋轉， 不受進入管道5.1的空氣流的影響，這是必須并且具有技術優(yōu)勢的，因為腔 體l內部水面上升時空氣流流向內陸，當水面下降時空氣流流向大海。
發(fā)電機5. 4將電能傳遞至圖中未示出的輸電網。
如圖4和5所示，釆用了一個噴霧嘴5.5，其連接一個噴劣水管5.6。 通常而言，所述噴水管5.6卜.連接有若干噴霧嘴，且成一直線地排布，以使 得噴霧水流或泄漏水流或滴下水流可以打在所述兩個轉子5. 2和5. 3的葉片
閣6所示的是渦輪機葉片進口或出口邊緣的具有一定數賈的結品鹽。如 果該渦輪機在建造時沒有采用本發(fā)明的方法步驟加以預防，則在數周或者數 月的運轉后，這種沉積將達到一個相當大的量，如圖5轉子葉片7上的沉積 物8如剖面圖所示。
如圖7的圖表展示了沖擊轉子葉片的空氣速度和轉子的外圍轉速之間的 關系Fi，圖標的縱坐標是渦輪機效率ri。因此，該環(huán)狀曲線展現了在使用液 體處理渦輪機葉片后的效率n的程度，而扇形體則展現了一系列沒有使用本 發(fā)明結構的效率n的程度。數字標注 1腔體
2海浪 3腔體開口 4通道
5能量產生單元 5.1管道 5.2轉子 5.3轉子 5.4發(fā)電機 5. 5噴霧嘴 5.6噴水管 6瓣閥 7轉子葉片 8沉積物
權利要求
1、一種利用海浪(2)能量的渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，包含一個腔體(1)，在其下端和上端相應設有一個開口(3)；一個管道(5.1)，其兩端敞開用于引導空氣流；所述腔體(1)的下端侵入海水中，并且其上端的開口(3)連接所述管道(5.1)的一個末端；一個共軸連接的能量單元(5)，其被管道(5.1)所環(huán)繞；一個噴霧單元(5.5、5.6)，其連接一個用于溶解鹽的液體介質源或氣體介質源或蒸汽介質源，并將該噴霧介質施加在轉子葉片上。
2、 如權利要求1所述的渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，所述能量單元(5)包括 至少一個具有轉子葉片的渦輪轉子(5.2、 5.3)和一個發(fā)電機(5.4)，所述 發(fā)電機(5.4)同軸安裝在所述轉子(5.2、 5.3)上并與其驅動連接。
3、 如權利要求1或2所述的渦輪機系統(tǒng)，其特征在于，釆用/…個成多個 的渦輪轉子(5.2、 5.3)。
4、 如權利要求1至3屮任一權利要求所述的渦輪機系統(tǒng)，其特征在于-，每 --轉子保持其轉動方向，且不受空氣流方向的影響。
5、 如權利要求1至4中任一權利耍求所述的渦輪機系統(tǒng)的操作方法，K特 征在于，所述噴霧單元是問歇性運轉的。
6、 如權利要求5所述的渦輪機系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，所述轉f葉 片包括粗糙度及其他特性的表面情況，被--個傳感器所捕捉，隨后該傳感器 據此產生一個信號，從而通過該信號開啟所述噴霧單元運轉。
7、 如權利要求5或6所述的渦輪機系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，所述噴 劣介質是水。
8、如權利要求5或6所述的渦輪機系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，所述噴霧介質是海水。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用海浪能量的渦輪機系統(tǒng)，其具有一個下端和上端相應設有開口的腔體、一個兩端敞開用于引導空氣流的管道，所述腔體的下端侵入海水中并且其上端開口連接管道的一段，還包括一個同軸安裝在至所述管道并且其環(huán)繞的能量單元以及一個用于清洗轉子葉片的裝置，從而避免所述轉子葉片上形成礦物沉積。
文檔編號F03B11/00GK101675242SQ200780050805
公開日2010年3月17日 申請日期2007年11月29日 優(yōu)先權日2006年12月4日
發(fā)明者威廉·肯尼思·倜茲, 珍妮特·里斯 申請人:沃易斯專利有限公司