專利名稱：用于在現(xiàn)有的集水區(qū)處的改進(jìn)的水力發(fā)電的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電系統(tǒng)，更具體地涉及用于在現(xiàn)有的集水區(qū)處的改進(jìn)的水利發(fā)電的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的從諸如水壩和水閘系統(tǒng)的預(yù)先存在的蓄水提取電力的嘗試包括建立臨時(shí)圍堰、排出圍堰內(nèi)的體積的水和為基礎(chǔ)設(shè)施“在干地”中挖掘深坑，以便支撐發(fā)電站及其裝備免受靜態(tài)和動(dòng)態(tài)負(fù)載。由于臨時(shí)圍堰及其他基礎(chǔ)設(shè)施非常高的成本，所以可用低的凈落差的系統(tǒng)為“常規(guī)的”水利發(fā)電帶來邊際機(jī)會。存在許多具有有效的航運(yùn)閘和不使用的輔助水閘的閘壩環(huán)境。盡管不大可能，但是當(dāng)可能時(shí)，對將來的航行使用輔助水閘的需求將需要常規(guī)的水力發(fā)電系統(tǒng)不可用的可移除的水力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此外，項(xiàng)目發(fā)展、工程設(shè)計(jì)、 許可證的發(fā)給、裝備制造、土木建筑和試運(yùn)行的長研制周期(長達(dá)8年)的經(jīng)濟(jì)效果會使得一成不變的常規(guī)/傳統(tǒng)的水利發(fā)電系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上不切實(shí)際，并且有時(shí)在物理上和在操作上也不切實(shí)際。

發(fā)明內(nèi)容
在存在攔蓄水的場所存在對發(fā)電模塊的可配置系統(tǒng)和用于插入的支撐框架的需求。在其他場所中，閘壩結(jié)構(gòu)具有用于將不使用的集水區(qū)用于水力發(fā)電的很大的潛能。通過在現(xiàn)有的水壩內(nèi)工作，使得對環(huán)境的影響最小，并且當(dāng)與常規(guī)的水利發(fā)電相比時(shí)降低總的安裝成本和均化發(fā)電成本(LCOE)。在有些情況下，現(xiàn)有的輔助水壩基礎(chǔ)設(shè)施從來未被使用(因?yàn)樵谟行┣闆r下其部分地完成)，并且由于種種原因可能永遠(yuǎn)都不會使用在許多場所存在的附加的水間。在一些實(shí)施例中，還可在存在水體并且具有使水的一部分流動(dòng)通過本發(fā)明的框架的能力的任何場所使用本發(fā)明的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，示出一種通過蓄水用于發(fā)電的設(shè)備，具有可選擇性地漂浮和移動(dòng)的框架，其設(shè)置在流動(dòng)水的通道內(nèi)；多個(gè)發(fā)電單元，其在框架中布置在預(yù)定位置中，各單元由安裝在框架中的連結(jié)(interlock)疊置模塊組成，包括發(fā)電機(jī)模塊、一個(gè)或多個(gè)隔離模塊和渦輪模塊；可移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其在框架之上，用于將模塊降低和提升到框架上的預(yù)定的位置中，渦輪模塊設(shè)置成從水的流動(dòng)接收能量，其中渦輪模塊通過每個(gè)單元內(nèi)渦輪的運(yùn)動(dòng)將由攔蓄水產(chǎn)生的勢能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能/動(dòng)能，并且渦輪模塊繼而驅(qū)動(dòng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，示出一種通過蓄水用于發(fā)電的設(shè)備，具有可浮動(dòng)的框架，其設(shè)置在水的通道或水體內(nèi)；多個(gè)發(fā)電單元，其在框架中位于預(yù)定位置中，該單元由安裝在框架中的連結(jié)疊置模塊組成，包括發(fā)電機(jī)模塊和渦輪模塊，并且各單元設(shè)置成從通過框架的水的運(yùn)動(dòng)接收能量。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，示出一種設(shè)置在水體周圍具有用于發(fā)電單元的插入的預(yù)定位置的間門，具有至少一個(gè)可互換的渦輪，其設(shè)定在框架中的預(yù)定位置中；至少一個(gè)電力生成裝置，其相對于渦輪及其在所述框架內(nèi)的預(yù)定位置疊置在豎向位置中；至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件，其用于使至少一個(gè)可互換的渦輪與電力生成裝置接合，以形成發(fā)電單元，其中至少一個(gè)可互換的渦輪和至少一個(gè)電力生成裝置協(xié)作，以產(chǎn)生電力。這樣的系統(tǒng)包括“斜的”或其他下游支撐件，以抵消翻轉(zhuǎn)力，并分布來自攔蓄水的、施加在所述框架上的水平剪切負(fù)載。


附圖構(gòu)成該說明書的一部分，并包括本發(fā)明的可以各種形式體現(xiàn)的示例性實(shí)施例。應(yīng)理解的是，在有些情形下，可夸大或放大地示出本發(fā)明各個(gè)方面，以便于對本發(fā)明的理解。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的蓄水閘壩結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的空水閘框架模塊。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例具有渦輪、隔離件和發(fā)電機(jī)模塊及龍門架的水閘框架模塊。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例作為自持水上船體的浮動(dòng)且可壓載的沉箱和水閘框架。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例位于水閘中的空水閘框架模塊。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例具有用于支撐基礎(chǔ)設(shè)施的選擇中的一個(gè)選擇的水閘框架模塊的側(cè)視圖。圖7A示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例具有疊置的渦輪、隔離件和發(fā)電機(jī)模塊的電力組件的透視圖。圖7B示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例具有疊置的渦輪、隔離件和發(fā)電機(jī)模塊的電力組件的側(cè)視圖。圖8A示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的空發(fā)電機(jī)框架模塊的透視圖。圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的空發(fā)電機(jī)框架模塊的平面圖。圖8C示出具有線A-A的空發(fā)電機(jī)框架模塊的側(cè)視圖。圖8D是沿圖8C的線A-A的視圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的隔離件框架模塊的透視圖。圖IOA示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的渦輪框架模塊的透視圖。圖IOB示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的具有會聚管和分叉管(分別為渦輪的入口管和尾水管)的渦輪的示意性透視圖、以及將所述管道附接至可移除內(nèi)部渦輪框架的方法。
具體實(shí)施例方式傳統(tǒng)的航運(yùn)閘壩(“L&D”)為蓄水類型，其以兩種方式便于河流洪水控制和航運(yùn) 1)通過控制河流的流動(dòng)，從而調(diào)節(jié)高于和低于水壩產(chǎn)生的水池的水位，以便提供洪水控制和對航運(yùn)足夠深的通道；和2、通過確定水間的循環(huán)數(shù)并調(diào)節(jié)在間門之間的水位，以便提升或降低通過閘壩的船舶。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)一種框架，其結(jié)合一組互連的水力發(fā)電渦輪發(fā)電機(jī)，并使用由現(xiàn)有的蓄水壩提供的“落差”(或水的豎向水位差)勢能，以產(chǎn)生聯(lián)合水力發(fā)電設(shè)施。通過給傳統(tǒng)的閘門補(bǔ)充新的結(jié)合創(chuàng)新的水力發(fā)電渦輪系統(tǒng)的框架，現(xiàn)有的蓄水壩閘變成一種水力發(fā)電設(shè)施。該水間框架還可在各種各樣的場所得到使用，包括攔蓄水庫、運(yùn)河、溝渠、發(fā)電廠處的排放水的水壩及存在攔蓄水的其他場所。水間框架模塊還可通過添加裝備以提升和降低航運(yùn)水閘或在一個(gè)或多個(gè)鉸接元件上打開航運(yùn)水閘來用于航運(yùn)水閘中。在該構(gòu)造中，可以有效地替換間門。還可使用可浮入和浮出水間以允許進(jìn)行航運(yùn)的浮式沉箱(船體)。在典型的航運(yùn)水閘中，存在通常稱為上游閘門和下游閘門的兩組門。每個(gè)閘門通常由兩個(gè)門組成(存在使用單個(gè)門的情形)；當(dāng)閘門的門關(guān)閉時(shí)，它們橫跨水閘的整個(gè)通道。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)計(jì)設(shè)想的是，多個(gè)大的、模塊化的、互連且可互換的渦輪將被安裝在可移動(dòng)的框架中，所述可移動(dòng)的框架可替換航運(yùn)閘中的一個(gè)或多個(gè)閘門，其中每個(gè)渦輪連接至其自己的發(fā)電機(jī)。在優(yōu)選實(shí)施例中，框架可具有兩個(gè)或更多個(gè)渦輪。在可浮動(dòng)的框架中，可存在由發(fā)電機(jī)和渦輪的組合組成的多個(gè)發(fā)電單元，并且框架可橫跨通道的寬度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)計(jì)設(shè)想的是，可由安裝在組件之上的便宜的橋式起重機(jī)從渦輪/發(fā)電機(jī)的框架沿豎向移除該渦輪/發(fā)電機(jī)，以便于維護(hù)。另外，這些發(fā)電機(jī)框架或渦輪框架可重新定位到預(yù)定的位置中。轉(zhuǎn)向圖1，示出具有溢洪道30的閘壩20，其中水沿箭頭的方向流動(dòng)。位于左側(cè)的是用于航運(yùn)用途的有效水閘22和不完整的并且未使用的水閘23。水閘22可具有使駁船 36以常規(guī)方式移動(dòng)通過水間的拖船34。有效水間22的使用不防礙根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)電，并且發(fā)電也不防礙水閘22的正常使用干涉。停用的水閘23可用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的水閘框架模塊觀的插入。位于水閘23的入水點(diǎn)之前的上游的是碎屑網(wǎng)篩 M，其限制大的碎屑進(jìn)入水閘框架模塊的流動(dòng)路徑。位于水閘框架模塊觀之前的閘門沈可打開，以允許通過水間框架模塊的水的流動(dòng)并發(fā)電。水間框架模塊觀優(yōu)選地在與其最終部署不同的位置處預(yù)先構(gòu)成，然后利用以下更詳細(xì)地描述的可壓載的駁船或者沉箱式水上船體結(jié)構(gòu)浮動(dòng)就位。類似地，并且如以下更充分地描述地，用于安置在框架內(nèi)的各個(gè)模塊可不在現(xiàn)場預(yù)制，并在完成系統(tǒng)的位置處移動(dòng)就位。這允許模塊化和結(jié)構(gòu)適合在現(xiàn)場外的不同環(huán)境被裝配并且然后水閘框架在期望的位置中被安置。子框架可疊置，并具有特定的銷組件，以在框架內(nèi)的放置期間使內(nèi)部模塊自動(dòng)地對準(zhǔn)。就需要任何樁和樁帽以安裝水閘框架模塊的方面來說，樁和樁帽可完全浸沒并低于預(yù)期用于航運(yùn)的水平。這樣，水間框架的插入所需的最低限度的預(yù)設(shè)樁降低在現(xiàn)場的結(jié)構(gòu)需求。以下結(jié)合附圖6更充分地描述樁。圖2示出空水閘框架模塊40，其具有用于將內(nèi)部模塊裝載到設(shè)計(jì)成容納渦輪框架模塊44、一個(gè)或多個(gè)隔離件模塊46和發(fā)電機(jī)模塊48的空間中的龍門架組件42。稍后在圖 7A和7B中示出的疊置模塊容納在由標(biāo)識43指示的空間中。水閘框架40可以在安裝時(shí)由支撐件50穩(wěn)定住。龍門架組件42安裝在主要水間框架模塊之上，以便于本發(fā)明的各種部件的安裝。龍門架組件42可定位成用于將各個(gè)模塊放置在識別三個(gè)代表性的位置的多個(gè)分開的位置52中。如圖3中更充分地描述地，每個(gè)模塊可架空地安裝在水位線上方。這些部件中的每一個(gè)(渦輪、隔離件和發(fā)電機(jī))可通過可沿框架的長度操作的龍門起重機(jī)、橋式起重機(jī)或其他滾動(dòng)類型的起重機(jī)的使用降低到框架或水閘中的位置中。圖3示出具有多個(gè)已就位的發(fā)電機(jī)63的部分裝載的水閘框架60。龍門架組件42 使發(fā)電機(jī)框架模塊62沿龍門架組件的縱向軸線移動(dòng)，并使選擇的部件位于其框架位置之上以便于安裝。作為說明性的示例，從浮倉90 (在圖5中示出)裝載發(fā)電機(jī)模塊62，并且該發(fā)電機(jī)模塊62被提升至龍門架組件42的高度，用于在期望的位置之上沿龍門架組件42 的縱向軸線移動(dòng)。圖3示出具有整體的發(fā)電機(jī)64的發(fā)電機(jī)框架模塊62，該發(fā)電機(jī)框架模塊62由龍門架移動(dòng)以安置到其操作位置中。以類似的方式，渦輪框架模塊68已預(yù)先移動(dòng)就位，并且被降低到其合適的槽中。在某些實(shí)施例中可采用滑門66 (疊粱(stop log))，以允許通過特定的渦輪(在這種情況下渦輪框架模塊68中的渦輪)的選擇性的水流?；T 66可由本領(lǐng)域眾所周知的機(jī)械的、氣動(dòng)的或液壓的機(jī)構(gòu)操作，并且以阻尼方式這樣做，以更加容易地打開和關(guān)閉門。滑門66還可在一個(gè)邊緣上具有翼片構(gòu)造，以便于在所述門的周圍的流動(dòng)和在移動(dòng)期間對門更好地阻尼。龍門架組件42可構(gòu)造成單獨(dú)的模塊，使得其在初始的系統(tǒng)安裝期間可在現(xiàn)場或接近現(xiàn)場安裝在框架60上。當(dāng)組件的河流運(yùn)輸必須在高度限制結(jié)構(gòu)(低橋、電力電纜等)下通過時(shí)，該選擇從根本上帶來了改善的物流。圖4示出具有位于漂浮隔室82、84和85上方的示意性整體的水閘框架模塊86的可壓載沉箱浮動(dòng)結(jié)構(gòu)80。主壓載艙85提供浮力，以支撐由內(nèi)部框架模塊86帶來的負(fù)載。 縱傾平衡水艙82和84可用于浮力的附加控制。在沉箱浮動(dòng)結(jié)構(gòu)80的底部處的是提供穩(wěn)定和進(jìn)一步的壓載的混凝土壓載艙88。沉箱結(jié)構(gòu)80可具有與船體等共有的任何各種船用結(jié)構(gòu)。沉箱結(jié)構(gòu)是用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的水閘框架模塊的運(yùn)輸和定位的可壓載船體。這樣的沉箱的建筑和結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域?yàn)榇蠹宜熘?，并且在此不必進(jìn)一步詳細(xì)描述。然而，在本領(lǐng)域中沒有描述具有用于運(yùn)輸?shù)拇w的便攜式的并且可移除的水利發(fā)電系統(tǒng)。在本發(fā)明的許多實(shí)施例中，可能需要將水閘框架模塊安裝在更永久的結(jié)構(gòu)上而不是在此描述的浮動(dòng)或漂浮船體上。然而，在一些構(gòu)造中，水閘框架模塊優(yōu)選地安裝在某種浮動(dòng)結(jié)構(gòu)上， 該浮動(dòng)結(jié)構(gòu)更容易由拖船或其他水上運(yùn)載工具引導(dǎo)就位。圖5示出鄰近閘門沈的安裝好的水閘框架60，用于通過水閘由蓄水發(fā)電。閘門沈必須打開，以允許水穿過水間框架60，從而產(chǎn)生能量。駁船90緊臨龍門架42設(shè)置，以允許龍門起重機(jī)容易附接至例如發(fā)電機(jī)框架模塊62或渦輪框架模塊68。當(dāng)選擇每個(gè)期望的模塊以進(jìn)行安裝時(shí)，龍門架組件42使模塊離開駁船90移動(dòng)，直到水閘框架60的合適的高度，并繼而在期望的模塊將被安裝的水間框架中的位置之上移動(dòng)。駁船90和龍門架42還可用于維護(hù)操作、移除現(xiàn)有的模塊和安裝替換。發(fā)電機(jī)、隔離件和/或渦輪框架模塊中的每一個(gè)可容易地并且有效地移入其在由發(fā)電機(jī)和渦輪的組合形成的發(fā)電單元的陣列中的位置。如以下更充分地描述地，用于特定的發(fā)電單元的發(fā)電機(jī)和渦輪互連，以在渦輪運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電力。 在圖5所示的特定的實(shí)施例中，存在九個(gè)發(fā)電機(jī)/渦輪的組合。通過利用并聯(lián)的多個(gè)單元， 不需要可變的邊閘，因?yàn)槎鄦卧獦?gòu)造以小的步幅提供流量降低(在附圖所示的九個(gè)單元的情況下，通過關(guān)掉各個(gè)渦輪能以11. 的步幅調(diào)節(jié)流量)。這樣，渦輪/發(fā)電機(jī)的組合的各個(gè)部件是模塊化的、可移除的并且可互換成多個(gè)預(yù)定的構(gòu)造。這通過改變隔離件的尺寸和水閘框架模塊的總高度還允許渦輪、發(fā)電機(jī)和隔離件的組合的豎向尺寸的變化。在某些條件下，即使不產(chǎn)生電，系統(tǒng)也可通過允許水穿過門然后穿過渦輪口來重新構(gòu)造成用作替代性的溢洪道。這樣，系統(tǒng)產(chǎn)生以前不存在的調(diào)節(jié)的溢洪能力。圖6示出具有設(shè)置成通過入口管116接收水的渦輪102的水閘框架模塊100的側(cè)視圖，該入口管116可以是裝配式結(jié)構(gòu)或諸如管路的預(yù)制混凝土。水閘框架模塊上游的水由于其表面115較高的高度而具有落差勢，并通過入口管116流過渦輪102并流出尾水管 114形成尾水119而產(chǎn)生能量，該尾水管114同樣可以是裝配式結(jié)構(gòu)或由預(yù)制混凝土制成。 渦輪102通過驅(qū)動(dòng)連接至發(fā)電機(jī)106的鏈或皮帶104的中間軸(中間動(dòng)軸)117的鏈傳動(dòng)系統(tǒng)105而可操作地連接至發(fā)電機(jī)108，該鏈傳動(dòng)系統(tǒng)被從與渦輪的推進(jìn)器組件一體的防護(hù)罩118外部地驅(qū)動(dòng)。該系統(tǒng)還用作速度遞增件。優(yōu)選地，渦輪102在無邊閘或變螺距葉片的情況下利用船用定螺距推進(jìn)器。如容易顯而易見地，渦輪與發(fā)電機(jī)之間操作性的機(jī)械連接由于它們低于水位線，所以不需要潤滑劑，因此軸承是水潤滑的。該設(shè)計(jì)是對環(huán)境較安全的，并提供機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件較容易的維修。替代性地，經(jīng)由防護(hù)罩118來自渦輪102的動(dòng)力可通過經(jīng)由另一齒輪直接或間接連接至發(fā)電機(jī)106的小齒輪和小齒輪軸(未示出)傳遞至發(fā)電機(jī)。在該實(shí)施例中，動(dòng)力在不需要中間皮帶或鏈的情況下從轉(zhuǎn)動(dòng)的保護(hù)罩被傳遞，這在有些設(shè)定下可產(chǎn)生更優(yōu)選的結(jié)果。在利用在此公開的技術(shù)的封閉式模塊化系統(tǒng)中的具有小齒輪和軸的直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的使用在較高的電力應(yīng)用或者較高的旋轉(zhuǎn)速度中具有潛在的益處。水閘框架模塊100安裝在樁帽124上，該樁帽低于淤泥線107安置到樁122上，樁 122已被敲入、推入或以其它合適的方式置入土壤112。樁帽IM在它們的頂部低于航運(yùn)水平的情況下完全被浸沒。替代性地，在具有能支承水間框架模塊系統(tǒng)的重量的結(jié)構(gòu)板的水閘中，水閘框架模塊可直接安置在結(jié)構(gòu)元件上，以使負(fù)載遍布寬的區(qū)域，從而避免需要穿透現(xiàn)有的地下結(jié)構(gòu)和土壤。圖7A示出豎向疊置的單個(gè)發(fā)電機(jī)框架模塊、隔離模塊和渦輪框架模塊的透視圖， 而圖7B示出豎向疊置的單個(gè)發(fā)電機(jī)和渦輪的組合的立面圖。在圖7A和7B所示的實(shí)施例中，動(dòng)力在無中間皮帶或軸的情況下直接經(jīng)由鏈傳動(dòng)或皮帶104從渦輪102傳遞。這些附圖示出不使用中間軸的替代性驅(qū)動(dòng)構(gòu)造。附圖還示出兩個(gè)隔離件模塊的使用，其中較小的隔離件模塊在較大的隔離件模塊上方。渦輪102示出可操作地連接至位于發(fā)電機(jī)框架模塊110中的發(fā)電機(jī)106。為了容易觀察，隔離件模塊120僅在圖7B中示出，但優(yōu)選地位于渦輪102上方和發(fā)電機(jī)框架模塊110下方。在圖7B中部分地示出的隔離件模塊120是結(jié)構(gòu)化單元，其可降低到水閘框架模塊內(nèi)的位置中，并可構(gòu)造成滿足現(xiàn)場特定的高度需求。還示出的是輔助隔離件模塊121，其在某些構(gòu)造中對于較高的凈落差應(yīng)用可能需要使發(fā)電機(jī)與渦輪進(jìn)一步分開?？蓮乃l框架模塊移除并在不到一天的時(shí)間中替換裝備或電力模塊的整個(gè)豎向列，包括渦輪102、中間驅(qū)動(dòng)鏈104、隔離件模塊120和發(fā)電機(jī)模塊110。如以上更充分地描述地，單個(gè)發(fā)電機(jī)和渦輪的組合的各種部件可經(jīng)由安裝在水間框架模塊之上的龍門起重機(jī)被降低，并插入其在渦輪/發(fā)電機(jī)陣列中的位置內(nèi)。在某些實(shí)施例中，存在由可變尺寸的隔離件分開的渦輪和相配合的發(fā)電機(jī)，該可變尺寸的隔離件全部在門中開槽以形成接納槽。這樣，渦輪/發(fā)電機(jī)組合的各個(gè)部件是模塊化的、可移除的并且可互換至預(yù)定的位置。通過改變隔離件的尺寸還允許渦輪、發(fā)電機(jī)和隔離件的組合的豎向尺寸的變化，以使不同的高度適應(yīng)特定位置處存在落差。在優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)可以是低成本現(xiàn)貨OEM發(fā)電機(jī)(感應(yīng)、DC、AC、同步、永磁體等等)，其利用當(dāng)前由風(fēng)力渦輪及其他工業(yè)驅(qū)動(dòng)的最新的系統(tǒng)技術(shù)。此外，通過利用簡單的鏈和皮帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而不需要齒輪箱，這利用現(xiàn)場可替換、容易監(jiān)測并維修的解決方案加快了速度。圖8A、8C和8D分別以透視圖、前視圖和沿圖8C的截面A-A示出空發(fā)電機(jī)框架模塊110。圖8B示出格柵支撐件140的細(xì)節(jié)。安裝在格柵支撐件140上的是用于安裝發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)支撐件144。格柵支撐件140提供用于發(fā)電機(jī)的附加支撐并構(gòu)成發(fā)電機(jī)框架模塊110的基底。銷146位于框架模塊110的四個(gè)角部上，并示出位于隔離件模塊120和渦輪模塊102上，并為在彼此之上的不同模塊的疊置提供自動(dòng)定心安裝點(diǎn)。如圖8A和8C所示的突出部148為模塊提供吊點(diǎn)。圖9示出如先前所描述的用于插入渦輪模塊與發(fā)電機(jī)模塊之間的隔離件模塊 120。在隔離件模塊120的底部上的是用于如在圖8A中所描述的銷146可配合的接合的接納孔或凹陷(未示出)。渦輪、發(fā)電機(jī)和隔離件模塊中的每一個(gè)具有用于可配合的接合的接納孔或凹陷。隔離件模塊120可具有任何的各種高度以適應(yīng)特定需求的構(gòu)造，或者可以是多個(gè)隔離模塊的豎向疊置。圖IOA示出渦輪框架模塊102，以局部形式示出渦輪的入口管。圖IOB以示意性形式示出會聚入口管135和分叉出口管(尾水管)130。如先前在圖 6中所描述地，轉(zhuǎn)動(dòng)保護(hù)罩118連接在兩管道之間，用于渦輪經(jīng)由大的鏈輪到驅(qū)動(dòng)鏈或皮帶并因此到發(fā)電機(jī)的可轉(zhuǎn)動(dòng)的接合。應(yīng)理解的是，在此描述的特定的實(shí)施例作為例證示出，而不是作為本發(fā)明的限制。 本發(fā)明的主要特征在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下可用于各種實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員僅利用例行試驗(yàn)將認(rèn)識到或能夠確定在此描述的特定程序的許多等同物。這樣的等同物被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并受權(quán)利要求的保護(hù)。可根據(jù)本發(fā)明在沒有不適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)的情況下作出并執(zhí)行在此公開并要求保護(hù)的所有組成和/或方法。盡管已根據(jù)各種實(shí)施例描述了本發(fā)明的組成和方法，但對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，其他的變化在不偏離本發(fā)明的概念、精神和范圍的情況下可應(yīng)用于在此描述的組成和/或方法和方法的步驟或步驟的序列。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的所有這些相似的替代和修改被認(rèn)為在如由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神、范圍和概念的范圍內(nèi)。
9
權(quán)利要求
1.一種用于通過蓄水發(fā)電的設(shè)備，包括可選擇性地運(yùn)輸?shù)目蚣?，該框架設(shè)置在攔蓄水的蓄水區(qū)內(nèi)或連接至所述蓄水區(qū)；多個(gè)發(fā)電單元，所述發(fā)電單元在所述框架內(nèi)位于多個(gè)預(yù)定位置中；所述發(fā)電單元由安裝在所述框架中的連結(jié)疊置模塊構(gòu)成，包括發(fā)電機(jī)模塊和渦輪模塊；所述發(fā)電單元設(shè)置成從蓄水接收能量，其中，所述發(fā)電單元借助于水通過渦輪的運(yùn)動(dòng)和每個(gè)所述發(fā)電單元內(nèi)的渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來轉(zhuǎn)換所述能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通過蓄水發(fā)電的設(shè)備，其中，單元包括至少一個(gè)渦輪模塊和用于將所述渦輪選擇性地定位在所述多個(gè)預(yù)定位置中的一個(gè)位置中的至少一個(gè)隔離件模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于通過蓄水發(fā)電的設(shè)備，其中，模塊化安裝的至少一個(gè)渦輪和模塊化安裝的至少一個(gè)隔離機(jī)構(gòu)可選擇性地以水平和豎直組合方式設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通過蓄水發(fā)電的設(shè)備，其中，所述框架選擇性地漂浮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括在所述框架之上的可移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于將所述模塊降低和提升到所述框架中的預(yù)定位置中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于通過蓄水發(fā)電的設(shè)備，其中，所述框架在處于有效漂浮狀態(tài)時(shí)能由拖船移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通過蓄水發(fā)電的設(shè)備，其中，所述模塊具有用于所述疊置模塊的豎向疊置的相配合的凸形連接件和凹形連接件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通過蓄水發(fā)電的設(shè)備，其中，所述發(fā)電單元沿水平方向安裝在所述框架上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于通過蓄水發(fā)電的設(shè)備，其中，所述框架還包括用于支撐的斜支撐件。
10.一種用于通過蓄水發(fā)電的設(shè)備，包括 可浮動(dòng)的框架，該框架設(shè)置在攔蓄水的通道內(nèi)；多個(gè)發(fā)電單元，該發(fā)電單元在所述框架內(nèi)位于預(yù)定位置中；所述發(fā)電單元由安裝在所述框架中的連結(jié)疊置模塊組成，包括發(fā)電機(jī)模塊和渦輪模塊；所述發(fā)電單元設(shè)置成通過所述框架從蓄水接收能量。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括位于所述疊置模塊中的隔離件模塊。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括用于將所述模塊提升到所述框架內(nèi)的位置中的滾動(dòng)橋式起重機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述模塊在不中斷另一模塊中的電力的情況下能夠與所述框架中的不同位置中的每個(gè)模塊互換。
14.一種設(shè)置在流動(dòng)水或攔蓄水的通道周圍、具有用于發(fā)電單元的插入的預(yù)定位置的閘門，包括至少一個(gè)模塊化可互換的渦輪，該渦輪設(shè)定在所述間門上的預(yù)定位置中， 至少一個(gè)電力生成裝置，該電力生成裝置相對于所述渦輪疊置在豎向位置中；至少一個(gè)聯(lián)接構(gòu)件，該聯(lián)接構(gòu)件用于使所述至少一個(gè)模塊化可互換的渦輪與所述電力生成裝置聯(lián)接，以形成發(fā)電單元；其中，所述至少一個(gè)模塊化可互換的渦輪和所述至少一個(gè)電力生成裝置協(xié)作，以產(chǎn)生電力。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)置在流動(dòng)水或攔蓄水的通道周圍的閘門，還包括設(shè)置在所述渦輪上的轉(zhuǎn)動(dòng)防護(hù)罩。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)置在流動(dòng)水或攔蓄水的通道周圍的閘門，還包括用于使所述模塊移入所述閘門內(nèi)的位置中的龍門架。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)置在流動(dòng)水或攔蓄水的通道周圍的閘門，還包括在所述渦輪中的一個(gè)或更多個(gè)渦輪前面的液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)的門，該液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)的門用于選擇性地控制通過所述渦輪的水的流動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)置在流動(dòng)水或攔蓄水的通道周圍的閘門，還包括可替換地安裝至所述渦輪的小齒輪。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)置在流動(dòng)水或攔蓄水的通道周圍的閘門，其中所述閘門可運(yùn)輸至所述通道。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)置在流動(dòng)水或攔蓄水的通道周圍的閘門，其中所述液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)的門在所述液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)的門的前緣上具有翼片。
全文摘要
一種用于發(fā)電模塊的插入的可浮動(dòng)的或可移動(dòng)的和/或固定的框架，以通過閘壩中的框架以及帶來落差勢和流動(dòng)水的其他設(shè)置從攔蓄水產(chǎn)生電力?？蚣鼙活A(yù)制并作為一個(gè)或多個(gè)模塊、或作為在框架中具有用于模塊化元件的插入的位置的可壓載的水上船體裝置移到現(xiàn)場，該模塊化元件包括在框架內(nèi)不同的位置中構(gòu)成發(fā)電單元的發(fā)電機(jī)、渦輪和隔離件。位于框架上的龍門架允許各個(gè)模塊容易移動(dòng)就位。
文檔編號F03B13/10GK102365451SQ201080013494
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者H·格林伯格, W·F·克勞斯 申請人:流體綠能源有限責(zé)任公司