专利名称：利用海浪能量的涡轮机系统的制作方法
利用海浪能量的涡轮机系统
本发明涉及一种利用海浪的涡轮机系统，其将海浪蕴含的能量转化成电
能。在欧洲专利申请EP 0 000 441 A1和英国专利申请GB 2 250 321 A等中都公开了类似的这种涡轮机系统。
所述的此类系统都是按照以下方式设计的:其包括一个下端敞开的腔体，
该敞开端浸入海水中，该腔体的上端同样具有一个开口。该系统进一步包含一个用于引导空气流的管道，所述管道在开口端连接至腔体的上端开口。在所述管道中设置有一个附接在其中的能量单元，该能量单元通过一个涡轮转子同轴连接所述管道，或者也可通过一个发电机驱动连接该涡轮转子。
海浪导致所述腔体中海水的水平面不断地上升和下降，海浪的这种运动在腔体屮不断发生。水平面的每--次上升都引发腔体中-'定虽二空气被替换。当水平而上升并且海水通过上端开口流入腔体时，空气被排出，同时该空气也流经内部安装冇涡轮机的管道。气流驱动涡轮以及相应的发电机，从而产生电能。
当水平面下降时，在腔体屮发生同样的过程--_-只是气流方向相反而已。《li机械上可以实现让涡轮机转子沿着--个并且一直相同的旋转方向转动，而
不受气流方向的影响，这种具体的实现方法在专利GB 1 595 700 B屮有详细的叙述。
无穷无尽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数可达到10kW/m的等级，40米深的话，则可达到50kW/m的等级。虽然，对如此丰富的现有能量的经济利用可以使得每千瓦(特)小吋的电能成本极具有竞争力，然而，很多装置系统都不能在一个可接受的成木上，将这种大自然所提供的不间断、可再生的能量转化为经济上可用的能:说。 一种装置系统方法的经济价值通常非常严重地依赖于效率的程度，这也就限制了该装置系统发挥其影响力。
本发明的目的在于按照对前述类型的系统设计，从而改进所述装置系统以提高其效率。
独立权利要求所公开的各个技术特征被用来解决上述问题。本发明公开了以下内容
在用于将海洋能量转化为电能的涡轮机系统中，各种颗粒型沉积物聚集在转子叶片的表面，所述沉积物从流经涡轮机管道的气流中沉淀下来。即便气流中不含任何液态形式的水，这样情况也会发生。这是因为，所述气流位于潮湿的环境中并且也包含了海盐。这样，在最初的时候，就形成了沉淀，然而这种沉淀起初不能通过肉眼观察得到，因而其至今--直没有引起足够的取视。这种沉淀具有-定得粗糙度，其会在边界曲面至转子叶片处使气流停滞或导致气流偏转，W此降低了涡轮机以至整个系统的效率等级。所述的粗
糙部分同样也可由有机物质所形成，如一定时间后生长在转子叶片Jr-的冇机物。
相应地，由此设计出了该问题的技术方案，即采用一个步骤来保持转子叶片表面千净而不产生前述的沉淀所带来的沉积物，或者即便已经产生沉积物，该歩骤可以将其除去。
根据本发明的解决方案包括多种町选方式。其中最简单的歩骤就足釆用一组喷嘴来向转子叶片上喷射液体介质流，例如，水。重要的是，所述介质具有溶解位于转子叶片表面上的盐的能力。因此，即便是海水也是可以考虑的。在每-方式中，七述处理歩骤可以采用连续处理或者间歇处别.。
也可以考虑将转子叶片放置在一定压力下的均匀喷雾或蒸汽K来替代
5使用液体流。
在实际操作中，上述方法取得了极大的成功，由于清洗了叶片，效率等级可以得到显著地提高。
本发明也可以用于直接利用海浪能量。例如，可以考虑将泵中加入用于海水脱盐系统的元件。在任何情况下，本发明也可以用于不能将机械能转化为电能，即没有发电机的系统。
本发明将参照附图进行说明，其详述如下。
图1为本发明海浪能量发电站的示意图。
图2是图1的海浪能量发电站的垂直截面视图。
图3是作为能量生成单元的韦尔斯涡轮机(Wells-Turbine)的透视图。图4是图3的部分结构的局部放大示意图。阁5是图4的部分结构的局部放大视图。
阁6是涡轮机的叶片的结构示意图，所述叶片的边缘区域上具有沉积物。阁7是与轴向速度和切向速度关系有关的效率程度改进(之前/之后)的阁表。
如图1所示的海浪能贵发电站位于海岸区域，并最好设货在一个漏斗形的海湾处，这种海湾内部聚集有高度集中的能量，并且该海湾连接远海。而海水不断运动--一参见在本图中发电站的海浪2，实质上只有一个腔体1可以被看到。
所述腔体在底部敞开，如图2所示。所述海浪2到达腔体1，随后导致腔体内部的水位在较低的水位和较高的水位之间沿垂直方向上升和下降具体详见图2中的两个垂直箭头。
当水位.卜.升吋，腔体l内部的空气向上排出，其沿着弯曲的箭头流动，并通过上端开口 3流出腔体1。通道4连接上端开口 3，并包含一个能量产生单元5。所述能量产生单元5前面设有一个瓣阔6。图3至6逐步清晰地公开 了能量产生单元5的结构设计。如图3所示， 一个管道涡轮机5具有一个管 道5.1，在运转过程中，空气流动并通过该管道5.1从腔体1中排出。
所述管道涡轮机是一个转子以相同的转动方向进行旋转的涡轮机，其不 受空气流的影响，具体参见专利申请GB A 1 595 700。
如图3所示，所述管道涡轮机进一步包括两个转子5. 2、 5.3， 二者同轴 安装在管道5.1上并被管道5. 1所环绕。所述两个转子5. 2、 5. 3向发电机 5.4运转，因此设计安装的所述转子5. 2、 5.3始终以相同的转动方向旋转， 不受进入管道5.1的空气流的影响，这是必须并且具有技术优势的，因为腔 体l内部水面上升时空气流流向内陆，当水面下降时空气流流向大海。
发电机5. 4将电能传递至图中未示出的输电网。
如图4和5所示，釆用了一个喷雾嘴5.5，其连接一个喷劣水管5.6。 通常而言，所述喷水管5.6卜.连接有若干喷雾嘴，且成一直线地排布，以使 得喷雾水流或泄漏水流或滴下水流可以打在所述两个转子5. 2和5. 3的叶片
阁6所示的是涡轮机叶片进口或出口边缘的具有一定数贾的结品盐。如 果该涡轮机在建造时没有采用本发明的方法步骤加以预防，则在数周或者数 月的运转后，这种沉积将达到一个相当大的量，如图5转子叶片7上的沉积 物8如剖面图所示。
如图7的图表展示了冲击转子叶片的空气速度和转子的外围转速之间的 关系Fi，图标的纵坐标是涡轮机效率ri。因此，该环状曲线展现了在使用液 体处理涡轮机叶片后的效率n的程度，而扇形体则展现了一系列没有使用本 发明结构的效率n的程度。数字标注 1腔体
2海浪 3腔体开口 4通道
5能量产生单元 5.1管道 5.2转子 5.3转子 5.4发电机 5. 5喷雾嘴 5.6喷水管 6瓣阀 7转子叶片 8沉积物
权利要求
1、一种利用海浪(2)能量的涡轮机系统，其特征在于，包含一个腔体(1)，在其下端和上端相应设有一个开口(3)；一个管道(5.1)，其两端敞开用于引导空气流；所述腔体(1)的下端侵入海水中，并且其上端的开口(3)连接所述管道(5.1)的一个末端；一个共轴连接的能量单元(5)，其被管道(5.1)所环绕；一个喷雾单元(5.5、5.6)，其连接一个用于溶解盐的液体介质源或气体介质源或蒸汽介质源，并将该喷雾介质施加在转子叶片上。
2、 如权利要求1所述的涡轮机系统，其特征在于，所述能量单元(5)包括 至少一个具有转子叶片的涡轮转子(5.2、 5.3)和一个发电机(5.4)，所述 发电机(5.4)同轴安装在所述转子(5.2、 5.3)上并与其驱动连接。
3、 如权利要求1或2所述的涡轮机系统，其特征在于，釆用/…个成多个 的涡轮转子(5.2、 5.3)。
4、 如权利要求1至3屮任一权利要求所述的涡轮机系统，其特征在于-，每 --转子保持其转动方向，且不受空气流方向的影响。
5、 如权利要求1至4中任一权利耍求所述的涡轮机系统的操作方法，K特 征在于，所述喷雾单元是问歇性运转的。
6、 如权利要求5所述的涡轮机系统的操作方法，其特征在于，所述转f叶 片包括粗糙度及其他特性的表面情况，被--个传感器所捕捉，随后该传感器 据此产生一个信号，从而通过该信号开启所述喷雾单元运转。
7、 如权利要求5或6所述的涡轮机系统的操作方法，其特征在于，所述喷 劣介质是水。
8、如权利要求5或6所述的涡轮机系统的操作方法，其特征在于，所述喷雾介质是海水。
全文摘要
本发明涉及一种利用海浪能量的涡轮机系统，其具有一个下端和上端相应设有开口的腔体、一个两端敞开用于引导空气流的管道，所述腔体的下端侵入海水中并且其上端开口连接管道的一段，还包括一个同轴安装在至所述管道并且其环绕的能量单元以及一个用于清洗转子叶片的装置，从而避免所述转子叶片上形成矿物沉积。
文档编号F03B11/00GK101675242SQ200780050805
公开日2010年3月17日 申请日期2007年11月29日 优先权日2006年12月4日
发明者威廉·肯尼思·倜兹, 珍妮特·里斯 申请人:沃易斯专利有限公司