[发明专利]水力发电设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于产生电力的水力发电设备。

背景技术

传统水力发电通常结合水坝和由液压头驱动的涡轮机。这种基于水坝的水力发电是高效的，但由于例如环境考虑或由于地形不适当，在许多地方可能不是很合适。此外，此类水力发电需要相当可观的初期投资并因此在河的能量密度低的地方不那么有利可图。其它水力发电解决方案可由自由涡轮或包围在管道中的涡轮组成，其以类似于例如风车的方式利用水流的速度。这类低能量设备需要是相当廉价的，以便实现可接受的经济效益。

WO-2007/076866公开了一种用于产生电力的水力发电设备。该设备包括管道，该管道具有上游部分和下游部分且被布置为输送水流。阀门部件设置在管道上并且可在阻碍水流经由下游部分离开管道的关闭位置和允许水流经由下游部分离开管道的打开位置之间调节。柱形部件限定内部空间并具有通道，该通道在内部空间与管道之间，处于下游部分的上游。该柱形部件沿着中心轴线远离管道延伸且被配置为至少在第一阀门部件处于关闭位置时接收来自水流的水。水经由立管线路从所述内部空间被输送到涡轮机。

US-6,546,723公开了另一种用于产生电力的水力发电设备。该设备包括管道，该管道具有上游部分和下游部分且被布置为输送水流。阀门部件设置在上游部分处并且可在关闭位置与打开位置之间调节。柱形部件限定内部空间并具有通道，该通道在内部空间与管道之间，处于下游部分的上游。该柱形件远离管道延伸且被配置为至少在第一阀门部件处于关闭位置时接收来自所述水流的水。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合于产生电力的改进的水力发电设备。特别地，其旨在一种可以用于从具有相对低的速度的流动的水产生电力的水力发电设备。

借助于最初限定的并具有如下特征的水力发电设备来实现此目的，所述设备包括活塞，所述活塞被设置在柱形内部空间中，可沿着中心轴线来回运动并借助于至少在第一阀门部件处于关闭位置时出现的超压朝向第二端部运动，并且该活塞形成线性发电机(electricallinear generator)的第一部分，该线性发电机响应于活塞的运动输出电力。

借助于此类水力发电设备，可以以高效的方式从水流获得电力。水力发电设备适合于还在水的流速低时获得电力。所述水力发电设备具有简单的结构并因此可以以相对低的成本制造和安装。

根据本发明的实施例，所述线性发电机具有设置在所述柱形内部空间外面并围绕所述活塞的第二部分。有利地，所述第一部分可以包括一组磁体，而所述第二部分可以包括电绕组。

根据本发明的另一实施例，所述柱形部件的第二端部是打开的。

根据本发明的另一实施例，所述设备包括用于控制第一阀门部件的位置的控制装置。

根据本发明的另一实施例，所述控制装置被配置为响应于所述活塞的位置来控制第一阀门部件的位置。有利地，所述控制装置可以于是包括传感器和控制器，所述传感器感测所述活塞的位置，所述控制器响应于由所述传感器感测的位置来控制第一阀门部件的位置。

根据本发明的另一实施例，所述控制装置被配置为响应于管道中的水流速度来控制第一阀门部件的位置。所述控制装置可以于是包括翼形元件，所述翼形元件设置在第一阀门部件上且被配置为当通过管道的水流速度超过一定水平时使第一阀门部件从打开位置运动至关闭位置。

根据本发明的另一实施例，所述设备包括第二管道和第二阀门部件，所述第二管道具有上游部分和下游部分且被布置为输送水，所述第二阀门部件设置在所述第二管道的下游部分处且可在关闭位置与打开位置之间调节，所述关闭位置阻碍水经由所述下游部分离开所述第二管道，所述打开位置允许水经由所述下游部分离开第二管道，其中，所述柱形内部空间在下游部分的上游与第二管道连通，并且其中，所述柱形内部空间被配置为至少在第二阀门部件处于关闭位置时从第二管道接收水。有利的，所述控制装置可被配置为还控制所述第二阀门部件的位置。

根据本发明的另一实施例，所述水力发电设备被配置为至少在第一阀门部件处于打开位置时提供使活塞沿着相反方向远离外端运动的反作用力。这样，当活塞远离外端运动和朝着外端运动时，都将会产生电力。

根据本发明的另一实施例，所述柱形部件和所述活塞被如此配重，使得由沿相反方向作用在活塞上的重力来提供所述反作用力。在替代方式或补充方式中，还可以由沿相反方向作用在活塞上的弹簧来提供所述反作用力。

根据本发明的另一实施例，其中，所述柱形内部空间的外端是关闭的，允许在所述活塞与所述外端之间形成充气空间，并且其中，所述充气空间提供沿相反方向作用于所述活塞的反作用力。