[发明专利]涡流涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及水轮机。

背景技术

水轮机从运动中的水体中汲取能量，以通常用于发电。普常形式的水轮机包括水翼浆片，该水翼浆片通过流过其的水体而转动。

当更大的水体流过水翼浆片时，包括有水翼浆片的水轮机捕获更多的能量。因此，这类设计通常包括长形的浆片以使涡轮机扫掠面积为最大。然而，长浆片会导致在结构上有缺陷。

在受潮汐影响的溪流或河流中，相对于水体的深度的不同，水体具有不同的速度。此外，水流由漩涡和涡流组成，这导致了涡轮机的多个部分处于以不同的速度移动的各流体中，并且涡轮机甚至能够处于与水流主体相反的方向。因此，当水翼浆片位于这种水体中，不同的力度就会施加在浆片的不同部分上和涡轮机上的不同浆片之间。这导致了浆片、轮毂或轴承的损坏，其导致了故障的出现。

此外，长形水翼浆片的转速是低的。因此，通常需要变速箱以驱动发电机。设在水下的位置的变速箱是不理想的，因为这会导致保养和维修成本的增加。

再者，所述长形的水翼涡轮机浆片会破坏海洋环境。例如，游动在长形的水轮机浆片附近的鱼类或海洋哺乳动物可能会与浆片碰撞，这会导致鱼类或海洋哺乳动物受伤或死亡，并可能会损坏该涡轮机。

另一种形式的水轮机是培尔顿式水轮机(Pelton wheel)。培尔顿式水轮机包括带有杯状物的轮，该杯状物围绕着轮的圆周安装。高压的水射流被引导至杯状物，并且随着轮的转动，将其动量传导至杯状物。这项技术在水和涡轮机的运动中的部件之间产生了许多摩擦，这导致了低效率。此外，局部压力的下降导致了水的空蚀作用，冲击波以及其局部的酸度会损坏水轮机。

发明内容

因此本发明的目的在于提供缓解上述某些或全部问题的水轮机。

根据本发明的第一方面，设有如权利要求1所述的用于容纳水涡流的转子，该转子可包括沟，该沟被布置为将所述水涡流从第一螺旋角引导至另一不同的螺旋角，以致该转子接收所述水涡流的转动能。

有利的是，转子在基本上不改变转子纵轴上水流速度的情况下而接收水涡流的转动能。这因此更少地干扰到周围的海洋环境。

此外，例如与培尔顿式水轮机相比较，水和转子之间具有较小的摩擦。这因此增加了所述转子的效率，并减少了对水轮机所作的损坏以及保养频率。

所述转子可包括转子出口和转子入口，其中所述转子出口的截面面积可能小于所述转子入口的截面面积。

所述转子可包括纵向延伸过转子的中央沟。

优选地，水轮机包括该转子。

优选地，所述水轮机包括引导装置，其被布置为在水流过引导装置时引起涡流。所述引导装置可具有水翼部分，和/或可从所述水轮机向着上游延伸，并包括位于所述水轮机的中央纵轴的涡旋泄离装置(vortex shedding means)。

可选择地，水轮机还包括入口，且所述引导装置可为多个围绕着所述入口布置的弓形部分。

有利的是，所述引导装置使得水涡流用于使所述转子从水涡流中汲取能量。此外，邻近水轮机入口的水被引导成涡流，因此增加了加速地流入水轮机的水量。

可选择地，水轮机在所述入口和转子入口之间为锥形，以致涡流的半径沿着水轮机的纵轴而减小。

这增加了水涡流的转速，其增加了转子的转速。因此，该转子能被构建成更小的尺寸，这减少了成本和转子损坏的风险。

此外，可减少以变速箱来驱动发电机的需要。因为不存在着由于传动装置而导致的效率损耗，以及需要更少的保养或修理，故这是有利的。

优选地，所述水轮机包括发电机，其纵向地安装或者由磁力装置组成，该磁力装置安装在所述转子的边缘上并邻近管道中的静止线圈。

附图说明

现以例子的方式，结合附图的参考描述本发明的实施例，其中：

图1所示为本发明的第一实施例的水轮机的主视图；

图2所示为第一实施例的水轮机的侧面截面图；

图3所示为第一实施例的水轮机的侧面截面图，其中显示了水涡流；

图4所示为第一实施例的转子的侧视图，其中显示了第一和第二螺旋角；

图5所示为本发明的第二实施例的转子的侧视图；

图6所示为本发明的第三实施例的水轮机的主视图；

图7所示为第三实施例的转子的侧面截面图；

图8所示为本发明的第四实施例的水轮机的主视图；

图9所示为第四实施例的水轮机的侧面截面图；

图10所示为本发明的第五实施例的水轮机的主视图；