[发明专利]用于从液体流产生功率的涡轮机系统以及相关系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用及优先权要求

本申请要求于2012年2月18日提交的共同拥有的美国临时专利申请61/600627的优先权，标题为“Banki Set”，其目前未决并通过引用合并于此。

背景技术

从流动的液体(例如水)中提取能量是产生功率(例如电力)的有效途径。当重力引起液体流动时尤其如此，例如河流从水像雨或雪一样落下的山排水。由于云、风以及重力移动水，不需要花费力气或能量来移动水，因此只需要从流动的液体中提取能量。

从河流中流动的水提取能量通常是通过在河上筑坝并引导大部分水流过坝进入涡轮机系统，以便通过旋转由电导体围绕的磁体将水流中的水压转换为电力来完成。这种涡轮机系统包括转轮，其被设计为在一组狭窄的特定的流动条件下从水压中提取能量。通过设计用于一组窄的特定的条件的涡轮机系统，该涡轮机系统可从流动的水中提取最大量的能量。两个主要的流动条件是流动的水的速率和水在转轮上的压力。由于这些流动条件需要保持恒定以允许涡轮机系统提取最大量的能量，许多水坝具有泄洪道以允许进入由水坝形成的湖的过量的水离开湖，而不显著改变流过涡轮机系统的水的条件。许多这些泄洪道简单地引导过量的水顺流而下而不从流动中提取能量，因此浪费了由重力产生的流动中的能量。

与水坝的泄洪道类似，像瀑布一样自由下落的水通常不被引入涡轮机系统以提取一些由重力产生的能量。例如滚落在尼亚加拉瀑布的水中的能量没有被提取。作为替代，一些接近瀑布的水被引导至涡轮机系统，其被设计为从具有一组狭窄的特定的特征的水流中有效地提取能量。许多制造工厂和污水处理厂将水从工厂排入河流、湖波或海洋中。为了适应河流的洪水期和/或海洋的涨潮，许多排放升高并因此形成瀑布。许多这些瀑布包含能量，其可被用来产生功率但却没有被利用。

发明内容

在本发明的一方面，一种能被可释放地锚固在液体流(如瀑布)中并且从流动中产生功率的涡轮机系统，其包括转轮(可操作以接收部分或全部液体流并旋转以产生功率)、引水管道(可操作以将部分或全部液体流引向转轮)以及引入口(可操作以将部分或全部液体流引入引水管道)。转轮可被结合至发电机以产生电力。引水管道的长度是可调节的，以适应液体下降或瀑布的高度的变化，如果下降的顶部与底部之间的距离的波动像海洋的潮汐一样是比较理想的。涡轮机系统还包括阀(可操作以修改流入转轮的液体的流量)以及控制电路(可操作以确定进入引水管道的液体量，并响应于所确定的量运动阀以增加或减少进入转轮的液体量)。此外，涡轮机系统包括锚以将该系统可释放地保持在液体流中。

借助于锚，涡轮机系统可被快速且容易地安装到液体流过形成下降或接近下降的结构上。从而，涡轮机系统可以根据需要被快速且容易地移动到一个或多个不同的结构上，以在液体流下降的任何地方从液体流提取能量。借助于引水管道的可调的长度，涡轮机系统可以随着流量变化的情况被修改。因此，涡轮机系统可被用于从下降一段距离的液体流提取大量的能量，即使下降的距离随着时间变化时。

附图说明

图1为根据本发明的实施方式的两个涡轮机系统的透视图。

图2A为根据本发明的实施方式的图1中涡轮机系统的局部侧视图，其示出了锚的侧视图。

图2B为根据本发明的另一实施方式的涡轮机系统的局部侧视图，其示出了另一种锚的侧视图。

图3A为根据本发明的实施方式的被包括在图1中每个涡轮机系统中的引水管道的透视图。

图3B为根据本发明的另一实施方式的引水管道的横截面视图。

图3C为根据本发明的又一实施方式的引水管道的透视图。

图4为根据本发明的实施方式的被包括在图1中每个涡轮机系统中的引入口的透视图。

图5A为根据本发明的实施方式的图1中每个涡轮机系统的一部分的横截面视图，其示出了被包括在每个涡轮机系统中的阀。

图5B为根据本发明的实施方式的流过图5A所示的阀的液体的示意图。

图6为根据本发明的实施方式的被包括在图1中每个涡轮机系统中的控制电路的示意图。

图7为根据本发明的实施方式的被包括在图1中每个涡轮机系统中的转轮的透视图。

图8A和8B为根据本发明的另一实施方式的转轮的视图。

图9A和9B为根据本发明的又一实施方式的转轮的视图。

图10为根据本发明的实施方式的被包括在图1中涡轮机系统中的堤坝的透视图。

图11为根据本发明的实施方式的下降倾斜小于90°的涡轮机系统的示意图。