用于从流体提取能量的设备和方法技术

本发明专利技术公开用于从振荡工作流体提取能量的设备和方法，该振荡工作流体诸如海洋波浪。设备(10)包含用于工作流体的内流动通道(40)、涡轮机(44)和流动控制装置(38)，所述涡轮机(44)和流动控制装置(38)中的每一个与流动通道(40)直接流体连通，其中在使用中，流动控制装置(38)可选择性地第一构型与第二构型之间移动，在第一构型中，所述流动控制装置(38)打开，以允许诸如空气的工作流体通过流动控制装置离开流动通道(40)的流动，在第二构型中，流动控制装置(38)限制所述工作流体通过所述流动控制装置的流动。在这种情况下，工作流体因而必须通过所述涡轮机(44)进入流动通道(40)，所述涡轮机可被利用来产生电力。

Equipment and methods for extracting energy from fluids

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从流体提取能量的设备和方法
本公开总体上涉及能量产生，并且更具体地但并非排他地涉及使用海洋波浪能量提取系统的能量产生。本公开涉及设备的设计以及用于优化从这样的设备捕获能量的方法。
技术介绍
本领域中已提议许多类型的波浪发电系统。这样的系统是基于使用波浪的运动来引起涡轮机的旋转移动以驱动发电机生产电力的原理。已知的波浪发电系统使用一个或多个流体流动输送管来容纳振荡水柱(OWC)，所述流体流动输送管连接到涡轮机。在这样的系统中，由于由波浪的向内和向外流动引起的OWC中的波浪的振荡运动，存在由输送管中的空气的位移引起的频繁地反向的空气流动条件。这些涡轮机通常具有构型复杂和制造昂贵并且不能在长时段内承受恶劣的环境条件(盐水、带来大的或不可预测的力的狂浪或大浪)的缺点。由于当在双向涡轮机中将OWC的运动转换成旋转机械能量时的损耗，这些现有技术系统中的许多以低效率操作。需要可以高效方式从OWC捕获能量并且可降低执行这样的任务的成本的改进的系统设计。
技术实现思路
在第一方面，公开关于用于从振荡工作流体提取能量的设备的实施例，所述设备包含用于所述工作流体的流动通道、涡轮机和流动控制装置，所述涡轮机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从振荡工作流体提取能量的设备，所述设备包含用于所述工作流体的流动通道、涡轮机和流动控制装置，所述涡轮机和所述流动控制装置中的每一个与所述流动通道直接流体连通，其中在使用中，所述流动控制装置可选择性地能够在第一构型与第二构型之间移动，在该第一构型中，所述流动控制装置打开以允许所述工作流体通过所述流动控制装置以离开所述流动通道的流动，在该第二构型中，所述流动控制装置限制所述工作流体通过所述流动控制装置的流动，使得所述工作流体通过所述涡轮机进入所述流动通道。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.17 AU 2016904200;2017.08.26 AU 20179034511.一种用于从振荡工作流体提取能量的设备，所述设备包含用于所述工作流体的流动通道、涡轮机和流动控制装置，所述涡轮机和所述流动控制装置中的每一个与所述流动通道直接流体连通，其中在使用中，所述流动控制装置可选择性地能够在第一构型与第二构型之间移动，在该第一构型中，所述流动控制装置打开以允许所述工作流体通过所述流动控制装置以离开所述流动通道的流动，在该第二构型中，所述流动控制装置限制所述工作流体通过所述流动控制装置的流动，使得所述工作流体通过所述涡轮机进入所述流动通道。2.如权利要求1所述的设备，其中所述流动控制装置响应于所述振荡工作流体的压力和/或流动方向的变化而改变对所述流动通道接入的构型。3.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其中所述流动控制装置可完全关闭，以便促进所述工作流体在所述第二构型中仅通过所述涡轮机的流动。4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述流动控制装置配备有控制机构以控制其在所述第一构型与所述第二构型之间的移动。5.如权利要求4所述的设备，其中所述流动控制装置具有能够通过所述控制机构移动以对所述工作流体的流动打开和关闭的元件。6.如权利要求5所述的设备，其中所述元件是铰链地、可滑动地或可旋转地可移动的中的一个，并且具有覆盖所述流动控制装置的横截面开放通道的形状。7.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述流动控制装置为蝶形阀或止回阀中的一个。8.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述涡轮机包括转子，所述转子包含中心轮毂和绕所述轮毂的周边配置并从所述周边延伸的多个叶片，所述转子设置在连接到所述流动通道的壳体内，借此所述叶片的形状和其相对于所述轮毂的取向促进所述涡轮机转子响应于通过所述壳体的工作流体的单向轴向流动的单向旋转。9.如权利要求8所述的设备，其中发电机被构造来用于通过所述涡轮机旋转以产生电能。10.如权利要求9所述的设备，其中驱动轴杆在其近侧末端处联接到所述轮毂并且在其远侧末端处联接到所述发电机。11.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述工作流体是空气，并且所述空气的所述流动是通过振荡水柱的振荡产生，所述振荡水柱与所述流动通道流体连通，并且所述振荡水柱位于输送管中。12.如权利要求11所述的设备，其中所述输送管包含：a.第一部分，其在使用中被配置为大致上浸没在其所在的水体的平均表面水位(MSL)以下，所述第一部分具有被配置来用于接收来自所述水体的输入波浪的开口，以及b.第二部分，所述第二部分悬挂于所述第一部分，并且所述第二部分在使用中被配置以在所述MSL以上延伸，所述第二部分用于在所述输入波浪流过所述第一部分之后接收来自所述输入波浪的水，其中所述流动通道是通过所述第二部分的，在所述输入波浪流过所述第一部分之后，从所述输入波浪接收的水的最大水位以上延伸的区部限定的。13.如权利要求12所述的设备，其中所述输送管的所述第一部分和所述第二部分通过所述第一部分和所述第二部分中间的流动方向控制段接合，所述流动方向控制段通过配置在所述第一部分与所述第二部分之间的接合点处并在所述第一部分与所述第二部分之间延伸的平面倾斜部分限定。14.如权利要求12或权利要求13所述的设备，其中所述输送管的所述第一部分和所述第二部分为大体上细长导管，所述第一部分具有大于所述第二部分的横截面积的横截面积。15.如权利要求14所述的设备，其中第一部分的所述开口处的所述横截面积相比于所述第一部分的剩余部分是较大的横截面积，当在从所述开口处的外进入口区部朝向所述第二部分的方向上移动时，所述导管在横截面积上逐渐缩小，以便使从所述水体进入所述输送管中的输入波浪的所述流动加速。16.如权利要求15所述的设备，其中所述第一部分的所述外进入口区部在使用中被配置以在其所在的水体的所述MSL以上延伸，以便捕获从所述水体进入所述输送管中的输入波浪的较大流动。17.如权利要求12至权利要求16中任一项所述的设备，其中所述输送管可操作以搁置在其设置于其中的所述水体的底部上。18.一种波浪能量提取系统，所述系统包括：a.用于接收振荡水柱的至少一个输送管，所述输送管包含：i.第一部分，其在使用中被配置为大致上浸没在其所在的水体的平均表面水位(MSL)以下，所述第一部分具有被配置来用于接收来自所述水体的输入波浪的开口，以及ii.第二部分，所述第二部分悬挂于所述第一部分，并且所述第二部分在使用中被配置以在所述MSL以上延伸，所述第二部分用于在所述输入波浪流过所述第一部分之后接收来自所述输入波浪的水，使得在使用中，振荡水柱由于进入和离开所述输送管的水的重复移动而建立在所述输送管内，离开所述输送管的水流动也通过所述开口，但是在与所述输入波浪的方向相对的所述方向上；b.可旋转空气涡轮机，其与位于所述输送管的所述第二部分内的流动通道直接流体连通；以及c.至少一个流动控制装置，其也与所述流动通道直接流体连通，所述流动控制装置在使用中被配置为在第一构型与第二构型之间移动，在所述第一构型中，所述装置打开，从而当所述振荡水柱被接收到所述输送管的所述第二部分中时允许转移空气流动离开所述流动通道，在所述第二构型中，所述装置限制空气流动到所述第二部分内，因此，在所述振荡水柱在所述相对方向上流出所述输送管时，空气的流动通过所述可旋转空气涡轮机抽吸回到所述流动通道中。19.如权利要求18所述的系统，其中所述流动控制装置响应于所述振荡工作流体的压力和/或流动方向的变化而改变对所述第二部分接入的构型。20.如权利要求18或权利要求19所述的系统，其进一步包括发电机，所述发电机被构造来用于由所述涡轮机旋转以产生电能。21.如权利要求20所述的系统，其中所述涡轮机包括转子，所述转子包含中心轮毂和绕所述轮毂的周边配置并从所述周边延伸的多个叶片，所述转子设置在连接到所述第二部分的流动通道内，借此所述叶片的形状和其相对于所述轮毂的取向促进所述涡轮机转子响应于通过所述壳体的工作流体的单向轴向流动的单向旋转。22.如权利要求21所述的系统，其中驱动轴杆在其近侧末端处联接到所述轮毂并且在其远侧末端处联接到所述发电机。23.如权利要求18至权利要求22中任一项所述的系统，其中通过所述流动控制装置(多个)中的一个或多个在所述第一构型与所述第二构型之间的选择性移动，所述振荡水柱的频率在使用中可通过改变所述流动控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：T丹尼斯，
申请(专利权)人：浪涌能源有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU