用于由水流获得电能的、可旋转的发电设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于由水流获得电能的、可旋转的发电设备，其包括：一个水轮机；一个由水轮机驱动的发电机；一个配置有第一轴线的承载体；一个吊舱体，对该吊舱体配置了一个与第一轴线成角度的第二轴线并且该吊舱体可相对于承载体运动；一个连接缆，该连接缆从发电机通过吊舱体延伸至承载体；一个在承载体与吊舱体之间的铰链连接装置，其具有一个装置，该装置将吊舱体绕配置给承载体的第一轴线的旋转运动传递成吊舱体绕配置给自己的第二轴线的旋转运动，使得限制所述连接缆的扭绞。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于由水流尤其是由洋流或者流动水流获得电能的可 旋转的发电设备。
技术介绍
与堤坝结构无关地构成的浸入式发电设备是用于充分利用再生能源的 巨大潜能，该发电设备通过水流尤其是洋流的动能驱动。在此由于流动介质的高密度已经可以利用大约2至2.5m/s的较小流速来经济地获得能量。 这种流动关系或者可以作为潮汐流存在或者可以利用其它的洋流，所述洋 流尤其可以在海峡中实现可经济应用的速度。这种流动可以驱动流体发电 装置，所述流体发电装置具有一个与风能设备类似的构型，也就是说使用 具有转子叶片的转轮作为水轮机。但是其它的水轮机方案例如立式透平和 管式透平也是可考虑的。除了由洋流获得能量的应用领域之外，这种独立 的浸入式发电设备也可以用在流动水中，其中由于环境保护或者交通船舶 航行的规定不能实现建立具有置入其中的水轮机的堵塞级(Staustufen)。GB 2 431 207 Al描述了一种具有一个承载体和一个用于容纳透平转子 的吊舱体的水下透平。在此，吊舱体铰接在承载体上，使得该吊舱体可以 在一个竖直的位置与一个水平的位置之间摆动。US 6 104 097描述了一种透平设备。该透平设备也具有一个竖直的承载 体和一个固定在该承载体上端部上的、水平的吊舱体。如果使用潮汐流来获得能量，那么发电设备应适配于变化的流动方向。 为了解决该目的，曾使用了不同的解决途径，其中一个途径在于，水轮机 这样构成，使得该水轮机可以被从不同的方向入流，其中透平不可旋转地 被设置。如果例如使用螺旋桨式的水轮机，那么这可以通过透平叶片旋转 180°产生。用于适配不同的入流方向的一种替代的解决途径在于使水轮机 旋转。为了对于这种构思避免耗费的传动解决方案以及用于在具有一个固定的发电机的可旋转设置的水轮机上连接的回转接头，由例如一种螺旋桨 结构的水轮机和发电机构成的整个结构单元作为单元随着水流一起导向。 已知的系统包括浸入式设备，该设备设有浮升体并且该设备通过绳系统锚 固在海底或者流动水的底部上。这种解决途径允许自动地适配变化的流动 方向，其中不仅可以利用来自两个主方向的流动而且可以利用来自整个全圆的入流。但是在已知的独立的可旋转的流体发电装置中缺点是，通过持久地重 复的旋转运动产生相应部件的扭绞度的持续增大，所述部件是通往所述固 定元件的连接并且所述部件本身不可能通过旋转活节构成。为此一个例子 是用于建立发电机以及其它的电缆接头的网路连接的连接缆，所述电缆接 头建立通往中心的控制-及监控装置的连接。
技术实现思路
因此本专利技术的目的是，给出一种用于由水流获得电能的独立的发电设 备，该发电设备以高效率利用水流中存在的动能，其中水轮机在流动方向 改变的情况下应该被跟踪，而在绕设备的固定点的重复的旋转运动的情况 下不会使电缆连接装置遭受非常强的扭绞。另外，该发电设备在结构和制 造技术方面简单地构成。因此，本专利技术的目的通过具有独立权利要求特征的、可旋转的发电设 备解决。有利的构型由从属权利要求得到。本专利技术基于的认识的出发点在于， 一种高效的独立的发电设备具有一 个用于容纳发电机的、可旋转的吊舱，该发电机至少间接地由一个水轮机 驱动，该水轮机绕一个固定的连接点可旋转地随着所述流动一起运动。因 此水轮机或者主动地通过一个执行机构或者被动地通过流动压力被跟踪并 且总是最佳地适配于当前存在的流动条件。在此，特别优选的是这样一种 实施形式，其中吊舱并且从而由水轮机和发电机构成的单元距离所述旋转 点有一定的距离，以便可使水轮机的旋转平面相对于另外的承载结构具有 这样的距离，使得该水轮机尽可能无干扰地被入流。这通过吊舱体的使用 被转化，该吊舱体设置在铰接点与吊舱之间并且该吊舱体特别优选是一个 管或者承载结构形式的刚性元件。如果吊舱体和设置在其上的吊舱连同发电机和水轮机在基本上水平的 平面中绕着旋转点进行旋转运动以进行流动跟踪，那么当不是仅进行往复 运动时、也就是说如果不进行旋转方向的有规律的反转时，必然出现连接 缆的扭绞，该连接缆由发电机延伸至连接点并且沿着陆地连接又延伸至连 接到其上的承载体。为了解决这个问题专利技术者已经认识到，如果吊舱体和 保持在其内的发电机并且从而连接缆的由连接点延伸直至发电机的部分与 在水平的平面中绕旋转点的旋转运动同步地以相应于跟踪运动的转速进行 滚动运动，那么可以防止扭绞。该原理可借助于一个柔性的软管清楚地表示，该软管在弯折的位置中 分别在端部上被固定。当试图使其中一个端部绕其它部分的轴线旋转时， 或者导致柔性的软管的扭绞或者必须允许所述环绕的端部绕其自身的轴线 进行旋转运动。套用到这种类型的发电设备上则上述情况意味着，该发电 设备具有一个承载体，该承载体是固定的并且例如可以以柱的形式锚固在 海底上。在该承载体上设有一个通往一个吊舱体的铰链连接装置，该吊舱 体在背离该铰链连接装置的端部上固定吊舱并且从而固定由发电机和水轮 机构成的单元。 一个连接缆从吊舱中的发电机沿着或者穿过吊舱体并且经 由所述铰链连接装置延伸至承载体并且从那儿又延伸至用于电能产生设备 的能量供入点。如果该铰链连接装置具有一个装置，则该连接缆不遭受扭 绞，该装置在发电设备的吊舱体并且从而吊舱绕承载体进行旋转运动时为 了进行流动跟踪使该旋转运动同时传递为吊舱体绕其自身的轴线旋转运动 并且从而使连接缆的位于该吊舱体中的部分以及保持在该吊舱体内的发电 机同步于跟踪运动地进行旋转运动。更确切地说这将导致，在第一轴线(在 流动跟踪时绕该第一轴线进行旋转运动)配置给承载体时并且第二轴线相 应地配置给吊舱体时，绕第一轴线的转速必须相应于绕第二轴线的转速，以致吊舱体为了进行绕第一轴线的旋转运动同时以传动比为1:1的锥齿轮传动装置中的两个彼此啮合的锥齿轮的意义进行滚动运动。需要注意的是，配置给固定的承载体的第一轴线和配置给吊舱体的第 二轴线一般不必与实际的本体轴线一致，这在实现一种多件式的或者弯曲 的结构时尤其是这种情况。取而代之的是，第一轴线和第二轴向的确定仅 用于说明旋转轴线，绕着该旋转轴线必须进行同步的旋转运动以防止电缆 扭绞。另外，第一轴线和第二轴线不必彼此成直角，例如可考虑的是，吊 舱体在其运动时跟随漏斗状的包络线。为了实现满足本专利技术要求的铰链连接装置，可以使用一个弹性的连接 装置，该连接装置捕获通过水流沿第二轴线的方向并且从而沿着吊舱体产 生的拉力或压力并且产生抵抗扭绞的反力，并且从而在绕配置给承载体的 第一轴线的旋转运动中，实现吊舱体并且从而发电机绕第二轴线的必要的 同步旋转运动。根据一个替代构型，所述两种功能被分开。旋转运动由第 一轴线到第二轴线上的传递通过形锁合和/力锁合的元件的相互作用实现。 在最简单的情况下，这是彼此啮合的齿轮、例如两个锥齿轮。吊舱体固定 在承载体上的另一功能并且沿着第二轴线由通过水轮机导入的推力和压力 的接收然后可以通过与其分开的、拉伸杆柱的意义上的元件实现，通过该 元件可以保证，持久地保持用于实现绕第一和第二轴线的同步旋转的形锁 合和/或力锁合。本专利技术的构思不仅可以用于主动跟踪，而且也可用于由于流动压力引 起的被动跟踪，在主动的跟踪中，发电设备绕配置给承载体的第一轴线被 强迫导向。在第一种情况中可能的是，发电设备构成为迎流转子或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于由水流获得电能的、可旋转的发电设备，其包括：一个水轮机（２）；一个由水轮机（２）驱动的发电机（３）；一个承载体（５），对该承载体配置了一个第一轴线（１１）；一个吊舱体（４），对该吊舱体配置了一个与第一轴线（１１）成角度的第二轴线（１２），并且该吊舱体可相对于承载体（５）运动；一个连接缆（７），该连接缆从发电机（３）穿过吊舱体（４）延伸至承载体（５）；一个在承载体（５）与吊舱体（４）之间的铰链连接装置（６），该铰链连接装置具有一个装置，该装置将吊舱体（４）绕配置给承载体（５）的第一轴线（１１）的旋转运动传递成吊舱体（４）绕配置给自己的第二轴线（１２）的旋转运动，使得所述连接缆（７）的扭绞被限制。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2007-1-16 102007002338.51. 一种用于由水流获得电能的、可旋转的发电设备，其包括一个水轮机(2)；一个由水轮机(2)驱动的发电机(3)；一个承载体(5)，对该承载体配置了一个第一轴线(11)；一个吊舱体(4)，对该吊舱体配置了一个与第一轴线(11)成角度的第二轴线(12)，并且该吊舱体可相对于承载体(5)运动；一个连接缆(7)，该连接缆从发电机(3)穿过吊舱体(4)延伸至承载体(5)；一个在承载体(5)与吊舱体(4)之间的铰链连接装置(6)，该铰链连接装置具有一个装置，该装置将吊舱体(4)绕配置给承载体(5)的第一轴线(11)的旋转运动传递成吊舱体(4)绕配置给自己的第二轴线(12)的旋转运动，使得所述连接缆(7)的扭绞被限制。2. 按权利要求1所述的发电设备，其特征在于吊舱体(4)绕第一 轴线(11)的旋转运动到绕第二轴线(12)的旋转运动的传递以1:1的转速 比实现。3. 按...

【专利技术属性】
技术研发人员：N佩纳，B荷尔斯泰因，
申请(专利权)人：福伊特专利有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[]