具有最大推力面的浮动独立X形自对准多台水力发电机的制作方法

具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机
技术领域
1.本发明属于可再生能源生产系统领域，具体地涉及水力能源领域以及用于从河流和海洋的水流中产生能量的装置。


背景技术：

2.随着时间的推移，可再生能源的生产在全球能源生产中变得越来越重要，是能源系统可持续性和应对气候变化的关键。
3.几个世纪以来一直使用的可再生能源的一个示例是利用河流和运河中水流的能量并将其转换成机械能。特别是，水力发电，即利用瀑布中的水流并通过涡轮机将其转换成机械能，再通过交流发电机转换成电能，是当今使用的可再生能源的主要来源之一。
4.在海洋中，还存在各种利用水能的形式，例如利用潮汐(潮汐能)、波浪(波浪能)和洋流。在这些情况下，相对于提取能源所需系统的经济和环境成本而言，利用能量的水平使得难以实现。
5.尤其是在利用海流和河流并将它们转换成电能的情况下，已经开发了各种类型的装置，有些装置是小规模的，而有些装置是大规模的，这取决于环境和所产生的能量水平。
6.这些装置通常基于与交流发电机或电动发电机相连接的各种几何形状转子的涡轮机。通常，它们完全浸没并固定到大洋、大海或河流底部。这种设计的缺点是，由于所有机械设备和电气设备都在水面以下，维护工作复杂，短路和腐蚀的危险增加。此外，电气连接必须在水下进行，这是很复杂和昂贵的。
7.另一方面，这类设备通常固定在一个刚性位置，因此可能遭受或造成极端冲击的损坏。此外，它们往往需要从海底或河底的支撑结构，对环境影响很大。在某些情况下，装置在河流中使用时，会阻挡水流，不能为动物群保持通道，阻碍生态流的通过。
8.从性能的角度来看，现有设备倾向于仅在一个方向上运行以及一个水流方向，这就限制了水流的使用时间和可以使用的位置。另一方面，现有的设备在水流中具有高阻力，这也使得设备难以相对于水流方向。
9.因此，在允许改变方向的情况下，为了在面对变化的水流时实现方向和方向的最佳方向，需要进行复杂的操纵。
10.最后，在许多情况下，设备通常将电能转换至单台发电机，这意味着生产灵活性较低，一旦发生故障，整个系统就会失效。
11.正是由于所有这些原因，市场上需要通过利用海洋和河流的设备来生产电能以克服上述缺点，可以利用水流任何方向，并且对水流“漂移”的阻力很小。它们还可以灵活地固定，减少对环境的影响，而不需要海床或河底的支撑结构，也不阻挡水流，在河流中应用时为动物和生态流动提供通道，此外，还可以在水面上进行机械和电气维护，使用几台交流发电机可以实现更大的使用灵活性。
12.作为背景技术，存在es1140760u的发明是关于将流体的线性运动转换成轴的旋转运动的机构，虽然它本身不具备上述特征，但是可以组成具有这些特征的较大装置的一部
分。


技术实现要素：

13.本发明的目的是获得具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，该水力发电机利用海洋和河流的水流产生电能，不受其方向的影响，且对水流漂移的阻力很小。
14.本发明的另一个目的是获得具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，该水力发电机可以灵活地固定，从而减少外部冲击的损害，减少环境影响，因为不需要海洋或河底的支撑结构也不阻塞水流，从而在河流应用的情况下维持动物群通道和生态流动。
15.本发明的另一个目的是获得具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，可以进行电气连接以及在水面以上的机械维护和电气维护，具有若干交流发电机，使得使用更加灵活。
16.本发明的主题是具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，包括至少一个带有四个臂的浮动x形结构，在所述浮动x形结构末端具有一台发电机，由es1140760u中定义的机构驱动，可以将流体的线性运动转换为轴的旋转运动，在下文中称之为“转换机构”。
17.正如es1140760u所述，每个转换机构基本上都包括一个带有四个臂的转子，连接到主旋转轴上，其末端包括作为x形结构的摆动推力件。
18.考虑到以顺时针方向围绕x形结构中心轴排列的转换机构，每个机构被配置为顺时针或逆时针方向交替旋转。即如果一个顺时针旋转，下一个逆时针旋转，下一个顺时针旋转，最后一个逆时针旋转。
19.这种由四台发电机和逆向旋转的x形转换机构组成的配置允许最大限度地利用与水流相反的推力面。
20.一根长度大于转换机构所达到深度的管子以交叉的形式附接到结构中心部分的底部。这根管子的下端部分闭合，并有链条或系泊线缆连接中心轴到锚或底部锚上。这个管子具有两个开口，用于接入和接出电缆。
21.管子有一个沿着其母线整个长度附接的固定板，并位于虚线中间位置，以顺时针方向围绕x形结构的轴线连接两个相邻转换机构。
22.作用在固定板上的力使组件旋转，从而使得始终面向垂直于水流方向的最大推力面的整个横截面，水流从四个转换机构形成的虚方形一侧进入。
23.在具有固定板的x形结构配置中，转换机构的旋转方向逆时针交替进行，因此迫使组件通过提供由四台发电机形成的虚方形一侧来确定方向，从而使水流的推力面最大化，因此产生的能量也最大化。
24.每台发电机都可以通过浮动x形结构顶部的舱口，从水里出来。
25.浮动x形结构在中心具有圆顶，也可以通过舱口进入，在里边对每台发电机独立产生的电能波进行连接、联接和电处理。
26.由四台独立的发电机产生的电波可以根据任何特定时刻的水流速度(即使在低速下)进行电气处理，并以串联、并联或混合配置的方式进行耦合，以实现最大限度地利用能
量。
27.这样描述的装置具有本发明的主要优点，以及其它额外的优点，例如对海床没有影响、对视觉影响小及结构简单，不需要水坝或土建工程来引导水流。
28.它也是一个模块化的系统，可以与其他类似设备相连接。并且只要在任何方向上存在水流，就能连续产生能量。
29.最后，该设备为电力电子部件、变压器等提供空间，使之能够以最大电压和对地变换的直流电连接到配电网，或者以交流电连接，并在每组中进行转换，尽可能以高电压或电源电压输出。
30.在整个说明书和权利要求中，词语“包括”及其变体不旨在排除其他技术特征、组件或步骤。对于本领域技术人员而言，本发明的其他目的、优点和特征将从本发明以及本发明的实践中显而易见。以下实施例和附图以说明的方式提供，并非旨在限制本发明。此外，本发明涵盖本文所指示的特定和优选实施例的所有可能组合。
附图说明
31.为了补充本文的描述并有助于更好地理解本发明的特征，在此结合附图对此进行详细且非限制的说明：
32.图1a示出了本发明具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机的优选实施例的正视图。
33.图1b示出了本发明具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机的优选实施例的俯视图。
34.图1c示出了本发明具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机的优选实施例的仰视图。
35.图1d示出了本发明具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机的优选实施例的侧视图。
36.图2示出了本发明具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机的优选实施例的顶部透视图。
具体实施方式
37.使用本文件图1和图2中采用的编号来识别构成作为本发明主题具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机的元件，接着对本发明优选实施例的这些元件进行描述。
38.在本发明的优选实施例中，具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，由至少一个带有四个臂的浮动x形结构1组成，所述浮动x形结构1在末端具有由转换机构3驱动的发电机2，用于将流体的线性运动转换成轴的旋转运动。
39.考虑到以顺时针方向围绕所述x形结构1中心轴排列的所述转换机构3，每个机构都被配置为顺时针或逆时针方向交替旋转。也就是说，如果一个顺时针旋转，下一个逆时针旋转，再下一个顺时针旋转，最后一个逆时针旋转。
40.在本发明的优选实施例中，一根长度大于所述转换机构3所达到深度的管子5连接到所述x形结构1中心部分的底部。所述管子5的下端部分闭合，并有链条或系泊线缆连接中
心轴到锚或底锚上。所述管子5具有两个开口，用于接入电缆和接出电缆。
41.所述管子5具有固定板6，沿着母线的整个长度连接所述固定板，并位于虚线中间位置，以顺时针方向围绕所述x形结构1的轴线连接两个相邻所述转换机构3。
42.作用在所述固定板6上的力使组件旋转，从而使得始终面向垂直于水流方向的最大推力面的整个横截面，水流从四个转换机构3形成的虚方形一侧进入。
43.在具有所述固定板6的x形结构1中，所述转换机构3的旋转方向逆时针交替，因此迫使组件通过提供由四台发电机形成的虚方形的一侧来确定方向，从而使水流的推力面最大化，因此产生的能量也最大化。
44.每台所述发电机2都可以通过所述浮动x形结构1顶部的舱口7，从水里出来。
45.所述浮动x形结构1在中心和出水处具有圆顶4，也可以通过舷窗8进入，在里边对每台所述发电机2独立产生的电能波进行连接、联接和电处理。
46.在本发明的优选实施例中，由四台独立所述发电机2产生的电波可以根据任何特定时刻的水流速度(即使在低速时)进行电气处理，并以串联、并联或混合配置的方式进行耦合，以实现最大限度地利用能量。

技术特征：
1.具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，采用转换机构(3)将流体的线性运动转换为轴的旋转运动，其特征在于，包括至少一个带有四个臂的浮动x形结构(1)，在所述浮动x形结构(1)的末端具有由所述转换机构(3)驱动的发电机(2)，所述转换机构(3)以顺时针方向围绕所述浮动x形结构(1)的中心轴排列，每个转换机构都配置为顺时针或逆时针方向交替旋转，即如果一个顺时针旋转，下一个逆时针旋转，下一个顺时针旋转，最后一个逆时针旋转。2.根据权利要求1所述的具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，其特征在于，从所述x形结构(1)的中心部分起在下侧固定一个长度大于所述转换机构(3)所达到深度的管子(5)，沿着其母线的整个长度连接固定板(6)，并位于虚线的中间位置，以顺时针方向围绕所述x形结构(1)的轴线连接两个相邻所述转换机构(3)，这样，作用在所述固定板(6)上的力使组件旋转，使得始终面向垂直于水流方向最大推力面的整个横截面，水流从四个所述转换机构(3)形成的虚方形一侧进入。3.根据权利要求1、2任一项所述的具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，其特征在于，管子(5)在下端部分闭合，并有链条或系泊线缆连接中心轴到锚或底部锚上，所述管子(5)具有接入和接出电缆的两个开口。4.根据权利要求1所述的具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，其特征在于，每台所述发电机(2)通过所述浮动x形结构(1)紧邻顶部的舱口(7)从水里出来。5.根据权利要求1所述的具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，其特征在于，所述浮动x形结构(1)在中心和出水处具有圆顶(4)，通过舷窗(8)进入，在里面对每台所述发电机(2)独立产生的电能波进行连接、联接和电处理。6.根据权利要求1、5任一项所述的具有最大推力面的浮动独立x形自对准多台水力发电机，其特征在于，由四台独立的所述发电机(2)产生的电波可以根据任何特定时刻的水流速度进行电气处理，并以串联、并联或混合配置的方式进行耦合，以实现最大限度地利用能量。

技术总结
具有最大推力面的浮动独立X形自对准多台水力发电机，利用海洋和河流的水流发电，不受其方向的影响，不需要海床上的支撑结构并能够在水面以上维护。本发明的水力发电机是由至少一个带有四个臂的浮动X形结构(1)形成，在所述浮动X形结构(1)的末端具有由转换机构(3)驱动的发电机(2)，转换机构(3)以顺时针方向围绕浮动X形结构(1)的轴排列，每个转换机构都配置为顺时针或逆时针方向交替旋转，有一个用固定板(6)连接到X形结构下侧的管子(5)。(6)连接到X形结构下侧的管子(5)。(6)连接到X形结构下侧的管子(5)。


技术研发人员：何塞
受保护的技术使用者：何塞
技术研发日：2021.10.11
技术公布日：2023/6/26