動態流體能量轉化系統及其使用方法

2023-06-28 06:00:16 2

專利名稱：動態流體能量轉化系統及其使用方法
技術領域：
本發明涉及動態流動體能量的利用，具體來說，涉及將流動體動態作用轉 化為可用來發電的流體加壓作用的系統、工藝過程和技術。
背景技術：
世界人口總是不斷地要求更多的能量來用於社會和經濟的發展。此外，世 界人口還在繼續增長。因此，對能量的需求繼續在膨脹。
許多產能的傳統技術(例如，燒煤和天然氣)隨著對能量需求的增加而變 得日益昂貴。還有，這些技術以及替代技術(例如，核能)存在環保方面的諸 多不足。其它傳統技術(例如，水電和風能)還未能與需求並駕齊驅。

發明內容
本發明涉及利用流動體的動態能量來例如發電。具體來說，流動體的運動 可用來加壓(例如，泵送)泵送流體從而驅動發電機。
在一個總體方面， 一種利用流動體運動來發電的系統可包括第一泵送機構。 該第一泵送機構可包括可動構件、流體泵和外殼。可動構件可適於跟從流動體 的運動，而流體泵可聯接到可動構件並適於響應於可動構件的運動而加壓泵送 流體。外殼可包括內部腔室，流體泵位於在腔室內，流體泵從腔室中抽吸待加 壓的流體。在特殊的實施方案中，腔室可用作為泵送流體的容器。流體泵送機構可以 至少部分地浸沒在泵送流體內。
可動構件可包括細長構件和浮體構件。浮體構件在靠近細長構件的一端處 可樞轉地連接到細長構件並適於跟從流動體的運動。浮體構件可包括鰭片，鰭 片適於使浮體構件與流動體運動對準。
某些實施方案可包括適於探測泵送流體的汙染的傳感器和聯接到傳感器的 閥系統。當探測到泵送流體的汙染時，傳感器可啟動閥系統。當閥系統被啟動 時，閥系統可例如將加壓泵送流體循環到腔室。
流體泵可包括箱，該箱具有容納在其中的可移動的活塞。至少一個流體入 口導管可聯接到箱，第一單向閥可附連到至少一個流體入口導管。至少一個流 體出口導管可聯接到泵送箱，而第二單向閥可附連到至少一個流體出口導管。
特殊的實施方案可包括動力傳動機構，該機構適於將動力從可動構件傳遞 到流體泵。動力傳動機構可包括聯接在可動構件和流體泵之間的樞轉機構。在 某些實施方案中，動力傳動機構可包括聯接到樞轉機構的小齒輪和聯接到流體 泵送機構的齒條，其中，小齒輪和齒條彼此嚙合。
流體泵可包括適於泵送泵送流體的多個泵送缸以及適於響應於跟從流動體 運動的可動構件來驅動缸的可轉動的凸輪。泵送缸可形成多個徑向圍繞凸輪布 置的軸向排，凸輪相對於多個泵送缸可轉動，缸的面向內的端部適於跟從凸輪 的外表面。至少一個第一止回閥可設置在泵送缸入口的上遊，並且至少一個第 二止回閥可設置在泵送缸出口的下遊。當凸輪轉動時，第一軸向排的泵送缸吸 入一定體積的泵送流體，而第二軸向排的泵送缸同時排出一定體積的泵送流 體。
該系統還可包括第二泵送機構。第二流體泵送機構可包括適於跟從流動體 的運動的可動構件、聯接於可動構件並適於響應於可動構件的運動來加壓泵送 流體的流體泵以及包括內部腔室的外殼，流體泵送機構位於在腔室內，且流體
泵送機構從去除中抽吸待加壓的流體。導管系統可合併來自於第一泵送機構和 第二泵送機構的加壓泵送流體。
在某些實施方案中，第二流體泵送機構可停止供應加壓泵送流體，而第一 流體泵送機構繼續供應加壓的泵送流體。第二流體泵送機構可以被替換，而第
9一流體泵送機構繼續供應加壓泵送流體。
在另一總的方面，利用流動體運動加壓泵送流體來發電的系統可包括定位 在流動體內的第一泵送機構。該泵送機構可包括可動構件、流體泵和外殼。可 動構件可適於跟從流動體的運動，而流體泵可聯接到可動構件並適於響應於可 動構件的運動而加壓泵送流體。外殼可包括包圍流體泵的內部腔室、用於傳輸 加壓泵送流體的流體出口以及用於接受泵送流體的流體入口 。該系統還可包括 定位在流動體的岸上的可轉動的構件和發電機。可轉動的構件可聯接到第一導 管系統和第二導管系統，第一導管系統從泵送機構傳輸加壓泵送流體，而第二 導管系統將泵送流體傳輸回到泵送機構。發電機可聯接到可轉動的構件，並由 可轉動的構件驅動。
在某些實施方案中，外殼的腔室用作為泵送流體的容器。流體泵可至少部 分地浸沒在泵送流體內。
該系統還可包括傳感器和閥系統。傳感器可適於探測泵送流體的汙染狀態， 而閥系統可聯接到傳感器。當閥系統被探測泵送流體內汙染的傳感器啟動時， 閥系統可將加壓泵送流體循環到腔室內。
在特殊的實施方案中，流體泵可包括適於泵送所述的泵送流體的多個泵送 缸，以及適於驅動缸的可轉動的凸輪。該凸輪可響應於跟從流動體運動的可動 構件來驅動泵送缸。
該系統還可包括第二泵送機構。第二泵送機構也可定位在流動體內，並包 括適於跟從流動體運動的可動構件、流體泵和外殼，流體泵聯接到可動構件並 適於響應於可動構件的運動而加壓泵送流體，外殼包括包圍流體泵的內部腔 室、用於傳輸加壓泵送流體的流體出口以及用於接受泵送流體的流體入口。第 一導管系統可合併來自於第一泵送機構和第二泵送機構的加壓泵送流體以驅 動可轉動的構件。
第二泵送機構可停止泵送加壓的泵送流體，而第一流體泵送機構繼續供應 加壓泵送流體。第二流體泵送機構例如可以被替換，而第一流體泵送機構繼續 供應加壓泵送流體。
該系統還可包括與第一導管系統和第二導管系統連通的旁通導管。旁通閥 可聯接到旁通導管，並在探測到泵送流體的預定壓力時，允許加壓泵送流體在第一和第二導管系統之間流動。
在某些特殊方面， 一種利用流動體運動來發電的系統可包括多個定位在流 動體內離流動體的岸不同距離處的泵送機構。每個泵送機構可包括可動構件， 可動構件可具有細長構件和浮體構件。浮體構件在靠近細長構件的一端處可樞 轉地聯接到細長構件並適於跟從流動體的運動。浮體構件還可包括鰭片，鰭片 適於使浮體構件與流動體的運動對準。每個泵送機構還可包括流體泵、動力傳 動機構和外殼。流體泵可聯接到可動構件並適於響應於可動構件的運動而加壓 泵送流體。動力傳動機構可適於將動力從可動構件傳遞到泵送機構。外殼可包 括用作為容器的內部腔室，流體泵從容器內抽出待加壓的泵送流體，內部腔室 包圍流體泵。流體泵可至少部分地浸沒在泵送流體內，而外殼可包括用於傳送 加壓泵送流體的流體出口和用來接受泵送流體的流體入口 。泵送機構還可包括 適於探測泵送流體汙染的傳感器和聯接到傳感器的閥系統。當閥系統被探測泵 送流體內汙染的傳感器致動時，閥系統可適於將加壓泵送流體循環到腔室。該 系統還可包括可轉動的構件和發電機。可轉動的構件可定位在流動體的岸上， 並聯接到第一導管系統和第二導管系統，第一導管系統從泵送機構傳輸加壓泵 送流體，而第二導管系統將泵送流體傳輸回到泵送機構。發電機可聯接到可轉 動的構件，並由可轉動的構件驅動。至少一個泵送機構可被關閉和替換，而其 它的泵站繼續供應加壓泵送流體。旁通導管可聯接在第一和第二導管系統之 間，旁通閥可連接到旁通導管。當探測到泵送流體的預定壓力時，旁通閥可適 於使加壓泵送流體在第一和第二導管系統之間流動。
在另一總體方面， 一種利用流動體運動加壓流體來發電的過程可包括響 應於流動體運動加壓容器內的泵送流體；將加壓泵送流體傳輸到用於位於流動 體的岸上的發電機的可轉動的構件；以及將泵送流體傳輸到容器。例如，加壓 泵送流體可包括用適於跟從流動體運動的可動構件來跟從流動體的運動；使
聯接到可動構件上的泵送機構鉸接運動(articulate)。容器可包含泵送機構， 泵送機構可至少部分地浸沒在容器內的泵送流體中。
該過程還可包括將動力從可動構件傳遞到流體泵。此外，該過程可包括感 測泵送流體的汙染，如果探測到泵送流體的汙染，則可啟動閥系統。當閥系統 被啟動時，閥系統可將加壓泵送流體循環到容器。
li響應於流動體運動來加壓容器內的泵送流體可包括將泵送流體抽入到箱 的流體入口內，該流體入口具有第一單向閥；移動容納在箱內的活塞來加壓泵 送流體；以及通過具有第二單向閥的流體出口排出加壓泵送流體。響應於流動 體運動來加壓容器內的泵送流體還可包括驅動可轉動的凸輪，該凸輪具有圍 繞其徑向周緣的多個泵送缸。
該過程還可包括響應於流動體運動來加壓第二容器內的第二泵送流體； 將加壓的第二泵送流體傳輸到可轉動的構件；以及將第二泵送流體傳輸到第二 容器。將第一泵送流體傳輸到第一容器可包括將第一泵送流體的至少一部分 傳輸到第一容器。該過程還可包括在將加壓的第一泵送流體和加壓的第二泵 送流體傳輸到可轉動的構件之前，合併加壓的第一泵送流體和加壓的第二泵送
流體，其中第一可轉動的構件和第二可轉動的構件是同一構件。
該過程還可包括停止傳輸加壓的第二泵送流體，而繼續傳輸加壓的第一泵 送流體。供應加壓的第二泵送流體的第二泵送機構可被替換，而供應加壓的第 一泵送流體的第一泵送機構繼續供應加壓的第一泵送流體。
各種實施方案可包括一個或多個特徵。例如，與通過燃燒化石燃料(例如， 煤)發電相比，可通過使用再生能源來發電，且對空氣汙染最小。因此，幾乎 可無限地使用該種能源且對空氣品質只有很小的影響。作為另一實例，該能源 在各種國家的各種地方都可找到。因此，發電規模可根據需要確定且可有廣泛 用途。作為另一實例，用來實施本發明系統的和技術的各種機構由於提高了潤 滑和保護功能而可具有延長的壽命周期。此外，可以監視可指示和/或造成不利 環境狀態的各種狀態，如果探測到的話，則包含這樣的狀態。
在以下的附圖和描述中，將闡述一個或多個實施方案的細節。從以下描述 和附圖以及權利要求書中還將會明白到其它的特徵。


圖l是發電系統實例的立體圖2是圖1的多個泵送機構的立體圖3是圖l泵送機構的側視圖4是圖1泵送機構的浮體的詳圖；圖5是浮體內部結構實例的詳圖； 圖6是泵送機構實例的立體圖； 圖7是圖6泵送機構的側視圖8是泵送機構另一實例的立體圖，其中，部分外殼已移去；
圖9是圖8泵送機構的側視圖IO是泵送機構實例的側視圖ll示出圖IO的泵送機構，其中，部分外部殼體已移去； 圖12是圖IO泵送機構的立體圖13是用於鉸接根據實施方案實例的泵送機構的軸的詳圖14是泵送機構實例的局部詳圖15示出圖14泵送機構的某些內部部件的詳圖16示出圖14泵送機構的內部部件的另一詳圖17是顯示泵送機構實例的內部工作區的詳圖18示出圖17泵送機構的內部工作區的另一詳圖19示出一排泵送缸的各下部和對應活塞；
圖20是泵送機構另一實例的局部詳圖21是圖20泵送機構的某些內部部件的詳圖22是圖20泵送機構的某些內部部件的另一詳圖23是顯示圖20泵送機構的某些內部工作區的詳圖24是顯示圖20泵送機構的某些內部工作區的另一詳圖25示出一排泵送缸和相關聯的入口集管和出口導管；
圖26示出一排泵送缸的各下部和對應活塞；
圖27示出泵送機構另一實例的內部部件；
圖28是圖27泵送機構的內部部件的一部分的詳圖，其中包括旁通導管中 的關閉閥；
圖29是圖27泵送機構的內部部件的該部分的另一詳圖，其中閥處於打開 位置；
圖30示出旁通導管中處於關閉位置的閥詳圖； 圖31示出旁通導管中處於關閉位置的閥詳圖；圖32是發電系統另一實例的立體圖33是圖32發電系統另一立體圖34示出處於打開位置的閥的剖視圖35示出處於關閉位置的圖34閥的剖視圖36示出發電系統另一實例的立體圖37示出圖36發電系統另一立體圖38是泵送機構另一實例的立體圖39是圖38所示的泵送機構的立體圖，其中蓋已移去；
圖40是圖38泵送機構的剖視圖，其中臂顯示為處於向上偏轉位置；
圖41是圖38泵送機構的剖視圖，其中臂顯示為處於向下偏轉位置；
圖42是圖38泵送機構的內部部件的詳圖43是圖38泵送機構的內部部件的另一詳圖44示出圖38泵送機構的密封軸承實例；
圖45示出可在圖44的密封軸承內轉動的軸的實例；
圖46示出適於附連到軸一端的小齒輪；
圖47示出從泵送箱一端延伸出的齒條；
圖48示出泵送機構實例的泵送箱；
圖49示出泵送機構實例的基底和蓋子；
圖50和51是基底的剖視圖，顯示容納一定體積流體和泵送機構某些部件 的腔室；
圖52是圖38泵送機構基底的立體圖，該基底具有從基底延伸出的流體入 口和流體出口；
圖53是帶有從箱中延伸出齒條的泵送箱連同泵送機構實例的管道布置的詳
圖54是泵送機構實例的浮體的詳圖55是顯示浮體內部結構的浮體剖視圖56示出泵送機構實例的浮體、臂、密封軸承、轉動軸和小齒輪的組件；
圖57是泵送箱實例的局部詳圖；以及
圖58是發電方法的流程圖。
具體實施例方式
各種系統和技術可利用流動體的動態能量來產生有用功，例如，發電。尤 其是，將流動體的動態能量轉化為電能的各種實施方案、系統和技術包括這樣 的能力使用動態能量對泵送流體加壓並使用加壓的流體來驅動渦輪機。然而， 其它的系統和技術也是可能的。
圖1示出將流體能量轉化為電能的發電系統10的實例。該系統IO包括一 個或多個流體泵送機構("泵送機構")20，它們支承在各個樁30上並聯接
到發電機40。泵送機構20包括浮體50和臂60並對泵送流體加壓(例如，泵 送)，所述泵送流體例如液壓油。每個臂60形成細長構件的至少一部分，而 每個浮體50形成浮動構件的至少一部分。浮體50和臂60 —起形成泵送機構 20的可移動構件的至少一部分，以便跟從流動體的運動。加壓的泵送流體轉動 一個或多個附連在發電機40的軸80上的渦輪機70。
如圖l-3所示，多個泵送機構20可一起使用。此外，如圖2所示，例如， 相鄰的泵送機構20可沿相對方向定向，以防止浮體50彼此幹擾，同時，還減 小多個泵送機構20佔據的空間。由於不同的泵送機構20有不同的泵送循環， 所以如此泵送機構20的構造可產生更加連續的泵送流體的流動。然而，在本 發明的範圍之內，泵送機構20可以相同的方向或相對於彼此為任何的方向定 向。
浮體50可具有流線型形狀，使流體能有效地經過浮體50。圖l-4示出具有 流線型形狀的示例的浮體50。然而，浮體50可以是任何的形狀，例如，球體、 橢圓球、立方體、稜錐體或長方體。浮體50還可具有一內部結構90，內部結 構的實例顯示在圖5中。然而，內部結構90並不局限於此，它可具有任何形 式來對浮體50提供剛度，同時還使浮體50保持浮起。空氣或諸如聚氨酯之類 的泡沫也可包括在浮體50內。浮體可由於流動體運動而致使臂60鉸接運動， 流動體運動可包括波浪、浪湧和/或任何其它合適類型的流動體運動。
臂60可由金屬形成，例如，不鏽鋼、鋁或任何其它合適的金屬。臂60還 可由複合材料形成，例如，混凝土、玻璃纖維、木材、碳纖維、聚芳醯胺纖維， 或任何其它合適的複合材料。此外，臂60可有塗層來保護臂60免遭環境影響和限制或防止腐蝕。
浮體50可以多種方式固定地或樞轉地附連到臂60。參照圖6和7，臂60 包括第一框架構件100。第一框架構件IOO通過樞軸120可樞轉地附連到第二 框架構件110，以使第二框架構件110可圍繞軸線130樞轉。浮體50通過其相 反側處的兩個樞軸140可樞轉地附連到第二框架構件110。因此，浮體50圍繞 由樞軸140形成的軸線150樞轉。其結果，浮體50可在圖6所示的方向上鉸 接運動。因此，例如，浮體50可定向在與流動體運動對應的方向。
圖8和9示出浮體50可聯接到臂60的另一示例方式。如圖所示，浮體50 附連到帶有框架構件160的臂60。框架構件160通過樞軸170附連到臂20， 允許框架構件160和浮體50圍繞樞軸170的縱向軸線180樞轉。浮體50用設 置在浮體50相反側處的樞軸190附連到框架構件160。因此，浮體50可圍繞 由樞軸190形成的中心軸線200樞轉。箭頭210和220分別示出浮體50由於 樞軸170和190的緣故可樞轉的方向。
浮體50還可包括一個或多個方向構件230 (例如，葉片、鰭片或龍骨)， 它們的作用可使浮體50定向在流動體的流動方向，例如，如圖8和9所示。 其結果，浮體50的定向可例如相對於臂60改變，以便更好地符合於可隨時間 而變的流動體的運動。
根據還有另一實例，浮體50可通過內部結構90剛性地聯接到臂60。如圖 10-11和54-56所示，臂60附連到穿過浮體50延伸的內部結構卯的一部分。
提供浮體50與臂60聯接的不同實施方案只是為了舉例而已，並不意圖限 制本發明的範圍。此外，儘管本文提出的發電系統10的不同實施方案是描述 成以特殊方式將浮體50聯接到臂60的，但應該理解到，發電系統10的任何 實施方案中的浮體50和臂60可以任何理想的方式進行聯接。
泵送機構20還可包括浮體釋放機構。該釋放機構可包括纜索、繩子或延伸 在浮體50和臂60之間的其它柔性構件。該釋放機構可在不利天氣中使用，例 如，颶風、海嘯或任何可對泵送機構20造成破壞的其它天氣或流動體狀態(例 如，致使臂過快地鉸接運動過大的角位移)。當觸發釋放機構時，該釋放機構 致使浮體50從臂60中釋放。然而，通過延伸在浮體50和臂60之間的柔性構 件防止浮體50漂走和丟失。柔性構件可以是任何合適的長度，以使浮體50隨流動體運動而上下浮動，
同時，防止臂60隨流之鉸接運動。該釋放機構可在經歷大的波浪或其它極端 狀態時自動地被觸發。例如，當波浪運動作用在浮體50上的力超過預定值時， 螺栓或其它結構可剪切或其它方式脫開連接，從臂60中釋放出浮體50。
再參照圖l-3，泵送機構20安裝在樁30上，樁可錨固在諸如大海或海洋那 樣流動體的底部。樁30可由木材、混凝土、金屬或任何其它合適材料形成。 泵送機構20—般地可在流體表面上方。然而，泵送機構20可以至少部分地浸 沒或全部浸沒在流動體內，特別是由於變化的潮汐、波浪等。
泵送機構20還包括外殼240和從外殼延伸出並與臂60附連的軸250。當每 個浮體50隨著流動體波浪運動而起伏時，相關聯的臂60樞轉而致使相關聯的 軸250轉動。如下文所解釋的，軸250可直接或間接地聯接到泵送機構20的 一部分，所述泵送機構20可操作以加壓和/或泵送泵送流體(可互換地稱之為 "流體泵"或"泵")。下面較詳細地描述該泵。因此，軸250形成動力傳動 機構的至少一部分，該傳動機構可操作以由臂60傳遞動力用來泵送泵送流體。 圖13及其描述介紹了該動力傳動機構的附加的細節。
圖12-13示出根據一種實施方案的臂60與軸250的附連。軸250的第一端 延伸入鄰近於泵送機構20的樁30內，而軸250的相反端延伸入用來致動泵的 泵送機構，這將在下面予以討論。設置密封件260來防止流體侵入泵送機構20 內部和樁30內。該密封260還防止流體侵入軸250的軸承270內。根據一種 實施方案，軸250、密封260和軸承270形成動力傳動機構的至少一部分。
根據一種實施方案，每個泵送機構20可以拆卸的，以便於保養、修理或更 換。在如此一個實施方案中，軸250可包括拆開機構，例如，用緊固件固定在 一起的兩個匹配的凸緣。因此，當要拆卸泵送機構20時，通過拆卸緊固件就 可拆開兩個匹配的凸緣，從而泵送機構20可作為單個單元來拆卸。
泵送機構20的內部操作可參照圖14-19來描述。軸250的一端附連到凸輪 280。該凸輪280包括槽290，該槽具有多個峰和谷300和310。峰和谷300和 310例如可以是呈正弦曲線形。根據一個實施方案，相鄰峰300 (和谷310)之 間的角度測量值約為30。。然而，相鄰峰300 (和谷310)之間的角度測量值 大於30°或小於3(T都在本發明的範圍之內。此外，根據一個實施方案，如
17果存在1:1的相關性，則泵送機構20可通過軸250和臂60的近似16°的轉動 而發生鉸接運動。即，根據某些實施方案，泵送機構20可以臂60最小16°的 鉸接運動來操作。然而，泵送機構20可以臂60大於或小於16°的轉動來操作。
泵送缸330的第一端320被擒獲在槽290內並可沿著槽290移動。根據一 個實施方案，缸330的第一端320包括滾子340，當凸輪280轉動時，滾子340 沿著槽290滾動。缸330布置成圍繞凸輪280徑向地設置的多個軸向排350。 如圖所示，每排350包括四個缸330，但每個排350內包括更多或更少個缸330 都在本發明的範圍之內。每個缸330包括上部360、可在上部360內滑動的下 部370以及一附連到下部370且也可在上部360內滑動的活塞380。缸330和 凸輪280形成泵的至少一部分，該泵可操作以將泵送流體泵送到發電機40。
缸330的每排350與公共入口集管390連通，該集管位於與第一端320相 反的缸330的第二端400。缸330的每排350還與公共出口腔或導管410連通。 每個出口導管410設置在靠近缸330的第二端400處的入口集管390處。每個 入口集管390包括設置在入口 430處的閥420 (例如，止回閥)，而每個出口 導管410包括位於出口 440處的閥420 (例如，止回閥)。每個出口導管410 的出口 440與出口集管450連通，當泵送機構20操作時，該出口集管450收 集從缸330中被迫流出的泵送流體。出口集管450還包括出口 460，該出口 460 用來將泵送機構20泵送的加壓泵送流體通過輸出導管470引導到渦輪機70。 多個缸330、入口集管390、出口導管410和出口集管450靜止不斷地固定在 泵送機構20的外殼240內，例如，如圖14所示，用支承元件480予以固定。
在操作過程中，浮體50跟從流動體波浪運動，致使浮體50起伏，使臂60 相對於軸250的縱向軸線樞轉。軸250又隨臂60的轉動而樞轉，致使凸輪140 在臂60和浮體50的作用下轉動。根據一個實施方案，凸輪280直接附連到軸 250，而軸250直接附連到臂60，使得凸輪280的角轉動量與臂60的角轉動量 相同。因此，當臂60和軸250沿第一方向轉動時，凸輪280也沿第一方向轉 動。類似地，當臂60和軸250沿第二方向轉動時，凸輪280也沿第二方向轉 動。根據其它的實施方案，軸60和凸輪280通過齒輪裝置連接，使得軸60和 凸輪280響應於流動體波浪運動而轉動不同的角度量。
根據特殊的實施方案，泵送機構20內部形成填充泵送流體的容器490,使
18泵送機構20的至少某些內部部件浸沒在泵送流體內。因此，泵送流體不僅可
用來被泵送機構20泵送，而且還用作泵送機構20的運動零件的潤滑劑，和/ 或作為泵送機構部件的保護劑。泵送流體還由於泵送流體的循環可對泵送機構 的部件提供冷卻功能。
當凸輪280轉動時，根據任何給定缸330沿槽290的位置以及凸輪280的 運動，缸330跟從槽290，可致使缸330伸出和縮回。因此，如果一排350的 缸330在凸輪280開始轉動時位於槽290的峰300處，則缸330的第一端190 會開始朝著槽290的谷310移動。其結果，下部370和缸330的活塞會相對於 上部360向下移動，致使泵送流體通過閥420從容器490中抽入入口集管390 內，在活塞380上方的上部360內形成一定體積。可阻止泵送流體通過出口集 管450和出口集管410進入缸330，這是因為出口 440處的閥420阻止了泵送 流體的回流。
此後，凸輪280可響應於流動體的波浪作用而沿相反方向轉動。其結果， 當缸330的第一端320在槽290內從谷310移至峰300時，示範的缸330的下 部370可相對於上部220向上移動。因此，活塞380驅動泵送流體流出缸330 通過出口導管410而進入出口集管450內。由於閥420設置在入口集管3卯的 入口處，可阻止泵送流體通過入口集管390向外流動。從每個泵送機構20輸 出的泵送流體通過出口 460引導到對應的輸出導管470。
在浮體50和臂60向上或向下運動過程中，根據每個缸330沿著凸輪280 的槽290所處位置，某些缸330將從對應入口集管390中抽出泵送流體，而其 它缸330同時通過對應出口導管410排出泵送流體。因此，根據流動體波浪狀 態，泵送機構20可產生基本上恆定的泵送流體輸出。
發電系統10具有各種特徵。例如，與通過燃燒化石燃料(例如，煤)發電 相比，可使用再生能源來發電，對空氣只有很少(若有的話)的汙染。因此， 幾乎可無限地使用該種能源且對空氣品質只有很小的影響。作為另一實例，該 能源可在各種國家的各種地方都可找到。因此，發電規模可根據需要確定且可 有廣泛用途。作為另一實例，發電系統10由於提高了潤滑和保護功能而可具 有延長的壽命周期。
發電系統10的其它實施例方案可具有附加的特徵。例如， 監視能指示和/或導致不利環境狀態的那些狀態，如果需檢測到的話，則包含這樣的狀態。例如，合適的傳感器可探測泵送流體的汙染/洩漏，以及使用隔離機構(例如，閥)來阻止泵送流體流入和/或流出流體泵送機構20或渦輪機70。作為另一實例，泵送流體可以是生物降解的。因此，如果真的出現問題的話，則發電系統10可對環境造成最小的影響。
儘管討論了某些細節，但泵送機構20僅代表了發電系統10的泵送機構的一個實施方案。泵送機構20的許多變體都是可能的，同時仍能實現合適的流體泵送。此外，其它類型的泵送機構(例如，單作用或雙作用的活塞-箱機構)都是可能的。因此，可使用泵送一泵送流體的任何合適的泵。
圖20-26示出泵送機構20的另一實施方案。圖20示出泵送機構20， 一部分外殼240已經移去以示出泵送機構20的某些內部部件。參照圖21-22，凸輪280呈輪形並包括多個輻條500和接納軸250 (未示出)的中心轂510。
圖23-24示出泵送機構20的詳圖。凸輪280包括外圓柱形構件520;具有多個峰和谷並沿凸輪280外周延伸的高起構件530;兩個靠近凸輪280的外邊緣550設置的槽構件540;以及兩個設置在槽構件540內側且位於高起構件530相反側上的幵槽構件560。如圖所示，缸330布置成圍繞凸輪280徑向地設置軸向排350。如圖所示，每排350包括四個缸330，但在其它實施方案中，每排350可包括更多或更少個缸330。缸330的每排350與公共的入口集管390和公共的出口導管410連通。設置在缸330第一端320上的滾子340隨著凸輪280鉸接運動而沿著高起構件530的外表面570滾動。最外的滾子580接觸設置在槽構件540上的唇部590。該唇部590也包括峰600和谷610。高起構件530的峰和谷與槽構件540的峰600和谷610對準。唇部590與滾子580相互作用，以使滾子340接觸外表面570。開槽構件560包括多個徑向槽615。鄰近於最外滾子580的滾子340被保持在狹槽615內。因此，隨著凸輪280轉動，狹槽615將缸330的下部370的運動限制到徑向運動。B卩，狹槽615將缸330的下部370限制到沿凸輪280半徑的直線運動。槽狹615可在下部370的全軌跡上限制下部370的運動。
因此，當凸輪280轉動時，外圓柱形構件520、高起構件530和槽構件540也轉動。因為高起構件530包括多個峰和谷，所以，滾子340跟從高起構件530的外表面570，其結果，缸330的下部370沿著由狹槽615限定的徑向方向移入和移出上部360。當缸330的滾子340沿著外表面570的傾斜部分移向峰時，高起構件530迫使缸的下部370朝向缸330的上部360，導致缸330壓縮。因此，迫使泵送流體流出缸330而流入出口導管410。如上所述，設置在入口集管390的入口 430處的閥420阻止泵送流體流出入口集管390。當滾子340沿著外表面570的傾斜部分移向谷時，唇部590與最外的滾子580相互作用，向下驅動缸330的下部370遠離缸330的上部360。因此，缸330從入口集管390吸入泵送流體。設置在出口導管410的出口 440處的閥420阻止流體從出口導管410流出。
通過出口導管410流出缸330的泵送流體進入出口集管450。然後，類似於以上所述方式，將泵送流體從泵送機構20引出。
圖25示出一排350的缸330和相關聯的入口集管390和出口導管410的詳圖。圖26示出一排350的缸330的下部370連同相關聯的活塞380和滾子340、580。
儘管泵送機構20的上述實施方案被描述為泵送流體流入公共出口集管450，但根據圖27-29所示的另一實施方案，不是採用出口集管450，而是每個出口導管410連接到對應導管630。儘管顯示的是一單獨的導管630連接到每個出口導管410，但兩個或兩個以上的出口導管410也可連接到一公共的導管630。
圖27-29示出根據如此一個實施方案的示範泵送機構20的某些內部部件。如上所述，入口集管390提供一排350的缸330和容器490之間的流體連通。然而，如圖27-29所示，不是設置出口集管450而是設置多個導管630來傳輸流體遠離泵送機構20。
第一組的導管630與第一收集器640附連並流體地連通，而第二組的導管630與第二收集器650附連並流體地連通。第一和第二收集器640和650連結到導管660。該導管660延伸通過外殼240內的開口，並聯接到輸出導管470。導管660接納由第一和第二收集器640和650兩者收集的流體，並將流體輸送到輸出導管470。
參照圖28-31，在外殼240內，導管660還可包括設置在第一和第二收集器640和650下遊的閥670。在正常運行狀態中，閥670可固定在關閉位置，例如，通過鎖680。閥670設置在從導管660向下延伸的旁通導管690的一端。傳感器700也可設置在外殼240內。例如，傳感器700可固定到外殼240的內壁表面。傳感器700可完全或部分地浸沒在裝在容器4卯內的流體中，或以其它方式定位來探測流體的汙染。當傳感器700探測到流體汙染時，傳感器700可將信號送到致動器710，致動器710釋放鎖680，致使閥670打開。閥670例如可以是鬧閥。當閥670被打開時，被泵送機構20泵送的流體通過旁通導管690折流而返回到容器490內。因此，被泵送的流體從容器490通過缸330循環，最終通過閥670返回到容器490內。因此，可阻止流體離開外殼240，同時泵送機構20繼續運行，其防止汙染的流體到達渦輪機70。應該理解到，儘管閥670顯示為在旁通導管690 —端處的可動構件，但閥670可以是它可操作以控制流體流動的任何閥，例如，通過選擇性地打開和/或關閉來控制通過旁通導管690的流體流動。
再參照圖1，從每個泵送機構20流出的泵送流體通過對應的輸出導管470被引向對應的可轉動的構件，例如，渦輪機70。渦輪機70固定到軸80，並可在來自輸出導管470的加壓泵送流體作用下轉動。因此，當加壓的泵送流體轉動渦輪機70時，軸80也轉動。軸80的轉動最後驅動發電機40發電。
儘管示出了四個泵送機構20，但其它的實施方案可包括較少的或追加的泵送機構20，它們通過軸80連接到一個或多個發電機和對應的渦輪機70。此外，在某些實施方案中，可使用兩個或多個泵送機構20，且對一個渦輪機70採用多對一的關係，下面將討論它的實例。在特殊的實施方案中，例如，軸80可只被一個渦輪機70驅動，而渦輪機可被一個或多個泵送機構20驅動。
在泵送流體已通過發電機40用來發電之後，泵送流體通過返回導管620返回到泵送機構20。如圖l-2所示，輸出導管470從外殼240的一側延伸，而返回導管620延伸到外殼240的頂部。然而，輸出導管470和返回導管620中的每一個可連接到外殼240的任何部分，諸如，外殼240的頂部、底部或側部，這落在本發明的範圍之內。例如，返回導管620可通過外殼240側部連接，而輸出導管470可通過外殼240頂部連接。在另一實例中，輸出導管470和返回導管620可都連接到外殼240的頂部，或輸出導管470和返回導管620可都連
22接到泵送機構20側邊。返回導管620內的流體可通過正壓、負壓和/或重力返回到容器490。
泵送流體通過返回導管620而返回可對泵送流體提供冷卻過程，這又可冷卻泵送機構20的部件。在某些實施方案中，冷卻可通過與圍繞返回導管620的空氣的熱交換來實現。尤其是在沿海地區，但也可在其它地區，存在著合理穩定的風力，其可提供增強的冷卻功能。在某些實施方案中，返回導管620在其至少部分的其長度上可通過流動體(例如，海洋)布置以增強冷卻過程。
如圖所示，輸出導管470的直徑小於返回導管620的直徑，這是因為通過輸出導管470的泵送流體的流體壓力高於通過返回導管620的泵送流體的壓力。然而，輸出導管470和返回導管620的尺寸可以任意大小。例如，輸出導管470可大於返回導管620，或反之。或者，輸出導管470和返回導管620可以同樣大小。
如上所述，泵送機構20可被移去以便於維護、修理或更換。因此，輸出導管470和返回導管620可包括一個或多個設置在拆開裝置相反側上的截斷閥(在此實施方案中未示出)，該拆開裝置可以是彼此鄰接的一對凸緣端，或可將導管一端從另一端拆下的任何其它機構。當從輸出導管470和返回導管620中脫開泵送機構20時，截斷閥可關閉且拆開裝置斷開。因此，可阻止泵送流體進入或離開泵送機構20或輸出或返回導管470、 620。
泵送機構20還可包括氣體釋放裝置，用來將任何截留的氣體(例如，空氣)或以其它方式容納在外殼240內的氣體釋放到大氣中。例如，該氣體釋放裝置可包括卸壓閥和導管以將氣體傳輸到大氣中。
泵送機構20以及渦輪機、導管、軸和發電機可以根據要求的應用來確定尺寸，並考慮以下的因素，如發電量、所經歷的平均流動體運動(例如，波浪)的大小、泵送機構20離海岸的距離、從泵送機構20到渦輪機的高度差等。因此， 一般地說，泵送機構可放置在離海岸不同的距離處。此外，在某些實施方案中，可使用遠離海岸的一個或多個泵送機構20。例如，樁30可在流動體深度內支承泵送機構20，而相關聯的發電機40可設置在離岸平臺上。
圖32-33示出發電系統IO，的另一實施方案，其操作方式類似於上述系統10。系統IO，包括諸如上述泵送機構20的一個或多個泵送機構20。如圖所示，系統10'包括四個泵送機構20，但也可包括更多或更少的泵送機構20。
系統10'也包括發電機40。泵送機構20通過導管系統聯接到發電機40，所 述導管系統包括輸出導管470和返回導管620。輸出導管470和返回導管620 與各個泵送機構20流體連通。如圖所示，輸出導管470連結到公共集管720。 供應導管730延伸在公共集管720和渦輪機70之間。返回導管620也連接到 公共集管740，該公共集管740通過返回導管750連接到渦輪機70。旁通導管 760延伸在公共集管720和740之間，並包括設置在其中的閥770。閥770例 如可以是卸壓閥。因此，如果公共集管720內的壓力超過選定壓力，則可打開 閥770，使所有的或一部分泵送流體傳輸到公共集管740內。
每個返回導管620可包括閥780和閥790。閥780可以是由傳感器致動的閥， 例如，其可響應於來自於設置在外殼240內的傳感器的信號而被致動。閥790 可手動地致動。例如，閥790可通過手動曲柄進行致動。如下文中詳細討論的， 當在泵送機構20處探測到一種預定的狀態時，便可操作闊780來停止泵送流 體通過返回導管620的流動。例如，當在泵送流體中探測到選定量的水或其它 汙染物時，或當探測到洩漏時，可關閉閥780。
圖34-35示出示例閥780，其包括具有第一和第二開口 810和820的本體 800以及可在本體800內樞轉的閘門830。在正常運行過程中，閘門830可固 定在打開位置，在第一和第二開口 810和820之間提供敞開的連通。如果探測 到汙染或洩漏，則可釋放閘門830，並向下樞轉到關閉位置，阻止流體通過閥 780。根據圖34和35所示的示例閥，閘門830包括從其中延伸出的附件840。 因此，當探測到一種情況時，致動器850縮回延伸穿過附件840內形成的開口 的銷子860，則閘門830向下樞轉而密封住閥780。
在正常運行過程中，閥790可處於打開狀態中，允許流體流過其。然而， 閥790可被關閉，由此，阻止流體流入外殼240內的流動。例如，閥790可關 閉以便拆卸閥780和/或泵送機構20或在其上執行維護保養。因此，關閉一個 或多個閥780和790至少部分地隔離了對應的泵送機構20。
此外，傳感器700 (如以上圖28和29中所述)還可向閥780的致動器850 發送信號，來關閉閥780，於是，當探測到流體中汙染時，兩個闊780和閥670 聯合工作來隔離泵送機構20。傳感器700與閥670以及可選地與閥780聯合可
24進行操作，以停止流體從泵送機構20到發電機40的流動，同時，泵送機構20
繼續在運行。
參照圖33，每個泵送機構20還可包括閥870。閥870可被致動而停止泵送流體流入或流出泵送機構20的流動。例如，閥870可以是止回閥，其允許泵送流體流出泵送機構20而流入輸出導管470，但阻止泵送流體通過輸出導管470流入泵送機構20內。閥870也可聯接到傳感器， 一旦確定預定的條件，就可致動闊870。例如，閥870可連接到傳感器700，並在預定條件發生時，可致動閥870來減小或停止泵送流體流出或流入泵送機構20的流動。預定條件例如可以是在泵送流體中探測到汙染的條件。因此，當探測到預定條件時，閥670、 780和870和傳感器700協配以使泵送機構20與發電系統10'的其餘部分隔離。
一旦發生預定條件，則傳感器700可致動一個或多個閥。此外，其它的閥可設置在發電系統10'的其它部位，以減小或停止泵送流體的流動，並可聯接到傳感器700和/或一個或多個不同的傳感器來探測一個或多個預定的條件。因此，發電系統IO，可最大程度地減少因泵送流體中的各種問題(例如，汙染和洩漏)帶來的諸多問題，並允許實施其它的各種過程(例如，維護、修理和/或更換)。
例如，可用電源線、電池或諸如太陽能之類的任何其它電源，對傳感器700、一個或多個閥670、 780和870或其它裝置提供電力。此外，當探測到預定條件時，傳感器700可適於提供報警信號。例如，傳感器700可將報警信號發送到一個或多個設置在泵送機構20上的燈上。此外，報警系統可通過有線或無線連接向遠處使用者發送信號，以表示預定條件的發生。
再參照圖32和33，每個泵送機構20還可包括設置在輸出導管470內的流量傳感器880以及設置在返回導管620內的流量傳感器890。可操作流量傳感器880和890，以分別測量泵送流體通過輸出導管470和返回導管620的流量。根據某些實施方案，流量傳感器880和890可向控制器發送表示測得的泵送流體的流量信號。流量測量值可進行比較，如果流量測量值之間的差超過選定量，則可觸發警報。例如，流量傳感器880和890可將流量測量值發送到中心控制器，中心控制器可比較這些測量值，並確定差值(如果有的話)是否超過預定量，例如，該預定量表示一種洩漏。此外，控制器可打開或關閉一個或多個閥
670、 780和870，以便調整傳輸到泵送機構20內或從泵送機構20傳輸出的泵送流體量，或停止泵送流體流入或流出泵送機構20的流動或同時停止這兩種流動。中心控制器可以是使用者，或可以是能夠接受、分析和傳送信號的機械式或電子式裝置。
圖36和37示出發電系統IO"的另一實例及其部件。發電系統IO"包括多個泵送機構20，它們以類似於上述泵送機構的方式運行。如圖所示，四個泵送機構20聯接到發電機40，但也可採用更多或更少的泵送機構20。如以上所述的實施方案，每個泵送機構20具有對應的輸出導管470和返回導管620。
旁通導管900設置在各個對應的輸出導管470和返回導管620之間。旁通閥910設置在旁通導管卯0 (如圖37所示)內，這將在下文中更詳細地討論。如圖所示，返回導管900連接到對應泵送機構20外殼240的頂部上，以使泵送流體返回至其。然而，返回導管900可代之以連接到外殼240的其它部分，如外殼240的一側部。
輸出導管470連結到公共集管720，該公共集管720通過供應導管730連接到發電機40。返回導管620連接到公共集管740，該公共集管740通過返回導管750連接到發電機40。因此，泵送機構20泵送流體通過對應的輸出導管470、通過公共集管720和供應導管730並流入發電機40。流體通過返回導管750、公共集管740和相應的返回導管620返回到泵送機構20。
如上所述，泵送機構20還可包括傳感器(該實施方案中未示出)。該傳感器可設置在泵送機構20的容器內、容納旁通閥910的封閉件內，或在輸出導管470、旁通導管900或返回導管620三者之一內。可操作傳感器來探測一個或多個預定條件，諸如泵送流體內的汙染物。汙染物例如可包括汙物、水或化學雜質。傳感器可連通地連接到旁通閥910。如果在泵送機構20內探測到預定條件，則傳感器可對旁通閥910發送信號以調整其位置。例如，傳感器可指令旁通閥910關閉或以其它方式使泵送流體的流動改向。例如，傳感器可調整旁通閥910的位置，以致使泵送流體通過旁通導管900而流入返回導管620內。因此，當探測到汙染時，可阻止泵送流體傳輸到發電機40，相反，可將其循環返回到泵送機構20內。因此，在發生汙染的情況下，泵送機構20可響應於流動體的運動繼續運行，同時，阻止泵送流體傳輸到發電機40。在某些實施方案
中，旁通閥910可將泵送流體返回到外殼240，而沒有流體流入返回導管620內。
圖38-39示出根據用來利用流體源動態能量的實施方案的泵送機構20的另一實施方案。例如，泵送機構20可用來將大的流動體(例如，海洋、大海或湖泊等)的波浪運動轉化為能泵送流體的泵送運動。參照圖38，泵送機構20包括基底1090和蓋子1110，以便關閉具有相鄰於蓋子1110的開口的腔室1100(如圖39-41和50-51所示)。在特別的實施方案中，底部1090和蓋子1110可由混凝土形成。然而，基底1090和蓋子1110可由任何其它合適材料形成，例如，耐受一種或多種類型流動體(包括海水)的材料，並具有足夠強度以錨固並保護泵送機構20。例如，基底也可由金屬、諸如巖石那樣的天然材料或任何其它合適材料形成。根據一種實施方案，可在蓋子1110和基底1090之間形成水密的密封。
臂60從基底1090延伸並具有聯接到其一端的浮體50。浮體50可形成為任何形狀，並可包括內部結構。如上所述，浮體50可包括如圖55所示的內部結構90。例如，根據上述一種或多種方式，浮體50可固定地或可樞轉地附連到臂60的端部。
再參照圖39-41和50-51，腔室1100形成在基底10卯內，以容納泵送機構20的內部部件，並用作泵送流體的容器。因此，泵送流體不僅可用來被泵送機構20泵送，而且還用作為泵送機構20的運動零件的潤滑劑，和/或用作為泵送機構部件的保護劑。泵送流體還可由於泵送流體的循環而對泵送機構的部件提供冷卻功能。根據一個實施方案，泵送流體是液壓油，但泵送流體可以是任何其它合適的流體。
通過從基底1090移去蓋子1110可進入到腔室U00。基底1090還包括相鄰於腔室1100的狹槽1105。參照圖52，泵送機構還包括流體入口導管(例如，管子)1130和延伸通過基底1090內形成的對應開口的流體出口導管1140。入口導管1130包括形成在腔室1100和狹槽1105之間的基底1090的壁內的出口1120。然而，出口 1120可設置在腔室1100內的其它部位。入口導管1130內的流體可通過正壓、負壓和/或重力抽吸入腔室1130內。參照圖42-48，泵送機構20還包括密封軸承1040;小齒輪1060;軸1050，其一端附連到密封軸承1040並可在軸承內轉動，其相反端附連到小齒輪1060;泵送箱1080;管道結構；以及齒條1070。臂60在軸1050長度的某一位置處連接到軸1050。臂60在靠近臂60的第一端處聯接到軸1050，而浮體50聯接在靠近臂60與軸1050相反的一端處。小齒輪1060和齒條1070形成動力傳動系統的至少一部分，該動力傳動系統將運動從臂60傳遞到容納在泵送箱1080內的活塞。參照圖39，小齒輪1060、齒條1070、泵送箱1080、 一部分的管道結構和一部分的軸1050位於在腔室1100內。密封軸承1040可附連到或凹入到形成狹槽1105的壁內。因此，軸1050橫貫狹槽1105延伸並通過穿過劃分狹槽1105和腔室1100的基底1090的壁而形成的開口 (未示出)。根據特殊的實施方案，在軸1050和基底IO卯之間形成水密的密封，但在其它的實施方案中，無需在基底1090和軸1050之間形成水密的密封。臂60可在狹槽1105內樞轉。小齒輪1060和泵送箱1080布置成使小齒輪1060的輪齒與齒條1070嚙合。
根據某些實施方案，泵送機構20還包括位於腔室1100內的支架1150 (圖57)。在所示實施方案中，支架1150包括連結的正交元件。支架1150可保持與齒條1070的一部分滑動接觸，從而如下所述地，在泵送箱1080的泵送動作過程中，齒條1070可相對於支架1150滑動。根據一個實施方案，在靠近齒條1070和小齒輪1060彼此嚙合的地方，支架1150接觸齒條1070。
圖53和57示出泵送箱1080和相關管道結構的兩個替代實施方案。如圖57所示，例如，齒條1070聯接到設置在泵送箱1080內部的活塞1160。此外，活塞1160和齒條1070可在泵送箱1080內移動，例如以往復運動的方式移動。活塞1160和泵送箱1080形成泵送機構中泵的至少一部分，該泵送機構可操作以加壓和/或泵送所述泵送流體。第一入口導管1170附連到泵送箱1080的第一部分，而第二入口導管1180附連到泵送箱1080的第二部分。第一出口導管1190附連到泵送箱1080的第一部分，而第二出口導管1200附連到泵送箱1080的第二部分。第一和第二入口導管1170和1180都包括設置在泵送箱1080上遊的單向(止回)閥1210、 1220。同樣地，第一和第二出口導管1190和1200都包括設置在泵送箱1080下遊的單向閥1230、 1240。如圖53中的實施方案所
28示，第一和第二入口導管1170、 1180可通過延伸在入口導管1170、 1180之間 導管在單向(止回)閥1230、 1240的上遊連結。或者，如圖57所示，第一和 第二入口導管1170、 1180可不連結。此外，如圖57所示，可引導第一入口導 管1170的入口遠離泵送箱1080 (例如向下)。因此，當泵送流體的液位不靠 近第一入口導管1170的出口時，第一入口導管1170可抽入泵送流體。
根據特殊的實施方案，第一和第二出口導管1190、 1200會聚在兩個單向閥 1220下遊的地方，並與出口導管1140連結。
根據如圖53和57所示的實施方案，泵送箱1080具有雙重功能。g卩，在活 塞1160向上和向下運動過程中，泵送箱1080同時吸入和排出一部分泵送流體。 或者，泵送箱1080可只具有單個動作。g卩，在活塞1160向上或向下運動中的 一個運動過程中，泵送箱1080可只吸入流體，而在向上或向下運動中的另一 個運動過程中，泵送箱1080可只輸出流體。因此，這樣的實施方案可只需要 單個入口導管和單個出口導管。這樣的入口和出口導管可附連到泵送箱1080 的第一部分或第二部分。這樣的實施方案中的入口和出口導管還可包括相應的 單向閥，諸如上述的單向閥。
泵送機構20可設置在流動體內某一深度處，該深度允許浮體50漂浮在流 動體的表面上。在操作中，浮體50隨著流動體的作用(諸如波浪作用)而上 下起伏。因此，浮體50跟從流動體表面的運動，致使浮體50相對於基底1090 起伏。當臂60隨軸1050樞轉時，浮體50的運動轉化為轉動運動。因此，臂 60可對軸1050提供類似槓桿的作用。當軸1050轉動時，小齒輪1060也轉動， 迫使齒條1070和活塞1160在泵送箱1080內上升和下降。因此，當流動體表 面液位上升時，浮體50也上升，轉動小齒輪1060，並向下驅動活塞1160。因 此，泵送箱1080內在活塞1160下方的流體被迫通過第二出口導管1200，通過 單向閥1240，流出出口導管1140。因為有單向閥1220，阻止流體流過第二入 口導管1180。同時，在活塞1160向下運動過程中，通過第一流體入口導管1170 流體被抽入到活塞1160上方的泵送箱1080的第一部分內。由於單向闊1230， 阻止流體從第一出口導管1190抽入到泵送箱1080內。
當流動體表面下降時，浮體50和臂60向下移動。其結果，小齒輪1060致 使齒條1070和活塞1160向上移動。其結果，迫使泵送箱1080內活塞1160上方的流體通過第一出口導管1190、通過單向閥1230、並通過出口導管1140流 出。單向閥1210阻止流體被迫流出第一入口導管1170。同時，流體通過第二 入口導管1180和單向閥1220抽入到泵送箱1080在活塞1160下方的一部分內。 同樣地，因為有單向閥1240，流體不通過第二出口導管1200抽入泵送箱1080 內。
因此，由於泵送機構20的雙重作用，可通過出口導管1140泵送流體的流 動。根據一個實施方案，泵送機構20泵送的流體可被傳輸和利用來驅動(例 如，轉動)發電機以發電。
由於齒條1070和支架1150之間是滑動接觸，所以齒條1070和活塞1160 基本上保持與泵送箱1080縱向軸線平行。
根據一個實施方案，泵送機構20位於流動體內，例如，大的水體內，以使 泵送機構20可在低潮位和高潮位條件下運行。在高潮位條件下，活塞1160在 泵送箱1080的第二部分內上下移動。相反地，在低潮位條件下，活塞1160在 泵送箱1080的第一部分內上下移動。
在某些實施方案中，泵送機構20還可包括連接到腔室1100的囊狀物。該 囊狀物可填充和排出流體(例如，空氣)，以例如在浮體50經歷大位移時， 防止在腔室1100內形成真空，導致活塞1160在泵送箱1080內出現相應的大 位移。因此，囊狀物可使流體更加連續地流過泵送箱1080。
此外，如圖57中實施方案所示，入口導管1170、 1180的直徑可大於出口 導管1190、 1200的直徑。當流體抽入到泵送箱1080內時，較大直徑的導管可 減小造成氣穴的風險。此外，使用較大直徑的入口導管可防止腔室1100內形 成真空，由此，不再需要囊狀物。
根據另一個實施方案，入口導管1130直接聯接到泵送箱1080的一個或多 個入口導管。因此，腔室1100不用作為流體的容器。
根據一個實施方案，入口導管1170、 1180是6英寸直徑的導管，而設置在 入口導管1170、 1180上的單向閥1210、 1200是直徑為6英寸的閥。入口導管 1130也是6英寸直徑。此外，活塞1160直徑為IO英寸，出口導管ll卯、1200 和對應的單向閥1230、 1240的直徑為3英寸。基底的佔地面積為2米乘3米， 浮體50的尺寸做成4噸的排水量。 一般地說，如此一個泵送機構可離岸達1公裡。泵送機構20的部件當然可以是不同的大小，視應用而定。
多個泵送機構可沿著一段海岸線布置。泵送機構可定位成它們在不同時間 啟動。例如，泵送機構可布置在離海岸不同的距離處，以使它們可由波浪在不 同時間啟動。還有，泵送機構可沿著海岸線分布以利用波浪運動中的變化。泵 送機構可共同地進行操作，例如，合併各泵送機構的輸出並饋送到發電機來發 電。發電機例如可以由來自泵送機構的流動來驅動。泵送機構的合併的輸出可 提供穩定的流體流動以驅動發電機來發電。
此外，如圖38-57所示的泵送機構20的實施方案可固定到樁上，並布置成 將泵送流體傳送到發電機用來發電，如圖1所示。
圖58是示出發電過程1300的流程圖。在1310處，例如當泵送機構的浮體 部分跟從流動體的運動時，泵送機構就鉸接運動。例如，泵送流體可能被泵送 機構加壓。泵送流體可以設置在容器中，且泵送機構也設置在該容器中。因此， 泵送流體除了用作為被泵送的流體之外，也可用來對泵送機構提供潤滑。例如， 泵送機構可以是雙重作用泵或由旋轉構件的凸輪運動致動的旋轉泵。在1320 處，泵送機構的鉸接運動將泵送流體泵送到發電機。發電機可設置在與泵送機 構基本上相同的地方，例如，離岸的地方。或者，發電機可遠離泵送機構定位， 諸如遠離泵送機構的岸上位置。在1330處，泵送的流體轉動發電機的可轉動 的構件(例如，渦輪機軸)。可轉動的構件的轉動可轉化為電能。該轉動也可 直接用作為機械能，或以某種其它方式利用來作有用功。在1340處，泵送流 體返回到泵送機構。如上所述，泵送流體可返回到其中設置泵送機構的容器。 因此，泵送流體儲藏著以備其後使用，泵送機構由泵送流體進行潤滑。
儘管圖58示出了發電過程，但其它的過程可具有各種其它的操作和/或布 置。例如，過程1300可根據流動體的運動以相當一致的方式重複。因此，發 電系統可反覆地循環。此外，第二循環的操作可在第一循環的操作完成之前就 開始。作為另一實例，其它的過程可包括感測泵送流體的問題(例如，汙染或 洩漏)。如果感測到有問題，則可阻止泵送流體流向可轉動的構件。作為另一 實例，多個泵送機構可鉸接運動並甩來驅動發電機。此外，如果感測到其中一 個泵送機構有問題，則該泵送機構可停止供應泵送流體，而其它泵送機構繼續 供應泵送流體。該泵送機構可停止供應泵送流體，而其它泵送機構繼續供應泵
31送流體，以使該泵送機構可進行維護、修理或替換。在某些實施方案中，來自 兩個或更多個泵送機構的泵送流體可合併並用來驅動可轉動的構件。各種其它 的操作和/或布置都可存在。
已經描述了多個實施方案，並提及或建議了若干種其它的實施方案。此外， 本技術領域內的技術人員會容易地對這些實施方案提出各種增刪、替代和/或修 改，但仍可實現流體動態能量的轉化。因此，應該理解到，可實現各種用於流 體動態能量轉化實施方案而不脫離本發明的精神和範圍。此外，附後的權利要 求書包括了一個或多個實施方案的一個或多個方面，應根據該權利要求書來判 斷所要保護的主題內容的範圍。
權利要求
1.一種利用流動體運動加壓泵送流體來發電的系統，所述系統包括第一泵送機構，所述第一泵送機構包括適於跟從流動體的運動的可動構件，流體泵，所述流體泵聯接到所述可動構件並適於響應於所述可動構件的運動而加壓泵送流體，以及外殼，所述外殼包括內部腔室，所述流體泵位於所述腔室內，並且所述流體泵從所述腔室中抽吸待加壓的流體。
2. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述腔室用作為所述泵送流體的容器；以及所述流體泵送機構至少部分地浸沒在所述泵送流體內。
3. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述可動構件包括細長構件和浮體構件，所述浮體構件在靠近所述細長構件一端處可樞轉地聯接到所述細長構件並適於跟從流動體的運動，所述浮體構件包括鰭片，所述鰭片適於使所述浮體構件與流動體的運動對準。
4. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，還包括適於探測所述泵送流體的汙染的傳感器；以及聯接到所述傳感器的閥系統，其中，當探測到所述泵送流體的汙染時，所述傳感器適於啟動所述閥系統。
5. 如權利要求4所述的系統，其特徵在於，當所述閥系統被啟動時，所述閥系統將所述加壓泵送流體循環到所述腔室。
6. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述流體泵包括箱，所述箱具有容納在其中的可動活塞；聯接到所述箱的至少一個流體入口導管；附連到所述至少一個流體入口導管的第一單向閥；聯接到所述泵送箱的至少一個流體出口導管；以及附連到所述至少一個流體出口導管的第二單向閥。
7. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，還包括動力傳動機構，所述機構適於將動力從所述可動構件傳遞到所述流體泵。
8. 如權利要求7所述的系統，其特徵在於，所述動力傳動機構包括聯接在所述可動構件和所述流體泵之間的樞轉機構。
9. 如權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述動力傳動機構包括聯接到所述樞轉機構的小齒輪和聯接到所述流體泵送機構的齒條，其中，所述小齒輪和所述齒條彼此嚙合。
10. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述流體泵包括適於泵送所述泵送流體的多個泵送缸；以及適於響應於跟從流動體運動的所述可動構件來驅動所述缸的可轉動的凸輪。
11. 如權利要求IO所述的系統，其特徵在於，所述泵送缸形成多個徑向圍繞所述凸輪布置的軸向排，所述凸輪相對於所述多個泵送缸可轉動，所述缸的面向內的端部適於跟從所述凸輪的外表面；至少一個第一止回閥，所述第一止回閥設置在所述泵送缸入口的上遊；以及至少一個第二止回閥，所述第二止回閥設置在所述泵送缸出口的下遊，其中，當所述凸輪轉動時，第一軸向排的泵送缸適於吸入一定體積的泵送流體，而第二軸向排的泵送缸適於同時排出一定體積的泵送流體。
12. 如權利要求1所述的系統，其特徵在於，還包括第二泵送機構，所述第二流體泵送機構包括適於跟從流動體運動的可動構件，流體泵，所述流體泵聯接到所述可動構件並適於響應於所述可動構件的運動而加壓泵送流體，以及外殼，所述外殼包括內部腔室，所述流體泵送機構位於在所述腔室內，並且所述流體泵送機構從所述腔室中抽吸待加壓的流體。
13，如權利要求12所述的系統，其特徵在於，還包括導管系統，所述導管系統合併來自於所述第一泵送機構和所述第二泵送機構的所述加壓泵送流體。
14.如權利要求12所述的系統，其特徵在於，所述第二流體泵送機構可停止供應加壓泵送流體，而所述第一流體泵送機構繼續供應加壓的泵送流體。
15. 如權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述第二流體泵送機構可以被替換，而所述第一流體泵送機構繼續供應加壓的泵送流體。
16. —種利用流動體運動加壓泵送流體來發電的系統，所述系統包括定位在流動體內的第一泵送機構，所述泵送機構包括適於跟從所述流動體的運動的可動構件，流體泵，所述流體泵聯接到所述可動構件並適於響應於所述可動構件的運動而加壓泵送流體，以及外殼，所述外殼包括包圍所述流體泵的內部腔室，所述外殼包括傳輸所述加壓泵送流體的流體出口和接受所述泵送流體的流體入口；可轉動的構件，所述可轉動的構件定位在所述流動體的岸上，並聯接到第一導管系統和第二導管系統，所述第一導管系統從所述第一泵送機構傳輸所述加壓泵送流體，而所述第二導管系統將所述泵送流體傳輸回到所述第一泵送機構；以及發電機，所述發電機聯接到所述可轉動的構件上並由所述可轉動的構件驅動。
17. 如權利要求16所述的系統，其特徵在於，所述腔室用作為所述泵送流體的容器；以及所述流體泵至少部分地浸沒在所述泵送流體內。
18. 如權利要求16所述的系統，其特徵在於，還包括適於探測所述泵送流體的汙染的傳感器；以及聯接到所述傳感器的閥系統，當所述閥系統被探測所述泵送流體內汙染的所述傳感器啟動時，所述閥系統適於將所述加壓泵送流體循環到所述腔室。
19. 如權利要求16所述的系統，其特徵在於，所述流體泵包括適於泵送所述泵送流體的多個泵送缸；以及適於響應於跟從流動體運動的所述可動構件來驅動所述缸的可轉動的凸輪。
20. 如權利要求16所述的系統，其特徵在於，還包括第二泵送機構，所述第二泵送機構定位在所述流動體內，並包括適於跟從所述流動體運動的可動構件，流體泵，所述流體泵聯接到所述可動構件並適於響應於所述可動構件的運 動而加壓泵送流體，以及外殼，所述外殼包括包圍所述流體泵的內部腔室，並且包括用於傳輸所述 加壓泵送流體的流體出口和用於接受所述泵送流體的流體入口。
21. 如權利要求20所述的系統，其特徵在於，所述第一導管系統合併來自於 所述第一泵送機構和所述第二泵送機構的所述加壓泵送流體以驅動所述可轉 動的構件。
22. 如權利要求20所述的系統，其特徵在於，所述第二泵送機構可停止泵送 加壓泵送流體，而所述第一流體泵送機構繼續供應所述加壓的泵送流體。
23. 如權利要求22所述的系統，其特徵在於，所述第二流體泵送機構可以被 替換，而所述第一流體泵送機構繼續供應所述加壓的泵送流體。
24. 如權利要求16所述的系統，其特徵在於，還包括 與所述第一導管系統和所述第二導管系統連通的旁通導管；以及 聯接到所述旁通導管的旁通閥，所述旁通閥適於在探測到所述泵送流體的預定壓力時，允許所述加壓泵送流體在所述第一和所述第二導管系統之間流 動。
25. —種利用流動體運動加壓流體來發電的系統，所述系統包括 多個定位在流動體內離所述流動體的岸不同距離處的泵送機構，每個泵送機構包括可動構件，所述可動構件包括細長構件和浮體構件，所述浮體構件在靠近 所述細長構件一端處可樞轉地聯接到所述細長構件並適於跟從所述流動體的 運動，所述浮體構件包括鰭片，所述鰭片適於使所述浮體構件與所述流動體運 動對準，流體泵，所述流體泵聯接到所述可動構件並適於響應於所述可動構件的運 動而加壓泵送流體，動力傳動機構，所述動力傳動機構適於將動力從所述可動構件傳遞到所述 泵送機構，外殼，所述外殼包括用作為容器並包圍所述流體泵的內部腔室，所述流體 泵從所述容器內抽吸待加壓的泵送流體，所述流體泵至少部分地浸沒在所述泵送流體內，而所述外殼包括用於傳送所述加壓泵送流體的流體出口和用來接受 所述泵送流體的流體入口，適於探測所述泵送流體的汙染的傳感器，以及聯接到所述傳感器的閥系統，當所述閥系統被探測所述泵送流體內汙染的 所述傳感器啟動時，所述閥系統適於將所述加壓泵送流體循環到所述腔室；可轉動的構件，所述可轉動的構件定位在所述流動體的岸上，並聯接到第 一導管系統和第二導管系統，所述第一導管系統從所述泵送機構傳輸所述加壓 泵送流體，而所述第二導管系統將所述泵送流體傳輸回到所述泵送機構，其中，至少一個所述泵送機構可被關閉和替換，而其它泵站繼續供應加壓泵送流體； 旁通導管，所述旁通導管聯接在所述第一和所述第二導管系統之間； 旁通閥，所述旁通閥聯接到所述旁通導管，當探測到所述泵送流體的預定壓力時，所述旁通閥適於使所述加壓泵送流體在所述第一和第二導管系統之間流動；以及發電機，所述發電機聯接到所述可轉動的構件並由所述可轉動的構件驅動。
26. —種利用流動體運動加壓泵送流體來發電的方法，所述方法包括 響應於流動體運動加壓容器內的泵送流體；將所述加壓泵送流體傳輸到用於位於所述流動體岸上的發電機的可轉動的 構件；以及將所述泵送流體傳輸到所述容器。
27. 如權利要求26所述的方法，其特徵在於，所述容器包含泵送機構。
28. 如權利要求27所述的方法，其特徵在於，所述泵送機構至少部分地浸沒 在所述容器內的所述泵送流體中。
29. 如權利要求26所述的方法，其特徵在於，加壓泵送流體包括 用適於跟從流動體運動的可動構件來跟從所述流動體的運動；以及 使聯接到所述可動構件的泵送機構鉸接運動。
30. 如權利要求29所述的方法，其特徵在於，還包括將動力從所述可動元件 傳遞到所述流體泵。
31. 如權利要求26所述的方法，其特徵在於，還包括 感測所述泵送流體的汙染；以及如果探測到所述泵送流體的汙染，則啟動閥系統。
32. 如權利要求31所述的方法，其特徵在於，當閥系統被啟動時，所述閥系 統將所述加壓泵送流體循環到所述容器。
33. 如權利要求26所述的方法，其特徵在於，響應於流動體的運動來加壓容 器內的泵送流體包括將所述泵送流體抽入到箱的流體入口內，所述流體入口具有第一單向閥； 移動容納在所述箱內的活塞來加壓所述泵送流體；以及通過具有第二單向閥的流體出口排出所述加壓泵送流體。
34. 如權利要求26所述的方法，其特徵在於，響應於流動體的運動來加壓容 器內的泵送流體包括.，驅動可轉動的凸輪，所述凸輪具有圍繞其徑向周緣的多 個 泵送缸。
35. 如權利要求26所述的方法，其特徵在於，還包括 響應於所述流動體的運動來加壓第二容器內的第二泵送流體； 將所述加壓的第二泵送流體傳輸到第二可轉動的構件；以及 將所述第二泵送流體傳輸到所述第二容器。
36. 如權利要求35所述的方法，其特徵在於，還包括在將所述加壓的第一 泵送流體和所述加壓的第二泵送流體傳輸到所述可轉動的構件之前，合併所述 加壓的第一泵送流體和所述加壓的第二泵送流體，其中，所述第一可轉動的構 件和所述第二可轉動的構件是同一構件。
37. 如權利要求36所述的方法，其特徵在於，將所述泵送流體傳輸到所述容 器包括將所述第一泵送流體的至少一部分傳輸到所述第一容器。
38. 如權利要求35所述的方法，其特徵在於，還包括停止傳輸所述加壓的第 二泵送流體，而繼續傳輸所述加壓的第一泵送流體。
39. 如權利要求35所述的方法，其特徵在於，還包括替換供應所述加壓的第 二泵送流體的第二泵送機構，而供應所述加壓的第一泵送流體的第一泵送機構 繼續供應所述加壓的第一泵送流體。
全文摘要
可使用利用流動體動態能量的系統和過程來發電。在特殊的實施方案中，利用流動體動態能量的系統和過程包括跟從流動體運動和由於跟從運動而加壓一定體積的流體的能力。可至少部分地利用被加壓體積的流體來驅動發電機(40)。
文檔編號F03B13/18GK101680417SQ200780049364
公開日2010年3月24日 申請日期2007年11月2日 優先權日2006年11月6日
發明者費爾南多·格雷西亞洛佩茲 申請人:費爾南多·格雷西亞洛佩茲