一种全方位流体能量吸收器及其附属装置

申请号 CN201710711453.9 申请日 2017-08-18 公开(公告)号 CN107448359A 公开(公告)日 2017-12-08
申请人 马啸林; 发明人 马啸林;
摘要 本 发明 涉及一种全方位 流体 能量 吸收器及其附属装置,其中一种全方位流体能量吸收器包括多个流体流入通道,多个所述流体流入通道的入口全方位的分布构成 蜂巢 状结构,且通过调整多个所述流体流入通道的采流面积,使位于中部的所述流体流入通道的进口的流体速度大于环境流体速度,形成中部的低压的所述流体流入通道,多个所述流体流入通道的出口聚集在一起。本发明利用入口全方位的分布构成蜂巢状的多个流体流入通道构成全方位能量吸收器,在不改变方向的前提下,可以吸收来自不同方向的流体能量,实现全方位流体能量的吸收。
权利要求

1.一种全方位流体能量吸收器,其特征在于:包括多个流体流入通道(1),多个所述流体流入通道(1)的入口全方位的分布构成蜂巢状结构,且通过调整多个所述流体流入通道(1)的采流面积,使位于中部的所述流体流入通道(1)的进口的流体速度大于环境流体速度,形成中部的低压的所述流体流入通道(1),多个所述流体流入通道(1)的出口聚集在一起。
2.根据权利要1所述的一种全方位流体能量吸收器,其特征在于:多个所述流体流入通道(1)分为上、中、下三层,中层的所述流体流入通道(1)位于上层的流体流入通道(1)和下层的流体流入通道(1)之间,每层设有多个所述流体流入通道(1),每层的多个所述流体流入通道(1)的入口位于同一平面上,且每层的多个所述流体流入通道(1)的入口沿圆周分布,上层的所述流体流入通道(1)的入口面积和下层的所述流体流入通道(1)的入口面积均分别大于中层的所述流体流入通道(1)的入口面积,中层的所述流体流入通道(1)内的压均分别小于上层的所述流体流入通道(1)和下层的所述流体流入通道(1)内的压力,且中层的所述流体流入通道(1)的出口为波浪形喇叭状结构,中层的所述流体流入通道(1)的出口错位的分布在上层的所述流体流入通道(1)的出口和下层的所述流体流入通道(1)的出口之间。
3.根据权利要求2所述的一种全方位流体能量吸收器,其特征在于:还包括逆止(4),每个所述流体流入通道(1)的出口上均分别设有一个所述逆止阀(4);所述逆止阀(4)为百叶窗式逆止阀,所述百叶窗式逆止阀包括阀体框架(41)、转轴(42)、叶片(43)和挡杆(44),所述阀体框架(41)的形状和大小与所述流体流入通道(1)的出口的形状和大小相匹配,所述转轴(42)设有多个,多个所述转轴(42)互相平行的设置在所述阀体框架(41)上,每个所述转轴(42)上均分别安装有一所述叶片(43),所述叶片(43)可绕所述转轴(42)转动,且所有所述叶片(43)平铺可将所述流体流入通道(1)的出口覆盖,每块所述叶片(43)朝向所述流体流入通道(1)的入口的一面上均分别设有一根所述挡杆(44),且所述挡杆(44)的两端固定在所述阀体框架(41)上;所述转轴(42)将对应的所述叶片(43)分为两个子叶片,分别为第一子叶片(431)和第二子叶片(432),所述第一子叶片(431)的宽度大于所述第二子叶片(432)的宽度,所述第一子叶片(431)的重量小于所述第二子叶片(432)的重量,所述挡杆(44)具体位于所述第一子叶片(431)朝向所述流体流入通道(1)的入口的一面上,且所述挡杆(44)与所述转轴(42)平行设置。
4.根据权利要求3所述的一种全方位流体能量吸收器,其特征在于:还包括计算机控制器,所述百叶窗式逆止阀为电动的百叶窗式逆止阀,每个电动的所述百叶窗式逆止阀的两侧均分别设有用于检测所述百叶窗式逆止阀两侧压力的流体压力传感器,每个电动的所述百叶窗式逆止阀两侧的两个所述流体压力传感器分别与所述计算机控制器的输入端电连接,所述计算机控制器的输出端均分别与每个电动的所述百叶窗式逆止阀电连接。
5.根据权利要求3或4所述的一种全方位流体能量吸收器,其特征在于:还包括流体聚集筒(2),多个所述流体流入通道(1)的出口均与所述流体聚集筒(2)的入口相连通。
6.根据权利要求5所述的一种全方位流体能量吸收器,其特征在于:还包括流体流出通道(3),所述流体聚集筒(2)的出口与所述流体流出通道(3)的入口相连通。
7.根据权利要求6所述的一种全方位流体能量吸收器,其特征在于:多个所述流体流入通道(1)的出口均位于所述流体聚集筒(2)的入口的上方,多个所述流体流入通道(1)的出口端部呈弯曲结构,且多个所述流体流入通道(1)的出口处的流体流向均与所述流体聚集筒(2)内的流体流向一致;所述流体聚集筒(2)的出口与所述流体流出通道(3)的入口的连接处呈缩口结构,所述流体流出通道(3)的出口呈扩口结构。
8.根据权利要求6或7所述的一种全方位流体能量吸收器,其特征在于:还包括泄压阀(6),所述泄压阀(6)设置在所述流体聚集筒(2)上,用于降低所述流体聚集筒(2)内部的流体压力。
9.根据权利要求8所述的一种全方位流体能量吸收器,其特征在于:还包括气压罐(7),所述气压罐(7)通过管道与所述流体聚集筒(2)相连通,且所述气压罐(7)与所述流体聚集筒(2)连通的管道上设有阀(71)。
10.一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,其特征在于:包括发电机组(5),以及上述权利要求8所述的一种全方位流体能量吸收器,所述发电机组(5)安装在所述流体流出通道(3)内。
11.根据权利要求10所述的一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,其特征在于:
所述发电机组(5)具体为涵洞式流体涡轮机组,所述流体涡轮机组位于所述流体流出通道(3)的出口内的中部,并与所述流体流出通道(3)的出口两侧形成拉力通道(51);所述涵洞式流体涡轮机组包括圆台型外壳(52),以及安装在所述圆台形外壳(52)内的多个层叠的可变桨距的涡轮机(53),且多个所述涡轮机(53)的直径由上层至下层依次增大,且相邻两层所述涡轮机(53)之间留有空隙,所述圆台型外壳(52)下部呈波浪形喇叭状结构。
12.根据权利要求11所述的一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,其特征在于:
相邻两层所述涡轮机(53)的旋转方向相反。
13.根据权利要求11所述的一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,其特征在于:
相邻两层所述涡轮机(53)的旋转方向相同,且相邻两层所述涡轮机(53)之间的空隙中均分别设有定子(54),且所述定子(54)固定安装在所述圆台形外壳(52)上。
14.一种基于发电装置的制水装置,其特征在于:包括冷凝器(8)和导流通道(9),以及上述权利要求10至13任一项所述的一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,所述冷凝器(8)通过所述导流通道(9)与基于全方位流体能量吸收器的发电装置中的所述流体流出通道(3)的出口相连通。
15.一种基于全方位流体能量吸收器的制水装置,其特征在于:包括冷凝器(8)和导流通道(9),以及上述权利要求1至4任一项所述的一种全方位流体能量吸收器,所述冷凝器(8)通过所述导流通道(9)与全方位流体能量吸收器中的多个所述流体流入通道(1)的出口相连通。
16.一种基于全方位流体能量吸收器的水面漂浮物收集装置,其特征在于:包括漂浮物收集器(10B),以及上述权利要求1至4任一项所述的一种全方位流体能量吸收器,所述漂浮物收集器(10B)位于水面下方,全方位流体能量吸收器位于水面上方,全方位流体能量吸收器中的多个所述流体流入通道(1)的出口处设有风力涡轮(10A),所述漂浮物收集器(10B)为内衬带有网兜(10C)的空心筒状结构,所述漂浮物收集器(10B)的顶部开口且正对位于水面上方的所述风力涡轮(10A),所述漂浮物收集器(10B)的底部开口,且在所述漂浮物收集器(10B)的底部开口处设有水力涡轮(10D),所述水力涡轮(10D)和所述风力涡轮(10A)通过传动轴(10E)相连,位于所述水力涡轮(10D)和所述风力涡轮(10A)之间的传动轴(10E)上还设有行星减速器(10F),且所述行星减速器(10F)位于水面上方。
17.一种基于全方位流体能量吸收器的无动力通风装置,其特征在于:包括通风烟囱(11A),以及上述权利要求1至4任一项所述的一种全方位流体能量吸收器,所述通风烟囱(11A)安装在全方位流体能量吸收器的中心,且全方位流体能量吸收器中的多个所述流体流入通道(1)包裹在所述通风烟囱(11A)的周围,多个所述流体流入通道(1)出口均朝向上方且与所述通风烟囱(11A)的出口平行。
18.根据权利要求17所述的一种基于全方位流体能量吸收器的无动力通风装置,其特征在于:所述通风烟囱(11A)的出口为波浪形喇叭状结构,所述烟囱的表面涂设有一层黑色吸光层。

说明书全文

一种全方位流体能量吸收器及其附属装置

技术领域

[0001] 本发明涉及流体能量吸收器,具体涉及一种全方位流体能量吸收器及其附属装置。

背景技术

[0002] 现有的流体能量吸收器只能吸收单一方向的流体能量,同时对复杂和微弱的流体收集不能进行收集这样就大大降低了流体能量的吸收率。
[0003] 另外,现有的流体能量的应用范围比较狭窄,例如一:传统的发电技术已发展的相当成熟,但也存在一些问题,一是对复杂方式运动的风力无法利用,对微风也不能很好的利用;二是风电装置的再大型化遇到瓶颈,桨叶现在已经做到80多米,再往长做越来越难;三是传统风电装置建造运维费用高。例如二:海浪发电在世界各地都有一些实验性装置运行,但由于海浪复杂的运动方式,现在还没有一套成熟的海浪发电技术,海浪能没有规模应用。例如三:利用冷凝器冷凝空气中的蒸气制取液态水,在一些地方有应用。但应用不普遍,也需要消耗能源
[0004] 如何将流体能量吸收器应用到更广的领域,收集更多的能量是目前亟待解决的问题。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种全方位流体能量吸收器及其附属装置,利用全方位流体能量吸收器可以全方位的吸收能量;以及基于全方位流体能量吸收器的附属装置,可以应用于多个领域,其使用范围更加广泛。
[0006] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种全方位流体能量吸收器,包括多个流体流入通道,多个所述流体流入通道的入口全方位的分布构成蜂巢状结构,且通过调整多个所述流体流入通道的采流面积,使位于中部的所述流体流入通道的进口的流体速度大于环境流体速度,形成中部的低压的流体流入通道,多个所述流体流入通道的出口聚集在一起。
[0007] 本发明的有益效果是:本发明利用入口全方位的分布构成蜂巢状的多个流体流入通道构成全方位能量吸收器,在不改变方向的前提下,可以吸收来自不同方向的流体能量,实现全方位流体能量的吸收;同时通过调整多个所述流体流入通道的采流面积,制造多个所述流体流入通道出口流体速度差,使位于边缘的流体流入通道的出口流体速度大于位于中部的流体流入通道的出口流体速度,这样,位于边缘的流体流入通道出口的流体会对位于中部的流体流入通道出口的流体产生一个拉力,加快位于中部的流体流入通道内流体的速度,致使位于中部的流体流入通道进口流体速度大于环境流体速度,即会在中部的流体流入通道内形成低压区,对原本会越过或穿过本发明装置附近的流体产生一个拉力,从而让原本会越过或穿过本发明装置附近的流体改变轨迹进入流体流入通道,这样流体流入通道就得到了比实际采流面积更大的流量,增大了流体采集量。
[0008] 在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
[0009] 进一步,多个所述流体流入通道分为上、中、下三层,中层的所述流体流入通道位于上层的流体流入通道和下层的流体流入通道之间,每层设有多个所述流体流入通道,每层的多个所述流体流入通道的入口位于同一水平面上,且每层的多个所述流体流入通道的入口沿圆周分布,上层的所述流体流入通道的入口面积和下层的所述流体流入通道的入口面积均分别大于中层的所述流体流入通道的入口面积,且中层的所述流体流入通道的出口为波浪形喇叭状结构,中层的所述流体流入通道的出口错位的分布在上层的所述流体流入通道的出口和下层的所述流体流入通道的出口之间。
[0010] 采用上述进一步方案的有益效果是:由于上层和下层的流体流入通道采集流体的面积大于中层流体流入通道采集流体的面积,所以单位时间内上层和下层的流体流入通道采集流体的量大于中层流体流入通道采集流体的量,故从上层和下层的流体流入通道的出口流出的流体流速大于中层流体流入通道的出口流出的流体流速,那么上层和下层流体流入通道的出口的流体会对中层流体流入通道的出口的流体产生一个拉力,加快中层流体流入通道内流体速度,造成中层流体流入通道的进口速度会大于环境流体的速度,从而形成低压区,低压区对原本会越过或穿过本发明装置附近的流体产生一个拉力,从而让原本会越过或穿过本发明装置附近的流体改变轨迹进入流体流入通道,这样,流体流入通道就得到了比实际采流面积更大的流量,增大了流体采集量;另外,中层的所述流体流入通道的出口为波浪形喇叭状结构可以增加上层的流体流入通道和中层的流体流入通道之间以及中层的流体流入通道和下层的流体流入通道之间的接触面积,利于中层的流体流入通道的出口流体的扩散;而且中层的所述流体流入通道的出口错位的分布在上层的所述流体流入通道的出口和下层的所述流体流入通道的出口之间,可以更有效地对中层的流体流入通道内的流体产生拉力,实现更多更快的吸收流体能量。
[0011] 进一步,还包括逆止,每个所述流体流入通道的出口上均分别设有一个所述逆止阀;所述逆止阀为百叶窗式逆止阀,所述百叶窗式逆止阀包括阀体框架转轴叶片和挡杆,所述阀体框架的形状和大小与所述流体流入通道的出口的形状和大小相匹配,所述转轴设有多个,多个所述转轴互相平行的设置在所述阀体框架上,每个所述转轴上均分别安装有一所述叶片,所述叶片可绕所述转轴转动,且所有所述叶片平铺可将所述流体流入通道的出口覆盖,每块所述叶片朝向所述流体流入通道的入口的一面上均分别设有一根所述挡杆,且所述挡杆的两端固定在所述阀体框架上;所述转轴将对应的所述叶片分为两个子叶片,分别为第一子叶片和第二子叶片,所述第一子叶片的宽度大于所述第二子叶片的宽度,所述第一子叶片的重量小于所述第二子叶片的重量,所述挡杆具体位于所述第一子叶片朝向所述流体流入通道的入口的一面上,且所述挡杆与所述转轴平行设置。
[0012] 采用上述进一步方案的有益效果是:逆止阀的设置可以让装置外的流体从流体流入通道的入口进入到装置内,防止装置内的流体从流体流入通道的入口倒流出装置外。另外,在百叶窗式逆止阀两侧压力相同的情况下,百叶窗式逆止阀在自身重力和挡杆的作用下,可以处于微闭合的平衡状态,当有流体从流体流入通道的入口进入时,这种平衡就会被打破,叶片翻转,打开流体流入通道,使流体从流体流入通道的出口流出,当流体从流体流入通道的出口向流体流入通道的入口方向流动时,由于挡杆的作用,叶片不会翻转,继续保持覆盖流体流入通道出口的状态,使流体不能从流体流入通道的出口向流体流入通道的入口方向流动。
[0013] 进一步,还包括计算机控制器,所述百叶窗式逆止阀为电动的百叶窗式逆止阀,每个电动的所述百叶窗式逆止阀的两侧均分别设有用于检测所述百叶窗式逆止阀两侧压力的流体压力传感器,每个电动的所述百叶窗式逆止阀两侧的两个所述流体压力传感器分别与所述计算机控制器的输入端电连接,所述计算机控制器的输出端均分别与每个电动的所述百叶窗式逆止阀电连接。
[0014] 采用上述进一步方案的有益效果是:当有一个或几个流体流入通道没有流体流入,而其周围的流体流入通道有流体流入,根据流体力学原理,会在没有流体流入的流体流入通道附近形成低压区,但因无能量的流体流入通道被打开,负压会吸引无能量的流体流入通道内的流体,这会浪费能量、降低效率,为了避免这一情况的发生,采用电动控制的方式控制逆止阀强行关闭,防止负压吸引无能量的流体流入通道内的流体造成能量浪费问题的发生。
[0015] 进一步,还包括流体聚集筒,多个所述流体流入通道的出口均与所述流体聚集筒的入口相连通。
[0016] 采用上述进一步方案的有益效果是:流体聚集筒的设置,可以将多个所述流体流入通道内的流体进行汇总。
[0017] 进一步,还包括流体流出通道,所述流体聚集筒的出口与所述流体流出通道的入口相连通。
[0018] 进一步,多个所述流体流入通道的出口均位于所述流体聚集筒的入口的上方,多个所述流体流入通道的出口端部呈弯曲结构,且多个所述流体流入通道的出口处的流体流向均与所述流体聚集筒内的流体流向一致;所述流体聚集筒的出口与所述流体流出通道的入口的连接处呈缩口结构,所述流体流出通道的出口呈扩口结构。
[0019] 采用上述进一步方案的有益效果是:因为多个所述流体流入通道的出口处的流体流向一致,不会发生互相干扰,这样,全方位流体能量吸收器就具备了在同一时刻内吸收来自不同方向甚至相反方向流体能量的能力;同时,在流体聚集筒内,这些来自不同方向不同速度的流体因为流向被调整为一个方向,减少了涡流湍流现象的发生。另外,缩口结构可以增大流体做功的动力,扩口结构可以使做功后剩余的流体顺利的排出至装置外。
[0020] 进一步,还包括泄压阀,所述泄压阀设置在所述流体聚集筒上,用于降低所述流体聚集筒内部的流体压力。
[0021] 采用上述进一步方案的有益效果是:流体聚集筒上设有泄压阀,当流体流量超过设计值,泄压阀开启,可以保护装置免受损坏;同时在泄压阀开启或开闭的瞬间会产生压力差,这个压力差会增大流体的动力,这样就可以通过控制泄压阀来达到利用微弱的流体推动负荷的目的。
[0022] 进一步,还包括气压罐,所述气压罐通过管道与所述流体聚集筒相连通,且所述气压罐与所述流体聚集筒连通的管道上设有阀
[0023] 采用上述进一步方案的有益效果是:当流体为海浪时,气压罐可以为装置提供一定的浮力;同时还可配合对水流做功。
[0024] 基于上述一种全方位流体能量吸收器,本发明还提供一种全方位流体能量吸收器的附属装置,即一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置。
[0025] 一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,包括发电机组,以及上述所述的一种全方位流体能量吸收器,所述发电机组安装在所述流体流出通道内。
[0026] 本发明的有益效果是:本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置采用全方位的流体流入通道,可以采集运动复杂和微弱的流体进行发电,其运维成本低,发电装置易大型化。
[0027] 在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
[0028] 进一步,所述发电机组具体为涵洞式流体涡轮机组,所述流体涡轮机组位于所述流体流出通道的出口内的中部,并与所述流体流出通道的出口两侧形成拉力通风道;所述涵洞式流体涡轮机组包括圆台型外壳,以及安装在所述圆台形外壳内的多个层叠的可变桨距的涡轮机,且多个所述涡轮机的直径由上层至下层依次增大,且相邻两层所述涡轮机之间留有空隙,所述圆台型外壳下部呈波浪形喇叭状结构。
[0029] 采用上述进一步方案的有益效果是:所述圆台型外壳下部呈波浪形喇叭状结构,这是为了增加圆台型外壳下部与拉力通风道之间流体的接触面积,在拉力通风道内流体的拉动下,更有利于做完功的流体扩散;另外涵洞式流体涡轮机组的结构可以更进一步提高流体能量的利用效率。
[0030] 进一步,相邻两层所述涡轮机的旋转方向相反。
[0031] 进一步,相邻两层所述涡轮机的旋转方向相同,且相邻两层所述涡轮机之间的空隙中均分别设有定子,且所述定子固定安装在所述圆台形外壳上。
[0032] 采用上述进一步方案的有益效果是:相邻两层所述涡轮机之间的空隙中的定子可以防止相邻两层涡轮叶片发生顺桨现象。
[0033] 基于上述一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,本发明还提供一种全方位流体能量吸收器的附属装置,即一种基于发电装置的制水装置。
[0034] 一种基于发电装置的制水装置,包括冷凝器和导流通道,以及上述所述的一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,所述冷凝器通过所述导流通道与基于全方位流体能量吸收器的发电装置中的所述流体流出通道的出口相连通。
[0035] 本发明的有益效果是:本发明一种基于发电装置的制水装置将流体发电装置发电后剩余的流体(空气)进行再收集,将流体通过放置在地下或水中的冷凝器,利用地温或水温自然冷凝来制取液态水,不需要消耗能源。另外,在风电无法并网或无法做其他的利用的情况下,利用流体发电装置发出的电来制冷,减少浪费,提高制冷效率。
[0036] 基于上述一种全方位流体能量吸收器,本发明还提供一种全方位流体能量吸收器的附属装置,即一种基于全方位流体能量吸收器的制水装置。
[0037] 一种基于全方位流体能量吸收器的制水装置,包括冷凝器和导流通道,以及上述所述的一种全方位流体能量吸收器,所述冷凝器通过所述导流通道与全方位流体能量吸收器中的多个所述流体流入通道的出口相连通。
[0038] 本发明的有益效果是:本发明一种基于全方位流体能量吸收器的制水装置可以利用全方位流体能量吸收器全方位的吸收空气,将吸收的空气通过放置在地下或水中的冷凝器,利用地温或水温自然冷凝来制取液态水,不需要消耗能源;同时也扩展了全方位流体能量吸收器的应用范围。
[0039] 基于上述一种全方位流体能量吸收器,本发明还提供一种全方位流体能量吸收器的附属装置,即一种基于全方位流体能量吸收器的水面漂浮物收集装置。
[0040] 一种基于全方位流体能量吸收器的水面漂浮物收集装置,包括漂浮物收集器,以及上述所述的一种全方位流体能量吸收器,所述漂浮物收集器位于水面下方,全方位流体能量吸收器位于水面上方,全方位流体能量吸收器中的多个所述流体流入通道的出口处设有风力涡轮,所述漂浮物收集器为内衬带有网兜的空心筒状结构,所述漂浮物收集器的顶部开口且正对位于水面上方的所述风力涡轮,所述漂浮物收集器的底部开口,且在所述漂浮物收集器的底部开口处设有水力涡轮,所述水力涡轮和所述风力涡轮通过传动轴相连,位于所述水力涡轮和所述风力涡轮之间的传动轴上还设有行星减速器,且所述行星减速器位于水面上方。
[0041] 本发明的有益效果是:本发明一种基于全方位流体能量吸收器的水面漂浮物收集装置利用全方位流体能量吸收器吸收风能作为动力来源收集水面上的漂浮物,利于环境保护,同时也扩展了全方位流体能量吸收器的应用范围。
[0042] 基于上述一种全方位流体能量吸收器,本发明还提供一种全方位流体能量吸收器的附属装置,即一种基于全方位流体能量吸收器的无动力通风装置。
[0043] 一种基于全方位流体能量吸收器的无动力通风装置,包括通风烟囱,以及上述所述的一种全方位流体能量吸收器,所述通风烟囱安装在全方位流体能量吸收器的中心,且全方位流体能量吸收器中的多个所述流体流入通道包裹在所述通风烟囱的周围,多个所述流体流入通道出口均朝向上方且与所述通风烟囱的出口平行。
[0044] 本发明的有益效果是:本发明一种基于全方位流体能量吸收器的无动力通风装置利用全方位流体能量吸收器吸收风力拉动通风烟囱内的气流排出,实现无动力通风,扩展了全方位流体能量吸收器的应用范围。
[0045] 在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
[0046] 进一步,所述通风烟囱的出口为波浪形喇叭状结构,所述烟囱的表面涂设有一层黑色吸光层。
[0047] 采用上述进一步方案的有益效果是:通风烟囱出口设计成波浪形喇叭状,可以增加流体流入通道出口流体与通风烟囱污浊流体的接触面积,提高效率。整个结构漆成黑色,易吸收阳光,容易在装置内形成上升气流,利于烟囱内气体的排出。附图说明
[0048] 图1为本发明一种全方位流体能量吸收器的核心结构示意图;
[0049] 图2为本发明一种全方位流体能量吸收器中流体流入通道分层的结构正视图;
[0050] 图3为本发明一种全方位流体能量吸收器中流体流入通道分层的俯视图;
[0051] 图4为本发明一种全方位流体能量吸收器中流体流入通道出口仰视图;
[0052] 图5为本发明一种全方位流体能量吸收器中带有逆止阀的结构示意图;
[0053] 图6为本发明一种全方位流体能量吸收器中逆止阀的平面结构示意图;
[0054] 图7为本发明一种全方位流体能量吸收器中逆止阀的局部侧面结构示意图;
[0055] 图8为本发明一种基于全方位流体能量吸收器完整的结构示意图;
[0056] 图9为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的带有气压罐的完整的结构示意图;
[0057] 图10为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置的结构示意图;
[0058] 图11为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置带有气压罐的结构示意图;
[0059] 图12为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置中流体涡轮机组的结构示意图;
[0060] 图13为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置中圆台型外壳的结构示意图;
[0061] 图14为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置的球形形式的结构示意图;
[0062] 图15为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置的能源树形式的结构示意图;
[0063] 图16为本发明一种基于发电装置的制水装置的结构示意图;
[0064] 图17为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的制水装置的结构示意图;
[0065] 图18为风力发电装置、制水装置和海浪发电装置联运的结构示意图;
[0066] 图19为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的无动力通风装置的结构示意图;
[0067] 图20为本发明一种基于全方位流体能量吸收器的水面漂浮物收集装置的结构示意图。
[0068] 附图中,各标号所代表的部件列表如下:
[0069] 1、流体流入通道,11、导流板,2、流体聚集筒,3、流体流出通道,4、逆止阀,41、阀体框架,42、转轴,43、叶片,431、第一子叶片,432、第二子叶片,44、挡杆,5、发电机组,51、拉力通风道,52、圆台形外壳,53、涡轮机,54、定子,6、泄压阀,7、气压罐,71、阀门,8、冷凝器,9、导流通道,10A、风力涡轮,10B、漂浮物收集器,10C、网兜,10D、水力涡轮,10E、传动轴,10F、行星减速器,11A、通风烟囱。

具体实施方式

[0070] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
[0071] 如图1所示,一种全方位流体能量吸收器,包括多个流体流入通道1,多个所述流体流入通道1的入口全方位的分布构成蜂巢状结构,且通过调整多个所述流体流入通道1的采流面积,制造出多个所述流体流入通道1出口流体的速度差,使位于中部的所述流体流入通道1出口流体的速度低于所述的其他流体流入通道1出口流体的速度,这样所述的其他流体流入通道1出口的流体就会对中部的所述流体流入通道1出口的流体产生拉力,加速中部的所述流体流入通道1内流体的速度,致使中部的所述流体流入通道1入口流体的速度大于环境流体速度。多个所述流体流入通道1的出口聚集在一起。具体的:多个所述流体流入通道1分为上、中、下三层,中层的所述流体流入通道1位于上层的流体流入通道1和下层的流体流入通道1之间,每层设有多个所述流体流入通道1,每层的多个所述流体流入通道1的入口位于同一水平面上,且每层的多个所述流体流入通道1的入口沿圆周分布,设计中层的流体流入通道的高度低于上层的流体流入通道高度,且也低于下层的流体流入通道的高度,使上层的流体流入通道采集流体的面积大于中层的流体流入通道采集流体的面积,且下层的流体流入通道采集流体的面积也大于中层的流体流入通道采集流体的面积。中层的所述流体流入通道1的出口为波浪形喇叭状结构,中层的所述流体流入通道1的出口错位的分布在上层的所述流体流入通道1的出口和下层的所述流体流入通道1的出口之间。如图2所示,例如:上层的流体流入通道为上层流体流入通道a,中层的流体流入通道为中层流体流入通道b,下层的流体流入通道为下层流体流入通道c,上层流体流入通道a和下层流体流入通道c对水平方向流体的采集面积都大于2倍中层流体流入通道b的采集面积,即:Sa>2Sb且Sc>2Sb,通过调整a、b、c三层流体流入通道出口的横截面积,使上层流体流入通道a和下层流体流入通道c出口的流体速度相等,即:Ta=Tc,使中层流体流入通道b出口的流体速度为上层流体流入通道a(或下层流体流入通道c)出口流体速度的二分之一以下,即:Tb<1/2Ta且Tb<1/2Tc;位于入口朝向同一方向的a、b、c三层流体流入通道的出口依次排列,Tb不及Ta、Tc的一半,那么上层流体流入通道a和下层流体流入通道c出口的流体会对中层流体流入通道b出口的流体产生一个拉力,加快中层流体流入通道b内流体速度,中层流体流入通道b形成低压通道。另外,由于上层流体流入通道a出口的流体和下层流体流入通道c出口的流体对中层流体流入通道出口的流体会有一个加速的作用,A、D(A点位于上层流体流入通道a的入口处并靠近中层流体流入通道b,D点位于上层流体流入通道a的入口的上方附近)两点的流体就会受到一个向下的拉力,这个力会改变其运行轨迹,原本会流入上层流体流入通道a的A点处的流体会进入中层流体流入通道b,而原本会越过所有流体流入通道的D点处的流体则会被拉下滑进入上层流体流入通道a。这样设计的目的是让流体流入通道能在单位时间内吸收更多的流量;这样设计的原理是人为造成一个低压流体流入通道,而低压流体流入通道的吸力会对其上、下方的流体产生一个吸力,这个吸力会让原本越过穿过所有流体流入通道的流体改变方向进入对应的流体流入通道中,从而增加整体流量的吸收。如图3所示,在本具体实施例中,上层设有九个上层流体流入通道1,分别为a1~a9;中层设有九个中层流体流入通道1,分别为b1~b9;下层设有九个下层流体流入通道1,分别为c1~c9;入口朝向同一方向的上、中、下三层流体流入通道1排成一列。为了让上层流体流入通道a和下层流体流入通道c出口的流体更有效地对中层流体流入b出口的流体产生拉力,将中层流体流入通道b的出口设置为波浪形喇叭状,这样就可以增加上层流体流入通道a和中层流体流入通道b间以及中层流体流入通道b和下层流体流入通道c的接触面积,利于中层流体流入通道b出口流体的扩散。另外,列与列之间的流体流入通道出口交错布置,使任意一列的低压通道b的出口均位于本通道组和相邻通道组的a、c通道出口之间,如图4所示,这样也是为了更有效地对b通道出口的流体产生拉力。
[0072] 在本具体实施例中,如图5所示,每个所述流体流入通道1的出口上均分别设有一个逆止阀4,所述逆止阀4为百叶窗式逆止阀,如图6和图7所示,所述百叶窗式逆止阀包括阀体框架41、转轴42、叶片43和挡杆44,所述阀体框架41的形状和大小与所述流体流入通道1的出口的形状和大小相匹配,所述转轴42设有多个,多个所述转轴42互相平行的设置在所述阀体框架41上,每个所述转轴42上均分别安装有一块所述叶片43,所述叶片43可绕所述转轴42转动,且所有所述叶片43平铺可将所述流体流入通道1的出口覆盖,每块所述叶片43朝向所述流体流入通道1的入口的一面上均分别设有一根所述挡杆44,且所述挡杆44的两端固定在所述阀体框架41上。所述转轴42将对应的所述叶片43分为两个子叶片,分别为第一子叶片431和第二子叶片432,所述第一子叶片431的宽度大于所述第二子叶片432的宽度,所述第一子叶片431的重量小于所述第二子叶片432的重量,所述挡杆44具体位于所述第一子叶片431朝向所述流体流入通道1的入口的一面上,且所述挡杆44与所述转轴42平行设置。在本具体实施例中,所述第一子叶片431的宽度为所述第二子叶片432的宽度的5到10倍,所述第一子叶片431为中空结构,所述第二子叶片432为实心结构,内有配重,所述第二子叶片432宽度虽为所述第一子叶片431宽度的五分之一甚至更短,但其重量略大于所述第一子叶片431,在百叶窗式逆止阀两侧压力一致时,百叶窗式逆止阀在叶片43自身重力和挡杆44的共同作用下,处于弱闭合状态。另外,百叶窗式逆止阀在闭合时是密封的,密封所采取的技术手段为:在每块叶片的边缘安装一圈密封圈,当百叶窗式逆止阀闭合时,相邻两块叶片接触后通过密封圈密封相邻两块叶片之间的缝隙。
[0073] 在本具体实施例中:
[0074] 本发明一种全方位流体能量吸收器还包括计算机控制器,所述百叶窗式逆止阀为电动的百叶窗式逆止阀,每个电动的所述百叶窗式逆止阀的两侧均分别设有用于检测所述百叶窗式逆止阀两侧压力的流体压力传感器,每个电动的所述百叶窗式逆止阀两侧的两个所述流体压力传感器分别与所述计算机控制器的输入端电连接,所述计算机控制器的输出端均分别与每个电动的所述百叶窗式逆止阀电连接。在本发明一种全方位流体能量吸收器中,逆止阀4全部位于流体聚集筒2上部,对应着不同的流体流入通道1,根据流体流入通道1内是否有压力以及压力大小,由计算机控制器控制其打开或关闭;实际应用中,设计开关定机构,也可设计电动控制机构,在需要时由计算机控制器控制开关闭合,甚至在特殊情况下,强行逆行打开或关闭。
[0075] 如图8所示,本发明一种全方位流体能量吸收器还包括流体聚集筒2,多个所述流体流入通道1的出口均与所述流体聚集筒2的入口相连通。本发明一种全方位流体能量吸收器还包括流体流出通道3,所述流体聚集筒2的出口与所述流体流出通道3的入口相连通。多个所述流体流入通道1的出口均位于所述流体聚集筒2的入口的上方,多个所述流体流入通道1的出口端部呈弯曲结构,且多个所述流体流入通道1的出口处的流体流向均与所述流体聚集筒2内的流体流向一致;所述流体聚集筒2的出口与所述流体流出通道3的入口的连接处呈缩口结构,所述流体流出通道3的出口呈扩口结构。本发明一种全方位流体能量吸收器还包括泄压阀6,所述泄压阀6设置在所述流体聚集筒2上,用于降低所述流体聚集筒2内部的流体压力。
[0076] 如图9所示,本发明一种全方位流体能量吸收器还包括气压罐7,所述气压罐7通过管道与所述流体聚集筒2相连通,且所述气压罐7与所述流体聚集筒2连通的管道上设有阀门71。
[0077] 综上所述,本发明的一种全方位流体能量吸收器有以下特点:
[0078] 一,能够吸收包括水平方向和垂直方向全方位方向流体能量的能力;
[0079] 二,能够在同一时刻内吸收来自不同方向甚至相反方向流体能量的能力,这一点对于流体为海浪时尤为重要;
[0080] 三,能够采集到其采流面积相对应流量以外的额外流量,以相对小的采流面积达到其它装置相对较大采流面积所采集的流量,这对降低装置成本、提高效率、降低装置设计强度有一系列的好处。
[0081] 基于上述一种全方位流体能量吸收器,本发明还提供一种全方位流体能量吸收器的附属装置,即一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置。
[0082] 如图10所示,一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,包括发电机组5,以及上述所述的一种全方位流体能量吸收器,所述发电机组5安装在所述流体流出通道3内。发电机组5是串联在所述流体流出通道3内的。在另外的具体实施例中,一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置还可以设有所述气压罐7,如图11所示。
[0083] 在本具体实施例中,所述发电机组5具体为涵洞式流体涡轮机组,如图12所示,所述流体涡轮机组位于所述流体流出通道3的出口内的中部,并与所述流体流出通道3的出口两侧形成拉力通风道51;所述涵洞式流体涡轮机组包括圆台型外壳52,以及安装在所述圆台形外壳52内的多个层叠的可变桨距的涡轮机53,且多个所述涡轮机53的直径由上层至下层依次增大,且相邻两层所述涡轮机53之间留有空隙,如图13所示,所述圆台型外壳52下部呈波浪形喇叭状结构。
[0084] 在本具体实施例中,相邻两层所述涡轮机53的旋转方向相同,且相邻两层所述涡轮机53之间的空隙中均分别设有定子54,且所述定子54固定安装在所述圆台形外壳52上。在另一实施例中,相邻两层所述涡轮机53之间的空隙中没有定子54,但相邻两层所述涡轮机53的旋转方向相反。
[0085] 涵洞式流体涡轮机组包括圆台型外壳和固定在圆台型外壳内多个可变桨距的涡轮机。涵洞式流体涡轮机组安装于流体流出通道呈扩口结构的出口内部,与扩口结构的出口设计一定的间隙距离,形成拉力通风道51。流体经一个涡轮机53做功后,其方向会发生变化,为防止与下一层涡轮机53的叶片发生顺桨现象,相邻两层涡轮机53之间设计固定在圆台形外壳52上的定子54,其类似涡喷发动机吸气机定子的功能。为了利于做完功的流体扩散,涵洞式流体涡轮机组的圆台形外壳52设计成扩口形圆台状,为了适应流体的不同流速,达到多层涡轮机51联运更多的组合结果,各层涡轮机51设计成不同的直径,从上到下依次增加,这样也恰恰与涵洞式流体涡轮机组的扩口形圆台形外壳52相吻合。所述形圆台形外壳52下部呈波浪形喇叭状,这是为了增加与拉力通风道51内流体的接触面积,在拉力通风道51内流体的拉动下,更有利于做完功的流体扩散。运行时,流体流出通道3内的流体被分成两部分,大部分进入所述涵洞式流体涡轮机组做功,一小部分进入两侧的拉力通风道51内;进入涵洞式流体涡轮机组做功的流体,依据流体流速的不同,启动不同级的涡轮机53,或启动多个涡轮机53联运,配合涡轮机53的变桨功能,来适应流体流速的宽范围变化,做完功的流体速度会变慢,而拉力通风道51内的流体速度依旧,这样,在所述涵洞式流体涡轮机组出口,拉力通风道51内的流体会对所述涵洞式流体涡轮机组出口产生一个拉力,利于做完功的流体扩散;同时,这样的设计,使所述涵洞式流体涡轮机组受到了两侧的拉力通风道51两个力的作用,后有推力,前有拉力,好比两个人推车总没有一个人在前拉,一个人在后推效率高。也好比汽车由双驱变四驱。
[0086] 在另外的具体实施例中,相邻两层涡轮机53之间不设计定子54,但各级涡轮机旋转方向依次相反。
[0087] 在本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置的具体实施例中:流体流入通道1、逆止阀4、流体聚集筒2和流体流出通道3构成一个完整的全方位的流体吸收器,全方位流体能量吸收器的作用是吸收任意方向来的流体,汇聚在一起,同时改变流体的流向和速度,然后从流体流出通道3排出,并推动流体流出通道3内的发电机组5发电。
[0088] 如图14所示,本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置中的全方位流体能量吸收器的形态为可以为若干个带有逆止阀4的面拼接组成的一个球体(可以想象成一个足球,足球上每块小蒙皮想象成一个带有逆止阀4的面)以及位于球体上的导流板11构成。球体的下部设计流体聚集筒2,在流体汇集筒2下方设计流体流出通道3。当流体流经球体时,相对应的逆止阀4因为压力自动打开,流体进入球体内部。从多个逆止阀4进入球体的流体在流体聚集筒2内部汇聚,并由下方的流体流出通道3排出,同时推动流体流出通道3内置发电机组5做功发电。为了能更多地接收流体(本具体实施例中的流体主要指风力和海浪),在组成球体的面和面之间设置导流板11,导流板11以球心连线向外延伸,根据需要,长度可延伸到球体半径的几倍甚至十几倍。导流板11互相交错且与带有逆止阀4的球体面构成流体流入通道1。另外,中层的所述流体流入通道1的下挡板均分别长于上挡板、左挡板和右挡板。中层的所述流体流入通道1形成低压通道后,下挡板长能更多地吸引其侧上方速度较快的流体,无论流体为风力或海流,大部分情况下装置上部流体的能量都高于下部流体的能量。流体流入通1道呈喇叭状向外延伸,对流体有自然加速的效果。所有流体流入通道1排列构成呈蜂巢状。流体流入通道1的数量理论上设置越多,越能更多地接收任意方位来的流体。实际中根据环境不同,流体不同,流体运动方式的不同,结合整个装置的重量强度,来确定流体流入通道1的数量以及在水平和垂直方向上的布置。为了流体流入通道1能够在同一时刻接收来自不同方向,甚至相反方向的流体,同时减少在流体聚集筒2内流体产生的涡流、湍流现象。把流体流入通道1设计成弯曲状,把流体流入通道1的出口设计在流体聚集筒2上部;流体聚集筒2内的流体均为自上而下的运动,减少了涡流湍流的发生。因为流体流入通道1可能在同一时刻接收来自不同方向,甚至相反方向的流体,在流体聚集筒2内,这些来自不同方向不同速度的流体会产生涡流、湍流,为了避免这种情形的发生,把流体流入通道
1设计成弯曲状,把流体流入通道1的出口设计在流体聚集筒2上部;流体流入通道1的出口全部位于流体聚集筒2上部,这样,流体聚集筒2内的流体均为自上而下的运动,避免了涡流湍流的发生。当然,在不考虑同时接收来自相反方向的流体时,流体流入通道1的出口可在聚集筒2上按其对应中心的方位布置。
[0089] 流体聚集筒2位于整个装置的中央,一般设计成圆柱形,上部与流体流入通道1组的出口联通,下部与流体流出通道3的入口联通;流体聚集筒2内侧下部设计泄压阀6,当流体流量超过设计值,泄压阀6开启,保护装置。
[0090] 流体流出通道3入口部位成收敛状态,流体流出通道3入口的横截面积为流体流入通道1的最大采集流体面积(流体流入通道1的入口面积)的十分之一到五分之一;流体流出通道3内置发电机组5,流体流出通道3的出口呈开放状,便于做完功的流体排出。
[0091] 整个流体发电装置可用构、张拉、斜拉相结合进行固定。
[0092] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置的外形也不拘泥于球形,可设计成纺锤形、碟形圆柱形,也可设计成拟物形,如树形、足球篮球等以适应不同的环境要求和审美要求可以设计成树型结构,如图15所示,即为一种能源树。
[0093] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置的工作原理为:(风力发电)[0094] 有两种运行方式,一为正常运行方式,当汇集来的风力足以推动发电机组5做功时,风由流体流入通道1进入、在流体聚集筒2内汇聚、在流体流出通道3中做功排出;二为锤式运行方式,当汇聚来的风力不足以推动发电机组5做功时,这时打开泄压阀6,风力经泄压阀6排出,速度达到一定时(这个速度还不足以推动负荷),突然关闭泄压阀6,这样流体聚集筒2内会产生风锤、水锤效应,流体聚集筒2内压力迅速升高至原来的几倍甚至十几倍,从而推动发电机组5做功;当流体聚集筒2内的压力逐渐下降到不足以推动发电机组5做功时,再次打开泄压阀6,风力经泄压阀6排出,周而往复,这就是锤式运行。
[0095] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置的工作原理为:(海浪发电)[0096] 与风力发电装置不同的是,海浪发电装置的流体聚集筒2上方加装一个气压罐7(如图11所示),气压罐7并与流体聚集筒2相连通。为整个装置提供一定的浮力,同时还可配合对水流做功。
[0097] 海浪发电装置的运行方式也为两种,一为正常的运行方式,正常运行方式是海浪水流足以推动发电机组5时,水流从流体流入通道1进入、在流体聚集筒2内聚集、在流体流出通道3内做功排出;二为锤式运行方式,当海浪水流不足以推动发电机组5做功时,此时打开泄压阀6,水流经泄压阀6排出,当达到一定速度时(此速度还不足以推动发电机组做功),此时突然关闭泄压阀6,这样在流体聚集筒2内形成水锤效应,压力陡然增高,一部分水流推动发电机组5做功排出,一部分水流向上进入气压罐7,气压罐7内液面上升,空气被压缩,随着水锤效应的减弱,水流进入流体流入通道1内逆止阀6关闭,此刻,流体聚集筒2只有出口和外界环境相连通,气压罐7内压缩空气膨胀,液面下降,使气压罐7内的水流返回到流体聚集筒2内,从气压罐7中返回至流体聚集筒2里的海水会对流体流出通道3内的发电机组5做功排出,当气压罐7内压缩空气做功完毕,有压力的流体流入通道1中的逆止阀4打开,泄压阀6也再次打开,进入下一个循环,这是该装置的锤式运行方式。为了能更多地利用潮汐能,海浪发电装置不设计成球形,设计成水平方向躺着的圆筒形,方向垂直于潮汐的方向,以增大装置对潮汐流的采流面积。
[0098] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置可以实现大中型风力发电,本发明中的流体发电装置(在此主要为风力发电)没有长长的桨叶,也没有高高在上的旋转机头,因此在技术上能够更容易的实现大型化,且费用低。流体流出通道内3置3个或3个以上涵洞式涡轮发电机组,以适应不同的风速。无论该风电装置功率多大,发电机组5都可以设置在距地面20米处,降低了重心,也便于维护。同时20米的高度也足以让余风扩散。流体流出通道3下方设主要支撑,在主支撑周围,流体流入通道1下方设多个副支撑,结合张拉、斜拉等提高该装置的结构强度。蜂巢状的流体流入通道1组采用钢构为骨架,套装在骨架上的蒙皮材料为膜材料或帆布,百叶窗式开关采用高强度合金不锈钢材料,流体聚集筒2和流体流出通道3均采用钢材料,保证强度,整个系统材料来源广,造价便宜。
[0099] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置还可以实现小型风力发电,该装置适用于城市复杂的风力环境,可设置在楼顶和路上,可设计成树形,或篮球足球等艺术外形。
[0100] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置还可以实现大型海浪发电,海浪是无限个波组成,运动周期短(0.2-25秒),造成至今没有一个成熟的利用技术,而利用本装置设计的海浪发电装置恰恰解决了这一问题。该装置完全浸没在海平面下,装置附近的海浪无论如何运动,总会在一个或多个方向对该装置施加压力,相对应的逆止阀4即会打开,海水进入流体聚集筒2经流体流出通道内的发电机组5做功排出。波动进入下半个周期,压力减轻,逆止阀4关闭,此时,必然会出现相反方向流入流体流入通道1内,使流体流入通道1内的压力上升,冲开或打开流体流入通道1相对应的逆止阀4,水流进入聚集筒2……,来回往复,就有不间断的水流进入、聚集、做功排出。由于海浪波动周期短,水流方向变化快,因此流体流入通道设计的比较多,这里以4层,每层9个为例。
[0101] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置(风力发电)有以下有益效果:1,易大型化,该装置没有长长的叶片,也没有高高在上的旋转机头,制造、建造技术要求低,重心低,没有机头旋转产生的力矩,系统强度要求也不高。而且因外部无旋转部件,可采取多种措施进行加固,如副支撑、斜拉等,因此采用本发明的流体发电装置能更容易的实现大型化、超大型化。2,效率高,本发明的流体发电装置的流体流入通道组呈喇叭状,对环境风速有自然加速的效果,所以该装置能利用微风,且特殊的结构能充分利用旋风等复杂气流。
3,能够采集到其采流面积相对应流量以外的额外流量。以相对小的采流面积达到等同其它装置相对较大采流面积所采集的流量。这对降低装置成本、提高效率、降低装置设计强度有一系列的好处。与传统三叶桨风机相比,同功率的装置可以建造的更小,降低成本。同样大小的装置,采用本发明的装置功率更高,发电量更大。4,对环境友好,无外部桨叶,其内部桨叶可做降噪处置,基本无噪声;巨大的流体流入通道也可使类更容易的识别其为障碍物,也可以设置阻拦网,对鸟类无伤害。
[0102] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置(海浪发电)的有益效果为:虽然海浪能储量异常丰富,但由于海浪波具有运动周期(0.2-25秒)、波长(几十厘米到几百米)、波幅(几厘米到十余米)很大的不确定性、复杂性、无规律性,导致至今没有一种成熟的海浪能利用技术。而本发明基于全方位流体能量吸收器的发电装置(海浪发电)恰恰具有能够在同一时刻内吸收来自不同方向甚至相反方向海浪的能力。不论海浪的波动周期、波长、波幅,也不论方向,只要海水有运动,完全沉浸在海水中本装置必然会在某个方向或某几个方向承受海浪的压力,吸收海浪的能量,从而推动涡轮做功发电。可以建造大型海浪发电场,打破海浪能无法大规模利用的现状,为大规模利用海浪能创造条件,潜力巨大。
[0103] 基于上述一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,本发明还提供一种基于发电装置的制水装置。
[0104] 如图16所示,一种基于流体发电装置的制水装置,包括冷凝器8和导流通道9,以及上述一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置,所述冷凝器8通过所述导流通道9与基于全方位流体能量吸收器的发电装置中的所述流体流出通道3的出口相连通。本发明一种基于发电装置的制水装置(风力发电)因做完功的气流都是经流体流出通道3的出风口排出,所以流体发电装置(风力发电)的余风是可以被再次收集的,而根据贝茨极限理论,流体发电装置(风力发电)最多能利用风力能量的59%,所以余风还是有能量的。在流体发电装置(风力发电)的出风口下方设置一个导流通道9,做完功的风流一部分扩散,一部分通过导流通道9引导到建造在地下或海平面下的冷凝器8中,利用地温或水温的自然冷凝作用,制取液态水;导流通道9的数量以不影响风电装置正常运行为准。基于流体发电装置的制水系统为流体发电装置的附属,不消耗能源。
[0105] 基于上述一种全方位流体能量吸收器,本发明还提供一种基于全方位流体能量吸收器的制水装置。即无发电功能的制水装置。
[0106] 一种基于全方位流体能量吸收器的制水装置,包括冷凝器8和导流通道9,以及上述所述的一种全方位流体能量吸收器,所述冷凝器8通过所述导流通道9与全方位流体能量吸收器中的多个所述流体流入通道1的出口相连通。如图17所示,导流通道弯曲后的部分很长,一直向下延伸到地下或水中的冷凝器,风力由一侧的导流通道进入,经调整方向和加速后排送至冷凝器中进行冷凝,冷凝后剩下的空气经另一侧没有风力的导流通道排出。例如,风力经a、b和c三个导流通道进入,在通道d中汇聚成一股输送到冷凝器中,冷凝后的空气经通道D向外排出(通道d和通道D通过隔板隔开),再由另一侧没有风力进入的A、B和C导流通道排除冷凝器中。如果风向相反,那么通道D就是进风,通道d即变成出风。多个这样的导流通道(比如9个),组成导流通道组,依据风向不同,多个通道有的进风,其相反方向布置的通道排风,具体到某个通道,它是出风还是进风,依风向不同而决定。通道间只有隔板相隔,因此整个通道组具有热交换功能。另外,制水装置还有一个特点,就是无任何运动部件,免维护,寿命长。因为没有发电功能,又具有热交换功能,因此,其制水效率相比较利用风电余风制水装置来说较高,此装置着重解决制水问题。
[0107] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的制水装置可以实现空气冷凝制水,通过导流通道9将空气送入地下冷凝器8中,空气中的水蒸气冷凝,利用逆流功能,冷凝后的剩余空气通过通道D逆流排出,即剩余空气由通过另一路没有风压的排风通道排出,这样就省去了一个专用的通道,同时通道D也起着热交换作用。
[0108] 出于降低成本考虑,本发明一种基于全方位流体能量吸收器的制水装置中所述的全方位流体能量吸收器采用简化结构,即无逆止阀、流体聚集筒和流体流出通道,从蜂巢状流体流入通道组的出口直接收集风能,简化了结构,降低了成本。当然,在不考虑成本的前提下,可以采用完整版的全方位流体能量吸收器(即如图10或图11所示的全方位流体能量吸收器),以求得最高效率。
[0109] 本发明的一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置及基于发电装置的制系统可以实现海上风力发电、海浪发电、制水一体化功能,如图18所示,海平面上为风力发电,海平面下依次为制水、海浪发电,将风力发电、海浪发电、制水集成在一起,可大幅度降低投资。当然,根据情况,也可以是风力发电、海浪发电联运,或者是风力发电、制水联运。利用一种基于全方位流体能量吸收器的发电装置的余风制取液态水,对海岛、近海地区意义巨大。
[0110] 基于上述一种全方位流体能量吸收器,本发明还提供一种全方位流体能量吸收器的附属装置,即一种基于全方位流体能量吸收器的无动力通风装置。
[0111] 如图19所示,一种基于全方位流体能量吸收器的无动力通风装置,包括通风烟囱11A,以及上述所述的一种全方位流体能量吸收器,所述通风烟囱11A安装在全方位流体能量吸收器的中心,且全方位流体能量吸收器中的多个所述流体流入通道1包裹在所述通风烟囱11A的周围,多个所述流体流入通道1出口均朝向上方且与所述通风烟囱11A的出口平行。所述通风烟囱11A的出口为波浪形喇叭状结构,所述烟囱的表面涂设有一层黑色吸光层。
[0112] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的无动力通风装置一般应用在车间仓库等需要排出污浊、有害、灼热气体的地方,安置在车间仓库屋顶;全方位流体能量吸收器的流体流入通道1出口全部朝上,中间包围着通风烟囱11A,整个结构不用开关,来自水平方向的气流经流体流入通道1,调整方向朝上,与通风烟囱11A平行,拉动通风烟囱11A内的气流排出,通风烟囱11A出口设计成波浪形喇叭状,整个结构漆成黑色,易吸收阳光,容易在装置内形成上升气流,利于通风烟囱11A内气体的排出。
[0113] 基于上述一种全方位流体能量吸收器,本发明还提供一种全方位流体能量吸收器的附属装置,即一种基于全方位流体能量吸收器的水面漂浮物收集装置。
[0114] 如图20所示,一种基于全方位流体能量吸收器的水面漂浮物收集装置,包括漂浮物收集器10B,以及上述所述的一种全方位流体能量吸收器,所述漂浮物收集器10B位于水面下方,全方位流体能量吸收器位于水面上方,全方位流体能量吸收器中的多个所述流体流入通道1的出口处设有风力涡轮10A,所述漂浮物收集器10B为内衬带有网兜10C的空心筒状结构,所述漂浮物收集器10B的顶部开口且正对位于水面上方的所述风力涡轮10A,所述漂浮物收集器10B的底部开口,且在所述漂浮物收集器10B的底部开口处设有水力涡轮10D,所述水力涡轮10D和所述风力涡轮10A通过传动轴10E相连,位于所述水力涡轮10D和所述风力涡轮10A之间的传动轴10E上还设有行星减速器10F,且所述行星减速器10F位于水面上方。
[0115] 本发明一种基于全方位流体能量吸收器的水面漂浮物收集装置由风力涡轮10A提供动力,其中也可以由两个或三个或者更多的风力涡轮10A组成的动力组做旋转运动;水下部分为漂浮物收集器10B,完全沉浸在水中,距离水面为5到10厘米,大体为一个内衬带有网兜10C的圆柱体,圆柱体下部收敛,下面设计水力涡轮10D,水力涡轮10D和水上的风力涡轮10A经一根传动轴10E相连,因为水的阻力远大于空气,所以传动轴10E中间设计有一个行星减速器10F,降低旋转速度,提高扭矩,动力组的风力涡轮10A旋转运动经一个行星齿轮减速器10F减速后,传递给水下的水力涡轮10D,水力涡轮10D把漂浮物收集器10B内的水排出,那么水体表面的漂浮物就会流入收集器装置10B。收集器内设置的网兜10C为垃圾收集袋。
[0116] 出于降低成本的考虑,所述的全方位流体能量吸收器采用简化结构,即无逆止阀无流体聚集筒,也没有流体流出通道。由蜂巢状流体流入通道组的出口直接对风力涡轮机做功。这样做虽然会降低效率,但也简化了结构,降低了成本,达到了成本与性能的平衡考虑。当然,在不考虑成本的前提下,可以采用完整版的全方位流体能量吸收器,以求得最高效率。
[0117] 以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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