CN102400874B - 一种液气能筛网增效装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种将水流中所蕴藏的动能、势能方便的收集并转换为气压差能以进一步利用的液气能筛网增效装置，是一种优化装置，其方法是设置一管路使水流通过，并设有与大气相通的进气处，当水流通过时，气泡溢出水面处收集溢出气体，以形成有压气体，收集装置呈正U形管，并设置有进气量控制装置，可以控制管路的进气量，为增加在进气处往水流中混入的进气量，在水流与气体混合处设置筛网状部件，使水流与气体充分混合，其效果和特点是：前期所需设备投资少，能量转换率更高，适用范围广，无机械转动部件，无需维护。

Description

一种液气能筛网增效装置
技术领域
本发明涉及一种水利能量收集方法和装置，是一种将水流中所蕴藏的动能、势能方便的收集并转换为气压差能以进一步利用的方法和装置，特别是增加能量利用效率的装置。
背景技术
水利能量的蕴藏十分丰富，是能源开发和利用的重要方式之一，并且具有洁净、再循环等十分显著的优点，目前水利能量的利用的主要方式是水利发电，是通过水轮机将水流所具有的动能和势能轮换成机械能来获得电力，这样，就需要大量的水利基础建设和配套专用的水轮发电机组，前期的一次性投入相当大，对环境具有一定的不良影响，特别是水轮发电机组结构复杂、设备庞大，能量转换率低，也容易出现故障和问题，因而，还需要进行改善和优化。
另外，水利能量的利用，还有采用水锤泵等方式来获得较高水头的方法，也有投入大，效率低的不足。
发明内容
本发明目的就是提供一种结构简单、成本低廉并且具有较高效率的水流能量收集方法及装置，特别是提高效率的一种优化装置。
本发明所涉及的装置及方法为：一种液气能筛网增效装置，适用于液气能收集装置，液气能收集装置的基本结构由管路组成，在管路内使水流通过，并设有与大气相通的进气处，当水流通过时，管路中的过流水可混入气体并分离气体成为小气泡，设定重力加速度方向为速度的正方向，那么水流速度则为在重力加速度在垂直方向的分量和水平方向水流速度分量的合量，当水流在重力加速度垂直方向的分量大于零，气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时，气泡将随水流运动；当水流在重力加速度垂直方向的分量不大于零时，气泡向上运动浮出水面，在气泡溢出水面处收集溢出气体，可以形成有压气体，同时，在管路的进气处也可以产生负压，为增加在进气处往水流中混入的进气量，在水流与气体混合处设置筛网状部件，使水流与气体充分混合。
进一步的，所述的筛网状部件设置在水流截面，并处于进气处。
进一步的，所述的筛网状部件是由肋骨材料纵横交错组成的，肋骨材料的一侧具有通气道，并与大气相联。
进一步的，所述的筛网状部件具有通气道的一面与水流方向相同。
进一步的，所述的管路为U形管路，并且U形管可设置成正U形管路。
进一步的，所述正U形管的进水水源的液面水平高度高于出水处泄水水道液面水平高度。
进一步的，所述正U形管在管路的进气处，设置有进气量控制装置，可以控制管路的进气量。
进一步的，在正U形管的横管部件设置出气处，可以收集所产生的气体。
进一步的，在正U形管的横管部件设置出气处可以联接动力装置，如液气能消耗或气体动力机等。
进一步的，管路材料为PVC材料、塑料、水泥、陶瓷等非金属材料；或管路材料为铸铁、不锈钢等金属材料。
本发明效果和特点是：这种将水流蕴藏的动能、势能收集并转换为气压差能，再利用气压差来驱动其它动力设备，如水泵或气体动力机等，前期所需设备投资少，能量转换率更高，适用范围广，无机械转动部件，无需维护。
附图说明
图1是本发明所涉及的一种液气能筛网增效装置的正U形管结构示意图。
图2是本发明所涉及的一种液气能筛网增效装置的筛网状部件示意图。
其中，图2A为筛网状部件的肋骨材料纵横交错布置示意图；图2B为筛网状部件的肋骨材料的通气孔结构示意图。
图中说明：
1为正U形管进水处
2为正U形管出水处
3为正U形管横管
4为正U形管进气处
5为正U形管出气处
6为筛网状部件
7为通气孔
具体实施方式
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低廉并且具有较高效率的水流能量收集方法及装置，特别是一种可以提高效率的优化装置，现结合实施例及附图来进行说明，基于本发明所述方法所制成的装置主要由管路组成，呈正U形管，如图1所示，这种U形管的两个管口具有一定高差，进水口位于高水位面，而出水口位于低水位面。
实施例，所述的管路为正U形管，正U形管具有一个进水处1和出水处2，出水处2和横管3的管道直径大于进水处1的管道直径，进水处1也为进气处4，在正U型管的横管3顶端设置出气处5，如图1所示。
当进水口1与出水口2分别位于水面的上水位和下水位时，水流会自然流过正U形管，上下游水流通过进水处1和出水处2产生流动，此时大气中的气体也通过进气处4混入到水流中去，就有气体进入到管内的水流中去，即当水流通过时，管路中的过流水可混入气体并分离气体成为小气泡，设定重力加速度方向为速度的正方向，那么水流速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，当水流在重力加速度垂直方向的分量大于零，气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时，气泡将随水流运动；当到达横管3时，即当水流在重力加速度垂直方向的分量不大于零时，气泡向上运动浮出水面，在气泡溢出水面处收集气体，以形成有压气体，就形成明显的高于大气压力的正压气体，如果管内水流持续流动，就得到持续的正压气体，这个压力差值就可以利用和做功，同时，在进气处4处有负压现象。
在试验中可以发现并且验证，在同等条件下，随着进入到进气处4的气体的增加，也就是混入到水流中去的气体的增加，在出气处5处所产生的气体的压力和数量都会增加，因此，为了增强上述装置的效率，在水流与气体混合处设置筛网状部件6，使水流与气体充分混合，这个筛网状部件6设置在水流截面，并处于进气处4处。另外，筛网状部件6是由肋骨材料纵横交错组成的，肋骨材料的一侧具有通气道7，并与大气相联，这样，可以保证充足的大气气体。显尔易见的，筛网状部件6具有通气道的一面安装方面与水流方向相同。
另外，为了使上述正U形管内的水流稳定，在正U形管进气处4的端口，设置有进气量控制装置，可以控制管路的进气量。
从附图中也可以看出，正U形管的进水水源的液面水平高度高于出水处泄水水道液面水平高度。
为了更加准确的正U形管在管路的进气处，设置有进气量控制装置，可以控制管路的进气量。
在正U形管的横管部件设置出气处，可以收集所产生的气体，可以联接动力装置，如液气能水泵或气体动力机等。
上述实施例中管路所用材料以PVC最为方便。但同时管路材料也可为塑料、水泥、陶瓷等非金属材料，以及铸铁、不锈钢等金属材料。
这样，结合上述的实施例可以得出本发明的气体能量收集方法是通过以下方法实现的：设置管路，管路呈U形状管，U形管的两个管口分别是进水口和出水口，进水口的高程高于出水口的高程，并能够使水流通过，并设有一与大气相通的进气处，当水流通过时，管路中的过流水可混入气体并分离气体成为小气泡，设定重力加速度方向为速度的正方向，那么水流速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向的分量的合速度，当水流在重力加速度垂直方向的分量大于零，气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时，气泡将随水流运动；当水流在重力加速度垂直方向的分量不大于零时，气泡向上运动浮出水面，在气泡溢出水面处收集溢出气体，以形成有压气体，如果是正U形管，在管路此出气处收集分离出来的气体，可以形成明显有压气体，这个气压高于大气压力形成一个正压气体，这样，水流中所蕴藏的动能、势能便被收集并转换为包括正压气体或负压差的气压差能，这个气压差能量可以作为动力来驱动其它装置。
采用本发明的方法和装置，可以将水流中所蕴藏的动能、势能方便的收集并转换为气压差能以进一步利用，且所需设备小，能量转换率更高，适用范围广，免维护。
虽然这里只说明了本发明的一个优选实施例，但其意并非限制本发明的范围、适用性和配置。相反，对实施例的详细说明可使本领域技术人员得以实施。应能理解，在不偏离所附权利要求书确定的本发明精神和范围情况下，可对一些细节做适当变更和修改。

Claims (7)

1.一种液气能筛网增效装置,适用于液气能收集装置，液气能收集装置其基本结构为一管路使水流通过，并设有与大气相通的进气处，当水流通过时,管路中的过流水可混入气体并分离气体成为小气泡，设定重力加速度方向为速度的正方向，那么水流速度则为在重力加速度垂直方向的分量和水平方向分量的合量，当水流速度在重力加速度垂直方向的分量大于零，气泡被逐渐分离为一定体积的较小气泡时，气泡将随水流运动；当水流速度在重力加速度垂直方向的分量不大于零时，气泡向上运动浮出水面，在气泡溢出水面处收集溢出气体，以形成有压气体，同时，在管路的进气处产生负压，其特征在于:为增加在进气处往水流中混入的进气量，在水流与气体混合处设置筛网状部件，使水流与气体充分混合；
所述的筛网状部件设置在水流的截面，并处于进气处；
所述的筛网状部件是由肋骨材料纵横交错组成的，肋骨材料的一侧具有通气道，并与大气相连；
所述的筛网状部件具有通气道的一面与水流方向相同；
所述筛网状部件提高了液气能收集装置将水流蕴藏的动能、势能转换为气压差能的能量转换率。
2.根据权利要求1所述的液气能筛网增效装置,其特征在于：上述的管路为U形管路，并且U形管路设置成正U形管路。
3.根据权利要求2所述的液气能筛网增效装置,其特征在于：上述正U形管路的进水水源的液面水平高度高于出水处泄水水道液面水平高度。
4.根据权利要求2所述的液气能筛网增效装置,其特征在于：上述正U形管路在管路的进气处，设置有进气量控制装置，可以控制管路的进气量。
5.根据权利要求2所述的液气能筛网增效装置,其特征在于：在正U形管路的横管部件设置出气处。
6.根据权利要求2所述的液气能筛网增效装置,其特征在于：在正U形管路的横管部件设置出气处可以联接动力装置。
7.根据权利要求1所述的液气能筛网增效装置,其特征在于：管路材料为塑料、水泥、陶瓷中的任一种；或管路材料为铸铁、不锈钢中的任一种。
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