CN107023521A - 一种能量收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水力学应用技术领域，具体涉及一种能量收集装置。该能量收集装置包括进水管，所述进水管与能量收集仓连通，所述能量收集仓与排水管连通；所述进水管包括进水口，所述能量收集仓包括排气口，且所述能量收集仓是水平安装或接近水平安装；所述排水管包括排水口，所述排水口位于能量收集仓内液面的上方。该能量收集装置收集到的气体压强大于外界环境的大气压强，其可以用于多个方面，如泵水、曝气等。

Description

一种能量收集装置

技术领域

本发明属于水力学应用技术领域，具体涉及一种能量收集装置。

背景技术

泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液体及含悬浮固体物的液体。申请号为２０１０１０２７８７４５．６，名称为《气液泵》的专利公开了一种气液泵，该泵由液管和气管组成，液管设置输气孔与气管相连接，气管气体压力大于大气压。该气液泵的能量来源是有压气体，对环境不会造成污染，且可以节约大量的电能、石油能源等。

为了提供有压气体，上述专利还公开了一种供气装置，该供气装置通过过流液体将进气处附近的气体混入到液体中，并将气体分离成小气泡，当液体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。该供气装置将液体中所蕴藏的动能、势能转换为气压差能，这个气压差能可以作为动力来驱动其它装置，比如上述气液泵。事实上，这些气体不仅可以用于气液泵进行泵水，也可以用于其他领域。

但是，上述供气装置中出气处的气体压强通常较小且不易调节，极大地限制了供气装置的使用范围。

发明内容

本发明提供一种能量收集装置，其能根据实际所需产生较大压强的有压气体，且便于调节气体压强。

本发明采用如下技术方案：

一种能量收集装置，其包括进水管，所述进水管与能量收集仓连通，所述能量收集仓与排水管连通；所述进水管包括进水口和入气口，所述能量收集仓包括排气口，且所述能量收集仓是水平安装或接近水平安装；所述排水管包括排水口，所述排水口位于能量收集仓内液面的上方。

优选的是，所述排水管的管径大于所述进水管的管径。

上述任一方案优选的是，所述排水管的管径为X，所述进水管的管径为Y，则X≥1.5Y。

进一步优选的是，所述排水口与所述能量收集仓的垂直距离为M，所述进水口与所述能量收集仓的垂直距离为N ,且0.15N＜M ＜0.9N。

较佳地，所述能量收集仓的截面面积大于所述进水管的截面面积。

优选地，所述进水管是竖直安装或接近竖直安装。

上述任一方案优选的是，所述排水管是竖直安装或接近竖直安装。

上述任一方案优选的是，还包括进气管，所述进气管包括出气口和进气口，所述出气口位于所述进水管内部，所述进气口位于所述进水管外部，且所述进气口与大气相通。

上述任一方案优选的是，所述进水口与引水管连通。

上述任一方案优选的是，所述出气口与泵水装置连通。

本发明的能量收集装置的工作过程为：液体和气体分别通过进水口和入气口进入进水管后，流动的液体将气体分成小气泡并带动气体一起进入能量收集仓中；在能量收集仓中，液体在水平或接近水平方向上进行流动，而气体进行上浮，并从能量收集仓上的排气口排出，由于排水口位于能量收集仓内液面的上方，排出的气体为有压气体；液体从能量收集仓中流出并进入排水管，最终从排水管的排水口流出。从排气口中收集到的有压气体，可以进行多方面的应用，如泵水、曝气等。

本发明的能量收集装置中，由于排水口位于能量收集仓内液面的上方，可以增大排气口处的气体压强；同时可以通过改变排水口的位置，进行调节排气口处的气体压强；由于通过对排水口高度的合理设置，可以得到不同压强的有压气体，所以该能量收集装置的使用范围较大，更具有使用价值；另外该结构简单，安装方便，适用范围较为广泛，其能够更合理地利用现有的自然资源，并能够可持续地收集到环保无污染的新型气体能源。

附图说明

图1为本发明一优选实施例中能量收集装置的剖面图。

图2为本发明另一优选实施例中能量收集装置的剖面图。

图3为本发明一优选实施例中能量收集装置的剖面图。

图4为本发明一优选实施例中能量收集装置的部分剖面图。

1-进水管，2-能量收集仓，3-排水管，4-进水口，5-排气口，6-排水口，7-进气管，8-出气口，9-进气口，10-引水管。

具体实施方式

为了更加清楚地了解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细介绍。本发明的实施例具有示例性的作用，本领域技术人员在本发明实施例基础上做出的无实质形的改进，都应属于本发明的保护范围。

图1-4中，虚线示例性地表示液体，圆环示例性地表示气体。

如图1所示的能量收集装置，其包括进水管1，进水管1与能量收集仓2连通，能量收集仓2与排水管3连通；进水管1包括进水口4和入气口，能量收集仓2包括排气口5，且能量收集仓2是水平安装或接近水平安装；排水管3包括排水口6，排水口6位于能量收集仓2内液面的上方。

所述能量收集仓是正方体、长方体、圆柱体或其他合适的中空结构。所述能量收集仓水平安装，是指能量收集仓中的液体流动稳定时，液体流动方向是水平方向的，其竖直方向的速度为0。之所以说明液体流动稳定时，是因为液体刚进入能量收集仓时或者液体即将流出能量收集仓时，液体可能具有竖直方向的速度。所述能量收集仓接近水平安装，一般是指工程中的误差或者安装环境所需，使得能量收集仓并不能是标准的水平方向安装；通常，能量收集仓中的液体流动稳定时，液体的流动方向与重力加速度方向的夹角可以为30°-150°，优选60°-120°，更优选80°-100°。这里的液体速度，是指液体的整体速度，而非某个质点的速度。

所述能量收集仓内液面，是指当能量收集仓内气体的压强达到P′时，能量收集仓内的最低液面；所述P′大于大气压强；所述排水口位于能量收集仓内液面的上方，可以使能量收集仓内气体压强较大。所述排水口的具体高度，可以根据实际所需进行设定，如果需要较高压强的有压气体，就可以将排水口的位置设定较高一些，即实际情况需要多大压强的有压气体（大于大气压的气体），就可设定相应高度的排水口。所述大气压强是指能量收集仓所在地的大气压强。

所述进水管和排水管，通常是管道结构，根据不同需求，也可以设置成其他中空结构。

所述进水管、能量收集仓和排水管，可以是塑料、陶瓷、不锈钢或其他金属材质。

本实施例中，进水口和入气口位于同一位置，即是图1中的进水口4也是入气口，其既可以使液体进入进水管，又可以使气体进入进水管。当然，进水口和入气口也可以分开设置，根据具体情况进行设定。

本实施例的能量收集装置的工作过程为：液体和气体分别通过进水口和入气口进入进水管后，流动的液体将气体分成小气泡并带动气体一起进入能量收集仓中；在能量收集仓中，液体在水平或接近水平方向上进行流动，而气体进行上浮，并从能量收集仓上的排气口排出，由于排水口位于能量收集仓内液面的上方，排出的气体为有压气体；液体从能量收集仓中流出并进入排水管，最终从排水管的排水口流出。从排气口中收集到的有压气体，可以进行多方面的应用，如泵水、曝气等。

本实施例的能量收集装置，由于排水口位于能量收集仓内液面的上方，可以增大排气口处的气体压强；同时可以通过改变排水口的位置，进行调节排气口处的气体压强；由于通过对排水口高度的合理设置，可以得到不同压强的有压气体，所以该能量收集装置的使用范围较大，更具有使用价值；另外该结构简单，安装方便，适用范围较为广泛，其能够更合理地利用现有的自然资源，并能够可持续地收集到环保无污染的新型气体能源。

较佳的实施例中，所述排水管的管径大于所述进水管的管径。

所述管径是指管的内径。

排水管的设置，不仅是为了引流能量收集装置中的液体，更是为了保证排气口中排出的气体为有压气体；排水管的管径大于进水管的管径，可以使排水管中液体流动更稳定，进而使排气口中流出的气体压强更稳定。

优选的实施例中，所述排水管的管径为X，所述进水管的管径为Y，则X≥1.5Y。X≥1.5Y，可以进一步保证排水管中液体流动的稳定性，进而保证排气口中流出的气体压强的稳定性。所述管径是指管的内径。

较佳地，所述排水口与所述能量收集仓的垂直距离为M，所述进水口与所述能量收集仓的垂直距离为N ,且0.15N＜M ＜0.9N。

所述排水口与所述能量收集仓的垂直距离，是指所述排水口与所述能量收集仓的中心的垂直距离；所述进水口与所述能量收集仓的垂直距离，是指所述进水口与所述能量收集仓的中心的垂直距离（如图1中所示的M、N）。所述能量收集仓的中心，是指能量收集仓中的液体流动稳定时，流动液体的中心位置。或者，当能量收集仓是水平放置且能量收集仓的顶层也是水平时，所述排水口与所述能量收集仓的垂直距离，是指所述排水口与所述能量收集仓的顶层之间的垂直距离；所述进水口与所述能量收集仓的垂直距离，是指所述进水口与所述能量收集仓的顶层之间的垂直距离。

0.15N＜M ＜0.9N，可以使能量收集装置的效率更高、更稳定，即是其他条件相同时，0.15N＜M ＜0.9N，会在能量收集仓的排气口处收集到更多的有压气体，且收集到的有压气体压强更稳定。

为了便于收集更多的气体，所述能量收集仓的截面面积大于所述进水管的截面面积。

所述能量收集仓的截面，是指液体流动稳定时，垂直于能量收集仓中的液体流动方向的平面切割能量收集仓所得到的截面；所述进水管的截面，是指垂直于进水管中的液体流动方向的平面切割进水管所得到的的截面。

能量收集仓的截面面积大于所述进水管的截面面积，是为了在液体流入能量收集仓时，减小液体的速度，进而有利于收集到更多的气体。

为了进一步收集到更多的有压气体，如图2所示的能量收集装置，进水管1是竖直安装或接近竖直安装。

当进水管是直管结构时，所述进水管是竖直安装，是指进水管的管轴线是竖直方向的；所述进水管接近竖直安装，是指进水管的管轴线是接近竖直方向的；所述接近竖直方向是指进水管的管轴线与重力加速度方向的夹角为0-45°，最好是0-15°。当进水管不是直管结构时，所述进水管是竖直安装，是指与能量收集仓连通的部分进水管是竖直安装的。进水管进行竖直安装，是为了使液体在向下流动时，受到重力的作用，而使液体流动速度更大，液体流动速度的提高，更便于带动气体一起运动，在能量收集仓的排气口处，就会收集到更多的有压气体。

较佳地，所述排水管是竖直安装或接近竖直安装。

当排水管是直管结构时，所述排水管是竖直安装，是指排水管的管轴线是竖直方向的；所述排水管接近竖直安装，是指排水管的管轴线是接近竖直方向的；所述接近竖直方向是指排水管的管轴线与重力加速度方向的夹角为0-45°，最好是0-15°。当排水管不是直管结构时，所述排水管是竖直安装，是指与能量收集仓连通的部分排水管是竖直安装的。排水管进行竖直安装，是为了在满足高度所需的情况下，更节约材料，且更方便安装。

优选的实施例中，如图3所示的能量收集装置，还包括进气管7，进气管7包括出气口8和进气口9，出气口8位于进水管1内部，进气口9位于进水管1外部，且进气口9与大气相通。

通常，液体从进水口进入进水管时，也会带入进水口附近的气体进入进水管，但此时进入的气体体积较大，需要液体带动的作用才能将大气泡体积减小，需消耗一定的液体能量，且进入液体中的气体量也较少。进气管的设置，可以减小进入液体中的气体体积，便于气体随液体一起流动，同时，可以增加进入液体中的气体的量。

较佳地，如图4所示的能量收集装置，进水口4与引水管10连通。

本发明的能量收集装通常是利用现有的自然河流，而很多自然环境并不利于整个装置的安装，引水管的设置，可以为整个装置安装在合适环境下提供基础。所述引水管的作用是引出水流，使水流通过进水口进入进水管。

为了较好地利用有压气体，所述出气口与泵水装置连通。

该结构可以直接应用于泵水，以节约电、石油等其他能源。

以上所述，仅为本发明的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种能量收集装置，其特征在于，包括进水管，所述进水管与能量收集仓连通，所述能量收集仓与排水管连通；所述进水管包括进水口和入气口，所述能量收集仓包括排气口，且所述能量收集仓是水平安装或接近水平安装；所述排水管包括排水口，所述排水口位于能量收集仓内液面的上方。

2.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述排水管的管径大于所述进水管的管径。

3.根据权利要求2所述的能量收集装置，其特征在于，所述排水管的管径为X，所述进水管的管径为Y，则X≥1.5Y。

4.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述排水口与所述能量收集仓的垂直距离为M，所述进水口与所述能量收集仓的垂直距离为N ，且0.15N＜M ＜0.9N。

5.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述能量收集仓的截面面积大于所述进水管的截面面积。

6.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述进水管是竖直安装或接近竖直安装。

7.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述排水管是竖直安装或接近竖直安装。

8.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，还包括进气管，所述进气管包括出气口和进气口，所述出气口位于所述进水管内部，所述进气口位于所述进水管外部，且所述进气口与大气相通。

9.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述进水口与引水管连通。

10.根据权利要求1所述的能量收集装置，其特征在于，所述出气口与泵水装置连通。