CN109552443B - 高流动低压力吸附装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高流动低压力吸附装置。该装置是以基于多级湍流的低压力吸附机构为基础的非接触式吸附装置，其包括风机或旋转叶轮，用于在装置和被吸附的表面之间没有任何密封件的情况下抽吸空气/流体/浆状物。该装置将该基于湍流的低压力产生与伯努利原理相结合以产生高效吸附装置。该装置通过使空气/流体/浆状物流动穿过选自加速区、湍流区(高湍流区)和平滑区(最小湍流区)的两个或三个区来实现上述构思。该装置通过将空气/流体/浆状物引入真空室，使空气/流体/浆状物加速，在靠近周界的稀薄区域中在空气/流体/浆状物中产生湍流以导致压力下降，且然后在大的底部面积上保持压力且最后通过风机/旋转叶轮排出空气/流体/浆状物来工作。

Description

高流动低压力吸附装置
发明领域
本发明涉及高流动低压力吸附装置(high flow low pressure suctiondevice)。特别地，本发明属于流体力学的领域，本发明描述了一种吸附机构和装置，该吸附机构和装置涉及基于多级湍流的高流动低压力吸附，该吸附机构和装置不需要接触被吸附的表面。这种吸附装置可在用于倾斜、竖直或倒置的表面的墙壁攀爬器以及其它移动式机器人或玩具中使用。该装置也可用作操纵器的末端执行器。另一个重要用途可以是在需要高附着摩擦力(traction)的装置中，诸如飞机后推式拖拉机中使用。
发明背景
本发明涉及基于非接触式吸附机构的高流动低压力吸附装置领域。这些装置已经在移动式机器人中得到了广泛的使用，不管定向如何，这些移动式机器人能够在所有表面上移动。墙壁攀爬机器人在制造墙壁喷漆机器人、窗户清洁机器人、监视机器人、太阳能电池板清洁机器人、核电站中的检查机器人以及需要在倒置表面、竖直表面或极其倾斜的表面上移动的许多任何其它机器人系统中具有商业用途。
已经开发了用于附着到表面上的许多技术，如磁悬浮系统、静电系统等，每一种系统都有其自己的优点和缺点。这些技术中，基于流体的吸附技术可以应对各种表面，而与表面的材料性质无关。基于流体的吸附技术普遍可以分为两类，即接触式吸附系统(在机器人和表面之间使用柔性密封件)和非接触式系统。就单位使用能量产生的力而言，接触式系统或吸盘通常更有效。然而，这些系统不适合移动式机器人，尤其是在粗糙的表面上。吸盘在仿行走机器人中以及在具有拖动式密封件的轮式机器人中使用。该技术面临数个问题。其中一个主要的问题是橡胶裙部(密封件(拖动式密封件形式))和表面之间的摩擦。这阻碍了运动，并且也可能在墙壁上留下橡胶痕迹。而且，如果由于表面(机器人在其上移动的表面)的某些不均匀性造成密封件脱离接触，则气压将损失，并且将导致毁坏性故障(这种情况对于拖动式密封件型机器人和行走型机器人都适合)。柔性且分段的密封件已经用于减少关于粗糙表面的问题，如在US4095378、US4809383和US5014803中的，但是这些密封件仅在有限的范围内有效。
在移动式机器人的情况下，非接触式吸附系统优于接触式吸附系统，但本质上每产生单位的力耗费更多的能量。这些来自现有技术的系统通常基于伯努利原理来产生低的压力。这意味着它们将下表面的大部分用作平坦的表面，如在US20110192665A1中的。如在US20060144624中的，吸附机构/移动式机器人的下表面与被吸附的表面结合形成文丘里管。本发明的装置不具有平坦的下表面，并因此下表面与被吸附的表面结合不形成文丘里管。基于伯努利原理的机构可以从流体的向内流动和流体的向外流动两者产生吸附，并且这是识别基于伯努利原理的系统与本发明的装置的关键区别。可以发现使用空气的向外流动的许多现有技术，如使用加压空气的US20110192665 A1。
另一类非接触式吸附机构是涡流吸引器。这些涡流吸引器通常具有几乎完全由叶轮组成的下体，叶轮将空气(或其它流体)从下体和被吸附的表面之间的区中推出，并从而在该区域中产生低的压力。该流动像涡流一样。US5194032和US6565321是涡流吸引器的一些示例。这些涡流吸引器具有用于叶轮的高惯性矩，并因此具有较短的响应时间和大的回转进动。此外，这些涡流吸引器总是冒着叶轮撞击一些表面突出部从而损坏表面和叶轮的风险操作。
目前描述的发明使用一种全新的方法来产生吸附，该吸附是基于湍流的吸附。本发明是一种基于非接触式吸附机构的吸附装置，并因此与基于接触式吸附机构的吸附装置相比，具有优越的粗糙表面性能。与基于伯努利原理的吸附装置相比，本发明具有更高的能量效率。而且，与基于伯努利原理的吸附装置/设备相比，该机构和装置对表面突出部具有较低的敏感性。
发明目的
本发明的主要目的是设计和/或提供高流动低压力吸附装置。
本发明的一个目的是设计和/或提供一种基于非接触式多级湍流的高流动低压力吸附机构和/或吸附装置，其具有优异的性能和提高的效率。
本发明的另一个目的是提供一种非接触式吸附装置，其包含上述吸附构思和/或包含本发明的基于三级湍流的高流动低压力吸附机构。
本发明的另一个目的是提供一种非接触式吸附装置，其包含上述吸附构思和/或包含本发明的基于两级湍流的高流动低压力吸附机构。
本发明的另一个目的是提供一种非接触式吸附装置，其包含上述吸附构思和/或包含本发明的基于三级以上湍流的高流动低压力吸附机构。
本发明的进一步的目的是提供一种具有优异性能和提高的效率的非接触式吸附装置/系统/设备，其可以用任何流体和浆状物来工作，这些流体和浆状物包括气体(例如，空气)、液体(例如，水)或其任意组合；并且可用于吸附、悬挂、保持、提升和阻挡物体并用于附着到表面；并且该装置在变化的粗糙度和表面纹理的情况下表现稳健。
发明概述
本发明公开了高流动低压力吸附装置。特别地，本发明描述了一种涉及基于多级湍流的高流动低压力吸附的吸附机构、装置和设备，该吸附机构、装置和设备不需要接触被吸附的表面。这种吸附装置可在用于倾斜、竖直或倒置表面的墙壁攀爬器和其它移动式机器人或玩具中使用，可用作操纵器的末端执行器，并且也可用于需要高附着摩擦力的装置中，诸如飞机后推式拖拉机。
本发明的非接触式吸附装置/系统/设备具有优异的性能和提高的效率，该非接触式吸附装置/系统/设备可以用任何流体和浆状物来工作，包括气体(例如，空气)、液体(例如，水)或其任意组合；并且可用于吸附、悬挂、保持、提升和阻挡(interrupt)物体并用于附着到表面；并且该装置在变化的粗糙度和表面纹理的情况下表现稳健。
在一个方面中，本发明提供了一种高流动低压力吸附装置，其包括：
-基部板，其中基部板的内表面包括在其中物理地产生的再划分的流动区段(物理区)；
-吸风机或旋转叶轮，其面向真空室与基部板附接在一起；
-其中吸风机从基部板的外围将空气或流体或浆状物抽吸到装置中和抽吸到基部板中，通过基部板的再划分的流动区段，内部几何形状设计控制空气或流体或浆状物的流动速度；并且
-其中吸附装置不需要接触被吸附的表面。
在一个实施方案中，基部板包括选自加速区、湍流区和平滑区的多个再划分的流动区段。
在一个实施方案中，存在于基部板的内表面处的多个再划分的流动区段包括一个湍流区和一个平滑区。
在一个实施方案中，存在于基部板的内表面处的多个再划分的流动区段包括一个加速区、一个湍流区和一个平滑区。
在一个实施方案中，存在于基部板的内表面处的多个再划分的流动区段包括两个加速区、一个湍流区和一个平滑区。
在一个实施方案中，装置的平滑区包括流动转向器(flow diverter)。流动转向器不一定必须触及到表面。流动转向器可以触及或可以不触及被吸附的表面。
在一个实施方案中，装置的平滑区的流动转向器不需要触及待被吸附的表面。
在一个实施方案中，装置的平滑区的流动转向器触及待被吸附的表面。
在一个实施方案中，真空室被独特地设计成在室和表面之间没有任何密封件的情况下操作。
在一个实施方案中，当存在加速区时，加速区形成抽吸装置的外周界，这有助于增加进入的空气或流体或浆状物的速率，并且还可以在空气或流体或浆状物中引起一些湍流，并且最终将高速或快速移动的空气或流体或浆状物供给到湍流区。
在一个实施方案中，湍流区在来自加速区的快速移动的空气或流体或浆状物中引起湍流，或当不存在加速区时，在来自装置的外围的快速移动的空气或流体或浆状物中引起湍流，湍流导致流体能量的减少，这降低了流体压力。
在一个实施方案中，再划分的流动区段，特别是存在于基部板的内表面处的湍流区，具有多个起伏部(undulations)，并且可以具有选自以下的几何形状设计：
(a)半环形，随后是反向阶式(back-step)或轴对称的起伏部；
(b)非轴对称的起伏部，其包括多个突出部；
(c)非轴对称的起伏部，其包括波状几何形状；
(d)刷毛状结构；和
(e)柔性结构。
在一个实施方案中，湍流区在设计或形状上可以随着多个起伏部或不平坦的低凹表面而变化，以引起湍流，这在位于靠近装置的周界的稀薄空间中产生湍流。
在一个实施方案中，平滑区的表面结构具有特殊的几何形状，该几何形状使用于流动着的空气或流体或浆状物的横截面面积的变化最小化，从而提供空气或流体或浆状物所面对的恒定的横截面面积。
在一个实施方案中，平滑区的理想形状是轴对称形状，其中装置距被吸附的表面的设计高度与距中心的径向距离成反比。
在一个实施方案中，整个流动路径上的恒定横截面状态由存在于平滑区中的流动转向器实现。
在一个实施方案中，装置通过将空气或流体或浆状物引入真空室中，使空气或流体或浆状物加速，在空气或流体或浆状物中产生湍流以便导致压力下降，在大的底部面积上保持压力，并且最后通过风机/旋转叶轮排出空气或流体或浆状物来工作。
在一个实施方案中，吸附装置的基本整体几何结构可以是圆形或多边形或自由形式的形状。
在一个实施方案中，装置可以用作吸附设备或可以在吸附设备中使用，吸附设备可以用流体和浆状物来工作，该流体和浆状物包括气体(例如，空气)、液体(例如，水)或其组合，以及包括具有分散在其中的固体和颗粒的气体或液体。
在一个实施方案中，吸风机或叶轮可以是径流式风机或轴流式风机或两者的组合，其中，风机或叶轮的驱动轴可以通过连接来自驱动源的皮带被直接或间接地提供动力，任选地，轴设置有齿轮以允许在反方向上旋转或允许控制风机或叶轮速度。
在一个实施方案中，动力源可以是AC或DC电马达、气体或燃料燃烧马达、蒸汽动力、压缩气体或空气、飞轮或机械卷绕装置或其它水力装置、风力装置或磁装置。
在一个实施方案中，本发明提供了一种高流动低压力吸附装置，其中
-面向形成在基部板的内部的真空室与基部板附接在一起的吸风机或旋转叶轮通过装置的周界从环境中吸入空气或流体或浆状物，其中通过三个再划分的流动区段，基部板的内部几何形状设计包括加速区、湍流区和平滑区；
-其中来自装置的周界的空气或流体或浆状物直接进入加速区，在加速区中，空气或流体或浆状物被加速，并且然后进入湍流区，其中空气或流体或浆状物由于在区中产生的湍流导致大量能量损失而经历压力的急剧下降，并且然后之后空气或流体或浆状物继续进入平滑区，其中借助于存在于平滑区的中心处的流动转向器使流动转向并控制流动并且实现空气或流体或浆状物所面对的整个流动路径的恒定的横截面状态，流动转向器不需要触及被吸附的表面，并且其中平滑区在大的底面积表面结构上保持压力，并且最终流动被风机抽吸并被排回到环境(或贮槽)中；从而装置产生抽吸并吸附表面；
-其中吸附装置不需要接触被吸附的表面。
在另一实施方案中，本发明提供了一种流动低压力吸附装置，其中
-面向形成在基部板的内部的真空室与基部板附接在一起的吸风机或旋转叶轮通过装置的周界从环境中吸入空气或流体或浆状物，其中通过两个个再划分的流动区段，基部板的内部几何形状设计包括湍流区和平滑区；
-其中来自装置的周界的空气或流体或浆状物直接进入湍流区，湍流区使空气或流体或浆状物加速并对空气或流体或浆状物产生湍流以及由于区中产生的湍流导致大量能量损失而经历压力的急剧下降，并且然后之后空气或流体或浆状物继续进入平滑区，其中借助于存在于平滑区的中心处的流动转向器使流动转向并控制流动并且实现空气或流体或浆状物所面对的整个流动路径的恒定的横截面状态，流动转向器不需要触及被吸附的表面，并且其中平滑区被设计成使得将湍流保持到最低限度以及在大的底面积表面结构上保持压力；并且最终流动被风机抽吸并被排回到环境(或贮槽)中；从而装置产生抽吸并吸附表面；
-其中吸附装置不需要接触被吸附的表面。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种高流动低压力吸附装置，其中
-面向形成在基部板的内部的真空室与基部板附接在一起的吸风机或旋转叶轮通过装置的周界从环境中吸入空气或流体或浆状物，其中通过四个再划分的流动区段，基部板的内部几何形状设计包括两个加速区、一个湍流区和一个平滑区；
-其中来自装置的周界的空气或流体或浆状物直接进入第一加速区，在该第一加速区中，空气或流体或浆状物被加速，并且然后进入湍流区，其中空气或流体或浆状物由于在区中产生的湍流导致大量能量损失而经历压力的急剧下降接着，接着再流动到第二加速区中，并且然后之后空气或流体或浆状物继续进入平滑区，其中借助于存在于平滑区的中心处的流动转向器使流动转向并控制流动并且实现空气或流体或浆状物所面对的整个流动路径的恒定的横截面状态，流动转向器不需要触及被吸附的表面，并且其中平滑区在大的底面积表面结构上保持压力，并且最终流动被风机抽吸并被排回到环境(或贮槽)中；从而装置产生抽吸并吸附表面；
-其中吸附装置不需要接触被吸附的表面。
在一个实施方案中，本发明提供了如通过本发明的图1至图26中的略图所示出和图示的吸附装置。
在一个优选实施方案中，本发明的吸附装置如本发明的图1-3中所示出和图示。
在另一个优选实施方案中，本发明的吸附装置如本发明的图4-6中所示出和图示。
在另一个优选实施方案中，本发明的吸附装置如本发明的图7-9中所示出和图示。
在另一个优选实施方案中，本发明的吸附装置如本发明的图10-12中所示出和图示。
在另一个优选实施方案中，本发明的吸附装置如本发明的图13-15中所示出和图示。
在另一个优选实施方案中，本发明的吸附装置如本发明的图16-18中所示出和图示。
在另一个优选实施方案中，本发明的吸附装置如本发明的图19中所示出和图示。
附图说明
图1：示出了本发明的下表面。
图2：示出了沿图1中的A-A的设备的剖面视图。
图3：示出了本发明的等轴测视图。
图4、图5和图6：示出了替代实施方案类别的下表面视图、剖面视图和等轴测视图，该类别具有相同的整体结构，但湍流区几何形状不同。在这种特殊情况下，湍流区几何形状是轴对称起伏部。
图7、图8和图9：示出了替代实施方案类别的下表面视图、剖面视图和等轴测视图，该类别具有相同的整体结构，但湍流区几何形状不同。在这种特殊情况下，湍流区几何形状是非轴对称系统的起伏部。该结构可以由刚性材料以及刷毛状结构制成。湍流区几何形状也可以是完全不对称的。
图10、图11和图12：示出了替代实施方案类别的下表面视图、剖面视图和等轴测视图，该类别具有相同的区组织，但整体结构是多边形而不是圆形的。这类装置可以是具有其它多边形或任意自由形式的形状作为它们的基本结构。
图13、图14和图15：示出了替代实施方案类别的下表面视图、剖面视图和等轴测视图，该类别在该设备中不具有物理加速区。然而，在图19和图20中可以看出，加速区延伸到了实际物理装置/设备之外。因此，即使该替代实施方案看起来不具有加速区，但实际上它具有仅存在于装置/设备域之外的加速区。
图16、图17和图18：分别示出了替代实施方案类别的下表面视图、剖面视图和等轴测视图，该类别具有两个加速区，一个加速区在湍流区之前且一个加速区在湍流区之后。
图19：示出了本发明典型方案中的流动模式和方向。该方向是重要的，因为与纯粹的基于伯努利原理的非接触式吸附系统不同，本发明仅在向内的空气流动方向上产生吸附。
图20：示出了本发明装置/系统下方的近似压力分布，并且可以与图19进行比较以理解每个区中的压降。
图21和图22：示出了用于流动转向器的可能的附接方法。在所有先前的附图中，流动转向器看起来是浮动的，这是因为为了清楚起见，未示出附接。
图23和图24：示出了用于将本发明附接到操纵器的可能的附接方法。
图25和图26：示出了在能够在倾斜、竖直或倒置表面上移动的移动式机器人中使用本发明的可能方式。
发明的详细描述
本发明涉及高流动低压力吸附装置。特别地，本发明属于流体力学的领域，本发明描述了一种吸附机构和/或装置，该吸附机构和/或装置涉及不需要接触被吸附的表面的基于多级湍流的高流动低压力吸附。本发明的吸附装置以新的且更有效的方式产生非接触式吸附。词语非接触并不要求吸附机构的任何部分都不可以接触表面。其仅意味着不需要与表面进行适当的密封。
该装置可用于吸附、悬挂、保持、提升和阻挡物体。该装置还可用于根据墙壁攀爬器的需要附着到表面。该装置可以单独使用或与其它机械系统或电子系统结合使用。该装置可以用任何流体和浆状物来工作，这些流体和浆状物包括气体(例如，空气)、液体(例如，水)或它们的任何组合、浆状物或具有分散在其中的固体和/或颗粒的任何其它气体和/或液体。
在一个方面，本发明提供了基于非接触式多级(两级和/或三级和/或三级以上，例如四级)湍流的吸附机构和装置。该装置基于新的构思，其中该装置使用湍流的构思在针对吸附装置作出的布置的周界处产生压降，而在该装置的内部，几何形状确保流动速度的可忽略的变化，并从而减少流动能量损失。这种构型产生了更均匀的压力分布，这进而又提高了效率。
该装置中的上述机构通过用于抽吸空气/流体/浆状物的风机或旋转叶轮和真空室来执行，其中真空室被独特地设计成在室和表面之间没有任何密封件的情况下操作。该装置使用一种利用湍流产生低压力的新颖方法。针对该装置作出的布置将该基于湍流的低压力产生与伯努利原理相结合，以产生高效吸附装置。该装置通过使空气/流体/浆状物流动穿过两个区，即湍流区(高湍流区)和平滑区(最小湍流区)来实现上述构思。通过另外包括加速区，该装置也可以包括三个物理区。加速区可存在于装置的周界处或在湍流区之后，或这两种情况都存在。空气/流体/浆状物流动穿过加速区，并然后行进至湍流区(高湍流区)。此外，加速区也可以恰好存在于湍流区之后，以减少到达平滑区的进入湍流。在本发明的一个变型中，该装置可以包括两个加速区以及湍流区和平滑区，如在相应的附图16-18中所图示的。
该装置通过将空气/流体/浆状物引入真空室，使空气/流体/浆状物加速，在空气/流体/浆状物中产生湍流，以便引起压力下降，在大的底部面积上保持压力，并最后通过风机/旋转叶轮排出空气/流体/浆状物来工作。
在一个优选实施方案中，该装置包括两个区，即湍流区(高湍流区)和平滑区(最小湍流区)。
在一个优选实施方案中，该装置包括三个区，即加速区、湍流区(高湍流区)和平滑区(最小湍流区)。
在一个优选实施方案中，该装置包括四个区，即两个加速区、一个湍流区(高湍流区)和一个平滑区(最小湍流区)。
在另一方面，本发明提供了一种设备，其包括本发明的上面提及的吸附装置或基于非接触式二级/三级/三级以上湍流的吸附装置。
本领域技术人员通过按照本发明的基于湍流的构思可以改变区的数量，并且可以生产包括多于两个或三个或四个区的吸附装置，如本发明中所描述的。进一步地，技术人员通过按照本发明的基于湍流的构思，可以设计一种吸附装置，该吸附装置包括不同区中的一个或更多个的重复或者装置中两个或三个或四个区的布置的重复。一个这样的示例是包括前两个区的重复的装置，即，加速区之后是湍流区，湍流区之后是加速区，加速区之后是湍流区；除此之外还将平滑区作为最内部的区。类似的其它变化也是可能的。所有这样的在设计上基于湍流的构思进行变化的装置均在本发明的范围内。
装置：
本发明的装置基于如上面所描述的新颖构思/机构，实施了包含多级物理区的湍流构思，诸如
-通过包含两个区，即湍流区(高湍流区)和平滑区(最小湍流区)；或者
-通过包含三个区，即加速区、湍流区(高湍流区)和平滑区(最小湍流区)；或者
-通过包含三个以上的区，诸如两个加速区、湍流区(高湍流区)和平滑区(最小湍流区)。
吸附装置具有内部部分或下体部分以及外部部分/外部主体部分。
该吸附装置包括：
-基部板，其中基部板的内表面包括在其中物理地产生的再划分的流动区段(物理区)；
-真空室，其包括基部板和被吸附的表面之间的总区域。
-吸风机/旋转叶轮，其面向真空室与基部板附接在一起，并将空气从真空室中抽出。
-该装置还包括位于中心的流动转向器，以使流动路径中的空气/流体/浆状物的流动转向。流动转向器是平滑区的一部分，并且转向器存在于平滑区区域中。该转向器还在装置中的整个流动路径上保持恒定的横截面状态。流动转向器不需要必然地触及表面。流动转向器可以触及待被吸附的表面或者可以不触及待被吸附的表面。
在本发明的一个优选实施方案中，流动转向器不触及待吸附的表面。然而，基于湍流构思的本发明的吸附装置也可以设计成具有流动转向器，该流动转向器触及表面。因此，在另一个优选实施方案中，装置的平滑区的流动转向器触及待吸附的表面。
装置的下体或内部是唯一重要的区段。关于装置的顶表面/外表面，没有施加设计限制。该装置的整体外部形状或设计可以变化并且可以是任何形状。
在下体部分/内部部分中，基于该区段对空气/流体/浆状物流动的影响，本发明的装置包括在基部板上的各种再划分的流动区段。基部板中的区段即为：加速区、湍流区和平滑区。
第一区段是加速区，其通常位于本吸附机构/装置的外周界处，但是也可以添加在湍流区之后，或者两种情况都存在，即一个加速区在外周界处，并且一个加速区在湍流区之后添加。该区基本上有助于增加进入的空气/流体/浆状物的速度。该区段也可以引起一些湍流进入空气/流体/浆状物中。加速区通常是小的(0.1mm到几毫米)，但也可以保持很大。加速区也可以恰好存在于湍流区之后，以减少进入到平滑区的湍流。
第二区段是湍流区，该湍流区具有多个起伏部和不平坦的低凹表面，以在来自加速区的快速移动的空气/流体/浆状物中引起湍流。这导致空气/流体/浆状物能量的降低，其降低了空气/流体/浆状物压力。湍流区被设计成使湍流和边界层分离最大化(该区需要尽可能地薄，但是为了获得足够的能量损失，该区在厚度上通常跨越半径的约10-15％)。该区的操作方法可以被视为空气动力学密封。该区在视觉上将本发明与现有技术区别开来。
第三区是平滑区，其专注于使空气/流体/浆状物能量损失最小化。该最终的区段通向叶轮，叶轮最终将空气/流体/浆状物排放到贮槽(或环境)中。平滑区设计成使空气/流体/浆状物中的能量损失最小化。该系统在底表面下方产生几乎均匀的低压力，该低压力分布在整个平滑区(几乎整个表面)上。由于这个原因，平滑区必须非常大，并且具有最小45％的净投影面积。即使压力大小很小，下面的大面积也产生很大的力。流动转向器是平滑区的一部分。
平滑区具有特殊的几何形状，该几何形状使流动的空气/流体/浆状物的横截面面积的变化最小化。用于此情况的理想的形状是轴对称形状，其中设备距被吸附的表面的设计高度与距中心的径向距离成反比。然而，为了在整体流动中保持可忽略的面积变化，需要添加流动转向器，流动转向器在叶轮之前的区域中代替吸附表面充当第二表面。平滑区在整个平滑区上具有40％的最大流动速率变化，进而被认为是平滑区。
因此，在一个实施方案中，本发明的装置包括：
-基部板，其中基部板的内表面包括三个再划分的流动区段，即加速区、湍流区(高湍流)和平滑区(最小湍流)，所有这些区都在内表面中物理地产生；和
-吸风机/旋转叶轮，其面向真空室与基部板附接在一起，并将空气从室中吸出来；和
-流动转向器，其位于中心处以使空气/流体/浆状物在流动路径中的流动转向。
在另一个实施方案中，本发明的装置包括：
-基部板，其中基部板的内表面包括两个再划分的流动区段，即湍流区(高湍流)和平滑区(最小湍流)，该两个区都在内表面中物理地产生。
-吸风机/旋转叶轮，其面向真空室与基部板附接在一起，并将空气从室中吸出来；和
-流动转向器，其位于中心处以使空气/流体/浆状物在流动路径中的流动转向。
然而，加速区延伸超过实际物理装置/设备。因此，虽然该可选实施方案(两个区)(其看起来不具有加速区)，但实际上其具有仅存在于装置/设备领域之外的加速区(参见图13-15和图19-20)。在一个优选实施方案中，本发明的装置包括三个再划分的流动区段。在另一个优选实施方案中，本发明的装置包括两个再划分的流动区段。
在另一个实施方案中，本发明的装置包括：
-基部板，其中基部板的内表面包括四个再划分的流动区段，即两个加速区、湍流区(高湍流)和平滑区(最小湍流)，所有四个区都在内表面中物理地产生；和
-吸风机/旋转叶轮，其面向真空室与基部板附接在一起，并将空气从室中吸出来；和
-流动转向器，其位于中心处以使空气/流体/浆状物在流动路径中的流动转向。
两个加速区可以这样布置，使得湍流区存在于两个加速区之间，即首先是加速区，然后是湍流区，以及然后再是加速区。
在上述装置中：
-吸风机将空气/流体/浆状物吸到装置和基部板的系统中，其中通过基部板的再划分的流动区段，内部几何形状设计控制空气/流体/浆状物的流动速度；
-该装置通过将空气/流体/浆状物引到真空室中，使空气/流体/浆状物加速，在空气/流体/浆状物中产生湍流以便导致压力下降，在大的底部面积上保持压力，并最后通过风机/旋转叶轮排出空气/流体/浆状物来工作。
-吸附装置不需要接触被吸附的表面。
吸风机/叶轮可以是径流式风机或轴流式风机，或者是该两种情况。在一个实施方案中，使用径流式风机。在一个实施方案中，使用轴流式风机。在一个实施方案中，可以使用径流式风机和轴流式风机的组合。风机的功能是抽吸空气/流体/浆状物。风机/叶轮的数量可以根据需要变化，以充分地实现装置的吸附作用。本发明的装置可以采用一个风机或一个以上的风机，诸如，两个或三个或四个风机或诸如此类的。本领域的技术人员可以选择风机/叶轮的类型，并可以根据需要改变风机/叶轮的数量。叶轮的驱动轴可以通过任何可以想到的方式来驱动，例如AC或DC电马达、气体或燃料燃烧马达、蒸汽动力、压缩气体或空气、飞轮或机械卷绕装置。驱动轴可以是任何长度或形状，并且其可以是柔性的。动力可以从马达直接提供到驱动轴，或者通过将驱动轴连接到马达的一个或更多个传动带或链条来提供到驱动轴。可以提供可选的齿轮，其允许驱动轴反转旋转方向或者允许叶轮的速度被控制在恒定的马达速度下。也可以使用替代的驱动机构，例如水力装置、风力装置或磁装置。此外，电源还可以向附加装置提供能量。
本吸附装置/设备可以由任何材料制成，包括类似软橡胶的材料。设备的比其它区段更靠近被吸附的表面的某些区段可以由柔性材料制成，以提高可穿越的最大障碍物高度。该装置/设备可以设计成具有各种湍流区轮廓，从简单的轴对称反向台阶式轮廓到非常复杂的非对称轮廓，但是在靠近装置/设备周界的稀薄空间中产生湍流的最终目标将保持不变。
本发明的下体是唯一重要的区段，并且关于顶表面，没有施加设计限制。
与其它非接触式吸附方法相比，该装置优于现有技术的总体优势可以概括为高能量效率、低压力操作，低压力操作将吸附表面上的载荷最小化，并将载荷分散在更大的距离上。
优于所有装置的另一个主要优势是该装置中的高稳健性。在基于接触的吸附系统中，微小的粗糙度可能会显著降低吸附，从而导致毁坏性的故障。然而，像伯努利垫这样的非接触式吸附机构是更稳健的，如果表面突出部与吸附板的内部区段接触，则这些非接触式吸附机构也受到强烈的影响。然而，本发明凭借新颖的吸附策略使其装置/设备的内部区段比主体的其余部分距被吸附的表面更高，因此提高了装置/设备的稳健性。
优于基于吸盘的设计的其它优势包括：由于与分段橡胶密封件相比，几何形状不太复杂，所以成本较低；由于设备和被吸附的表面之间不存在接触和磨损，所以耐用性较高。
工作原理
本发明的吸附装置和/或设备以基于非接触式多级湍流的吸附机构为基础，其通过使流体分别流动穿过三个区或两个区或多个区(诸如，四个区)来实现三级或两级或多级(诸如，四级)湍流的构思，这些区选自，即加速区、湍流区(高湍流区)和平滑区(最小湍流区)。如果装置基于两个区，则该装置必须包括两个区，即，湍流区和平滑区。
该装置/设备包括用于抽吸空气/流体/浆状物的风机或旋转叶轮以及真空室。真空室被独特地设计成在室和表面之间没有任何密封件的情况下操作。该构思利用湍流在装置周界处产生压降，而在装置内部中，几何形状确保流动速度可忽略的变化，并因此减少了流动能量损失。这种构型产生了更均匀的压力分布，这进而又提高了效率。该装置将该基于湍流的低压力产生与伯努利原理相结合，以产生高效吸附装置。
该装置通过将空气/流体/浆状物引到真空室中，使空气/流体/浆状物加速，在空气/流体/浆状物中产生湍流以便导致压力下降，在大的底部面积上保持压力，并最后通过风机/旋转叶轮排出空气/流体/浆状物来工作。
包括三级再划分的区的高流动低压力吸附装置的装配和工作如下：
-面向形成在基部板内部的真空室与基部板(49)附接在一起的吸风机/旋转叶轮(48)通过装置的周界(50)从环境吸入空气/流体/浆状物(51)，其中通过三个再划分的流动区段，基部板(49)的内部几何形状设计包括加速区(44)、湍流区(45)和平滑区(46)；
-其中来自周界(50)的空气/流体/浆状物直接进入加速区(44)，在加速区中，空气/流体/浆状物被加速，并且然后进入湍流区(45)，其中空气/流体/浆状物由于区(45)中产生的湍流导致大量能量损失而经历压力的急剧下降，并且然后之后空气/流体/浆状物继续进入平滑区(46)，其中借助于存在于中心处的流动转向器(47)(该流动转向器不需要触及被吸附的表面(52))使流动转向并控制流动并且实现空气/流体/浆状物所面对的整个流动路径的恒定的横截面状态，并且其中区(46)在大的底面积表面结构上保持压力，并且最终流动被风机(48)抽吸并被排回到环境(或贮槽)中；从而该装置产生吸附并吸附表面；
-其中吸附装置不需要接触被吸附的表面。
包括两级再划分的区的高流动低压力吸附装置的装配和工作如下：
-面向形成在基部板的内部的真空室与基部板(34)附接在一起的吸风机/旋转叶轮(32)通过装置的周界(35)从环境吸入空气/流体/浆状物，其中通过两个再划分的流动区段，基部板(34)的内部几何形状设计包括湍流区(29)和平滑区(30)；
-其中来自周界(35)的空气/流体/浆状物直接进入湍流区(29)，湍流区使空气/流体/浆状物加速，并对空气/流体/浆状物产生湍流，并且由于区(29)中产生的湍流导致大量的能量损失而经历压力的急剧下降，并且然后之后空气/流体/浆状物继续进入平滑区(30)，其中借助于存在于中心处的流动转向器(31)(该流动转向器不需要触及被吸附的表面)使流动转向并控制流动并且实现空气/流体/浆状物所面对的整个流动路径的恒定的横截面状态，并且其中区(30)被设计成使得将湍流保持在最低限度且在大的底面积表面结构上保持压力；并且最终流动被风机(32)抽吸并被排回到环境(或贮槽)中；从而该装置产生吸附并吸附表面；
-其中吸附装置不需要接触被吸附的表面。
包括四级再划分的区的高流动低压力吸附装置的装配和工作如下：
-面向形成在基部板内部的真空室与基部板(42)附接在一起的吸风机/旋转叶轮(41)通过装置的周界(43)从环境吸入空气/流体/浆状物，其中通过四个再划分的流动区段，基部板(42)的内部几何形状设计包括两个加速区(36、38)、湍流区(37)和平滑区(39)；
-其中来自周界(43)的空气/流体/浆状物直接进入第一加速区(36)，在第一加速区中，空气/流体/浆状物被加速，并且然后进入湍流区(37)，其中空气/流体/浆状物由于区(37)中产生的湍流导致大量的能量损失而经历压力的急剧下降，接着再次流动到第二加速区(38)中，并且然后之后空气/流体/浆状物继续进入平滑区(39)，其中借助于存在于中心处的流动转向器(40)(该流动转向器不需要触及被吸附的表面)使流动转向并控制流动并且实现空气/流体/浆状物所面对的整个流动路径的恒定的横截面状态，并且其中区(39)在大的底面积表面结构上保持压力，并且最终流动被风机(41)抽吸并被排回到环境(或贮槽)中；从而该装置产生吸附并吸附表面；
-其中吸附装置不需要接触被吸附的表面。
上面提到的参考编号是为了参考附图中所图示的图更好地理解本发明的装置的不同实施方案。编号是说明性的，而不是限制本发明的范围。
本发明的装置和上面所描述的装置的工作将通过如附图和下面不同的实施方案所示的图和图示来进一步解释和呈现。本发明不限于如图中所呈现的吸附装置/设备的总体设计/形状，并且该设计/形状也可以是自由形式的。
本领域技术人员通过按照本发明的基于湍流的构思可以改变区的数量，并且可以生产包括多于如本发明中所描述的两个或三个或四个区的吸附装置。进一步地，技术人员通过按照本发明的基于湍流的构思可以设计一种吸附装置，该吸附装置包括不同区中的一个或更多个的重复或者装置中的两个或三个或四个区的布置的重复。流动转向器不一定必须触及表面。平滑区中的流动转向器可以触及或可以不触及待吸附的表面。在如上面所描述的本发明的一个优选实施方案中，流动转向器不触及待吸附的表面。然而，基于湍流构思的本发明的吸附装置也可以设计成具有触及到表面的流动转向器。基于湍流的构思在设计上存在变化(诸如，区的数量或区的重复和/或触及到表面的流动转向器)的所有这样的装置均在本发明的范围内。
根据图1至图26中所呈现的附图可以理解本发明的装置；其中图1至18表示本发明的各种实施方案(六个)，其中该装置(如图1至19中所示)包括(相应地在每个实施方案/图中)：基部板(6＝13＝20＝27＝34＝42＝49)，该基部板包括作为物理区的两个/三个/四个再划分的流动区段，这些物理区选自加速区(1＝8＝15＝23＝36＝38＝44)、湍流区(2＝9＝16＝24＝29＝37＝45)和平滑区(3＝10＝17＝25＝30＝39＝46)；吸风机(5＝12＝19＝33＝32＝41＝48)；以及流动转向器(4＝11＝18＝26＝31＝40＝47)。在所有上述实施方案中(除了第五实施方案之外，在第五实施方案中，加速区物理上不存在并且仅包括两个区(29)和(30))，在所有其它实施方案中，基部板(6＝13＝20＝27＝42＝49)包括选自三个物理区，即，加速区(1、8、15、23、36、38、44)、湍流区(2、9、16、24、37、45)和平滑区(3、10、17、25、39、46)的三个/四个区，其中图通过不同流动区段(区)的几何形状和/或形状以及/或吸附装置的整体形状而变化，这可以在相应的实施方案和图中看出；这将在下面进一步解释。第六实施方案包括三个区以及附加的加速区。
本发明的优选实施方案(第一实施方案)在图1、图2和图3中示出，图1、图2和图3分别示出了本发明的下表面视图、剖面视图和等轴测视图。如图1-3中所示的吸附装置包括：基部板(6)，基部板包括作为物理区(1)、(2)和(3)的三个再划分的流动区段；吸风机(5)；以及流动转向器(4)。来自环境的流体从基本上是系统边缘的周界(7)进入装置，并且直接进入加速区(1)。在优选的实施方案中，该区是薄边缘。空气然后进入到湍流区(2)。优选实施方案具有半环形或半个环形的截面，随后是作为湍流区的反向台阶。由于湍流导致大量的能量损失，在该区域中空气经历压力的急剧下降。空气继续进入平滑区(3)，在该平滑区中，表面结构使得流体面对的横截面面积保持几乎恒定。为了在整个流动路径中满足这种恒定的横截面状态，在中心处使用了流动转向装置(4)。流动转向器(4)不需要触及被吸附的表面。流动最终被风机(5)抽吸并排出到周围环境(或贮槽)中。图19和图20示出了该优选实施方案中的流体流动和对应的压降。
替代实施方案(第二实施方案)在图4、图5和图6中示出，图4、图5和图6分别示出了本发明的下表面视图、剖面视图和等轴测视图；图4、图5和图6与图1-3的不同之处在于湍流区具有不同的几何形状，即具有与图1-3的情况相同的总体结构，但是湍流区几何形状是轴对称的起伏部。
湍流区几何形状可以是任何波形几何形状，其甚至不必是轴对称的，如图7、图8、图9、图10、图12和图13中所示。因此，在图4、图5和图6中，流动从周界(14)进入并穿过加速区(8)且进入湍流区(9)。在此之后，空气进入平滑区(10)，平滑区(10)最终通向风机/叶轮(12)。该装置包括用于控制流体流动的流动转向器(11)。
替代实施方案(第三实施方案)在图7、图8和图9中示出，图7、图8和图9分别示出了本发明的下表面视图、剖面视图和等轴测视图，其中湍流区是非轴对称的。流体从周界(21)进入装置，并且进入加速区(15)。然后空气进入湍流区(16)，该湍流区包括在流动中引起湍流的许多突出部(22)。在图9中，湍流区(16)的一部分被放大，并在部分B中示出，部分B示出了突出部(22)。然后，流动进入平滑区(17)，该平滑区向上延伸至风机或叶轮。平滑区设计成将湍流保持到最低限度。这通过将用于流动的面积保持为几乎恒定来实现，因此在整个区中流体的平均速度保持几乎恒定。这种状态使用流动转向器(18)来实现。流动最终进入叶轮或风机(19)，该叶轮或风机将空气排回到环境中。
替代实施方案(第四实施方案)在图10、图11和图12中示出，图10、图11和图12分别示出了本发明的下表面视图、剖面视图和等轴测视图，其中该装置包括非轴对称的区。该设备的基本几何形状已经改变为多边形几何形状。在该图示中几何形状像正方形。该基本几何形状可以是任何自由形式的形状。流体从周界(28)进入装置，并且进入加速区(23)。加速区具有不均匀的厚度。然后空气进入湍流区，该湍流区包括在流动中引起湍流的许多突出部。该区由(24)来划定。然后，流动进入延伸至风机或叶轮(33)的平滑区(25)。平滑区设计成将湍流保持到最低限度。这通过将流动面积保持为几乎恒定来实现，因此在整个区中流体的平均速度保持几乎恒定。这种状态使用流动转向器(26)来实现。流动最终进入叶轮或风机(33)，该叶轮或风机将空气排回到环境中。
在分别示出了本发明的下表面视图、剖面视图和等轴测视图的图13、图14和图15中所示的替代实施方案(第五实施方案)示出了不具有物理加速区的装置。流体从基本上是外边缘的周界(35)进入装置，并且直接进入湍流区(29)。然而，图19和图20可以用于理解空气在进入装置之前确实加速。放大图B中突出显示了加速区的不存在。湍流区包括在流动中引起湍流的许多突出部。然后，流动进入向上延伸至风机或叶轮的平滑区(30)。平滑区设计成将湍流保持到最低限度。这通过将流动面积保持为几乎恒定来实现，因此在整个区中流体的平均速度保持几乎恒定。这种状态使用流动转向器(31)来实现。流动最终进入叶轮或风机(32)，该叶轮或风机将空气排回到环境中。
在分别示出了本发明的下表面视图、剖面视图和等轴测视图的图16、图17和图18中示出的替代实施方案(第六实施方案)示出了具有两个物理加速区的装置。流体从基本上是外边缘的周界(43)进入装置，并且进入加速区(36)。加速的高速空气进入湍流区(37)。湍流区包括在流动中引起湍流的许多突出部。然后，流动进入使空气加速的第二加速区(38)。这减少了湍流的量，并且为平滑区提供了更好的空气质量。然而，该区要求是非常薄的。然后，流动进入延伸至风机或叶轮(41)的平滑区(39)。平滑区设计成将湍流保持到最低限度。这通过将流动面积保持为几乎恒定来实现，因此在整个区中流体的平均速度保持几乎恒定。这种状态使用流动转向器(40)来实现。流动最终进入叶轮或风机(41)，叶轮或风机将空气排回到环境中。
图19示出了优选实施方案中的流动方向和类型。流动(51)被示出为进入周界(50)。周界是指基部板(49)的外边缘。然后，流动进入加速区(44)，该加速区在物理上是表面，该表面的法线向量沿着轴线(53)。轴线(53)是对称轴线。然后，该流动进入湍流区(45)，该湍流区由于存在起伏部和尖锐边缘而引起湍流。流动最终进入平滑区(46)，平滑区(46)在流动速率上具有最小的变化，以保持流动能量。平滑区具有流动转向器，以帮助满足整个流动路径中的最小速度变化标准。如从图中可以看出，设备没有一部分触及被吸附的表面(52)。
在上面的图中，流动转向器(4＝11＝18＝26＝31＝40＝47)与基部板(6＝13＝20＝27＝34＝42＝49)的附接在图21和图22中示出，其中(58)表示流动转向器。
图20示出了吸附装置下方的压力分布。已经描述了加速区(54)、湍流区(55)、平滑区(56)和对称轴线(57)。可以看出，甚至在流体进入加速区之前，压力就下降到大气压力以下。这是因为空气进入装置/设备时具有一定的速率，但是在平静、停滞和理想的环境中，空气是停滞的。因此，进入时的动能是以通过伯努利方程正确预测的压力能量为代价的。然后，下降的压力在加速区(54)和湍流区(55)中被增强。然后在平滑区(56)中使用恒定速率的漏斗形状保持压力。恒定速率的漏斗在设计高度下工作良好，但在其它高度下操作受到影响。因此，只有当平滑区上的速率变化小于40％时，它才可以被认为是平滑区。
图21和图22示出了流动转向器(58)与基部板的可能附接。在所有先前的图中，为了清楚起见，未示出这些附接，但示出了浮动式流动转向器。流动转向器具有附接到基部板的薄的径向翅片(59)。附接点(60)处的边缘已经在放大视图A中示出。
图23至图26表示本发明的吸附装置的两种代表性用途，并图示了该装置与支撑系统的附接。然而，这些用途并不限制本发明的范围。本发明的吸附装置可以以多种方式用于吸附，并且可以根据需要及使用类型与支撑系统附接。
图23和图24示出了将本发明(61)附接到操纵器的臂上的可能方法。用于风机/叶轮(64)的驱动系统(63)可以附接到吸附装置(61)，并且活动接头(65)使吸附装置(61)与操纵器(62)连接。
图25和图26示出了本发明的另一种可能的使用情况。本发明可以在可在倾斜、竖直或倒置表面上移动的移动式机器人中使用。基部板(69)的上表面可以被修改以用作移动式机器人的主体。这是可能的，因为在机器人的上表面上没有限制。用于轮子/轨道的驱动机构(68)可以直接安装在基部板(69)的修改的顶表面上。轮子/轨道(67)附接到驱动机构，以允许机器人在被吸附的表面(66)上平移。用于风机/叶轮(71)的驱动机构(70)也可以直接安装在基部板(69)的修改的顶表面上。电子设备和其它装备/有效载荷(72)也可以直接安装在吸附装置的修改的顶表面上。流动转向器可以使用径向翅片(73)结构附接到基部板。机器人使用吸附力与由于吸附力产生的轮子/轨道摩擦的组合在竖直、倾斜或倒置表面上停留和移动。

Claims (22)

1.一种高流动低压力吸附装置，包括：
-基部板，其中所述基部板的内表面包括在其中物理地产生的多个再划分的流动区段，所述多个再划分的流动区段选自加速区、湍流区和平滑区；
-吸风机或旋转叶轮，其面向真空室与所述基部板附接在一起；
-其中所述吸风机从所述基部板的外围将流体抽吸到所述装置中和抽吸到所述基部板中，其中通过所述基部板的再划分的流动区段，内部几何形状设计控制流体的流动速度；并且
-其中所述吸附装置不需要接触被吸附的表面。
2.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，存在于所述基部板的所述内表面处的所述多个再划分的流动区段包括一个湍流区和一个平滑区。
3.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，存在于所述基部板的所述内表面处的所述多个再划分的流动区段包括一个加速区、一个湍流区和一个平滑区。
4.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，存在于所述基部板的所述内表面处的所述多个再划分的流动区段包括两个加速区、一个湍流区和一个平滑区。
5.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，所述装置的所述平滑区包括流动转向器。
6.根据权利要求5所述的吸附装置，其中，所述流动转向器不需要触及待被吸附的表面。
7.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，所述真空室被独特地设计成在所述室和所述表面之间没有任何密封件的情况下操作。
8.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，当存在所述加速区时，所述加速区形成所述吸附装置的外周界，所述吸附装置的外周界有助于增加进入的流体的速率，并且还能够在流体中引起一些湍流，并且最终将高速或快速移动的流体供给到湍流区。
9.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，所述湍流区在来自所述加速区的快速移动的流体中引起湍流，或当不存在加速区时，在来自所述装置的外围的快速移动的流体中引起湍流，所述湍流导致流体能量的减少，流体能量的减少降低了流体压力，并使湍流和边界层分离最大化。
10.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，所述再划分的流动区段，特别是存在于所述基部板的所述内表面处的所述湍流区具有多个起伏部，并且能够具有选自以下的几何形状设计：
(f)半环形，随后是反向台阶式或轴对称的起伏部；
(g)非轴对称的起伏部，其包括多个突出部；
(h)非轴对称的起伏部，其包括波状几何形状；
(i)刷毛状结构；和
(j)柔性结构。
11.根据权利要求10所述的吸附装置，其中，所述湍流区在设计或形状上能够随着多个起伏部或不平坦的低凹表面而变化，以引起湍流，该湍流在位于靠近所述装置的周界的稀薄空间中产生湍流。
12.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，所述平滑区的表面结构具有几何形状，所述几何形状使用于流动的流体的横截面面积在设计高度处的变化最小化，其中高度的变化将损害流动状态，但是速率变化应保持小于40％。
13.根据权利要求12所述的吸附装置，其中，所述平滑区的理想形状是轴对称形状，其中，对于给定的有限设计高度，装置距被吸附的表面的设计高度与距中心的径向距离成反比。
14.根据权利要求12所述的吸附装置，其中，在整个流动路径中，在设计高度处的恒定的横截面状态由存在于所述平滑区中的流动转向器实现。
15.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，所述装置通过将流体引到所述真空室中，使流体加速，在流体中产生湍流以便导致压力下降，在大的底部面积上保持压力，并最后通过所述风机或旋转叶轮排出流体来工作。
16.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，所述吸附装置的基本整体几何结构能够是圆形或多边形或自由形式的形状。
17.根据权利要求1所述的吸附装置，其中，所述装置能够用作吸附设备或能够在吸附设备中使用，所述吸附设备能够用流体来工作，所述流体包括气体、液体或其组合，以及包括具有分散在其中的固体和颗粒的气体或液体。
18.根据权利要求1或权利要求17所述的吸附装置，其中，所述吸风机或叶轮能够是径流式风机或轴流式风机或两者的组合，其中，所述风机或叶轮的驱动轴能够通过连接来自驱动源的皮带而被直接或间接地提供动力，所述轴设置有齿轮以允许在反方向上旋转或允许控制风机或叶轮速度。
19.根据权利要求18所述的吸附装置，其中，所述动力源能够是AC或DC电马达、气体或燃料燃烧马达、蒸汽动力、压缩气体或空气、飞轮或机械卷绕装置或其它水力装置、风力装置或磁装置。
20.一种高流动低压力吸附装置，其中
-面向形成在基部板的内部的真空室与所述基部板附接在一起的吸风机或旋转叶轮通过所述装置的周界从环境中吸入流体，其中通过三个再划分的流动区段，所述基部板的内部几何形状设计包括加速区、湍流区和平滑区；
-其中来自所述装置的所述周界的流体直接进入所述加速区，在所述加速区中，流体被加速，并且然后进入所述湍流区，其中流体由于在区中产生的湍流导致大量能量损失而经历压力的急剧下降，并且然后之后，流体继续进入所述平滑区，其中借助于存在于所述平滑区的中心处的流动转向器使流动转向并控制流动并且实现流体所面对的整个流动路径的恒定的横截面状态，所述流动转向器不需要触及被吸附的表面，并且其中所述平滑区在大的底面积表面结构上保持压力，并且最终流动被所述风机抽吸并被排回到环境或贮槽中；从而所述装置产生抽吸并吸附表面；
-其中所述吸附装置不需要接触被吸附的表面。
21.一种高流动低压力吸附装置，其中
-面向形成在基部板的内部的真空室与所述基部板附接在一起的吸风机或旋转叶轮通过所述装置的周界从环境中吸入流体，其中通过两个再划分的流动区段，所述基部板的内部几何形状设计包括湍流区和平滑区；
-其中来自所述装置的所述周界的流体直接进入所述湍流区，所述湍流区使流体加速并对流体产生湍流以及由于在区中产生的湍流导致大量能量损失而经历压力的急剧下降，并且然后之后，流体继续进入所述平滑区，其中借助于存在于所述平滑区的中心处的流动转向器使流动转向并控制流动并且实现流体所面对的整个流动路径的恒定的横截面状态，所述流动转向器不需要触及被吸附的表面，并且其中所述平滑区被设计成使得将湍流保持到最低限度以及在大的底面积表面结构上保持压力；并且最终流动被所述风机抽吸并被排回到环境或贮槽中；从而所述装置产生抽吸并吸附表面；
-其中所述吸附装置不需要接触被吸附的表面。
22.一种高流动低压力吸附装置，其中
-面向形成在基部板的内部的真空室与所述基部板附接在一起的吸风机或旋转叶轮通过所述装置的周界从环境中吸入流体，其中通过四个再划分的流动区段，所述基部板的内部几何形状设计包括两个加速区、一个湍流区和一个平滑区；
-其中来自所述装置的所述周界的流体直接进入第一加速区，在所述第一加速区中，流体被加速，并且然后进入所述湍流区，其中流体由于在区中产生的湍流导致大量能量损失而经历压力的急剧下降，接着再流动到第二加速区，并且然后之后，流体继续进入所述平滑区，其中借助于存在于所述平滑区的中心处的流动转向器使流动转向并控制流动并且实现流体所面对的整个流动路径的恒定的横截面状态，所述流动转向器不需要触及被吸附的表面，并且其中所述平滑区在大的底面积表面结构上保持压力，并且最终流动被所述风机抽吸并被排回到环境或贮槽中；从而所述装置产生抽吸并吸附表面；
-其中所述吸附装置不需要接触被吸附的表面。
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