CN111005837A - 空气透平以及发电装置 - Google Patents

Abstract

一种空气透平以及发电装置，该空气透平包括气室、气阀和转子。气室包括与大气连通的第一开口；气室内的气压可调节，气室内的气压与大气压的差包括第一气压差和第二气压差；气阀与所述气室连接且配置为在第一气压差的作用下打开以使气室分别通过气阀以及第一开口与大气相互连通而形成第一气流，且在第二气压差的作用下关闭以使气室通过第一开口与大气相互连通而形成第二气流，第一气压差和第二气压差的方向相反；转子配置为在第二气流的驱动下旋转。该空气透平可用于发电将转子的动能转化为电能，例如利用波浪的波动来获得第一气压差和第二气压差，最终将波浪能转化为电能。

Description

空气透平以及发电装置

技术领域

本公开至少一实施例涉及一种空气透平以及发电装置。

背景技术

目前的波浪能开发技术(这里指将波浪能转换为电能)主要包括振荡浮子式、越浪式和振荡水柱式。通常，振荡浮子式依靠波浪能来推动浮子运动从而将波浪能传递到液压马达等能量转化装置而实现发电；越浪式是将波浪引到高处，然后让海水通过低处的水轮机来进行能量转换，最终将海水的动能转换为电能；振荡水柱式是将波浪能转换成气体的动能，再将气体的动能最终转化成电能而实现发电。

发明内容

本公开至少一实施例提供一种空气透平，该空气透平包括气室、气阀和转子。气室包括与大气连通的第一开口；气室内的气压可调节，气室内的气压与大气压的差包括第一气压差和第二气压差；气阀与气室连接且配置为在第一气压差的作用下打开以使气室分别通过气阀以及第一开口与大气相互连通而形成第一气流，且在第二气压差的作用下关闭以使气室通过第一开口与大气相互连通而形成第二气流，第一气压差和第二气压差的方向相反；转子配置为在第二气流的驱动下旋转。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述气阀包括阀板和整流片。阀板固定于所述气室与大气之间，包括第一板面和与所述第一板面相对的第二板面；所述第一板面面向所述第一气流的经由所述气阀进入所述气室的部分的来向，所述阀板上具有沿从所述第一板面到所述第二板面的方向贯通所述阀板的通孔；整流片设置在所述阀板的第二板面上；所述气室内的气压大于大气压而产生所述第一气压差，所述整流片配置为在所述第一气压差的作用下离开所述通孔以使所述气阀打开；所述气室内的气压小于大气压而产生所述第二气压差，所述整流片配置为在所述第二气压差的作用下封住所述通孔以使所述气阀关闭。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平还包括导气管，导气管包括第一端和第二端；所述转子位于所述导气管中，所述导气管的第一端与大气相通，所述导气管的第二端连接到所述气室的第一开口以使所述导气管与所述气室连通。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述空气透平还包括阀箱；所述阀箱包括第一端、第一端第二端和侧壁；第一端具有连接到所述导气管的第二端的第一开口以使所述阀箱与所述导气管连通；第二端与所述第一端相对且具有第二开口；所述第二开口连接到所述气室的第一开口以使所述阀箱与所述气室连通；侧壁位于所述阀箱的第一端和所述阀箱的第二端之间且包括所述阀板。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述导气管的第二端直接连接到所述气室的第一开口；所述气室还包括第二开口，所述气阀包括阀箱，所述阀箱包括第一端、第二端和侧壁；第一端与大气隔绝；第二端与所述第一端相对且具有第二开口；所述阀箱的第二开口连接到所述气室的第二开口以使所述阀箱与所述气室连通；侧壁位于所述第一端和所述第二端之间且包括所述阀板。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述阀箱包括彼此连接的多个所述侧壁，多个所述侧壁的每一个包括所述阀板。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述第一板面朝向大气；所述气室中的气压大于大气压以形成所述第二压差，所述气室中的气体流经所述转子后进入大气而形成所述第二气流；所述气室中的气压小于大气压以形成所述第一压差，大气中的气体分别通过所述气阀和所述导气管的第一端进入所述气室中而形成所述第一气流；或者，所述第二板面朝向大气；所述气室中的气压小于大气压以形成所述第二压差，所述大气中的气体流经所述转子之后进入所述气室而形成所述第二气流；所述气室中的气压大于大气压以形成所述第一气压，所述气室中的气体分别通过所述气阀和所述导气管的第一端进入大气而形成所述第一气流。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述整流片包括彼此连接的第一部分和第二部分；所述第一部分至少部分固定于所述阀板上，所述第二部分配置为在所述第一气压差的作用下离开所述通孔且在所述第二气压差的作用下封闭所述通孔。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述导气管为直线型管道，沿从所述气室的第一开口到所述转子的方向延伸；从所述整流片的第一部分到整流片的第二部分的方向与所述导气管的延伸方向平行。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述第一部分和所述第二部分一体成型，或者，所述第一部分通过连接件与所述第二部分连接。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述整流片的材料为金属，所述整流片的在沿从所述第一板面到所述第二板面方向上的厚度为1mm-3mm；或者，整流片的材质为橡胶或硅胶，厚度为1mm-5mm。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述阀板还包括支撑架，支撑架位于通孔中，所述支撑架包括至少一对彼此相对的端部，该至少一对端部均与所述通孔的内壁连接，所述支撑架把所述通孔分割为多个彼此不连通的部分。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述支撑架为十字形或米字形。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述阀板具有多个所述通孔；对应于多个所述通孔中的每个通孔均设置一个所述整流片，或者，多个所述通孔中相邻的n个通孔共用一个所述整流片，n为大于等于2的正整数。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述转子包括转盘、多个转动叶片；多个转动叶片，围绕所述转盘设置于所述转盘的边缘上，其中，所述多个转动叶片的每个包括第一面，所述第一面配置为迎接所述第二气流，所述多个转动叶片配置为在所述第二气流的作用下旋转以带动所述转盘旋转；所述多个转动叶片的每个的第一面的至少部分朝向所述第二气流的来向。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述转子还包括第一围带，第一围带围绕所述多个转动叶片且与所述多个转动叶片连接；在围绕所述多个转动叶片的方向上，所述第一围带是封闭的环状；所述第一围带的在所述转子的轴向上的宽度大于等于转盘的在转子的轴向上的厚度，所述转子的轴向垂直于所述转盘的盘面。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，还包括静子，静子位于所述转子的一侧以配置为所述第二气流流经所述静子之后再流经所述转子，且包括轮盘和多个导流叶片；轮盘包括中心区域和所述围绕中心区域的边缘区域；多个导流叶片位于所述边缘区域，围绕所述中心区域排列，且配置为将所述第二气流导向所述转子。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述转盘包括彼此贯通的第一轴孔和第二轴孔；所述转子还包括转子转轴、转轴转盘、第一轴承和第二轴承；转子转轴安装于所述第一轴孔中且包括第一端和与该第一端相对的第二端，所述转子转轴的第一端位于所述转轴转盘的靠近静子的第一侧，所述转子转轴的第二端位于所述转轴转盘的远离所述静子的第二侧；转轴转盘与所述转子转轴固定连接，位于所述第二轴孔中，与所述转子的转盘连接且配置为当所述转子的转盘转动时在所述转子的转盘的驱动下转动；第一轴承套设于所述转子转轴上，位于所述转盘的靠近所述转子转轴的第一端的一侧；第二轴承套设于所述转子转轴上，位于所述转盘的靠近所述转子转轴的第二端的一侧。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述转子转轴和所述转轴转盘的材料为钢材，所述转子的除所述转子转轴和所述转轴转盘之外的部分的材料为有机材料。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述静子还包括导流锥，导流锥位于所述静子的轮盘的远离所述转子的一侧；所述导流锥包括在第一方向上彼此相对的第一端和第二端，所述第一方向沿从所述静子到所述转子；所述导流锥的第一端与所述静子的轮盘的中心区域连接，从所述导流锥的第二端到所述导流锥的第一端，所述导流锥的至少部分在第二方向上的截面的尺寸逐渐增大，所述第二方向垂直于所述第一方向。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述导流锥的所述至少部分为锥状，或者，所述导流锥的所述至少部分为球体的一部分。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述静子还包括第二围带，第二围带围绕所述多个导流叶片且与所述多个导流叶片连接，与所述导气管的内壁固定连接以将所述静子固定于所述导气管，其中，在围绕多个导流叶片的方向上，第二围带是封闭的。

例如，在本公开至少一实施例提供的空气透平中，所述导流锥、所述静子的轮盘、所述第二围带和所述多个导流叶片一体成型。

本公开至少一实施例还提供一种发电装置，该发电装置包括本公开实施例提供的任意一种空气透平以及发电机，所述发电机包括转轴，所述发电机的转轴与所述转子连接且配置为在所述转子的驱动下转动。

例如，在本公开至少一实施例提供的发电装置中，所述气室还包括第三开口，配置为允许液体经由所述第三开口进入所述气室，且所述液体的液面波动以使得所述气室内的气压可调节；所述第一开口位于所述气室的靠近所述转子的上侧，所述第三开口位于所述气室的远离所述转子的下侧。

例如，在本公开至少一实施例提供的发电装置中，所述发电机还包括机身，所述机身位于所述转子的远离所述气室的一侧；在所述转子包括转子转轴时，所述发电机的转轴的第一端与所述机身连接，所述发电机的转轴的与其第一端相反的第二端与所述转子转轴连接。

例如，在本公开至少一实施例提供的发电装置中，所述转子转轴包括靠近所述发电机的第一端；所述转子转轴的第一端的面向所述发电机的面上设置有键合槽，所述发电机的转轴的第二端位于所述键合槽内。

例如，在本公开至少一实施例提供的发电装置中，还包括：发电机安装座和发电机保护罩；所述发电机安装于所述发电机安装座上；在所述空气透平包括导气管时，所述转子位于所述导气管中，所述导气管包括第一端和第二端，所述导气管的第一端与大气相通，所述导气管的第二端连接到所述气室的第一开口以使所述导气管与所述气室连通，所述发电机安装座具有气孔，与所述导气管的第一端连接且配置为所述气室中的气体经由所述气孔排出或大气中的气体经由所述气孔进入所述气室中；发电机保护罩罩盖所述发电机的机身，且安装于所述发电机安装座上，其中，所述发电机安装座与所述发电机保护罩密封连接，所述出气孔位于所述发电机保护罩的外侧。

例如，在本公开至少一实施例提供的发电装置中，还包括保护结构，位于所述发电机保护罩的远离所述转子的一侧，且包括保护帽安装座、保护帽和保护帽支架，与所述发电机安装座连接；保护帽罩盖所述发电机安装座和所述保护帽安装座；所述发电机安装座的在平行于所述保护帽安装座的面向所述保护帽的面的平面上的正投影和所述保护帽安装座在所述平面上的正投影均位于所述保护帽在所述平面上的正投影内；保护帽支架连接所述保护帽与所述保护帽安装座以将所述保护帽安装于所述保护帽安装座上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1A为本公开一实施例提供的一种空气透平的结构示意图；

图1B为图1A所示的空气透平的剖面示意图；

图2A-2B为本公开一实施例提供的空气透平的一种气阀的结构示意图；

图2C为本公开一实施例提供的空气透平的另一种气阀的结构示意图；

图2D为本公开一实施例提供的空气透平的又一种气阀的结构示意图；

图2E为本公开一实施例提供的空气透平的再一种气阀的结构示意图；

图2F为本公开一实施例提供的空气透平的另一种气阀的结构示意图；

图2G为本公开一实施例提供的空气透平的气阀的一种整流片的结构示意图；

图3A-3B为本公开一实施例提供的空气透平的转子的一种转子的转盘的结构示意图；

图3C为本公开一实施例提供的空气透平的静子的结构示意图；

图3D为本公开一实施例提供的空气透平的静子与导流锥结合的结构示意图；

图3E为静子将气流导向转子的示意图；

图3F为本公开一实施例提供的空气透平的另一种转子的转盘的结构示意图；

图3G-3H为本公开一实施例提供的转子转轴和转子转盘的结构示意图；

图4A为本公开一实施例提供的一种空气透平的结构示意图；

图4B为图4A所示的空气透平的剖面示意图；

图5为本公开一实施例提供的另一种空气透平的结构示意图；

图6为本公开一实施例提供的又一种空气透平的结构示意图；

图7A为本公开一实施例提供的一种发电装置的结构示意图；

图7B为图7A所示的发电装置的剖面示意图；

图8A为本公开一实施例提供的发电装置的局部示意图一；

图8B为本公开一实施例提供的发电装置的局部示意图二；

图8C为本公开一实施例提供的发电装置的局部示意图三；

图9A-9C为图7B中的发电装置的发电机安装座的示意图；

图10为图7A中的发电装置的保护结构的示意图；

图11A为本公开一实施例提供的另一种空气透平的结构示意图；

图11B为本公开一实施例提供的另一种空气透平的结构示意图；

图11C为本公开一实施例提供的另一种空气透平的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

本公开中的附图并不是严格按实际比例绘制，各个结构的具体地尺寸可根据实际需要进行确定。本公开中所描述的附图仅是结构示意图。

目前的振荡水柱式波浪能发电设备中，空气透平的能量转化效率相对较低，或者空气透平的转子容易失速，噪声较大。转子失速是指在转子的转动叶片的迎气面和背气面压差过大时，转动叶片背气面表面边界层内的气流会转换成湍流，造成转子能量转换效率急剧下降的现象。因此，设计一种能够在振荡水柱式波浪能发电装置所产生的往复气流中稳定工作的空气透平以及设计一种发电装置以实现较高的能量转化效率具有重要意义。

本公开至少一实施例提供一种空气透平，该空气透平包括气室、气阀和转子。气室包括与大气连通的第一开口；气室内的气压可调节，气室内的气压与大气压的差包括第一气压差和第二气压差；气阀与气室连接且配置为在第一气压差的作用下打开以使气室分别通过气阀以及第一开口与大气相互连通而形成第一气流，且在第二气压差的作用下关闭以使气室通过第一开口与大气相互连通而形成第二气流，第一气压差和第二气压差的方向相反；转子配置为在第二气流的驱动下旋转。该空气透平可用于发电将转子的动能转化为电能，例如利用波浪的波动来获得第一气压差和第二气压差，从而最终将波浪能转化为电能，采用该空气透平的发电装置能够实时地对气压差进行迅速反应而进行发电，发电效率高。

示例性地，图1A为本公开一实施例提供的一种空气透平的结构示意图，图1B为图1A所示的空气透平的剖面示意图。如图1A和图1B所示，该空气透平包括气室2、气阀3和转子4。气室2包括与大气连通的第一开口21，气室2内的气压可调节。气室2内的气压与大气压的差包括第一气压差和第二气压差。第一气压差和第二气压差的方向相反，也即第一气压差和第二气压差的数值的正负性相反。气阀3与气室2连接且配置为在第一气压差的作用下打开以使气室2分别通过气阀3以及第一开口21与大气相互连通而形成第一气流，且在第二气压差的作用下关闭以使气室通过第一开口21与大气相互连通而形成第二气流。例如，在图1A图1B所示的实施例中，气阀3位于气室2与转子4之间。当气室2内的气压小于大气压时产生第一气压差，在该第一气压差的作用下气阀3打开以使大气和气室2相互连通，大气中的气体通过第一开口21和气阀3进入气室2而产生第一气流；当气室2内的气压大于大气压时产生第二气压差，在该第二气压差的作用下气阀3关闭以使气室2中的气体通过第一开口21进入大气而产生第二气流，即第一开口21是气室2中的气体的唯一出口。转子4配置为在第二气流的驱动下旋转，转子4设置于气室2的第二出口21外，从而第二气流喷向转子而带动转子转动。从而，该空气透平能够实现气阀3在第一气压差和第二气压差的作用下打开或关闭以实现实时快速控制是否产生驱动转子转动的第二气流。转子转动时产生的动能可用于发电，从而实现实时控制将气流的动能转化为转子的动能；并且，在该空气透平的工作过程中，由于该空气透平的气阀3在第一气压差和第二气压差的作用下即可打开或关闭，从而不需要人工手动打开或关闭气阀3，也不需要经历判断气室2内的气压与大气压的大小关系后再决定气阀3打开或关闭的程序，因此，该空气透平能适应第一气压差和第二气压差之间的快速转换，实现较高的能量转换效率。例如，气室2配置为允许液体进入其中，且液体的液面波动以使得气室2内的气压可调节。例如，该液体为波浪例如海浪。从而，该空气透平可用于在海水中工作的发电装置中，从而允许海浪进入气室2内，以将海浪的能量例如动能转化为空气的势能及动能再转化为转子的动能，再转化为电能而实现发电。通常，相比于海浪下降时，海浪上升时产生的动能更大。在本实施例中，第二气流为当海浪上升时压缩气室2中的空气而产生的，此时的第二气流能量较大，利用第二气流发电能够实现更高的发电效率。

例如，该空气透平还包括导气管1，导气管1包括第一端和第二端；转子4位于导气管1中，导气管1的第一端与大气相通，导气管1的第二端连接到气室2的第一开口21以使导气管1与气室2连通。例如，如图1B所示，气阀3位于气室2与导气管1之间。设置导气管1且转子4位于导气管1内能够使得第二气流比较集中地喷向转子4，减少气体能量损失，提高能量利用率，从而提高采用该空气透平的发电装置的发电效率。第二气流经第一开口21进入导气管1中，流经转子4后从导气管1的第一端进入大气。

例如，导气管1包括彼此连接的多个部分，该多个部分之间通过法兰连接，以便于在导气管1中安装转子和静子。

例如，如图1A和图1B所示，空气透平还包括阀箱30，阀箱30包括第一端、第二端和侧壁301。阀箱30的第一端具有第一开口，该第一开口连接到导气管1的第二端以使阀箱30与导气管1连通。例如，阀箱30的第一端与导气管1的第二端通过焊接连接或通过螺栓连接等，本公开实施例对此不作限定，本领域技术人员可根据常规技术实现。阀箱30的第二端与第一端相对且具有第二开口，该第二开口连接到所述气室的第一开口以使所述阀箱与所述气室连通；侧壁301位于阀箱30的第一端和阀箱30的第二端之间。

如图1A和图1B，气阀3包括阀板31和整流片32，在本实施例中，阀箱30的侧壁301包括阀板31，例如侧壁301构造为阀板31，在其他实施例中，也可以是阀板31为侧壁301的一部分。阀板31固定连接于气室2与导气管1之间，由于导气管1的第一端与大气相通，即阀板31固定连接于气室2与大气之间。阀板31包括第一板面311和与第一板面311相对的第二板面312。例如，第一板面311朝向大气。第一气流包括经由气阀3进入气室2的部分和依次经由导气管1、气室2的第一开口21进入气室2的部分；第一板面311面向第一气流的经由气阀3进入气室2的部分的来向。阀板31上具有沿从第一板面311到第二板面312的方向贯通阀板31的通孔35；整流片32设置在阀板31的第二板面312上。气室2内的气压小于大气压而产生第一气压差，整流片32配置为在第一气压差的作用下离开通孔35以使气阀3打开，从而使气室2与大气相互连通，大气中的气体经由通孔35进入阀箱30，经由气室2的第一开口21进入气室2；与此同时，大气中的气体经由导气管1的第一端、阀箱30和气室2的第一开口21进入气室2而形成第一气流；气室2内的气压大于大气压而产生第二气压差，整流片32配置为在第二气压差的作用下封住通孔35以使气阀3关闭，以使气室2中的气体通过第一开口21进入大气而产生第二气流，即第一开口21是气室2中的气体的唯一出口。转子4配置为在第二气流的驱动下旋转，转子4设置于气室2的第二出口21外，从而第二气流喷向转子4而带动转子4转动。

例如，阀箱30包括彼此连接的多个侧壁301，多个侧壁301的每一个均包括所述阀板31，以提高第一气流的流速，从而提高第一气流与第二气流的转换速度，从而提高能量转化效率，当该空气透平应用于发电装置中时，能够提高发电效率。

例如，在图1A-1B所示的实施例中，阀板31的第一板面311的形状为矩形，但不限于矩形。

例如，整流片32包括彼此连接的第一部分321和第二部分322。第一部分321至少部分固定于阀板31上，例如，第一部分321的远离第二部分322的一端323被固定在阀板31上。例如，图2G为一种整流片的示意图，如图2G所示，整流片32的第一部分321的远离第二部分322的一端323具有贯穿整流片的孔324，如图1B所示，通过穿过孔324的紧固件325将整流片32的第一部分321的远离第二部分322的一端固定于阀板31上。第二部分322不固定与阀板31上，在自然状态下(在气室2内的气压与大气压相等的情况下)下垂而贴合于阀板31的第一板面311，从而，当气室2内的气压小于大气压而产生第一气压差时，第二部分322在第一气压差的作用下离开通孔35，即朝向远离第二板面312的方向运动而离开通孔35，从而使大气中的气体能够通过通孔35进入阀箱30，进而进入气室2，同时，大气中的气体通过导气管1的第一端进入气室2，从而产生第一气流。并且，当气室2内的气压大于大气压而产生第二气压差时，第二部分322在第二压差的作用下受沿从第二板面312到第一板面311方向的压力作用而贴合于阀板31的第二板面312，从而，此时整流片32封闭通孔35以使气室2中的气体无法通过气阀3排出，只能通过第一开口21进入导气管1，在导气管1中流经转子4后排出，例如进入大气，从而形成第二气流。

例如，导气管1为直线型管道，沿从气室2的第一开口21到转子4的方向延伸，导气管1为直线型管道能够减少第二气流的路径，提高能量利用效率，从而当该空气透平用于发电时，提高发电效率。从整流片32的第一部分321到整流片32的第二部分322的方向与导气管1的延伸方向平行，以利于在空气透平工作过程中，整流片32的第二部分322在重力作用下下垂以覆盖通孔35，例如导气管1的延伸方向与上述进入气室2中的液体的液面高度波动的方向相同。相比于其他的情况，该实施例中，当整流片32贴合于阀板31的第一板面311以封闭通孔35时，密封效果相对较好，也便于制作。

例如，整流片32的材料为软质材料，具有一定的柔韧度，例如橡胶或硅胶等，整流片32的在沿从第一板面311到第二板面312方向上的厚度为1mm-3mm。例如，整流片32的材料也可以为金属，整流片32的在沿从第一板面311到第二板面312方向上的厚度为1mm-5mm。整流片的厚度太厚不利于其在一定的第一气压差的作用下打开通孔35，整流片的厚度太薄不利于其在一定的第二气压差的作用下封闭通孔35。整流片实现其上述功能的灵活度以及效果与其材料及厚度相关，在上述范围内能够实现较稳定的即时实现控制气阀打开与关闭的效果。整个空气透平可以做到很大或者很小。大到转子4的尺寸为数米，小到转子4的尺寸为十几厘米。通孔的大小以及整流片的大小根据整个空气透平的尺寸以及阀板的大小进行设计，本公开实施例对此不作限定。

例如，在图1A-1B所示的实施例中，第一部分321和第二部分322一体成型，即第一部分321和第二部分322由同一材料制成且彼此之间没有接缝。当然，在其他实施例中，第一部分321也可以通过连接件与第二部分322连接。

例如，如图1A-1B所示，从整流片32的第一部分321到整流片32的第二部分322的方向与从导气管1的第一端11到导气管1的第二端12的方向垂直，以利于在空气透平工作过程中，整流片32的第二部分322在重力作用下下垂以覆盖通孔35，相比于其他的情况，该实施例中，当整流片32贴合于阀板31的第一板面311以封闭通孔35时，密封效果相对较好，也便于制作。

整流片32的尺寸大于通孔35的尺寸，以使得在气阀3关闭状态下整流片能够覆盖通孔35而封闭通孔35。例如，再阀板31上通孔35的周围留有1cm-4cm的盈余，以确保气阀3关闭状态下对气室的密封性。例如，整流片的形状32为圆形，直径330mm，通孔35为圆形，直径为300mm。或者，整流片32为矩形，长和宽为330mm*330mm，通孔整流片为矩形，长和宽分别为300mm*300mm，以使气阀3具有较稳定的控制效果。本公开实施例对整流片和通孔的尺寸不作限定，上述数据是示例性的，整流片的具体尺寸可根据实际应用中根据孔的大小进行设计，孔的大小可根据阀板的大小以及第一气压差和第二气压差的大小进行设计。

例如，如图1A-1B所示，阀板31还包括支撑架34，支撑架34位于通孔35中，支撑架34包括至少一对彼此相对的端部，该至少一对端部均与通孔35的内壁连接，支撑架34把通孔35分割为多个彼此不连通的部分，例如在本实施例中，支撑架34把通孔35分割为多个彼此不连通的六个部分。如此，当整流片32在第二压力差的作用下贴合于阀板31且封闭通孔35时，支撑架34给整流片32提供支撑以增强整流片32工作状态的稳定性，保证密闭的效果，同时利于延长整流片32的寿命。

例如，支撑架34可与阀板31一体成型，以简化结构和制作工艺。或者，支撑架34也可以单独制作，通过紧固件例如螺母将支撑架34固定于阀板31上的通孔35的孔壁上。

例如，在图1A-1B所示的实施例中，支撑架34包括彼此交叉的多个条形。

例如，整流片的平面形状可以为圆形、矩形等。相应地，第一部分321和第二部分322的平面形状例如为矩形、半圆形、扇形等。当然，整流片的平面形状不限于上述列举的类型，本公开实施例对整流片的平面形状不作限定。

图2A-2F为本公开一实施例提供的几种空气透平的一种气阀的结构示意图。例如，在图2A-2B所示的实施例中，支撑架34为十字形；在2C所示的实施例中，支撑架34为米字形。当然，支撑架34的形状不限于上述列举的类型，本公开实施例对支撑架34的形状不作限定。例如，如图2D所示，在一些实施例中，通孔35中也可以不设置支撑架。

例如，在本实施例中，阀板31的形状为圆形。例如，如图2E和图1B所示，阀板31的第一板面311的形状为矩形。阀板31的第一板面311的形状不限于上述列举的类型，上述实施例仅是示例性的，本公开实施例对阀板31的第一板面311的形状不作限定，本领域技术人员可根据需要进行选择。

例如，如图2F所示，阀板31具有多个通孔35；对应于多个通孔35中的每个通孔35均设置一个整流片32。或者，在其他实施例中，多个通孔35中相邻的n个通孔35共用一个整流片32，n为大于等于2的正整数。设置多个通孔35的情况有利于在所述气流的流量较大时使气流迅速地通过气阀进而喷射到静子以及转子上；并且，在空气透平的尺寸较大时，设置多个通孔相比于单一通孔更有利于气阀3运行的稳定性和可靠性。

图3A-3B为本公开一实施例提供的空气透平的转子的结构示意图，图3C-3D为本公开一实施例提供的空气透平的静子的结构示意图。结合图1A-1B和图3A-3B，转子4包括转盘41和多个转动叶片44。多个转动叶片44围绕转盘41设置于转盘41的边缘上，例如多个转动叶片44围绕转盘41均匀设置于转盘41的边缘上，以使气流均匀地流经转子，使转子转动稳定，产生的动能稳定，从而后续利用该动能发电效率相对稳定。多个转动叶片44的每个包括第一面441，第一面441配置为迎接第二气流。多个转动叶片44配置为在第二气流的作用下旋转以带动转盘41旋转；多个转动叶片44的每个的第一面441的至少部分面向导气管1的第二端，即面向第二气流的来向。从而第二气流沿从导气管1的第二端到导气管1的第一端的方向流经转子4。

例如，如图3A所示，转子4还可以包括第一围带43，围绕多个转动叶片44且与多个转动叶片44连接，在围绕多个转动叶片44的方向上，第一围带43是封闭的环状；第一围带43的在转子4的轴向上的宽度大于等于转盘41的在转子4的轴向上的厚度，转子4的轴向垂直于转盘41的盘面。从而，保证第一围带44包覆整个转动叶片44，以使第一围带43能够较好地保护多个转动叶片44，提高转子4的寿命。

例如，在图3A所示的转子的实施例中，转子4的转盘41上设置有轴孔45。空气透平还包括转子转轴(图3A未示出，相当于图1B中的转子转轴46)，转子转轴穿过轴孔45从而与转盘41连接，例如轴孔45包括主体和与主体部分贯通的突起，例如轴孔45的主体在垂直于轴向方向上的截面形状为圆形，突起在垂直于轴向方向上的截面形状为方形，从而转子转轴通过该轴孔45与转盘41嵌合，由此，转子转轴配置为多个转动叶片44的转动驱动转盘41与转子转轴转动。

结合图1A-1B和图3C-3D，空气透平还可以包括静子5，静子5固定于导气管1中，位于转子4的靠近气室2的一侧以配置为第二气流流经静子5之后再流经转子4。并且，静子5包括轮盘51和多个导流叶片52，静子5的轮盘51包括中心区域和围绕中心区域的边缘区域。如图3C所示，在静子5的面向转子的第一侧，静子5的轮盘51的中心区域的包括第一轴承座54，第一轴承11安装于第一轴承座54中，后文将介绍第一轴承11的位置。多个导流叶片52位于边缘区域，围绕中心区域排列，且配置为将所述气流导向转子4。如此，静子5发挥导流作用，以提高气流的能量的利用率，从而在最终利用转子的动能转化成电能的情况下，有利于提供整个过程的中将气流的能量转化为转换效率。

例如，静子5的多个导流叶片52被焊接于导气管1内，例如焊接于第一腔体壁上；或者，如图3C所示，静子5还包括第二围带53，第二围带53围绕多个导流叶片52且与多个导流叶片52连接，与导气管1的内壁固定连接以将静子5固定于导气管1，在围绕多个导流叶片52的方向上，第二围带53是封闭的。例如第二围带53焊接于导气管1的内壁上。

图3F为本公开一实施例提供的空气透平的另一种转子的结构示意图，图3G-3H为本公开一实施例提供的转子转轴和转子转盘的结构示意图。结合图1B和图3F-3H，在一个实施例中，例如，转盘41包括彼此贯通的第一轴孔451和第二轴孔452；转子4还包括转子转轴46、转轴转盘47、第一轴承11和第二轴承12。转子转轴46安装于第一轴孔451中且包括第一端和与该第一端相对的第二端，转子转轴46的第一端位于转轴转盘47的靠近静子5的第一侧，转子转轴46的第二端位于转轴转盘47的远离静子5的第二侧。转轴转盘47与转子转轴46固定连接，例如转轴转盘47与转子转轴46一体成型，制作简单且能够简化转子的结构。例如，转轴转盘47位于第二轴孔452中，与转子4的转盘41连接且配置为当转子4的转盘41转动时在转子4的转盘41的驱动下转动。第一轴承11套设于转子转轴46上，位于转盘41的靠近转子转轴46的第一端的一侧，以起到承载和支撑转子4的转盘41、转子转轴46以及转轴转盘47的作用，承受转盘41、转子转轴46以及转轴转盘47的重力，以减小转子转轴的负担。第二轴承12套设于转子转轴46上，位于转盘41的靠近转子转轴46的第二端的一侧。第一轴承11和第二轴承12还能够在工作过程中分担转子转轴收到的轴向力和与轴向垂直的周向力，利于提高转子转轴的寿命。

例如，如图3H所示，转子转轴46的第一端具有键合槽465。当该空气透平应用于发电机中时，键合槽465用于与发电机的转轴连接，以实现发电机的转轴71随转子转轴的转动而转动。

例如，如图3G所示，转子还包括第一轴环463和第二轴环464，第一轴环463和第二轴环464均固定与转子转轴46上，例如均与转子转轴46一体成型。第一轴承11包括外环和位于内环的外侧的内环(该外侧是指内环的远离转子转轴46的一侧)，第二轴承12包括外环和内环。第一轴环463位于第一轴承11的靠近转轴转盘47的一侧，第一轴环463的面向第一轴承11的面与第一轴承11的内环的面向第一轴环463的面接触，从而第一轴环463起到支撑第一轴承11且增强对转子转轴46的保护的作用；第二轴环464位于第二轴承12的靠近转轴转盘47的一侧，第二轴环464的面向第二轴承12的面与第二轴承12的内环的面向第二轴环464的面接触，从而第二轴环464起到支撑第二轴承12且增强对转子转轴46的保护的作用。

例如，转子转轴46和转轴转盘47的材料为钢材，转子4的除转子转轴46和转轴转盘47之外的部分的材料为有机材料。用钢材制造的转子转轴的质量大，可以提升转子的转动惯量，使转子在遇到大气流时转速不会立马升到很高的值，从而提升空气透平工作的稳定性，从而提高应用该空气透平的发电装置发电的稳定性；转子的其他部分采用有机材料可在保证发电装置工作稳定的前提下，减轻所述发电装置的重量，便于安装和运输，尤其对于大尺寸的发电装置，减轻重量有利于减小对安装设备的要求，这一点在工程实际中十分关键。

例如，在一个实施例中，转轴转盘47与转盘41通过螺栓连接。例如，转盘41包括螺栓孔453，转轴转盘47与转盘41通过螺栓孔453和螺栓以及螺母连接。当然，转轴转盘47与转盘41的连接方式不限于上述方式，只要能够实现转轴转盘47与转轴46在转盘41的驱动下转动即可。

图3D为本公开一实施例提供的空气透平的静子与导流锥结合的结构示意图，结合图1A-1B和图3D，静子5还包括导流锥6，导流锥6位于静子5的轮盘51的远离转子4的一侧，导流锥6包括在第一方向上彼此相对的第一端和第二端，第一方向为从静子到转子的方向，即从导气管1的第二端到导气管1的第一端的方向；导流锥6的第一端与静子5的轮盘51的中心区域连接，例如导流锥6的第一端与静子5的轮盘51的中心区域采用焊接或螺纹连接实现连接如图3C所示，例如，在静子5的面向导流锥的第二侧，静子5的轮盘51的中心区域的包括静子螺纹55，静子5的轮盘51通过静子螺纹55与导流锥6连接。或这，导流锥6的第一端与静子5的轮盘51一体成型，以简化静子的结构。从导流锥6的第二端到导流锥6的第一端，导流锥6的至少部分在第二方向上的截面的尺寸逐渐增大，第二方向垂直于第一方向，以起到加速气流的作用，提高气体的动能，从而提高后续获得的转子的动能，从而提高利用转子的动能转化为电能所获得的电能，因此，能够提高这整个过程中气体能量的利用率和将气体能量转化为电能的能量转换效率。例如，导流锥6的该至少部分为锥状，例如圆锥状或棱锥状，或者，导流锥6的该至少部分为球体的一部分。

例如，导流锥6、静子5的轮盘51、第二围带53以及多个导流叶片52一体成型，利于简化空气透平的结构及制备工艺。

例如，转子4、静子5的材料和导流锥6的材料均可以为金属材料，例如耐腐蚀金属，例如铝、铝合金、不锈钢等，也可以为有机材料，例如为光敏树脂，这种情况下，可采用3D打印的方式制作静子。

图3E为静子将气流导向转子的示意图，结合图3A-3B和图3E对静子5的多个导流叶片52配置为将所述气流导向转子4进行说明。转动叶片44的竖向截面形状为新月形，并且转动叶片44的第一面441的一侧弯曲的弧度比第二面442的一侧弯曲的弧度大。多个转动叶片44的每个的第一面441的靠近静子5的部分朝向气流的来向。静子5的导流叶片52的竖向截面由一段直线段522以及一段圆弧段521组成，并且其直线段522导出气流的方向与转动叶片44上与之相邻的第一面441的一侧的气流流入方向相接合，从导流叶片52的直线段522导出的气流被导向转动叶片44的第一面441，转动叶片44在该气流的作用下转动。

图4A为本公开一实施例提供的另一种空气透平的结构示意图，图4B为图4A所示的空气透平的剖面示意图。图4A和图4B所示的实施例与图1A和图1B所示的实施例具有以下区别。在图4A和图4B所示的实施例中，第二板面312朝向大气，多个转动叶片44的每个的第一面441的至少部分面向导气管1的第一端，即面向第二气流的来向。气室2中的气压小于大气压以形成所述第二压差，整流片31在第二压差的作用下贴合于阀板32的第二板面312上而封闭通孔35，大气中的气体经导气管1的第一端进入导气管中，流经转子4之后经气室2的第一开口21进入气室2而形成第二气流；气室2中的气压大于大气压以形成所述第一气压，气室2中的气体分别通过气阀3和导气管1的第一端进入大气而形成第一气流。

例如，图4A和图4B所示的实施例中，静子5固定于导气管1中，位于转子4的远离气室2的一侧以配置为第二气流流经静子5之后再流经转子4。导流锥6位于静子5的轮盘51的远离转子4的一侧，导流锥6包括在第一方向上彼此相对的第一端和第二端，第一方向为从静子到转子的方向，即从导气管1的第一端到导气管1的第二端的方向。

本实施例提供的空气透平能够达到与图1A和1B所示的空气透平相同或相似的技术效果，在此不再赘述。本实施例提供的空气透平的其他未提及的特征及相应的技术效果均与图1A和1B所示的实施例中的相同，请参考之前的描述。

图5为本公开一实施例提供的又一种空气透平的结构示意图，图5所示的实施例与图1A和图1B所示的实施例具有以下区别。导气管1的第二端直接连接到气室2的第一开口21；直接连接是指导气管1的第二端与气室2的第一开口21不存在其他的例如转接管道等转接结构。相比于其他方式，导气管1直接连接到气室2能够提高气体流通速率，提高能量利用效率，从而当该空气透平用于发电时，提高发电效率。气室2还包括第二开口22；阀箱30包括第一端、第二端和侧壁。阀箱30的第一端与大气隔绝；阀箱30的第二端与其第一端相对且具有第二开口；阀箱20的第二开口连接到气室2的第二开口21以使阀箱30与气室2连通；侧壁301位于阀箱30的第一端和阀箱30的第二端之间且构造为包括所述阀板31，例如阀箱30包括多个彼此连接的侧壁301，每个侧壁301构造为一个阀板31。

图5所示的实施例以第一板面311朝向大气为例，整流片32设置在阀板31的第二板面312上，即整流片32位于阀箱30内。阀板31上具有沿从第一板面311到第二板面312的方向贯通阀板31的通孔35。当气室2内的气压小于大气压而产生第一气压差时，整流片32配置为在第一气压差的作用下离开通孔35以使气阀3打开，从而使气室2与大气相互连通，大气中的气体经由通孔35进入阀箱30，经由气室2的第二开口22进入气室2，与此同时，大气中的气体经由导气管1的第一端、阀箱30和气室2的第一开口21进入气室2，从而形成第一气流。因此，第一气流包括依次经由气阀3和气室的第二开口22进入气室2的部分和依次经由导气管1、气室2的第一开口21进入气室2的部分，因此，第一板面311面向第一气流的经由气阀3进入阀箱30的部分的来向。当气室2内的气压大于大气压而产生第二气压差时，整流片32配置为在第二气压差的作用下封住通孔35以使气阀3关闭，以使气室2中的气体通过第一开口21进入大气而产生第二气流，即第一开口21是气室2中的气体的唯一出口。转子4配置为在第二气流的驱动下旋转，转子4设置于气室2的第二出口21外，从而第二气流喷向转子4而带动转子4转动。由此，图5所示的实施例能够达到与图1B所示的实施例相似的技术效果，在此不再赘述。转子4和静子5的具体结构与图1B所示的实施例中的相同，可参考之前的相关描述。

当然，在另一个实施例中，图5中的阀板31的第二板面可以朝向大气，此时，阀片设置于阀箱30外，相应地，转子4和静子5的具体结构与图4B所示的实施例中的相同，可参考之前的相关描述。

图5所示实施例提供的空气透平的其他未提及的特征及相应的技术效果均与图1A和1B所示的实施例中的相同，请参考之前的描述。

图6为本公开一实施例提供的又一种空气透平的结构示意图，图6所示的实施例与图5所示的实施例具有以下区别。阀箱30包括一个侧壁301。例如，阀箱30包括连接管302，连接管302是弯曲的且包括平行于第一方向的部分和与第一部分相交的第二部分，连接管302包括第一开口和与该第一开口相对的第二开口；连接管302的第一开口连接到气室的第二开口22以使连接管302与气室2连通；气阀3设置于连接管302的第二开口处，例如阀板30与连接管302链接以使覆盖连接管302的第二开口。当然，在其他实施例中，阀板30也可以位于连接管302内部。图6以阀板32的第一板面311朝向大气，整流片32位于阀箱内为例，当然，在其他实施例中，也可以是阀板32的第二板面312朝向大气，整流片32位于阀箱外。

在图6所示的实施例中，当气室2内的气压小于大气压而产生第一气压差时，整流片32配置为在第一气压差的作用下离开通孔35以使气阀3打开，从而使气室2与大气相互连通，大气中的气体经由通孔35进入阀箱30的连接管302中，然后经由气室2的第二开口22进入气室2，与此同时，大气中的气体经由导气管1的第一端、阀箱30和气室2的第一开口21进入气室2，从而形成第一气流。因此，第一气流包括依次经由气阀3和气室的第二开口22进入气室2的部分和依次经由导气管1、气室2的第一开口21进入气室2的部分，因此，第一板面311面向第一气流的经由气阀3进入阀箱30的部分的来向。当气室2内的气压大于大气压而产生第二气压差时，整流片32配置为在第二气压差的作用下封住通孔35以使气阀3关闭，以使气室2中的气体通过第一开口21进入大气而产生第二气流，即第一开口21是气室2中的气体的唯一出口。转子4配置为在第二气流的驱动下旋转，转子4设置于气室2的第二出口21外，从而第二气流喷向转子4而带动转子4转动。

图6所示实施例提供的空气透平的其他未提及的特征及相应的技术效果均与图5所示的实施例中的相同，请参考之前的描述。

需要说明的是，阀箱的具体结构包括多种形式，以上只是几种示例，只要能够实现上述阀箱的功能的其他变形均在本公开的保护范围内。

本公开至少一实施例还提供一种发电装置，该发电装置包括本公开实施例提供的任意一种空气透平和发电机。发电机包括转轴，发电机的转轴与转子连接且配置为在转子的驱动下转动。如此，该发电装置可以实现将产生的气流的能量转换为电能，具有较高的发电效率。

示例性地，图7A为本公开一实施例提供的一种发电装置的结构示意图，图7B为图7A所示的发电装置的剖面示意图。如图7A-7B所示，发电机包括转轴71，发电机的转轴71与转子4连接且配置为在转子4的驱动下转动。

例如，气室2还包括第三开口23，第三开口23配置为允许液体经由第三开口23进入气室2，且液体的液面波动以使得气室2内的气压可调节。例如，进入气室2的液体为波浪例如海浪。该发电装置可用于在海水中工作，从而允许海浪进入气室2内，以将海浪的能量例如动能转化为电能而实现发电。下面以液体为海浪为例对发电装置的发电过程进行说明。

第一开口21位于气室2的靠近转子4的上侧，第三开口23位于气室2的远离转子4的下侧，以使得气室2的第一开口21、第二开口22分别与第三开口23具有高度差，从而当海浪上下波动时通过气室2进入到气室2的海水的体积发生变化，从而改变气室2的气体体积。随之海浪上下波动，当海水的液面上升时，气室2内的气体被压缩，气室2内的气压变大；当海水的液面上升时，气室2内的气体的体积变大，气室2内的气压变小。

图8A为本公开一实施例提供的发电装置的局部示意图一。例如，如图7B和图8A所示，发电机还包括机身73，机身73位于转子4的远离气室2的一侧；发电机的转轴71的第一端与机身73连接，发电机的转轴71的与其第一端相反的第二端与转子转轴46连接。转子转轴46的靠近发电机的转轴71的一端具有键合槽465，发电机的转轴71的第二端位于键合槽465中从而与转子转轴46连接，以使得第一转轴71随转子转轴的转动而转动，这与发电机的转轴71和转子转轴46为同一个一体成型的转轴的方案相比，第一轴承11和第二轴承12还承受发电机的转轴71的重力，以减小发电机的转轴71的负担。并且，第一轴承11和第二轴承12还能够在工作过程中分担发电机的转轴71受到的轴向力和与轴向垂直的周向力，利于防止发电机的转轴71因受力而收到损伤，提高发电机的转轴71的寿命。发电机的转轴71的损伤是发电装置工作过程中的严重问题，本公开实施例可大大减少发电机的转轴71的损伤，减少这一问题，延长发电机转轴的寿命，提高发电装置运行的可靠性。

又例如，图8B为本公开一实施例提供的发电装置的局部示意图二。如图8B所示，发电机的转轴71与转子转轴46一体成型，为同一个轴，以简化发电装置的结构。

又例如，图8C为本公开一实施例提供的发电装置的局部示意图三。如图8C所示，转轴转盘47与转子4的转盘41一体成型，以简化发电装置的结构。

如图7A-7B所示，本实施例以发电装置包括图1A-1B所示的空气透平为例。下面对发电装置的工作过程进行介绍。例如，发电装置工作时，将发电装置的气室2的第三开口23置于海水中。气室2中的液面上升，气室2中的气体被压缩从而气室2内的气压小于大气压而产生第一气压差，整流片32配置为在第一气压差的作用下离开通孔35以使气阀3打开，从而使气室2与大气相互连通，大气中的气体经由通孔35进入阀箱30，经由气室2的第一开口21进入气室2；与此同时，大气中的气体经由导气管1的第一端、阀箱30和气室2的第一开口21进入气室2而形成第一气流；气室2中的液面下降，气室2中的气体体积变大从而气室2内的气压大于大气压而产生第二气压差，整流片32配置为在第二气压差的作用下封住通孔35以使气阀3关闭，以使气室2中的气体通过第一开口21进入大气而产生第二气流，即第一开口21是气室2中的气体的唯一出口。转子4的转动叶片配置为在第二气流的驱动下旋转，从而转子4的转盘41转动，转动的转盘41驱动转子转轴46转动，同时，与转子转轴46连接的发电机的转轴71转动，以实现发电。通常，相比于海浪下降时，海浪上升时产生的动能更大。在图7A-7B所示的实施例中，第二气流为当海浪上升时压缩气室2中的空气而产生的，此时的第二气流能量较大，利用第二气流发电能够实现更高的发电效率。

在实验室进行了如图7A所示的发电装置的发电试验。实验过程中，制造水波，该水波在气室中波动以改变气室中的气压。该本公开实验过程中波周期、波高等中的波均指该水波的参数。试验条件如下。发电机为60V交流发电机，分别在发电机连接适宜电阻、12V电池、24V电池三种负载以分别给12V电池、24V电池充电。不同波高和周期条件下，空气透平的转子的转速不一样，因此，发电机的发电量不同。发电试验过程中，在某一具体的波高和周期条件下，以发电机发出的电作为电源连接到滑动变阻器，调整滑动变阻器的阻值，当达到最大的发电功率时的滑动变阻器的阻值即为适宜电阻。

规则波(波高和周期为固定值)参数包括：波周期(波从一个波峰或者波谷传播到下一个波峰或者波谷的时间间隔)2.45s，造波波高(液面波动时波峰和波谷之间的高度差)为150mm左右，每个条件下进行多次试验，试验数据如表1所示。

发电效率的定义为：发电机发电功率与作用在波浪能吸收装置上的波功率之间的比值。

表1规则波的情况下试验数据表一

表1的结果表明，整体发电效率较高，均在20％以上，甚至达到30％以上。在连接适宜电阻时，发电效率最高，可达34.02％，在给12V蓄电池充电时，发电效率也较高。故选择连接12V电池进行试验，在不同周期下的发电试验，试验结果如表2。

表2规则波的情况下试验数据表二

表2的结果表明，在以上条件下，发电效率均在20％以上，甚至达到30％以上，在单向气流发电装置中，发电效率整体较高；在波周期2.45秒左右情况下，发电效率最高，可达33.19％。

相比于规则波，不规则波更接近实际的海浪情况，为探究在不规则波(波高为非固定值)情况下的发电效率，在不规则波条件下进行了试验，波周期2.55s，造波波高为200mm左右，发电试验结果如表3所示。

表3不规则波的情况下试验数据表

电功率W	波高mm	波周期s	波功率W	效率％
					7.09	172.4	2.557	45.57	11.67
9.48	178.0	2.562	53.68	15.56
					10.39	186.5	2.549	55.90	17.66
11.3	189.5	2.556	57.43	18.59
					22.65	245.8	2.549	104.76	19.68
21.1	250.4	2.546	112.60	21.62
					20.97	254.6	2.550	112.51	18.74

表3结果表明，在以上不规则波条件下，发电效率大多在20％左右，在单向气流发电装置中，不规则波条件下发电效率整体较高；在波高为250.4mm的情况下，发电效率最高，可达21.62％。

图9A-9C为图7B中的发电装置的发电机安装座的示意图。例如，结合图7B和图9A-9C，发电装置还包括发电机安装座9和发电机保护罩75。发电机安装于发电机安装座9上；如图9A和9B所示，第一安装座9的中心部位设置有发电机安装槽92和发电机转轴通孔，发电机安装于发电机安装槽92中，例如发电机的转轴71位于发电机安装槽92中；发电机的转轴71穿过发电机转轴通孔进入导气管1中。图9B示出的是发电机安装座9的第一侧，图9C示出的是发电机安装座9的与其第一侧相对的第二侧，该第二侧设置有第二轴承座94，第二轴承安装于第二轴承座94上。发电机安装座9与第一导气管1的第一端固定连接，该固定连接例如为焊接或者螺栓连接等，例如在图9A所示的实施例中，第一安装座9相当于一个法兰，发电机第一安装座9与第一导气管1之间的连接方式为法兰连接。具体的连接方式本领域技术人员可参考常规技术，本公开实施例对此不作限定。发电机保护罩75罩盖发电机的机身73，且安装于发电机安装座9上。发电机安装座9与发电机保护罩75密封连接，以将发电机密封在一个空间里，避免雨水、海水、雾气等对发电机的侵蚀。发电机安装座9具有气孔91，导气管1中的气体经由出气孔91排出或大气中的气体经由气孔91进入导气管1中，进而进入气室2中。气孔91位于发电机保护罩的外侧，从而上述气体可通过气孔91，在保证导气管中的气体通畅地排出或大气中的气体能够进入导气管中继而进入气室中的同时，避免雨水、海水进入导气管。

例如，结合图7B和图10，发电装置还包括保护结构13，保护结构13位于发电机保护罩的远离转子4的一侧，且包括保护帽安装座131、保护帽132和保护帽支架133。保护帽安装座131与发电机安装座9连接；例如保护帽安装座131为一个法兰，保护帽安装座131与发电机安装座9的连接方式为法兰连接；保护帽132罩盖发电机安装座9和保护帽安装座131。发电机安装座9的在平行于保护帽安装座131的面向保护帽的面的平面上的正投影和保护帽安装座131在平面上的正投影均位于保护帽132在平面上的正投影内，以防止雨水、海水进入导气管1中。保护帽支架133连接保护帽132与保护帽安装座131以将保护帽132安装于保护帽安装座131上。

本公开实施例提供的发电装置包括本公开实施例提供的其他类型的空气透平时，发电装置的工作过程与图7A-7B所示的发电装置的工作过程和技术效果相似。图11A为本公开实施例提供的又一种发电装置的结构示意图，该发电装置包括图5所示的空气透平；图11B为本公开实施例提供的又一种发电装置的结构示意图，该发电装置包括图6所示的空气透平。图11A和图11B所示的发电装置的导气管1、发电机、转子、静子等结构与图7B中的相同，保护结构13等其他结合结构也与图7B中的相同，请参考之前的描述。例如，可参考关于空气透平的实施例中对于各种空气透平工作过程以及上述图7A-7B所示的发电装置的工作过程得到本公开实施例提供的各种发电机的工作过程。

例如，本公开一些实施例提供的空气透平可以包括多个气阀，或者包括多个导气管和多个转子，多个转子与多个导气管一一对应。例如，空气透平包括多个气阀与多个导气管，该多个气阀与多个导气管一一对应。示范性地，图11C为本公开实施例提供的又一种发电装置的结构示意图。该发电装置的空气透平包括多个气阀，分别为第一气阀3和第二气阀3’，气室还包括第四开口24，第二气阀3’连接到第四开口24。第二气阀3’的结构与第一气阀3的结构相同，可参考之前实施例中的描述。第一气流可同时经由第一气阀3和第二气阀3’进入气室2中，相比于设置一个气阀的情况，能够提高气体流通速率，从而提高发电效率。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.一种空气透平，包括：

气室，包括与大气连通的第一开口，其中，所述气室内的气压可调节，所述气室内的气压与大气压的差包括第一气压差和第二气压差；

气阀，与所述气室连接且配置为在所述第一气压差的作用下打开以使所述气室分别通过所述气阀以及所述第一开口与大气相互连通而形成第一气流，且在所述第二气压差的作用下关闭以使所述气室通过所述第一开口与大气相互连通而形成第二气流，所述第一气压差和所述第二气压差的方向相反；以及

转子，配置为在所述第二气流的驱动下旋转。

2.根据权利要求1所述的空气透平，其中，所述气阀包括：

阀板，固定于所述气室与大气之间，包括第一板面和与所述第一板面相对的第二板面，其中，所述第一板面面向所述第一气流的经由所述气阀进入所述气室的部分的来向，所述阀板上具有沿从所述第一板面到所述第二板面的方向贯通所述阀板的通孔；以及

整流片，设置在所述阀板的第二板面上，其中，所述气室内的气压大于大气压而产生所述第一气压差，所述整流片配置为在所述第一气压差的作用下离开所述通孔以使所述气阀打开；所述气室内的气压小于大气压而产生所述第二气压差，所述整流片配置为在所述第二气压差的作用下封住所述通孔以使所述气阀关闭。

3.根据权利要求2所述的空气透平，还包括：

导气管，包括第一端和第二端，其中，所述转子位于所述导气管中，所述导气管的第一端与大气相通，所述导气管的第二端连接到所述气室的第一开口以使所述导气管与所述气室连通。

4.根据权利要求3所述的空气透平，其中，

所述空气透平还包括阀箱，其中，所述阀箱包括：

第一端，具有连接到所述导气管的第二端的第一开口以使所述阀箱与所述导气管连通；

第二端，与所述第一端相对且具有第二开口，其中，所述第二开口连接到所述气室的第一开口以使所述阀箱与所述气室连通；以及

侧壁，位于所述阀箱的第一端和所述阀箱的第二端之间且包括所述阀板。

5.根据权利要求3所述的空气透平，其中，所述导气管的第二端直接连接到所述气室的第一开口；

所述气室还包括第二开口，所述气阀包括阀箱，所述阀箱包括：

第一端，与大气隔绝；

第二端，与所述第一端相对且具有第二开口，其中，所述阀箱的第二开口连接到所述气室的第二开口以使所述阀箱与所述气室连通；以及

侧壁，位于所述第一端和所述第二端之间且包括所述阀板。

6.根据权利要求4或5所述的空气透平，其中，所述阀箱包括彼此连接的多个所述侧壁，多个所述侧壁的每一个包括所述阀板。

7.根据权利要求4或5所述的空气透平，其中，

所述第一板面朝向大气；所述气室中的气压大于大气压以形成所述第二压差，所述气室中的气体流经所述转子后进入大气而形成所述第二气流；所述气室中的气压小于大气压以形成所述第一压差，大气中的气体分别通过所述气阀和所述导气管的第一端进入所述气室中而形成所述第一气流；或者，

所述第二板面朝向大气；所述气室中的气压小于大气压以形成所述第二压差，所述大气中的气体流经所述转子之后进入所述气室而形成所述第二气流；所述气室中的气压大于大气压以形成所述第一气压，所述气室中的气体分别通过所述气阀和所述导气管的第一端进入大气而形成所述第一气流。

8.根据权利要求1-5任一所述的空气透平，其中，所述整流片包括彼此连接的第一部分和第二部分，其中，

所述第一部分至少部分固定于所述阀板上，所述第二部分配置为在所述第一气压差的作用下离开所述通孔且在所述第二气压差的作用下封闭所述通孔。

9.根据权利要求8所述的空气透平，其中，所述导气管为直线型管道，沿从所述气室的第一开口到所述转子的方向延伸；

从所述整流片的第一部分到整流片的第二部分的方向与所述导气管的延伸方向平行。

10.根据权利要求8所述的空气透平，其中，所述第一部分和所述第二部分一体成型，或者，

所述第一部分通过连接件与所述第二部分连接。

Images