CN112943505A - 一种汇流绕射法及汇流绕射发电机 - Google Patents
一种汇流绕射法及汇流绕射发电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112943505A CN112943505A CN202011275061.0A CN202011275061A CN112943505A CN 112943505 A CN112943505 A CN 112943505A CN 202011275061 A CN202011275061 A CN 202011275061A CN 112943505 A CN112943505 A CN 112943505A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluid
- impeller
- flow
- blade
- confluence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002050 diffraction method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 281
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 141
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 70
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 69
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 68
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 65
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 36
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 14
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 13
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 12
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 11
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 9
- 102100032244 Dynein axonemal heavy chain 1 Human genes 0.000 claims description 8
- 101001016198 Homo sapiens Dynein axonemal heavy chain 1 Proteins 0.000 claims description 8
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 6
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 5
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 239000010985 leather Substances 0.000 claims description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000007667 floating Methods 0.000 claims description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000026683 transduction Effects 0.000 claims description 3
- 238000010361 transduction Methods 0.000 claims description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 claims description 2
- 238000003079 width control Methods 0.000 claims 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/16—Stators
- F03B3/18—Stator blades; Guide conduits or vanes, e.g. adjustable
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/26—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy
- F03B13/264—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using tide energy using the horizontal flow of water resulting from tide movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B15/00—Controlling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
- F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
- F03D1/06—Rotors
- F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D7/00—Controlling wind motors
- F03D7/02—Controlling wind motors the wind motors having rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03D—WIND MOTORS
- F03D9/00—Adaptations of wind motors for special use; Combinations of wind motors with apparatus driven thereby; Wind motors specially adapted for installation in particular locations
- F03D9/20—Wind motors characterised by the driven apparatus
- F03D9/25—Wind motors characterised by the driven apparatus the apparatus being an electrical generator
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oceanography (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
本发明公开了一种汇流绕射法及汇流绕射换能机,是一台只做正功不做负功的机器,原理是机器中采用进口大、出口小且具有改变流体流向、流速、压力和流体功率密度的功能,巧妙地迫使汇集于其腔内的流体沿其腔内流道流动到技术要求的位置,向技术目标喷射流体。本法是从喇叭口形输入口为进口至其尾部的喷口为出口之间的腔内流道由导通截面逐渐变小的腔内流道贯通而构成绕流喷射功能的方法,使得被输入到机内的流体之流向得以改变,流速、压力和流体功率密度得以放大,同时杜绝了叶片在回程过程中对叶轮转轴做负功,对于迎面输入的流体的利用率提高一倍,整机的能量转换效率提高近四倍以上,这是本汇流绕射换能机具备了只做正功不做负功的功能的根据。
Description
技术领域
本发明属于可再生能源利用——流体能量转换成电能的技术领域,具体说,是一种汇流绕射法及汇流绕射换能机技术,其中汇流绕射法是一种汇集流体能量,绕到按自然科学规律有效发挥能量形式转换的位置喷射出流体,使得换能机中的叶轮之叶片在旋转全过程中每时每刻每每运动一段过程都是做正功过程的能量形式转换方法,本汇流绕射法及汇流绕射换能机涉及“一种流能发电法及流能发电机201711198953.3”技术,汇流绕射法将与“流能发电法”融合运用,汇流绕射换能机是汇流绕射器与“流能发电机”融合的技术结果。
汇流绕射换能机是整机的名称,汇流绕射器则是汇流绕射换能机中的一种部件的名称。
换能机(水平轴螺旋桨式风电机、垂直轴风叶轮式风电机和各种流体动能发电机的统称),即风力发电机、水力发电机、波力发电机……均属于换能机中的一种。
背景技术
众所周知,人们利用流体能量转换成电能已经是历史悠久的事了,譬如利用风力发电、水体势能发电或水轮车提水。常见的是螺旋桨式的风力发电机。但是,当前的各种风电机和各种水电机的一些技术指标不尽人意,尤其是整机机电学转换效率和装机容量年均利用率高都很低,其商业经济性不能满足市场要求。
造成其效率低下,以及运行成本居高不下的原因是多方面的,其中原因之一就是拾能器的能量接收器,俗称的“拾能头”在其回程过程中做负功,该问题是难以完全消除的:螺旋桨在旋转的过程中,除了致其转动的推动力之外,同时还受到转动过程中来自介质的阻力以及在桨叶之间漏掉相当数量的流体及其所携带的动能,漏掉的流体动能没有被“拾能头”:桨叶所吸收。而在垂直轴流能发电机中叶轮的叶片在其回程过程中对叶轮的转轴做负功,导致流能发电机的换能效率一直低下。
又譬如,修建拦江大坝水力发电站,需要修筑拦江大坝,在河流上游河道段因堤坝而形成江面蓄水水库,例如,长江三峡水电站的江面蓄水水库,丰水期库水深度175米,江面蓄水水库积了大量的水体,又因大坝的存在而出现影响河道水面船只通航、阻碍水下生物自由游动和繁衍的现象,更不利的是,修筑了拦江大坝,在江道上所形成的江面蓄水水库,严重地改变和破坏地下水系的原状,即升高了地下水系的水平面,地下水系的水平面改变和破坏江道上游四川盆地、青藏高原,以及云南地区、甘肃地区、新疆地区的地壳质量分布平衡和地质所有相涉方面的生态,引发地球自转转速异常变化,以及地球自转攝动幅度异常增大,还有大大增加了地壳运动相邻地壳点之间的“离心力差的差值”。地壳运动相邻地壳点之间的“离心力差的差值”是频频诱发地震的根本原因。
发明内容
当前的水平轴螺旋桨风电机难以对入射风力进行前期处理,没有汇集大于该机扫风面积的风力所携带的动能之功能;不具备对吹动桨叶旋转的风力进行风的功率密度、风速、风压之放大功能,水平轴螺旋桨风电机面临着在当前状况中难以克服的难题。而申请号为201711198953.3的申请文件中公开的垂直轴式的流体动能发电机就令人满意地解决上述问题,但是该垂直轴流能发电机只利用了流体动能入射量的一半能量,另一半的流体动能则沿着遮风罩的外表面“滑走”了。
所谓原始粗犷状态的输入方式,是指叶轮中的叶片在没有其它因素的参与之下,直接与自然的原始状态下的流体相互作用的输入方式;所谓“满口”是指导流器工作面的“投影面积”;所谓“满口输入方式”,通常是指,按照当前流行的换能器中设置的导流器所构成的工作面之“投影面积”大小来计算流体输入量的输入方式。
发明汇流绕射法及汇流绕射换能机的目的就是变做负功为做正功,就是为了提高诸如流体动能发电机的在各种流体动能强度下的动态性能和能量形式转换效率,本汇流绕射法的所设计的汇流绕射换能机之优点就是,克服了上述其它换能机的弊端,不需要、不要求先在江道中筑起拦江大坝,不需要、不要求对流体动能先转换为水体势能后,再将水体的势能转换为水体的动能,最后将水体动能转化为电能。如此落后的换能工艺白白地人为浪费掉了自然流水本身具有的水体动能。理由是,人为修筑拦江大坝,江河道上构成蓄水的江面水库来提高水体势能,再将江面水库的水体势能转换成水体动能冲击水轮机来发电,多一道环节就有多一道能量损失。
本汇流绕射法与“流能发电法及流能发电机201711198953.3”技术融合设计汇流绕射换能机之目的,就是企望得到只做正功不做负功的换能机。
为了实现上述目的,本汇流绕射法涉及到“一种流能发电法及流能发电机201711198953.3”公开的技术特征,采用进口大、出口小且具有改变流体流道、流速、压力和流体功率密度的功能,迫使汇集于其腔内的流体沿其管道形状流动以及向技术目标叶片喷射流体来体现汇能绕流法、流速放大法、流体功率密度放大法、压力放大法、M个喷射口构成喷射环齐喷法和机外可拆装的双向工作的聚能罩法。
为了实现上述目的,从管道的大喇叭口形的输入口为进口至其尾部的小喷射口为出口之间的几何形状不限制的管道由导通截面逐渐变小的腔内流道贯通而构成流体沿管道形状绕流后,再向连接叶轮各个叶片的中心点的呈圆环形的连接虚线的切线方向喷射的方法,这种输入口大、喷射口小且为弯形管道物实际上就是一物多功能的流体流向引导器,以及集流速、压力和流体功率密度三种类的放大器于一身的总成;将按照本汇流绕射法制成的汇流绕射换能机与“一种流能发电法及流能发电机201711198953.3”中的表述的同类型换能器的设计方案融合一起后,创造出新设计方案:将换能器的导流器的圆周设计成n个相互隔离的分层面的流体进入口,n个流体进入口对应地与n个彼此独立的喇叭形汇流绕射器尾部的喷射口之间的喷射方向指示线非接触地对准叶轮的非规则的椭圆柱向半径外方向切开四分之一管壁的开口叶片之凹面的中心点的连接虚线之切线方向,在叶片外缘的上下端各设有一根叶片篐索,必要时允许叶片之凹面的中心点的连接虚线处的上下端各加设一根叶片篐索,即允许叶片篐索与叶片凹面的中心点的连接虚线重合,采用紧索器连接叶片篐索的接头;喇叭形汇流绕射器的中段至尾部的一段之外观形状呈现圆环形状,并包围着换能器中的导流器整个圆圈之向心侧面的叶片流体进入口,其尾部靠近环心一侧的足够厚的腔壁板上设有对准叶轮的半圆柱的叶片凹面的中心点的连接虚线之切线方向喷射流体的M个喷射口,喷射口平面形状呈“长缝状”,故将“喷射口”改称为“喷射缝”,由根据实际情况按照技术要求需要M个喷射缝在环状的导流器内侧足够厚的腔壁板上构成一个喷射缝环,喷射缝环上的喷射缝缝宽以及喷射缝与喷射缝之间间距,以及上述导流器的绕流方式须根据所设计的汇流绕射发电机的功率大小和实际运行环境与条件来确定,由此具备了汇集和引导流体进入换能器以及向叶轮的半圆柱形的叶片之凹面中心点的连接虚线之切线方向喷射流体的功能;换能器的叶轮中所有叶片旋转运动全过程中按照对叶轮转轴的运动作用分为做功过程和回程过程,叶片的运动轨迹所占空间分别称为做功通道和回程通道,做功通道和回程通道分别对应自己的输入口1和输入口2.输入口1与输入口2联合构成了换能器的整机输入口;按科学惯例,将做功通道里做正功过程对应的叶片旋转方向被规定为旋转正向,与所规定的旋向同向转动的叶片,对叶轮转轴做正功;在回程通道中,叶片旋向与所规定的正旋向相反,故回程通道里的叶片之转动对叶轮转轴做负功;叶轮中所有叶片在同一时间内都在做功,只是一部分叶片进入做功通道后,其运动是对叶轮转轴做正功,另一部分叶片则进入回程通道后,其运动方向与流动流体的运动方向相反,出现对叶轮转轴做负功的现象;叶轮的全部叶片针对转轴做的净功等于全部叶片在同一个转动周期内对叶轮转轴所有正负功之和;叶轮的全部叶片中一半的叶片对叶轮转轴做负功的原因是它们进入回程通道后,所受到与叶片运动方向相反的流体的作用而对同一根转轴产生的旋转方向与另一半叶片在做功通道里所受到与叶片运动方向一致的流体的作用所产生的转动方向相反,如果叶片在回程通道里所做的负功将抵消了其它叶片在做功通道里对叶轮转轴所做正功,叶轮将静止不转;如果抵消正功的一部分,导致了叶轮中在同一个转动周期内参与旋转运动的叶片旋转的全过程中对叶轮转轴所做的净功小一些,叶轮将不能按技术要求转动;鉴于流体流入叶片回程通道里,所引起的叶片之运动特征和做功性质,本汇流绕射法改变流体进入叶片回程通道之喷射缝位置与射流角度,使得叶轮中的所有叶片在它们旋转的全过程中,任何一片叶片的旋向必须同向,从而杜绝叶轮中任何一片叶片对叶轮的转轴做负功的现象;在不考虑轴承摩擦力机械负功和叶片运动在流体环境中的介质内摩擦力所产生的负功的情况下,叶轮上所有叶片在旋转全过程中任何时刻任何运动轨迹点上都对叶轮转轴做正功之方法,按照本汇流绕射法所构成的汇流绕射换能机的流体向叶轮叶片喷射方向的运行过程中已经将回程过程变成了做功过程,即叶轮中所有的叶片都在做正功,叶轮中的所有叶片的运动轨迹形成一个与叶片一起相对叶轮转轴连续旋转运动的流体环,与叶片一起连续旋转的流体环的流体从喷射缝之喷射而得到携带一定动能的流体之补充,同时,旋转流体环中的流体又从所有的叶片之上下两端流出去,从叶片的上下两端流出流体环的流体再从换能器的上盖和下盖中间部位的两个通孔流出换能器,流体完成了它的换能;汇流绕射器喇叭形的输入口之平面法线与流体运动方向平行,该喇叭口就是汇流绕射器的输入口2,汇流绕射器中段至尾端之腔内流道被制成为流体导通截面积向尾端方向逐步缩小,其中段至尾部的外形几何形状被制成以叶轮转轴为环心的圆环体形,喇叭形汇流绕射器之整个圆环体的尾端被制成不通气、不漏水和可控泄流通孔通断状态的盲端;本机的输入过量流体的处理方式之一:在圆环体流道的背向环心的一侧腔壁板上开有一系列由流速传感器和压力传感器控制的活门覆盖着的泄流通孔以及在导流器的盖板上合适的地方开一个合适的可控通断的通孔,并在通孔的外出口处口对口地对装一个密封波纹皮囊,密封波纹皮囊对流体实施一定量的储存和调节;本机的输入过量流体的处理方式之二:叶轮上的叶片包括安装在两根相面对朝向的竖直轨道、连接两根竖直轨道的横梁、吊挂叶片的连接钩、波纹状材料制成的叶面面积可控的叶片、叶片下方的安装钩、风速-转速-重力控制叶面受力面积的连接线、具有过球心贯穿孔的重物、辐条状的与转轴连接端低外缘端高的重物滑道杆、滑轮组;当叶轮处于静止状态或低转速状态时,在重物滑道杆上的重物在重力的作用下靠近转轴,通过风速-转速-重力控制叶面面积的连接线和连接钩作用在叶片上方的作用力将波纹状材料制成的叶面面积可控的叶片提升至最大面积或较大面积;当运行环境的风速增大后,叶轮的转速增大,重物受到的离心力增大,其转动半径随之增大,重物在重物滑道杆与叶片的连接线一起向叶片方向移动,使得叶片的上端下移而减小叶片的受风面积,最终实现叶片受风面积随风速大小的变化而变化;本机的工作过程:在导流器的圆环体形的环道段向着其环心的一侧腔壁板上开有M个喷射缝,喷射缝的喷射方向正对换能器的叶轮之流体进入口,让汇流绕射器的喇叭形输入口前方的流体流进了输入口之后,随着汇流绕射器的喇叭口至其尾部的导通截面是逐步缩小的腔内流道,以至于在保持流量不变的情况下,汇流绕射器腔内流道里流动的流体在喷射缝出缝瞬间流体之功率密度被放大,流体出缝瞬间流速随之被同步放大,流体出缝瞬间压力也被同时放大之方法。
为了实现上述目的,应用本汇流绕射法有多种方式,方式之一是按照本汇流绕射法设计的汇流绕射器首尾相接多级连用构成单流向运行的汇流绕射换能器,及尾尾对接构成能在流向交变的流场中双流向轮番运行的汇流绕射换能器之方法;方式之二是采用大包圈形式的带喷射缝的导流器,这种导流器上的M个喷射缝将叶轮的所有叶片团团围住,且同时向叶片喷射流体,喷射缝与叶片外缘之间保持工艺要求的间隙;方式之三是将方式之二的导流器只在部分弧长段设置一定数量的喷射缝,且按多层面地叠装起来,但各层导流器的带有喷射缝的部分弧长彼此错缝错开一定的角度而上下各层的喷射缝形成完整的喷射缝圈,如此叠装起来的分层导流器之高度按照喷射缝流体实际喷射流速和压力均分;将此构成的汇流绕射装置整体安装于机外可拆装的双向工作的聚能罩的稳流器内;机外可拆装的双向工作的聚能罩,简称机外聚能罩,包括外机架、外聚能罩、整流罩、整流罩滑杆、自备起吊设备、稳流器外加气囊、气源、稳流器台、防渣网。
为了实现上述目的,本汇流绕射法与“流能发电法”融合设计的汇流绕射换能机;针对当前市面上的常见方式的换能机:水平轴螺旋桨式风电机、垂直轴风叶轮式风电机和各种流体动能发电机的统称;由于没有设计、安装有形结构的集流速、压力、流能功率密度放大器于一身的之汇流绕射器(HL1.8)及其输入口2(HL8.1),而导致当前常见方式的换能机整机输入方式处于原始的粗犷运作状态之缺陷,按照本汇流绕射法设计的有形结构之汇流绕射器(HL1.8)及其输入口2(HL8.1)作为换能器输入口的一部分;实施汇流绕射法的具体方案之一是保持置于流体环境中常见方式的换能器之叶轮(3)中一半的叶片作旋转运动时,其运动轨迹所占半个叶轮(3)的圆弧弧长被视为做功通道及其对应的输入口1 (HL8.0)之结构不变,输入口1(HL8.0)占整个换能器输入口的一半之结构不变,以及叶轮(3)中转入做功通道的叶片(3.1)做正功的物理性质不变;按照本汇流绕射法针对被转入回程通道中的叶轮(3)的叶片(3.1)在叶轮(3)另一半圆弧弧长运动过程中,采取调整叶轮(3)的叶片(3.1)的受力面和受力方向来将这一部分叶片对叶轮(3)转轴(2)做负功的过程变成做正功过程的方法,并取代“流能发电法(201711198953.3申请文件中所记载的方法)”中的流体动能的遮流罩遮挡法没有吸收、利用的流体动能,迫使叶轮(3)的另一半做圆弧运动过程中的所有叶片(3.1)都对叶轮(3)转轴(2)做正功;具体做法是,通过几何形状不限的接受现场安装空间制约的外机架(HL1.1)将换能器和汇流绕射器(HL1.8)安装成整机;换能器的内机架(1.1)的水平平面之中心区域由低阻力耐腐蚀轴承将换能器的叶轮(3)转轴(2)连接于内机架(1.1)上,在竖直状态的叶轮(3)之转轴(2)上固定连接叶轮(3),叶轮(3)旋转运动时带动叶轮(3)的转轴(2)同步转动,进而带动发电机组(HL9)的转轴转动,与叶轮(3)上下轮毂固定连接的辐条(3.2)之另一端分别固定连接于叶片(3.1) 凸状表面的上下叶片支架中心孔中,叶片(3.1)因受力而运动就是叶轮(3)的转轴(2)转动原因;叶轮(3)的转轴(2)之转动动能传递给发电机组(HL9),具备流体动能直接转换成电能的功能;
用遮流罩(5)遮盖输入口2(HL8.1)的方法在一定程度上阻止、减弱流体从输入口2(HL8.1)流进叶片(3.1)回程通道而冲击叶轮(3)的叶片(3.1) 反转,即在一定程度上阻止、减弱叶片(3.1)对叶轮(3)的转轴(2)做负功;这种遮挡法虽能将叶片(3.1)对叶轮(3)的转轴(2)做负功之量减小到相当的程度,但叶片(3.1)在这一过程中仍然发挥的只是叶片(3.1)回程作用,并没有对叶轮(3)的转轴(2)做正功,以至于叶轮(3)的转轴(2)所获得的净力矩和净功均未应该达到且可以达到的正功值,以及造成换能器只获得了应该获得并可以获得的流体动能的一半,换能效率的最高值也只达到了应该达到并可以达到的技术指标之一半;针对叶片(3.1)在这一过程中,没有对叶轮(3)转轴 (2)做正功的缺陷,措施1,将喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)安装于换能器的导流器(4)的外围,从原先安装遮流罩(5)的安装支架上引出汇流绕射器(HL1.8) 的安装支架,即能在遮流罩(5)的轨道(5.2)上自动跟踪流体的流向,以确保汇流绕射器(HL1.8)喇叭形输入口平面之法线时刻与流体流动方向平行;汇流绕射器(HL1.8)之腔内流道至其尾部被制成为导通截面逐步缩小的,及其外形上制成以叶轮(3)的转轴(2)轴线为环心的圆环体,取用半个圆环体作为汇流绕射器(HL1.8)的中段和尾段,半个圆环体的尾端被制成不通气不漏水的可控的泄流通孔(HL8.3)通闭的盲端,在半个圆环体背向环心的一侧腔壁板上开有一系列由流速传感器和压力传感器控制的活门(HL8.4)覆盖着的泄流通孔 (HL8.3),喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)尾部的半个圆环体向环心侧环面上开有一系列的喷射环(HL8.21),喷射环(HL8.21)的喷射方向斜对着导流器(4) 之进气口,确保喷射环(HL8.21)的喷射缝(HL8.22)确保汇流绕射器(HL1.8) 上游方的流体从叶轮迎风方的输入口2(HL8.1)流入之后,沿着喇叭形汇流绕射器(HL1.8)尾部腔内流道绕到其下游方,再由其下游喷射向上游方,将流体顺着叶轮(3)的叶片(3.1)旋转方向喷射到导流器(4)之进水口中;通过导流器(4)的导流板(4.1)构成的导流喷射缝(3.3)再喷射在叶片(3.1)之凹面受力中心点;加装喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)的具体做法是,先保留防止叶片(3.1)在其回程中做负功而所采用的阻止流体进入叶轮(3)的叶片(3.1) 回程通道之输入口遮流罩(5),再将喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)安装在原来固定遮流罩(5)的纵横梁(4.3)上,在喇叭形汇流绕射器(HL1.8)上设有喷射环(HL8.21)的中段至尾段包围着半个导流器(4);在喇叭形的汇流绕射器 (HL1.8)的安装支架与导流器(4)上端部和下端部所设置的原先遮流罩的滑道连接,喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)的上滑道滚珠轴承S(5.1S)和下滑道滚珠轴承X(5.1X)分别安装在原来安装的上遮流罩滑道S(5.4S)和原来安装的下遮流罩滑道X(5.4X)之中,使得汇流绕射器(HL1.8)外加于原来安装的遮流罩(5)之外围,也能够左右移动而具备自动跟踪流体流向的功能,迫使原先从遮流罩(5)外表面上滑过去而损失的流体流进喇叭形的汇流绕射器(HL1.8) 腔内;在喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)的输入口2(HL8.1)与拾能器的输入口1 (HL8.0)之间设置了独立输入口导流板(HL8.5),其几何形状为条形板,其一长边边缘固定连接于汇流绕射器(HL1.8)的喇叭口输入口2(HL8.1)靠近输入口1(HL8.0)的一边;
措施2,在不改变流能发电机的输入口投影面积的前提下,保持叶轮(3) 的叶片(3.1)原来做正功的通道及其所对应的输入口1(HL8.0)之输入效能与其结构不变;
措施3,流进喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)内的流体沿着汇流绕射器(HL1.8) 腔内流道流动,被引流到叶轮(3)的背流向方,即以叶轮(3)为参照点,在汇流绕射器(HL1.8)内,流体沿着腔内流道流到叶轮(3)的下游方,即可从叶轮 (3)的下游方指向上游方,通过汇流绕射器(HL1.8)尾部向心侧面腔壁上的向环心喷射管(HL8.21)将流体顺着叶轮(3)的叶片(3.1)的旋转方向喷入换能器的导流器(4)之进入口,迫使叶轮(3)的叶片(3.1)旋转方向与原先做正功通道里的叶片(3.1)旋转方向总是保持同向,确保将叶轮(3)的叶片(3.1) 原先做负功的回程过程改变成做正功的过程,此时叶轮(3)的所有叶片(3.1) 的旋转全过程中,原先做负功的回程过程彻底消失了,叶轮(3)中所有叶片(3.1) 的旋转全过程中时刻、处处都是对叶轮(3)的转轴(2)做正功的过程;将配备汇流绕射器(HL1.8)的换能器安装在靠近河岸的水域中符合个案实情的技术要求之位置上,就能利用水流所具有的自然流动动能直接推动发电机。
为了实现上述目的,按照本法设计的配备了汇流绕射器(HL1.8)的换能器之上方、下方、左方和右方安装喇叭口平面的法线与迎着喇叭口而来流体之流线平行的喇叭形的上汇流绕射器(HL8S)、下汇流绕射器(HL8X)、左汇流绕射器(HL8Z) 和右汇流绕射器(HL8U),这些汇流绕射器(HL1.8)统称为周边汇流绕射器;各汇流绕射器(HL1.8)的喇叭口就是其对应的输入口,所输入的流体各自顺着各汇流绕射器(HL1.8)腔内流道里流动;流至各个汇流绕射器(HL1.8)的尾部之后,以多通接头的方式连通汇流,多通接头的中路管口为汇流后的流体总输出口,总输出口输出的流体从叶轮(3)的背风方,即叶轮(3)的下游向其上游的方向顺着叶轮(3)的叶片(3.1)旋转方向由导流器(4)的导流喷射缝喷射到叶轮 (3)的叶片(3.1)上,产生对叶轮(3)转轴(2)的正力矩,将原做负功的过程变成做正功的过程,叶轮(3)的叶片(3.1)在旋转全过程中时刻都是对叶轮 (3)的转轴(2)做正功。
为了实现上述目的,在流体流向变化的海域中由于潮流的运动规律,将采用双流向喇叭形的汇流绕射器(HL2.8);双流向喇叭形的汇流绕射器(HL2.8) 由多个单流向的汇流绕射器(HL1.8)的喇叭口平面法线相差180度的状态下尾对尾地分别通过流体运动方向改变而改变切换流道的蝶阀组(HL11)后,蝶阀组 (HL11)中每两只蝶阀配成一对,所配成一对的蝶阀由两个阀片通断转动角度相差90度的蝶阀组成,实现其中一个蝶阀处于导通状态而另一个蝶阀必定处于断开状态的通闭功能;一对尾对尾对接的汇流绕射器(HL1.8)之间安装一对如此蝶阀,这一对蝶阀的阀门操作机构是由齿轮(HL12.1)与齿条(HL12.2)构成的联动机构,齿轮(HL12.1)的转轴与蝶阀阀片的转轴同一轴,齿轮转动时蝶阀阀片同步转动;这一对蝶阀各自的出水口与一个三通(HL10)的左右进水口连通,三通(HL10)的中通口为其出水口,三通(HL10)的出水口与由M个喷射缝构成的环状喷射环(HL8.20)的进水口连通,M个喷射缝构成的喷射环(HL8.20)上设有若干有斜度的喷射环(HL8.21),喷射环(HL8.21)包括一段波纹管、喷射缝(HL8.22)和喷射缝圈架(HL8.23),喷射缝圈架(HL8.23)固定在换能器的导流器的外围上,喷射缝圈架(HL8.23)与换能器的导流器之间有间隙,喷射缝(HL8.22)与喷射缝圈架(HL8.23)固接;控制阀片转动的齿条(HL12.2)与外机架(HL1.1)的钢梁固接,控制阀片转动的齿轮(HL12.1)固接在汇流绕射器 (HL1.8)上,齿轮(HL12.1)与齿条(HL12.2)啮合,汇流绕射器(HL1.8)受到流体的冲击作用之后将通过滑动轮子(HL15)在外机架(HL1.1)钢梁中的滑道上向流体的下游方向移动,汇流绕射换能器(HL8.22)在外机架(HL1.1)中的钢梁上移动时,导致汇流绕射换能器(HL8.22)固接的齿轮(HL12.1)在齿条 (HL12.2)上发生转动,齿轮(HL12.1)的转动令蝶阀组(HL11)中所有的蝶阀阀片发生转动而切换蝶阀组(HL11)中各个蝶阀的通断状态,在潮起潮落的双流向潮流的海域中,实现了无人工动力的仅仅依靠自然动力的自动更换因流体流向的改变而改变的工作方向。
为了实现上述目的,一是将其机械转动输出轴与水泵的动力输入轴直接联接起来便构成一种无人为动力水位提升装置,这就是免电动力水泵,将流体动能直接转换成流体的势能;在安装水泵的机架下部的机架格周围,四个侧面均设有防渣网带,防渣网带挂在机架的四个外角处的四个防渣网带滚轮上,其中任意一个防渣网带滚轮的一端设有减速器的大皮带轮,与大皮带轮皮带传动的过渡皮带轮的小轮,过渡皮带轮的大轮与汇流绕射换能机的主转动轴上设置的皮带轮皮带传动;在机架的四个外角处的四个防渣网带滚轮边设有清理渣物的毛刷轮子;二是将其机械转动输出轴与发电机组的动力输入轴直接联接起来构成一种以流体为动力的发电机站。
为了实现上述目的,在机架(u0)上下面板的中心贯通地各安装轴承座及轴承,轴承内环安装着发电机(u5)延长的转轴(u6),在转轴(u6)的外表面上工艺要求的位置处固定连接着对称的辐条(u3)的一端,在辐条(u3)的一端与叶片支架环(u2.1)同侧表面上工艺要求的位置处固定连接着,叶片支架环 (u2.1)上均布固定安装N个以开有四分之一缺口为进风口的圆柱形叶片(u2),在转轴(u6)与叶片支架环(u2.1)之间所安装的的辐条(u3)是固定在连接转轴(u6)的一端低,固定在叶片支架环(u2.1)上的一端高,在辐条(u3)上贯穿着可在辐条(u3)上滑动的重物(u4);叶轮上均布的叶片(u2)外边缘被设有大输入口的M个喷射缝构成的圆环形的导流器(u1)所包围,叶片(u2)外边缘作圆周运动的轨迹与导流器(u1)上的喷射缝环(u1.2)之间保持工艺要求的间隙,喷射缝环(u1.2)上的M个喷射缝喷向指向叶片(u2)凹面中心点的连接虚线之切线方向喷射流体,即将按照本汇流绕射法制成的汇流绕射换能机与“一种流能发电法及流能发电机201711198953.3”中的表述的同类型换能器的设计方案融合一起后,创造出新设计方案:将换能器的导流器的圆周设计成n个相互隔离的分层面的流体进入口,n个相互隔离的流体进入口对应地与n个彼此独立的喇叭形汇流绕射器尾部的喷射口之间的喷射方向指示线非接触地对准叶轮(u2) 的非规则的椭圆柱向半径外方向切开四分之一管壁的开口叶片(u2)之凹面的中心点的连接虚线(u2.2)之切线方向,在叶片(u2)外缘的上下端各设有一根叶片篐索(u2.3),必要时允许叶片(u2)之凹面的中心点的连接虚线处的上下端各加设一根叶片篐索(u2.3),即允许叶片篐索(u2.3)与叶片(u2)凹面的中心点的连接虚线(u2.2)重合,采用紧索器(u2.4)连接叶片篐索(u2.3)的接头;喇叭形汇流绕射器的中段至尾部的一段之外观形状呈现圆环形状,并包围着换能器中的导流器整个圆圈之向心侧面的流体进入口,其尾部靠近环心一侧的足够厚的腔壁板上设有对准叶轮(u2)的半圆柱的叶片(u2)凹面的中心点的连接虚线(u2.2)之切线方向喷射流体的M个喷射口,喷射口平面形状呈“长缝状”,故将“喷射口”改称为“喷射缝”,由根据实际情况按照技术要求需要M个喷射缝在环状的导流器内侧足够厚的腔壁板上构成一个喷射缝环,喷射缝环上的喷射缝缝宽以及喷射缝与喷射缝之间间距,以及上述导流器的绕流方式须根据所设计的汇流绕射发电机的功率大小和实际运行环境与条件来确定,由此具备了汇集和引导流体进入换能器以及向叶轮(u2)的半圆柱形的叶片(u2)之凹面中心点的连接虚线之切线方向喷射流体的功能;在导流器(u1)的输入口上设有可拆装的外加聚能罩(u1.1),外加聚能罩(u1.1)的面积比导流器(u1)的输入口的面积大;根据运行实际环境与条件,导流器(u1)按多层式设计,多层式导流器(u1) 在安装按照左旋一层右旋一层地交错地叠加安装。
为了实现上述目的,机外可拆装的双向工作的聚能罩,简称机外聚能罩,它包括外机架(uy0)、外聚能罩(uy1)、整流罩(uy1.2)、整流罩滑杆(uy1.2)、起吊设备(uy2)、上吊车支架(uy2.2)、下吊车支架(uy2.1)、发电机(uy5)、转轴(uy6)、软轴(uy6.5)、联轴器(uy6.2~uy6.4)、稳流器(uy7)、稳流器起吊挂具(uy7.1)、稳流器台(uy7.2)、稳流器外加气囊(uy8)、气源(uy8.1)、防渣网(uy9);其中,外机架(uy0)包括立柱与横梁,立柱与横梁构成矩形的框架,框架成为外聚能罩(uy1)和起吊设备(uy2)的安装支架;以外机架(uy0) 的立柱与横梁为安装支架安装了双向的外聚能罩(uy1),两个外聚能罩(uy1) 输入口的面法线彼此相差180°,两个外聚能罩(uy1)输入口依靠外机架(uy0) 的立柱与横梁而安装,外聚能罩(uy1)输入口的面法线均与水平面保持一致,外聚能罩(uy1)输出端口安装在起吊设备(uy2)的立柱上的横梁上,使得外聚能罩(uy1)输入口与输出口的面法线彼此相差180°,均与水平面保持一致,当外聚能罩(uy1)呈收口状态的小口为输出口,外聚能罩(uy1)的小口端的面积小于稳流器(uy7)的输入口面积,稳流器(uy7)的输入出口的面积大于与之对应的外聚能罩(uy1)的输入出口端的面积,在外聚能罩(uy1)内部安装了整流罩滑杆(uy1.1),整流罩滑杆(uy1.1)的一端固定连接外机架(uy0)的立柱与横梁构成的输入口立面中心,输入口立面中心由固定连接在外机架(uy0)的立柱与横梁的“十字形”支架上,整流罩滑杆(uy1.1)的另一端固定连接外机架(uy0)的横梁与起吊设备(uy2)的立柱上的横梁所构成的输出口立面中心,外聚能罩(uy1)的输出口端立面中心由固定连接在外机架(uy0)的立柱与起吊设备(uy2)的普通下吊车支架(uy2.1)上的横梁的“十字形”支架上,上吊车支架(uy2.2)采用液压缸形式的,吊车支架高度可根据实情调整;整流罩滑杆 (uy1.1)呈水平状,整流罩(uy1.2)呈椭圆形,整流罩(uy1.2)纵向滑动地贯穿于整流罩滑杆(uy1.1)上;整流罩(uy1.2)工作时,因流体的推动作用,迎流端的外聚能罩(uy1)流体进口端之整流罩(uy1.2)沿整流罩滑杆(uy1.1) 滑动到迎流端的外聚能罩(uy1)流体出口端,将流体导向稳流器(uy7)的边缘,背流端的外聚能罩(uy1)流体进口端的整流罩(uy1.2)沿整流罩滑杆(uy1.1) 滑动到背流端的外聚能罩(uy1)流体出口端,让流出稳流器(uy7)的流体拥有更大的导通面积;稳流器(uy7)是一个不需要密封的导流面积不变且不限的管形物,它符合流体力学运动规律的管形物,其管内的管壁上设有控制汇流绕射发电机的导流器和叶轮摆动之弹性保护桩,管形物的两侧的部分管壁设为维修门,维修门以活页形式与管形物连接;汇流绕射装置的导流器(u1)与叶轮安装在稳流器中,导流器(u1)是固定连接在稳流器(uy7)内的,叶轮所固定连接的转轴(uy6)从稳流器(uy7)的顶部设置的通孔穿出与设置在稳流器起吊挂具(uy7.1)顶部横梁上方的发电机(uy5)的转轴(uy6)通过联轴器1(uy6.2)、软轴(uy6.5)、联轴器2(uy6.3)依次连接,在联轴器1(uy6.2)与联轴器2(uy6.3)之间连接了一段软轴 (uy6.5),如此之转轴(uy6)在稳流器(uy7)内部一段上固定连接叶轮的辐条(u3);同心安装在导流器(u1)中的叶轮与导流器(u1)一起安装在稳流器(uy7)内部,双向工作的导流器(u1)的输入口与稳流器(uy7)输入出口保持一致;稳流器(uy7) 两侧的外管壁上设有定位片(uy7.3),在外机架(uy0)的纵向底梁上设置了稳流器定位槽(uy7.4),当安装好汇流绕射动力机的稳流器(uy7)在自备起吊设备的起吊钩放下时,稳流器定位槽(uy7.4)即可在其定位片(uy7.3)落入稳流器定位槽 (uy7.4)内直至落在稳流器托台(uy7.2)上,转轴(u6)的端部通过联轴器3(uy6.4) 联接了一个自落位的轴承落入它的轴承座(uy6.1)中,轴承座(uy6.1)设在稳流器托台(uy7.2)上的中心部位;此时,稳流器(uy7)外表面所固定连接的气囊(uy8.1) 之气源(uy8)没有工作;无气体充盈而收缩状态的气囊(uy8.1),贴附在稳流器(uy7)的外表面上随之下沉;当需要提起稳流器(uy7)时,气源(uy8)工作而对气囊(uy8.1)充气,在气囊(uy8.1)浮力和起吊设备(uy2)的吊力共同作用下稳流器将独自浮出水面,浮出水面的稳流器即可打开维修门针对汇流绕射动力部分进行维修工作。
本发明的有益效果
按本发明的汇流绕射法设计的汇流绕射换能机,与当前正在流行的风电法与风电机的性能相比,最重要的优势及优点是它具有高安全性及高发电效率,这是因为它汇集的流体比常见方式的所汇集的流体量多一倍。本项技术的推广应用,将要获得多一倍以上的可再生能量,特别是有利于大山区里交通不变的、电网投资昂贵的、用电量小而地区分散的用电户特别适用。这是第一点。第二点是许许多多的洋流流道上,海滩近处、海峡中安装本汇流绕射换能机,可以获得多一倍以上的电能。这就是本发明对社会的有益效果。
说明书附图说明
说明书附图是根据本发明汇流绕射换能机之结构及其工作原理之体现示意图,并非实际施工的加工图或装配图。具体讲,
附图1是按汇流绕射法设计的一种汇流绕射换能机的侧面剖视图,它图示了从侧面观察汇流绕射器的输入口2与流能发电机在的结构关联。
附图2是从上方观察汇流绕射器与流能发电机在的结构关联。
附图3是从上方观察汇流绕射器的剖面结构关系。
附图4是从流体输入面观察汇流绕射器的输入口2。
附图5、附图6和附图7描述了一种单流向的汇流绕射器的三视图。
附图8、附图9和附图10描述了另一种单流向的汇流绕射器的三视图。
附图11描述了双流向的汇流绕射器的侧视图。
附图12描述了双流向的汇流绕射器的俯视图。
附图13描述了另一种汇流绕射发电机的侧面剖视图,它图示了从侧面观察汇流绕射器的输入口2与流能发电机在的结构关联。
附图14描述了另一种机的俯视逆时针导流的导流器图。
附图15描述了俯视顺时针导流的导流器图。
附图16描述了叶轮俯视图。
附图17描述了双向工作的外聚能罩以及处在稳流器中的导流器、叶轮侧视图。
具体技术措施
措施一,采用大口径汇集流体的技术,将流体动能聚集起来
措施二,利用流体的流动性,运用了腔内的流体沿其管道形状流动以及向技术目标叶片喷射流体来体现汇能绕流法、流速放大法、流体功率密度放大法、压力放大法、M个喷射口构成喷射环齐喷法和机外可拆装的双向工作的聚能罩。
措施三,采取同轴运行的转速离合技术。
措施四,采用多层导流器联用构成双流向汇流绕射换能机技术。
措施五,采用流体流动的动力自动切换工作方向的技术。
措施六,采用流体流动的动力自动换向拉开流体进入导流器的间隙与流体离开导流器的间隙之差别。
措施七,采用波纹管充当向环心喷管的主管技术。
措施八,将发电机组等质量大的电气设备安装于水面之上,不在水下工作。
措施九,在发电机转轴的延长段中采用软轴技术。
措施十,开发应用浮体技术。
本汇流绕射法涉及到“一种流能发电法及流能发电机201711198953.3”公开的技术特征,采用进口大、出口小且具有汇能绕流法、流速放大法、流体功率密度放大法、压力放大法、M个喷射口构成喷射环齐喷法和机外可拆装的双向工作的聚能罩法。
输入口大、喷射口小且为弯形管道物实际上就是一物多功能的流体流向引导器,体现出流速、压力和流体功率密度三种类的放大器功能;将换能器的导流器的圆周设计成n个相互隔离的分层面的流体进入口,n个流体进入口对应地与 n个彼此独立的喇叭形汇流绕射器尾部的喷射口之间的喷射方向指示线非接触地对准叶轮的非规则的椭圆柱向半径外方向切开四分之一管壁的开口叶片之凹面的中心点的连接虚线之切线方向,在叶片外缘的上下端各设有一根叶片篐索,必要时允许叶片之凹面的中心点的连接虚线处的上下端各加设一根叶片篐索,即允许叶片篐索与叶片凹面的中心点的连接虚线重合,并包围着换能器中的导流器整个圆圈之向心侧面的叶片流体进入口,其尾部靠近环心一侧的足够厚的腔壁板上设有对准叶轮的半圆柱的叶片凹面的中心点的连接虚线之切线方向喷射流体的M个喷射口,喷射口平面形状呈“长缝状”,故将“喷射口”改称为“喷射缝”,由根据实际情况按照技术要求需要M个喷射缝在环状的导流器内侧足够厚的腔壁板上构成一个喷射缝环,在保持流量不变的情况下,汇流绕射器腔内流道里流动的流体在喷射缝出缝瞬间流体之功率密度被放大,流体出缝瞬间流速随之被同步放大,流体出缝瞬间压力也被放大之方法。
应用本汇流绕射法有多种方式,方式之一是按照本汇流绕射法设计的汇流绕射器首尾相接多级连用构成单流向运行的汇流绕射换能器,及尾尾对接构成能在流向交变的流场中双流向轮番运行的汇流绕射换能器;方式之二是采用大包圈形式的带喷射缝的导流器,这种导流器上的M个喷射缝将叶轮的所有叶片团团围住,且同时向叶片喷射流体,喷射缝与叶片外缘之间保持工艺要求的间隙;方式之三是将方式之二的导流器只在部分弧长段设置一定数量的喷射缝,且按多层面地叠装起来,但各层导流器的带有喷射缝的部分弧长彼此错缝错开一定的角度而上下各层的喷射缝形成完整的喷射缝圈,如此叠装起来的分层导流器之高度按照喷射缝流体实际喷射流速和压力均分;将此构成的汇流绕射装置整体安装于机外可拆装的双向工作的聚能罩的稳流器内。
本汇流绕射法与“流能发电法”融合设计的汇流绕射换能机;针对当前市面上的常见方式的换能机:没有设计、安装有形结构的集流速、压力、流能功率密度放大器于一身的之汇流绕射器(HL1.8)及其输入口2(HL8.1),而导致当前常见方式的换能机整机输入方式处于原始的粗犷运作状态之缺陷,按照本汇流绕射法设计的有形结构之汇流绕射器(HL1.8)及其输入口2(HL8.1)作为换能器输入口的一部分;实施汇流绕射法的具体方案之一是保持置于流体环境中常见方式的换能器之叶轮(3)中一半的叶片作旋转运动时,其运动轨迹所占半个叶轮(3) 的圆弧弧长被视为做功通道及其对应的输入口1(HL8.0)之结构不变,输入口1 (HL8.0)占整个换能器输入口的一半之结构不变,以及叶轮(3)中转入做功通道的叶片(3.1)做正功的物理性质不变;按照本汇流绕射法针对被转入回程通道中的叶轮(3)的叶片(3.1)在叶轮(3)另一半圆弧弧长运动过程中,采取调整叶轮(3)的叶片(3.1)的受力面和受力方向来将这一部分叶片对叶轮(3) 转轴(2)做负功的过程变成做正功过程的方法,并取代“流能发电法(201711198953.3申请文件中所记载的方法)”中的流体动能的遮流罩遮挡法没有吸收、利用的流体动能,迫使叶轮(3)的另一半做圆弧运动过程中的所有叶片(3.1)都对叶轮(3)转轴(2)做正功。
按照本法设计的配备了汇流绕射器(HL1.8)的换能器之上方、下方、左方和右方安装喇叭口平面的法线与迎着喇叭口而来流体之流线平行的喇叭形的上汇流绕射器(HL8S)、下汇流绕射器(HL8X)、左汇流绕射器(HL8Z)和右汇流绕射器(HL8U),这些汇流绕射器(HL1.8)统称为周边汇流绕射器;将原做负功的过程变成做正功的过程,叶轮(3)的叶片(3.1)在旋转全过程中时刻都是对叶轮(3)的转轴(2)做正功。
在流体流向变化的海域中由于潮流的运动规律,将采用双流向喇叭形的汇流绕射器(HL2.8);在潮起潮落的双流向潮流的海域中,实现了无人工动力的仅仅依靠自然动力的自动更换因流体流向的改变而改变的工作方向。
一是将其机械转动输出轴与水泵的动力输入轴直接联接起来便构成一种无人为动力水位提升装置,这就是免电动力水泵;二是将其机械转动输出轴与发电机组的动力输入轴直接联接起来构成一种以流体为动力的发电机站。
在转轴(u6)与叶片支架环(u2.1)之间所安装的的辐条(u3)是固定在连接转轴(u6)的一端低,固定在叶片支架环(u2.1)上的一端高,在辐条(u3) 上贯穿着可在辐条(u3)上滑动的重物(u4);减轻启动时势转动惯量,提高其微动性能及在高速运动下的调节功能;M个喷射缝构成的圆环形的导流器(u1) 包围叶轮上的叶片(u2)
机外可拆装的双向工作的聚能罩,简称机外聚能罩,
本发明的主要原理
本发明所运用的主要原理有二:一是在同等材料之下,尽最大可能地汲取流体动能;二是消除做负功的因素;三是增加做正功的因素;四是利用天然的力量。
本发明的主要功能
本发明的主要功能就是高效地将取之不尽用之不竭的天然流体能量变成电能。
Claims (9)
1.一种汇流绕射法,涉及到“一种流能发电法及流能发电机201711198953.3”公开的技术特征,其特征是采用进口大、出口小且具有改变流体流道、流速、压力和流体功率密度的功能,迫使汇集于其腔内的流体沿其管道形状流动以及向技术目标叶片喷射流体来体现汇能绕流法、流速放大法、流体功率密度放大法、压力放大法、M个喷射口构成喷射环齐喷法和机外可拆装的双向工作的聚能罩法。
2.根据权利要求1所述的汇流绕射法,其特征是从管道的大喇叭口形的输入口为进口至其尾部的小喷射口为出口之间的几何形状不限制的管道由导通截面逐渐变小的腔内流道贯通而构成流体沿管道形状绕流后,再向连接叶轮各个叶片的中心点的呈圆环形的连接虚线的切线方向喷射的方法,这种输入口大、喷射口小且为弯形管道物实际上就是一物多功能的流体流向引导器,以及集流速、压力和流体功率密度三种类的放大器于一身的总成;将按照本汇流绕射法制成的汇流绕射换能机与“一种流能发电法及流能发电机201711198953.3”中的表述的同类型换能器的设计方案融合一起后,创造出新设计方案:将换能器的导流器的圆周设计成n个相互隔离的分层面的流体进入口,n个流体进入口对应地与n个彼此独立的喇叭形汇流绕射器尾部的喷射口之间的喷射方向指示线非接触地对准叶轮的非规则的椭圆柱向半径外方向切开四分之一管壁的开口叶片之凹面的中心点的连接虚线之切线方向,在叶片外缘的上下端各设有一根叶片篐索,必要时允许叶片之凹面的中心点的连接虚线处的上下端各加设一根叶片篐索,即允许叶片篐索与叶片凹面的中心点的连接虚线重合,采用紧索器连接叶片篐索的接头;喇叭形汇流绕射器的中段至尾部的一段之外观形状呈现圆环形状,并包围着换能器中的导流器整个圆圈之向心侧面的叶片流体进入口,其尾部靠近环心一侧的足够厚的腔壁板上设有对准叶轮的半圆柱的叶片凹面的中心点的连接虚线之切线方向喷射流体的M个喷射口,喷射口平面形状呈“长缝状”,故将“喷射口”改称为“喷射缝”,由根据实际情况按照技术要求需要M个喷射缝在环状的导流器内侧足够厚的腔壁板上构成一个喷射缝环,喷射缝环上的喷射缝缝宽以及喷射缝与喷射缝之间间距,以及上述导流器的绕流方式须根据所设计的汇流绕射发电机的功率大小和实际运行环境与条件来确定;此外,在此喷射缝环外围还设置了一个缝距缝宽一致的另一个喷射缝环;这两个喷射缝环错开一个角度时,可以由缝宽控制系统控制喷射缝之缝宽;缝宽控制系统在市面上主要有两种产品,一种是电控的,一种是机械控制的;至此,具备了汇集和引导流体进入换能器以及向叶轮的半圆柱形的叶片之凹面中心点的连接虚线之切线方向喷射流体的功能;换能器的叶轮中所有叶片旋转运动全过程中按照对叶轮转轴的运动作用分为做功过程和回程过程,叶片的运动轨迹所占空间分别称为做功通道和回程通道,做功通道和回程通道分别对应自己的输入口1和输入口2,输入口1与输入口2联合构成了换能器的整机输入口;按科学惯例,将做功通道里做正功过程对应的叶片旋转方向被规定为旋转正向,与所规定的旋向同向转动的叶片,对叶轮转轴做正功;在回程通道中,叶片旋向与所规定的正旋向相反,故回程通道里的叶片之转动对叶轮转轴做负功;叶轮中所有叶片在同一时间内都在做功,只是一部分叶片进入做功通道后,其运动是对叶轮转轴做正功,另一部分叶片则进入回程通道后,其运动方向与流动流体的运动方向相反,出现对叶轮转轴做负功的现象;叶轮的全部叶片针对转轴做的净功等于全部叶片在同一个转动周期内对叶轮转轴所有正负功之和;叶轮的全部叶片中一半的叶片对叶轮转轴做负功的原因是它们进入回程通道后,所受到与叶片运动方向相反的流体的作用而对同一根转轴产生的旋转方向与另一半叶片在做功通道里所受到与叶片运动方向一致的流体的作用所产生的转动方向相反,如果叶片在回程通道里所做的负功将抵消了其它叶片在做功通道里对叶轮转轴所做正功,叶轮将静止不转;如果抵消正功的一部分,导致了叶轮中在同一个转动周期内参与旋转运动的叶片旋转的全过程中对叶轮转轴所做的净功小一些,叶轮将不能按技术要求转动;鉴于流体流入叶片回程通道里,所引起的叶片之运动特征和做功性质,本汇流绕射法改变流体进入叶片回程通道之喷射缝位置与射流角度,使得叶轮中的所有叶片在它们旋转的全过程中,任何一片叶片的旋向必须同向,从而杜绝叶轮中任何一片叶片对叶轮的转轴做负功的现象;在不考虑轴承摩擦力机械负功和叶片运动在流体环境中的介质内摩擦力所产生的负功的情况下,叶轮上所有叶片在旋转全过程中任何时刻任何运动轨迹点上都对叶轮转轴做正功之方法,按照本汇流绕射法所构成的汇流绕射换能机的流体向叶轮叶片喷射方向的运行过程中已经将回程过程变成了做功过程,即叶轮中所有的叶片都在做正功,叶轮中的所有叶片的运动轨迹形成一个与叶片一起相对叶轮转轴连续旋转运动的流体环,与叶片一起连续旋转的流体环的流体从喷射缝之喷射而得到携带一定动能的流体之补充,同时,旋转流体环中的流体又从所有的叶片之上下两端流出去,从叶片的上下两端流出流体环的流体再从换能器的上盖和下盖中间部位的两个通孔流出换能器,流体完成了它的换能;汇流绕射器喇叭形的输入口之平面法线与流体运动方向平行,该喇叭口就是汇流绕射器的输入口2,汇流绕射器中段至尾端之腔内流道被制成为流体导通截面积向尾端方向逐步缩小,其中段至尾部的外形几何形状被制成以叶轮转轴为环心的圆环体形,喇叭形汇流绕射器之整个圆环体的尾端被制成不通气、不漏水和可控泄流通孔通断状态的盲端;本机的输入过量流体的处理方式之一:在圆环体流道的背向环心的一侧腔壁板上开有一系列由流速传感器和压力传感器控制的活门覆盖着的泄流通孔以及在导流器的盖板上合适的地方开一个合适的可控通断的通孔,并在通孔的外出口处口对口地对装一个密封波纹皮囊,密封波纹皮囊对流体实施一定量的储存和调节;本机的输入过量流体的处理方式之二:叶轮上的叶片包括安装在两根相面对朝向的竖直轨道、连接两根竖直轨道的横梁、吊挂叶片的连接钩、波纹状材料制成的叶面面积可控的叶片、叶片下方的安装钩、风速-转速-重力控制叶面受力面积的连接线、具有过球心贯穿孔的重物、辐条状的与转轴连接端低外缘端高的重物滑道杆、滑轮组;当叶轮处于静止状态或低转速状态时,在重物滑道杆上的重物在重力的作用下靠近转轴,通过风速-转速-重力控制叶面面积的连接线和连接钩作用在叶片上方的作用力将波纹状材料制成的叶面面积可控的叶片提升至最大面积或较大面积;当运行环境的风速增大后,叶轮的转速增大,重物受到的离心力增大,其转动半径随之增大,重物在重物滑道杆与叶片的连接线一起向叶片方向移动,使得叶片的上端下移而减小叶片的受风面积,最终实现叶片受风面积随风速大小的变化而变化;本机的工作过程:在导流器的圆环体形的环道段向着其环心的一侧腔壁板上开有M个喷射缝,喷射缝的喷射方向正对换能器的叶轮之流体进入口,让汇流绕射器的喇叭形输入口前方的流体流进了输入口之后,随着汇流绕射器的喇叭口至其尾部的导通截面是逐步缩小的腔内流道,以至于在保持流量不变的情况下,汇流绕射器腔内流道里流动的流体在喷射缝出缝瞬间流体之功率密度被放大,流体出缝瞬间流速随之被同步放大,流体出缝瞬间压力也被同时放大之方法。
3.根据权利要求1所述的汇流绕射法,其特征是应用本汇流绕射法有多种方式,方式之一是按照本汇流绕射法设计的汇流绕射器首尾相接多级连用构成单流向运行的汇流绕射换能器,及尾尾对接构成能在流向交变的流场中双流向轮番运行的汇流绕射换能器之方法;方式之二是采用大包圈形式的带喷射缝的导流器,这种导流器上的M个喷射缝将叶轮的所有叶片团团围住,且同时向叶片喷射流体,喷射缝与叶片外缘之间保持工艺要求的间隙;方式之三是将方式之二的导流器只在部分弧长段设置一定数量的喷射缝,且按多层面地叠装起来,但各层导流器的带有喷射缝的部分弧长彼此错缝错开一定的角度而上下各层的喷射缝形成完整的喷射缝圈,如此叠装起来的分层导流器之高度按照喷射缝流体实际喷射流速和压力均分;将此构成的汇流绕射装置整体安装于机外可拆装的双向工作的聚能罩的稳流器内;机外可拆装的双向工作的聚能罩,简称机外聚能罩,包括外机架、外聚能罩、整流罩、整流罩滑杆、自备起吊设备、稳流器外加气囊、气源、稳流器台、防渣网。
4.一种基于权利要求1所述的汇流绕射法之汇流绕射发电机,其特征是本汇流绕射法与“流能发电法”融合设计的汇流绕射发电机;针对当前市面上的常见方式的发电机:水平轴螺旋桨式风力发电机、垂直轴风叶轮式风力发电机和各种流体动能发电机的统称;由于没有设计、安装有形结构的集流速、压力、流能功率密度放大器于一身的之汇流绕射器(HL1.8)及其输入口2(HL8.1),而导致当前常见方式的换能机整机输入方式处于原始的粗犷运作状态之缺陷,按照本汇流绕射法设计的有形结构之汇流绕射器(HL1.8)及其输入口2(HL8.1)作为换能器输入口的一部分;实施汇流绕射法的具体方案之一是保持置于流体环境中常见方式的换能器之叶轮(3)中一半的叶片作旋转运动时,其运动轨迹所占半个叶轮(3)的圆弧弧长被视为做功通道及其对应的输入口1(HL8.0)之结构不变,输入口1(HL8.0)占整个换能器输入口的一半之结构不变,以及叶轮(3)中转入做功通道的叶片(3.1)做正功的物理性质不变;按照本汇流绕射法针对被转入回程通道中的叶轮(3)的叶片(3.1)在叶轮(3)另一半圆弧弧长运动过程中,采取调整叶轮(3)的叶片(3.1)的受力面和受力方向来将这一部分叶片对叶轮(3)转轴(2)做负功的过程变成做正功过程的方法,并取代“流能发电法(201711198953.3申请文件中所记载的方法)”中的流体动能的遮流罩遮挡法没有吸收、利用的流体动能,迫使叶轮(3)的另一半做圆弧运动过程中的所有叶片(3.1)都对叶轮(3)转轴(2)做正功;具体做法是,通过几何形状不限的接受现场安装空间制约的外机架(HL1.1)将换能器和汇流绕射器(HL1.8)安装成整机;换能器的内机架(1.1)的水平平面之中心区域由低阻力耐腐蚀轴承将换能器的叶轮(3)转轴(2)连接于内机架(1.1)上,在竖直状态的叶轮(3)之转轴(2)上固定连接叶轮(3),叶轮(3)旋转运动时带动叶轮(3)的转轴(2)同步转动,进而带动发电机组(HL9)的转轴转动,与叶轮(3)上下轮毂固定连接的辐条(3.2)之另一端分别固定连接于叶片(3.1)凸状表面的上下叶片支架中心孔中,叶片(3.1)因受力而运动就是叶轮(3)的转轴(2)转动原因;叶轮(3)的转轴(2)之转动动能传递给发电机组(HL9),具备流体动能直接转换成电能的功能;
用遮流罩(5)遮盖输入口2(HL8.1)的方法在一定程度上阻止、减弱流体从输入口2(HL8.1)流进叶片(3.1)回程通道而冲击叶轮(3)的叶片(3.1)反转,即在一定程度上阻止、减弱叶片(3.1)对叶轮(3)的转轴(2)做负功;这种遮挡法虽能将叶片(3.1)对叶轮(3)的转轴(2)做负功之量减小到相当的程度,但叶片(3.1)在这一过程中仍然发挥的只是叶片(3.1)回程作用,并没有对叶轮(3)的转轴(2)做正功,以至于叶轮(3)的转轴(2)所获得的净力矩和净功均未应该达到且可以达到的正功值,以及造成换能器只获得了应该获得并可以获得的流体动能的一半,换能效率的最高值也只达到了应该达到并可以达到的技术指标之一半;针对叶片(3.1)在这一过程中,没有对叶轮(3)转轴(2)做正功的缺陷,措施1,将喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)安装于换能器的导流器(4)的外围,从原先安装遮流罩(5)的安装支架上引出汇流绕射器(HL1.8)的安装支架,即能在遮流罩(5)的轨道(5.2)上自动跟踪流体的流向,以确保汇流绕射器(HL1.8)喇叭形输入口平面之法线时刻与流体流动方向平行;汇流绕射器(HL1.8)之腔内流道至其尾部被制成为导通截面逐步缩小的,及其外形上制成以叶轮(3)的转轴(2)轴线为环心的圆环体,取用半个圆环体作为汇流绕射器(HL1.8)的中段和尾段,半个圆环体的尾端被制成不通气不漏水的可控的泄流通孔(HL8.3)通闭的盲端,在半个圆环体背向环心的一侧腔壁板上开有一系列由流速传感器和压力传感器控制的活门(HL8.4)覆盖着的泄流通孔(HL8.3),喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)尾部的半个圆环体向环心侧环面上开有一系列的喷射环(HL8.21),喷射环(HL8.21)的喷射方向斜对着导流器(4)之进气口,确保喷射环(HL8.21)的喷射缝(HL8.22)确保汇流绕射器(HL1.8)上游方的流体从叶轮迎风方的输入口2(HL8.1)流入之后,沿着喇叭形汇流绕射器(HL1.8)尾部腔内流道绕到其下游方,再由其下游喷射向上游方,将流体顺着叶轮(3)的叶片(3.1)旋转方向喷射到导流器(4)之进水口中;通过导流器(4)的导流板(4.1)构成的导流喷射缝(3.3)再喷射在叶片(3.1)之凹面受力中心点;加装喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)的具体做法是,先保留防止叶片(3.1)在其回程中做负功而所采用的阻止流体进入叶轮(3)的叶片(3.1)回程通道之输入口遮流罩(5),再将喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)安装在原来固定遮流罩(5)的纵横梁(4.3)上,在喇叭形汇流绕射器(HL1.8)上设有喷射环(HL8.21)的中段至尾段包围着半个导流器(4);在喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)的安装支架与导流器(4)上端部和下端部所设置的原先遮流罩的滑道连接,喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)的上滑道滚珠轴承S(5.1S)和下滑道滚珠轴承X(5.1X)分别安装在原来安装的上遮流罩滑道S(5.4S)和原来安装的下遮流罩滑道X(5.4X)之中,使得汇流绕射器(HL1.8)外加于原来安装的遮流罩(5)之外围,也能够左右移动而具备自动跟踪流体流向的功能,迫使原先从遮流罩(5)外表面上滑过去而损失的流体流进喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)腔内;在喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)的输入口2(HL8.1)与拾能器的输入口1(HL8.0)之间设置了独立输入口导流板(HL8.5),其几何形状为条形板,其一长边边缘固定连接于汇流绕射器(HL1.8)的喇叭口输入口2(HL8.1)靠近输入口1(HL8.0)的一边;
措施2,在不改变流能发电机的输入口投影面积的前提下,保持叶轮(3)的叶片(3.1)原来做正功的通道及其所对应的输入口1(HL8.0)之输入效能与其结构不变;
措施3,流进喇叭形的汇流绕射器(HL1.8)内的流体沿着汇流绕射器(HL1.8)腔内流道流动,被引流到叶轮(3)的背流向方,即以叶轮(3)为参照点,在汇流绕射器(HL1.8)内,流体沿着腔内流道流到叶轮(3)的下游方,即可从叶轮(3)的下游方指向上游方,通过汇流绕射器(HL1.8)尾部向心侧面腔壁上的向环心喷射管(HL8.21)将流体顺着叶轮(3)的叶片(3.1)的旋转方向喷入换能器的导流器(4)之进入口,迫使叶轮(3)的叶片(3.1)旋转方向与原先做正功通道里的叶片(3.1)旋转方向总是保持同向,确保将叶轮(3)的叶片(3.1)原先做负功的回程过程改变成做正功的过程,此时叶轮(3)的所有叶片(3.1)的旋转全过程中,原先做负功的回程过程彻底消失了,叶轮(3)中所有叶片(3.1)的旋转全过程中时刻、处处都是对叶轮(3)的转轴(2)做正功的过程;将配备汇流绕射器(HL1.8)的换能器安装在靠近河岸的水域中符合个案实情的技术要求之位置上,就能利用水流所具有的自然流动动能直接推动发电机。
5.一种基于权利要求1所述的汇流绕射法之汇流绕射发电机,其特征是按照本法设计的配备了汇流绕射器(HL1.8)的换能器之上方、下方、左方和右方安装喇叭口平面的法线与迎着喇叭口而来流体之流线平行的喇叭形的上汇流绕射器(HL8S)、下汇流绕射器(HL8X)、左汇流绕射器(HL8Z)和右汇流绕射器(HL8U),这些汇流绕射器(HL1.8)统称为周边汇流绕射器;各汇流绕射器(HL1.8)的喇叭口就是其对应的输入口,所输入的流体各自顺着各汇流绕射器(HL1.8)腔内流道里流动;流至各个汇流绕射器(HL1.8)的尾部之后,以多通接头的方式连通汇流,多通接头的中路管口为汇流后的流体总输出口,总输出口输出的流体从叶轮(3)的背风方,即叶轮(3)的下游向其上游的方向顺着叶轮(3)的叶片(3.1)旋转方向由导流器(4)的导流喷射缝喷射到叶轮(3)的叶片(3.1)上,产生对叶轮(3)转轴(2)的正力矩,将原做负功的过程变成做正功的过程,叶轮(3)的叶片(3.1)在旋转全过程中时刻都是对叶轮(3)的转轴(2)做正功。
6.一种基于权利要求1所述的汇流绕射法之汇流绕射发电机,其特征是在流体流向变化的海域中由于潮流的运动规律,将采用双流向喇叭形的汇流绕射器(HL2.8);双流向喇叭形的汇流绕射器(HL2.8)由多个单流向的汇流绕射器(HL1.8)的喇叭口平面法线相差180度的状态下尾对尾地分别通过流体运动方向改变而改变切换流道的蝶阀组(HL11)后,蝶阀组(HL11)中每两只蝶阀配成一对,所配成一对的蝶阀由两个阀片通断转动角度相差90度的蝶阀组成,实现其中一个蝶阀处于导通状态而另一个蝶阀必定处于断开状态的通闭功能;一对尾对尾对接的汇流绕射器(HL1.8)之间安装一对如此蝶阀,这一对蝶阀的阀门操作机构是由齿轮(HL12.1)与齿条(HL12.2)构成的联动机构,齿轮(HL12.1)的转轴与蝶阀阀片的转轴同一轴,齿轮转动时蝶阀阀片同步转动;这一对蝶阀各自的出水口与一个三通(HL10)的左右进水口连通,三通(HL10)的中通口为其出水口,三通(HL10)的出水口与由M个喷射缝构成的环状喷射环(HL8.20)的进水口连通,M个喷射缝构成的喷射环(HL8.20)上设有若干有斜度的喷射环(HL8.21),喷射环(HL8.21)包括一段波纹管、喷射缝(HL8.22)和喷射缝圈架(HL8.23),喷射缝圈架(HL8.23)固定在换能器的导流器的外围上,喷射缝圈架(HL8.23)与换能器的导流器之间有间隙,喷射缝(HL8.22)与喷射缝圈架(HL8.23)固接;控制阀片转动的齿条(HL12.2)与外机架(HL1.1)的钢梁固接,控制阀片转动的齿轮(HL12.1)固接在汇流绕射器(HL1.8)上,齿轮(HL12.1)与齿条(HL12.2)啮合,汇流绕射器(HL1.8)受到流体的冲击作用之后将通过滑动轮子(HL15)在外机架(HL1.1)钢梁中的滑道上向流体的下游方向移动,汇流绕射换能器(HL8.22)在外机架(HL1.1)中的钢梁上移动时,导致汇流绕射换能器(HL8.22)固接的齿轮(HL12.1)在齿条(HL12.2)上发生转动,齿轮(HL12.1)的转动令蝶阀组(HL11)中所有的蝶阀阀片发生转动而切换蝶阀组(HL11)中各个蝶阀的通断状态,在潮起潮落的双流向潮流的海域中,实现了无人工动力的仅仅依靠自然动力的自动更换因流体流向的改变而改变的工作方向。
7.一种基于权利要求1~3所述的汇流绕射法之汇流绕射发电机,其特征之一是将其机械转动输出轴与水泵的动力输入轴直接联接起来便构成一种无人为动力水位提升装置,这就是免电动力水泵,将流体动能直接转换成流体的势能;在安装水泵的机架下部的机架格周围,四个侧面均设有防渣网带,防渣网带挂在机架的四个外角处的四个防渣网带滚轮上,其中任意一个防渣网带滚轮的一端设有减速器的大皮带轮,与大皮带轮皮带传动的过渡皮带轮的小轮,过渡皮带轮的大轮与汇流绕射换能机的主转动轴上设置的皮带轮皮带传动;在机架的四个外角处的四个防渣网带滚轮边设有清理渣物的毛刷轮子;其特征之二是将其机械转动输出轴与发电机组的动力输入轴直接联接起来构成一种以流体为动力的发电机站。
8.一种基于权利要求1~3所述的汇流绕射法之汇流绕射发电机,其特征是在机架(u0)上下面板的中心贯通地各安装轴承座及轴承,轴承内环安装着发电机(u5)延长的转轴(u6),在转轴(u6)的外表面上工艺要求的位置处固定连接着对称的辐条(u3)的一端,在辐条(u3)的一端与叶片支架环(u2.1)同侧表面上工艺要求的位置处固定连接着,叶片支架环(u2.1)上均布固定安装N个以开有四分之一缺口为进风口的圆柱形叶片(u2),在转轴(u6)与叶片支架环(u2.1)之间所安装的的辐条(u3)是固定在连接转轴(u6)的一端低,固定在叶片支架环(u2.1)上的一端高,在辐条(u3)上贯穿着可在辐条(u3)上滑动的重物(u4);叶轮上均布的叶片(u2)外边缘被设有大输入口的M个喷射缝构成的圆环形的导流器(u1)所包围,叶片(u2)外边缘作圆周运动的轨迹与导流器(u1)上的喷射缝环(u1.2)之间保持工艺要求的间隙,喷射缝环(u1.2)上的M个喷射缝喷向指向叶片(u2)凹面中心点的连接虚线之切线方向喷射流体,即将按照本汇流绕射法制成的汇流绕射换能机与“一种流能发电法及流能发电机201711198953.3”中的表述的同类型换能器的设计方案融合一起后,创造出新设计方案:将换能器的导流器的圆周设计成n个相互隔离的分层面的流体进入口,n个相互隔离的流体进入口对应地与n个彼此独立的喇叭形汇流绕射器尾部的喷射口之间的喷射方向指示线非接触地对准叶轮(u2)的非规则的椭圆柱向半径外方向切开四分之一管壁的开口叶片(u2)之凹面的中心点的连接虚线(u2.2)之切线方向,在叶片(u2)外缘的上下端各设有一根叶片篐索(u2.3),必要时允许叶片(u2)之凹面的中心点的连接虚线处的上下端各加设一根叶片篐索(u2.3),即允许叶片篐索(u2.3)与叶片(u2)凹面的中心点的连接虚线(u2.2)重合,采用紧索器(u2.4)连接叶片篐索(u2.3)的接头;喇叭形汇流绕射器的中段至尾部的一段之外观形状呈现圆环形状,并包围着换能器中的导流器整个圆圈之向心侧面的流体进入口,其尾部靠近环心一侧的足够厚的腔壁板上设有对准叶轮(u2)的半圆柱的叶片(u2)凹面的中心点的连接虚线(u2.2)之切线方向喷射流体的M个喷射口,喷射口平面形状呈“长缝状”,故将“喷射口”改称为“喷射缝”,由根据实际情况按照技术要求需要M个喷射缝在环状的导流器内侧足够厚的腔壁板上构成一个喷射缝环,喷射缝环上的喷射缝缝宽以及喷射缝与喷射缝之间间距,以及上述导流器的绕流方式须根据所设计的汇流绕射发电机的功率大小和实际运行环境与条件来确定,由此具备了汇集和引导流体进入换能器以及向叶轮(u2)的半圆柱形的叶片(u2)之凹面中心点的连接虚线之切线方向喷射流体的功能;在导流器(u1)的输入口上设有可拆装的外加聚能罩(u1.1),外加聚能罩(u1.1)的面积比导流器(u1)的输入口的面积大;根据运行实际环境与条件,导流器(u1)按多层式设计,多层式导流器(u1)在安装按照左旋一层右旋一层地交错地叠加安装。
9.一种基于权利要求1所述的汇流绕射法之汇流绕射发电机,其特征是机外可拆装的双向工作的聚能罩,简称机外聚能罩,它包括外机架(uy0)、外聚能罩(uy1)、整流罩(uy1.2)、整流罩滑杆(uy1.2)、起吊设备(uy2)、上吊车支架(uy2.2)、下吊车支架(uy2.1)、发电机(uy5)、转轴(uy6)、软轴(uy6.5)、联轴器(uy6.2~uy6.4)、稳流器(uy7)、稳流器起吊挂具(uy7.1)、稳流器台(uy7.2)、稳流器外加气囊(uy8)、气源(uy8.1)、防渣网(uy9);其中,外机架(uy0)包括立柱与横梁,立柱与横梁构成矩形的框架,框架成为外聚能罩(uy1)和起吊设备(uy2)的安装支架;以外机架(uy0)的立柱与横梁为安装支架安装了双向的外聚能罩(uy1),两个外聚能罩(uy1)输入口的面法线彼此相差180°,两个外聚能罩(uy1)输入口依靠外机架(uy0)的立柱与横梁而安装,外聚能罩(uy1)输入口的面法线均与水平面保持一致,外聚能罩(uy1)输出端口安装在起吊设备(uy2)的立柱上的横梁上,使得外聚能罩(uy1)输入口与输出口的面法线彼此相差180°,均与水平面保持一致,当外聚能罩(uy1)呈收口状态的小口为输出口,外聚能罩(uy1)的小口端的面积小于稳流器(uy7)的输入口面积,稳流器(uy7)的输入出口的面积大于与之对应的外聚能罩(uy1)的输入出口端的面积,在外聚能罩(uy1)内部安装了整流罩滑杆(uy1.1),整流罩滑杆(uy1.1)的一端固定连接外机架(uy0)的立柱与横梁构成的输入口立面中心,输入口立面中心由固定连接在外机架(uy0)的立柱与横梁的“十字形”支架上,整流罩滑杆(uy1.1)的另一端固定连接外机架(uy0)的横梁与起吊设备(uy2)的立柱上的横梁所构成的输出口立面中心,外聚能罩(uy1)的输出口端立面中心由固定连接在外机架(uy0)的立柱与起吊设备(uy2)的普通下吊车支架(uy2.1)上的横梁的“十字形”支架上,上吊车支架(uy2.2)采用液压缸形式的,吊车支架高度可根据实情调整;整流罩滑杆(uy1.1)呈水平状,整流罩(uy1.2)呈椭圆形,整流罩(uy1.2)纵向滑动地贯穿于整流罩滑杆(uy1.1)上;整流罩(uy1.2)工作时,因流体的推动作用,迎流端的外聚能罩(uy1)流体进口端之整流罩(uy1.2)沿整流罩滑杆(uy1.1)滑动到迎流端的外聚能罩(uy1)流体出口端,将流体导向稳流器(uy7)的边缘,背流端的外聚能罩(uy1)流体进口端的整流罩(uy1.2)沿整流罩滑杆(uy1.1)滑动到背流端的外聚能罩(uy1)流体出口端,让流出稳流器(uy7)的流体拥有更大的导通面积;稳流器(uy7)是一个不需要密封的导流面积不变且不限的管形物,它符合流体力学运动规律的管形物,其管内的管壁上设有控制汇流绕射发电机的导流器和叶轮摆动之弹性保护桩,管形物的两侧的部分管壁设为维修门,维修门以活页形式与管形物连接;汇流绕射装置的导流器(u1)与叶轮安装在稳流器中,导流器(u1)是固定连接在稳流器(uy7)内的,叶轮所固定连接的转轴(uy6)从稳流器(uy7)的顶部设置的通孔穿出与设置在稳流器起吊挂具(uy7.1)顶部横梁上方的发电机(uy5)的转轴(uy6)通过联轴器1(uy6.2)、软轴(uy6.5)、联轴器2(uy6.3)依次连接,在联轴器1(uy6.2)与联轴器2(uy6.3)之间连接了一段软轴(uy6.5),如此之转轴(uy6)在稳流器(uy7)内部一段上固定连接叶轮的辐条(u3);同心安装在导流器(u1)中的叶轮与导流器(u1)一起安装在稳流器(uy7)内部,双向工作的导流器(u1)的输入口与稳流器(uy7)输入出口保持一致;稳流器(uy7)两侧的外管壁上设有定位片(uy7.3),在外机架(uy0)的纵向底梁上设置了稳流器定位槽(uy7.4),当安装好汇流绕射动力机的稳流器(uy7)在自备起吊设备的起吊钩放下时,稳流器定位槽(uy7.4)即可在其定位片(uy7.3)落入稳流器定位槽(uy7.4)内直至落在稳流器托台(uy7.2)上,转轴(u6)的端部通过联轴器3(uy6.4)联接了一个自落位的轴承落入它的轴承座(uy6.1)中,轴承座(uy6.1)设在稳流器托台(uy7.2)上的中心部位;此时,稳流器(uy7)外表面所固定连接的气囊(uy8.1)之气源(uy8)没有工作;无气体充盈而收缩状态的气囊(uy8.1),贴附在稳流器(uy7)的外表面上随之下沉;当需要提起稳流器(uy7)时,气源(uy8)工作而对气囊(uy8.1)充气,在气囊(uy8.1)浮力和起吊设备(uy2)的吊力共同作用下稳流器将独自浮出水面,浮出水面的稳流器即可打开维修门针对汇流绕射动力部分进行维修工作。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011275061.0A CN112943505A (zh) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | 一种汇流绕射法及汇流绕射发电机 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202011275061.0A CN112943505A (zh) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | 一种汇流绕射法及汇流绕射发电机 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112943505A true CN112943505A (zh) | 2021-06-11 |
Family
ID=76234599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202011275061.0A Pending CN112943505A (zh) | 2020-11-05 | 2020-11-05 | 一种汇流绕射法及汇流绕射发电机 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112943505A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113250887A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-13 | 深圳市鑫神科技开发有限公司 | 一种稳态流能发电装置构成法及装置 |
CN114776509A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-22 | 深圳市鑫神科技开发有限公司 | 一种流能泵构成法及流能泵 |
CN117090726A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-21 | 潍坊力创电子科技有限公司 | 一种电力系统机械储能装置 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54142438A (en) * | 1978-04-28 | 1979-11-06 | Hitachi Ltd | Fluid guide apparatus |
CN1623844A (zh) * | 2002-12-05 | 2005-06-08 | 詹姆斯·C·海斯 | 风能助力自行车 |
CN1946934A (zh) * | 2003-12-31 | 2007-04-11 | 恩伟绅公司 | 风力涡轮发动机水平转子构造 |
US20080232957A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-09-25 | Presz Walter M | Wind turbine with mixers and ejectors |
CN101549682A (zh) * | 2004-11-22 | 2009-10-07 | 丛洋 | 减速制动增压系统及能够将制动力再生利用的机动车 |
CN201786534U (zh) * | 2010-09-03 | 2011-04-06 | 湖南山立水电设备制造有限公司 | 一种水轮机导水装置 |
CN103429886A (zh) * | 2011-01-18 | 2013-12-04 | 阿尔斯通再生能源技术公司 | 附属于水力机械的曲线形导管及用于佩尔顿水轮机转轮的分配组件和水力机械 |
CN103925154A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-16 | 武汉理工大学 | 适于风力发电或风力泵浦设备的高效导风装置 |
CN106677980A (zh) * | 2015-11-05 | 2017-05-17 | 黄国彰 | 风力发电用叶片装置 |
CN107642448A (zh) * | 2016-07-21 | 2018-01-30 | 赖融毅 | 低水头大流量川渠水轮机 |
CN107917042A (zh) * | 2017-11-26 | 2018-04-17 | 深圳市鑫神科技开发有限公司 | 一种流能发电法及流能发电机 |
-
2020
- 2020-11-05 CN CN202011275061.0A patent/CN112943505A/zh active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS54142438A (en) * | 1978-04-28 | 1979-11-06 | Hitachi Ltd | Fluid guide apparatus |
CN1623844A (zh) * | 2002-12-05 | 2005-06-08 | 詹姆斯·C·海斯 | 风能助力自行车 |
CN1946934A (zh) * | 2003-12-31 | 2007-04-11 | 恩伟绅公司 | 风力涡轮发动机水平转子构造 |
CN101549682A (zh) * | 2004-11-22 | 2009-10-07 | 丛洋 | 减速制动增压系统及能够将制动力再生利用的机动车 |
US20080232957A1 (en) * | 2007-03-23 | 2008-09-25 | Presz Walter M | Wind turbine with mixers and ejectors |
CN201786534U (zh) * | 2010-09-03 | 2011-04-06 | 湖南山立水电设备制造有限公司 | 一种水轮机导水装置 |
CN103429886A (zh) * | 2011-01-18 | 2013-12-04 | 阿尔斯通再生能源技术公司 | 附属于水力机械的曲线形导管及用于佩尔顿水轮机转轮的分配组件和水力机械 |
CN103925154A (zh) * | 2014-04-17 | 2014-07-16 | 武汉理工大学 | 适于风力发电或风力泵浦设备的高效导风装置 |
CN106677980A (zh) * | 2015-11-05 | 2017-05-17 | 黄国彰 | 风力发电用叶片装置 |
CN107642448A (zh) * | 2016-07-21 | 2018-01-30 | 赖融毅 | 低水头大流量川渠水轮机 |
CN107917042A (zh) * | 2017-11-26 | 2018-04-17 | 深圳市鑫神科技开发有限公司 | 一种流能发电法及流能发电机 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113250887A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-08-13 | 深圳市鑫神科技开发有限公司 | 一种稳态流能发电装置构成法及装置 |
CN113250887B (zh) * | 2021-06-21 | 2024-03-19 | 深圳市鑫神科技开发有限公司 | 一种稳态流能发电装置构成法及装置 |
CN114776509A (zh) * | 2022-03-30 | 2022-07-22 | 深圳市鑫神科技开发有限公司 | 一种流能泵构成法及流能泵 |
CN117090726A (zh) * | 2023-10-16 | 2023-11-21 | 潍坊力创电子科技有限公司 | 一种电力系统机械储能装置 |
CN117090726B (zh) * | 2023-10-16 | 2023-12-15 | 潍坊力创电子科技有限公司 | 一种电力系统机械储能装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112943505A (zh) | 一种汇流绕射法及汇流绕射发电机 | |
JP6257617B2 (ja) | 流れ制御付き垂直軸風車および水車 | |
US9086047B2 (en) | Renewable energy extraction device | |
CA2858649C (en) | Hydraulic power generation apparatus without dam | |
KR20080032187A (ko) | 조수, 강 등과 같은 수류를 이용한 발전 장치 | |
CN101012799A (zh) | 无坝水能发电系统 | |
CN100462553C (zh) | 可调双叶片斗传动链式水轮机 | |
CN103321825A (zh) | 一种叶片姿势可变的潮流能获能水轮机 | |
CN101354004A (zh) | 全能水轮机 | |
CN107237718A (zh) | 一种吸收潮汐能的多级叶轮转动装置 | |
TW201040400A (en) | Fluid flow energy harvester | |
CN109296491A (zh) | 水轮机的多层转轮结构 | |
CN205714570U (zh) | 潮流能发电装置及其导流罩 | |
CN109441691B (zh) | 一种尾水管带整流板混流式水轮机 | |
CN103031826A (zh) | 一种具有汇流泄洪功能的水力驱动装置技术方案 | |
CN106870258B (zh) | 一种江河流叶片可变角水轮发电机组 | |
CN112502892A (zh) | 一种可根据潮汐强弱进行调节的海洋能发电装置 | |
CN209115243U (zh) | 水轮机的多层转轮结构 | |
CN112628081A (zh) | 用于驱动发电装置的万向多级竖直轴水力风力转换机械 | |
WO2010108385A1 (zh) | 发电动力机 | |
US20210207573A1 (en) | Water Current Catcher System for Hydroelectricity Generation | |
CN112901395A (zh) | 一种汇流绕射法及汇流绕射换能机 | |
CN210289992U (zh) | 弯管式转轮及其多喷嘴水轮机 | |
WO2018067076A1 (en) | Water diversion with multiple pipes and rotationally symmetric hydro turbine with multiple inlets | |
CN107304745B (zh) | 潮流能发电装置及其导流罩 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |