CN115030869A - 空气负压气流体发电装置及其工作方法 - Google Patents

空气负压气流体发电装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种空气负压气流体发电装置及其工作方法，空气负压气流体发电装置包括发电装置基座和竖直设在发电装置基座上的空气负压筒体，所述空气负压筒体的外壁面转动连接有多组第一极磁铁块和与第一极磁铁块固定连接的风斗，所述空气负压筒体的内腔中心部同轴设有中心转轴，中心转轴上阵列设有多个内旋转叶片，所述内旋转叶片端部上设有与第一极磁铁块相互作用的第二极磁铁块，所述发电装置基座上整列设有多个进气发电管道，所述进气发电管道的进风口设有风扇叶片，所述风扇叶片与发电机输出端的转动轴固定连接，所述进气发电管道的出风口与空气负压筒体内腔连通，本发明可适用于远洋船舶的电力推进，可减少运输成本。

Description

空气负压气流体发电装置及其工作方法
技术领域：
本发明涉及利用空气负压发电的技术，特别是空气负压气流体发电装置及其工作方法。
背景技术：
近年来世界各国都在重视光伏能发电，风能发电，由于受自然界的影响光伏发电没有太阳光而无法发电，风能发电在没有风时风叶无法驱动发电机发电，即常常因没有风能而停止发电而影响供应电力的生产；水力发电需要拦河筑坝、投资大，以及存在淹没良田、移民等问题，更为重要的是在地震中会产生危险，近代中由于因地震造成水库水电站损坏的现象较为严重，而且水电站因泥沙沉淀导致失去储水发电功能；核能发电、火力发电成本高，同时给空气造成新增污染。
发明内容：
鉴于现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种空气负压气流体发电装置及其工作方法，该空气负压气流体发电装置可以不受地理环境影响、不消耗燃料，更不会污染环境。
本发明空气负压气流体发电装置，其特征在于：包括发电装置基座和竖直设在发电装置基座上的空气负压筒体，所述空气负压筒体的外壁面转动连接有多组第一极磁铁块和与第一极磁铁块固定连接的风斗，所述空气负压筒体的内腔中心部同轴设有中心转轴，中心转轴上阵列设有多个内旋转叶片，所述内旋转叶片端部上设有与第一极磁铁块相互作用的第二极磁铁块，所述发电装置基座上整列设有多个进气发电管道，所述进气发电管道的进风口设有风扇叶片，所述风扇叶片与发电机输出端的转动轴固定连接，所述进气发电管道的出风口与空气负压筒体内腔连通，所述中心转轴的下端依次与变速箱和中心发电机连接。
进一步的，上述空气负压筒体为上部小、下部大的圆锥台形筒体，圆锥台形筒体采用非导磁材料制成。
进一步的，上述风斗为半圆球形的风斗，所述风斗在空气负压筒体的轴向方向上具有多层，每层圆周阵列有多个风斗。
进一步的，上述空气负压筒体的外壁面上设有用于导向第一极磁铁块的槽道，第一极磁铁块呈T字型，所述槽道与T字型第一极磁铁块相互配合，所述风斗连接在T字型第一极磁铁块的端部。
进一步的，上述中心转轴的轴向长度上设有多层，每层阵列设有多个的内旋转叶片，设在内旋转叶片自由端部上的第二极磁铁块呈T字型，空气负压筒体的内壁面上设有用于导向定位T字型第二极磁铁块的内槽道。
进一步的，上述进气发电管道呈弧形，其进风口位置低于出风口位置，进风口直径小于出风口，在靠近进风口的位置设有支撑转动轴的支架，在靠近出风口的位置设有进风量调节阀。
进一步的，上述变速箱与中心发电机之间设有把中心发电机发出的电能以低压升为高压的电源调节器。
进一步的，上述空气负压筒体的高度为30m—120m，上口直径6-15m，下口直径12m—30m。
本发明空气负压气流体发电装置的工作方法，其特征在于：所述空气负压气流体发电装置包括发电装置基座和竖直设在发电装置基座上的空气负压筒体，所述空气负压筒体的外壁面转动连接有多组第一极磁铁块和与第一极磁铁块固定连接的风斗，所述空气负压筒体的内腔中心部同轴设有中心转轴，中心转轴上阵列设有多个内旋转叶片，所述内旋转叶片端部上设有与第一极磁铁块相互作用的第二极磁铁块，所述发电装置基座上整列设有多个进气发电管道，所述进气发电管道的进风口设有风扇叶片，所述风扇叶片与发电机输出端的转动轴固定连接，所述进气发电管道的出风口与空气负压筒体内腔连通，所述中心转轴的下端依次与变速箱和中心发电机连接；工作时，自然风吹动风斗并带动第一极磁铁块绕空气负压筒体转动，在第一极磁铁块的作用下，第二极磁铁块随之转动，并带动中心转轴和其上的内旋转叶片转动，空气负压筒体内的空气从下部往上部吹动，使空气负压筒体内腔产生负压，促使在发电装置基座体外的空气从进气发电管道的进风口进入，在经过进气发电管道及其上的出风口后进入空气负压筒体内腔，在空气进入进气发电管道的进风口时，风扇叶片被驱动转动，进而驱动转动轴和发电机动作，实现发电机发电，在第二极磁铁块和内旋转叶片转动时，带动中心转轴转动，进而带动中心发电机发电。
进一步的，上述风斗为半圆球形的风斗，所述风斗在空气负压筒体的轴向方向上具有多层，每层圆周阵列有多个风斗；所述空气负压筒体的外壁面上设有用于导向第一极磁铁块的槽道，第一极磁铁块呈T字型，所述槽道与T字型第一极磁铁块相互配合，所述风斗连接在T字型第一极磁铁块的端部，所述中心转轴的轴向长度上设有多层，每层阵列设有多个的内旋转叶片，设在内旋转叶片自由端部上的第二极磁铁块呈T字型，空气负压筒体的内壁面上设有用于导向定位T字型第二极磁铁块的内槽道；在风斗受风吹动时，带动T字型第一极磁铁块沿槽道绕空气负压筒体的中心轴转动，由于T字型第二极磁铁块与T字型第一极磁铁块的相互磁吸作用，使T字型第二极磁铁块沿内槽道绕空气负压筒体的中心轴转动，也带动内旋转叶片和中心转轴转动。
本发明的优点：本申请可以在沿海湖泊不占用农用耕地的荒地和山地、沙漠地上建立该空气负压发电装置（电站）电厂，也适用于世界上缺少电力的国家，投资少见效快；并且本发明创造可适用于远洋船舶的电力推进，可减少运输成本。
附图说明：
图1是本发明的主视剖面构造示意图；
图2是图1中基座位置的俯视构造示意图；
图3是图1中空气负压筒体的剖面构造示意图。
具体实施方式：
本发明空气负压气流体发电装置包括发电装置基座1和竖直设在发电装置基座1上的空气负压筒体2，该发电装置基座1是坚实的基座，其可以混凝土制成的基座，空气负压筒体2为上部小、下部大的圆锥台形筒体，圆锥台形筒体采用非导磁材料制成，空气负压筒体的高度为30m—120m，上口直径6-15m，下口直径12m—30m，对于一般的电站高度可以为30m—60m，中大型电站一般在80m—120m左右。
空气负压筒体2的外壁面转动连接有多组第一极磁铁块3和与第一极磁铁块3固定连接的风斗4，上述风斗为半圆球形的风斗，所述风斗在空气负压筒体的轴向方向上具有多层，每层圆周阵列有多个风斗，根据测试，在圆周方向上可以设有8-20组的风斗，在空气负压筒体2的轴向上，每间隔50-150厘米设置一层用于安装第一极磁铁块3和风斗4的槽道。
空气负压筒体2的内腔中心部同轴设有中心转轴5，中心转轴5上阵列设有多个内旋转叶片6，内旋转叶片6的设计是使其在中心转轴驱动下，朝向上口吹风，所述内旋转叶片6端部上设有与第一极磁铁块3相互作用的第二极磁铁块7，即第一极磁铁块3为S极时，第二极磁铁块7为N极，第一极磁铁块3为N极时，第二极磁铁块7为S极。
发电装置基座1上整列设有多个进气发电管道8，通常可以为6-12个，较佳采用8组进气发电管道8，进气发电管道8呈弧形，其进风口位置低于出风口位置，进风口直径小于出风口，进气发电管道8安装在发电装置基座1上后，其截面呈拐角处为弧状的L型。
进气发电管道8的进风口设有风扇叶片9，所述风扇叶片9与发电机输出端的转动轴10固定连接，所述进气发电管道的出风口11与空气负压筒体2内腔连通，在风扇叶片9受风后转动，实现对转动轴10驱动转动，进而实现发电机17的发电；在靠近进风口的位置设有支撑转动轴10的支架14，在靠近出风口的位置设有进风量调节阀15，通过进风量调节阀15的调节，实现对进风量进行控制；上述中心转轴5的下端依次与变速箱12和中心发电机13连接，变速箱与中心发电机之间设有把中心发电机发出的电能以低压升为高压的电源调节器16。
为了设计合理，上述空气负压筒体的外壁面上设有用于导向第一极磁铁块的槽道18，第一极磁铁块呈T字型，所述槽道与T字型第一极磁铁块相互配合，所述风斗连接在T字型第一极磁铁块的端部，槽道18的形状可以与T字型第一极磁铁块的形状相吻合。
上述中心转轴的轴向长度上设有多层，每层阵列设有多个的内旋转叶片，设在内旋转叶片自由端部上的第二极磁铁块呈T字型，空气负压筒体的内壁面上设有用于导向定位T字型第二极磁铁块的内槽道19，内槽道19的形状可以与T字型第二极磁铁块的形状相吻合。
本发明空气负压气流体发电装置的工作方法，所述空气负压气流体发电装置包括发电装置基座和竖直设在发电装置基座上的空气负压筒体，所述空气负压筒体的外壁面转动连接有多组第一极磁铁块和与第一极磁铁块固定连接的风斗，所述空气负压筒体的内腔中心部同轴设有中心转轴，中心转轴上阵列设有多个内旋转叶片，所述内旋转叶片端部上设有与第一极磁铁块相互作用的第二极磁铁块，所述发电装置基座上整列设有多个进气发电管道，所述进气发电管道的进风口设有风扇叶片，所述风扇叶片与发电机输出端的转动轴固定连接，所述进气发电管道的出风口与空气负压筒体内腔连通，所述中心转轴的下端依次与变速箱和中心发电机连接；工作时，自然风吹动风斗并带动第一极磁铁块绕空气负压筒体转动，在第一极磁铁块的作用下，第二极磁铁块随之转动，并带动中心转轴和其上的内旋转叶片转动，空气负压筒体内的空气从下部往上部吹动，使空气负压筒体内腔产生负压，促使在发电装置基座体外的空气从进气发电管道的进风口进入，在经过进气发电管道及其上的出风口后进入空气负压筒体内腔，在空气进入进气发电管道的进风口时，风扇叶片被驱动转动，进而驱动转动轴和发电机动作，实现发电机发电，在第二极磁铁块和内旋转叶片转动时，带动中心转轴转动，进而带动中心发电机发电。
进一步的，上述风斗为半圆球形的风斗，所述风斗在空气负压筒体的轴向方向上具有多层，每层圆周阵列有多个风斗；所述空气负压筒体的外壁面上设有用于导向第一极磁铁块的槽道，第一极磁铁块呈T字型，所述槽道与T字型第一极磁铁块相互配合，所述风斗连接在T字型第一极磁铁块的端部，所述中心转轴的轴向长度上设有多层，每层阵列设有多个的内旋转叶片，设在内旋转叶片自由端部上的第二极磁铁块呈T字型，空气负压筒体的内壁面上设有用于导向定位T字型第二极磁铁块的内槽道；在风斗受风吹动时，带动T字型第一极磁铁块沿槽道绕空气负压筒体的中心轴转动，由于T字型第二极磁铁块与T字型第一极磁铁块的相互磁吸作用，使T字型第二极磁铁块沿内槽道绕空气负压筒体的中心轴转动，也带动内旋转叶片和中心转轴转动。
本发明是对文丘里效应漏斗式发电、风能叶片发电作进一步改进创造获得，本发明创造通过如下设计实现：1、负压圆形筒体上口小，下面口径大，具有一定的高度，一般为30m—60m的高度，中大型电站一般在80m—120m左右，上口直径6m，下面底部12m—16m；2、进气发电管道8内安装风扇叶片9，当空气流进入管道内产生一定的流速，驱动叶片旋转带动转动轴10，并作为所连接发电机发电的动力源；3、进气发电管道8内风扇型叶片9是驱动发电机发电的重要手段，叶片设计为双轮对转型叶片，呈左右式旋转，提高进气风能利用率，叶片螺矩前后是不对称设计，提高风能效率；4、中心发电机13是空气负压流体转化电能的重要工具，由于空气负压桶内产生负压，桶内底部对外产生较大的负压差，周边的空气被吸入空气管道，流入空气负压桶内产生流速驱动风扇型叶片9旋转而产生发电机17发电的效能；5、进风量调节阀15是控制空气负压桶内的气体压力与进气流速而安装的，是一种根据不同的空气负压桶内压力调整进气量速度而设定，也是保证气流速平稳正常运行发电功能的调节器；6、空气负压风桶内中心转轴5驱动的中心发电机，该装置功率来源于空气负压进气管道流入桶内的气流体往上抽吸流动产生的动力，空气负压桶外因受风能驱动风斗旋转链接桶内叶片旋转产生负压，旋转驱动发电机发电；7、风斗4是一种空气能负压辅助发电功能，当有风能时风吹动风斗设置驱动桶内叶片产生桶内高负压强差增大，风斗是半圆形，一面兜风一面迎风，为圆球形，从而可减少风的阻力；8、空气负压桶内循环旋转磁铁S极（第一极磁铁块3）是与空气负压桶外N极磁铁（第二极磁铁块7）相互吸力通过外力驱动空气负压桶内叶片产生桶内高负压力气体上升，产生较大的压力差；9、外转盘旋转N极磁铁，是桶外壁风斗支架靠近桶壁处安装的N极磁铁与桶内S极磁铁产生相互吸力的装置，在自然风能驱动风斗时产生旋转时相吸N极磁铁吸力的作用驱动桶内叶片同步旋转；10、空气负压桶内中心转轴是安装N个风叶片的中心轴，其长度与空气能负压桶长度基本上一致；11、空气负压筒体内旋转叶片从底部往高处设有N级层叶片，每级层次旋转叶片的螺矩也是不同的，叶片的面积也是不一样的，同步旋转时空气负压桶内产生高负压强差作用，空气负压桶外气流进入桶内加速对外抽吸气流体的速度；12、空气负压流体桶发电装置基座，是矗立在电站地基上，能承受台风强度的基座，地基材料用混凝土等为理想地基材料；13、空气负压能转换电能进入电源调节器16，从低的电压升为高压电输出功能，电源调节首先输入空气能负压流体产生的电能，从变压器调节升为高压输出，14、空气负压桶内中心传动轴变速箱，是连接发电机的变速增速箱，根据空气负压桶内气压调整变速箱的转速保持发电机正常发电功能的装置；15、进气管道风力发电机支座，该装置支撑进气管道的支架，主要用于管道稳定性；16、风扇叶片9传动轴支架，该支架是风扇叶片9旋转驱动转动轴10起支撑发电机的支架；17、空气进气管道内的转动轴10是叶片产生空气流通旋转连接发电机的传动轴。
本发明创造特点是可以在沿海湖泊不占用农用耕地的荒地和山地、沙漠地上建立新能源空气负压发电装置（电站）电厂，并可适用于世界上缺少电力的国家，投资少见效快；本发明创造并可适用于远洋船舶发展的电力推进，减少运输成本，是一次新的能源技术革命。
本发明创造技术对发展城乡电力网，特别在边远山区建立电站，可广泛应用于农业抽水灌溉、船舶推进的电力装置，有着重大的开发价值；对世界上各国缺电地区空气负压发电装置是一种投资少、无消耗能源的发电装置，不产生噪声，无污染环境，制造安装周期短，根据不同的电力需要可以设计10万千瓦、50万千瓦、100万千瓦，中大型可以建立500万千瓦的空气负压电厂；其投资成本还不到风能发电的30%，水力发电的10%；现有光伏发电厂建设规模10万千瓦就需要土地面积3700亩，而空气负压能发电装置仅仅需要100亩，占用土地面积不到光伏发电的5%，经济性能优越，安全可靠，不受自然环境的影响，对于发展江湖海洋漂浮体式空气负压能发电工程具有重大的开发价值，地球表面空气负压能是一种取之不尽用之竭的新能源。
本发明创造具有创造性、新颖性、实用性；创造性，利用空气负压气流体压强差发电，同时利用自然风能加速空气负压桶内压力差，加大形成更大的负压差；新颖性，不受地理环境影响，可以广泛应用建立电站的设施，更可以应用于船舶电力推进，不消耗燃油，更不会污染海洋环境，是一种清洁电力源；在空气负压差发电的同时，利用自然风能风斗助推加大空气负压桶内气压差的变化，从而进一步应用生态能源的资源；实用性，本发明创造最大的优势是发电成本低廉，造价低，不消耗任何能源，与核能发电、太阳能发电、风能发电、水力发电、火力发电相比成本低，使用价值高，并可以广泛应用于远洋船舶运输电力推进装置，是一项新能源的革命。

Claims (10)

1.一种空气负压气流体发电装置，其特征在于：包括发电装置基座和竖直设在发电装置基座上的空气负压筒体，所述空气负压筒体的外壁面转动连接有多组第一极磁铁块和与第一极磁铁块固定连接的风斗，所述空气负压筒体的内腔中心部同轴设有中心转轴，中心转轴上阵列设有多个内旋转叶片，所述内旋转叶片端部上设有与第一极磁铁块相互作用的第二极磁铁块，所述发电装置基座上整列设有多个进气发电管道，所述进气发电管道的进风口设有风扇叶片，所述风扇叶片与发电机输出端的转动轴固定连接，所述进气发电管道的出风口与空气负压筒体内腔连通，所述中心转轴的下端依次与变速箱和中心发电机连接。
2.根据权利要求1所述的空气负压气流体发电装置，其特征在于：所述空气负压筒体为上部小、下部大的圆锥台形筒体，圆锥台形筒体采用非导磁材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的空气负压气流体发电装置，其特征在于：所述风斗为半圆球形的风斗，所述风斗在空气负压筒体的轴向方向上具有多层，每层圆周阵列有多个风斗。
4.根据权利要求3所述的空气负压气流体发电装置，其特征在于：所述空气负压筒体的外壁面上设有用于导向第一极磁铁块的槽道，第一极磁铁块呈T字型，所述槽道与T字型第一极磁铁块相互配合，所述风斗连接在T字型第一极磁铁块的端部。
5.根据权利要求4所述的空气负压气流体发电装置，其特征在于：所述中心转轴的轴向长度上设有多层，每层阵列设有多个的内旋转叶片，设在内旋转叶片自由端部上的第二极磁铁块呈T字型，空气负压筒体的内壁面上设有用于导向定位T字型第二极磁铁块的内槽道。
6.根据权利要求5所述的空气负压气流体发电装置，其特征在于：所述进气发电管道呈弧形，其进风口位置低于出风口位置，进风口直径小于出风口，在靠近进风口的位置设有支撑转动轴的支架，在靠近出风口的位置设有进风量调节阀。
7.根据权利要求6所述的空气负压气流体发电装置，其特征在于：所述变速箱与中心发电机之间设有把中心发电机发出的电能以低压升为高压的电源调节器。
8.根据权利要求6所述的空气负压气流体发电装置，其特征在于：所述空气负压筒体的高度为30m—120m，上口直径6-15m，下口直径12m—30m。
9.一种空气负压气流体发电装置的工作方法，其特征在于：所述空气负压气流体发电装置包括发电装置基座和竖直设在发电装置基座上的空气负压筒体，所述空气负压筒体的外壁面转动连接有多组第一极磁铁块和与第一极磁铁块固定连接的风斗，所述空气负压筒体的内腔中心部同轴设有中心转轴，中心转轴上阵列设有多个内旋转叶片，所述内旋转叶片端部上设有与第一极磁铁块相互作用的第二极磁铁块，所述发电装置基座上整列设有多个进气发电管道，所述进气发电管道的进风口设有风扇叶片，所述风扇叶片与发电机输出端的转动轴固定连接，所述进气发电管道的出风口与空气负压筒体内腔连通，所述中心转轴的下端依次与变速箱和中心发电机连接；工作时，自然风吹动风斗并带动第一极磁铁块绕空气负压筒体转动，在第一极磁铁块的作用下，第二极磁铁块随之转动，并带动中心转轴和其上的内旋转叶片转动，空气负压筒体内的空气从下部往上部吹动，使空气负压筒体内腔产生负压，促使在发电装置基座体外的空气从进气发电管道的进风口进入，在经过进气发电管道及其上的出风口后进入空气负压筒体内腔，在空气进入进气发电管道的进风口时，风扇叶片被驱动转动，进而驱动转动轴和发电机动作，实现发电机发电，在第二极磁铁块和内旋转叶片转动时，带动中心转轴转动，进而带动中心发电机发电。
10.根据权利要求9所述空气负压气流体发电装置的工作方法，其特征在于：所述风斗为半圆球形的风斗，所述风斗在空气负压筒体的轴向方向上具有多层，每层圆周阵列有多个风斗；所述空气负压筒体的外壁面上设有用于导向第一极磁铁块的槽道，第一极磁铁块呈T字型，所述槽道与T字型第一极磁铁块相互配合，所述风斗连接在T字型第一极磁铁块的端部，所述中心转轴的轴向长度上设有多层，每层阵列设有多个的内旋转叶片，设在内旋转叶片自由端部上的第二极磁铁块呈T字型，空气负压筒体的内壁面上设有用于导向定位T字型第二极磁铁块的内槽道；在风斗受风吹动时，带动T字型第一极磁铁块沿槽道绕空气负压筒体的中心轴转动，由于T字型第二极磁铁块与T字型第一极磁铁块的相互磁吸作用，使T字型第二极磁铁块沿内槽道绕空气负压筒体的中心轴转动，也带动内旋转叶片和中心转轴转动。
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