專利名稱：能量發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于從運動流體產(chǎn)生諸如電力之類能量的發(fā)生器，例如風(fēng)力發(fā)電 機(或風(fēng)力發(fā)生器)或水力發(fā)電機，即具體是能夠?qū)⑦\動流體的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置。
背景技術(shù)：
已提出各種風(fēng)力發(fā)電機。多數(shù)風(fēng)力發(fā)電機包括旋轉(zhuǎn)推進(jìn)器，該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器由風(fēng)驅(qū) 動旋轉(zhuǎn)，并驅(qū)動電力產(chǎn)生裝置。具體從文獻(xiàn)W082/00321中已知一種風(fēng)力發(fā)電機，該風(fēng)力發(fā)電機包括放置在形成 氣流管道的兩個面板之間的隔膜，隔膜在沿與隔膜平面內(nèi)切并垂直于氣流方向的方向的張 力下保持在兩個面板之間，從而在通過面板之間的風(fēng)作用下經(jīng)受橫向變形。隔膜是織物并 包括板條，這些板條沿隔膜的兩個相對邊緣設(shè)置，并通過系結(jié)附連于支承結(jié)構(gòu)。在通過兩個 面板的風(fēng)作用下，該隔膜變?yōu)闄M向振動的基座，且隔膜的中心部分的橫向運動用于對電力 產(chǎn)生裝置進(jìn)行致動。發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)效率的隔膜發(fā)生器。

發(fā)明內(nèi)容
為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提供一種用于從運動流體產(chǎn)生能量的發(fā)生器，該發(fā)生器包 括管道，管道的壁包括兩個面板，隔膜放置在兩個面板之間，從而經(jīng)受穿過兩個面板之間的 流體流的作用，該發(fā)生器的特征在于，這兩個面板發(fā)散，從而使隔膜在呈行波形式的流體流 的作用下變形，該行波從隔膜的前緣朝隔膜的后緣運動，從而驅(qū)動隔膜的后緣橫向振動，利 用所述運動的裝置聯(lián)接于所述后緣。流體在其行進(jìn)時的作用使行波放大，該行波從位于管道進(jìn)口處的隔膜前緣朝位于 管道出口處的隔膜后緣運動，從而驅(qū)動隔膜后緣橫向振動，該橫向振動對利用該運動的裝 置進(jìn)行致動，該裝置例如是電力產(chǎn)生裝置。流體和波狀隔膜之間的聯(lián)接產(chǎn)生壓力場和壓力 場生成物，該壓力場與波一起行進(jìn)，而該壓力場生成物施加于隔膜并且與波一起行進(jìn)。面板 對由壓力差所產(chǎn)生的力進(jìn)行加強。由于由作為波傳播速度的函數(shù)的壓力來執(zhí)行工作，因而 流體的機械能傳遞至隔膜，而這伴隨著風(fēng)力發(fā)生器本體中的流體平均壓力減小。對波傳播 速度進(jìn)行調(diào)制和優(yōu)化，從而使來自流體的能量恢復(fù)最大化，而這通過用于使隔膜張緊的裝 置來進(jìn)行。行波與在隔膜上行進(jìn)時的機械能、變形能以及動能相對應(yīng)。這些波在行進(jìn)時由 于從流體傳遞至隔膜的機械能而彼此機械地加強，由此使變形振幅增大，致使隔膜的機械 特性沿其長度較低程度地變化；如果機械特性沿隔膜長度變化，則振幅變化會較小。在管道 的進(jìn)口和出口之間的壓力差中發(fā)現(xiàn)從流體傳遞能量到隔膜的結(jié)果，而所傳遞的動力是壓力 差乘以流體流量的積。在隔膜的各側(cè)上行進(jìn)的壓力場使管道的進(jìn)口壓力連接于管道的出口 壓力。在后緣處，到達(dá)該后緣的波已使所有已沿波的通路從流體傳遞至隔膜的機械能積聚， 并且隔膜的后緣對電力產(chǎn)生裝置進(jìn)行致動，該電力產(chǎn)生裝置用于使機械能轉(zhuǎn)換為電能。
由于此種發(fā)生器技術(shù)無論流量如何都具有良好的閉塞性(occlusivity)，因而該 發(fā)生器技術(shù)提供各種優(yōu)點，例如高水平的氣流或水流效率、較佳的瞬間操作效率(甚至在 低流量下)。此種發(fā)生器在持續(xù)使用過程中還提供較佳效率，這是由于該發(fā)生器具有較小的 慣性和較短的響應(yīng)時間，這使該發(fā)生器能即使在速度較低的條件下從流體流恢復(fù)能量，并 且能適應(yīng)于高風(fēng)速，并遵循陣風(fēng)時的速度變化。


圖1是根據(jù)本發(fā)明原理的風(fēng)力發(fā)電機的示意縱剖視圖；圖2是本發(fā)明第一具體實施例中的風(fēng)力發(fā)電機的剖切立體圖；圖3是本發(fā)明第二具體實施例中的風(fēng)力發(fā)電機的剖切立體圖；圖4是本發(fā)明第二具體實施例中一變型的分解立體圖；圖5是本發(fā)明第三具體實施例中的風(fēng)力發(fā)電機的分解立體圖。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)電機設(shè)置成從運動流體產(chǎn)生電力。在下文描述中，所考慮的流體是空 氣，從而所描述的發(fā)電機是風(fēng)力發(fā)電機。然而，無需贅述的是，本發(fā)明應(yīng)用于從其它流體 (例如，從水)產(chǎn)生電力的發(fā)電機。參照圖1來解釋本發(fā)明的原理。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)電機包括放置在發(fā)電機本體10中的波狀隔膜5，該本體 在發(fā)電機本體10的進(jìn)口 2和出口 3之間限定氣流管道。隔膜5分別在本體10的進(jìn)口 2和出口 3處具有前緣6和后緣7。后緣7連接于電
力產(chǎn)生裝置。隔膜5的前緣6經(jīng)受張力Tl，而后緣7經(jīng)受張力T2，從而該隔膜在沿通道流動的 氣流作用下波動。張力Tl和T2確定為隔膜5中波所希望傳播速度的函數(shù)，而張力值中的 差將隔膜對于氣流的阻力確定為投影到平行于風(fēng)向的縱向軸線上的壓力的結(jié)果。隔膜5放置在本體10的發(fā)散部分中。該部分將形狀設(shè)計成與波在行進(jìn)時的振幅 包絡(luò)線匹配。隔膜的機械特性用于使波的傳播速度總是小于通過本體的流速。下文更詳細(xì)地描述本發(fā)明的發(fā)電機。圖2所示的發(fā)電機包括具有兩個垂直面板1的本體10，這兩個垂直面板設(shè)置成面 向彼此，從而自發(fā)電機的進(jìn)口 2朝發(fā)電機的出口 3發(fā)散。因此，面板1限定管道，并且它們 具有在進(jìn)口 2和出口 3之間延伸的邊緣，且它們由壁連接在一起。隔膜5在面板1之間延伸，該隔膜具有前緣6和后緣7，前緣在發(fā)電機的進(jìn)口 2旁， 而后緣在發(fā)電機的出口 3旁。在該示例中，將隔膜5考慮為如下材料的板該材料可變形成 至少繞垂直軸線彎曲。該材料可以是織物、復(fù)合材料或?qū)嶋H上是彈性體。由圖2中箭頭8 所示的張力裝置作用在隔膜5的前緣6和后緣7上，以使隔膜在張力下保持于垂直平面中。 在由面板1引導(dǎo)的風(fēng)的作用下，隔膜5開始振動并變?yōu)樾胁ǖ幕撔胁ㄑ馗裟ぴ谄淝熬?6和后緣7之間傳播。雖然前緣6處的橫向運動(由雙頭箭頭表示)保持相對較小，然而后 緣7處的橫向運動較大，并且適合于致動電力產(chǎn)生裝置。后緣7連接于具有永磁體的芯部 11，并用于使所述芯部11在線圈12內(nèi)部運動，由此具有在線圈12的終端處產(chǎn)生電力的效果。圖3所示的發(fā)電機類似于圖1和圖2所示的發(fā)電機，除了該示例中的隔膜15由繞 垂直軸線彼此鉸接的板16構(gòu)成以外。隔膜15總地類似于隔膜5而工作并傳送行波，該行 波從隔膜的前緣運動至隔膜的后緣。圖4所示的發(fā)電機類似于圖3所示的發(fā)電機，除了隔膜15由固定于可變形結(jié)構(gòu)的 板16制成以外，在此，彈性元件適合于傳送由氣流產(chǎn)生的行波。彈性元件的特性可有利地 沿隔膜的工作長度而變化，從而對波相對于氣流的傳播速度進(jìn)行優(yōu)化。因此，該彈性元件攜 帶附連點，這些附連點用于將張力施加于發(fā)電機，并且用于聯(lián)接于發(fā)電機。該示例中的彈性 元件由兩個板條17制成，這兩個板條使條板16的端部配合在其中。在圖5所示的發(fā)電機中，這些條板16在它們的中心固定于彈性元件，該彈性元件 在該示例中由彈性扭桿18形成，該彈性扭桿是呈角振動形式行波的基座，從而行波的振幅 是角振幅。彈性扭桿18的特性也可沿隔膜的工作長度而變化。在該示例中，發(fā)電機將扭矩乘 以扭桿18的角速度的積轉(zhuǎn)換為電能。本發(fā)明并不局限于以上的描述，而是覆蓋落入權(quán)利要求書所限定范圍內(nèi)的任何變型?？扇鐖D所示垂直地操作發(fā)電機，但也可水平地操作發(fā)電機。具體地說，在所示的實施例中，可使發(fā)電機裝備有脈沖致動器，該脈沖致動器聯(lián)接 于隔膜的前緣并具有啟動隔膜波動的功能，由此當(dāng)隔膜經(jīng)受流體流作用時，可易于建立行 波條件。該隔膜可具有各種結(jié)構(gòu)，并且可由可選地可彈性變形的材料的板構(gòu)成，且該隔膜 可由多個條板構(gòu)成，這些條板彼此直接鉸接或者由可選地可彈性變形的結(jié)構(gòu)固定在一起。電力產(chǎn)生裝置可由諸如機械裝置之類的利用隔膜運動的其它裝置所替代?？蓪⑵D(zhuǎn)器附加于管道的上游和/或下游，從而作用在由流體所輸送的液壓或氣 流動力上，具體地說以使管道的進(jìn)口和出口之間的壓力差增大。例如，偏轉(zhuǎn)器19(圖1中示 出)可安裝在管道進(jìn)口處，以增大進(jìn)入管道中的流體量。
權(quán)利要求
1.一種用于從運動流體產(chǎn)生能量的發(fā)生器，所述發(fā)生器包括管道，所述管道的壁包括 兩個面板(1)，隔膜(5 ；15)放置在兩個面板之間，從而經(jīng)受穿過所述兩個面板之間的流體 流的作用，所述發(fā)生器的特征在于，所述兩個面板發(fā)散，從而使所述隔膜在呈行波形式的流 體流的作用下變形，所述行波從所述隔膜的前緣(6)朝所述隔膜的后緣(7)運動，從而驅(qū)動 所述隔膜的后緣橫向振動，利用所述運動的裝置(11、12)聯(lián)接于所述后緣。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)生器，其特征在于，所述隔膜(5)由可變形材料的板構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)生器，其特征在于，所述隔膜(5)由可彈性變形材料的板構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)生器，其特征在于，所述隔膜(15)包括多個彼此鉸接的條板 (16)。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)生器，其特征在于，所述隔膜(15)包括多個固定于可變形結(jié) 構(gòu)的條板(16)，所述可變形結(jié)構(gòu)是行波的基座。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)生器，其特征在于，所述可變形結(jié)構(gòu)是彈性的。
7.如權(quán)利要求5所述的發(fā)生器，其特征在于，所述可變形結(jié)構(gòu)繞軸線振動。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)生器，其特征在于，所述發(fā)生器包括偏轉(zhuǎn)器(19)，所述偏轉(zhuǎn)器 安裝在所述管道的上游和/或下游，從而使由所述流體輸送的動力增大。
全文摘要
一種從運動流體產(chǎn)生電力的發(fā)電機，該發(fā)電機包括管道，管道由兩個端板(1)分隔，隔膜(5)放置在兩個端板之間，從而該隔膜可經(jīng)受進(jìn)入兩個端板之間的流體流的作用，該發(fā)電機的特征在于，這兩個端板發(fā)散，從而使隔膜在呈行波形式的流體流的作用下變形，行波從隔膜的前緣(6)朝隔膜的后緣(7)運動，從而驅(qū)動隔膜的后緣橫向振動，利用所述運動的裝置(11、12)聯(lián)接于所述后緣。
文檔編號F03D5/00GK102112736SQ200980130943
公開日2011年6月29日 申請日期2009年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者讓·巴蒂斯特·德勒韋 申請人:讓·巴蒂斯特·德勒韋