專利名稱：輪狀風(fēng)葉輪、風(fēng)力發(fā)電裝置及人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣流能-機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換裝置，更具體地說(shuō)是涉及一種輪狀風(fēng)葉輪和應(yīng)用有該輪狀風(fēng)葉輪的風(fēng)力發(fā)電裝置及人造空氣流發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
隨著人類對(duì)電能的需求的日益增大，電能成為人類生產(chǎn)生活活動(dòng)最主要的動(dòng)力來(lái)源。但是，過(guò)度使用燃料制取電能，已使得氣候出現(xiàn)異常。長(zhǎng)此以往，人類將不得不面對(duì)大自然的報(bào)復(fù)，并將付出越來(lái)越慘重的代價(jià)。自然界中有許多種已知且取之不盡用之不竭的能源。怎樣更簡(jiǎn)便地、與自然友善親和地來(lái)開發(fā)利用這些能源，是人類一直努力的方向?，F(xiàn)有的氣流發(fā)電，主要采用渦輪發(fā)電機(jī)組或風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，但二者均要求氣流有較高的流速，否則就會(huì)產(chǎn)生推力不夠、風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率低甚至無(wú)法轉(zhuǎn)換的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)研究分析，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)雖然氣流對(duì)渦輪風(fēng)葉及風(fēng)力葉片的葉尾到軸心的作用力一致，但根據(jù)杠桿原理，葉尾部分到軸心部分將氣流對(duì)葉片的沖力轉(zhuǎn)化為推力的效率是遞減的。換句話而言，葉片處于離徑向軸心的越遠(yuǎn)處，具有越大的將氣流的作用力轉(zhuǎn)換成對(duì)動(dòng)力輸出軸的推動(dòng)力的風(fēng)力轉(zhuǎn)換效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的第一目的，即在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率高的輪狀風(fēng)葉輪。本實(shí)用新型的第二目的，在于提供一種應(yīng)該有上述輪狀風(fēng)葉輪的風(fēng)力發(fā)電裝置。本實(shí)用新型的第三目的，在于提供一種人造空氣流發(fā)電裝置。一、輪狀風(fēng)葉輪本實(shí)用新型所述的輪狀風(fēng)葉輪，是指輪圈上設(shè)有風(fēng)葉葉片的輪狀體，該輪狀體及其輪圈的具體形狀不限。本實(shí)用新型輪狀風(fēng)葉輪的技術(shù)方案包括有葉片、輪圈、輻條及動(dòng)力輸出軸，所述輪圈通過(guò)所述輻條固定在位于輪狀風(fēng)葉輪徑向中部的動(dòng)力輸出軸上；所述葉片有多個(gè)，均布固定于所述輪圈上；所述輪圈的直徑，大于所述葉片的徑向長(zhǎng)度。所述葉片，可固定于所述輪圈的內(nèi)周，和/或，外周，和/或，輪圈的其它任一側(cè)面或側(cè)緣上。所述葉片的形狀、大小、安裝方向及角度，可依現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)及采用。采用本輪狀風(fēng)葉輪結(jié)構(gòu)，由于所有葉片的受風(fēng)面均設(shè)計(jì)處于輪狀風(fēng)葉輪徑向離軸心的盡量遠(yuǎn)處，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以將氣流的作用力轉(zhuǎn)換成對(duì)葉片的更大推動(dòng)力；同時(shí)，與現(xiàn)有的葉片安裝在軸部相比，由于葉片是安裝在輪圈上，輪圈上有更多的安裝空間使得便于安裝數(shù)量更多的葉片，進(jìn)而可增加葉片的總受風(fēng)面積，從而，本輪狀風(fēng)葉輪的引入， 可使現(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)力轉(zhuǎn)換效率得到顯著提高。二、風(fēng)力發(fā)電裝置本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電裝置，包括有氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元及機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元，其特別之處在于，所述氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元采用為上述方案中所述的輪狀風(fēng)葉輪，所述輪狀風(fēng)葉輪的動(dòng)力輸出軸與所述機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元相連即可。本風(fēng)力發(fā)電裝置的其它部份，可采用現(xiàn)有技術(shù)。三、人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)本實(shí)用新型人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，包括有柱筒和將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置；所述將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置具有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，該進(jìn)風(fēng)口即為本人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的總進(jìn)風(fēng)口 ；所述柱筒，為處于直立或大致斜立狀態(tài)的柱狀中空筒體，并具有平整光滑或大致平整光滑的內(nèi)表面；所述柱筒的兩端，分別設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口 ；所述將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置的出風(fēng)口，通過(guò)連通管道與所述柱筒的進(jìn)風(fēng)口相連通；所述柱筒，為單筒單節(jié)形式的單柱筒，或者，是由若干個(gè)所述單柱筒串接連通而成的柱筒串；或者，是多個(gè)所述單柱筒或柱筒串或由這二者的組合組成的柱筒群；所述柱筒群具有共用的一個(gè)或多個(gè)最終出風(fēng)口 ；所述單柱筒、柱筒串、柱筒群的最終出風(fēng)口的總截面積，遠(yuǎn)大于所述系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口的截面積；在所述柱筒內(nèi)或者所述連通管道內(nèi)，設(shè)有對(duì)被自然抽吸入所述柱筒內(nèi)的自然溫度的空氣進(jìn)行加熱和/或冷卻的結(jié)構(gòu)單元；所述將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置包括有氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元及機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元，所述氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元采用上文所述的輪狀風(fēng)葉輪，所述輪狀風(fēng)葉輪的動(dòng)力輸出軸與所述機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元相連；所述柱筒最終出風(fēng)口與系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口之間的垂直高度，為幾十米至一百米。所述對(duì)吸入所述柱筒內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱的結(jié)構(gòu)單元，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用，選擇采用陽(yáng)光采集單元或熱交換器單元(1)所述陽(yáng)光采集單元，與其自身所處位置處的柱筒筒體或連通管道可采用一體式結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)為相應(yīng)部位的柱筒筒體或連通管道采用為具有透光面的棚式或筒狀結(jié)構(gòu)；位于所述棚式或筒式的柱筒筒體或連通管道內(nèi)的、與所述透光面對(duì)應(yīng)的陽(yáng)光吸收面上，鋪裝或涂覆有易吸收太陽(yáng)能的膜片或涂料；(2)所述熱交換器單元，設(shè)置于所述柱筒內(nèi)或者連通管道內(nèi)，通過(guò)管道連接包括但不限于地?zé)崮?、火山熱能、工業(yè)余熱能、工業(yè)廢熱能中的一種或多種熱源。所述對(duì)吸入所述柱筒內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)單元，可采用如下的冷水引入及噴霧形成單元；該冷水引入及噴霧形成單元包括有位于所述輪狀風(fēng)葉輪葉片下方的噴霧頭組群；該噴霧頭組群通過(guò)管道及水泵連接地表或地下水、或深海冷水水源。以上加熱空氣法造風(fēng)和冷卻空氣法造風(fēng)，分別適用于有豐沛熱源和水源的地區(qū)。 對(duì)于同時(shí)具有豐沛熱源和水源的地域，還可將這兩種方法結(jié)合使用，即在同一人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)中同時(shí)包括有加熱空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)和冷卻空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)，其中加熱空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)采用上文中的采用有對(duì)吸入所述柱筒內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱的結(jié)構(gòu)單元的的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，冷卻空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)采用上文中的采用有對(duì)吸入所述柱筒內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)單元的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)；同時(shí)，所述加熱空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)的最終出風(fēng)口通過(guò)連通管道與所述冷卻空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)的總進(jìn)風(fēng)口相連通，將從所述加熱空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)的最終出風(fēng)口出來(lái)的熱空氣引進(jìn)到所述冷卻空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)的總進(jìn)風(fēng)口。上述方案中的所述柱筒，可由多節(jié)直立的單柱筒串接而成，或由多節(jié)斜立的單柱筒串接而成，或由部分直立而另一部分斜立的多節(jié)單柱筒串接而成，亦或者，由外形與具體地形或應(yīng)用環(huán)境相適應(yīng)的一個(gè)單柱筒或多節(jié)單柱筒串接而成；所述各單柱筒相互聯(lián)接處具氣密性。上述方案中的所述柱筒，可根據(jù)具體應(yīng)用，包括采用如下方式之一構(gòu)建(1)所述柱筒，為筒體不透光的構(gòu)建物，例如采用中空的全砼筒體。(2)具有透光面的柱筒，除上述公開的方案外，還可采用如下方法構(gòu)建筒體由透光膜布圍成，并內(nèi)設(shè)金屬支撐結(jié)構(gòu)。例如其筒圍四周設(shè)有立柱，筒狀透光膜布形成的筒體吊掛安裝于所述立柱上；或者，所述柱筒的徑向中部設(shè)有立柱，筒圍內(nèi)周帶有鋼框架的筒狀透光膜布筒體通過(guò)固定于所述立柱頂端的橫梁或鋼索吊掛安裝于所述立柱上；或者，所述柱筒，為內(nèi)/外表面之一或全部裝覆透光膜片及陽(yáng)光吸收膜片的鋼架筒體；所述透光膜片貼置于所述陽(yáng)光吸收膜片的近光側(cè)。本實(shí)用新型輪狀風(fēng)葉輪和應(yīng)用有該輪狀風(fēng)葉輪的風(fēng)力發(fā)電裝置及人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型輪狀風(fēng)葉輪的采用，可顯著提高氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率。2、利用自然熱源或工業(yè)余/廢熱源進(jìn)行人造空氣流發(fā)電，可充分利用環(huán)境資源， 并且，無(wú)污染、不需工質(zhì)，運(yùn)營(yíng)/維護(hù)成本低。3、本實(shí)用新型人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，由于所述單柱筒、柱筒串、柱筒群的最終出風(fēng)口的總截面積遠(yuǎn)大于所述系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口的截面積，加之可采用若干節(jié)串接的柱筒，或是采用柱筒群，與現(xiàn)有技術(shù)中高達(dá)至少幾百米的高柱筒相比，因此所述柱筒最終出風(fēng)口距地面的高度不到一百米，建造難度及建造成本大為降低；而且，還可采用與具體地形或應(yīng)用環(huán)境相適應(yīng)的外形，因而，安全性好，適用面廣、適合投入工業(yè)化生產(chǎn)及商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。4、現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電裝置一般是采用6級(jí)以上風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電，但采用氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率顯著提高的本輪狀風(fēng)葉輪后，可利用低于6級(jí)的風(fēng)力，從而可使發(fā)電機(jī)組的年發(fā)電量提高，同時(shí)可使風(fēng)力發(fā)電的使用區(qū)域擴(kuò)大。

圖1是本實(shí)用新型輪狀風(fēng)葉輪的一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。[0034]圖2是本實(shí)用新型人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。圖3是圖2的俯視圖。圖4是本實(shí)用新型人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。圖5是本實(shí)用新型人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1-柱筒11、12_單柱筒2-柱筒進(jìn)風(fēng)口 21-系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口 3_柱筒最終出風(fēng)口 4-陽(yáng)光采集單元的透光面5-陽(yáng)光采集單元的陽(yáng)光吸收面6-進(jìn)氣道擋板7-將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置71-機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元72-環(huán)形進(jìn)氣道81-葉片82-輪圈 83-輻條84-動(dòng)力輸出軸9-噴霧頭10-水泵
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型輪狀風(fēng)葉輪和應(yīng)用有該輪狀風(fēng)葉輪的風(fēng)力
6發(fā)電裝置及人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)作進(jìn)一步地說(shuō)明。一、實(shí)施例1 輪狀風(fēng)葉輪圖1是本實(shí)用新型輪狀風(fēng)葉輪的一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。如圖所示的輪狀風(fēng)葉輪由葉片81、輪圈82、輻條83及動(dòng)力輸出軸84組成，輪圈82通過(guò)放射狀輻條83固定在位于輪狀風(fēng)葉輪徑向中部的動(dòng)力輸出軸84上；葉片81有多個(gè)，均布固定于輪圈82上；輪圈 82的直徑，大于所述葉片81的徑向長(zhǎng)度。值得說(shuō)明的是，所述葉片，不僅可固定于圖1中所示的輪圈的外周上，也可以固定于輪圈的內(nèi)周上。如果在輪圈的外周和內(nèi)周上同時(shí)設(shè)置有葉片，顯然更可增大葉片的總受風(fēng)面積，從而，具有更高的風(fēng)力轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)然，所述葉片，也可根據(jù)具體應(yīng)用情形，固定于所述輪圈的其它任一側(cè)面或側(cè)緣上。此外，在用于風(fēng)力發(fā)電時(shí)，為充分利用風(fēng)力，所述幅條也可設(shè)計(jì)為風(fēng)葉形式，此時(shí)該幅條也作為風(fēng)葉參與風(fēng)力轉(zhuǎn)換。二、實(shí)施例2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)力發(fā)電裝置都包括有氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元及機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元。本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元，采用以圖1所示的輪狀風(fēng)葉輪 在圖1的動(dòng)力輸出軸84連上現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元，即形成了本實(shí)施例的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。本風(fēng)力發(fā)電裝置的其它部份，可采用現(xiàn)有技術(shù)。三、實(shí)施例3 人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)(1)圖2是本實(shí)用新型人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。圖3是圖2 的俯視圖。本實(shí)施例的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)由位于圖左側(cè)的柱筒和位于圖右側(cè)的將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置組成。如圖所示的將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置，包括有位于圖1上部的氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元及位于圖i下部的機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元71 ；該氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元可采用圖1所示的輪狀風(fēng)葉輪。該輪狀風(fēng)葉輪由葉片 81、輪圈82、輻條83及動(dòng)力輸出軸84組成，如圖3所示，輪圈82通過(guò)放射狀輻條83固定在位于輪狀風(fēng)葉輪徑向中部的動(dòng)力輸出軸84上；葉片81有多個(gè)，均布固定于輪圈82上；輪圈82的直徑，大于所述葉片81的徑向長(zhǎng)度。葉片81的形狀、大小、安裝方向及角度，可依現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行選擇采用。所述動(dòng)力輸出軸84，連接機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元71。如圖2所示，所述輪狀風(fēng)葉輪的葉片81，其進(jìn)風(fēng)側(cè)處設(shè)有起氣流方向引導(dǎo)作用的進(jìn)氣道擋板6，其出風(fēng)側(cè)通過(guò)連通管道與所述柱筒的進(jìn)風(fēng)口 2相連，圖2中所示的連通管道為位于葉片81下方的環(huán)形進(jìn)氣道72 ；環(huán)形進(jìn)氣道72的上部與進(jìn)氣道擋板6相連。本人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時(shí)，外部空氣由位于所述輪狀風(fēng)葉輪葉片81的進(jìn)風(fēng)側(cè)的本人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的總進(jìn)風(fēng)口 21，穿經(jīng)輪狀風(fēng)葉輪的各葉片間隙，再經(jīng)過(guò)環(huán)形進(jìn)氣道 72,經(jīng)柱筒進(jìn)風(fēng)口 2進(jìn)入柱筒內(nèi)部。環(huán)形進(jìn)氣道72的出氣口與柱筒的進(jìn)風(fēng)口 2之間的聯(lián)接處具氣密性。本實(shí)施例的所述柱筒，由直立的單柱筒11和依山勢(shì)斜立的單柱筒12串接而成，并具有進(jìn)風(fēng)口 2和最終出風(fēng)口 3，該進(jìn)風(fēng)口 2與所述環(huán)形進(jìn)氣道72連通；本系統(tǒng)的所述最終出風(fēng)口 3的總截面積設(shè)計(jì)選擇為系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口 21的截面積的10倍；如圖2所示，在單柱筒11及12的筒體上，還設(shè)有陽(yáng)光采集單元，陽(yáng)光采集單元的透光面4設(shè)在柱筒11及12的筒體上；位于柱筒筒體內(nèi)的、與透光面4相對(duì)的陽(yáng)光吸收面5 上，鋪裝或涂覆有易吸收太陽(yáng)能的膜片或涂料。本實(shí)施例中的單柱筒12，是依山勢(shì)斜立而建，出于降低建造難度及建造成本的角度考慮，可采用具有透光面的棚式結(jié)構(gòu)，所述透光面 4設(shè)在棚面上，而陽(yáng)光吸收面5設(shè)在棚面下方的地面上。根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)的原理陽(yáng)光透過(guò)所述透光面加熱柱筒內(nèi)的空氣，受熱后的空氣產(chǎn)生自主的上升運(yùn)動(dòng)流向出風(fēng)口 3 ；由于設(shè)定的柱筒的最終出風(fēng)口的總截面積遠(yuǎn)大于所述系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口的截面積，則柱筒內(nèi)的空氣流速加快，柱筒外的空氣經(jīng)由輪狀風(fēng)葉輪的葉片 81、環(huán)形進(jìn)氣道72、柱筒進(jìn)風(fēng)口 2被自然抽吸入柱筒內(nèi)，并同時(shí)驅(qū)動(dòng)輪狀風(fēng)葉輪的葉片81轉(zhuǎn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)將動(dòng)力從動(dòng)力輸出軸84輸出。所述單柱筒12的長(zhǎng)度及高度可以根據(jù)實(shí)際地形及實(shí)際需求熱量而作具體設(shè)計(jì)。所述柱筒最終出風(fēng)口與總進(jìn)風(fēng)口之間的垂直高度，視柱筒所在具體地形及地勢(shì)確定單柱筒11、12的斜度及長(zhǎng)度后，可以只有幾十米至一百米。關(guān)于背景技術(shù)的一點(diǎn)補(bǔ)注上個(gè)世紀(jì)80年代，西班牙科學(xué)家曾設(shè)想建造高度為 300-500米的直立柱筒進(jìn)行人造空氣流發(fā)電，且最終建造了直立柱筒高度為270米的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行人造空氣流發(fā)電實(shí)驗(yàn)；該系統(tǒng)裝機(jī)容量為26KW，實(shí)驗(yàn)取得了成功并順利發(fā)出了電。但是，由于建設(shè)如此高度的柱筒的建造難度及造價(jià)極高，該方案一直未見(jiàn)投入規(guī)模推廣及商業(yè)運(yùn)營(yíng)。四、實(shí)施例4 人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)O)本實(shí)施例的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于在所述氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元的外周，實(shí)施例1中只連接有一個(gè)由兩個(gè)單柱筒串接而成的柱筒串， 而本實(shí)施例設(shè)有由多個(gè)單柱筒和/或柱筒串組成的柱筒群(圖4中示出的是以三個(gè)柱筒串組成的柱筒群)。該柱筒群的各組成單柱筒及柱筒串的進(jìn)風(fēng)口，均與所述環(huán)形進(jìn)氣道72連
ο以10個(gè)單柱筒(各單柱筒的出風(fēng)口直徑為10米)組成的柱筒群，取系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口的截面積為最終出風(fēng)口的總截面積的1/10。以進(jìn)風(fēng)口溫度為25°C、出風(fēng)口溫度為35-50°C， 柱筒內(nèi)的空氣流速為1-1. 5米/秒計(jì)，則進(jìn)風(fēng)口空氣流速可達(dá)到10-15米/秒。顯然，這樣的人造空氣流風(fēng)速，已達(dá)到適合投入工業(yè)化生產(chǎn)及商業(yè)化發(fā)電的要求。根據(jù)常識(shí)，此時(shí)對(duì)柱筒的高度要求可大為降低。本實(shí)施例的技術(shù)方案與實(shí)施例1的相比，由于均為只采用一個(gè)具有輪狀風(fēng)葉輪~ 的氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元的單動(dòng)力系統(tǒng)，而柱筒群的最終出風(fēng)口的總截面積與所述系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口的截面積之比倍增，根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)的常識(shí)，顯然可以使得柱筒內(nèi)流經(jīng)的風(fēng)速倍增。采用本實(shí)施例柱筒群的結(jié)構(gòu)，有助于使本實(shí)用新型人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)?；４送?，在組成群柱筒時(shí)，顯然還可以采用包括有樹狀柱筒群的形式，或者，也可采用在多個(gè)陽(yáng)光集熱棚(即上文提及的棚式結(jié)構(gòu)的柱筒)上各連通一個(gè)或多個(gè)的單柱筒或柱筒串的形式，或者，也可配置成多個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)營(yíng)。五、實(shí)施例5 人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)(3)圖5是本實(shí)用新型人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實(shí)施例的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)包括有筑建在水平面上的柱筒1，該柱筒可采用中空的全砼筒體，柱筒上方設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 2，柱筒下方留有出風(fēng)口 3。柱筒1上部，設(shè)有可將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置7。該將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置7，采用如圖1所示的輪狀風(fēng)葉輪作為其氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元，其中的附圖標(biāo)記81即為可由氣流驅(qū)動(dòng)的風(fēng)葉葉片；所述風(fēng)葉葉片81下方，設(shè)有噴霧頭組群9 ；該噴霧頭組群9通過(guò)管道及水泵10連接地表或地下水、或深海冷水水源。位于所述輪狀風(fēng)葉輪葉片下方的噴霧頭組群與所述連接地表或地下水、或深海冷水水源的管道及水泵一起組成的冷水引入及噴霧形成單元，成為對(duì)吸入所述柱筒內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)單元。使用時(shí)，打開水泵10，將冷水通過(guò)管道及噴霧頭組群9引入柱筒1內(nèi)并形成噴霧， 柱筒內(nèi)的空氣被該噴霧狀冷水冷卻，產(chǎn)生重力沉降；由于自然溫度的空氣與噴霧狀冷水間存在幾度至幾十度的溫差，從進(jìn)風(fēng)口 2被強(qiáng)制抽吸入柱筒內(nèi)的空氣得以加速，從而驅(qū)動(dòng)位于所述將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置7，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。本實(shí)用新型的冷卻空氣法人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，以單個(gè)柱筒直徑為30-50米的發(fā)電機(jī)組計(jì)，可以使每平方公里產(chǎn)生3萬(wàn)-10萬(wàn)KW/H的裝機(jī)發(fā)電量。中國(guó)有1. 8萬(wàn)公里長(zhǎng)的大陸海岸線，如果利用其中的一萬(wàn)平方公里海域進(jìn)行本實(shí)用新型的冷卻空氣造空氣流法發(fā)電，以最南端年發(fā)電時(shí)數(shù)估計(jì)有7-8K小時(shí)、以最北端年發(fā)電時(shí)數(shù)3. 5-4. 5K小時(shí)/年推算， 由此可能為我國(guó)及人類提供的豐富能源量則可想而知，同時(shí)，還可能為人類的減排作出巨大的貢獻(xiàn)。以上方案僅是冷卻空氣造空氣流法的其中一個(gè)實(shí)施例。此外，在機(jī)組裝機(jī)容量比較大的情形下，還可在同一將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置的風(fēng)葉葉片下，設(shè)置多個(gè)柱筒，各柱筒的上部分別設(shè)有噴霧頭組群9，冷水通過(guò)噴霧頭組群引入不同柱筒內(nèi)形成噴霧并導(dǎo)致各柱筒內(nèi)的空氣被該噴霧狀冷水冷卻后產(chǎn)生重力沉降，共同驅(qū)動(dòng)位于上部的風(fēng)葉葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)電。六、實(shí)施例6 人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)本實(shí)施例為以上實(shí)施例方案的綜合，采用的是將從所述總進(jìn)風(fēng)口被自然抽吸入所述柱筒內(nèi)的自然溫度的空氣在柱筒內(nèi)先進(jìn)行加熱，再進(jìn)行冷卻的組合法進(jìn)行人造空氣流發(fā)電。例如在山側(cè)有水的地域，在山側(cè)采用加熱空氣法造空氣流法，有水邊采用冷卻空氣造空氣流法，即將實(shí)施例3中從出風(fēng)口 3出來(lái)的經(jīng)加熱的空氣，通過(guò)管道引入到實(shí)施例5的進(jìn)風(fēng)口 2，再進(jìn)行冷卻。采用本實(shí)施例方案，包括有前后兩級(jí)或多級(jí)將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置 7，而且，又進(jìn)一步增大了后級(jí)進(jìn)風(fēng)口與最終出風(fēng)口之間的溫差，使得前級(jí)柱筒內(nèi)的空氣流速得以增加，人造空氣流效果更好。本實(shí)施例的對(duì)外部自然溫度的空氣進(jìn)行先加熱后冷卻的方案，尤其適宜于有豐沛熱源及水源的地區(qū)。
權(quán)利要求1.輪狀風(fēng)葉輪，其特征在于包括有葉片、輪圈、輻條及動(dòng)力輸出軸，所述輪圈通過(guò)所述輻條固定在位于本輪狀風(fēng)葉輪徑向中部的動(dòng)力輸出軸上；所述葉片有多個(gè)，均布固定于所述輪圈上；所述輪圈的直徑，大于所述葉片的徑向長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輪狀風(fēng)葉輪，其特征在于所述葉片，固定于所述輪圈的內(nèi)周，和/或，外周，和/或，輪圈的其它任一側(cè)面或側(cè)緣上。
3.風(fēng)力發(fā)電裝置，包括有氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元及機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元，其特征在于所述氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元為如權(quán)利要求1或2所述的輪狀風(fēng)葉輪，所述輪狀風(fēng)葉輪的動(dòng)力輸出軸與所述機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元相連。
4.人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括有柱筒和將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置；所述將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置具有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，該進(jìn)風(fēng)口即為本人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的總進(jìn)風(fēng)口 ；所述柱筒，為處于直立或大致斜立狀態(tài)的柱狀中空筒體，并具有平整光滑或大致平整光滑的內(nèi)表面；所述柱筒的兩端，分別設(shè)有進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口 ；所述將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置的出風(fēng)口，通過(guò)連通管道與所述柱筒的進(jìn)風(fēng)口相連通；所述柱筒，為單筒單節(jié)形式的單柱筒，或者，是由若干個(gè)所述單柱筒串接連通而成的柱筒串；或者，是多個(gè)所述單柱筒或柱筒串或由這二者的組合組成的柱筒群；所述柱筒群具有共用的一個(gè)或多個(gè)最終出風(fēng)口 ；所述單柱筒、柱筒串、柱筒群的最終出風(fēng)口的總截面積， 遠(yuǎn)大于所述系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口的截面積；在所述柱筒內(nèi)或者所述連通管道內(nèi)，設(shè)有對(duì)被自然抽吸入所述柱筒內(nèi)的自然溫度的空氣進(jìn)行加熱和/或冷卻的結(jié)構(gòu)單元；所述將氣流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能及電能的裝置包括有氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元及機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元，所述氣流能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換單元為如權(quán)利要求1所述的輪狀風(fēng)葉輪，所述輪狀風(fēng)葉輪的動(dòng)力輸出軸與所述機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換單元相連；所述柱筒最終出風(fēng)口與系統(tǒng)總進(jìn)風(fēng)口之間的垂直高度，為幾十米至一百米。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)吸入所述柱筒內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱的結(jié)構(gòu)單元，為陽(yáng)光采集單元或熱交換器單元；所述陽(yáng)光采集單元與其自身所處位置處的柱筒筒體或連通管道為一體式結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)為相應(yīng)部位的柱筒筒體或連通管道采用為具有透光面的棚式或筒狀結(jié)構(gòu)；位于所述棚式或筒式的柱筒筒體或連通管道內(nèi)的、與所述透光面對(duì)應(yīng)的陽(yáng)光吸收面上，鋪裝或涂覆有易吸收太陽(yáng)能的膜片或涂料；所述熱交換器單元，設(shè)置于所述柱筒內(nèi)或者連通管道內(nèi)，通過(guò)管道連接包括但不限于地?zé)崮?、火山熱能、工業(yè)余熱能、工業(yè)廢熱能中的一種或多種熱源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述對(duì)吸入所述柱筒內(nèi)的空氣進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)單元，為冷水引入及噴霧形成單元；該冷水引入及噴霧形成單元包括有位于所述輪狀風(fēng)葉輪葉片下方的噴霧頭組群；該噴霧頭組群通過(guò)管道及水泵連接地表或地下水、或深海冷水水源。
7.人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于包括有加熱空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)和冷卻空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)，所述各造風(fēng)子系統(tǒng)采用如權(quán)利要求4所述的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，其中(1)所述加熱空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)中，所述對(duì)被自然抽吸入所述柱筒內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱和/或冷卻的結(jié)構(gòu)單元采用陽(yáng)光采集單元或熱交換器單元；所述陽(yáng)光采集單元與其自身所處位置處的柱筒筒體或連通管道為一體式結(jié)構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)為相應(yīng)部位的柱筒筒體或連通管道采用為具有透光面的棚式或筒狀結(jié)構(gòu)；位于所述棚式或筒式的柱筒筒體或連通管道內(nèi)的、與所述透光面對(duì)應(yīng)的陽(yáng)光吸收面上，鋪裝或涂覆有易吸收太陽(yáng)能的膜片或涂料；所述熱交換器單元，設(shè)置于所述柱筒內(nèi)或者連通管道內(nèi)，通過(guò)管道連接包括地?zé)崮?、火山熱能、工業(yè)余熱能、工業(yè)廢熱能中的一種或多種熱源；(2)所述冷卻空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)中，所述對(duì)被自然抽吸入所述柱筒內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱和/或冷卻的結(jié)構(gòu)單元采用冷水引入及噴霧形成單元；該冷水引入及噴霧形成單元包括有位于所述輪狀風(fēng)葉輪葉片下方的噴霧頭組群；該噴霧頭組群通過(guò)管道及水泵連接地表或地下水、或深海冷水水源；所述加熱空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)的最終出風(fēng)口通過(guò)連通管道與所述冷卻空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)的總進(jìn)風(fēng)口相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述柱筒，由多節(jié)直立的單柱筒串接而成，或由多節(jié)斜立的單柱筒串接而成，或由部分直立而另一部分斜立的多節(jié)單柱筒串接而成，亦或者，由外形與具體地形或應(yīng)用環(huán)境相適應(yīng)的一個(gè)單柱筒或多節(jié)單柱筒串接而成；所述各單柱筒相互聯(lián)接處具氣密性。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所述柱筒，由多節(jié)直立的單柱筒串接而成，或由多節(jié)斜立的單柱筒串接而成，或由部分直立而另一部分斜立的多節(jié)單柱筒串接而成，亦或者，由外形與具體地形或應(yīng)用環(huán)境相適應(yīng)的一個(gè)柱筒或多節(jié)單柱筒串接而成；所述各單柱筒相互聯(lián)接處具氣密性。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種輪狀風(fēng)葉輪、該輪狀風(fēng)葉輪包括有葉片、輪圈、輻條及動(dòng)力輸出軸，所述輪圈通過(guò)輻條固定在位于輪狀風(fēng)葉輪徑向中部的動(dòng)力輸出軸上；所述葉片有多個(gè)，均布固定于輪圈上；所述輪圈的直徑，大于所述葉片的徑向長(zhǎng)度。由于所有葉片的受風(fēng)面均設(shè)計(jì)處于輪狀風(fēng)葉輪徑向離軸心的盡量遠(yuǎn)處，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以將氣流的作用力轉(zhuǎn)換成對(duì)葉片的更大推動(dòng)力；同時(shí)，由于葉片是安裝在輪圈上，便于安裝數(shù)量更多的葉片進(jìn)而增加葉片的總受風(fēng)面積，從而，本輪狀風(fēng)葉輪的引入，可顯著提高應(yīng)用有本實(shí)用新型輪狀風(fēng)葉輪的風(fēng)力發(fā)電裝置及人造空氣流發(fā)電裝置的風(fēng)力轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)F03D11/00GK202181984SQ201120250488
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者夏衛(wèi)平 申請(qǐng)人:夏衛(wèi)平