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：
本發(fā)明涉及氣流能-機(jī)械能-電能轉(zhuǎn)換裝置，更具體地說是涉及一種輪狀風(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)力來源。但是，過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)換效率低甚至無法轉(zhuǎn)換的問題。經(jīng)過研究分析，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。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的，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。本發(fā)明的第二目的，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。本發(fā)明的第三目的，在于提供一種人造空氣流發(fā)電裝置。一、輪狀風(fēng)葉輪本發(fā)明所述的輪狀風(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。本發(fā)明輪狀風(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)電裝置本發(fā)明風(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)本發(fā)明人造空氣流發(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，選擇采用陽光采集單元或熱交換器單元(1)所述陽光采集單元，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)的陽光吸收面上，鋪裝或涂覆有易吸收太陽能的膜片或涂料；(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光吸收膜片的鋼架筒體；所述透光膜片貼置于所述陽光吸收膜片的近光側(cè)。本發(fā)明輪狀風(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、本發(fā)明輪狀風(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，無污染、不需工質(zhì)，運(yùn)營(yíng)/維護(hù)成本低。3、本發(fā)明人造空氣流發(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是本發(fā)明輪狀風(fēng)葉輪的一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。圖2是本發(fā)明人造空氣流發(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是本發(fā)明人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的原理示意圖。圖5是本發(fā)明人造空氣流發(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-陽光采集單元的透光面5-陽光采集單元的陽光吸收面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)施例方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明輪狀風(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)作進(jìn)一步地說明。一、實(shí)施例1 輪狀風(fēng)葉輪圖1是本發(fā)明輪狀風(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是本發(fā)明人造空氣流發(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》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)有陽光采集單元，陽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)的陽光吸收面5 上，鋪裝或涂覆有易吸收太陽能的膜片或涂料。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)的原理陽光透過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
通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)，有助于使本發(fā)明人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的規(guī)模化。此外，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是本發(fā)明人造空氣流發(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。本發(fā)明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3萬-10萬KW/H的裝機(jī)發(fā)電量。中國(guó)有1. 8萬公里長(zhǎng)的大陸海岸線，如果利用其中的一萬平方公里海域進(jìn)行本發(fā)明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出來的經(jīng)加熱的空氣，通過管道引入到實(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，為陽光采集單元或熱交換器單元；所述陽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)的陽光吸收面上，鋪裝或涂覆有易吸收太陽能的膜片或涂料；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；該噴霧頭組群通過管道及水泵連接地表或地下水、或深海冷水水源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人造空氣流發(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)，其中加熱空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)采用如權(quán)利要求5所述的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)，冷卻空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)采用如權(quán)利要求6所述的人造空氣流發(fā)電系統(tǒng)；所述加熱空氣法造風(fēng)子系統(tǒng)的最終出風(fēng)口通過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)電裝置，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)電裝置，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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輪狀風(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)用有本發(fā)明輪狀風(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)F03D11/00GK102297076SQ20111019870
公開日2011年12月28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