一種集風裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及增壓技術特別是零能耗的風力增壓技術領域。
【背景技術】
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[0002]目前風力渦輪增壓器已經在小范圍內得到應用，增壓效果十分驚人，由于其屬“零能耗”工作，這一技術的全面普及只是時間問題。有關風力增壓技術，早期的、專利號為GB2147356A(以下簡稱“D1”)及近年專利號為CN201210193224.X(以下簡稱“D2”)的申請，均給出了實現(xiàn)風力增壓的方法，相對而言，D2更具體地說明了渦輪的結構及解決了塵沙雨雪天氣下如何使增壓器正常工作的問題，從而完成了風力增壓從理論到實用的轉變，目前的應用主要是以D2方案作為藍本。
[0003]現(xiàn)有零能耗增壓技術中，對集風裝置的構造與增壓效果的關系并無具體詳述，僅作出一種抽象性的表述，如D2方案在其權利要求書中對集風口的表述為:“1.一種渦輪增壓裝置，其特征在于，包括:集風裝置，所述集風裝置為筒狀，包括分別位于所述集風裝置兩端的第一開口和第二開口，以及將所述第一開口和所述第二開口連接起來用于引導氣流流過的氣流通道，所述氣流通道的橫截面積隨著從所述第一開口向著所述第二開口延伸而減小；”(CN201210193224.X權利要求第一項)而Dl方案僅以圖示來表明集風裝置的大致形狀及氣流流向，Dl方案給出的集風裝置是把集風裝置分為三個部分:第一部分為“入口部”，第二部分為“中間部”，第三部分為“出口部”，顯然Dl要求集風裝置的橫截面積呈緩慢過渡漸變以減少氣流間的相互沖擊并最大程度保持氣流速度和壓力，卻沒有說明解決漸變過程中集風裝置體積過大、跨度過長而無法實施的問題，因其“入口部”與“出口部”的跨度過長，一般交通工具(汽車)機倉難以布局，實用性成疑；相比之下，D2方案更具實用性。然而D2也僅對集風裝置作出了概括式的形狀限定，實際應用中我們發(fā)現(xiàn)，如果僅強調集風裝置出口與入口之間的橫截面積大小、或僅表明其漸進過程，而沒有充分考慮氣壓在通道中的流失問題、及沒有論證集風裝置內部及外部結構應當設定的形狀構造與增壓效果及實用性之間的關系，那么風力增壓技術在實際應用中就會因效果低劣而失去應用價值。原因在于，根據(jù)空氣流量與流速的關系學原理:氣流量不變的情況下，管道橫截面積與流速呈反比關系。理論上第二開口橫截面積不變的情況下，第一開口橫截面積越大、增壓效果越好，實踐中第一開口和第二開口的橫截面積的比值通常達到10: I以上其增壓效果才會明顯，這又帶來了另外一個問題:由于氣流呈直線方向運動，絕大部分氣流在集風裝置的錐形管道內會改變方向，如果第一開口橫截面積與第二開口的橫截面積的比值過大，按Dl或D2理論，氣流直線變向過程中就會相互作用:斜向流動的氣流與直線氣流交織沖擊、壓力相互抵消，并且在第二開口處形成擾流現(xiàn)象，使得第二開口的氣壓值遠低于理論值，增壓效果不明顯；縮小第一開口與第二開口橫截面積之差可以減少氣流損失，但因進氣量小、增壓效果更加低下。而Dl中過長的集風裝置又脫離了實用性。根據(jù)現(xiàn)有技術中對集風裝置的描述所設計制作的集風口脫離不了圓錐形筒狀或方錐形筒狀結構，體積過大而增壓效果不理想，實用價值極大降低，我們在實際應用中已經發(fā)現(xiàn)了這一問題，亟待解決。
【發(fā)明內容】
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[0004]本發(fā)明所述之集風裝置，其特征在于，當空氣進入集風口時，氣體在氣流通道內不再作直線變向，氣流而是沿著圓弧軌道以相同方向進入蓄壓部、并在蓄壓部內作圓周運動或使蓄壓氣囊膨脹來完成蓄壓、泄壓及供壓過程，由于集風口通道內的氣體不再相互交織碰撞，并且氣體在所述圓弧形氣流通道由大變小的漸變過程中呈向心力而形成高壓態(tài)勢，使進入蓄壓部內的氣體的向心加速度得到增強，從而使進入集風口的氣體在蓄壓部內能夠保持最大壓力并通過出風口推動增壓器葉輪高速旋轉，不僅使得增壓效果倍增，也使得集風裝置的體積大大縮小為原來的1/10-1/20，極大提高了風力增壓的實用性，它的實現(xiàn)將為零能耗的風力增壓技術的全面普及打下堅實的基礎。其特征還在于，包括通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0005]所述集風裝置，其特征是，它由集風口和蓄壓室(蓄氣室)兩大部分組成。所述集風口第一開口的橫截面積大小及形狀和第二開口的橫截面積大小及其形狀可以相同，或者，所述第一開口任意兩條相互平行的邊長與所述第二開口對應的邊長長度相同，使所述第一開口與第二開口之間的氣流通道可以呈矩形形狀或梯形形狀，而不再局限于錐形筒狀結構，當所述第一開口與第二開口之間的氣流通道呈梯形形狀時，可以通過加設導流板從而最大限度地降低氣流之間的相互沖擊以保持最大進氣壓力；所述蓄壓室，其特征是，它是一種蝸殼結構，所述蓄壓室由大風口、小風口、蓄壓部、出風口、以及位于大風口和出風口之間的氣流通道組成，其中，所述大風口的邊長大小及形狀與所述集風口第二開口的邊長大小及形狀一致，所述小風口它的任意兩條相互平行的邊長與大風口對應的兩條邊長大小可以相同，包括位于大風口與小風口之間的氣流通道，所述大風口與小風口之間的氣流通道的橫截面積隨著從所述大風口向著所述小風口延伸而減小，其特征還在于，大風口和小風口之間的氣流通道可以增設導流板以引導氣流通過；其特征還在于，所述蓄壓部是一種可供氣體在其內部作圓周運動的圓柱筒狀結構，并有引導氣流流向的導向糟，所述蓄壓部通過小風口及大風口之間的氣流通道與集風口連通，并且所述蓄壓部是通過出風口與增壓器連通。其特征還在于，所述蓄壓室，它的豎截面積最大可以大于集風口第一開口或第二開口的橫截面積，以及，所述蓄壓室的出風口的橫截面積可以小于、大于或等于所述小風口的橫截面積；所述集風口及所述蓄壓室它們可以是一個連通的整體結構、也可以是一個可拆分的組合式連通結構，以及，其特征還在于:所述蓄壓部，它設有泄壓孔，所述泄壓孔由機械閥門控制開合，所述泄壓孔同時也可以作為排水孔使用，當氣壓過大時，所述機械閥門打開排氣、同時將積水排出；其特征還在于，所述蓄壓室既可以是流線型蝸殼形狀，使氣流可以在其中作圓周運動；同時，其特征還在于，所述蓄壓室還可以是一種可伸縮或可張合的氣囊，通過有限的膨脹來蓄存或提供壓力。所述蓄壓室其特征還在于，它內部可以設有用于泄壓和排水排塵的裝置；所述集風裝置其特征是，從所述集風口第一開口至蓄壓室的出風口之間的氣流通道的橫截面積是由大一漸變一小一漸變一大的一個過程，空氣進入集風口后，經蓄壓室的大風口、再經小風口加壓后進入蓄壓室內作圓周運動或使蓄壓室的氣囊膨脹以蓄存壓力，蓄壓室里的高壓空氣從出風口進入渦輪并推動增壓器葉輪工作。
[0006]根據(jù)氣體流速與管道橫截面積的關系式“V (流速)=L (流量)+S (管道橫截面積)”得出:當流量不變時，管道橫截面積越小，速度越快，動壓越大。也就是說，如果集風口的第一開口與第二開口的橫截面積比為10: 1，那么，在氣流量不變的情況下，理論上經過第二開口的氣流速度就會提升10倍，假設進入第一開口的風速為100km/h，那么理論上氣流在進入第二開口的瞬間速度應當達到1000km/h，根據(jù)伯努利方程式有關壓力與速度的關系式P(kn) = V2 (m/s) +1600計算，其所產生的氣壓值從最初的0.0047個大氣壓提升到0.47個大氣壓，氣壓值陡升100倍；但根據(jù)Dl或D2方案所制作出來的集風裝置其對風力的利用率不足30%，效率極為低下，主要原因在于在集風口內部變向的氣體占了絕大多數(shù)，直線運動的氣流與集風口內兩邊斜