具有外部竖轴式风力涡轮机的太阳能烟囱制造技术

本发明专利技术的太阳能烟囱包括具有入口端和出口端的长型腔室，所述腔室限定用于流体例如空气的从入口到出口的路径。腔室中的上升气流驱动连接到发电机或者其它的设备的内部涡轮机。腔室具有大致沙漏构型；腔室的直径随着远离入口端逐渐变小，直到所述直径抵达最小值，然后向着出口端变得逐渐增大。布置在腔室内的是用于通过太阳能和/或风能加热腔室中的空气的一个或多个装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有外部竖轴式风力涡轮机的太阳能烟囱
本专利技术涉及具有外部竖轴式风力涡轮机的太阳能烟囱领域，所述太阳能烟囱具有一组叶片(vane)，该叶片附连到太阳能烟囱的入口下方一点的基底(ground)以捕获(enmesh)环境空气。叶片有助于向着入口导引被捕获的环境空气。
技术介绍
现有技术中的太阳能烟囱包括附连到基底的基部。该基部包括允许环境空气流入基部的开口。在基部上方是长型腔室，来自基部的气流通过腔室向上运动。该长型腔室随着远离它的底部而向内倾斜，从而使得向着腔室的出口部分向上流动的风速更高。向上流动通过烟囱的空气驱动布置在腔室内部的涡轮机。涡轮机连接到安装在烟囱内部的齿轮箱和发电机。齿轮箱包含连接涡轮机到发电机的齿轮，其中锋利涡轮机的转动产生电力。布置在腔室内的是用于通过太阳能加热腔室内的空气的装置。位于烟囱中的热交换器通过传热导管连接到位于烟囱外部的太阳能收集器，其中太阳能收集器将热传递到热交换器。同样位于烟囱中的另一热交换器从腔室外部接收太阳直接辐射。该热交换器接收由透镜收集并通过太阳能烟囱的壁中的开口并碰撞到热交换器上的太阳能。该热交换器用作太阳能收集器和热交换器二者。它接收太阳辐射并将其转变为电力。辅助燃烧器是非太阳能的热源，其用于太阳能不足的情形。燃烧器可以是气体燃烧器，或者一些其它的传统的热源，其代替太阳能/热交换器将烟囱中的空气加热。现有技术中的太阳能烟囱包括风能存储系统，其中安装在腔室的出口附近的竖轴式风力涡轮机连接到空气压缩机，其中竖轴式风力涡轮机的转动使得空气压缩机操作，并且其中空气压缩机连接来驱动空气驱动的电机，该电机连接来操作在烟囱内部的在出口端附近的排风涡轮机。长型腔室的上半部随着远离腔室的最窄部分而向外倾斜，其中风从最窄部分向着腔室顶部的出口端流动。现有技术的太阳能烟囱如上所述，其中基部包括仅允许环境空气流入基部的开口。但是，在本专利技术中，太阳能烟囱包括在入口或者基部下面的一组叶片，其中叶片有助于将捕获的环境空气向着入口导引并在烟囱中螺旋向上流动。
技术实现思路
本专利技术的太阳能烟囱同样包括在烟囱的出口端的轮环，从而产生对向上流动通过烟囱的空气的额外的抽吸。本专利技术的太阳能烟囱进一步包括具有一组叶片的外部环形圆柱罩，其围绕外部竖轴风力涡轮机并形成一系列管，从而导致甚至更高的压力以及风力涡轮机更快的转动。本专利技术的太阳能烟囱能够通过将流体用作相变材料而专门存储多余能量。本专利技术的具有外部竖轴式风力涡轮机的太阳能烟囱具有一组叶片，该叶片附连到太阳能烟囱的入口下方一点的基底以捕获环境空气。叶片有助于向着入口导引被捕获的环境空气。太阳能烟囱还优选地包括无轴的外部竖轴式风力涡轮机，其安装来相对于太阳能烟囱并绕太阳能烟囱转动。外部竖轴式风力涡轮机俘获周围环境中的风能。该风能用于产生电力，电力可以与来自内部涡轮机的输出组合，或者它可以存储在风能存储装置中以便以后使用。周围的与外部竖轴式风力涡轮机同心并大致在同一高度的是另一环形圆柱罩。安装在该外部环形圆柱罩上的是一组叶片，用于重新定向一些风流。外部环形圆柱罩通过偏航角机构直接迎风。定位在外部环形圆柱罩的盖体上方的是允许已经释放出它的能量的风退出的孔，该盖体成形为以使得在上面流动的风有助于风从竖轴式风力涡轮机叶片通风。太阳能烟囱包括可膨胀轮环，该轮环向着安装在外部环形圆柱罩上的叶片偏转空气。太阳能烟囱包括安装在长型腔室的出口端附近的轮环或者一组叶片，从而将吹过的风偏转，从而对向上流动通过烟囱的空气产生额外的抽吸。本专利技术具有提供一种太阳能烟囱的主要目的，其中太阳能加热烟囱中的空气，从而产生上升气流，该上升气流可以被约束以执行有用的工作。本专利技术具有提供具有在烟囱外部的竖轴式风力涡轮机的太阳能烟囱的进一步的目的，该太阳能烟囱约束在烟囱环境中的风能，其中该能量用于产生电力。本专利技术具有提供用于约束太阳能和风以做有用工作的改进的装置。本专利技术具有提供用于风和太阳能的存储的进一步的目的。本专利技术具有提高太阳能烟囱的效率的进一步的目的。本领域技术人员将从对下面对附图的简要描述、本专利技术的详细描述以及所附权利要求的阅读而认识到本专利技术的其它目的和优点。附图说明图1提供部分地示意性形式的侧面立视图，其示出本专利技术的具有外部竖轴式风力涡轮机的太阳能烟囱；图2提供附连到基底的一组叶片的顶视图；图3提供附连到基底的一组叶片的三维视图；图4提供布置在太阳能烟囱外部周围在外部环形圆柱罩的下方的可膨胀轮环的三维视图；图5提供布置在太阳能烟囱外部周围在外部环形圆柱罩下方的可膨胀轮环的顶视图；图6提供具有拱形顶部的外部环形圆柱罩的侧视图；图7提供外部环形圆柱罩、形成一系列管的叶片、在中间的孔和流入叶片/一系列管的风向的顶视图；图8提供外部环形圆柱罩以及导风叶片、风偏转器和偏航角机构(yawmechanism)的结构的三维视图；图9提供烟囱的顶部和在烟囱外部周围的裙状轮环(torus)的侧视图；图10提供在本专利技术的可膨胀轮环的顶部的静止圆形轨路的三维视图；图11提供附连到本专利技术的太阳能烟囱的发电机的放大视图；图12提供本专利技术的定位在烟囱外部的外部竖轴式风力涡轮机的三维视图；图13提供本专利技术的定位在烟囱外部的外部竖轴式风力涡轮机的侧视图；图14提供本专利技术的定位在烟囱外部的外部竖轴式风力涡轮机的顶视图；图15是详细示出本专利技术的电能(来自于风)存储系统的方框图；图16是详细示出本专利技术的电能(来自于太阳能热)存储系统的方框图；图17是示出本专利技术的能量可用资源的方框图。具体实施方式图1提供本专利技术的太阳能烟囱的部分示意性形式的侧面立视图。太阳能烟囱101安装在基底102上。太阳能烟囱包括置靠基底上或者刚性附连到基底的基部1。图2和图3提供在入口下方一点附连到基底的一组叶片111的顶视图和透视图。叶片111捕获流入基部的环境空气，从而有助于向上流动通过太阳能烟囱，如箭头103所示。向上流动通过太阳能烟囱的空气驱动涡轮机3，涡轮机3连接到齿轮箱和发电机2。涡轮机和发电机未必是按比例示出的。齿轮箱和发电机可以安装在基部内部或者附近。齿轮箱包含连接涡轮机3到发电机的齿轮(未示出)。发电机可以由需要机械能输入的一些其它设备替换。如图1所示，本专利技术的太阳能烟囱具有大致沙漏的构型。也就是，太阳能烟囱的直径减小到窄的咽喉部分4，然后随着向上行进而增大。太阳能烟囱因此包括具有在图1的底部附近的入口和在图1的顶部附近的出口的长型腔室110，所述腔室限定用于流体例如空气从入口到出口的路径。在环境温度下被叶片111捕获的空气通过烟囱内的上升气流抽吸到烟囱中，由于由直径不断减小引起的“缩流”效应而向着咽喉4以越来越快的速度向上流动，咽喉包括太阳能烟囱的最窄部分。从咽喉4的区域出来的空气通过布置在咽喉处或者上方的热交换器(这些交换器如下所述)加热。加热的空气膨胀，空气体积的增大与空气温度的升高成比例。在太阳能烟囱中的空气通过热交换器6，7和14进行加热。热交换器包括用于通过如方框图15和16所示的太阳能和存储的风和存储的太阳能加热烟囱中的空气的装置。在图1中，热交换器6通过由线106表示的适当的热传递导管连接到外部太阳能收集器105。热交换器7接收太阳能(由线109表示)，所述太阳能是被太阳能收集器107a收集和聚集的太阳辐射。收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有外部竖轴式风力涡轮机(101)的太阳能烟囱，包括：a.基部(1)，该基部被附连到基底(102)，该基部是开口结构、中空的并具有至少一组叶片(111)，该至少一组叶片附连到所述基底以捕获流入到所述基部中的环境空气并帮助向上流动到所述太阳能烟囱；b.齿轮箱和发电机(2)，该齿轮箱和发电机安装在所述基部的中心处或附件，具有在咽喉部分(4)附近连接到烟囱中的涡轮机(3)的轴；c.长型腔室(110)，该长型腔室(110)的一部分位于咽喉部分(4)附近/上方，热交换器(6)，(7)和(14)位于该长型腔室上，所述热交换器包括用于通过太阳能和存储的风和存储的太阳能加热烟囱中的空气的装置；d.热交换器(6)，该热交换器通过热传递导管(106)连接到外部太阳能收集器(105)；e.热交换器(7)，该热交换器接收通过烟囱壁上的孔(108)进入烟囱结构的太阳能(109)，该孔可以具有或不具有透镜，该太阳能(109)被太阳能收集器(107a)收集和聚集的太阳辐射，并且可以或者可以不被第二聚集器(107b)再次重新聚集；在通过所述孔后，射线在碰撞在热交换器(7)上之前分叉；f.热交换器(14)，该热交换器通过适当的热传递导管(206)连接到外部风力涡轮机蓄能器(207)；g.辅助燃烧器(11)，该辅助燃烧器安装在长型腔室(110)中并将用于在特定日子里太阳能或者风能不足的情形；燃烧器(11)可以是气体燃烧器、热泵系统的冷凝器或者其它的传统的热源；具有如下独特特征：‑竖轴式风力涡轮机定位在烟囱外部、轮环/叶片(15)下方，该轮环/叶片(15)安装在所述长型腔室的出口端附近；所述竖轴式风力涡轮机包括两个环形圆柱罩，所述罩安装在相同高度上，彼此同心并与烟囱同心；‑支撑外部环形圆柱罩(8)和内部环形圆柱罩(9)的轮(12a)允许罩在圆形轨道/轨路(5a)上自由转动；倾斜和翻滚通过辊/轮(12b)和(12c)减轻；‑内部环形圆柱罩(9)具有附连到框架(93)的叶片(92)；框架(93)在顶部附连在内部环形圆柱罩(9)的上内部环和上外部环之间，并在底部附连在内部环形圆柱罩(9)的下内部环和下外部环之间；‑外部环形圆柱罩(8)具有楔形或者由平坦的凸状顶部(83)围绕的1/2回转抛物面；叶片(81)附连于在顶部的平坦凸出部和在下方的圆形带(82)之间，从而形成一系列管；‑定位在顶部(83)上方的是一组孔(85)和风导引件(87‑F)，(87‑S)，(87‑R)；风由所述风导引件导引而在顶部流过导致在孔(85)周围区域的压力下降；‑叶片/偏航角机构(86)控制所述外部环形圆柱罩的方向，从而定向所述风偏转器(87‑F)为总是迎风；‑可膨胀的轮环(10)布置在太阳能烟囱(101)外部周围，在外部环形圆柱罩(8)下方；轮环在膨胀时形成围绕烟囱的裙状部，向上偏转风，从而使得风速增大，这能够被所述竖轴式风里涡轮机捕获作为额外的能量；轮环在不需要时可以缩小。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.30 TH 11010039401.一种具有外部竖轴式风力涡轮机的太阳能烟囱，包括：a.基部(1)，该基部被附连到基底(102)，该基部是开口结构、中空的并具有至少一组叶片(111)，该至少一组叶片附连到所述基底以捕获流入到所述基部中的环境空气并帮助向上流动到所述太阳能烟囱内部；b.齿轮箱和发电机(2)，该齿轮箱和发电机安装在所述基部处，具有在咽喉部分(4)附近连接到烟囱中的涡轮机(3)的轴；c.长型腔室(110)，该长型腔室(110)的一部分位于咽喉部分(4)上方，热交换器(6，7，14)位于该长型腔室上，所述热交换器包括用于通过存储的风和存储的太阳能加热烟囱中的空气的装置；d.热交换器(6)，该热交换器(6)通过热传递导管(106)连接到外部太阳能收集器(105)；e.热交换器(7)，该热交换器(7)接收通过烟囱壁上的孔(108)进入烟囱结构的太阳能(109)，该孔可以具有或不具有透镜，该太阳能(109)被太阳能收集器(107a)收集的太阳辐射，并且可以被或者可以不被聚集器(107b)再次重新聚集；在通过所述孔后，射线在碰撞在热交换器(7)上之前分叉；f.热交换器(14)，该热交换器(14)通过适当的热传递导管(206)连接到外部风力涡轮机蓄能器(207)；g.辅助燃烧器(11)，该辅助燃烧器安装在长型腔室(110)中并将用于在太阳能或者风能不足的日子里的情形；燃烧器(11)可以是气体燃烧器、热泵系统的冷凝器；具有如下独特特征：-竖轴式风力涡轮机定位在烟囱外部、轮环/叶片(15)下方，该轮环/叶片(15)安装在所述长型腔室的出口端附近；所述竖轴式风力涡轮机包括两个环形圆柱罩，所述两个环形圆柱罩安装在相同高度上，彼此同心并与烟囱同心；-支撑外部环形圆柱罩(8)和内部环形圆柱罩(9)的轮(12a)允许外部环形圆柱罩(8)和内部环形圆柱罩(9)在圆形轨道(5a)上自由转动；倾斜和翻滚通过辊/轮(12b，12c)减轻；-内部环形圆柱罩(9)具有附连到框架(93)的叶片(92)；框架(93)在顶部附连在内部环形圆柱罩(9)的上内部环和上外部环之间，并在底部附连在内部环形圆柱罩(9)的下内部环和下外部环之间；-外部环形圆柱罩(8)具有楔形或者由平坦的凸状顶部(83)围绕的1/2回转抛物面；叶片(81)附连于在顶部的平坦的凸状处和在下方的圆形带(82)之间，从而形成一系列管；-定位在顶部(83)上方的是一组孔(85)和风导引件(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮塔雅扬皮奇特，
申请(专利权)人：皮塔雅扬皮奇特，
类型：发明
国别省市：泰国;TH