利用质量位移从运动流体中获取能量制造技术

通过转子(12)从不同密度的流体例如水(34)和空气(38)获取能量，其中转子选择性地在水面(30)的上方和下方。转子(12)在管(18)内具有腔(31，32)，其中在管(18)的壁(22)中具有孔(24)。在浸没模式中，转子(12)在水(34)中，空气被困在转子(12)一侧的管(18)中，其具有面向下的孔(24)，并且空气从转子(12)的相对侧上的管(18)中释放出来，其具有面向上的孔(24)。相反的情况发生在升高模式中，其中转子(12)在水面(30)上方的空气(38)中，其中水从转子(12)的一侧上的管(18)逸出，具有朝下的孔(24)，并且水保持在转子(12)的相对侧上的管(18)中，具有朝上的孔(24)。以相应模式从管(18)释放水和空气的形式的质量传递导致管(12)的内容物的浮力和/或重量的不平衡，这导致转子(12)旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用质量位移从运动流体中获取能量
本专利技术涉及从移动的流体(包括流动的流体，例如河流、水流、风和潮汐流)以及在重力场中竖直移动的流体(例如波浪作用和潮汐变化)以可用的形式收集能量，包括但不限于有用的机械能和/或电力。可用作能源的列表或流体并非详尽无遗。
技术介绍
全球变暖、化石燃料枯竭和其他因素增加了对可再生能源的需求，虽然已经开发了各种方法来利用涡轮机从风和河流等流动的流体中获取能量，但仍有大量的可再生能源来源没有被商业获取。本专利技术试图提供用于获取这种能源的装置，特别是包括从相对于重力竖直移动的流体中获取能量。通过这种流体的竖直运动不仅意味着竖直流动，而且意味着流体之间的边界竖直移动的运动，例如，潮汐和波浪，其中两种具有不同密度的流体(例如水和空气)之间的表面的高度发生变化。本专利技术还寻求同时和/或连续地组合来自移动流体的多种收集能量模式。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于从流体中获取能量的装置，所述装置包括：转子；以及支撑所述转子以沿旋转方向围绕大致水平的旋转轴线旋转的支撑结构，所述支撑结构被构造成使得所述旋转轴线选择性地位于两种不同密度的流体之间的边界上方和下方；所述转子在相对于所述旋转轴线的第一径向取向上限定至少第一腔，并且在相对于所述旋转轴线的第二径向取向上限定第二腔，所述第一腔和所述第二腔各自与所述旋转轴线间隔开，并且所述第一径向取向沿所述旋转方向与所述第二径向取向间隔开；其中所述转子限定第一尾孔和第二尾孔，所述第一尾孔在沿所述旋转方向相反的方向从所述第一腔延伸到所述转子的外部，所述第二尾孔沿与所述旋转方向相反的方向从所述第二腔延伸到所述转子的外部。两种流体可以是水和空气，水面形成它们之间的边界，并且旋转轴线可以选择性地位于水面上方和下方。水面可以经受波浪作用和/或潮汐作用，并且旋转轴线所处的高度可以使得由于波浪作用和/或潮汐作用而使其选择性地位于水面上方和下方。第一径向取向和第二径向取向可围绕旋转轴线径向相对(diametricallyopposed)。转子可以限定两个以上的腔，并且腔可以围绕旋转轴线沿旋转方向处于不同的径向取向。转子可以包括多个中空元件，并且每个腔可以限定在所述中空元件中的一个内部。多个中空元件可以布置在转子内，以形成叶片。每个中空元件可以具有至少部分地围绕在中空元件内限定的腔的壁，并且腔的尾孔可以限定在壁内。该装置可包括阀，该阀被构造成选择性地打开和关闭第一尾孔和第二尾孔。转子可以限定沿旋转方向从第一腔延伸到转子外部的第一前孔，以及沿旋转方向从第二腔延伸到转子外部的第二前孔。该装置可包括阀，该阀被构造成选择性地打开和关闭第一前孔和第二前孔。根据本专利技术的另一方面，提供了一种从流体中获取能量的方法，所述方法包括：提供如上所述的装置；支撑所述转子，所述转子的旋转轴线顺序地位于所述两种不同密度的流体之间的边界上方和下方，所述转子在其旋转轴线位于所述边界下方时处于浸没位置，而当其旋转轴线位于所述边界上方时处于升高位置；当所述转子处于所述浸没位置时：定位所述转子，其中所述第一腔和所述第二腔位于所述边界下方，并且所述第一尾孔朝上，所述第二尾孔朝下；保持较低密度流体捕获在所述第二腔内，从而保持由所述较低密度流体施加在所述第二腔中的浮力；允许所述较低密度流体通过所述第一尾孔逃离所述第一腔并且允许较高密度流体进入所述第一腔，从而增加所述第一腔内的内容物的总密度并减小由所述第一腔的内容物施加的浮力；借助于由所述较低密度流体在所述第二腔中施加的保持的浮力和由所述第一腔的内容物施加的减小的浮力，在所述转子上沿所述旋转方向施加力矩；以及当所述转子处于所述升高位置时：定位所述转子，其中所述第一腔和所述第二腔位于所述边界上方，并且所述第一尾孔朝上，所述第二尾孔朝下；保持较高密度流体捕获在所述第一腔内，从而保持由所述较高密度流体在所述第一腔中施加的重力；允许所述较高密度流体通过所述第二尾孔逃离所述第二腔并且允许所述较低密度流体进入所述第二腔，从而降低所述第二腔内的内容物的总密度并减小由所述第二腔的内容物施加的重力；借助于由所述较高密度流体在所述第一腔中施加的保持的重力和由所述第二腔的内容物施加的减小的重力，在所述转子上沿所述旋转方向施加力矩。该方法可以包括将转子暴露于冲击转子的流体流，使得冲击流体流沿着冲击方向在转子上施加力，该冲击方向在转子上沿旋转方向产生力矩。该方法可以包括引导流体流沿冲击方向冲击转子。冲击流体流可以是低密度流体的流，并且冲击流体流可以在旋转轴线上方冲击转子，例如，低密度流体可以是空气，并且冲击流体流可以是风。冲击流体流可以是高密度流体的流，并且冲击流体流可以在旋转轴线下方冲击转子，例如，高密度流体可以是水，并且冲击流体流可以是通过波浪作用、潮汐流和/或重力下移动的水。转子可包括阀，其被构造成选择性地打开和关闭第一掐空和第二前孔，并且该方法可包括：当转子处于浸没位置时，选择性地打开第一前孔；以及当转子处于升高位置时，选择性地打开第二前孔。转子可包括阀，其构造成选择性地打开和关闭第一前孔和第二前孔以及第一尾孔和第二尾孔，并且该方法可包括选择性地打开前孔和关闭尾孔，以反转旋转方向。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于从流体中获取能量的装置，所述装置包括：转子；以及支撑所述转子的支撑结构，所述转子浸没在高密度流体的主体中，以沿旋转方向围绕大致水平的旋转轴线旋转，所述转子沿旋转方向在相对于旋转轴线的不同径向取向上限定多个腔，并且每个所述腔与旋转轴线间隔开；其中每个所述腔限定至少一个孔，所述孔向高密度流体的主体开放，具有用于选择性地关闭所述孔的孔阀；以及其中所述转子限定多个分开的内部通道，每个所述通道与所述腔之一流动连通，并与排出通道流动连通，具有多个单独的通道阀，每个通道阀构造成选择性地关闭所述通道中的一个；所述排出通道具有选择性地与所述通道连通的入口以及通向低密度流体的主体的出口，其高度不高于所述旋转轴线。每个腔可以限定两个所述孔，即前孔和尾孔，具有前孔阀和尾孔阀，用于分别选择性地关闭前孔和尾孔。根据本专利技术的又一方面，提供了一种从流体中获取能量的方法，所述方法包括提供如上所述的装置并允许转子沿其旋转方向旋转；对于每个腔和与所述腔连通的通道：至少部分时间，当所述腔从一般位于与旋转轴线相同的高度的位置旋转到转子的顶部时，关闭所述腔的孔阀并打开所述通道的通道阀，以允许高密度流体通过通道和排出通道从腔排出，并允许低密度流体通过排出通道和通道进入腔；以及至少部分时间，当所述腔从转子顶部旋转到转子底部时，关闭通道阀并打开孔阀，以允许低密度流体从腔中逸出并允许高密度流体进入腔。该方法可以包括，对于每个腔和与所述腔连通的通道，至少部分时间，当所述腔从转子的顶部旋转到转子的底部时，打开所述腔的前孔阀和尾孔阀，以允许低密度流体通过后腔从腔中逸出，并允许高密度流体通过前孔进入腔。附图说明为了更好地理解本专利技术，并且为了示出如何实施本专利技术，现在将参考附图通过非限制性示例描述本专利技术，在附图中：图1示出了根据本专利技术的装置的第一实施例的三维视图；图2示出了根据本专利技术的装置的第二实施例的三维视图；图3示出了处于浸没模式的穿过图1装置的中空元件的纵向的示意性剖视图；图4示出了处于升高模式的穿过图1装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从流体中获取能量的装置，所述装置包括：转子；以及支撑结构，所述支撑结构支撑所述转子以沿旋转方向绕大致水平的旋转轴线旋转，所述支撑结构被构造成使得所述旋转轴线选择性地位于两种流体之间的边界的上方和下方，所述两种流体具有不同的密度；所述转子在相对于所述旋转轴线的第一径向取向上限定至少第一腔，并且在相对于所述旋转轴线的第二径向取向上限定第二腔，所述第一腔和所述第二腔各自与所述旋转轴线间隔开，并且所述第一径向取向沿所述旋转方向与所述第二径向取向间隔开；其中所述转子限定第一尾孔和第二尾孔，所述第一尾孔沿与所述旋转方向相反的方向从所述第一腔延伸到所述转子的外部，所述第二尾孔沿与所述旋转方向相反的方向从所述第二腔延伸到所述转子的外部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 ZA 2016/03876;2016.12.02 ZA 2016/083501.一种用于从流体中获取能量的装置，所述装置包括：转子；以及支撑结构，所述支撑结构支撑所述转子以沿旋转方向绕大致水平的旋转轴线旋转，所述支撑结构被构造成使得所述旋转轴线选择性地位于两种流体之间的边界的上方和下方，所述两种流体具有不同的密度；所述转子在相对于所述旋转轴线的第一径向取向上限定至少第一腔，并且在相对于所述旋转轴线的第二径向取向上限定第二腔，所述第一腔和所述第二腔各自与所述旋转轴线间隔开，并且所述第一径向取向沿所述旋转方向与所述第二径向取向间隔开；其中所述转子限定第一尾孔和第二尾孔，所述第一尾孔沿与所述旋转方向相反的方向从所述第一腔延伸到所述转子的外部，所述第二尾孔沿与所述旋转方向相反的方向从所述第二腔延伸到所述转子的外部。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述两种流体是水和空气，所述两种流体之间的边界是水面，并且所述旋转轴线选择性地位于所述水面的上方和下方。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述水面受到波浪作用，并且所述旋转轴线所处的高度使得所述旋转轴线由于所述波浪作用而选择性地位于所述水面的上方和下方。4.根据权利要求2或3所述的装置，其中，所述水面的高度由于潮汐作用而改变，并且所述旋转轴线所处的高度使得所述旋转轴线由于所述潮汐作用而选择性地位于所述水面的上方和下方。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述第一径向取向和所述第二径向取向绕所述旋转轴线径向相对。6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述转子限定多于两个的所述腔，并且所述腔沿所述旋转方向绕所述旋转轴线处于不同的径向取向。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述转子包括多个中空元件，并且所述腔各自限定在所述中空元件中的一个中空元件内。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述中空元件中的多个布置在所述转子内，以形成叶片。9.根据权利要求7或8所述的装置，其中，所述中空元件中的每一个都具有壁，所述壁至少部分地围绕在所述中空元件内限定的腔，并且所述腔的尾孔限定在所述壁内。10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括阀，所述阀构造成选择性地打开和关闭所述第一尾孔和所述第二尾孔。11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述转子限定第一前孔和第二前孔，所述第一前孔沿所述旋转方向从所述第一腔延伸到所述转子的外部，所述第二前孔沿所述旋转方向从所述第二腔延伸到所述转子的外部。12.根据权利要求11所述的装置，包括阀，所述阀构造成选择性地打开和关闭所述第一前孔和所述第二前孔。13.一种从流体中获取能量的方法，所述方法包括：提供根据权利要求1至10中任一项所述的装置；支撑所述转子，所述转子的旋转轴线按顺序位于两种流体之间的边界的上方和下方，所述两种流体具有不同的密度，所述转子在其旋转轴线位于所述边界下方时处于浸没位置，而当其旋转轴线位于所述边界上方时处于升高位置；当所述转子处于所述浸没位置时：定位所述转子，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔·卢德维格·汉斯曼，
申请(专利权)人：卡尔·卢德维格·汉斯曼，
类型：发明
国别省市：南非,ZA