组合全方向流动涡轮机系统技术方案

本申请公开了一种组合全方向流动涡轮机系统，包括转子，该转子布置在竖直位置，并封闭在固定结构中，该固定结构接收来自任何外部方向的气流，该气流由翼型件来操纵，以便使转子旋转。转子能够与转换元件连接，该转换元件将由转子的旋转产生的机械能转换成电能。固定结构是空心体，它由支承结构和盖形成，且它的内部空间用于存储电子部件，该电子部件能够直接由产生的能量来供给。利用固定结构的气动形状，空气颗粒过滤器能够安装在它的外表面上，该固定结构的气动形状促进气流沿它的表面附着，从而能够沿颗粒的优选通路来捕获它们。

Combined omnidirectional flow turbine system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】组合全方向流动涡轮机系统
本专利技术涉及能量生产，特别是涉及一种设想为提高与风能生产以及与其它流体(例如洋流和波浪)相关联的效率水平的装置。
技术介绍
全方向翼型扩压器将流体引向中心竖直轴线涡轮机。流体将通过称为Coanda效应的效应而附着在扩压器的表面上。该原理首先由罗马尼亚人HenriCoanda来介绍，他首先认识到该现象在飞机发展中的实际应用。翻转翼板(invertedwing)扩压器的结构具有与在低速下飞行的飞机或F1的后翼类似的性能。在所有这些情况下，翼板有较大攻角，因此在气动型面的表面中可以采用例如涡流发生器、板条和开槽边缘等方案，以便防止称为失速的脱离。在这种情况下，翼板并不为线性，而是型面径向展开，因此不管风的方向如何都有相同的性能。风速对于风力涡轮机能够转变成电的能量大小极其重要。风的能量能随着平均风速的立方而变化。当风速高至两倍时，它包含8倍的能量。扩压器的设计将由于它的翻转翼板几何形状而促进风加速。这除了更快地开始产生能量之外，还能够使得中心涡轮机达到更高旋转和产生更多能量。考虑到在EP2264309中已经公开的普通涡轮机的当前缺点，下面公开的本专利技术有一种能量产生装置，该能量产生装置：1.有较低环境和视觉冲击；2.具有较高能量生产；3.具有在低风速、湍流风和可变方向风的情况下工作的能力；城市环境的典型特点；4.它没有这样的缺点，即具有可见的运动部件以及固有的阴影和闪光效果；5.产生较低噪音，从而能够定位在人们和住宅附近。
技术实现思路
本专利技术介绍了一种组合全方向流动涡轮机系统，它包括以下元件：-一个或多个转子，该转子布置在竖直位置，各转子包括叶片；-固定结构，该固定结构包括单个气动元件，该气动元件具有翻转径向翼板的形状，该翻转径向翼板侧向包围在其中的一个或多个转子，并包括：内侧壁，该内侧壁连续地弯曲；以及凸出部，该凸出部沿朝向一个或多个转子的方向从底部进口流至顶部排出流向内延伸；-能量转换元件，该能量转换元件与一个或多个转子连接，以便将机械能转变成电能；所述组合全方向流动涡轮机的特征在于，固定结构是空心体，它包括：支承结构和盖，所述盖通过紧固机构而安装在支承结上，其中，固定结构的内部空间用于存储至少一个电子部件；以及电子供给适配电路，该电子供给适配电路与能量转换元件连接，设置成驱动所述至少一个电子部件。关于可以用于翻转径向翼板1；9的气动形状的气动型面，该型面可以在以下区间内变化：厚度：1-20％，优选是2-15％，更优选是5-8％；拱度：5％-25％，优选是8-15％，更优选是10-12％；最大拱度点：1-8；优选是2-7，更优选是3-4。气动形状可以根据国家航空咨询委员会(NACA)的标准来介绍。在本专利技术实施例中，固定结构的各侧壁包括一个或多个翼型部件。在本专利技术的还一实施例中，涡轮利用来自HVAC系统的次级流。在本专利技术的一个实施例中，能量转换元件布置在涡轮机的中心区域中。在本专利技术的另一实施例中，能量转换元件是发电机。在本专利技术的还一实施例中，固定结构的顶盖的外表面覆盖有光电池。在本专利技术实施例中，在支承结构和固定结构的盖之间的紧固机构是螺钉类型。在本专利技术的另一实施例中，固定结构还包括安装柱，该安装柱与支承结构连接。在本专利技术的还一实施例中，固定结构包括金属材料、复合材料、混凝土或纺织材料。在本专利技术实施例中，固定结构表面是射频波透过的材料。在本专利技术实施例中，组合全方向流动涡轮机系统还包括Peltier装置。在本专利技术的实施例中，组合全方向流动涡轮机系统包括发光系统。在本申请中，还介绍了一种照明器，该照明器包括如上所述的涡轮机。本专利技术介绍了一种有效的涡轮机，它能够最大化通过转子在流体中取得的能量。开发的组合全方向流动涡轮机系统使用的转子2与具有水平轴的常规涡轮机相似，但是布置在竖直位置，插入具有翻转翼板形状的静态扩压器中。这种固定结构1受到两个组合流动的影响，从而增强了由转子2产生的能量。转子2附接在用于转换机械能的元件上，该元件集成在具有翻转翼板气动形状的结构1中。固定结构的这种特殊形状提供了沿它的表面的气流附着。因此，过滤器能够应用于结构的表面中，以便捕获空气颗粒，从而从气流中捕获颗粒和污染物。系统并没有沿风方向的定向机构，因为它完全是全方向，并只有一个运动部件，即具有叶片3的转子2。涡轮机还可以包括在结构1的上部部分中的气动导流板，该气动导流板有边缘6。该技术可应用于能量生产行业，即微型能量生产和大型能量系统。这里所述的本专利技术包括具有扩压器的固定结构，该扩压器有翻转翼板的形状，它引导来自任何方向(全方向)的流体(即风)，并朝向位于扩压器中心的竖直轴线转子引导/加速流体。因此，转子不必像水平轴线的涡轮机那样使它自身与流体方向对齐。该装置利用两个组合流动来操作。下部流动和上部流动。在下部流动中，流体沿上升方向朝向中心涡轮引导，而不管它的方向如何。由于气动型面，流动在1.4x和1.8x之间的区间中加速，从而构成下部流动速度。这时，该流动经过转子，该转子带走它的一部分动能。上部流动经过装置的上部区域，并使得它自身与下部流动组合，从而在涡轮机中引起吸入效应(由于该低压区域)。由于上部和下部流动的这种组合，影响涡轮机的面积大于转子的面积。对于在本领域中已知的任意其它涡轮机模式，这种情况不会发生。由于两种流动组合的这种影响，机械能比率可以达到高于0.593的值，这使得该转子不会有在由BETZ表示的流动中的可抽取功率上限中确定的相同情况。为了提高下部流动和防止它与表面分离，可以将该结构分成气动型面的多元件9，即分成2、3或4个元件(见图2、3、6)。而且，在内表面中发展湍流可以有防止流动分离的正面效果，因此可以使用在表面上的涡流发生器和/或有纹理的区域，例如类似于在高尔夫球中的凸纹。由于它的几何形状，这里提出的装置促进了流动的加速，优选是在中心涡轮的叶片的尖端区域中，该叶片尖端区域因此有更高扭矩。这使得更小的涡轮机能够有比普通涡轮机更高的性能，从而提高了效率。除此之外，由于固定结构的形状，至少一个过滤器能够安装在它的外侧壁上。实际上，由于它的翻转翼板气动形状(这提供了沿结构表面的气流附着)，因此该元件的使用将有助于从气流中捕获空气颗粒和污染物。过滤器能够通过机械连接件而安装在结构的外表面中，且它能够基于静电、HEPA、活性炭技术或本领域技术人员清楚的任何其它技术。过滤器能够拆卸、清洁或更换，用于连续的最佳操作。因为涡轮机有更小直径，因此叶片的尺寸将更小，这降低了制造成本，且不仅能够使用高性能材料，例如复合材料和镁合金，还能够使用高生产率和低成本的材料，例如注射聚合物。因为涡轮机处于水平中心位置，且它不需要与风的方向对齐，因此该装置能够利用来自HVAC(加热、通风和空调)系统的次级流，例如强制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合全方向流动的涡轮机，所述涡轮机包括：/n-一个或多个转子，所述转子布置在竖直位置中，所述一个或多个转子中的各转子包括叶片；/n-固定结构，所述固定结构包括单个的气动元件，所述气动元件具有翻转径向翼板的形状，所述翻转径向翼板沿侧向包围在其中的所述一个或多个转子，并包括：内侧壁，所述内侧壁连续地弯曲；以及凸出部，所述凸出部沿朝向所述一个或多个转子的方向从底部进入流至顶部排出流向内延伸；/n-能量转换元件，所述能量转换元件与所述一个或多个转子连接，以便将机械能转变成电能；/n所述组合全方向流动的涡轮机的特征在于，固定结构是中空体，所述固定结构包括：/n支承结构和盖，所述盖通过紧固机构而安装在支承结构上，其中，固定结构的内部空间用于存储至少一个电子部件；以及/n电子供给适配电路，所述电子供给适配电路与能量转换元件连接，设置成驱动所述至少一个电子部件。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171005 US 15/725,850;20180626 US 16/018,7221.一种组合全方向流动的涡轮机，所述涡轮机包括：
-一个或多个转子，所述转子布置在竖直位置中，所述一个或多个转子中的各转子包括叶片；
-固定结构，所述固定结构包括单个的气动元件，所述气动元件具有翻转径向翼板的形状，所述翻转径向翼板沿侧向包围在其中的所述一个或多个转子，并包括：内侧壁，所述内侧壁连续地弯曲；以及凸出部，所述凸出部沿朝向所述一个或多个转子的方向从底部进入流至顶部排出流向内延伸；
-能量转换元件，所述能量转换元件与所述一个或多个转子连接，以便将机械能转变成电能；
所述组合全方向流动的涡轮机的特征在于，固定结构是中空体，所述固定结构包括：
支承结构和盖，所述盖通过紧固机构而安装在支承结构上，其中，固定结构的内部空间用于存储至少一个电子部件；以及
电子供给适配电路，所述电子供给适配电路与能量转换元件连接，设置成驱动所述至少一个电子部件。


2.根据权利要求1所述的涡轮机，其中：固定结构的各侧壁包括一个或多个翼型部件。


3.根据权利要求1所述的涡轮机，其中：所述一个或多个转子的叶片包括复合材料、镁合金或注射聚合物。


4.根据权利要求1所述的涡轮机，其中：涡轮利用来自HVAC系统的次级流。


5.根据权利要求1所述的涡轮机，其中：能量转换元件布置在涡轮机的中心区域中。...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·P·德·卡姆波斯·鲁奥·达·昆哈，
申请(专利权)人：全流股份有限公司，
类型：发明
国别省市：葡萄牙;PT