狭管发电技术及应用制造技术

本发明专利技术涉及到流体力学和发电知识。具体指一种狭管发电技术，是以流体(指河流或海浪)的动能产生的冲击力为动力、与流体中混入气体形成的气喷技术配合，用以提高流体冲击力，将动能转变为一定高度的势能。意在解决海浪的能量收集、转换问题，将海浪的动能用上述技术提取为势能，最终将势能变为电能。采用的技术主要有狭管效应和气喷原理，全部是自然能量的转换。道理简单，方法实用。

【技术实现步骤摘要】
狭管发电技术及应用一、
本专利技术主要应用流体力学(含空气动力学、液压动力学)等学科，涉及发电知识，具体是一种狭管发电技术及应用。二、
技术介绍
流体(这里指风或水流及海浪下同)的能量无穷无尽，其中水流的能量因其密度远大于空气的密度的原因，所以水流的能量远大于风的能量，而现阶段人们在开发、利用方面对风的能量的获取却远大于对水能的利用(如中国是最大的风力发电大国)。现阶段人们对河流水能的利用基本上停留在拦河筑坝建水库的方式上，而对于流水和海浪的冲击动能的利用却少之又少，主要是没有较好的获取能量的方式。三、
技术实现思路
流体在经过狭窄处时，其流速会加快，这种现象被定义为：狭管效应在管路中流淌的流体里混入了空气，空气在排出管口的瞬间，会产生喷射现象，说明空气在管路中被压缩，在流出管口时压力被释放，喷射产生的力会大于正常流体的出口压力，这种喷射现象这里自定义为：气喷现象。1.狭管系统发电技术根据“狭管效应”和“气喷现象”，现专利技术一种海浪狭管系统发电技术，包含：“狭管”技术、“单向水流截取”技术、“气喷助力”技术、“环形气喷管”技术、“分段取压”技术、“水罐增压”技术和“罐内气压利用”技术等，通过以上一系列的技术、结构设计，形成了一个以海浪为动力的独立系统，将海浪的冲击动能直接转换为具有一定高度的势能，利用势能直接冲击直板式发电机(本人的另一专利技术，专利已在申请中，申请号：2020101588035，本文中提到的发电机都是指此正面受力的发电机，下同)的叶片，将势能转变为电能。2.长狭管式海浪发电系统(1)江潮筒导向管发电机构依据“狭管效应”，结合现实生活中每年都会出现的“钱塘江潮”现象，制作一个专门用来收集海浪动能的长狭管，以其为动力制作一个发电系统，该系统由长狭管、导向管、发电机、单向翼阀等构成，这里称之为：江潮筒导向管发电机构。(2)江潮筒双导向管发电系统为了获取更多的动能先制作二级狭管(也可是多级狭管)，或者将狭管制作的足够长，这样就可以获取更多的能量，则可以对江潮筒发电机构进行功能扩展，在上述功能的基础上进行改进：一是在进水导向管的上下各安装一组回流用的导向管，相应的就可以在导向管的上下都安装发电机，就可以增加一倍的发电机；二是为了收集和配置水流的流量，在导向管的最上部安装一个集水罐，在罐的入口加装单向翼阀以防止海水倒流；这就是江潮筒双回流管发电系统。为了降低制作成本，也可以对导向管进行简化，就是将上述上水导向筒与回水导向筒制成共用筒壁，其功效与上述系统基本相同。(3)双向狭管、环形导向管发电系统上述系统只能获取单向海浪冲击的能量，并且为了利用其势能，要将系统部分露出海面安装，而海浪是往复式摆动的，特别是深海处，为了更多的收集海浪的能量，也为了适应更多水域，对上述系统做更进一步的改进，先将导向管连续的弯曲，弯曲半径要大于发电机叶片的回转半径，形成一个圆环状的导向管，在圆环形导向管的两侧，各安装一个长狭管，长狭管是以左右对称的切向方式接入圆环的。将发电机安装于圆环中心。在圆环内侧，指向发电机叶片，均匀安装n个喷管，喷管以切向的方式喷水推动发电机的叶片周向旋转，这就是双向狭管、环形导向管发电系统。(4)方桶式海浪发电系统海浪的运动方式是上下起伏和来回摆动的，设置一个专门利用海浪来回摆动为动力的发电装置，这是最简易的狭管发电方式，方法是将发电机安装在一个方桶中，在方桶的左右敞口处各安装一个较大广口的狭管，为使发电机能单向旋转，将方桶的左右敞口分别进行半边遮挡，在左侧敞口的下半部作为出口用单向翼板为挡板，这样海浪从左侧突入时，只能从上半部敞口进入，下半部被单向翼板所阻隔，右侧敞口的上半部用固定挡板遮挡，下半部即是入口又是出口，这样就可以保证海浪从左侧进入时，只能从敞口的上部进入，从而进入方桶的上部，在上部推动发电机的叶片，使发电机产生顺时针旋转的效果，到达右侧敞口时，因右侧敞口的上部被挡板遮挡，挡板与叶片之间的空隙处又安装了导向板，水流只能顺着导向板转到右侧的下部敞口，从右侧下部的敞口流出。随即，海浪从右侧突入，也是在右侧的广口狭管被加速，右侧上部被挡板阻挡，只能从右侧的下部进入，在方桶的下部推动发电机的下部叶片，还是使发电机顺时针旋转，到达左侧的敞口下部时，因是单向翼板，水流冲开单向翼板，在左侧敞口的下部流出。最终结果是，不论海浪是从左侧还是右侧冲击突入，都会各行其道，使发电机的直板叶片受到的是顺时针方向的推力，从而不断的发电。四、附图说明图1单向气喷狭管；图2双向气喷狭管；图3万向气喷狭管；图4二次气喷环形狭管；图5高低位分流三通；图6罐内增压示意图；图7罐内气压利用示意图；图8是双狭管、二次狭管、伸缩管罐内增压发电系统图；图9是万向狭管、二次狭管、伸缩管罐内增压发电系统图；图10两组双狭管、二次狭管、伸缩管、二次气喷环管、罐内增压发电系统图；图11两组万向狭管、二次狭管、伸缩管、二次气喷环管、高、低位集水罐、罐内增压发电系统图；图12二级江潮筒结构示意图；图13江潮筒、导向管发电系统图；图14江潮筒、集水罐双导向回水管发电系统图；图15江潮筒、集水罐双导向回水管(简易)发电系统图；图16双向狭管、圆环导向管喷射发电系统结构图；图17双向狭管、圆环导向管喷射发电系统图；图18单向狭管、圆环导向管喷射发电系统图；图19方桶式海浪发电系统图；部件名称：件1：狭管；2件：单向翼阀；件3：伸缩管；件4：二次狭管；件5：单向限压阀；件6：集水罐；件7：排水槽；件8：发电机；件9：分流三通；件10：二次气喷环型狭管；件11：导向管；件12：喷嘴；件13：排水管；件14：排气阀。五、具体实施方式1.海浪狭管发电机构根据狭管效应和气喷现象，专门制作一个长筒型广口的缩颈狭管1，形状类似于牛角，广口为入口，缩颈的小口为出口，管段水平段略长，逐渐向上弯曲，入口与出口互成90°，在狭管尾部的2/3-3/4处，设置一单向翼阀2，如图1所示，这就是海浪狭管发电机构。做功原理是：在海水中，广口直面海浪，在海浪的冲击下，因狭管效应海浪在管内的流速会被加快，冲击力会被加大，因是弯管且出口向上，导致水流会向上冲击使得海浪的动能变成一定高度的势能，狭管1在海平面上安装，广口约1/5-1/6露出海面，在两波次海浪冲击的间隔瞬间，管内会有空气进入，翼阀2因自重力和上部积存的海水常态下是处于关闭状态的，空气就会聚集在翼阀2下部与狭管形成的空腔内。在新的一波海浪的冲击下，海水在狭管1里会被加速、空气会与海水混杂，裹挟着空气的海水就会撞开单向翼阀2而进入阀片上部，翼阀2此时起阻力作用，阻力是由自重力与前一波海浪积存的海水高度的静压值两项之和组成的，数学表达式为翼阀阻力＝翼阀自重+前一波海浪积存海水高度的静压值，海浪的冲击力必须大于这两项之和才会冲开翼阀2，冲过翼阀2的海水就会积存在阀体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一个广口正面朝向海浪的、有气喷作用的喇叭管,类似于牛角弯，由连续缩颈、逐渐向上弯曲的长狭管(1)和在其后半部安装的单向蝶阀(2)组成，出口为小口且垂直于入口，这就是气喷狭管；(1)其特征在于：安装于海面的气喷狭管(1)，管口一小部分露出海面，就会有空气进入管腔内，在海浪的冲击下，狭管效应使得冲击力增加，弯管使海水提升，单向蝶阀(2)可以使冲击到一定高度的水流不能倒流，同时还将聚集在阀前的空气混入冲击的海水中，气喷作用助力海浪上冲，蝶阀(2)还用来截取由各波次海浪冲击产生的、达到一定高度势能的海水，使海水逐波次的叠加，将海浪的动能变成了一定高度的势能。/n

【技术特征摘要】
1.一个广口正面朝向海浪的、有气喷作用的喇叭管,类似于牛角弯，由连续缩颈、逐渐向上弯曲的长狭管(1)和在其后半部安装的单向蝶阀(2)组成，出口为小口且垂直于入口，这就是气喷狭管；(1)其特征在于：安装于海面的气喷狭管(1)，管口一小部分露出海面，就会有空气进入管腔内，在海浪的冲击下，狭管效应使得冲击力增加，弯管使海水提升，单向蝶阀(2)可以使冲击到一定高度的水流不能倒流，同时还将聚集在阀前的空气混入冲击的海水中，气喷作用助力海浪上冲，蝶阀(2)还用来截取由各波次海浪冲击产生的、达到一定高度势能的海水，使海水逐波次的叠加，将海浪的动能变成了一定高度的势能。


2.根据权利要求1所述，气喷狭管(1)有存储空气的作用，海浪的冲击会造成气喷现象；其特征在于：管口露出海面，空气会进入筒腔内，海浪猛烈的冲击，使空气与海浪混杂，形成气、水混合物，空气受压形成气泡，裹挟着空气的海水在上冲过程中冲过蝶阀后到达直管段，在直管段气泡会上升，在接近水面时因气泡的压力释放形成爆破，爆破会造成气喷现象，气喷作用会为海浪上冲助力，增加海水的冲击高度。


3.根据权利要求2所述，为充分利用气喷效应，又专门制作了环形狭管，安装在三通(9)的上部，为海浪上冲助力，这就是气喷环管(10)；其特征在于，气喷环管(10)里的空气来源于狭管(1)，冲击的海水中裹挟着空气，在海浪间歇的瞬间，空气会上升停留在环管的上环部，海水会下降沉落到环管的下环部，再一次的海浪冲击又会使海浪与空气混杂，再次重复气喷狭管的功效，二次为海水提升助力。


4.根据权利要求1所述，将狭管(1)加长、管口加大，以获取更多的冲击动能，或者根据需要将二个或者多个狭管进行逐级连接，形成二级或者多级狭管，就可以形成类似于钱塘江潮现象的长喇叭筒，其实质就是一个连续缩颈的长狭管(筒)，以长狭管为动力源，配套制作能将海浪的冲击动能转变为发电机(8)旋转的扭矩和不断上升的势能，然后使势能再次转变为冲击发电机旋转的扭矩，这个装置因类似于钱塘江潮作用，简称江潮筒发电机系统；其特点在于：海浪顺着导向管(11)向上冲击，在导向管(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：高彦霜，
申请(专利权)人：高彦霜，
类型：发明
国别省市：辽宁;21