一种产生有序流的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及流体机械，特别是一种产生有序流的装置，该装置设有整流器，所述整流器由两层以上整流子同心同向叠置而成；整流子由一个渐缩喷管的小口径端插入另一渐缩喷管的大口径端，在两个喷管之间装有不少于４片导流叶片构成；本发明专利技术可将前方自然来流进行聚集、整流、加速，同时可输入由各种可再生能源转化成的热能、压缩气体能和余热、余压流体并转换成有序流的装置；本发明专利技术各种形态的能量输入装置依据其特点在整流器内或其外围进行设置；各种控流装置可控制输入能量的大小，以获得稳定的有序流，本发明专利技术可用于驱动各种涡轮机进行发电或带动其他工作机械；还可用于改变周边空气条件等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属流体机械及工程领域，特别是涉及一种将前方自然来流进行聚集、整流、 加速，同时可将压缩气体、工业乏气输入，将生物质、天然油气等燃烧热流输入，将工业余 热、地热汽流输入，再转换成高速有序流动的轴流或螺旋流，并可控制其流量大小的装置。
技术介绍
自然流体被广泛作为一种动力源用于风力发电、驱动各种工作机械、分离分选物 体、抽鼓流体、散热、干燥物体等。但由于自然流体存在能量的不稳定性、间歇性、方向随机 变化及低能量密度等特点，使自然流体的有效利用效率很低，特别是用于并网方式风力发 电时，经常性的风力波动引起的电压和频率波动会造成对电网的冲击和不稳定。为此，人们 提出了各种对自然流体能量和人为流体能量的利用和改善方式。这些方式基本可以归结 为先将各种无序流动形式的流体转换成有序流动的流体，如水平流、环流、旋流后再加 以控制和利用。下面主要对人们专利技术的各种吸收、利用和控制自然流体能量的装置及其对 自然环境中的热能、化石燃料的热能及工业和生活中产生的余热、烟气、余压气体等的利用 方式进行简要分述。一、用于多种能源综合利用的装置和方式。一种方式是建设智能化电网，S卩在同时具有常规电力、生物质发电、太阳能发电、 风力发电、海洋能发电装置的较大区域范围内，采用现代电子信息技术、网络技术、传感控 制技术及装置等，根据电网负荷变化情况、对区域内可再生能源的波动情况进行预测和实 时控制，达到平衡电网的目的，这是一种分散发电集中控制的方式。欧洲已开始这种方式的 应用试验。第二种方式是在一个较小的区域内分布安装在需求侧的能源梯级利用装置，以及 资源综合利用和可再生能源利用的设施。通过在需求现场根据用户对能源的不同需求，如 电力、热力、制冷等，实现对口供应能源，将输送环节的损耗降到最低，从而实现能源利用效 率的最大化。这种方式被称为分布式能源。一些发达国家已采用了这种方式。第三种方式是人们正在探索的在一套装置中将自然流体和人为流体转变成一种 有序、高速流动的轴流或旋流或环流或涡流并加以利用的方式，该装置既可利用风能、太 阳能、工业废热，又可利用常规能源进行发电或其它用途，这是一种集中发电集中控制的方 式。例如中国专利CN101535638A公开的《改进的涡轮发动机》，和中国专利CN101220800A 公开的《智能复合式发电能源塔》等。二、用于驱动风力涡轮机的装置和方式。利用自然气流驱动涡轮机的装置和控制方式主要分为以下四类。A类是水平气流产生、利用装置和控制方式，这一方式分两种结构al种结构是对 水平来流不进行加速也不改变流动方向，而直接吸收其部分动能的装置，例如我们常见的 水平轴和垂直轴风力涡轮机等。a2种结构是对水平来流改变其方向，有时还带有增速装置 的水平轴涡轮机，例如由贺德馨等编著，2006年1月出版的《风工程与工业空气动力学》第6214页一第219页中记载的《扩压引射型风能装置》，日本专利特开2004-52721公开的《风 力发电装置》，CN101331316A公开的《带有流动表面的风力涡轮机》等。对上述A类流体动力机械的控制方式大都采用调整叶片攻角大小、涡轮受风面与 来流夹角大小、机械刹车等来控制对来流能量的吸收和传递，从而达到控制转速的目的。这 一 A类装置结构较简单，但大型涡轮机结构件尺寸较大，制造、运输、安装困难，其控制系统 也很复杂。A类流体动力机械及控制方法主要用于风力发电。B类是环流气流产生、利用装置和控制方法，这一类装置也可分为两种结构bl种 结构是使来流的一部分经导流器一侧水平加速后进入一个位于导流器内腔筒笼状的整流 器，在整流器内腔沿圆周形成一水平环流后，驱动涡轮机旋转，另一部分水平来流被导流器 遮蔽叶片阻挡脱离开装置。例如中国专利CN101302998A公开的《多风向增速风力发电 机》和CN101196160A公开的《带风速提升和双重导流的垂直轴风轮装置》等。bl种结构 简单，有一定聚风增速效果，但有一部分来流不能被利用，且被利用过的那一部分气流在 出流时不够顺畅。b2种结构是在整流器或涡轮外围设置可转动的聚流器取代固定的导流 器，使正对来流全部进入整流器内腔，聚流器能随来流方向自动旋转对风。例如中国专利 CN101169102A公开的《大功率聚风导流风动机》，CN1419048A公开的《具集流转换风能装 置》，CN101493072A公开的《一种带聚风装置的垂直轴风力机》及韩国IRWINDP0WER株式会 社试制的垂直轴涡轮风力发电机等。b2种结构的环流产生装置的优点是来流能被全部聚集 起来并产生环流，但被利用过的环流在出流时不够顺畅，且聚流器是一个转动部件，使整体 结构复杂化，材料用量大增。对上述B类流体动力机械的控制方法一般都是根据风向和风速控制聚流器的旋 转，并控制进入到涡轮的风量，从而控制涡轮机的转速；当检测到低于设定值或高于设定值 的风速或结构故障时，机械制动发电机。例如CN101334005A公开的《用于控制垂直轴风力 发电系统的设备和方法》属于B类装置。B类流体动力机械及其控制方法主要应用于风力 发电。C类是旋流气流产生、利用装置和控制方式。这类方式主要靠两股来流合成后形成 螺旋流，一股是水平来流，其中一部分水平来流经过整流器一侧加速进入其内腔形成水平 环流，另一部分水平来流被整流器的导流叶片遮蔽并脱离开装置。另一股是竖直来流，它由 一部分水平来流经过位于整流器下方的喷管式导流器改向后竖直进入整流器内腔，与水平 环流合成为上旋的旋流，上旋的旋流在其中轴向的一定空间内形成一负压区，抽吸外部流 体进入，快速进入的流体驱动涡轮机旋转。按来流在水平方向的进流方式C类装置也可分为两种cl种的整流器是筒笼状， 在整流器的流体通道内设置若干进气单向阀，典型的结构是1975年，由美籍华人严隽森(J T Yen)提出的一种旋风型风能装置，2007年7月由郭新生编著，化学工业出版社出版的《风 能利用技术》第91页一第92页中有记载和描述。c2种的整流器是横截面为蜗壳式流道结 构的塔式整流器，其入口正面需通过控制和传动机构始终保持与来流垂直正对，这一种典 型案例是中国专利CN100485186C公告的《立轴风轮机》。cUc2两种结构都较为简单，增速 效果明显，但存在着一部分水平来流要脱离开装置而未被利用的问题。对上述C类流体动 力机械的控制方法基本上都是采用调节涡轮机叶片角度及机械刹车方式来实现。C类流体 动力机械及其控制方法，除用于风力发电外，还可用于自然通风冷却塔等。D类是轴流产生、利用装置和控制方式，这一类方式可分为dl、d2两种结构。dl结 构是将太阳能热流或其它热流汇集到一塔筒形装置底部，利用塔顶部密度较大的冷空气与 其底部热空气的密度差形成的抽吸作用，以产生垂直向上的气流驱动涡轮机。例如2007 年7月由郭新生编著，化学工业出版社出版的《风能利用技术》第92页一第93页中记载的 热气流风力机，CN1436282A公开的《烟囱形太阳能风轮机》、CN1405448A公开的《烟囱式风 力发电设备》等。dl种结构的理论和实践已证明其风能利用系数较低，且占用土地面积较 大。d2结构是对来流经聚风体聚风后吹动涡轮叶片，再经过中空罩体上的泄风口流出，例如 CN201372903Y公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生有序流的装置，其特征在于设有整流器，所述整流器（１００）由两层以上整流子（１１０）同心同向叠置而成；所述整流子由一个渐缩喷管（１１１）的小口径端（１１２）插入另一渐缩喷管（１３１）的大口径端（１３３），在两个喷管的内、外表面之间装有不少于４片导流叶片构成；两个整流子叠置时的相邻两个喷管由其中一个喷管取代另一个喷管；两相邻喷管的大口径端所构成的外缘口为整流子的进流口（１１０ａ），其小口径端所构成的内缘口为整流子的出流口（１１０ｂ），整流子的进流口与出流口之间的空间为整流子的流道（１１０ｃ）；沿整流器中心轴向一端的整流子的大口径端为整流器的进流口（１００ａ），另一端的整流子的小口径端为整流器的出流口（１００ｂ），由两层以上同心同向叠置的整流子出流口构成的整流器的内腔轮廓体为整流器的内涵道（１００ｃ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王政玉，王超颖，张玉芹，沈昌浩，
申请(专利权)人：王政玉，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]