流体能量发生器制造技术

本发明专利技术涉及一种从流体流（2）回收能量的设备（1），该设备包括：支承件（3）；柔性膜（4）；附接系统（5），其用于附接所述膜（3）的至少第一区域（6）、将所述膜（4）的所述第一区域（6）连接至所述支承件（3）；以及力传递装置（12），所述力传递装置（12）连接至膜（4）的第二区域（8），该第二区域与第一区域（6）间隔开，并能相对于支承件（3）运动。该设备（1）包括分离限制装置（9），所述分离限制装置（9）适于限制所述膜的第一区域（6）与所述附接系统（5）的至少第一点（10）之间的距离，并且限制所述膜的第二区域（8）与所述附接系统（5）的第二点（11）之间的距离，这些分离限制装置（9）设计成使所述第一和第二区域（6、8）彼此间隔开最小距离（D最小），所述最小距离（D最小）小于沿膜的表面（4e）测量的、分离这些第一和第二区域（6、8）的最短长度（L最小）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体能量发生器
本专利技术涉及从流体流回收能量的设备领域。具体地，本专利技术涉及一种从流体流回收能量的设备，包括：-支承件；-柔性膜；-系统，其用于附接该柔性膜的至少第一区域、将柔性膜的该第一区域连接至支承件；-力传递装置，其连接至远离柔性膜第一区域的柔性膜的第二区域，柔性膜的该第二区域相对于该支承件运动。
技术介绍
这种类型的设备用于从诸如空气或水的流体流回收能量，并且将呈机械能的形式的回收能量(也就是说，与运动或速度相关联的力)向诸如转换器的另一构件传输，该另一构件适于将所传输的机械能转换为电能。专利文件WO82/00321公开了一种上述类型的能量回收设备。这种现有技术设备是一种风动力发电机，其包括由两个颊板形成的空气管道，膜在这两个颊板之间沿如下列方向保持拉伸，该方向处于膜的平面内并且垂直于空气流的方向。在风的作用下，该膜变为横向振动的介质，并且膜中心部分的横向运动用于驱动发电设备。考虑到将能量回收设备安装在流中、特别是海洋环境中的所需投资，期望考虑替换解决方案，其至少在特定条件下允许在给定流中提高能量捕获性能。
技术实现思路
专利技术的目标本专利技术的目标是提供一种根据上文给出的总体定义的能量回收设备，其允许至少在特定类型的流中实现改进的能量回收性能。专利技术的简要描述为了实现该目标，本专利技术主要涉及一种从流体流回收能量的设备，包括：-支承件；-柔性膜；-系统，其用于附接该柔性膜的至少第一区域、将柔性膜的该第一区域连接至支承件；-能量转换器；-力传递装置，其连接至远离柔性膜第一区域的柔性膜的第二区域，柔性膜的该第二区域可相对于该支承件可动，这些力传递装置被布置成从第二区域朝着能量转换器传递机械能。根据本专利技术的这种设备本质特征在于，其包括分离限制装置，该分离限制装置适于限制膜的第一区域与附接系统至少第一点的分离，并且限制膜的第二区域与附接系统第二点的分离，这些分离限制装置设计成使第一和第二区域彼此间隔隔开最小距离，该最小距离小于沿膜的表面测量的、分离这些第一和第二区域的最短长度，因而，当将膜布置在所述流体流中时，这些分离限制装置促进膜的波动运动。一般而言，第一和第二区域间隔隔开的最小距离是当通过分离间隔装置使第一和第二区域彼此分离时，沿这些第一和第二区域之间延伸的直线测量的最短距离，分离间隔装置限制第一和第二区域之间的这种分离。类似地，沿膜的表面测量的、分离第一和第二区域的最短距离是能够在这些第一和第二区域之间测量的、同时沿膜的表面的最短长度。通常，该最短长度对应于在以下两者之间相交的曲线的展开长度：-穿过第一和第二区域的膜的纵向截平面；和-沿其进行测量的膜的表面。因而，根据本专利技术，膜具有大于分离第一和第二区域的距离的展开长度，以便该膜不在这些第一和第二区域之间伸展。因而，当膜被置于静止或者被放置在流体流中时，膜沿处于其第一和第二区域之间的其长度的至少一部分弯曲。出现膜的这种弯曲或曲率是因为由于分离限制装置，膜的展开长度比分离膜的第一和第二区域的最小距离更大。在操作中，当设备浸没在具有给定流速Vf的流体流中时，使得弯曲(因为其不伸展)的柔性膜以波动方式移动，并且分离限制装置以下列方式限制膜的第一和第二区域之间的分离，即膜不能沿其整个长度伸平。只要流动不超过限制速度，膜就至少抵抗住该流。这是因为，当膜受到流束的流动力时，该流束对膜的各个弯部的关于流的流入侧都产生过量压力，并且在相反侧、各个弯部的内侧产生负压力。一方面，该压差趋向于导致膜沿流束的方向变形，另一方面，对于相同位置，趋向于使弯曲部变形，直到膜在该点处的曲率反过来为止。因而，在流束的影响下，膜以交替、类正弦形状波动。膜的该强制波动以速度Vm从膜的第一区域朝着第二区域传播和加强。已经发现，当将设备浸没在从其中获取能量的流体流中时，膜就波动，并且使得称为下游区域的其第二区域随下列运动而运动，该运动从穿过附接系统的第一和/或第二点的流动轴线的一侧向另一侧交替变化。已经发现，曲率以及因此波阵面的倍增使能量捕获能力也倍增。此外，膜扰动具有横截面大于代表膜的宽度乘以波的振幅的横截面的流束，因此，其在比其总体尺寸大得多的空间中从流体捕获能量。由于力传递装置连接至膜的该第二区域，所以能够在整个膜上捕捉流体力的合力，因而能够从流体流提取能量。应注意，附接系统的第一和第二点可能是离散的，或者彼此结合。布置这些第一和第二点，以便允许限制装置的至少一部分相对于附接系统枢转。为了帮助理解本专利技术，术语“处于静止的膜”表示下列状态，其中膜不受流体流的影响，并且受地球重力和限制装置的影响。由于限制膜的第一和第二区域关于附接系统各点分离的限制装置，已经发现，特别是当膜处于静止时，膜偏斜，至少在膜处于其第一和第二区域之间的一部分中，在重力(参见图4和5)和限制装置的影响下弯曲。为了使用根据本专利技术的设备，将分离限制装置设计成使第一和第二区域彼此间隔开的最小距离小于沿膜的表面测量的、分离这些第一和第二区域的最短长度的95％。已经注意到当第一和第二区域彼此间隔隔开的最小距离小于沿膜的表面测量的、分离第一和第二区域的最短长度的95％时，根据本专利技术的设备的能量捕获性能提高。这是因为，以下两者之间的差异增大至特定点：-在膜的第一和第二区域之间测量的膜长度的最小距离，和-在这些第一和第二区域之间测量的该膜的最小展开距离，已经发现，由受流影响的膜形成的波的振幅趋向于增大。对于任何给定流动，回收的能量都取决于该振幅。已注意到设备的能量捕获性能由于下列事实增大，即分离限制装置迫使膜发生波动，当受到给定流速影响时，该分离限制装置限定影响膜的波动速度的参数。特别地，已经发现，作为本专利技术的结果，获得在给定流速范围内基本保持恒定的流速Vf与膜的波速Vm的比率。该比率取决于由分离限制装置调节的第一和第二区域的分离并取决于能量转换器的反作用力以及膜的机械特性。优选地这样布置，即将该比率调节为1/3，以最大化对流的能量捕获。也已经说明，为了提高设备的性能，使分离限制装置和附接系统设计成使与附接系统相对定位的膜边缘能够在离附接系统第一和第二点的一定距离处振荡。附图说明参考附图，通过下文提供的仅用于指导，并且以完全非限制方式提供的说明书，本专利技术的其他特征和优点将变得明显，其中：图1示出根据本专利技术的设备的第一实施例，将该设备放置在流体流中，通过适于从平移运动产生电能的转换器，该装置从该流体流回收能量；图2示出本专利技术的第二实施例，其也被放置在流体流中以从该流体流回收能量，但是使用旋转式转换器，以从旋转运动产生电；图3示出本专利技术的实施例，其中用于限制膜的各区域分离的装置是沿流的方向具有降低的对应刚度的弹性装置；图4与图1-3一样示出沿膜的纵向截平面P截取的、根据本专利技术的设备的示意图，该图4以实线示出处于静止的第一类型膜，该膜在其连接至分离限制装置的区域之间偏斜(deflect，偏转)；该图4也以虚线示出处于静止的第二类型膜，其刚性大于第一类型膜(优选地，第一类型膜由当静止时形成正弦曲线的第二类型膜代替)；该图4也以混合线示出一曲线，其代表在流体流2中波动的这些第一和第二膜中的一个或另一个；图5示出在一实施例中的根据本专利技术的设备的立体图，其包括用于将平移运动转化为电能的转换器14，并且包括头部偏斜器19，在该图中，膜4处于静止(以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从流体流（2）回收能量的设备（1），所述设备包括：?支承件（3）；?柔性膜（4）；?附接系统（5），所述附连系统用于附接所述膜（4）的至少第一区域（6）、将所述膜（4）的所述第一区域（6）连接至所述支承件（3）；?能量转换器（14）；?力传递装置（12），所述力传递装置（12）连接至远离所述膜的第一区域（6）的所述膜（4）的第二区域（8），所述膜的第二区域（8）相对于所述支承件（3）可动，并且这些力传递装置（12）设置成将机械能从所述第二区域（8）向所述能量转换器（14）传递，其特征在于：?所述设备（1）包括分离限制装置（9），所述分离限制装置（9）适于限制所述膜的第一区域（6）与所述附接系统（5）的至少第一点（10）的分离，并且适于限制所述膜的第二区域（8）与所述附接系统（5）的第二点（11）的分离，这些分离限制装置（9）设计成使所述第一和第二区域（6、8）彼此间隔开最小距离（D最小），所述最小距离（D最小）小于沿膜的表面（4e）测量的、分离这些第一和第二区域（6、8）的最短长度（L最小），因而，当将所述膜布置在所述流体流（2）中时，这些分离限制装置提高所述膜的波动运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.14 FR 11520671.一种从流体流(2)回收能量的设备(1)，所述设备包括：-支承件(3)；-柔性膜(4)；-附接系统(5)，所述附接系统用于附接所述膜(4)的至少第一区域(6)、将所述膜(4)的所述第一区域(6)连接至所述支承件(3)；-能量转换器(14)；-力传递装置(12)，所述力传递装置(12)连接至远离所述膜的第一区域(6)的所述膜(4)的第二区域(8)，所述膜的第二区域(8)相对于所述支承件(3)可动，并且这些力传递装置(12)设置成将机械能从所述第二区域(8)向所述能量转换器(14)传递，其特征在于：-所述设备(1)包括分离限制装置(9)，所述分离限制装置(9)适于限制所述膜的第一区域(6)与所述附接系统(5)的至少第一点(10)的分离，并且适于限制所述膜的第二区域(8)与所述附接系统(5)的第二点(11)的分离，这些分离限制装置(9)设计成使所述第一和第二区域(6、8)彼此之间隔开的最小距离(D最小)小于第一和第二区域(6、8)之间、沿膜的表面(4e)测得的最短长度(L最小)，因而，当将所述膜布置在所述流体流(2)中时，这些分离限制装置提高所述膜的波动运动。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述柔性膜具有抵抗所述膜在其第一和第二区域(6、8)之间弯曲的纵向弹性刚度。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述纵向弹性刚度是设计成使所述膜对绕弯曲轴线(D-D)的弯曲有阻力，所述弯曲轴线垂直于穿过所述膜(4)的第一和第二区域(6、8)延伸的所述膜的纵向截平面(P)延伸。4.根据权利要求1-3中任一项所述的设备，其特征在于，所述分离限制装置(9)设计成使所述第一和第二区域(6、8)彼此之间隔开的最小距离(D最小)小于第一和第二区域(6、8)之间、沿膜的表面(4e)测得的最短长度(L最小)的95％。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，连接至所述力传递装置(12)的所述能量转换器(14)也连接至所述支承件(3)，并且适于从所述力传递装置(12)相对于所述支承件(3)的相对运动中产生能量。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，连接至所述力传递装置(12)的所述能量转换器(14)也连接至所述支承件(3)，并且适于从所述力传递装置(12)相对于所述支承件(3)的相对运动中产生电能。7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述能量转换器(14)包括：-用于产生对所述力传递装置(12)相对于所述支承件(3)的运动的阻力的装置；和-用于控制所述阻力的变化的装置。8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述分离限制装置(9、18a、18b)中的至少一些连接至位于所述膜的所述第一和第二区域(6、8)之间的附接到所述膜的多个中间点(17a、17b)，连接至所述中间点的这些分离限制装置(9、18a、18b)也：-适于限制这些中间点(17a、17b)中的每个关于所述附接系统(5)上的至少一点的分离，-适于允许这些中间点相对于所述支承件(3)的运动，和-适于将这些中间点(17a、17b)中的至少一些的彼此分离限制成使所述膜始终具有沿所述膜的所述表面(4e)测量的并且处于这些中间点中的两个之间的长度(L1)，所述长度(L1)始终大于这两个中间点(17a、17b)之间的距离(D1)。9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述分离限制装置(9、18a、18b)中的至少一些连接至附接到所述膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：让·巴蒂斯特·德勒韦，
申请(专利权)人：让·巴蒂斯特·德勒韦，
类型：
国别省市：