[發明專利]流體能量轉換器

無效

• 申請號: 200680038576.0
• 申請日: 2006-08-18
• 公開（公告）號: CN101305184A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: D·C·米勒
• 申請（專利權）人: VIRYD科技公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03B17/06;F03B5/00;F03D1/04;F03D1/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 董敏

相關申請

本申請要求提交于2005年8月22日的美國臨時申請No.60/710,225、提交于2005年8月22日的美國臨時申請No.60/710,339、提交于2006年1月19日的美國臨時申請No.60/760,251的優先權。上述每篇申請的內容在此全文引入作為參考。

技術領域

本發明的領域通常涉及流體能量轉換器，更特別地，本發明涉及風車和風力渦輪機。

背景技術

流體能量轉換器典型地使用葉片、推進器(propellers)或葉輪將流動流體的動能轉換為機械能，或者將機械能轉換為流動流體流的動能。例如，風車和水車將風或水的動能轉換為旋轉機械能，并且風力渦輪機和水力渦輪機還使用發電機將旋轉機械能轉換為電能。在逆向過程中，風扇、推進器、壓縮機和泵可以配置為將來自旋轉機械能的動能施加給流體。

尤其是利用風車和風力渦輪機，從動能到機械能的能量轉換對氣體而言效率很低。人們通常認為，對于由風力轉換動能的裝置而言，最大可能的效率為大約59.3％。然而，這一數字忽略了由例如空氣阻力和紊流造成的損失。一些應用級的三葉式風力渦輪機可以實現40-50％的最高效率，但風車的效率明顯更低。因此，需要對風力應用而言更有效的流體能量轉換器。

盡管一些供液體流體使用的流體能量轉換器可以實現高效率，但這些機器價格昂貴。例如，盡管軸向輻流式水力渦輪機可以實現高于90％的效率，但是它們極為昂貴。存在成本是比效率最大化更為重要的因素的應用，因此，需要對液體流而言成本更低的流體能量轉換器，并且該轉換器仍然保持希望的效率。

發明內容

這里顯示和描述的系統和方法具有若干特征，沒有單個的特征對其希望的屬性單獨起作用。在不將本發明限制于下列說明所描述的范圍之內的情況下，現在將簡要討論其更突出的特征。在考慮這些討論之后，尤其是閱讀標題為″具體實施方式″的段落之后，人們應該明白該系統和方法的特征如何提供優于傳統系統和方法的若干優點。

在一個方面，本發明涉及用于流體能量轉換器的管。該管可以具有通常圓柱形的中空主體，該中空主體具有內表面、外表面和縱向軸線。該管可以具有多個螺旋凹槽，該螺旋凹槽用于在流體流使管圍繞縱向軸線旋轉時收集流體流的動能。

在另一個方面，本發明涉及一種流體能量轉換器，該流體能量轉換器具有縱向軸線和與該縱向軸線同軸的可旋轉管。該可旋轉管可以具有形成在其內、外表面上的螺旋凹槽以便將旋轉機械能轉換為流體動能。

在另一個方面，本發明涉及用于流體能量轉換器的管。該管可以包括通常圓柱形的中空主體，該中空主體具有內表面、外表面和縱向軸線。該管也可以具有形成在其外表面和內表面上的多個螺旋凹槽。螺旋凹槽適合于收集外表面上螺旋凹槽的第一側上的流體，并且螺旋凹槽適合于收集內表面上螺旋凹槽的第二側上的流體。在一個實施例中，本發明涉及用于流體能量轉換器的轉子。該轉子具有縱向軸線和與該縱向軸線同軸的可旋轉管。該管可以包括內表面和外表面。在外表面和內表面上可以形成多個螺旋凹槽，每個螺旋凹槽具有大體上彼此相對的至少兩個螺旋凹槽壁。外表面上的螺旋凹槽壁形成0-100度的角度，并且螺旋凹槽配置為將旋轉機械能轉換為流體動能，或者將流體動能轉換為旋轉機械能。

在另一個實施例中，本發明涉及一種流體能量轉換器，該流體能量轉換器具有縱向軸線和與該縱向軸線同軸的可旋轉管。該可旋轉管具有形成在其外表面和內表面上的多個螺旋凹槽。能量轉換器還可以包括圍繞縱向軸線徑向分布的前葉片組，該前葉片組聯接到可旋轉管上。圍繞縱向軸線徑向分布的后葉片組可以聯接到可旋轉管上。流體能量轉換器還可以包括與縱向軸線重合并操作聯接到可旋轉管上的軸。在一些配置中，可旋轉管將流體動能轉換為旋轉機械能，或者將旋轉機械能轉換為流體動能。

另一個實施例包括用于風車的轉子。該轉子可以包括通常圓柱形的空心管，該空心管具有內表面、外表面和多個沿管外周的壁，所述壁形成配置為接收風力動能的多個螺旋葉片。

另一個實施例包括用于轉子的管段。該管段可以包括大體上矩形的弧形板、從板邊緣伸出的第一管段邊緣和形成在所述板上的管段切口。管段切口可以配置為接收第二管段邊緣。

另一實施例包括操作風車的方法。該方法可以包括提供管狀轉子，將轉子安裝成使該轉子的縱向軸線與流體流大體上平行，并且使轉子相對于流體流的流動方向縱傾和/或橫傾1-30度的縱傾角和/或橫傾角。

對于本領域的技術人員來說，在閱讀下列說明和附圖的情況下，這些及其它改進將變得顯而易見。

附圖說明

圖1是流體能量轉換器的透視圖。