專利名稱:旋風風能自吸式提水裝置的制作方法
本發(fā)明創(chuàng)造屬于風能利用裝置目前國內(nèi)外風力提水裝置有兩種類型，一類為風力透平(水平軸或垂直軸)經(jīng)機械傳動機構(gòu)帶動螺旋泵或活塞泵，另一類為風力透平帶動發(fā)電機驅(qū)動電動機和水泵。國內(nèi)風力提水裝置已用于生產(chǎn)，其絕大多數(shù)為第一類型。在“新能源1985年第4期”對此闡述的很清楚。美國風能提水裝置的現(xiàn)狀可參閱文獻“Transactious of the ASAE 1984 vol 1.27 № 277”上述兩類提水裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗暴風能力差，制造管理困難，成本昂貴。
本發(fā)明創(chuàng)造的旋風風能自吸式提水裝置，采用了完全不同的工作原理，它是直接將風的動能轉(zhuǎn)為水的位能，克服了上述兩類提水裝置的弱點。
本實用新型的裝置，由雙向擴壓式固定旋風塔，多層自吸式水筒，氣路切換器三部份組成。后二者為本發(fā)明創(chuàng)造的關(guān)鍵部分。
雙向擴壓式固定旋風塔是兩個互相錯開的半園筒構(gòu)成的固定式旋風塔塔體〔1〕，與旋風塔出口相連的固定式擴壓器〔2〕，通過軸〔3〕與擴壓器相連的可變向擋風板〔4〕，風向器〔5〕，高壓輸出管〔6〕，低壓輸出管〔7〕及分別與兩個半園筒〔8〕的a，b邊相連的軟幕〔9〕組成(見附圖1、2〕。軟幕〔9〕由纖維布或塑料布制成，它將隨著風向不同使旋風塔體形成不同方向的螺旋筒體，旋風塔的內(nèi)壁面近似于對數(shù)螺旋面或園柱面，因此能有效地使進入旋風塔的氣流形成強螺旋渦。在旋風塔底中央部分形成低壓區(qū)，在其周邊形成高壓區(qū)。由于擴壓器〔2〕和擋風板〔4〕進一步降低旋風塔出口壓力，從而成倍的增加塔底壓力分布的不均勻性，這種強旋渦的低壓壓力系數(shù)超出美國同類旋風塔的三倍，因此該旋風塔才具備直接提水的可能。其具體原理可看清華大學(xué)學(xué)報1985年第25卷第4期。
多層自吸式水筒的各層均有水流通道〔10〕，筒體的相鄰兩層有氣流通道〔11〕〔12〕分為兩路交錯安放，氣流通道〔30〕〔31〕與氣路自動切換器相連。水流通道出口有板式單向閥〔13〕，使水只能沿管單向流出，而不能反向流入。U型排水管〔14〕既能排水又保證分層筒體最高層處于低壓時能正常工作。分層筒體底部有入水管〔15〕，外界的水從此管流入，如圖3所示。
氣路自動切換器由以下部件組成切換室〔16〕由壁板〔17〕將它分為左、右兩室，切換室底板〔18〕有四個氣孔〔21〕〔22〕〔23〕〔24〕，轉(zhuǎn)軸〔19〕通過壁板以軸承〔20〕固定在壁板〔17〕和切換室〔16〕壁上。位于左右兩室軸上固接鋼性對稱伸臂〔25〕，閥吊〔26〕一端與伸臂〔25〕固接，另一端與切換閥〔27〕相連，由于伸臂〔25〕，閥吊〔26〕，切換閥〔27〕兩兩對稱重量相等，因此使轉(zhuǎn)軸〔19〕處于平衡狀態(tài)。吊線(兩條)一端與切換閥〔27〕相連，另一端通過氣孔〔22〕〔21〕與浮球〔28〕〔29〕相連。見圖4，圖5。
附圖圖1.雙向擴壓式固定旋風塔正視示意圖。
圖2.軟幕與旋風塔體的兩個半片園筒連接示意圖。
圖3.多層自吸式水筒示意圖。
圖4.氣路自動切換器正視示意圖。
圖5.氣路自動切換器A－A剖面圖。
圖6.旋風風能自吸式提水裝置示意圖。
下面結(jié)合本實用新型總體結(jié)構(gòu)及工作原理。
旋風風能自吸式提水裝置由雙向擴壓式固定旋風塔，多層自吸式水筒和位于前兩者之間的氣路自動切換器三部分組成。切換室〔16〕左、右兩室的其中一室與旋風塔高壓輸出管〔6〕相連，其另一室與旋風塔低壓輸出管〔7〕相連。氣路自動切換器的底板〔18〕即為多層自吸式水筒最高層的頂板，因此多層自吸式水筒與氣路切換器固結(jié)為一整體。切換器底氣孔〔22〕〔24〕與管〔30〕〔31〕對應(yīng)連接直通吸水管次高層，氣孔〔21〕〔23〕通吸水筒最高層。其中一條吊線通過管〔30〕與位于水筒次高層浮球〔28〕相連，浮球〔29〕位于水筒最高層。
首次啟動多層自吸式提水裝置時，人工切換氣路片刻，多層吸水筒很快就處于間層有水狀態(tài)。若最高層有水，由于浮球〔29〕承受水浮力，而浮球〔28〕不在水中而無浮力，則切換閥〔27〕關(guān)閉底板氣孔〔22〕〔23〕，同時打開底板氣孔〔21〕〔24〕，使水筒最高層與通道〔11〕處于高壓狀態(tài)，通道〔31〕〔12〕處于低壓狀態(tài)，最高層的水通過U型排水管〔14〕逐漸流出，同時處于高壓各層的水通過右水通道〔10〕經(jīng)過板式單向閥〔13〕向上層流動。此時次高層充滿水，浮球〔28〕承受水浮力，而浮球〔29〕不在水中無浮力，使切換閥〔27〕關(guān)閉底氣孔〔21〕〔24〕，同時打開底氣孔〔22〕〔23〕，即氣路切換。使最高層與氣流通道〔11〕處于低壓狀態(tài)，同時氣流通道〔30〕〔12〕處于高壓狀態(tài)，此時處于高壓各層的水通過左水流通道〔10〕經(jīng)過板式單向閥〔13〕向上層流動。如此下去，氣路不斷的切換，水不斷的流入入水管〔15〕，分層筒各間層水又不斷的向上層流動，從U型排水管流出，達到自吸提水的目的。
本實用新型不用風力透平，水泵及發(fā)電裝置，因此結(jié)構(gòu)簡單，運行安全，管理方便。
權(quán)利要求
1.一種有雙向擴壓式固定旋風塔的旋風風能自吸式提水裝置，其特征在于它由一個各層均有水流通道[10]，相鄰兩層有分為兩路交錯安放的氣路通道[11][12]，與氣路切換器相連的氣流通道[30][31]，及排水管[14]，入水管[15]的多層自吸式水筒和一個其底板[18]有氣孔[21][22][23][24]的分為左、右兩室的與旋風塔高壓輸出管[6]，低壓輸出管[7]連接的切換室[16]，及通過轉(zhuǎn)軸[19]，左、右兩室軸上固接鋼性對稱伸臂[25]，閥吊[26]，切換閥[27]，吊線，浮球[28][29]實現(xiàn)切換的氣路切換器組成，旋風塔塔體[1]兩個半園筒[8]的a、b邊由軟幕[9]連接。
2.按照權(quán)利要求
1所述的旋風風能自吸式提水裝置，其特征在于所述的氣路切換器的氣孔〔22〕〔24〕與直通多層自吸式水筒次高層的氣流通路〔30〕〔31〕連接，位于次高層的浮球〔28〕，由吊線通過氣流通道〔30〕與切換閥〔27〕連接，位于多層自吸式水筒最高層的浮球〔29〕，由吊線通過氣孔〔21〕與切換閥〔27〕連接。
3.按照權(quán)利要求
1所述的旋風風能自吸式提水裝置，其特征在于所述的多層自吸式水筒的單向閥〔13〕是板式的，排水管〔14〕為U型管狀。
專利摘要
本實用新型是一種利用風能自動提水裝置，它由雙向擴壓式固定旋風塔，多層自吸式水筒，氣路切換器三部分組成。多層吸水筒的各層相間地分別與塔底中心低壓區(qū)及塔壁高壓區(qū)連通，每兩層之間形成壓差使水由下層向上層輸送。氣路切換器不斷切換高、低壓氣路連通層次，使水不斷的由高壓層向低壓層流動。最后從排水管流出。本實用新型，結(jié)構(gòu)簡單，運行安全，管理方便。
文檔編號F03D9/00GK86203136SQ86203136
公開日1987年8月12日 申請日期1986年5月16日
發(fā)明者潘文安 申請人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan