专利名称：从废弃动能产生势能的管道动力涡轮系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及从无用的废弃动能产生的势能，其中将无用的废弃动能从静止状态 (dormant state)激起、激活、激励、激发为势能。
背景技术：
废弃动能的来源我们的城市“热岛”是巨大的废弃动能的来源。高层住宅(厨房、家用设备、空调、发电机等)、商务活动、工业、发电厂等，处处存在高温、热的散热器空气 (hot radiator air)和烟道废气。无用的废弃动能简单地耗散在空气中。另外，高层建筑物从太阳、商务活动和密集的运输废气中吸收/保留热量。城市越大，热岛就越大。试想一下从世界最高塔一个160层楼、828米(2717英尺)高的人造建筑物——迪拜的哈利法塔 (Burj Khalifa)排放/耗散到空气/风中的巨大的废弃动能。将下列的现有技术中已知的科学原理与本发明的创新系统(从处于静止状态的废弃动能的势能产生)集成、组合并且合并，可以带来崭新的功能和目的，成倍地提高系统的效率。1 “风力涡轮机场(wind turbines farms)"(a)风力涡轮机发电所涉及的基本原理是风速增加20%，则发电量增加73%，尽管空气密度随温度和海拔的升高而降低。发电的主要因素的风速的立方。(b)风车不能以100%的效率工作，因为其结构阻碍了风的流动。因为风车的工作与翼片类似(飞机上的机翼)，所以其结构还在涡轮叶片上施加背压。风力涡轮机的平均效率是20%左右。(c)风动能的基本原理可达到的“P”(功率KW)是P = l/2pAV3，即0. 5Xp (质量 Kg/m2) XA(风扇面积 m2) XV3((速度 m/s)3) = Kff02 “热气球，，气压随温度的升高而升高——热空气比冷空气密度小，因此热空气是易浮的并且上升，其利用垂直压力向上移动。3 “直立式风洞”通过竖直产生的风力，“室内跳伞”使得人类能够在空中飞行。风洞的基本原理是 称为静压的第二压力总是存在于风道/管道/通道中；其对管道各侧的作用相同——独立于速度或其移动方向。4 “风斗(wind hopper) ”公知风斗可以俘获用于发电的外来风，正如1985年11月30日出版的Mujeeb R-Alvi拥有的巴基斯坦专利No. 128764中所公开的，但是风斗并不以本发明的方式而起作用。
发明内容
出于以下一些原因，本发明与产生可再生能的传统风车或废热发电(cogeneration)系统有着明显的不同。a)传统风力涡轮机场的涡轮机塔是非常高(80米或更高)且非常重的(每座塔 450吨或更重)，产生3MW的能量，本发明省去了对于庞大且非常重的高塔的使用，并且消除了其逻辑问题——更加难于生产、建造、运输和安装。b)传统的风力涡轮机场的平均效率很低——20%，原因是其结构阻碍风的流动并且在涡轮叶片上施加背压；而本发明没有这些阻碍，效率在95%以上。c)传统的风车依靠非常不规则的风速和风向(非常易变的因素)发电；而本发明具有额外的优点——静压(管道)，其给出系统在方向和速度上的一致性，可以管理、控制和调节。d)在废热发电系统中，利用烟道热在锅炉中产生蒸汽而用于更大的发电量，并且烟道热加热用于循环的水，但是此后，在散去部分热量之后，离开的烟道热作为废弃能量简单地耗散到环境中。本发明(从废弃动能产生势能的管道动力涡轮系统)具有以下创新性的特征1.本发明的“管道动力涡轮”是世界上唯一将无用的“废弃动能”从静止状态激起、 激活、激励、激发以产生势能、而没有油料的使用或环境污染或温室气体(碳)排放增加的系统。2.本发明的产生势能的“管道动力涡轮”系统位于无用的废弃动能产生最多、但是需要更多能源的地方。3.本发明的“管道动力涡轮”是世界上唯一包含且结合了其他不同的系统单独利用的所有已知的科学原理的系统，这些原理如下(a) “风力涡轮机场”发电的主要因素的风速的立方。(b) “热气球”热空气比冷空气密度小，因此热空气是易浮的并且上升，其利用垂直压力向上移动。(c) “直立式风洞”称为静压的第二压力总是存在于风道/管道/通道中；其对管道各侧的作用相同——独立于速度或其移动方向。(d) “风斗”俘获用于发电的外来风，1985年11月30日出版的巴基斯坦专利 No.128764。4.从无用的废弃动能产生势能的“管道动力涡轮系统”的3个设备是(I) “通道动力设备”(内部设备)；(II) “遮蔽的烟囱(funnel)设备”(外部设备)和(III) “温度控制设备”(外部设备)。这3个设备具有相似的排出器装置机构；而两个组件(I) “通道动力设备”和(II) “遮蔽的烟囱设备”具有另外的相似的调解机构(defuser mechanism), 各自设备的功能/操作是相同的，如下(i)全部3个设备中的排出器装置主体机构是相同的。排出器装置主体具有入口， 围绕管道主体安装并且结合排出器装置主体；在管道主体的圆周中以倾斜的角度切有狭缝，以形成遮在排出器装置主体内部的狭缝文氏管(slit venturi)，狭缝文氏管在管道通路中打开；无用的废弃动能在压力下经过排出器装置主体入口被引入，并通过速压以倾斜的角度经过狭缝文氏管自行排到管道通道中。在管道通道中，无用的废弃动能在狭缝文氏管的上方产生涡流，在狭缝文氏管的下方产生真空，并且根据需要，经过管道通道在其下方的开口吸入更多低压状态的无用的废弃动能或外部空气。唯一的区别是流动方向(图1、3和5)。(ii)两个设备(不包括“温度控制设备”)中的调解机构竖直地架设调解板 (defuser plate)并且将其抵靠管道通道的壁而固定，板的边缘成一定角度，面对流动方向，从而最终将涡流旋转运动转变为线性运动，增加管道通道内部的速压(图1和3)。(iii)第二设备“被遮蔽的烟囱”具有另外的特征其设有竖直轴，所述竖直轴在 “被遮蔽的烟囱入口，，上方与大的半球形设备相连，在“被遮蔽的烟囱入口，，下方与风扇相连。来自任意方向的风力将轴和风扇高速旋转，显著地增加了从所有被遮蔽的烟囱入口吸入的外来风的运动和压力(图3和4)。5.第三设备“温度控制设备”包括一些壳体/层，在每一层引入冷空气以将混合物{散热器的热空气(75°C )和排气烟道废气(484°C)}的高温因素降至合理的安全水平， 由此显著增加了废弃的动能(将被供应到“管道动力涡轮”系统中用于产生势能)排出的混合物的体积和速压(图1和5)。
图1是本发明(管道动力涡轮系统从无用的废弃动能产生势能的中心设备)的立体图，示出了 “管道动力涡轮系统”大的主体遮蔽内部设备——“管道动力设备”，“管道动力设备”具有在管道主体周围安装并且结合的排出器装置主体，其中狭缝文氏管出口集成在管道主体中，被遮在排出器装置主体内部，并且在管道主体通道中打开，并且“管道动力设备”还具有在管道通道内部安装/架设的调解系统。“管道动力涡轮系统”大的主体具有另外的两个外部入口以接收来自(1)被遮蔽的烟囱设备(废弃的动能+外部空气)和 (2)温度控制设备(热的散热器空气+烟道废气+冷空气混合物)的辅助的能量；来自以上3个设备的所有能量在“管道动力涡轮系统”大的室中混合，增加了其中的体积和速压， 从而驱动发电机。发电机安装在适宜之处，以避免大而重的发电机位于系统脆弱的结构上。图2是狭缝文氏管出口的截面图，狭缝文氏管以倾斜的角度在管道主体圆周中切出，并被遮在排出器装置主体的内部；图2示出了狭缝文氏管倾斜角度的斜面，在斜面上以一角度固定屏障，如果需要，则在需要之处和需要之时调节涡流的旋转量级。图3是第二外部设备——“被遮蔽的烟囱”的立体图，示出了相似的排出器装置， 狭缝文氏管出口和调解系统遮在其中；“被遮蔽的烟囱”具有另外的特征——竖直轴，所述竖直轴在“烟囱入口，，上方与大的半球形设备相连，在“烟囱入口，，下方与风扇相连。图4是被遮蔽的烟囱的中点的截面图，竖直驱动轴经过烟囱并且在“烟囱入口”上方连接大的半球形设备，在“烟 入口，，下方连接风扇。图5是第三外部设备——“温度控制设备”的立体图，示出了被遮在其中的排出器装置和狭缝文氏管，“温度控制设备”具有一些壳体和层，每一层均带有出口和入口。
具体实施例方式通过下文对附图的详细描述，将会彻底理解本发明的特征、目标和优点。图1是从无用的废弃动能产生势能的中心设备“管道动力涡轮系统”的立体图， 其中示出了竖直架设“管道动力涡轮系统” 16以实现更好的性能，因为废弃动能(气体)是易浮的/上升——利用垂直压力。系统的大主体16遮蔽内部设备“管道动力设备” 1到11 ； 其中设备1具有排出器装置3，围绕管道主体1安装并且结合排出器装置3，排出器装置3 带有入口 4，无用的废弃动能在压力下经过入口 4被引入装置主体3 ；其中废弃动能以更高的速压经过遮住的狭缝文氏管5以倾斜的角度自行排到管道通道2中。在管道通道2中， 废弃动能在狭缝文氏管出口 5的上方产生涡流10并且在狭缝文氏管出口 5的下方产生真空11——经过管道通道2的底部中被管道遮蔽的开放入口 9吸入更多的废弃动能6。竖直架设调解板7，抵靠管道通道的壁固定，板角边缘8面对流动方向——将涡流旋转运动转变为线性运动，增加了进入系统的大主体16的室12的线性速度。存在两个另外的外部入口以接收额外的能量，即(a)经过入口 13的来自外部设备(遮蔽的烟囱设备)的废弃动能+ 外部空气；和(b)经过入口 14的来自外部设备(温度控制设备)的热的散热器空气+烟道废气+冷空气混合物。无用的废弃动能来自3个设备，即管道2、入口 13和入口 14。所有的废弃动能在系统的大主体16的室12中混合，增加废弃动能的体积和速压并且驱动发电机15。发电机15安装在适宜之处，避免大而重的发电机位于系统脆弱的结构上。图2是图1的狭缝文氏管5的截面图。狭缝文氏管斜面5/a被遮在排出器装置主体3的内部，屏障5/b以一角度固定在狭缝文氏管斜面5/a上，如果需要，则在需要之处和需要之时调节涡流10的旋转量级。图3是本发明的第二外部设备(“遮蔽的烟囱设备”)的立体图，第二外部设备具有与图1中相似的排出器装置主体和调解器；图3示出了另外的特征半球形设备，在被遮蔽的烟囱入口的上方固定在竖直轴上，在被遮蔽的烟囱入口的下方与风扇连接。图3和4 示出了 管道主体1 ；围绕管道主体1安装并且结合排出器装置主体3，排出器装置主体3 带有入口 4，无用的废弃动能在压力下经过入口 4被引入装置主体3 ；废弃动能以更高的速度经过的狭缝文氏管5的开口自行排到管道通道2中。在管道通道2中，废弃动能在狭缝文氏管出口 5的下方产生涡流10并且在狭缝文氏管出口 5的上方产生真空11，由此经过上方被遮蔽的入口 9吸入更多的外部空气6。竖直架设调解板7，抵靠管道通道的壁固定， 板角边缘8面对流动方向——将涡流旋转运动转变为线性运动，增加了混合物对于出口 12 的线性速度。“被遮蔽的烟囱”9另外的特征是，具有3个或4个面对不同方向连接的“入口”(图4)。竖直的驱动轴13经过“入口” 13/a的连接中点(图4)；驱动轴13在“被遮蔽的烟囱入口” 9的上方连接半球形的杯状设备14(图3)，在“被遮蔽的烟囱入口”9的下方连接风扇15(图3)；来自任何方向的风力旋转半球形的杯状设备14，半球形的杯状设备14 高速旋转下方的风扇15，从而显著增加了经过被遮蔽的烟囱入口吸入的外来风6(图3)。图4是“被遮蔽的烟囱入口”的截面图，其中被遮蔽的烟囱被示出为具有3个或4 个相连的、独立的、同样的空气入口 9 ；并且示出了竖直驱动轴14，竖直驱动轴14经过被遮蔽的烟囱入口 13/a的中点。图5是本发明的第三外部设备(“温度控制设备”)的立体图，第三外部设备具有相似的排出器装置，所述排出器装置带有被遮在其中的狭缝文氏管；此外，第三设备具有一些位于彼此上方的壳体，每层壳体均带有狭缝文氏管出口和空气入口。图5示出了 管道主体1是设备的第一壳体层。围绕管道主体1安装并且结合排出器装置主体，排出器装置主体带有入口 4，高温混合物{散热器的热空气(75°C) +排气烟道废气
8(484°C)}在速压下被引入排出器装置主体3，高温混合物经过狭缝文氏管5自行排到管道通道2中，狭缝文氏管5集成在管道主体中，被遮在排出器装置主体3的内部。在通道2中， 混合物在狭缝文氏管出口 5的上方产生涡流10，在狭缝文氏管出口 5的下方产生真空11， 并且经过下方的入口 7吸入外部空气6。第二壳体8、第三壳体9和最后的壳体1 2是位于彼此上方的设备壳体层。设备的每层壳体具有狭缝文氏管出口 13和遮蔽的空气入口 14。 带槽(strip) 15分开并且保持在适当的位置，并且将设备的每层壳体之间的通道提供为冷空气入口通道16和混合物出口 17。 为便于理解，全部3个设备中的排出器装置系统3是相似的，并且因此附图标记是相同的。相似地，两个设备中的调解系统7和8是相同的，并且因此附图标记也是相同的。
权利要求
1.一种从无用的废弃动能产生势能的管道动力涡轮系统，其特征在于，所述系统具有 3个设备(1)内部的管道动力设备；(2)外部的被遮蔽的烟囱设备；和(3)外部的温度控制设备。
2.根据权利要求1所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，所述管道动力涡轮系统激活大量的固有地存在于当前耗散在环境中的无用的废弃动能中的能量。
3.根据权利要求1和2所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，所述管道动力涡轮系统大的主体(16)将内部的管道动力设备(1)到(11)遮蔽，并且所述大的主体(16)具有两个另外的外部入口，用于从外部的被遮蔽的烟囱设备入口(13)和外部的温度控制设备入口 (14)接收辅助的能量。
4.根据权利要求1和3所述的管道动力涡轮系统内部的管道动力设备，其特征在于，所述管道动力设备包括带有入口(4)的排出器装置主体(3)，所述排出器装置主体(3)在管道开放的入口(6)的上方围绕管道主体(1)结合并且安装；所述管道动力设备包括狭缝文氏管(5)，所述狭缝文氏管(5)在所述管道主体⑴中集成，被遮在排出器装置主体(3)的内部并且朝向管道通道(2)打开；所述管道动力设备还包括调解板(7)，所述调解板(7)被竖直地架设并且抵靠管道壁固定，板角边缘(8)面对管道通道(2)中的流动方向，增加了引入的废弃动能和体积和速度，并且废弃动能经过管道通道(2)离开内部设备进入管道动力涡轮系统大的主体(16)的室(12)。
5.根据权利要求1所述的管道动力涡轮系统外部的被遮挡的烟囱设备，其特征在于， 所述烟囱设备具有另外的特征设有竖直轴(13)，所述竖直轴(13)在被遮挡的烟囱入口 (9)的上方与大的半球形设备(14)相连，并且在被遮挡的烟囱入口的下方与风扇(15)相连，来自任意方向的风力(14)将轴(13)和风扇(15)高速旋转，从而增加了经过上方的被遮挡的烟囱的多个入口(9)而被吸入的外来风的速度。
6.根据权利要求1和5所述的被遮挡的烟@设备，其特征在于，所述烟@设备包括带有入口(4)的排出器装置主体(3)，所述排出器装置主体(3)围绕管道主体(1)结合并且安装；所述烟 设备还包括狭缝文氏管(5)，所述狭缝文氏管(5)在所述管道主体(1)中集成，被遮在排出器装置主体(3)的内部并且朝向管道通道(2)打开，其中调解板(7)被竖直地架设并且抵靠管道壁固定，板角边缘(8)面对管道通道(2)中的流动方向，进一步增加了经过烟囱入口(9)引入的风的体积和速度，引入的风经过出口 12排出。
7.根据权利要求1所述的管道动力涡轮系统外部的温度控制设备，其特征在于，所述温度控制设备控制从发电机耗散的大量废弃动能的高温因素，高温因素的形式为(a) 散热器的热空气(75°C以上)和(b)排气烟道废气(484°C以上)，二者的体积比大约为 11.3 1 ；另外所述温度控制设备包括带有排出器装置主体(3)的入口(4)，所述排出器装置主体(3)围绕管道主体(1)结合并且安装；所述温度控制设备还包括狭缝文氏管(5)，所述狭缝文氏管(5)在所述管道主体(1)中集成，被遮在排出器装置主体(3)的内部并且朝向管道通道(2)打开，热的散热器空气和烟道废气经过入口(4)被引入所述排出器装置主体(3)，并且经过文氏管(5)自行排到管道通道(2)中，所述热的散热器空气和烟道废气在所述管道通道(2)中形成涡流(10)并且导致真空(11)，从而经过入口(6)吸入冷空气，所述冷空气再次经过每层壳体(1)、(8)、(9)和(12)顶部的文氏管出口(13)自行排出，并且经过在设备每一层的吸入口(16)吸入更多的冷空气，以降低温度，从而增加混合物的体积和速度并且最终经过出口(17)排出。
8.根据权利要求7所述的温度控制设备，其特征在于，所述温度控制设备具有一些壳体(1)、⑶、(9)和(12)，较大的壳体顺次遮蔽较小的壳体，在两层壳体中间的空间中，一些竖直的带槽(15)以倾斜的角度在每层较小的壳体主体周围环绕确切的宽度，这在外部较大的壳体主体和内部较小的壳体主体之间提供特定空间，由此将每层壳体(1)、(8)、(9)和 (12)分开并且保持在适当位置；所述带槽(15)还在外部较大的壳体和内部较小的壳体之间产生一些倾斜的通道，冷空气经过所述通道被吸入外部的下一壳体的底部；所述带槽作为吸热设备将热从较小的内部壳体主体传输到在两个带槽之间经过的冷空气，冷空气从带槽和内部壳体主体吸热而变为易浮的，经过被遮蔽的空气入口以更高的速度被吸入下一层的底部；每层壳体具有在其顶部的文氏管出口(13)和其底部的空气吸入口(16)。
9.根据上述权利要求所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，所述管道动力涡轮系统的主体(16)将管道动力涡轮设备(1)到(11)遮蔽，其管道通道(2)在所述管道动力涡轮系统的室(12)中打开，其中室(12)还经过两个分开的外部入口(13)和(14)接收辅助的废弃动能，即(a)经过被遮蔽的烟囱设备的入口(13)和(b)经过温度控制设备的入口(14)， 其中来自管道(2)、入口(13)和入口(14)的废弃动能在系统(16)的室(12)中完全混合， 以共同增加室(12)中累积的废弃动能的体积和速压。
10.根据权利要求9所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，来自管道(2)、入口(13) 和入口(14)、在系统(16)的室(12)中混合的废弃动能从低速到高速加快流动，静压确保没有传统的风力涡轮机场中的速压损耗或损失，而是最大限度地利用包围在管道中的发电机风扇叶片(15)上的速压，从而产生势能(千瓦时)，而没有油料使用，没有环境污染/温度上升，而速压已经被再回收/再利用以在需要时提高发电能力。
11.根据权利要求4、6和7所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，在速压下经过入口(4)引入排出器装置主体(3)的无用的废弃动能，经过狭缝文氏管(5)自行排到管道通道(2)中，所述狭缝文氏管(5)以倾斜角度内建在管道主体(1)中，被遮在排出器装置主体 (3)内部；所述无用的废弃动能在狭缝文氏管出口(5)的上方形成涡流(10)，在狭缝文氏管出口(5)的下方形成真空(11)，从而在可用或需要时经过入口(6)吸入更多低压状态的废弃动能或外来风/空气，由此通过体积增加而加快废弃动能从低速到高速的流动，提高了管道动力涡流系统产生能量的潜在能力。
12.根据权利要求1、4和6所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，进一步包括安装在管道通道(2)内部的调解系统，所述调解系统有效地将涡流旋转运动转变为线性运动，加快了经过入口而从空气和风中引入的废弃动能的线性速度；旋转速度运动的涡流轴流仅取决于涡流旋转的量级(长度)，通过将屏障(5/b)放置在狭缝文氏管(5)倾斜的斜面(5/a) 上而改变水平出口角，所述涡流旋转的量级能够被增大/减小，以改变出口角流动，从而增加/减小涡流旋转量级(长度)，影响线性速度运动的轴流。
13.根据上述权利要求所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，无用的废弃动能不耗散在环境中，而是与外部空气一起收集、积累并且增补，将其从低速压动能转变为高速压动能以产生势能；使用旧式建筑物中包含的风道、风扇、风箱等从所有热辐射源收集无用的废弃动能而建立系统，该系统在其中单独地设计、完成并且安装，但是在新式建筑物设计中，系统被结合/集成为自行导入并且收集来自所有热辐射源的热，另外，吸热设备被安装在屋顶/墙壁等处以收集热，将最多的太阳热传入风道或嵌入的风道中，以经过风道加热/膨胀气流，从而获得更多的势能。
14.根据权利要求1和6所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，所述被遮蔽的烟囱设备从任何方向俘获外来风，具有3个或4个相同的但是相连的、独立的烟囱入口(9)以从任何方向俘获外来风，在烟囱(13/a)中间的连接点提供开口，竖直轴(13)经过烟囱并且在被遮蔽的烟囱入口上方连接大的半球形风力机构设备(14)，在被遮蔽的烟囱入口下方连接风扇(15)，来自任何方向的风力在被遮蔽的烟囱入口的下方高速旋转竖直轴(13)和风扇 (15)，加强外来风的引入，加速空气运动，并且增大经过被遮蔽的烟囱的其他的多个入口而被吸入的大量外来风的速压。
15.根据上述权利要求所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，静压均等地作用到管道壁上，划分出用于废弃动能/外部空气在管道中运动的通路，所述静压的作用独立于速度或废弃动能/外部空气的运动方向，管道静压确保没有传统的风力涡轮机场中的速压损耗或损失；传统的风力涡轮机场的结构阻碍空气/风的流动并且在涡轮叶片上施加背压；管道中的管道静压在单一方向引导废弃动能/外部空气，最大限度地利用发动机风扇叶片上的速压，消除背压，以获得最大的潜在发电能力，将风速立方这一主要因素效率从风力涡轮机场的20%转变为管道动力涡轮系统中95%以上的发电效率。
16.根据权利要求1、4、5和8所述的管道动力涡轮设备，其特征在于，所述管道动力涡轮设备(I)与被遮蔽的烟囱(II)、温度控制设备(III)单独地或共同地被要求将无用的废弃动能转化为势能，而消除环境温度上升以及污染的增加，所述管道动力涡轮设备的排出器装置主体带有被遮在其中的狭缝文氏管和调解系统，所述被遮蔽的烟 带有外部高速旋转的轴，所述被遮蔽的烟 的排出器装置主体带有被遮在其中的狭缝文氏管和调解系统。
17.根据上述任意一项权利要求所述的管道动力涡轮系统，其特征在于，设计、构造、布置并且采用所述管道动力涡轮设备(I)、被遮蔽的烟囱(II)和温度控制设备(III)，以实质上分别参照图1、3和5，包括图2和4而描述并且示出的方式操作。
全文摘要
本发明公开了一种从无用的废弃动能产生势能的管道动力涡轮系统，所述系统具有3个设备，势能产生的主要设备是管道动力涡轮系统(图1和2)，在其中具有3个设备(I)管道动力设备；另外两个外部设备是(II)被遮蔽的烟囱设备(图3和4)和(III)温度控制设备(图5)。本发明没有油料的使用或环境污染或温室气体排放的增加。
文档编号F03D9/00GK102220943SQ20111009772
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者穆吉德·乌尔·拉赫曼·阿尔维 申请人:穆吉德·乌尔·拉赫曼·阿尔维