用于推动疏通河道机械的低空采风方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用风洞诱导及加速风能，用于推动疏通河道机械的方法及装 置。本方法所产生的风能也可用来驱动其它工作机械。
【背景技术】
[0002] 地球上近地面层每年可利用的风能至少有IO9千瓦，约10倍于地球上可利用的水 能总量。中国的风能资源十分丰富，年风能总储量估计有16亿千瓦。由于风是一种取之不 尽的能源，所以很早以来就有利用风力作为驱动工作机械的动力，用于发电、提水灌溉、碾 米等。而且由于风是清洁的再生能源，普遍存在于世界各地，所以有极广泛的用途。
[0003] 但是多数利用风力的方法均是让风力直接做功的风车。例如世界上的风力发电装 置都是在自然风场中架设风力发电机。支架高达数十米，叶片长达数十米，有效运转风速为 10-20米/秒，退出运行风速为28-30米/秒。这些风力发电机存在以下的根本性缺点： 一不能充分利用各种速度的风力，如对10米/秒以下的风速及30米/秒以上的风速 均不能应用，只好弃风停运； 一叶片由于太长，支架太高，负荷太大，常发生断裂事故； -机组安装在数10米的支架上，安装困难。机械磨损严重，使用寿命短； 一生产叶片、支架的过程中，已造成对环境的严重污染，尤其是叶片、支架报废后，更是 不符合环保的要求。这类型的风力发电机在运行过程中，噪音高，常杀伤鸟类，严重不符合 环保，已开始受到法律起诉。
[0004] 可以预见，高空风力发电将来会遇到很大的社会阻力，而开发低空风能，将是世界 的一个新趋势。
[0005] 因此，本发明的任务是要提供一种用于低空采风的方法及装置，达到可以利用低 速风的优势。特点是使低速风在装置内进行预加工，提高风速，然后带动工作机械做工。尤 其是本装置加工精度要求低，安装方便，维修简单。
【发明内容】
[0006] 本发明就是为了解决上述技术问题而完成的，根据本发明的一个技术方案，提供 一种用于推动疏通河道机械的低空采风方法，其中，自然界的气流通过采风口汇聚于进风 口，通过直径渐缩的风道自行加速，在喉部形成可以驱动风力机组的工作速度。
[0007] 另外，根据本发明的另一技术方案，提供一种用于推动疏通河道机械的低空采风 装置，是由采风口（5)，进风口（7)，风道（1)和喉部（8)组成，其特征在于风道的直径是渐 缩的。
【附图说明】
[0008] 图1是本发明的低空采风装置的整体外型图。
[0009] 图2是本发明的工作示意图。
[0010] 图3是风道截面图。
【具体实施方式】
[0011] 本发明的任务是通过下述的技术方案来解决的：将低空的气流，通过一个或数个 采风口汇集于进风口，通过直径渐缩的风道自行加速，（即预加工），达到驱动工作机械所 需的速度。然后让加速后的气流作用于安装在中间喉部的叶片来带动工作机械（如疏通河 道的挖泥沙机械）。
[0012] 本发明的构思基于柏努利方程。根据柏努利方程，空气在自然风场中不断运动，其 运动的动能（即风能）密麼为
:議 其中礙风能，麩空气密度，F风速，单位截面积。
[0013] 设风通过进风口的截面积为真:，风速为驗，风道喉部（即工作位置）的截面积为 ，风速为。则在单位时间内通过风道进风口截面的风能）
司样在风 道喉部的截面积的风能为
[0014] 假设是理想的渐缩风道，风能在风道中的损失略而不计。根据能量守恒定律，则 :_寒僅，即
由式（2)可知，大截面处的风速小，而小截面处的风速大。当然,A1的尺寸是根据机组 容量而定，J2的尺寸是根据风力动力机械的设计风速来选择。风道长度则按最佳增速比来 选择。
[0015] 根据流体力学空气动力学理论，风道的轴向截面形状为双曲线，风能损失最小。本 发明选用渐缩、渐扩形拉瓦尔喷管形式。双曲线型风道可以把自然风加速。在4米/秒风 速时，风道的增强因子可达2. 025 - 2. 18倍，而功率增强系数可达8-10倍。这是传统风车 所达不到的。此时，本装置让提高功率的加速气流推动叶片，叶片的转轴通过变速箱把动力 带动挖泥沙的机械做功。
[0016] 本发明主要采用离地数米至十米的低空采风方式。为适应不同方向的风力，可采 用单米风口或多米风口。
[0017] 为了达到安装、维修方便，可根据不同的风速来制作不同尺寸的设备。比较容易实 施的范围如下：进风口的直径Di和排风口的直径_3:为：1. 7-8m;喉部直径D2为l-3m;风 道全长为3-15m。
[0018] 当发生强风时，为了防止特大风速使喉部的工作速度超出应用许可范围，可采用 可变直径的采风口，以减小风量流入。或在风道中设置阻流板或曳气孔，以及其它减速增阻 装置。
[0019] 图1是本发明的低空采风装置的整体外型图，图2是本发明的工作示意图，图3是 风道截面图。图2所示为本发明用于推动疏通河道机械的工作情况。具有速度为的气流 通过采风口（5)汇聚于进风口（7)通过直径渐缩的风道（1)的加速作用，空气流在喉部（8) 处形成具有所需工作速度匕的气流。此气流带动风力机组（2)(包括叶片转动轴、变速箱、 挖泥机）。
[0020] 图3所示为风道的各组成部份。风道的采风口（5)可以采用单采风口（如图示） 或多采风口。它与风道（1)相接，相接处为进风口（7)，在多数情况下，采风口与进风口重 合，也就是直接由进风口进行采风。风道的直径是渐缩的，风道的轴向截面形状是双曲线。 为加工方便，也可做成直线或类似双曲线。风道的内表面磨光，以减少阻力。风道外表面则 涂絶热材料，以免阳光加热风道内的气流，形成"热空气上升"，而降低气流的前进速度。（9) 为出风口。出风道的长度可根据需要而定。
[0021] 本发明最突出的特点是先将自然风通过渐缩的管道预先加速（约提高为2倍）。 加速后的风力提高功率约8-10倍，这一特点是传统风车的采风形式所达不到的。由于功率 大大提高，所以通过风道自动加速带动风力动力机械的全部机组都可安装在地面。带来许 多技术效果。由于这种采风方法对地区的选择和功率范围的增减要求条件不严，因此可普 遍应用于我国广大地区。而且造价低、维修方便，对我国疏通河道有很大意义。此外，也可 应用本发明的采风方法及装置来驱动提水、挤奶、剪毛等农业和畜牧工作用机械，能获得很 大经济效益。
【主权项】
1. 一种用于推动疏通河道机械的低空采风方法，其特征在于自然界的气流通过采风 口（5)汇聚于进风口（7)，通过直径渐缩的风道（1)自行加速，在喉部（8)形成可以驱动风 力机组（2)的工作速度。2. 根据权利要求1的低空采风方法，其待征在于自然界的气流通过采风口（5)汇聚于 进风口（7)，通过轴向截面形状为双曲线的直径渐缩的风道（1)自行加速，在喉部（8)形成 可以驱动风力机组（2)的工作速度。3. -种用于推动疏通河道机械的低空采风装置，是由采风口（5)，进风口（7)，风道 (1)和喉部（8)组成，其特征在于风道的直径是渐缩的。4. 根据权利要求3的低空采风装置，其特征在于风道的轴向截面形状为双曲线。5. 根据权利要求3或4的低空采风装置，其特征在于进风口的直径和出风口的直径是 根据工作机组的容量和设计风速来选择的。6. 根据权利要求3或4的低空采风装置，其特征在于风道的外表面涂隔热材料，内表 面磨光。
【专利摘要】本发明提供一种用于推动疏通河道机械的低空采风方法和低空采风装置。在所述低空采风方法中，自然界的气流通过采风口(5)汇聚于进风口(7)，通过直径渐缩的风道(1)自行加速，在喉部(8)形成可以驱动风力机组(2)的工作速度。所述低空采风装置是由采风口(5)，进风口(7)，风道(1)和喉部(8)组成，其中，风道的直径是渐缩的。
【IPC分类】F03D1/04
【公开号】CN105673316
【申请号】
【发明人】余新河
【申请人】陈清泉, 余新河, 肖忠礼, 任雪梅, 王佐强, 林晓钟, 吴惠宝, 余镭镭, 余宙霖
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2014年11月19日