转叶涡轮专利技术说明
作者:18959508511@189.cn       2011/5/5
    转叶涡轮研究工作室

    2010年9月1日

    一、专利背景

    中国虽然是煤、油的储藏大国,但也是煤、油的消耗大国。我国火力发电约占全国发电量比重的70%,用煤来发电将烧掉大量的原煤,给大气带来严重的污染。而且煤的储存量是有限的,也是不可再生的,现存的煤、油所能开采的时间只有几十年至百来年。面对由能源短缺逐渐走向能源耗竭,并且目前所使用的主要能源对于人类生存的环境具有严重污染,真正的能源危机正向人类袭来。为此,迅速开发环保型的能源项目是当务之急。

    世界上电力能源的种类很多,有火力,核电,水电,风电,太阳能电,地热电及海洋能电等等,若单台机组以每小时发出上百万千瓦以上的发电量归类,火力,核电,以及大型的筑坝式水利发电这种形式的机组都是属于"大电",而风电、小电站、太阳能以及其它一些小型的积少成多的发电方式则属"小电"范畴。但它们却不排放二氧化碳,是理想的环保型的能源。

    今后的能源结构的路线图是,逐步关停火电,核电作为限量性的过渡能源和水利"大电"为主,全力发展环保型的各种类型的"小电"为辅;最终关停核电,以环保型的各种形式的"小电"则将长久存在。目前世界上能利用的"小电"中,有风能,太阳能,地热能,海浪和潮汐能等,它们有各自的优势和缺点。如用太阳能发电相当好,没有什么机械性的磨损,但晚上或阴天时就不能正常发电了,占用
面积大;风能,太阳能,地热能,海浪和潮汐能等电站也很好,但也受成本和利用率等因素的影响而制约。

    我国风能资源丰富,可供开发利用的风能储量大约10亿kW以上,其中,陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算),海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW,共计有10亿kW之多。风是无公害的能源之一,它取之不尽,用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,利用大自然赋予的特殊条件,因地制宜地利用风力发电,非常适合,大有可为。但目前风力发电机的尚未解决转换率和切出的瓶颈。

    公知,世界上有不计其数的江河,水力资源相当丰富,有遍布我国各地的大小江河和漫长的海岸线,水是随意流入大海,消逝掉。然目前唯一的途径就是建设大型的水电站,利用现有的水轮机进行发电,但要吞噬大量的山林、土地,毁掉人们安居的家园,进行移民搬迁,也带来了诸多的社会问题,而且大型电站的安全也不容忽视。为此亦急需有一种高效利用水能进行发电的技术或设备。

    二、技术简介:

    2009年7月申请的申请号为200910159643.X转叶涡轮发明专利,其基本思路是:转叶涡轮的转叶销按非对称比例将转叶连接轮臂轴承,旋转中转叶自动转变角度,各转叶有规律地进行线、面转换; 流体力自动改变转叶角度,横开做功,无功复位减阻。该流体力利用装置的宽叶片受力面大,流体力直接冲击转叶做功扭力很大,弧形转叶复位阻力甚小;卧、歪式装用,转叶翻转时,后转叶翻下,前转叶抵住轮臂加长力臂,其重力余量增效显著,而且做功后的流体升力又助一程;导致启动反应迅速,运行平稳强劲。其转叶边缘可融入文化意境进行设计,安装形式不拘,结构简单、制作容易、体积小、成本低、转换率十分高。特别是在卧式运转时,三个合力并驾齐驱推动转叶涡轮高效运行:一是直角外切转叶的正功大主力,提前和增大了做功圆心角,二是后转叶翻下时的余量增效力,三是做功后的流体升力又送转叶一程,又加大了正功圆心角,加上转叶复位自动改变角度规避大部分的阻力,因而机械功耗极小。再者,同样的地域断面引用流体力,方形的平面比圆形平面多四个圆周角,转叶涡轮的受力面要比水平轴三桨叶的大。所以,转叶涡轮这种功效非常奇特的流体力利用装置,逐步更新替代能耗大、利用率不高的流体力利用产品,趋势已经十分明朗。

    转叶涡轮跟进新能源的发展需要,采用S形轮臂梯次多级大型转叶技术方案,使角度转换快速,受力面大增,可以多级复用。还有可分解、聚合的转叶涡轮导流槽组合(实用新型申请号201020141222.2),遮挡无功叶片进一步减阻,引聚流体力多重增压、多角度做功、多倍提升效率、解决风机切出问题,使风机高效、平稳、安全运行。

    为了方便制造和使用转叶涡轮,可根据需要由多个转叶组成,便于维护与更换。转叶涡轮的应用范围非常宽阔,大到大功率发电机组,小到科学益智玩具,从高空到水流甚至深海。配置内筒、半涡壳、导流槽应用于江河低水坝、瀑布、电站尾口水柱和海洋的潮汐、海浪、暗流能。有条件的舟车隧道高速路、船舶、钻井平台均可应用,会同其它新能源构筑立体能源。它不筑高坝,不占用山地和耕地,不破坏地理结构,不用移民,不受阳光等自然因素的影响,结构简单、制造容易、操作方便,扭力非常大、成本低廉,能使风、江河水、海洋能得到充分合理的开发。主要应用于:大型风力发电机组;垂直轴风电机改造和添置导流槽组合;旋转式建筑及景观;屋顶式风电机,相邻高楼间采用卧式上导流槽及拱翼的效果更佳,通过电控螺杆电机调节活动固定螺栓,既抗震又紧固;车船等行进物的利用;科学益智玩具;配置半窝壳和导流槽及内筒等附件,应用于江河海水能转化;构筑风力、水能、潮汐、海浪、洋流同一承载柱的以及其它能源的立体综合发电模式,发掘可循环利用能源;有助于深化涡轮行业以及流体泵的革新。

    转叶涡轮采用环保的方式,将流逝无功的风、水天然资源变废为宝,转化为可循环利用的能源,并与太阳能等其他可循环利用的能源互补并网,最大限度地发掘地球上天然能源价值,大幅度地减少油煤的燃烧,大幅度地控制二氧化碳排放,扼制气候变暖。

    三、试验比对:

    为了检验转叶涡轮的性能,我们把三桨叶的微风扇当做风力发电机,以及采用同式样的微风扇、利用废旧材料自制成的转叶涡轮风力发电机,进行对比试验:

    (1)三桨叶风力发电机的桨叶半径0.25m,叶片重40克,计算其捕风面积为0.19635m2。

    (2)转叶涡轮风力发电机直径0.23m,加上运行时张开的后转叶0.045 m ,弧形转叶长0.15m,用废品做成的叶片和轮臂重200克,计算其捕风面积0.04125m2;捕风面积比三桨叶的少3.7倍。

    (3)载荷试验,用大落地扇吹三桨叶风力发电机,与大落地扇的距离10cm,空载时比较快,接上电压表、6只二极管和毫安表等负荷后立即停下,折射的风拖不动这些负荷,五秒钟后慢慢再转动,6只二极管断续发亮,毫安表指示数值在10-12。

    (4)用大落地扇吹转叶涡轮带同样的小电机发电,与大落地扇的距离约30cm。空载时比三桨叶风力发电机要慢些,接上电压表、6只二极管和毫安表等负荷后,继续转动但速度减慢, 6只二极管比三桨叶风力发电机运转时亮得多,毫安表指示数值在48-52。

    (5)试验显示:捕风面积只有三桨叶风力发电机约1/5的转叶涡轮,还须克服比三桨叶风力发电机大几倍的自重,其力矩比三桨叶风力发电机大得很多,风力的利用率比三桨叶风力发电机要高出多倍以上。设想如若同一风力利用区,采用三桨叶风力发电机圆形捕风,要比方形的转叶涡轮少了四个圆周角的面积。

    (6)转叶涡轮如果配置导流槽组合,还能进一步遮挡无功叶片减阻,引聚流体力多重增压做功、风力转换率会得到更大的提升,并且切出自如。转叶涡轮流体力利用装置匹配高效能自调式发电机组,将把风能转换利用发展到极致。

    四、市场前景:

    本专利技术的功率大、阻力小和卧式装用有余量增效作用、导致转换率十分高的特点,使这种结构简单的装置在制造上容易得多,同样功率的装置它体积就很小、因而凸现低成本高利用率的大优势;加上安装形式不拘,可以立式、卧式、歪式安装,所以极具有广阔的市场前景:

    1、适用于大型风力发电业:立式的转叶涡轮采用塔柱多层叠加的方式安装,同一规格或自下而上逐渐加大涡轮直径的升力法,也可以阵列"八字"、"Y字"或"干字"组合法;配置型的导流板(槽),应用置后装置或法兰盘等设施解决对风,特别是卧式"干字"逐层成对安装转叶涡轮,对提升风力的利用率大有裨益。

    2、适用于H型垂直轴风电机的改造,该机种目前的转换率比较低,尚不能有效地解决风机的切出问题。风电制造厂商可以利用现有的制造设备,进行技术工艺的革新改造,生产高利用率的转叶式风电机。若添置导流槽组合,能一并解决切出问题,这种花钱不多,却又能重新焕发企业青春,提高产品的核心竞争力,使品牌效应立马得以飙升,此项改造投资真是又快又好又省。

    3.适用于各类旋转式塔、高楼、标志性建筑,以及形形色色的景点、景观。应用本转叶涡轮专利技术,定会在世界上争奇斗艳的旋转式建筑丛林中独树一帜,展现中国的技术、艺术与文化特色与精华。

    4、适用于各类简易风电机业,屋顶、相邻高楼间的则采用卧式上导流槽及拱翼的效果颇佳,应用测风仪等组件的电控系统自动控制螺杆电机,操纵两端活动固定螺栓,在欲调整对风方位置时松开活动固定螺栓,位置调整完毕立即自动锁紧活动固定螺栓,强化对悬挂卧式转叶涡轮的支撑,使该种机组抗震又牢固。在高速路绿化带、铁路旁向车道倾斜歪式安装,其自然下垂的转叶自动承接来车疾风或风力,把风力转化为电能;路中的绿化带采用立式转叶涡轮,增装简易双面导流槽承接车风。以主轴为中心简装双面导流板(槽),以左旋式角度对称分设,各自一旁,互不影响,有风就转,转则送电;隧道及地铁的顶端则悬挂卧式转叶涡轮,下垂的转叶便自动聚风发电。此类机将在新能源政策的指导下,参照采用国外新能源的先进理念,终会同电网公司达成利国利民的供输电新型买、卖电力协议,用户无风时使用电力公司的电,有风时家庭用电盈余,则可向电网输电收取折扣收入,实现多方共赢,最大限度地利用天然能源价值,众志成城一同减排。

    5、适用于车船等行进物,在电动汽车应用,将汽车引擎迎风面按导流槽切入角度,装上导流槽,卧式前置转叶涡轮车头,与汽车分隔独置(不分隔独置亦行),底部装升降柱,通过汽车控制系统掌控升降;当引擎盖卧式转叶涡轮复位时,汽车把行驶途中捕风所发的电充给蓄电池;汽车停放时,车头顶风停靠,将前置转叶涡轮车头升到升降柱最上点,继续捕风发电,仍可对蓄电池充电,尽量多地利用风能。也能装在货车驾驶室顶端或其它利于安装的地方,集风发电。其它车辆亦能应用,甚至连小电单车亦可效仿。船舶等行进物的利用可以有风力和水力两项选择,可设计出行进、锚泊及深潜等综合利用机型。

    6、适用于玩具业,把转叶涡轮设计成缤纷靓丽的科学益智玩具,为儿童和小朋友们创造接受多维的启蒙、激发睿智思维和创意的又一选择机会。同时,流体力又添加了一种简单便捷十分高效的利用方式。

    7、适用于水能的综合利用,配置半窝壳和导流槽及内筒等附件,转叶涡轮就可应用在江河海的水能转化上。目前,市面上的水轮机需要水头落差,需要筑坝、建造引水管、需要排水槽;既缩小了能量转换的空间,又要增加投资,利用率也不高。转叶涡轮只须添加内筒、与涡轮外方框连接的导流板(槽),有地方固定,就能投入应用。原生的江河急流有非常强大的原动力,转叶涡轮利用岩石或立柱固定及填充防漏,就可以带动发电机将汹涌澎湃的水能转化为电能。根据河面落差程度,可以每隔一定距离安装一台活叶水轮发电机组,并网发电。若建设围堰、其效果更甚。转叶涡轮配置升降部件,平常里正常发电,稍高水位可以起升涡轮兼做排淤,洪水汛期升高转叶涡轮进行调节,从其底部泄洪,避免洪水的侵害;配合机械疏通设备进行维护,尽量延长其在水系中应用的生命周期,即便今后科技发展,时代变迁,但不管怎么自然力还是大有可图之处。我国的水力资源十分丰富,就目前的利用情况不过25% 。在不通航的江河上反复建造梯级的转叶涡轮电站,这些无能耗的绿色能源可保留原生态的水系结构,组成巨大的水能水利综合利用网。如若通航的则采取分隔法,在转叶涡轮发电机组的上游数十公尺用墩柱及混凝土分流,留足通航的航道,既可保留通航,又可以分流发电。在转叶涡轮的发电站上,可以融合人文景观进行设计,开辟中国科技文化多元素特色的多维旅游产业,既让水发电,又让水、山、林、景同步增进经济发展。基于不筑高坝,地质稳定,生态平衡,林木土地依存,储水灌溉,便利交通,民生安乐,和谐社会稳定发展,能带动社会的多种产业效应及附加值。转叶涡轮有一整套不断跟进新能源的发展需要,全面支撑转叶涡轮运行的辅助解决方案。大型S状轮臂梯次多级转叶技术方案,使大型转叶涡轮转叶快速转变角度和减少涡流,进一步提高受风面积和功效;实用新型可分解、聚合的转叶涡轮导流槽组合,遮挡无功转叶进一步减少阻力,引聚风力多重增压,流量大、速度快、切入易,多角度做功,转换率成倍提高,并能自调设备平稳安全运行和解决切出;若在内筒安装潜水发电机,缩小空间,降低机温,提高发电效率,使转叶涡轮可操作性日臻完善。

    8、适用于构筑绿色能源立体综合发展模式,在同一承载柱搭载风力、水能或风力、潮汐、海浪、洋流能及其它能源的立体发电模式,其效率远远高于外国人使用的桨叶式涡轮,综合发掘可循环利用天然能源;把风和水天然资源尽多尽快地转化为人们迫切需要的新能源,替代目前高能耗、高排放的落后产能,同其它绿色能源一道为人类造福,大幅度扭转地球变暖的逆势,逐一落实实现总理在哥本哈根提出的我国于2020年减排40%的宏伟目标。转叶涡轮在满足国内需求的同时,也可出口换取外汇,以及支持友好国家的新能源发展,共同实现"同一个世界、同一个梦想---让地球变绿!"的宏伟目标。

    9、适用于涡轮业的大革新,转叶涡轮能凝聚发明同仁的流体力利用各种伟大创意,激励同仁们敢于攀登、勇于标新立异的发明理念,走中国人自己的路子,不跟随别人亦步亦趋,深化涡轮行业以及流体力的应用革新是大有希望。

    转叶涡轮结构简单,制造材料不挑剔,制造工艺也无苛求,投资低、收益高,缘于低成本诸优势,转叶等各种零件维护更换容易,胜任在恶劣环境中的使用,因此颇具开发前景。

    三、生产与回报:

    1.厂房建设,现有的风力、水力发电设备厂只需改造生产线,新建则需厂房和加工设备等,亦可以进行滚动式的生产销售,花小钱办大事。

    2.生产转叶涡轮其中一个小项目,资金投入不多,若想投资大项目,则需要较大的经济实力和充裕的资金链。

    3.产出与回报,该专利技术全球独创,既简单又高效,比率在1:3以上。

    四、合作方式

    1、转让专利:限于国内厂商面议。因为不想让该专利技术做"海归派",让外国人赚多少位数我们的钱。

    2、优惠使用新能源跟进的专利:受让的国内厂商,可以优惠使用申请号为201020141222.2《转叶涡轮导流槽组合》专利技术,让其不断发展能源新技术,在全球同业中领先。

    3、欢迎对专利提出建议和各种合作意见。

    附注:本人由于经济的制约,无法参加许多先付费的博览会、交易会、网络电视、年鉴、推广中心等宣传推介活动邀请,只能在一些免费的网站上发些有关转叶涡轮信息:

    (1)"谷歌"于今年2月2日起在"机械、加工、设备"和"能源、采暖、炉灶"栏目7次免费刊登"转叶涡轮"" 转叶涡轮导流槽组合"专利。

    (2)本专利于今年4月21日应邀参加在北京人民大会堂举行的"第四届中国发明家论坛",并作发言介绍。

    (3)官方网站cctv10 "我爱发明"栏目的"网友作品区"于今年6月8日免费登载"转叶涡轮"专利及图片。

    (4)国家专利技术(深圳)展示交易中心官方网站于今年7月24日免费登载"转叶涡轮"专利及图片。

    (5)全球节能环保网于今年免费登载"转叶涡轮"专利信息摘要。

    (6)全国离退休人才网于今年8月22日免费登载"转叶涡轮"专利信息摘要及图片。

    (7)pat98.专利网于今年免费登载"转叶涡轮"专利信息摘要。

    (8)北京技术市场网于今年免费登载"转叶涡轮"专利信息。

    (9)湖北信息网于今年免费登载"转叶涡轮"专利信息。

    (10)中国风电产业网的留言板于今年免费登载"转叶涡轮"专利信息,等等。

    附图:

    图1.转叶涡轮效果图 图2.三叶片转叶涡轮

    图3.转叶涡轮工作图 图4.卧式6叶片转叶涡轮 图5.立式转叶涡轮

    专利权人:黄文明

    联系电话:18959508511

    交流邮箱:18959508511@189.cn

    2010年9月1日