[发明专利]流体能量发生器

说明书

技术领域

本发明涉及从流体流回收能量的设备领域。

具体地，本发明涉及一种从流体流回收能量的设备，包括：

-支承件；

-柔性膜；

-系统，其用于附接该柔性膜的至少第一区域、将柔性膜的该第一区域连接至支承件；

-力传递装置，其连接至远离柔性膜第一区域的柔性膜的第二区域，柔性膜的该第二区域相对于该支承件运动。

背景技术

这种类型的设备用于从诸如空气或水的流体流回收能量，并且将呈机械能的形式的回收能量(也就是说，与运动或速度相关联的力)向诸如转换器的另一构件传输，该另一构件适于将所传输的机械能转换为电能。

专利文件WO82/00321公开了一种上述类型的能量回收设备。这种现有技术设备是一种风动力发电机，其包括由两个颊板形成的空气管道，膜在这两个颊板之间沿如下列方向保持拉伸，该方向处于膜的平面内并且垂直于空气流的方向。在风的作用下，该膜变为横向振动的介质，并且膜中心部分的横向运动用于驱动发电设备。

考虑到将能量回收设备安装在流中、特别是海洋环境中的所需投资，期望考虑替换解决方案，其至少在特定条件下允许在给定流中提高能量捕获性能。

发明内容

发明的目标

本发明的目标是提供一种根据上文给出的总体定义的能量回收设备，其允许至少在特定类型的流中实现改进的能量回收性能。

发明的简要描述

为了实现该目标，本发明主要涉及一种从流体流回收能量的设备，包括：

-支承件；

-柔性膜；

-系统，其用于附接该柔性膜的至少第一区域、将柔性膜的该第一区域连接至支承件；

-能量转换器；

-力传递装置，其连接至远离柔性膜第一区域的柔性膜的第二区域，柔性膜的该第二区域可相对于该支承件可动，这些力传递装置被布置成从第二区域朝着能量转换器传递机械能。

根据本发明的这种设备本质特征在于，其包括分离限制装置，该分离限制装置适于限制膜的第一区域与附接系统至少第一点的分离，并且限制膜的第二区域与附接系统第二点的分离，这些分离限制装置设计成使第一和第二区域彼此间隔隔开最小距离，该最小距离小于沿膜的表面测量的、分离这些第一和第二区域的最短长度，因而，当将膜布置在所述流体流中时，这些分离限制装置促进膜的波动运动。

一般而言，第一和第二区域间隔隔开的最小距离是当通过分离间隔装置使第一和第二区域彼此分离时，沿这些第一和第二区域之间延伸的直线测量的最短距离，分离间隔装置限制第一和第二区域之间的这种分离。

类似地，沿膜的表面测量的、分离第一和第二区域的最短距离是能够在这些第一和第二区域之间测量的、同时沿膜的表面的最短长度。通常，该最短长度对应于在以下两者之间相交的曲线的展开长度：

-穿过第一和第二区域的膜的纵向截平面；和

-沿其进行测量的膜的表面。

因而，根据本发明，膜具有大于分离第一和第二区域的距离的展开长度，以便该膜不在这些第一和第二区域之间伸展。

因而，当膜被置于静止或者被放置在流体流中时，膜沿处于其第一和第二区域之间的其长度的至少一部分弯曲。

出现膜的这种弯曲或曲率是因为由于分离限制装置，膜的展开长度比分离膜的第一和第二区域的最小距离更大。

在操作中，当设备浸没在具有给定流速Vf的流体流中时，使得弯曲(因为其不伸展)的柔性膜以波动方式移动，并且分离限制装置以下列方式限制膜的第一和第二区域之间的分离，即膜不能沿其整个长度伸平。只要流动不超过限制速度，膜就至少抵抗住该流。

这是因为，当膜受到流束的流动力时，该流束对膜的各个弯部的关于流的流入侧都产生过量压力，并且在相反侧、各个弯部的内侧产生负压力。一方面，该压差趋向于导致膜沿流束的方向变形，另一方面，对于相同位置，趋向于使弯曲部变形，直到膜在该点处的曲率反过来为止。因而，在流束的影响下，膜以交替、类正弦形状波动。膜的该强制波动以速度Vm从膜的第一区域朝着第二区域传播和加强。

已经发现，当将设备浸没在从其中获取能量的流体流中时，膜就波动，并且使得称为下游区域的其第二区域随下列运动而运动，该运动从穿过附接系统的第一和/或第二点的流动轴线的一侧向另一侧交替变化。

已经发现，曲率以及因此波阵面的倍增使能量捕获能力也倍增。此外，膜扰动具有横截面大于代表膜的宽度乘以波的振幅的横截面的流束，因此，其在比其总体尺寸大得多的空间中从流体捕获能量。