[发明专利]利用太阳能生成旋风驱动风轮发动机的方法

说明书

所属技术领域

一种利用太阳能人为制造空气的强对流，模拟生成持久的龙卷风用来发电的技 术。本发明能够大量积聚太阳热能，连续加强为高速热气旋流，并跟外界冷气流的能 量叠加起来，形成更加强大的旋风，效率高，不受环境气流限制，随处可以安装，自 然风速即使为0级，只要有日照，随时能够制造出9级以上的局部强风来。带动发电 机发电，或者推动其他机器工作。

背景技术

风能是太阳能的一个副产品。太阳辐射进入地球的大气层，由于大气层和地表不 同区域吸热能力的不均匀性，引起大气层各处产生温度差和压力差，使空气流动形成 了风。风流动起来跟水流动起来一样具有动能。它跟太阳能、水能一样，也是一种取 之不尽、用之不竭而且没有污染的可再生能源。太阳一年里辐射到地球上的热能大约 有2％被转化成了风能，约等于10800亿吨煤当量。假如全部为人类利用，整整够用 100年。仅中国可利用的风能，理论上每年就达32亿千瓦。

2000多年前我国先秦、古代埃及、波斯和荷兰都有了风车和风帆，用来提水推 磨助航等等。100年前就有人利用风车发电了。

传统风力发动机是把无规则的自然风转变成机械能的装置，可以作为多种机械 的原动机。

风力发电机系统通常由机械和电气两部分，机械部分包括风力发动机及其附件； 电气部分是把机械能转变成电能并把电能输送给用户的装置，包括发动机、配电仪表、 蓄电池等电气元部件。

自然风力发电受风力的大小、风向及风轮机的风轮直径的制约。自然风不稳定， 对地理和天气条件的依赖性很大，常态下，自然风的不超过7级，风速和能量都不可 能太大，因而自然风轮发电机系统的功率偏低。现在功率在1000千瓦以下的小型风 力发电机(多采用直流发电)发展和推广得很快，世界许多风力资源丰富的地区装机 都很普遍。由1台或多台机组组成的容量在上万千瓦以上的风力风力发电站也不罕 见。但是设计制造10万千瓦以上的大型电站很难，单机的风轮直径须超过100米。

自然界的风能蕴量虽然很巨大，可惜现有风力发电机一般利用的是7级以下的 自然风，风速大于7级的强风很难利用。能量巨大的台风和龙卷风根本不能利用。

龙卷风是一种强烈的小气旋，范围小，来势猛，去得也快，风速可达100/秒以 上，持续时间很短，但破坏力极强，所经之处，树倒屋塌，常常给当地居民的生命财 产造成严重破坏。龙卷风是因大块积雨云的周围的空气发生强对流，上面的冷空气急 剧下降，下面的热空气高速上升，上下层空气交替扰动，产生一种具有水平轴的直径 200-300米的大气小旋涡，并高速沿水平轴方向伸展，较低的向下延伸成漏斗状。发 明人少年时代就开始琢磨，能不能人工模拟这种能量巨大的天然小气旋来驱动风轮发 电机呢？

发明内容

本发明的目的是利用太阳能人为制造空气的强对流，并通过特殊装置模拟生成 持久的龙卷风似的强烈小气旋，用来发电或者推动其他机器工作。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的核心技术包括能量转换器、旋风发生器和鹦鹉螺风轮发动机的制造和组 装方法，能量转换器直接或通过气流导管跟旋风发生器连接在一起，鹦鹉螺风轮发动 机安装在旋风发生器的顶部。

能量转换器主要由进气口、出气口和相对封闭的积热空间组成，进气口和出气口 充分敞开，积热空间的底部涂成黑色，其他部分封闭部分用透明材料制成。 旋风发生器主要由热气流集束仓、热气流喷头和冷空气漏斗组成，热气流喷头连接在 热气流集束仓上部，冷空气漏斗环绕在热气流喷头和热气流集束仓的外部，并留有冷 空气的入口和出口。能量转换器能够大量积聚太阳辐射的热能，把输入的冷空气连续 转化加强为高速热气流。旋风发生器能够将高速热气流跟外界冷气流的能量叠加起 来，形成更加强大的旋风输出。鹦鹉螺风轮发动机则能够将接收到的旋风的40-60％， 全程转化为风轮机叶片切线方向的推力，并转化成旋转的机械能，通过传动轴带动发 电机转子发电。不受环境条件的限制，随处可以安装使用。不受环境气流的限制，只 要有阳光，就能够制造出10级以上的局部旋风。风向始终保持一致，风力也能基本 保持稳定。

鹦鹉螺型风轮机的叶片为适度扭动的半圆筒结构，具有圆滑的螺旋曲面，能够充 分将旋风气流转化为风轮机叶片切线方向的推力。