能量提取装置和方法制造方法及图纸

一种位于用于收集管道中的移动流体中的能量的流体循环系统的非指标路径位置处的能量提取系统，该能量提取系统包括至少一个涡轮组件，涡轮组件包括壳体、多个盘状件、入口以及出口，其中，所述多个盘状件用以收集来自移动流体的动能，该入口接收来自流体管道的移动流体并将该流体引到涡轮壳体中以驱动所述多个盘状件，该出口使来自涡轮壳体的移动流体返回至流体管道。所述多个盘状件可以包括出口孔，该出口孔使移动流体与盘状件之间的螺旋接触路径的长度最大化。

Energy extraction device and method

In a path for non index position of the fluid circulation system of mobile fluid collection in the pipeline in the energy of the energy extraction system, the energy extraction system comprises at least one turbine components, turbine assembly includes a housing, a plurality of plates, as well as its entrance exit, and the plurality of plates using kinetic energy to collect from the mobile fluid, the entrance of mobile fluid from the fluid pipe and the fluid to the turbine housing for driving the plurality of plates, the export of mobile fluid from the turbine casing to return fluid pipeline. The plurality of disc-shaped members may include an outlet hole that maximizes the length of the spiral contact path between the moving fluid and the disk member.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在先申请的交叉引用本申请要求于2014年6月24日提交的名称为“EnergyExtractionApparatusandMethods(能量提取装置和方法)”的美国临时专利申请No.62/016,162的优先权和权益，该申请的全部内容通过参引并入本文。
技术介绍
1.0本公开的领域本公开总体上涉及布置成从通常在HVAC系统、水系统、天然气系统或类似的建筑系统或任何其他管路分配系统中循环的流体中提取动能的装置。2.0相关技术暖通空调(HVAC)系统通过使被加热或冷却的工作流体循环至布置在整个空间中的热交换器来调节封闭环境中的温度。风机通常使空气循环通过热交换器以产生被加热或冷却/干燥的空气。HVAC系统背后的基本理念是使热能在封闭空间与外部环境之间移动以控制封闭空间内的条件。可以利用多个设备来实现HVAC系统所需的热移动功能。终端单元、热交换器、冷却器，空气处理机组(AHU)、专用室外空气系统(DOAS)、强制通风锅炉、供暖机组、风机盘管机组(FCU)和管道炉是为给定的HVAC系统提供热空气或冷空气的设备的几个示例。不管用于控制封闭空间中的温度和湿度的具体设备是什么，AC供电马达或DC供电马达通常驱动一个或更多个风机以使空气移动通过HVAC系统和/或移动经过热交换器。HVAC系统的运行和维护是昂贵的，并且会占设施操作成本的大部分。利用AC马达或DC马达来使空气移动通过HVAC系统会对性能系数，即，将加热或冷却输出与所消耗的能量进行比较的能量效率指标，产生负面影响。此外，操作HVAC系统所需的复杂的电气布线和电气基础设施需要熟练的工人和频繁的维护。无论其是住宅的、商业的、工业的、公共的或医疗卫生的，几乎每个建筑物都会具有饮用(家庭用)水循环系统、至少一个HVAC系统以及还可能具有额外的加热系统。这里未列出的其他流体循环系统同样与所公开的关于能量收集的理念和实施方式相关。建筑物中这些系统的存在提供了对那些流体中已可获得的动能进行收集的机会。流体循环系统通常设计成满足关于已知压力和体积下的流体流动的规定的最大要求。通常，流体循环系统设置有这样一个支路或分支，该支路或分支将对流体循环设备设置最大要求，该支路或分支被称为系统的“指标路径(indexrun)”。例如，在HVAC系统中，通常，指标路径延伸至由特定流体循环回路服务的最远楼层并且被设计成即使所有单元同时要求加热或冷却和安全系数仍能提供足以对该楼层上所附的每个空间进行加热或冷却的流体循环。显然，这种流体循环系统通常提供比在任何特定时刻使用的流体循环能力大得多的流体循环能力。这使得可以从在这种系统中循环的流体中收集动能。公共教育系统在信息技术、基础物理和化学、数学和语言领域是先进的，但是缺乏研究流体动力学和能量再生的复杂性的教育机会。鉴于以上所述，需要一种能够简单且可靠地收集在建筑物、工业系统、HVAC系统、公用设施系统和其他系统中循环的流体中所存在的能量中的一些能量的装置。该装置应当简单、坚固并且对现有流体循环系统的设计和功能具有最小影响或没有影响。该装置应当能与流体循环系统兼容，并且根据相关标准和规范而制成，从而允许能量收集装置被改装成不对其操作产生过多不利影响的系统。此外，需要一种收集流体中可获得的动能并将该动能转换成与建筑物中的HVAC系统一起使用的风机的旋转速度的装置。此外，需要一种新颖的能量利用装置，该装置会将可在建筑物获得的工作流体中可获得的动能转换成电能，电能可用来驱动风机、动力控制系统以及为这些和其他目的而被存储或被供给到电网中。还需要一种可用来对流体动力学领域中的所有水平的学生进行教育的成套工具。
技术实现思路
本公开提供了一种用于简单且可靠地收集存在于在建筑物、工业系统、HVAC系统、实用系统及其他系统中循环的流体中的能量的装置和方法。该装置简易、坚固，并且对现有的流体循环系统的设计和功能的影响极小或没有影响。该装置构造成能够与流体循环系统兼容并且该装置根据相关的标准和法规而建造，因而允许该能量收集装置被改装以适用于这种系统而对其操作没有不利影响。根据本公开的另一方面，提供了用于捕获流体中可获得的动能且将该动能转化成可以与例如建筑物中的HVAC系统一起使用的风机的旋转速度的装置和方法。根据本公开的又一方面，提供了一种用于利用将建筑物中的可用工作流体中的动能转化成电能的能量的装置和方法，其中，所述电能可以用于驱动风机、电力控制系统并且可以被存储以用于这些用途和其他用途或者被供给到电网中。根据本公开的又一方面，提供了一种用于教育流体动力学和能量再生领域中的所有水平的学生的套具。一方面，提供了一种能量提取系统，该能量提取系统位于流体循环系统的非指标路径位置处，用于收集管道中的移动流体中的能量。该能量提取系统包括至少一个涡轮组件，所述涡轮组件包括壳体和用以从移动流体收集动能的多个盘状件、接收来自流体管道的移动流体并且将所述移动流体导引到涡轮壳体中以驱动所述多个盘状件的入口、以及使移动流体从涡轮壳体返回至流体管道的出口，其中，所述多个盘状件中的至少一个盘状件包括使移动流体与盘状件之间的螺旋接触路径的长度最优化的出口孔。所述至少一个涡轮组件可以包括毂，该毂包括多个喷嘴，所述多个喷嘴构造成将移动流体在特定位置处排放至所述多个盘状件并且以相对于所述多个盘状件的旋转轴线的特定角度排放以使涡轮效率最大化。涡轮壳体可以包括用以在所述多个盘状件旋转期间提供惯性能量的飞轮。移动流体可以包括水、乙二醇、制冷剂、原油、污水；灰水、蒸汽、气体或者任何其他非牛顿流体。所述至少一个涡轮组件可以包括至少一个特斯拉涡轮。所述至少一个涡轮组件可以包括并联连接以充分利用可用流体流的多个涡轮。所述至少一个涡轮组件可以包括串联连接以充分利用可用流体压头的多个涡轮。所述至少一个涡轮组件可以包括并联连接以充分利用可用流体流以及串联连接以实现期望的压降的多个涡轮。所述多个盘状件中的至少一个盘状件可以具有平坦光滑的表面，或者所述多个盘状件中的至少一个盘状件可以根据所利用的流体的类型和流体的相关雷诺数而具有刻蚀表面。所述多个盘状件中的至少一个盘状件可以是外径与内径之比很小的环状件。所述多个盘状件中的每个盘状件可以包括磁性元件以保持盘状件处于间隔开的关系。所述至少一个涡轮组件可以包括将从移动流体收集的动能转换成旋转能的轴。所述至少一个涡轮组件可以包括将从移动流体收集的动能转换成旋转能的轴，其中，这种轴包括磁力轴承以使涡轮组件的效率最大化。所述至少一个涡轮组件可以包括至少一个喷嘴，所述至少一个喷嘴将移动流体从入口导引至所述多个盘状件中的至少一个盘状件以提高移动流体的速度。能量提取系统还可以包括联接至轴并且构造成接收旋转能的工作执行设备。工作执行设备可以包括风机。工作执行设备可以包括发电机。工作执行设备可以包括任何机械旋转装置，例如齿轮、带轮、传动装置、压缩机等。循环系统可以包括建筑物HVAC系统，并且指标路径构造成向管路系统中的指定最高压力损失分支提供流体流，足以至少满足该分支速度每个热交换单元进行加热和冷却的需求。一方面，提供了一种用于收集流体循环系统的管道中的移动流体中的能量的方法。该方法可以包括：识别循环系统的用于将能量提取装置安装成与平衡阀串联的非指标路径位置、将能量提取装置的入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能量提取系统，所述能量提取系统位于流体循环系统的非指标路径位置处，用于收集管道中的移动流体中的能量，所述能量提取系统包括：至少一个涡轮组件，所述至少一个涡轮组件包括壳体和用以从所述移动流体收集动能的多个盘状件；入口，所述入口接收来自所述流体管道的所述移动流体并且将所述移动流体导引到所述涡轮壳体中以驱动所述多个盘状件；以及出口，所述出口使所述移动流体从所述涡轮壳体返回至所述流体管道，其中，所述多个盘状件中的至少一个盘状件包括出口孔，所述出口孔使所述移动流体与盘状件之间的螺旋接触路径的长度最优化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.24 US 62/016,1621.一种能量提取系统，所述能量提取系统位于流体循环系统的非指标路径位置处，用于收集管道中的移动流体中的能量，所述能量提取系统包括：至少一个涡轮组件，所述至少一个涡轮组件包括壳体和用以从所述移动流体收集动能的多个盘状件；入口，所述入口接收来自所述流体管道的所述移动流体并且将所述移动流体导引到所述涡轮壳体中以驱动所述多个盘状件；以及出口，所述出口使所述移动流体从所述涡轮壳体返回至所述流体管道，其中，所述多个盘状件中的至少一个盘状件包括出口孔，所述出口孔使所述移动流体与盘状件之间的螺旋接触路径的长度最优化。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个涡轮组件包括毂，所述毂包括多个喷嘴，所述多个喷嘴构造成将所述移动流体在特定位置处排放至所述多个盘状件并且以相对于所述多个盘状件的旋转轴线的特定角度排放以使涡轮效率最大化。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述涡轮壳体包括用以在所述多个盘状件旋转期间提供惯性能量的飞轮。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述移动流体包括：水；乙二醇；制冷剂；原油；污水；灰水；蒸汽；气体；或任何其他非牛顿流体。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个涡轮组件包括至少一个特斯拉涡轮。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个涡轮组件包括并联连接以充分利用可用流体流的多个涡轮。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个涡轮组件包括串联连接以充分利用可用流体压头的多个涡轮。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个涡轮组件包括并联连接以充分利用可用流体流以及串联连接以实现期望的压降的多个涡轮。9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个盘状件中的至少一个盘状件具有平坦光滑的表面，或者所述多个盘状件中的至少一个盘状件根据所利用的流体和所述流体的相关雷诺数而具有刻蚀表面。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个盘状件中的至少一个盘状件为外径与内径之比小于大约2”的环状件。11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个盘状件中的每个盘状件包括磁性元件以保持所述盘状件处于间隔开的关系。12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个涡轮组件包括将从所述移动流体收集的动能转换成旋转能的轴。13.根据权利要求1的系统，其中，所述至少一个涡轮组件包括将从所述移动流体收集的动能转换成旋转能的轴，其中，这种轴包括磁力轴承以使所述涡轮组件的效率最大化。14.根据权利要求13所述的系统，还包括联接至所述轴并且构造成接收所述旋转能的工作执行设备。15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述工作执行设备包括风机。16.根据权利要求14所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔·M·彼得罗维奇，阿米尔侯赛因·埃什蒂娅吉，
申请(专利权)人：弗拉迪米尔·M·彼得罗维奇，阿米尔侯赛因·埃什蒂娅吉，
类型：发明
国别省市：美国;US