專利名稱：渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和驅(qū)動(dòng)單元，該轉(zhuǎn)子具有至少兩個(gè)用于在平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子件，該轉(zhuǎn)子件基本徑向地設(shè)置并且與處于大致橫向于所述平面的位置的軸連接，且驅(qū)動(dòng)單元與軸連接，其中轉(zhuǎn)子件包括流體接觸件，該流體接觸件與連接于所述軸的臂鉸接。
背景技術(shù)：
從US2010/0054936中公開了這種渦輪機(jī)，尤其是豎軸風(fēng)力渦輪機(jī)，該文獻(xiàn)展示了一種豎軸風(fēng)力渦輪機(jī)，在該豎軸風(fēng)力渦輪機(jī)中，風(fēng)接觸件包括氣翼(airfoil)，該氣翼橫向于轉(zhuǎn)動(dòng)平面延伸，并且所述氣翼可以圍繞基本豎直的軸樞轉(zhuǎn)以與拍打表面的風(fēng)向一致。公知的風(fēng)力渦輪機(jī)具有相對(duì)較大的占用面積并且在豎直平面內(nèi)伸出從而會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面 影響。公知的風(fēng)力渦輪機(jī)的另一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，逆風(fēng)向移動(dòng)的氣翼承受相對(duì)較大的空氣阻力。此外，公知的氣翼的樞轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜并且需要精細(xì)的維護(hù)。因此，本發(fā)明的目的是提供一種流體渦輪機(jī)，該流體渦輪機(jī)具有在基本非豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子，具有相對(duì)較小的占用面積，并且沿豎直方向具有緊湊的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種流體渦輪機(jī)，該流體渦輪機(jī)以簡(jiǎn)單和自動(dòng)的方式使流體渦輪機(jī)的流體作用面適應(yīng)于流體負(fù)載和/或軸上的負(fù)載。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種流體渦輪機(jī)，該流體渦輪機(jī)相對(duì)便宜并且需要的維護(hù)相對(duì)較少。

發(fā)明內(nèi)容
這里，根據(jù)本發(fā)明的流體渦輪機(jī)的特征在于，流體接觸件適應(yīng)于在流體作用位置和流體穿透位置之間樞轉(zhuǎn)，在流體作用位置，流體接觸件橫向于所述平面伸出，且在流體穿透位置，流體接觸件基本平行于所述平面延伸。通過以流體接觸件能夠樞轉(zhuǎn)進(jìn)入和離開轉(zhuǎn)動(dòng)平面的方式設(shè)置流體接觸件，當(dāng)轉(zhuǎn)子沿著流向移動(dòng)時(shí)，沖擊流體接觸件的流體將向下推動(dòng)流體接觸件，而當(dāng)流體接觸件逆著流向移動(dòng)時(shí)，流體接觸件被抬升以基本平行于旋轉(zhuǎn)平面延伸。這樣，流體接觸件根據(jù)流體的速度和軸上的負(fù)載而自動(dòng)地位于適當(dāng)?shù)奈恢?。這里使用的術(shù)語“流體作用位置”意指流體接觸件具有垂直于所述平面的相對(duì)較大的突出的表面積的位置，反之“流體穿透位置”意指流體接觸件具有垂直于所述平面的相對(duì)較小的突出的表面積且具有位于轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)的相對(duì)較大的突出的表面積的位置。根據(jù)本發(fā)明的渦輪機(jī)不僅可以用在空氣中以作為風(fēng)力渦輪機(jī)，也可以用在水下以與水流相互作用。當(dāng)流動(dòng)速度較低，和/或軸上的負(fù)載較大時(shí),流體接觸件將相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)平面向下或向上樞轉(zhuǎn)直到流體作用面積(垂直于流向)變得足夠大以用于轉(zhuǎn)動(dòng)流體渦輪機(jī)。當(dāng)背朝風(fēng)向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，流體接觸件可以被流體向上抬升或向下推動(dòng)到使流體接觸件基本位于轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)的程度，在流體接觸件基本位于轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)的位置，流體阻力最小。
根據(jù)本發(fā)明的流體渦輪機(jī)具有相對(duì)較小的占用面積，從而使其能夠在建筑區(qū)中被使用，例如在城市的屋頂上或在一小塊地上。同時(shí)，它具有緊湊的豎直尺寸，從而使其對(duì)于環(huán)境的視覺沖擊更小。由于轉(zhuǎn)子的流體作用件的自動(dòng)調(diào)節(jié)，流體渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子位置將被最佳地調(diào)節(jié)至主要的流體狀態(tài)和負(fù)載狀態(tài)，而不需要復(fù)雜的機(jī)械部件或昂貴的控制電路，從而可以實(shí)現(xiàn)有效的、連續(xù)的、自動(dòng)防故障的、可靠的以及相對(duì)便宜的風(fēng)能或水能的產(chǎn)生。雖然流體接觸件可以由可樞轉(zhuǎn)地相互連接的剛性部組成，但是根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式的流體渦輪機(jī)的特征在于，流體接觸件包括柔性材料，接觸件的一側(cè)與支架連接，且接觸件具有自由端，處于所述軸的第一角度位置在流體作用位置的自由端通過具有平行于所述平面的分量的流體力以遠(yuǎn)離所述平面彎曲，并且在所述軸的第二角度位置的遠(yuǎn)離流體作用位置而被抬升至流體穿透位置。在該實(shí)施方式中，流體接觸件可以由能夠根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)位置上下“拍打”(很像鳥的翅膀)的柔性片材料組成，以具有最佳的流體阻力，該最佳的流體阻力適 合驅(qū)動(dòng)流體渦輪機(jī)的軸或適合克服流體的作用以使得該流體接觸件轉(zhuǎn)動(dòng)回到其初始位置。柔性流體接觸件可以由金屬、塑料、復(fù)合材料或它們的層壓材料制成。流體接觸件可以為弧形或者可以具有翼狀橫截面的輪廓或者可以為平面形。所述渦輪機(jī)包括至少兩個(gè)臂，并且可以具有三個(gè)或更多的臂以自動(dòng)啟動(dòng)。在一種實(shí)施方式中，支架包括至少四個(gè)臂，轉(zhuǎn)子件包括柔性表面，該柔性表面具有第一側(cè)、自由側(cè)和兩個(gè)長(zhǎng)側(cè)，第一側(cè)位于基本與臂平行且與所述臂連接，兩個(gè)長(zhǎng)側(cè)橫向于臂延伸，自由側(cè)在與臂隔開一定距離處基本平行于臂延伸。每個(gè)臂可以從穿過軸的中心轂向外延伸至圓周位置。流體接觸件可以垂直于臂沿整個(gè)臂或沿每個(gè)臂的端部延伸，流體接觸件的自由端能夠橫向于所述平面移動(dòng)(向上或向下)。風(fēng)力渦輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)單元可以包括用于發(fā)電的發(fā)電單元，例如已知的發(fā)電機(jī)?？蛇x擇地，流體渦輪機(jī)可以設(shè)置在船的甲板上或輪子上的車輛上以用于直接推動(dòng)船或車輛，使得驅(qū)動(dòng)單元包括船體或電機(jī)，該電機(jī)在輪子上的底盤上。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)平面可以為固定的水平面，但是，優(yōu)選地，它可以設(shè)置有調(diào)節(jié)件(例如液壓缸)以調(diào)節(jié)軸相對(duì)豎直方向的角度。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，流體渦輪機(jī)可以設(shè)置為相互連接的模塊，由每個(gè)流體渦輪機(jī)形成的流體渦輪機(jī)組件包括圓柱形壁，圓柱形壁具有圍繞所述臂設(shè)置的流體穿透區(qū)域，并且圓柱形壁與軸連接，圓柱形壁和每個(gè)流體渦輪機(jī)的軸可拆卸地連接。通過堆疊多個(gè)流體渦輪機(jī)，可以調(diào)整組件的功率以適應(yīng)特定的應(yīng)用或占優(yōu)勢(shì)的的流體狀態(tài)。


將參考附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的流體渦輪機(jī)的一種實(shí)施方式。在附圖中圖I是根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的立體圖，圖2a和圖2b分別是順風(fēng)向移動(dòng)的柔性控風(fēng)件的側(cè)視圖和逆風(fēng)向移動(dòng)的柔性控風(fēng)件的側(cè)視圖，圖3顯示圖I的風(fēng)力渦輪機(jī)的頂視圖，以及圖4顯示根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的模塊化設(shè)置的實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖I顯示根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)力渦輪機(jī)的典型的實(shí)施方式的立體圖，該風(fēng)力渦輪機(jī)具有轉(zhuǎn)子2，該轉(zhuǎn)子2在轉(zhuǎn)動(dòng)平面5上旋轉(zhuǎn)并且與軸3連接。軸3與驅(qū)動(dòng)單元4連接，該驅(qū)動(dòng)單元可以包括發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、輪子上的底盤、船等。轉(zhuǎn)子2設(shè)置有四個(gè)風(fēng)接觸件或葉片7、
8、9、10，每個(gè)風(fēng)接觸件或葉片通過各自的臂11、12、13、14與中心轂15連接。葉片7至10中的每個(gè)葉片包括一片柔性材料，該柔性材料具有與各自的臂11至14連接的固定端17以及具有能夠橫向于(transversely)轉(zhuǎn)動(dòng)平面5移動(dòng)的自由端18。在圖I中，臂11至14在轉(zhuǎn)動(dòng)平面5內(nèi)的沿箭頭W的方向的風(fēng)分量的作用下，沿箭頭R的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。葉片10的自由端18通過風(fēng)力向下移動(dòng)以離開轉(zhuǎn)動(dòng)平面5，同時(shí)葉片17沿風(fēng)向W運(yùn)動(dòng)。逆著風(fēng)向W移動(dòng)的葉片8的自由端19被風(fēng)向上提升以基本位于轉(zhuǎn)動(dòng)平面5中的位置，在自由端19位于該位置時(shí)，葉片8產(chǎn)生的空氣阻力最小。在圖2a中，顯示了葉片17的側(cè)視圖，用虛線標(biāo)示的位置表示進(jìn)一步遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)動(dòng)平面·5彎曲的葉片，并且該葉片以此方式來適應(yīng)更強(qiáng)的風(fēng)力和/或軸3上的更大的負(fù)載。在圖2b中，葉片8顯示為在“流體穿透”位置伸展，在該“流體穿透”位置，空氣阻力最小并且葉片基本平行于轉(zhuǎn)動(dòng)平面5伸展。圖3顯示圖I的風(fēng)力渦輪機(jī)的頂視圖，其中，葉片8基本平行于轉(zhuǎn)動(dòng)平面5或者被稍微抬離所述平面，并且葉片10向下移動(dòng)至圖中的平面內(nèi)。圖4顯示由兩個(gè)相互連接的模塊21、22制成的模塊化組件，每個(gè)模塊包括環(huán)形框架23，該環(huán)形框架23的壁中形成有多個(gè)開口 24、25。開口 24、25可以包括環(huán)形壁的表面的大部分，從而使環(huán)形框架23產(chǎn)生最小的空氣阻力。柔性葉片26、27、28、29在框架23內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。模塊21、22的軸相互連接并且與共同的驅(qū)動(dòng)單元4連接?？梢允褂谜{(diào)節(jié)件30 (例如液壓缸)來改變軸31相對(duì)于豎直方向的角度。雖然已經(jīng)參考風(fēng)力渦輪機(jī)描述了根據(jù)本發(fā)明的流體渦輪機(jī)，但是本發(fā)明也可以在水下使用以產(chǎn)生能量，并且本發(fā)明可以用作推動(dòng)車輛或船舶的直接或間接的驅(qū)動(dòng)件。
權(quán)利要求
1.一種渦輪機(jī)(1)，該渦輪機(jī)(I)包括轉(zhuǎn)子(2)和驅(qū)動(dòng)單元(4)，該轉(zhuǎn)子(2)具有至少兩個(gè)用于在平面(5)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子件(7，11 ;8，12 ;9，13 ; 10，14)，該轉(zhuǎn)子件基本徑向地設(shè)置并且與處于大致橫向于所述平面(5)的位置的軸(3)連接，所述驅(qū)動(dòng)單元(4)與所述軸連接，其中所述轉(zhuǎn)子件包括流體接觸件(7，8，9，10)，該流體接觸件(7，8，9，10)與連接于所述軸(3 )的臂(11，12，13，14 )鉸接，其特征在于，所述流體接觸件(7，8，9，10 )適于在流體作用位置和流體穿透位置之間樞轉(zhuǎn)，在所述流體作用位置，所述流體接觸件橫向于所述平面伸出，且在所述流體穿透位置，所述流體接觸件基本平行于所述平面延伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪機(jī)，其中，所述流體接觸件(7，8，9，10)包括柔性材料，所述流體接觸件的一側(cè)與所述臂連接，且所述流體接觸件具有自由端(18，19)，處于所述流體作用位置的所述自由端在所述軸(3)的第一角度位置通過具有平行于所述平面的分量的流體力而遠(yuǎn)離所述平面(5)彎曲，并且所述自由端在所述軸(3)的第二角度位置遠(yuǎn)離所述流體作用位置而被抬升至所述流體穿透位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)包括至少四個(gè)臂(11，12，13，14)，所述轉(zhuǎn)子件包括柔性表面，該柔性表面具有第一側(cè)、自由側(cè)和兩個(gè)長(zhǎng)側(cè)，所述第一側(cè)基本與所述臂平行且與所述臂連接，所述兩個(gè)長(zhǎng)側(cè)橫向于所述臂延伸，所述自由側(cè)在與所述臂間隔一距離處基本平行于所述臂延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的渦輪機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)單元(4)包括動(dòng)力產(chǎn)生單元，該動(dòng)力產(chǎn)生單兀用于產(chǎn)生電力。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)，該渦輪機(jī)包括調(diào)節(jié)件(30)，該調(diào)節(jié)件(30 )用于調(diào)節(jié)所述軸(31)相對(duì)于豎直方向的角度。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)單元包括車輛的電機(jī)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)單元包括船。
8.—種組件，該組件包括至少兩個(gè)根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)，每個(gè)流體渦輪機(jī)包括圓柱形壁(23)，該圓柱形壁(23)具有流體穿透區(qū)域(24，25)，所述圓柱形壁(23)圍繞所述臂設(shè)置并且與所述軸連接，所述圓柱形壁和每個(gè)渦輪機(jī)的所述軸可拆卸地相互連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪機(jī)，包括轉(zhuǎn)子(2)和驅(qū)動(dòng)單元(4)，該轉(zhuǎn)子具有至少兩個(gè)用于在平面(5)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子件(7，11；8，12；9，13；10，14)，該轉(zhuǎn)子件基本徑向地設(shè)置并且與設(shè)置為大致橫向于所述平面(5)的軸(3)連接，所述驅(qū)動(dòng)單元(4)與所述軸連接，其中所述轉(zhuǎn)子件包括流體接觸件(7，8，9，10)，該流體接觸件(7，8，9，10)與連接于所述軸(3)的臂(11，12，13，14)鉸接，其特征在于，所述流體接觸件(7，8，9，10)適于在流體作用位置和流體穿透位置之間樞轉(zhuǎn)，在所述流體作用位置，所述流體接觸件橫向于所述平面伸出，且在所述流體穿透位置，所述流體接觸件基本平行于所述平面延伸。
文檔編號(hào)F03D3/06GK102947584SQ201180027078
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月29日
發(fā)明者C·格羅特 申請(qǐng)人:西區(qū)-6公司