專利名稱：用于流體的旋轉(zhuǎn)裝置的制作方法
用于流體的旋轉(zhuǎn)裝置
描述
本發(fā)明涉及一種用于從運動的流體中汲取能量或者將能量轉(zhuǎn)化為流體的 運動的用于流體的旋轉(zhuǎn)裝置。
利用根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置或類似裝置，通過渦輪將所述旋轉(zhuǎn)裝置設(shè)置 在可以是例如風或水的氣體或液體的流體中，可以從運動的流體中汲取能量。 反之，通過利用分離的驅(qū)動裝置使所述旋轉(zhuǎn)裝置處于運動狀態(tài)下，可以產(chǎn)生 流體的運動。
在實際應(yīng)用中已知的有風輪，渦輪機，螺旋槳或船用螺旋推進器。所有 這些系統(tǒng)在大量流入的流體和作為被驅(qū)動系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)的主動表面 之間或者在該主動表面和將要被驅(qū)動的流體之間的速度差太小，因此導(dǎo)致相 對低的效率。
DE 10324455 Al中描述的旋轉(zhuǎn)裝置是一種已知的旋轉(zhuǎn)裝置，其中，除了 主動表面或葉片繞支點旋轉(zhuǎn)外，還使一個表面繞其軸線旋轉(zhuǎn)，以及其中，一 個或多個表面或葉片進行所述旋轉(zhuǎn)裝置的主旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)的半速旋轉(zhuǎn)，從而 逆主旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)方向以1: 2的比例旋轉(zhuǎn)。但是，因為主動表面的入射流可 能導(dǎo)致主動表面上的斷流，所以該己知旋轉(zhuǎn)裝置的效率較低。
本發(fā)明的目的是提供一種具有經(jīng)改進的效率的旋轉(zhuǎn)裝置。 為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種如權(quán)利要求l所述的旋轉(zhuǎn)裝置。該 旋轉(zhuǎn)裝置被用于流體中以從運動的流體中汲取能量或者將能量轉(zhuǎn)化為流體的 運動，所述旋轉(zhuǎn)裝置的特征在于主旋轉(zhuǎn)裝置或主旋轉(zhuǎn)體固定連接到旋轉(zhuǎn)裝置 的中心旋轉(zhuǎn)軸， 一個或多個旋轉(zhuǎn)表面或轉(zhuǎn)子葉片連接成可繞其與主旋轉(zhuǎn)裝置 的中心旋轉(zhuǎn)軸分隔開的旋轉(zhuǎn)表面軸或轉(zhuǎn)子葉片軸旋轉(zhuǎn)，從而主旋轉(zhuǎn)裝置可以
5通過至少一個旋轉(zhuǎn)表面或多個旋轉(zhuǎn)表面執(zhí)行繞中心旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動，所述 旋轉(zhuǎn)表面的旋轉(zhuǎn)軸平行于主旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸延伸，并且設(shè)置調(diào)節(jié)裝置 或控制裝置以相對于流體的運動方向調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)表面，從而在旋轉(zhuǎn)表面或每一 個旋轉(zhuǎn)表面上保持浮力法則。
本文中的浮力法則應(yīng)被理解為在旋轉(zhuǎn)表面也稱之為轉(zhuǎn)子葉片上運動流體 的情況，在該旋轉(zhuǎn)表面上運動的流體連續(xù)。當旋轉(zhuǎn)表面上的運動流體發(fā)生斷 流或者不連續(xù)或者在旋轉(zhuǎn)表面上發(fā)生運動流體打旋，則不提供浮力法則。但 是，由根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置提供的決定性的優(yōu)勢在于，由調(diào)節(jié)裝置或定位 裝置相對于流體的運動方向?qū)⑿D(zhuǎn)表面的位置保持在浮力法則的范圍內(nèi)從而 獲得旋轉(zhuǎn)裝置的最大效率。
最好，相對于流體的運動方向，旋轉(zhuǎn)表面在-25°到+25° (角度)的范圍 內(nèi)進行調(diào)節(jié)或設(shè)定傾斜度。
在根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的一個優(yōu)選實施例中，所述旋轉(zhuǎn)表面的角度通 過主旋轉(zhuǎn)裝置繞其中心旋轉(zhuǎn)軸的完整的旋轉(zhuǎn)而相對于流體的運動方向部分保 持常量。相對于流體的運動方向，調(diào)節(jié)裝置能夠通過主旋轉(zhuǎn)裝置0°到180° (第一和第二象限)的旋轉(zhuǎn)運動將旋轉(zhuǎn)表面的傾斜度設(shè)定到第一常量正角度， 通過主旋轉(zhuǎn)裝置180°到360° (第三和第四象限)的旋轉(zhuǎn)運動將旋轉(zhuǎn)表面的傾 斜度設(shè)定到第二常量負角度，其中一個角度范圍的角度具有與另一個角度范 圍的角度相同的數(shù)值，但是相對于流體的運動方向具有相反的角度方向。這 樣就有以下優(yōu)點，即除了旋轉(zhuǎn)表面分別位于0。和180。的中間位置以外，主動 力矩基本上保持常量并為正值，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子或旋轉(zhuǎn)裝置均勻高效的旋轉(zhuǎn)運 動。在圖2中明顯地圖解說明了旋轉(zhuǎn)力矩如何作用在旋轉(zhuǎn)裝置上。
最好，所述調(diào)節(jié)裝置或控制器相對于流體的運動方向?qū)⑿D(zhuǎn)表面調(diào)節(jié)到 如前所述的旋轉(zhuǎn)表面的浮力作用接近不連續(xù)的角度的最佳值。
所述調(diào)節(jié)裝置可以包括固定連接到主旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸上的控制凸 輪或控制曲面，連接到所述控制凸輪和旋轉(zhuǎn)表面并且將控制凸輪或控制曲面 的運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)表面的旋轉(zhuǎn)運動的用于相對于流體的運動方向調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)表 面的角度或傾斜度的驅(qū)動裝置。這樣的設(shè)置可靠地實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)表面位置的精 確調(diào)節(jié)。
作為替代，所述調(diào)節(jié)裝置可以具有連接到旋轉(zhuǎn)表面的用于將旋轉(zhuǎn)表面傾斜度設(shè)定為主旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)位置的函數(shù)的電力驅(qū)動裝置或電動機驅(qū)動裝 置。
所述調(diào)節(jié)裝置也可以相對于流體的運動方向設(shè)定旋轉(zhuǎn)裝置的中間位置或 中間角度，在該中間位置或中間角度上所涉及的旋轉(zhuǎn)表面不在根據(jù)本發(fā)明的 旋轉(zhuǎn)裝置的主旋轉(zhuǎn)裝置上施加力矩。這樣就防止旋轉(zhuǎn)裝置因過強或過泡涌的 流體而損壞。
最好所述旋轉(zhuǎn)表面在中間位置的調(diào)節(jié)角度是0°。
根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的優(yōu)選特征可以是松弛地安裝在旋轉(zhuǎn)裝置的中心 旋轉(zhuǎn)軸上即不是固定地或剛性地徑向連接到中心旋轉(zhuǎn)軸上的樞轉(zhuǎn)控制輪，該 樞轉(zhuǎn)控制輪連接到旋轉(zhuǎn)表面，用于將其樞轉(zhuǎn)運動或其往復(fù)旋轉(zhuǎn)運動傳送給該 旋轉(zhuǎn)表面。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)表面具有形狀可變的 結(jié)構(gòu)，從而可通過調(diào)節(jié)裝置相對于流體的運動方向調(diào)節(jié)相應(yīng)ft旋轉(zhuǎn)表面的角 度。由于能夠改變旋轉(zhuǎn)表面的形狀，尤其是改變旋轉(zhuǎn)表面或轉(zhuǎn)子葉片的橫截 面，因此就能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的高效率。
一般來說，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)表面在旋轉(zhuǎn)體中繞支點M旋轉(zhuǎn)，從而受到
電動或機械齒輪傳動比或者齒輪減速裝置，驅(qū)動裝置或齒輪傳動裝置的控制，
以使旋轉(zhuǎn)表面相對于旋轉(zhuǎn)體以h 1的比率逆所述旋轉(zhuǎn)體繞M的旋轉(zhuǎn)方向旋 轉(zhuǎn)(見圖l)，雖然外部觀察者會產(chǎn)生定位沒有改變的印象。
由機械或電力操縱的非均勻減速傳動能夠在繞支點M進行的第一個 180。的旋轉(zhuǎn)運動中將旋轉(zhuǎn)表面調(diào)節(jié)或?qū)⑵鋬A斜度設(shè)定到有利于流體的流動并 超前于實際減速傳動的10° 12°的角度，在第二個180。中調(diào)節(jié)或設(shè)定到有利 于流體的流動并滯后于實際減速傳動的10° 20°的角度。該在例如第三和第 四象限中的不對稱減速傳動相對于媒質(zhì)的流動方向提供了旋轉(zhuǎn)表面例如10° 角的超前，在第一和第二象限中提供了例如10°角的滯后。這樣就能夠?qū)崿F(xiàn) 對于在圓形路徑上繞中心軸線M的旋轉(zhuǎn)運動中的大部分旋轉(zhuǎn)角度將每一個 各自的旋轉(zhuǎn)表面定位在相對于流入和流出的大量流體都高效率的角度。
根據(jù)本發(fā)明的主1: 1減速傳動確保旋轉(zhuǎn)表面相對于流體運動方向的定 位，該旋轉(zhuǎn)表面在主旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)中總是平行于流體的運動方向，并且僅 通過樞轉(zhuǎn)控制輪或類似裝置或者直接驅(qū)動裝置運動到提供浮力的位置。
7作為相對于大量流入和流出的最高效角度的結(jié)果，不存在阻力法則和浮 力法則的混合。因此，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的一個重要特征是僅在角度調(diào) 節(jié)的拐彎點處不連續(xù)的純粹的浮力法則。
本發(fā)明的另一個特征是樞轉(zhuǎn)運動，該樞轉(zhuǎn)運動相對于流體的運動方向在 旋轉(zhuǎn)表面的一半圓周運動中使該旋轉(zhuǎn)表面進入各個旋轉(zhuǎn)表面的正角度或傾斜 度設(shè)定，而在其另一半圓周運動中使旋轉(zhuǎn)表面進入負角度。
由于1: 1的減速傳動，在旋轉(zhuǎn)裝置的調(diào)節(jié)裝置的樞轉(zhuǎn)控制輪處于中間位 置時能夠得到旋轉(zhuǎn)表面的力矩的中間位置。
本發(fā)明也涉及用于流體的從流體的運動中汲取能量或者將能量轉(zhuǎn)化為流 體運動的旋轉(zhuǎn)裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置包括固定連接到旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸上的 主旋轉(zhuǎn)裝置；和可繞其與所述旋轉(zhuǎn)軸分隔開的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝的
一個或多個旋轉(zhuǎn)表面，使主旋轉(zhuǎn)裝置能夠通過至少一個旋轉(zhuǎn)表面執(zhí)行繞所述 中心旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動，所述旋轉(zhuǎn)表面的旋轉(zhuǎn)軸與所述主體的軸線平行地延
伸；為相對于流體運動方向調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)表面的角度設(shè)置的裝置，該裝置相對于 流體的運動方向在主旋轉(zhuǎn)體的0。 180。的旋轉(zhuǎn)中將旋轉(zhuǎn)表面的角度或傾斜度 調(diào)節(jié)到第一常量正角度，在主旋轉(zhuǎn)體的180。 360。的旋轉(zhuǎn)中將旋轉(zhuǎn)表面調(diào)節(jié) 到第二個常量負角度，這些角度具有相同的值，但是相對于流體的運動方向 具有相反的方向或符號。
本發(fā)明還涉及用于從運動的流體中汲取能量或者將能量轉(zhuǎn)化為流體的運 動的旋轉(zhuǎn)裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置包括固定連接到旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸上的主旋 轉(zhuǎn)裝置，和可繞其與主旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸分隔開的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn) 地連接的一個或多個旋轉(zhuǎn)表面，使主旋轉(zhuǎn)裝置能夠因至少一個旋轉(zhuǎn)表面的驅(qū) 動執(zhí)行繞中心旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動，所述旋轉(zhuǎn)表面的旋轉(zhuǎn)軸與主旋轉(zhuǎn)裝置的軸 線平行地延伸，所述旋轉(zhuǎn)表面的形狀可以改變以相對于流體運動方向調(diào)節(jié)旋 轉(zhuǎn)表面的角度，或者通過調(diào)節(jié)裝置設(shè)定流體中的旋轉(zhuǎn)表面的浮力，尤其在位 于圓周運動的一定部位使旋轉(zhuǎn)表面的每個角度和浮力都保持常量。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置可被用作例如風輪，渦輪機，螺旋槳或船用螺旋推進器。
本發(fā)明的其他有利的實施例在附后的權(quán)利要求中提及。下文將結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的其他優(yōu)點，有利的實施例及應(yīng)用，附 圖中


圖1是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的第一實施例的示意性俯視圖，該旋轉(zhuǎn)裝 置包括兩個旋轉(zhuǎn)表面，圖中顯示旋轉(zhuǎn)表面的中間位置；
圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置在完整的旋轉(zhuǎn)運動中是如何產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 力矩的示意性說明圖3是如圖1所示的第一實施例的詳盡的側(cè)視剖面圖4是顯示用于圖1到圖3中所示的第一實施例的旋轉(zhuǎn)表面的調(diào)節(jié)裝置 的詳盡示意圖5是從圖4中的箭頭IV所示方向看的圖4所示的調(diào)節(jié)裝置的示意圖； 圖6是顯示作為如圖4所示的實施例的替代的調(diào)節(jié)裝置的另一個詳盡示 意圖7是從圖6中的箭頭VII所示方向看的圖6中的調(diào)節(jié)裝置的示意圖； 圖8是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的第二實施例的示意性俯視圖，該旋轉(zhuǎn)裝
置包括兩個形狀可變的旋轉(zhuǎn)表面，圖中顯示旋轉(zhuǎn)表面的中間位置； 圖9是如圖8所示的第二實施例的詳盡的側(cè)視剖面圖； 圖10是圖8中所示實施例的擴展的部分詳盡的示意圖，圖中具體顯示用
于圖8和圖9中所示的第二實施例中形狀可變的旋轉(zhuǎn)表面的調(diào)節(jié)裝置； 圖11是從圖10中箭頭XI所示方向看的圖10中的細節(jié)的示意圖； 圖12是圖10的放大詳圖，圖中具體顯示調(diào)節(jié)裝置的一部分； 圖13是可變形狀的旋轉(zhuǎn)表面的所選擇細節(jié)的示意圖，其中調(diào)節(jié)裝置處于
旋轉(zhuǎn)表面的第一傾斜角度位置；
圖14是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的第三實施例的示意性俯視圖，該旋轉(zhuǎn)裝
置的特征在于包括四個同步運動的旋轉(zhuǎn)表面。
參考圖1是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的第一實施例的示意性俯視圖，該旋 轉(zhuǎn)裝置包括兩個具有相同結(jié)構(gòu)并相互面對的旋轉(zhuǎn)表面1和2，作為相對于所 述旋轉(zhuǎn)裝置中的旋轉(zhuǎn)表面1和2繞旋轉(zhuǎn)裝置的中心軸M在全部360°范圍內(nèi)
9的圓周運動所示的實例，所述旋轉(zhuǎn)表面1和2在270°和90°的力矩主動位置 分別受到運動流體的沖擊。如圖1所示，圓周運動的方向由箭頭R標識。另 外，在圖1中，所述旋轉(zhuǎn)表面的中間位置被表示處在0。和180°,并且旋轉(zhuǎn)表 面的取向處于例如水或風的流體的流動方向，圖l中流體的流動方向由箭頭 S標示。處于中間位置的旋轉(zhuǎn)表面1和2不產(chǎn)生任何力矩。
在圖1所示的位置，旋轉(zhuǎn)表面1相對于流體的流動方向S具有例如+10° 的正角度al，而處在圖1所示的實際位置的旋轉(zhuǎn)表面2相對于流體的流動方 向S具有例如-10。的負角度a2。因此，角度al和a2的數(shù)學絕對值相等。在 以后的第一旋轉(zhuǎn)表面1的完整的圓周運動中，第一旋轉(zhuǎn)表面1在旋轉(zhuǎn)表面1 的圓周運動或者該旋轉(zhuǎn)裝置繞中心軸線M的旋轉(zhuǎn)運動的第一和第二象限中 也就是說在0°和180。之間的角度al恒定保持在-10。。當旋轉(zhuǎn)表面1通過180° 的轉(zhuǎn)彎點時，角度al相對于流體的流動方向S改變?yōu)?10°。然后在所述圓周 運動的全部第三和第四象限即在180°和360° (=0°)之間期間，該正角度保 持恒定。然后在通過0。時，角度al變回-10。。旋轉(zhuǎn)表面2的角度a2的相應(yīng) 角度設(shè)定相對于旋轉(zhuǎn)表面l以180。的偏移同步進行。如圖2所示，圖中顯示 除了力矩DM消失或者變?yōu)?的0°和180。的中間點之外兩個旋轉(zhuǎn)表面1和2 沿其圓周運動如何產(chǎn)生基本均勻的正力矩DM。
如圖3所示，旋轉(zhuǎn)裝置的主旋轉(zhuǎn)裝置或主旋轉(zhuǎn)體安裝在兩個或多個由條 狀物6互連的靜止支撐頰板4和5之間，從而繞其中心旋轉(zhuǎn)軸M旋轉(zhuǎn)。主旋 轉(zhuǎn)裝置3由具有圓形區(qū)域，相互分隔開并且剛性連接到中心旋轉(zhuǎn)軸M的一個 或多個旋轉(zhuǎn)頰板7和8橫向限定。旋轉(zhuǎn)表面1的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸1.1和旋轉(zhuǎn) 表面2的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸2.1被旋轉(zhuǎn)地安裝在旋轉(zhuǎn)頰板7和8上。旋轉(zhuǎn)表面 旋轉(zhuǎn)軸1.1和旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸2.1平行于中心旋轉(zhuǎn)軸M設(shè)置，與中心旋轉(zhuǎn)軸 M分隔開，并且位于圓盤狀旋轉(zhuǎn)頰板7和8的邊緣附近。
剛性或固定連接到指定旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸齒輪1.2或小齒輪和旋轉(zhuǎn)軸齒輪 2.2或小齒輪分別安裝在旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸1.1和2.1的延伸端。在本發(fā)明的第 一實施例的情況下，通過齒輪組件的減速傳動被用作操作實例。每一個旋轉(zhuǎn) 軸齒輪1.2和2.2都通過適配齒輪1.3以1:1的比率嚙合到中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪9 或樞轉(zhuǎn)齒輪上，所述齒輪9旋轉(zhuǎn)安裝在旋轉(zhuǎn)軸M上并且能進行相對于中心旋 轉(zhuǎn)軸M的運動。因此，位于中心旋轉(zhuǎn)軸M上的中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪9并不徑向剛性連接到旋轉(zhuǎn)軸M上。
中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪9的調(diào)節(jié)，旋轉(zhuǎn)或徑向位置由旋轉(zhuǎn)裝置的調(diào)節(jié)裝置10 或控制器確定。調(diào)節(jié)裝置10作為驅(qū)動裝置通過中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪9，適配齒輪 1.3和旋轉(zhuǎn)軸齒輪1.1或2.1可驅(qū)動地嚙合到旋轉(zhuǎn)表面1和2，以允許相對于 流體的流動方向S分別調(diào)節(jié)其角度al和a2。旋轉(zhuǎn)表面1和2的該調(diào)節(jié)運動 '可以通過利用例如機械凸輪(如圖4和圖5所示)或電動驅(qū)動裝置(如圖6 和圖7所示)引起的中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪9的樞轉(zhuǎn)運動或往復(fù)運動產(chǎn)生。在第一 實施例中，調(diào)節(jié)裝置IO包括帶有控制凸輪12的控制曲面11，該控制曲面11 剛性連接到中心旋轉(zhuǎn)軸M。此外，調(diào)節(jié)裝置10包括帶有跟隨控制曲面11的 樞轉(zhuǎn)輥14的樞轉(zhuǎn)桿13?？刂仆馆?2形成對應(yīng)于180。的旋轉(zhuǎn)部分的凸起?？?制曲面11的運動通過樞轉(zhuǎn)桿13和推動聯(lián)接裝置15傳送到中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪9， 導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)表面1和2的角度調(diào)節(jié)的同步運動。
如圖6和圖7所示，圖中顯示替代的調(diào)節(jié)裝置IO.I，該調(diào)節(jié)裝置10.1通 過連接到中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪9的電動或電機驅(qū)動裝置工作。
如圖8至圖13所示，圖中顯示根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的第二實施例，該 旋轉(zhuǎn)裝置包括兩個旋轉(zhuǎn)形狀可變的旋轉(zhuǎn)表面20和21。與圖3中所示的第一 實施例相比，第二實施例的基本不同點在于，圖9中所示的旋轉(zhuǎn)表面20和 21設(shè)計成形狀可變，從而優(yōu)化抵靠旋轉(zhuǎn)表面的流體的入射運動。
更詳盡地，每一個旋轉(zhuǎn)表面20和21的結(jié)構(gòu)都具有兩個互連的例如矩形 或圓形的葉片21.1和21.2，每一個葉片都可以與另一個葉片獨立地設(shè)定傾斜 度。在旋轉(zhuǎn)裝置的主旋轉(zhuǎn)裝置30的0°到180° (=0°)的圓周運動的范圍內(nèi)， 如圖所示，葉片21.1的傾斜度設(shè)定成與其平行位置恒定的例如10。的角度， 而葉片21.2保持平行的取向。而在180。到360。 (=0°)的范圍內(nèi)，葉片21.1 保持恒定平行，而葉片21.2的傾斜度設(shè)定成相對于流體的流動方向S成例如 恒定的+10°的角度。在0°和180。的中間位置，兩個葉片21.1和21.2的取向
互相平行并且與流體的流動方向S平行。
如圖9所示，主旋轉(zhuǎn)裝置30繞其中心旋轉(zhuǎn)軸M可旋轉(zhuǎn)地安裝在由條狀 物6互連的兩個或多個靜止的支撐頰板4和5之間或之中。主旋轉(zhuǎn)裝置30 由相互分隔開的剛性連接到中心旋轉(zhuǎn)軸M的一個或多個例如圓形板狀的旋 轉(zhuǎn)頰板7和8橫向限定。旋轉(zhuǎn)表面20的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸20.3和旋轉(zhuǎn)表面21
ii的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸21.3可旋轉(zhuǎn)地安裝在旋轉(zhuǎn)頰板7和8上。旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸 20.3和旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸21.3與中心旋轉(zhuǎn)軸M分隔開地平行設(shè)置，并且位于 旋轉(zhuǎn)頰板7和8的邊緣附近。
在旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸20.3和21.3的延伸處分別設(shè)置剛性或固定連接到相應(yīng) 旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸齒輪20.4和21.4。作為操作實例在第一實施例中應(yīng)用了減速 齒輪機構(gòu)。每一個旋轉(zhuǎn)軸齒輪20.4和21.4都通過適配齒輪以1: l的比率嚙 合到中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪22上，中心旋轉(zhuǎn)軸M可以在中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪22中旋轉(zhuǎn)， 該中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪22由連接裝置24固定連接到支撐頰板5和7。
為了設(shè)定形狀可變的旋轉(zhuǎn)表面21的每一個葉片21.1和21.2的傾斜度， 在每一個旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸20.3和21.3上設(shè)置調(diào)節(jié)裝置25。如圖10，圖11 和圖12所示，每一個調(diào)節(jié)裝置25包括帶有跨度為1S0。的凸輪26.1的控制曲 面26,樞轉(zhuǎn)桿26.3，推動聯(lián)接裝置26.4和由連桿26.7連接到旋轉(zhuǎn)表面21的 葉片21.1上的用于設(shè)定該葉片21.1的傾斜度的葉片驅(qū)動裝置26.6。相似的推 動聯(lián)接裝置也被設(shè)置來用于設(shè)定旋轉(zhuǎn)表面21的葉片21.1的傾斜度。
該旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)內(nèi)的控制凸輪26.1可以將旋轉(zhuǎn)表面20和21直接調(diào)節(jié)到希望 的角度，或者具有可變橫截面的表面將被總體設(shè)定傾斜度，從而產(chǎn)生最有效 的浮力。
還有，在該第二實施例中，旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸20.3和21.3的相對于中心旋 轉(zhuǎn)軸M的1: 1比率的減速裝置配備用于使旋轉(zhuǎn)表面20.3和21.3的旋轉(zhuǎn)方向 反轉(zhuǎn)的適配齒輪。該減速裝置確保旋轉(zhuǎn)表面20.3和21.3分別在第一和第二象 限以及第三和第四象限中保持傾斜度不變。
旋轉(zhuǎn)表面20.3和21.3的各自的葉片21.1和21.2的樞轉(zhuǎn)運動由每一個都 具有軸套21.31的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸20.3和21.3基于旋轉(zhuǎn)體上凸輪26的應(yīng)用 而實現(xiàn)。每一個控制曲面26或推動聯(lián)接裝置26.4分別連接到減速齒輪和旋 轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸，或者相反地連接。
適配齒輪28安裝在旋轉(zhuǎn)頰板8上。旋轉(zhuǎn)軸齒輪29剛性連接到旋轉(zhuǎn)軸20.3 和21.3。更精確地，旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸20.3和21.3被分為內(nèi)主軸21.33和外軸 套21.31的兩個部分。
推動聯(lián)接裝置26.4在旋轉(zhuǎn)軸齒輪29處固定到樞轉(zhuǎn)桿26.3上，并且像齒 輪29 —樣相對于中心旋轉(zhuǎn)軸齒輪22以1: 1的比率旋轉(zhuǎn)。樞轉(zhuǎn)桿26.3與該配置中的輥26.5—起在控制曲面26上移動，在0。和180°的位置處造成正向 和負向上升運動，該運動由推動聯(lián)接26.4傳遞到旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸的軸套21.31 及旋轉(zhuǎn)表面的葉片21.1和21.2，從而設(shè)定最優(yōu)的浮力目標角度。
槽孔21.32或其他開口形成與主旋轉(zhuǎn)軸21.33的連接，使主旋轉(zhuǎn)軸21.33 的中間位置用作設(shè)定葉片或旋轉(zhuǎn)表面的傾斜度的參考點。在旋轉(zhuǎn)軸套21.3通 過前述推動聯(lián)接26.4并且與控制曲面26.1和樞轉(zhuǎn)輥26.3， 26.5協(xié)同旋轉(zhuǎn)期間， 葉片驅(qū)動裝置26.6 (如圖13所示)的傾斜度控制杠桿將旋轉(zhuǎn)表面21的頂側(cè) 或葉片21.1旋轉(zhuǎn)到需要的浮力角度。類似地在相對一側(cè)(如圖12所示)，下 側(cè)或葉片21.2也由傾斜度控制杠桿定位到需要的浮力角度。在旋轉(zhuǎn)體進行一 半旋轉(zhuǎn)之后對葉片21.1和21.2的重新設(shè)定可以利用彈簧力或者通過軸套21.3 或移位杠桿進行。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的第三實施例的示意性俯視圖，該旋轉(zhuǎn)裝 置包括四個同步運動的旋轉(zhuǎn)表面。
同樣，機械或電力驅(qū)動的非均勻減速裝置在繞中心旋轉(zhuǎn)軸M的第一個 180。運動上將旋轉(zhuǎn)表面的傾斜度設(shè)定到超前或領(lǐng)先于實際減速的例如10° 12。的流動支持角，其次在第二個180。運動上將其設(shè)定到滯后于實際減速的 例如10。 12。的流動支持角。該非均勻減速裝置在例如第三和第四象限的傳 動中提供旋轉(zhuǎn)表面的例如10°角度的超前，而在第一和第二象限的傳動中提 供例如10。角度的滯后。這樣就可以在繞支點M的旋轉(zhuǎn)運動中的大部分旋轉(zhuǎn) 角度上將每一個旋轉(zhuǎn)表面定位在相對于大量的流入和流出最有效的角度上。
權(quán)利要求
1. 一種用于流體的從運動的流體中汲取能量或者將能量轉(zhuǎn)化為流體的運動的旋轉(zhuǎn)裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置包括固定連接到旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸上的主旋轉(zhuǎn)裝置，和可繞其與所述中心旋轉(zhuǎn)軸分隔開的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地連接到主旋轉(zhuǎn)裝置的一個或多個旋轉(zhuǎn)表面，因此主旋轉(zhuǎn)裝置能夠通過至少一個旋轉(zhuǎn)表面執(zhí)行繞中心旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動，所述旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸與主體的旋轉(zhuǎn)軸平行地延伸，其特征在于，所述裝置被設(shè)置來相對于流體的流動方向調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)表面的角度，從而在該旋轉(zhuǎn)表面上保持浮力法則。
2. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，相對于流體的流動方向的角 度范圍是-25°到+25° 。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，相對于流體的流動方向， 所述裝置通過主旋轉(zhuǎn)體的0° 180°的旋轉(zhuǎn)運動將旋轉(zhuǎn)表面的角度調(diào)節(jié) 到第一常量正角度，通過主旋轉(zhuǎn)體的180° 360°的旋轉(zhuǎn)運動將旋轉(zhuǎn)表面的角度調(diào)節(jié)到第二常量負角度，上述角度具有相同的數(shù)值但是相對于流 體的流動方向相反的符號。
4. 如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述裝置相對于流體流動方 向?qū)⑿D(zhuǎn)表面調(diào)節(jié)到旋轉(zhuǎn)表面的浮力接近不連續(xù)的角度的最佳值。
5. 如上述權(quán)利要求中的任何一項所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述裝置具 有固定連接到主旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸上的控制凸輪，和連接到該控制凸 輪和旋轉(zhuǎn)表面并用于調(diào)節(jié)所述角度而將控制凸輪的運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)表面 的旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置。
6. 如權(quán)利要求1至4中的任何一項所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述裝置 具有連接到旋轉(zhuǎn)表面并將旋轉(zhuǎn)表面的角度調(diào)節(jié)為主旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)位置的函數(shù)的電力驅(qū)動裝置。
7. 如上述權(quán)利要求中的任何一項所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述裝置相 對于流體的流動方向設(shè)定旋轉(zhuǎn)表面的中間位置，在該中間位置旋轉(zhuǎn)表面不 在主旋轉(zhuǎn)裝置上施加任何旋轉(zhuǎn)力矩。
8. 如權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，在所述中間位置所述角度是 0°角。
9. 如上述權(quán)利要求中的任何一項所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于松弛地安裝在 所述中心旋轉(zhuǎn)軸上而不是剛性或固定地徑向連接到該中心旋轉(zhuǎn)軸上的樞 轉(zhuǎn)控制輪，該樞轉(zhuǎn)控制輪連接到所述旋轉(zhuǎn)表面，用于將其樞轉(zhuǎn)運動傳送給 該旋轉(zhuǎn)表面。
10. 如上述權(quán)利要求中的任何一項所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)表 面具有形狀可變的結(jié)構(gòu)，從而相對于流體的流動方向調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)表面的角 度。
11. 一種用于流體的從運動的流體中汲取能量或者將能量轉(zhuǎn)化為流體的運動 的旋轉(zhuǎn)裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置包括固定連接到旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸上的主旋 轉(zhuǎn)裝置，和可繞其與所述旋轉(zhuǎn)軸分隔開的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地安裝的一 個或多個旋轉(zhuǎn)表面，因此主旋轉(zhuǎn)裝置能夠通過至少一個旋轉(zhuǎn)表面執(zhí)行繞中 心旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動，所述旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸與所述主體的旋轉(zhuǎn)軸平行地延 伸，其特征在于，所述裝置被設(shè)置來用于相對于流體的流動方向調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)表面的角度， 相對于流體的流動方向，所述裝置通過主旋轉(zhuǎn)體的0° 180°的旋轉(zhuǎn)運 動將旋轉(zhuǎn)表面的角度調(diào)節(jié)到第一常量正角度，通過主旋轉(zhuǎn)體的180° 360°的旋轉(zhuǎn)運動將旋轉(zhuǎn)表面的角度調(diào)節(jié)到第二常量負角度，這些角度具 有相同的數(shù)值但是相對于流體的流動方向相反的符號。
12. —種用于流體的從運動的流體中汲取能量或者將能量轉(zhuǎn)化為流體的運動的旋轉(zhuǎn)裝置，該旋轉(zhuǎn)裝置包括固定連接到旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸上的主旋 轉(zhuǎn)裝置，和可繞其與所述中心旋轉(zhuǎn)軸分隔開的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)地連接 到該主旋轉(zhuǎn)裝置的一個或多個旋轉(zhuǎn)表面，因此主旋轉(zhuǎn)裝置能夠通過至少一 個旋轉(zhuǎn)表面執(zhí)行繞中心旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動，所述旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸與所述主 體的旋轉(zhuǎn)軸平行地延伸，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)表面是形狀可變的旋轉(zhuǎn)表面，相對于流體的流動方向調(diào)節(jié)旋 轉(zhuǎn)表面的角度，或者通過調(diào)節(jié)裝置設(shè)定旋轉(zhuǎn)表面在運動流體中的浮力。
13. 如權(quán)利要求12所述的旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置具有設(shè)置在 旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸上的控制凸輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于流體的旋轉(zhuǎn)裝置，該裝置能從運動的流體(5)中汲取能量或者將能量轉(zhuǎn)化為流體的運動。該旋轉(zhuǎn)裝置包括固定連接到旋轉(zhuǎn)裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸上的主旋轉(zhuǎn)裝置，以及安裝在該主旋轉(zhuǎn)裝置上的一個或多個旋轉(zhuǎn)表面(1，2)，該旋轉(zhuǎn)表面可繞與所述旋轉(zhuǎn)軸分隔開的旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸作旋轉(zhuǎn)運動，因此主旋轉(zhuǎn)裝置能夠通過至少一個旋轉(zhuǎn)表面進行繞中心旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運動，所述旋轉(zhuǎn)表面旋轉(zhuǎn)軸與所述主體的旋轉(zhuǎn)軸是平行地延伸的。上述所提供的裝置能相對于流體的流動方向來調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)表面的角度，這樣在旋轉(zhuǎn)表面上就會保持浮力原則。此外，此旋轉(zhuǎn)表面(1，2)會變形。
文檔編號F03B17/06GK101449053SQ200780008088
公開日2009年6月3日 申請日期2007年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者漢斯約瑟夫·斯爾 申請人:水能源股份有限公司