專利名稱:能量轉(zhuǎn)換器的制作方法
本發(fā)明涉及的是一種能量轉(zhuǎn)換器，它有A、一個框架，B、一個裝在該框架上的轉(zhuǎn)動體，該轉(zhuǎn)動體包括a、一個轉(zhuǎn)筒，和b、一些輪葉，它們每個都規(guī)定一個一直延伸到轉(zhuǎn)筒的主輪葉平面，上述每個輪葉有(a)一個緊固在轉(zhuǎn)筒上的支持器，(b)至少一個葉片，它繞與轉(zhuǎn)筒相平行的鉸鏈銷子相對于支持器作鉸鏈轉(zhuǎn)動，以及(c)一個用于上述葉片的檔閂，它緊固在支持器上并基本上位于主輪葉平面內(nèi)，從轉(zhuǎn)筒的軸向角度觀察，上述輪葉中，至少有幾個都安排得完全并列以及e、一個能使轉(zhuǎn)筒與一臺能量轉(zhuǎn)換機(jī)械相連接的構(gòu)件。
能量轉(zhuǎn)換機(jī)械，例如是一臺發(fā)電機(jī)械，特別是一臺交流發(fā)電機(jī)。
能量轉(zhuǎn)換器通過轉(zhuǎn)動體接收來自液(氣)流的能量，并通過轉(zhuǎn)筒把該能量傳遞到能量轉(zhuǎn)換機(jī)械，例如一臺交流發(fā)電機(jī)上。
本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種上面所定義的能量轉(zhuǎn)換器，即使該流體只有有限的速度，該能量轉(zhuǎn)換器也能采集來自液(氣)流的相當(dāng)多的動力。
本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供一種上面所定義的那種能量轉(zhuǎn)換器，它傳遞到轉(zhuǎn)換機(jī)械的能量與流體的可利用能量之比是非常高的。
為此目的，按照本發(fā)明，在從轉(zhuǎn)筒軸向角度觀察并列安排的輪葉之間，能量轉(zhuǎn)換器還有一些緊固在框架上的篩板，它們橫對著轉(zhuǎn)筒并至少延伸到轉(zhuǎn)動體的輪葉工作的那一半的大部分;亦即，此處這些輪葉的葉片處在與檔閂接觸的位置。
按照本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換器是安排得使其轉(zhuǎn)動體完全在水下。葉片或沿軸向并列的葉片組之間的篩板阻檔沿著工作的、即封閉的輪葉葉片流動而來的水。
實(shí)際上，按照本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換器，至少在轉(zhuǎn)動體一端靠近最邊上的輪葉處，還有一塊類似的篩板。
這些篩板最好大體上遍布轉(zhuǎn)動體的輪葉工作的那一半，亦即，此處輪葉葉片處于與檔閂接觸的位置。
在轉(zhuǎn)動體的另一半，那里輪葉不工作并且其葉片翻轉(zhuǎn)進(jìn)入敞開的位置，水不會被篩板檔住。
這些篩板可完全遍布轉(zhuǎn)動體的輪葉工作的那一半，而實(shí)際上這些篩板呈半園形，并有中心孔以與轉(zhuǎn)筒相配。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，框架有一根固定的軸和在軸端安裝該軸的兩個支架，轉(zhuǎn)筒是一個圍繞在該固定軸上的空心筒，而在固定軸與轉(zhuǎn)筒之間安裝軸承。
從下面對按照本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換器的描述，本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，這種描述僅作為一個例子而不是用來限制本發(fā)明;參考數(shù)字涉及到附圖，這些附圖是圖1是按照本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換器的輪廓性正面圖;
圖2取自圖1Ⅱ-Ⅱ線的橫截面圖;
圖3為部份圖1的放大詳圖;
圖4取自圖3Ⅳ-Ⅳ線的橫截面圖。
在各圖中，相同的參考數(shù)字指的是相同的構(gòu)件。
在諸附圖中所示出的能量轉(zhuǎn)換器主要有一個框架1，一個裝在框架上的、由一個空心筒2和四組輪葉3組成的轉(zhuǎn)動體，以及一個齒輪4。該齒輪固定在空心轉(zhuǎn)筒的一端并成為轉(zhuǎn)筒2與能量轉(zhuǎn)換機(jī)械之間連接的一部份。這種連接本來是已知的，例如是一種齒輪傳動。由于已清楚的緣故，僅示出連接齒輪4。
能量轉(zhuǎn)換機(jī)械本身也是已知的，這種機(jī)械最好是把轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)換為電能，例如發(fā)電機(jī)。由于已清楚的緣故，這種機(jī)械也未示出。
在附圖中所示的裝置全部連續(xù)不斷地浸入水中。支承在框架1上的轉(zhuǎn)筒2是橫向?qū)?zhǔn)水流方向。最好這樣安排，即轉(zhuǎn)筒2處于水平位置。這種安排被表示在附圖中。但是，轉(zhuǎn)筒還可能被置于垂直位置，也可與水平面構(gòu)成任意角度。
每組輪葉有三個輪葉3，它們相對于轉(zhuǎn)筒2有相同的軸向位置，但是向不同的徑向延伸;它們的主輪葉平面彼此的夾角為120°。四組輪葉在轉(zhuǎn)筒2的軸向完全并排放置。四組輪葉在轉(zhuǎn)動體的旋轉(zhuǎn)方向彼此相互偏置90°，在圖2和圖4中用箭頭5表示旋轉(zhuǎn)的方向。因?yàn)槊拷M輪葉有三個輪葉3，故轉(zhuǎn)筒體共有十二個輪葉3。
每個輪葉3有兩條輻條6，它們相對于轉(zhuǎn)筒2基本上向徑向延伸并在軸向是隔開的。因此兩條輻條6規(guī)定一主輪葉平面。然而，兩條輻條6的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)筒2的端部相對于轉(zhuǎn)筒2的旋轉(zhuǎn)方向向后彎曲約45°。因此，這些端部與輻條6所持的位置成135°。
輻條6靠一根連接棒7被連在一起。連接棒7與兩根輻條6一起構(gòu)成一個支持器，它用來支持三個葉片8。
每個葉片8的遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)筒2的一側(cè)，靠兩個銷子9與輻條6鉸鏈并支承在兩條輻條6上。兩個銷子9形成一鉸式軸，葉片8繞該軸并相對于輻條6作鉸鏈轉(zhuǎn)動。該軸與轉(zhuǎn)筒2平行。
支柱10緊固在輻條6上用于每個葉片8。該支柱10與轉(zhuǎn)筒2平行，相對于由箭頭5所示的轉(zhuǎn)筒2的旋轉(zhuǎn)方向，它位于葉片8的前面，并對著葉片8的邊緣;當(dāng)葉片8在主輪葉平面內(nèi)時，該葉片邊緣貼近轉(zhuǎn)筒2。
在工作位置，葉片8在主輪葉平面內(nèi)與支柱10相接觸，該支柱構(gòu)成一個葉片的檔閂，并近似地位于主輪葉平面內(nèi)。
葉片8作鉸鏈轉(zhuǎn)動時不能超過構(gòu)成葉片支持器的輻條6，這會被檔閂10檔住。但是在相反方向，亦即離開檔閂10的方向，葉片8可自由地繞銷子9擺動，于是相對滯后于輻條6的旋轉(zhuǎn)，輻條6是同轉(zhuǎn)筒2固定地裝在一起。在圖2中，那些位于轉(zhuǎn)筒2上面的輪葉3的葉片8被表示在主輪葉平面內(nèi)，而其他輪葉的葉片8被表示在它們滯后于它們的支持器6的位置。
應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)葉片8滯后于帶動它的支持器6時，該葉片8繞其鉸鏈銷子9作鉸鏈轉(zhuǎn)動，方向是在箭頭5的方向，亦即在轉(zhuǎn)筒2旋轉(zhuǎn)的方向。
每個輪葉3上的離轉(zhuǎn)筒最遠(yuǎn)的葉片8，相對于其支持器，只能滯后約120°，因?yàn)樵跍蠓较蛉~片8相對于支持器6再進(jìn)一步轉(zhuǎn)動要受到連接棒7的阻檔，對于該葉片這個連接棒7為一個第二檔閂。
每個葉片8有三片葉瓣11，它們鉸鏈在一起;最外面的葉瓣11為繞輻條6旋轉(zhuǎn)靠銷子9來緊固。中間葉瓣11在其外端裝有兩個銷子12。該銷子支承在最外面的葉瓣11的凸出部13上，而最里面的葉瓣11在其外端也裝有兩個銷子12，它們支承在中間葉瓣11的凸出部13上。
葉瓣11的銷子12是直的，所以由這些銷子所確定的幾何軸平行于轉(zhuǎn)筒2，并且葉瓣11繞該軸彼此相對作鉸鏈轉(zhuǎn)動。
但是，每個葉片8的三片葉瓣11的相對轉(zhuǎn)動一方面被檔閂14所限制，另一方面被檔閂15所限制。
檔閂14和15被緊固在中間葉瓣11上，從由箭頭5指示的轉(zhuǎn)筒2的旋轉(zhuǎn)方向觀察，相應(yīng)地緊固在該葉瓣的背面和前面。
如圖3和4所示，檔閂14是兩塊直板的端部，它們橫對著葉瓣轉(zhuǎn)軸并緊固在中間葉瓣11的背面，以致從該葉瓣反面凸出。
由于葉瓣11相對于它彼此成一直線的位置轉(zhuǎn)動，這些檔閂14防止葉片8在箭頭5所指的轉(zhuǎn)筒2旋轉(zhuǎn)方向的反向扭曲。
在圖3和4所示的位置，葉瓣11彼此成一直線，因?yàn)樗鼈兲幱谥鬏喨~平面內(nèi);而且葉片8有位于最接近轉(zhuǎn)筒2處最里面葉瓣的邊界，該邊界是用支柱10來約束的。
由于葉片8的葉瓣11的相對轉(zhuǎn)動所引起的葉片8在相反方向的彎曲可以允許在有限的范圍內(nèi)。檔閂15是由兩塊板凸出在中間葉瓣11外的端部所構(gòu)成的，這兩塊板被緊固在該中間葉瓣11的前面;但是這些端部與中間葉瓣11的平面不是平行的，而且向前成約45°的角。
結(jié)果是中間葉瓣能相對于最外面的葉瓣11、在與箭頭5所指的轉(zhuǎn)筒2的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向擺動約45°;同時最里面的葉瓣11相對于中間葉瓣11、在同一反方向也能擺動約45°。
當(dāng)輪葉3在轉(zhuǎn)筒2的上方并與在圖2和4中用箭頭16所指示的水流方向相橫截時，輪葉3的每個葉片8的葉瓣11彼此成一直線并靠檔閂14來約束。葉片8是在主輪葉平面內(nèi)與檔閂10接觸。
在輪葉向下運(yùn)動期間，當(dāng)輪葉3接近其伸入水流方向的位置時，葉片8相對于轉(zhuǎn)筒2的旋轉(zhuǎn)稍有滯后，而因此相對于輻條6的運(yùn)動也稍有滯后。葉片8整個地從檔閂10脫開并繞其鉸鏈銷子9作有限的擺動，其方向與由箭頭5所指示的轉(zhuǎn)筒2的旋轉(zhuǎn)方向相同。同時，每個葉片8的最外面的和最里面的葉瓣11從中間葉瓣上的檔閂14脫開，而葉瓣11相對于另一個鉸鏈轉(zhuǎn)動直到最外面和最里面的葉瓣被中間葉瓣上的檔閂15約束為止。如圖2右部所示，在轉(zhuǎn)筒2的水平上，葉片8仍暫時保持近似地反向?qū)?zhǔn)水流16的方向，但是整個地繼續(xù)稍滯后于主輪葉平面。
當(dāng)輪葉進(jìn)入轉(zhuǎn)筒2的水平以下時，葉片8仍在箭頭5所指示的旋轉(zhuǎn)方向繞其銷子9再作擺動運(yùn)動，直到它們完全伸平到箭頭16所指示的水流方向?yàn)橹?。最里面和最外面的葉瓣11現(xiàn)在在相對于中間葉瓣相反的方向作鉸鏈轉(zhuǎn)動，這樣它們從檔閂15脫開并再次被檔閂14約束;而同一葉片8的三個葉瓣11再次彼此成一直線。
在某一時間，葉片8與輪葉3的主平面成大于90°的角。最外面的葉片8相對于主輪葉平面而向外旋轉(zhuǎn)，由于有構(gòu)成檔閂的連接棒7，被限制在約135°的角度內(nèi)。
當(dāng)輪葉3進(jìn)一步作相反于箭頭16所指示的水流方向運(yùn)動以及其后再次向上運(yùn)動時，葉片8相對于轉(zhuǎn)筒2的旋轉(zhuǎn)方向滯后于主輪葉平面。
當(dāng)輪葉3一返回到轉(zhuǎn)筒2的上面，水的推力就將消除葉片8與主輪葉平面之間的差異，而葉瓣11將受壓與檔閂14接觸彼此成一直線。
框架1有一根固定的軸17和兩個支架18，軸17的兩端被緊固在該支架18上。空心轉(zhuǎn)筒2，為了繞固定軸17作同軸旋轉(zhuǎn)，被安裝支承在框架1上。固定軸17與空心轉(zhuǎn)筒2之間安裝軸承19?？招耐?由鋼制造并由兩根半筒緊固在一起。
每個輪葉3的兩根輻條6焊在一塊弧形腳板21上。在腳板21上的兩個支撐構(gòu)件22支撐每根輻條6。一組三個輪葉的腳板一起包繞在空心轉(zhuǎn)筒2上并緊固在其上。
輪葉3組之間的垂直距離只有幾厘米。
緊固在空心轉(zhuǎn)筒2一端的齒輪4的直徑比轉(zhuǎn)動體2、3的直徑大幾厘米。
在兩組相鄰輪葉3之間以及在轉(zhuǎn)動體2、3上遠(yuǎn)離齒輪4另一端最邊上那組附近，放置篩板20。
這些篩板20橫截于轉(zhuǎn)筒2，并靠一橋23緊固在框架1的支架18上。
篩板20遍布轉(zhuǎn)動體2、3的一半和輪葉3工作的那一半，亦即它們的葉片處于封閉的位置并與檔閂10接觸。篩板20只遍布轉(zhuǎn)動體2、3的這一半。在附圖示出的安排中，該一半是轉(zhuǎn)動體2、3的上半部，因此篩板20只布及該上半部。篩板20在頂部連接到橋23上。
每個篩板20都呈半園形，其直徑比轉(zhuǎn)動體2、3的直徑大幾厘米，在中心為轉(zhuǎn)筒2備有一孔。
篩板20檔住從沿著工作葉片8流來的不恰當(dāng)?shù)乃?。在輪葉3的葉片8處于敞開位置的地方則沒有篩板20，使該水流被阻止到最小限度。
如果框架1置于非固定位置的水流中而作繞垂直軸旋轉(zhuǎn)，則篩板20有助于使能量轉(zhuǎn)換器安置在相對于水流方向正確的位置，所以它們的工作如一方向舵。
上述能量轉(zhuǎn)換器有非常高的效率，例如在2米/秒的水流中。
本發(fā)明決不限于上述實(shí)施例，在沒有離開本發(fā)明的范圍的情況下，在所描述的實(shí)施例中可作許多改變，特別是關(guān)于實(shí)施本發(fā)明所用諸部件的形狀、結(jié)構(gòu)、布局以及數(shù)量。
特別是，輪葉個數(shù)必需要十二個。此外，未必需要四組輪葉，每組未必需要有三個輪葉。
轉(zhuǎn)筒與能量轉(zhuǎn)換機(jī)械之間的連接未必需要有一個裝在筒上的齒輪。緊固在轉(zhuǎn)筒上的構(gòu)件取決于連接方式;在其他裝置中，可以是一個鏈輪或一個皮帶輪。
大多數(shù)轉(zhuǎn)動體都可彼此并列放置，例如放置在框架的同一個固定軸上。
權(quán)利要求
1.一種能量轉(zhuǎn)換器，它有A一個框架(1)；B一個裝在該框架上的轉(zhuǎn)動體，該轉(zhuǎn)動體包括a、一個轉(zhuǎn)筒(2)，和b、一些輪葉(3)，它們每個都規(guī)定一個一直延伸到轉(zhuǎn)筒(2)的主輪葉平面，上述每個輪葉(3)有(a)一個緊固在轉(zhuǎn)筒(2)上的支持器(6)；(b)至少一個葉片(8)，它繞與轉(zhuǎn)筒(2)相平行的鉸鏈銷子(9)相對于支持器(6)作鉸鏈轉(zhuǎn)動，以及(c)一個用于上述葉片(8)的檔閂(10)，它緊固在支持器(6)上并基本上位于主輪葉平面內(nèi)；從轉(zhuǎn)筒的軸向角度觀察，上述輪葉中至少有幾個都安排得完全并列以及c一個能使轉(zhuǎn)筒(2)與一臺能量轉(zhuǎn)換機(jī)械相連接的構(gòu)件(4)；其特點(diǎn)在于，在從轉(zhuǎn)筒(2)軸向角度觀察并列安排的輪葉(3)之間，還有一些緊固在框架(1)上的篩板(20)，它們橫對著轉(zhuǎn)筒(2)并至少延伸到轉(zhuǎn)動體(2，3)的輪葉(3)工作的那一半的大部份；亦即，此處這些輪葉的葉片(8)處在與檔閂(10)接觸的位置。
2.按照權(quán)利要求
1所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，至少在轉(zhuǎn)動體(2，3)一端靠近最邊上的輪葉(3)處，還有一塊類似的篩板(20)。
3.按照權(quán)利要求
2所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，能使轉(zhuǎn)筒(2)與一臺能量轉(zhuǎn)換機(jī)械相連接的構(gòu)件(4)是一個輪狀構(gòu)件，它位于轉(zhuǎn)動體(2、3)的一端，而篩板(20)置于轉(zhuǎn)動體(2，3)的另一端以及置于在軸向并列放置的輪葉(3)之間。
4.按照權(quán)利要求
1-3中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，諸輪葉(3)安裝成幾組，這些組從轉(zhuǎn)筒(2)的軸向角度觀察是完全并列放置的，并在相鄰兩組之間放置一塊篩板(20)。
5.按照權(quán)利要求
4所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，每組輪葉(3)有三個輪葉，它們的主輪葉平面彼此夾角為120°。
6.按照權(quán)利要求
5所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，相鄰的輪葉(3)組，在轉(zhuǎn)動體(2、3)的旋轉(zhuǎn)方向，彼此相對偏置90°。
7.按照權(quán)利要求
6所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，轉(zhuǎn)動體(2、3)有四組輪葉(3)。
8.按照權(quán)利要求
1-7中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，篩板(20)大體上遍布轉(zhuǎn)動體(2、3)的輪葉(3)工作的那一半，亦即，此處輪葉(3)的葉片(8)處于與檔閂(10)接觸的位置。
9.按照權(quán)利要求
8所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，篩板(20)完全遍布轉(zhuǎn)動體(2、3)的輪葉(3)工作的那一半。
10.按照權(quán)利要求
9所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，篩板(20)實(shí)際上呈半園形，并有中心孔以與轉(zhuǎn)筒(2)相配。
11.按照權(quán)利要求
10所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，園的直徑實(shí)際上等于轉(zhuǎn)動體(2，3)的直徑。
12.按照權(quán)利要求
8-11中任何一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，當(dāng)轉(zhuǎn)筒(2)在水平位置時，篩板(20)位于轉(zhuǎn)動體(2、3)的上半部。
13.按照權(quán)利要求
1-12中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，框架(1)有一根固定的軸(17)和在軸端安裝該軸(17)的兩個支架(18)，轉(zhuǎn)筒(2)是一個包繞在該固定軸(17)上的空心筒，而在固定軸(17)與轉(zhuǎn)筒(2)之間安裝軸承(19)。
14.按照權(quán)利要求
1-13中任一項(xiàng)所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，每個輪葉(3)的葉片(8)至少有兩片葉瓣(11)，安排得能繞軸(12)、平行于轉(zhuǎn)筒(2)作相對鉸鏈運(yùn)動，該葉瓣包括檔閂14，當(dāng)上述葉瓣(11)彼此成一直線，葉片(8)與檔閂(10)接觸時，它使葉瓣(11)繞它們彼此相對轉(zhuǎn)動的軸(12)，超過由檔閂(10)和該葉片(8)的鉸鏈軸(9)所確定的平面，相對于支持器(6)的平面的方向進(jìn)一步作相對鉸鏈運(yùn)動變得不可能。
15.按照權(quán)利要求
14所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，每個輪葉(3)的葉片(8)有三片葉瓣(11)，中間一片鉸接鄰近兩片葉瓣。
16.按照權(quán)利要求
1-15所述的能量轉(zhuǎn)換器，其特點(diǎn)在于，為了相對于上述支持器(6)作鉸鏈運(yùn)動，每個輪葉(3)有幾個葉片(8)。
專利摘要
一種能量轉(zhuǎn)換器由一個框架1和一個轉(zhuǎn)動體組 成。轉(zhuǎn)動體有一個支承在框架的固定軸(17)上的空 心筒2和四組(每組具有3片)輪葉3，每個輪葉有兩個 擋閂，其間安裝能擺動的三個葉片8。葉片8由幾個葉 瓣11組成，它們連接起來彼此可作鉸鏈運(yùn)動，并與一 個擋閂相配合。在轉(zhuǎn)筒2的一端安裝一個齒輪4，在另 一端以及在輪葉組之間放置篩板20。篩板20靠-橋 23與框架1相連接，并遍布轉(zhuǎn)動體的工作輪葉3的那 一半，亦即，此處輪葉葉片8與擋閂相接觸。
文檔編號F03D3/00GK85106625SQ85106625
公開日1987年3月25日 申請日期1985年9月2日
發(fā)明者路易斯·沃爾斯 申請人:路易斯·沃爾斯導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan