具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備的制造方法
【專利摘要】描述了具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其包括：至少兩個具有相等臂尺寸的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子彼此平行地連接到支承結(jié)構(gòu)上，且它們具有垂直于流體的旋轉(zhuǎn)軸并具有轉(zhuǎn)子偏移量0<＝Ro<2R，通過轉(zhuǎn)子同步機制彼此同步旋轉(zhuǎn)，具有至少一個通過徑向臂連接到每個轉(zhuǎn)子的葉片，其中相對的轉(zhuǎn)子的葉片在旋轉(zhuǎn)過程中不發(fā)生碰撞。帶臂轉(zhuǎn)子與葉片共同使用它們的空間、流體、支承結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子同步機制、電機、制動系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)，同時也分享性能、參數(shù)、效果以及與不具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備相比較，具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備所具有的其他機制。
【專利說明】
具有動態(tài)増加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備類，它為具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn) 機械設(shè)備新類別提供了基礎(chǔ)，所述橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備新類別適用于不同流體類型和廣泛 的應(yīng)用，例如風力發(fā)電渦輪機、水力發(fā)電渦輪機、螺旋槳、吹風機、栗壓縮機、混合器等。
【背景技術(shù)】
[0002] 橫流軸旋轉(zhuǎn)機械裝置包括不同類型的設(shè)備，例如風力發(fā)電渦輪機、水力發(fā)電渦輪 機、螺旋槳、吹風機、栗壓縮機、混合器等。這些設(shè)備擁有共同的特性、效果、參數(shù)和機制，例 如:帶臂轉(zhuǎn)子和葉片、支承結(jié)構(gòu)、電機(發(fā)電機或電動機)連同限定這些設(shè)備及其機制和物理 特性的參數(shù)，但最重要的是，它們擁有它們的旋轉(zhuǎn)軸方向始終垂直于流這一主要特征。橫流 軸渦輪機代表了主要的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械裝置，并有悠久的設(shè)計歷史(阻力渦輪機在專利號 1766765的美國專利中有公開，升力式渦輪機在專利號1835018的美國專利中有公開）。
[0003] 橫流軸渦輪機的主要優(yōu)點體現(xiàn)在它是全方位的（相較于流動軸渦輪機，橫流軸渦 輪機不需要指出進入的流動方向）。
[0004] 橫流軸渦輪機的主要缺點是比流動軸渦輪機的效率低，這主要是因為該設(shè)備產(chǎn)生 正扭矩（以提取能量)所使用的掃掠面積是有限的。圖la是一個橫流軸升力式渦輪機10、轉(zhuǎn) 子11、掃掠區(qū)域24和該渦輪機產(chǎn)生正扭矩所使用的有限的掃掠面積"提升區(qū)"的示意顯示 圖。而圖lb是一個橫流軸阻力渦輪機10、轉(zhuǎn)子11、掃掠區(qū)域24和該渦輪機產(chǎn)生正扭矩所使用 的有限掃掠面積"能量提取區(qū)"的示意顯示圖（從自由流體流動的觀點看，由橫流軸渦輪機 處理的流體量小于由流動軸渦輪機處理的流體量，所述流動軸渦輪機在空間上是明智的）。
[0005] 橫流軸渦輪機的其他缺點是每一輪轉(zhuǎn)動時葉片穿過不同壓力部位產(chǎn)生脈動(特別 是對升力式橫流軸渦輪機，其對葉片產(chǎn)生應(yīng)力，每一輪轉(zhuǎn)動從壓縮到拉伸進行變化），在轉(zhuǎn) 軸上產(chǎn)生彎矩(特別是對于大型結(jié)構(gòu)），由升力式渦輪機葉片產(chǎn)生的湍流尾流對傳遞它們的 葉片具有的負面效應(yīng)，波動載荷傳遞到支承結(jié)構(gòu)（以及其他系統(tǒng)，如:基礎(chǔ)系統(tǒng)，軸系統(tǒng)，發(fā) 電機系統(tǒng)，軸承等），自啟動問題(升力式渦輪機），缺乏流體動態(tài)制動(空氣動態(tài)制動或流體 動態(tài)制動），扭矩曲線和振動不順滑。
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種橫流軸旋轉(zhuǎn)機械裝置的新類別，它可以比現(xiàn)在的橫流軸 旋轉(zhuǎn)機械裝置更有效，并且可以克服上面列出的一些缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] (從這里開始，DISA的意思是動態(tài)增加的掃掠面積，CARM的意思是橫流軸旋轉(zhuǎn)機 械，Y-設(shè)備偏航角，TSR-葉尖速度比，S-葉片渦輪的密實度，R N-雷諾數(shù)，BL-葉片邊界層，VT-渦旋式，BT-葉片型（形狀，箱），F(xiàn) T-流體型（空氣，水），Bn-葉片數(shù)，β-葉片槳距角(箱片葉片）， R〇-轉(zhuǎn)子偏移量，SBr-每個葉片尖端和相對轉(zhuǎn)子的平面之間的間距，SB_相對轉(zhuǎn)子引出的兩個 交叉葉片之間的最小間距，B SR-每個轉(zhuǎn)子的葉片間距，Bsbr-轉(zhuǎn)子間的葉片間距）。
[0008] 具有DISA的CARM設(shè)備產(chǎn)生了一個相較于常規(guī)CARM設(shè)備類別的新類別(超級類別）， 因為它們包括(繼承)常規(guī)CARM設(shè)備的所有特性、效果、參數(shù)和機制并且還增加了新的特性、 效果、參數(shù)和機制，例如：
[0009] ?新特性-相對于由靜態(tài)管道、螺旋葉片等靜態(tài)增加其掃掠面積的常規(guī)CARM設(shè)備， 具有DISA的CARM設(shè)備相較于常規(guī)CARM設(shè)備(沒有DISA)的主要新特性是，以動態(tài)方式增加的 掃掠面積(特別是掃掠面積的能量提取/施加部分）。掃掠面積的"能量提取/施加"部分的增 加意味著通過具有DISA的CARM設(shè)備可以"處理"更多的流體(在空間和材料上是明智的），或 者從所述設(shè)備逃逸出的"未被處理"的流體很少(從這個角度看，動態(tài)增加的掃掠面積的概 念等效于動態(tài)增加的處理流體的概念）。具有DISA的CARM設(shè)備可根據(jù)不同因素改變其掃掠 面積的大小(或被處理的流體量），所述因素例如，設(shè)備相對于流動方向的相對位置，反向旋 轉(zhuǎn)或同向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，葉片槳距角等來調(diào)整設(shè)備的相對位置。
[0010]具有DISA的CARM設(shè)備的另一個特性是模塊化。具有DISA的CARM設(shè)備的基礎(chǔ)是至少 兩個共享它們的空間的轉(zhuǎn)子、流體、支承結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子同步機制、電機、制動系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)以 及特性、參數(shù)和效果的模塊。具有DISA的CARM設(shè)備可具有多個(陣列)模塊，其中它們可以在 它們之間共享支承結(jié)構(gòu)、電機以及扭矩、波動載荷等。
[0011] ?新效果-具有DISA的CARM設(shè)備相較于常規(guī)CARM設(shè)備(沒有DISA)具有新效果，如：
[0012] 動態(tài)導(dǎo)管-它是由彼此相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的葉片產(chǎn)生，降低了從設(shè)備"逃逸"的或"未 加工處理"的流體，由明智的設(shè)備空間和材質(zhì)增加強了"處理過的"流體(它對升力和阻力阻 力設(shè)備均有效影響）
[0013] >動態(tài)流偏轉(zhuǎn)-它是由彼此相對旋轉(zhuǎn)的相對轉(zhuǎn)子的葉片產(chǎn)生，轉(zhuǎn)而通過對其"截 留"來改變流體的方向，由設(shè)備及其速度、明智的空間和材質(zhì)增加了"處理的"流體(它對升 力式和阻力式設(shè)備均有效）
[0014] >動態(tài)流屏蔽-它是由彼此相對旋轉(zhuǎn)的相對轉(zhuǎn)子的葉片產(chǎn)生，其中對于升力式設(shè) 備，一個轉(zhuǎn)子的每個葉片形成相對轉(zhuǎn)子的葉片的流體"屏蔽"，減小了負阻力，而對于阻力設(shè) 備，逆流體方向而旋轉(zhuǎn)的葉片減小了它們的形狀并因此降低了負阻力（它對升力和阻力設(shè) 備均有效）
[0015] >動態(tài)流體制動-它是通過相對于流體方向定位具有DISA的新CARM設(shè)備產(chǎn)生的， 從而改變了掃掠面積的"能量提取/施加"部分的大小，或改變了由該設(shè)備處理的流體量(它 對升力和阻力設(shè)備均有效）。
[0016] >動態(tài)尾流消失-它是由彼此反向旋轉(zhuǎn)的相對轉(zhuǎn)子的升力型葉片產(chǎn)生的，在此過 程中產(chǎn)生了可彼此抵消的反向旋轉(zhuǎn)尾流，從而減弱了對下降流部分的葉片的尾流效應(yīng)(它 對升力設(shè)備有效）。
[0017] >葉片迎角的動態(tài)變化(通過動態(tài)流偏轉(zhuǎn))_它是由彼此相對旋轉(zhuǎn)的相對轉(zhuǎn)子的箱 (提升)葉片產(chǎn)生的，能在旋轉(zhuǎn)過程中保持升力的最佳葉片迎角，同時也延緩了深失速和尾 流產(chǎn)生過程(它對升力設(shè)備有效）
[0018] 這些效應(yīng)取決于不同因素，如設(shè)備類型(升力，阻力）、該設(shè)備相對于流動方向的相 對位置、轉(zhuǎn)子偏移量R〇、反向旋轉(zhuǎn)或同向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、葉片數(shù)目、葉片槳距角、轉(zhuǎn)子之間的葉 片間距Bsbr等(上面提到各種因素的不同組合可能對某些效果有利和對其他效果不利）。
[0019] ?新參數(shù)-具有DISA的CARM設(shè)備與常規(guī)(沒有DISA)CARM設(shè)備相比具有新的參數(shù)， 如：
[0020] -每個葉片的尖端和相對轉(zhuǎn)子臂平面之間的間距
[0021] >知-相對轉(zhuǎn)子的兩個交叉葉片之間的最小間距
[0022] >Ro_轉(zhuǎn)子偏移量，它是兩偏置平行轉(zhuǎn)軸之間的距離
[0023] >Υ_偏航角，它決定了設(shè)備的掃掠面積的能量"提取/施加"部分相對于流動方向 的位置。
[0024] >BSBR-轉(zhuǎn)子間的葉片間距，0°〈 = 85冊〈180°，它是在平行于轉(zhuǎn)子的平面上從相對轉(zhuǎn) 子引出的兩個靠近葉片之間的角，其中葉片之一在ψ = 旋轉(zhuǎn)相位角。
[0025] >BRA-葉片旋轉(zhuǎn)角，0°〈8!?〈90°，它是在轉(zhuǎn)子臂平面上旋轉(zhuǎn)葉片（阻力型）相對于其 轉(zhuǎn)子的最大角度。
[0026] ?額外機制-具有DIS A的CARM設(shè)備與常規(guī)（沒有DISA) CARM設(shè)備相比具有額外機 制，如：
[0027] >轉(zhuǎn)子同步機制-使具有相同TSR且相對于彼此旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子同步的機制，避免了旋 轉(zhuǎn)時相對轉(zhuǎn)子的葉片碰撞，作為軸機制(升力和阻力設(shè)備）
[0028] >葉片轉(zhuǎn)子同步機制-一個使葉片的旋轉(zhuǎn)相對于其轉(zhuǎn)子同步的機制以及轉(zhuǎn)子同步 機制，以這種方式使得旋轉(zhuǎn)時相對轉(zhuǎn)子的葉片不會相互碰撞(阻力設(shè)備）
[0029] >葉片同步機制-一個使葉片的旋轉(zhuǎn)（對于相同轉(zhuǎn)子）在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間同步的機 制，并且該機制與葉片轉(zhuǎn)子同步機制相關(guān)聯(lián)，以這種方式使得旋轉(zhuǎn)時相對轉(zhuǎn)子的葉片不會 相互碰撞(阻力設(shè)備）
[0030] >偏航機制-使新設(shè)備掃掠面積的"能量提取/施加"部分相對于流動方向定向為 最大"能量提取/施加"值的機制(升力和阻力設(shè)備）
[0031] 當具有DISA的CARM設(shè)備被卸除或半安裝時(在這種情況下具有DISA的CARM設(shè)備完 全失去新特性、新參數(shù)、新效果及額外機制，成為沒有DISA的常規(guī)CARM設(shè)備)或當具有DISA 的CARM設(shè)備改變它們相對于流動方向的位置時(在這種情況下具有DISA的CARM設(shè)備減少了 其掃掠面積的"能量提取/施加"部分，減少了它們從新特性、新參數(shù)、新效果及其額外機制 的獲益，傾向于成為沒有DISA的常規(guī)CARM設(shè)備），新類別的具有DISA的CARM設(shè)備(超級類別） 趨向于變成沒有DISA的常規(guī)CARM設(shè)備(常規(guī)類別）。
[0032] 一個具有DISA的CARM設(shè)備包括在基部的至少兩個具有相等徑向臂尺寸的轉(zhuǎn)子(意 味著兩個轉(zhuǎn)子具有相等的半徑尺寸，其中每個轉(zhuǎn)子的半徑是臂），該轉(zhuǎn)子連接到支承結(jié)構(gòu) 上，其中帶臂轉(zhuǎn)子彼此平行，并且在垂直于流體的平面上具有平行的旋轉(zhuǎn)軸(轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸 可以是垂直的、水平的或在始終垂直于流體的平面上具有任何角度）。各轉(zhuǎn)子通過至少一個 轉(zhuǎn)子同步機制以相同的TSR相對于彼此同步旋轉(zhuǎn)(在升力設(shè)備的情況下反向旋轉(zhuǎn)或同向旋 轉(zhuǎn)）。所述轉(zhuǎn)子可以是同軸的，或者非同軸的，具有0〈 = R〇〈2R的轉(zhuǎn)子偏移量，其中R是轉(zhuǎn)子半 徑或徑向臂尺寸(對于R〇 = 0的值而言轉(zhuǎn)子為同軸的）。具有DISA的CARM設(shè)備還包括:至少一 個葉片，在轉(zhuǎn)子間的側(cè)面上通過徑向臂彼此連接(設(shè)備可具有根據(jù)不同因素而變化的不同 數(shù)量的葉片，所述因素如:CARM設(shè)備的類型、流體類型、流體速度等）。在每個葉片的尖端和 相對轉(zhuǎn)子的平面之間存在間距，δ ΒΚ> = RFR，其中RFR是指轉(zhuǎn)子自由旋轉(zhuǎn)(是指旋轉(zhuǎn)時一個轉(zhuǎn) 子的葉片不會和相對轉(zhuǎn)子碰撞），從相對轉(zhuǎn)子引出的在旋轉(zhuǎn)過程中彼此交叉的兩個靠近葉 片之間存在一最小間距，δ Β> = BNCS，其中BNCS是指葉片非碰撞間距（意指旋轉(zhuǎn)時相對轉(zhuǎn)子 的葉片不會相互碰撞）。存在轉(zhuǎn)子間葉片間距，〇°〈 = 8觀〈180°，它是在平行于轉(zhuǎn)子臂平面上 從相對轉(zhuǎn)子引出的兩個靠近葉片之間的角度，其中葉片之一在0°旋轉(zhuǎn)相位角。
[0033] 具有DISA的CARM設(shè)備還包括至少一個電機，該電機可以是發(fā)電機(渦輪機），或電 動機(螺旋槳、鼓風機、栗壓縮機、混合器等）。具有DISA的CARM設(shè)備有一個支承結(jié)構(gòu)，該支承 結(jié)構(gòu)具有不同類型，其中整個設(shè)備被安裝。具有DISA的CARM設(shè)備可以從氣體、液體或同時從 這二者中提取(施加)能量。具有DISA的CARM設(shè)備的兩個相對轉(zhuǎn)子--具有通過臂連接的葉 片一一擁有共同空間、流體和其他系統(tǒng)，如支承結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、同步機制、電機（發(fā)電機/電動 機）、制動系統(tǒng)、偏航系統(tǒng)等，從而形成一個設(shè)備模塊。
[0034]具有DISA的CARM設(shè)備的相對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在相同TSR下的同步（避免了旋轉(zhuǎn)時相對 轉(zhuǎn)子的葉片碰撞)可通過至少一種同步機制來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)子的同步機制可以是機械的，包括連 接到兩個轉(zhuǎn)子且平行于所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸的一個桿且包括使所述轉(zhuǎn)子在相同TSR下保持同步 的傳動機構(gòu)(所述桿把一個轉(zhuǎn)子的扭矩傳遞給與另一個轉(zhuǎn)子相連的電機）；或者可以是電動 的，包括每個轉(zhuǎn)子的一個電動機/發(fā)電機，算法，通過有線或無線連接電動機/發(fā)電機的系統(tǒng) (在這種情況下，同步電機系統(tǒng)行為類似于電磁傳動系統(tǒng)，而算法程序可以用正確選擇的參 數(shù)根據(jù)不同的流體速度下的最大效率曲線使反向（同向）旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子以及它們的速度同 步)。
[0035]具有DISA的CARM設(shè)備也可以包括在不位于轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面上的葉片，其中在轉(zhuǎn)子 臂平面上的每個轉(zhuǎn)子的兩個最接近的葉片之間的角度為0°〈 = 8^〈 = 180°。在這種情況下， 存在一個在轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面上運行的具有DISA的CARM設(shè)備和在不位于轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面上 運行的常規(guī)CARM設(shè)備組成的混合設(shè)備。
[0036]具有DISA的CARM設(shè)備可以具有一系列的模塊，其中在轉(zhuǎn)子臂平面上的每個轉(zhuǎn)子的 兩個最接近葉片間的角度可以是〇°〈 = BSR〈= 180°。所述模塊可具有相同高度的葉片(轉(zhuǎn)子 的一個模塊始終具有相同的葉片高度，其由Sbr限定），或不同的模塊可以具有不同高度的葉 片。所述一系列模塊可以有一個電機或沿著該一系列模塊具有不同電機(在此情況下每個 電機可以具有作為發(fā)電機/電動機和同步器的雙重作用）。
[0037]具有DISA的CARM設(shè)備--其有作為發(fā)電機用于從流體中提取能量的電機--產(chǎn) 生了具有DISA的橫流軸渦輪機的子類。
[0038] 具有DISA的橫流軸渦輪機可以具有不同的制動系統(tǒng)，如機械制動、電磁制動、流體 動力制動或它們的組合(流體動力制動是具有DISA的新設(shè)備的新特征，并且這可以通過改 變設(shè)備相對于流的位置、通過改變升力型渦輪機的葉片槳距角、或它們的組合來實現(xiàn)）。
[0039] 具有DISA的橫流軸渦輪機不是"完全"全方位的設(shè)備，而是一個"半"全方位的設(shè)備 (即該新設(shè)備將總是在相對于流動方向的任何位置上工作，但其性能將因為該設(shè)備相對于 流動方向的不同位置而不同）。所述新設(shè)備相對于流動方向的位置可以通過偏航角Y來限 定。具有DISA的橫流軸渦輪機的偏航系統(tǒng)可以包括無源偏航系統(tǒng)（葉片系統(tǒng)）、帶電動馬達 的有源偏航系統(tǒng)，或者是二者的組合。
[0040] 具有DISA的橫流軸渦輪機--其中葉片輪廓是箱片--產(chǎn)生了具有DISA的橫流 軸升力渦輪機的新子類。在這種情況下，轉(zhuǎn)子是非同軸的，且轉(zhuǎn)子偏移量R〇為R〇 = f(SB，Y， TSR，S，Rn，Bl，Vt，Βτ，F(xiàn)t，Bn，β，Bsr，Bsbr )的函數(shù) 〇
[0041] 通過轉(zhuǎn)子同步機制，在同步中，具有DISA的橫流軸升力渦輪機可以具有反向旋轉(zhuǎn) 或同向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。
[0042]具有DISA的橫流軸升力渦輪機可具有固定的葉片槳距角，其中所述槳距角可以是 i3 = f(Y，R〇，TSR，S，RN，BL，VT，B T，F(xiàn)T，BN，BSR，BSBR)的函數(shù)。固定的槳距角對于所有葉片可以是 相同的，或?qū)τ谙嗤D(zhuǎn)子或不同轉(zhuǎn)子的不同葉片可以是不同的，這取決于β函數(shù)的參數(shù)(尤 其是Bsr和Bsbr參數(shù)）。
[0043]具有DISA的橫流軸升力渦輪機可具有可變?nèi)~片槳距角，其中所述可變槳距角可以 是0 =汽￥，1?〇#1^，辦幾^及力，8〃此[^觀)的函數(shù)。所述可變槳距角在每一輪轉(zhuǎn)動時 不會改變，而是它在更大程度上是槳距角的重置，被調(diào)整為適應(yīng)流速和方向的改變(在流動 方向變化的情況下，可變槳距角可進行調(diào)節(jié)以與不同偏航系統(tǒng)相結(jié)合）。
[0044] 具有DISA的橫流軸升力渦輪機的每個轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子之間可具有不同的葉片幾何形 狀，例如直線的，彎曲的（半螺旋形葉片），掃掠形的（半三角形葉片)或它們的組合。新渦輪 機的每個轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子之間可具有不同的葉片箱片，以及對稱或不對稱的箱片（具有不對稱 箱片的葉片與對稱的相比具有優(yōu)勢，因為它可以提取向上流動部分的所有能量，其中流經(jīng) 新設(shè)備的流體很少，所以對稱箱片沒有必要獲得對向下流動部分的升力，其結(jié)果是對于每 一輪轉(zhuǎn)動，作用在葉片上的應(yīng)力不會從擠壓變?yōu)槔欤?br>[0045] 具有DISA的橫流軸升力渦輪機可以包括多個支柱，機械地把葉片與葉片臂連接到 一起。
[0046] 具有DIS A的橫流軸渦輪機--其具有彎曲葉片（阻力型葉片）和反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 子一一產(chǎn)生一具有DISA的橫流軸阻力渦輪機的新子類，其中所述轉(zhuǎn)子可以是同軸的或非同 軸的。
[0047]具有1型DISA的橫流軸阻力渦輪機包括:至少兩個通過轉(zhuǎn)子同步機制彼此同步旋 轉(zhuǎn)的同軸轉(zhuǎn)子。它包括至少兩個通過徑向臂固定地連接到每個轉(zhuǎn)子上的相對的對稱基部葉 片，在轉(zhuǎn)子中心彼此重疊，其中每個基礎(chǔ)葉片相對于其在轉(zhuǎn)子軸側(cè)面上的轉(zhuǎn)子平面具有一 個〈 = 90°的角。它還包括在一個轉(zhuǎn)子的每個基部葉片的外側(cè)上的一個基部葉片延伸部，其 在轉(zhuǎn)子軸側(cè)上具有到其轉(zhuǎn)子平面的一個〈90°的角;和在另一個轉(zhuǎn)子的每個基部葉片的內(nèi)側(cè) 面上的一個基部葉片延伸部，所述基部葉片相對于其在轉(zhuǎn)子軸側(cè)面上的轉(zhuǎn)子平面具有一個 〈90°的角。此外，每個葉片延伸部的形狀被配置為用于產(chǎn)生一個最大動態(tài)流體管道和動態(tài) 流體偏轉(zhuǎn)，相對的轉(zhuǎn)子葉片延伸部在旋轉(zhuǎn)過程中在它們的交叉部分相互交叉，在它們之間 具有一個最小間距 δΒ。
[0048] 具有2型DISA的橫流軸阻力渦輪機包括:至少兩個通過轉(zhuǎn)子同步機制彼此同步旋 轉(zhuǎn)的非同軸轉(zhuǎn)子，和至少兩個彼此固定連接的相對的對稱葉片，其中每個葉片到轉(zhuǎn)子中心 的最近距離大于相應(yīng)轉(zhuǎn)子臂的一半。
[0049] 具有3型DISA的橫流軸阻力渦輪機包括:至少兩個通過轉(zhuǎn)子同步機制彼此同步旋 轉(zhuǎn)的同軸轉(zhuǎn)子，每個轉(zhuǎn)子的至少兩個相對的對稱葉片，所述葉片附連到垂直于徑向臂上的 轉(zhuǎn)子臂平面的各自旋轉(zhuǎn)軸上，其中所述葉片以〈 = 90°的最大Bra角相對于它們的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)， 且葉片旋轉(zhuǎn)軸到轉(zhuǎn)子中心的距離大于轉(zhuǎn)子徑向臂的一半。它還包括:每個轉(zhuǎn)子的至少一個 彎軌葉片-轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)機制，所述機制在下部流體側(cè)在不位于轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面上固定地 連接到支承結(jié)構(gòu)上且平行于轉(zhuǎn)子臂平面，其中所述彎軌使每個葉片從它的徑向臂以最大Bra 角度旋轉(zhuǎn)。它還包括:在每個葉片的外下部邊緣處的輪子，該輪子具有垂直于轉(zhuǎn)子臂平面的 旋轉(zhuǎn)軸，且在旋轉(zhuǎn)時在下部流側(cè)接觸內(nèi)部彎軌;對于每個葉片的位于轉(zhuǎn)子臂上的一個階梯， 用以停止相對于其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的葉片;和同一轉(zhuǎn)子的各葉片的一個彎曲葉片同步機制。
[0050] 具有非同軸轉(zhuǎn)子的3型DISA的橫流軸阻力渦輪機形成具有4型DISA的橫流軸阻力 渦輪機（在這種情況下，葉片可圍繞著垂直于轉(zhuǎn)子平面的轉(zhuǎn)軸進行偏轉(zhuǎn)（rotate partially))〇
[0051] 具有5型DISA的橫流軸阻力渦輪機包括:至少兩個通過轉(zhuǎn)子同步機制彼此同步旋 轉(zhuǎn)的同軸轉(zhuǎn)子;每個轉(zhuǎn)子的至少兩個相對的對稱葉片，所述葉片固定地連接到直徑臂并且 所述葉片之間的角度Bra〈 = 90°，其中所述直徑臂連接到轉(zhuǎn)子以相對于所述轉(zhuǎn)子圍繞其自身 的軸以最大Bra角度旋轉(zhuǎn);每個轉(zhuǎn)子的至少一個彎軌葉片-轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)機制，其在下部流側(cè) 在不位于轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面上固定地連接到支承結(jié)構(gòu)，其中所述彎軌所在圓筒半徑比垂直于 轉(zhuǎn)子臂平面的轉(zhuǎn)子半徑大，并且所述彎軌使每個葉片以最大Bra角度旋轉(zhuǎn)，在每個葉片的與 該葉片的轉(zhuǎn)子相對的外部邊緣處包括一輪子，該輪子具有平行于轉(zhuǎn)子臂平面的旋轉(zhuǎn)軸，其 中在旋轉(zhuǎn)過程中在下部流側(cè)，一個轉(zhuǎn)子的各葉片的輪子接觸所述彎軌的內(nèi)側(cè)，而其相對轉(zhuǎn) 子的各葉片的輪子接觸所述彎軌的外側(cè);每個直徑臂的位于轉(zhuǎn)子平面上的一個階梯，用以 使具有相對于其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的葉片的轉(zhuǎn)子臂停下來，其中 Bra角是最大值。
[0052]具有3型、4型或5型DISA的橫流軸阻力渦輪機可具有環(huán)繞著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸根據(jù)流動 方向而旋轉(zhuǎn)的兩個轉(zhuǎn)子的模塊的葉片-轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)機制。在這種情況下，葉片-轉(zhuǎn)子相對 旋轉(zhuǎn)機制的旋轉(zhuǎn)行為類似偏航機制。
[0053]具有1型、2型或5型DISA的橫流軸阻力渦輪機一一其具有兩個轉(zhuǎn)子的一個模 塊一一對于每個轉(zhuǎn)子可具有一端盤(end disk)用以增加靜態(tài)管道(對一系列模塊而言這種 端盤不是必需的）。
[0054] 具有1型、2型、3型、4型或5型DISA的橫流軸阻力渦輪機可以包括連接到支承結(jié)構(gòu) 的不同靜態(tài)管道系統(tǒng)。
[0055]具有DISA的CARM設(shè)備--其承繼了上述任何設(shè)備的所有特征，具有作為電動機用 于向流體施加能量的電機--能得到不同類型的具有DISA的CARM設(shè)備，如:具有DISA的橫 流軸螺旋槳，具有DISA的橫流軸鼓風機，具有DISA的橫流軸栗壓縮機以及具有DISA的橫流 軸混合器。
【附圖說明】
[0056]圖la是常規(guī)橫流軸升力型渦輪機掃掠面積的示意顯示圖(現(xiàn)有技術(shù)）。
[0057]圖lb是常規(guī)橫流軸阻力型渦輪機掃掠面積的示顯示意圖（現(xiàn)有技術(shù)）。
[0058]圖2a是具有DISA的橫流軸升力渦輪機掃掠面積的示意顯示圖，其中轉(zhuǎn)子彼此反向 旋轉(zhuǎn)。圖2b是橫流軸阻力渦輪機掃掠面積的示意顯示圖。
[0059]圖3a是具有DISA的橫流軸升力渦輪機能量提取(提升）區(qū)域大小變化(減少）的示 意顯示圖。圖3b是具有DISA的橫流軸阻力渦輪機能量提取區(qū)域大小變化(減少）的示意顯示 圖。
[0060]圖4a是具有DISA的橫流軸升力渦輪機的軸側(cè)圖。圖4b是具有DISA的橫流軸升力渦 輪機的示意顯示圖。
[0061 ] 圖5a是具有DISA的CARM設(shè)備的電動轉(zhuǎn)子同步機制的示意顯示圖。圖5b是具有DISA 的CARM設(shè)備的電動轉(zhuǎn)子同步機制示意顯示圖。
[0062]圖6是每個轉(zhuǎn)子具有不同葉片數(shù)、間隔和幾何形狀的具有DISA的橫流軸升力渦輪 機軸側(cè)圖。
[0063]圖7a是具有一系列兩轉(zhuǎn)子模塊的具有DISA的橫流軸升力渦輪機正視圖，其中所述 模塊具有相同葉片高度。圖7b是具有一系列兩轉(zhuǎn)子模塊的具有DISA的橫流軸升力渦輪機的 正視圖，其中每個不同模塊具有不同葉片高度，且沿著該系列模塊具有不同電機。
[0064]圖8a是具有無源偏航機制的具有DISA的橫流軸升力渦輪機軸側(cè)圖。圖8b是具有有 源偏航機制的且具有一系列轉(zhuǎn)子的具有DISA的橫流軸升力渦輪機正視圖。圖8c是具有無源 偏航機制的具有DISA的橫流軸升力渦輪機的示意顯示圖。圖8d是具有無源偏航機制的具有 DISA的橫流軸阻力渦輪機的示意顯示圖。
[0065]圖9a和圖9b是具有固定葉片槳距角的具有DISA的橫流軸升力渦輪機的示意顯示 圖。圖9c是動態(tài)尾流消失效應(yīng)的示意顯示圖。
[0066]圖10是具有固定阻力式葉片和同軸轉(zhuǎn)子的具有1型DISA的橫流軸阻力渦輪機的軸 測圖。
[0067]圖11是具有固定阻力式葉片和非同軸轉(zhuǎn)子的具有2型DISA的橫流軸阻力渦輪機的 軸測圖（包括靜態(tài)管道）。
[0068]圖12是具有圍繞著垂直于轉(zhuǎn)子平面的軸旋轉(zhuǎn)的可變阻力葉片的具有3型DISA的橫 流軸阻力渦輪機的軸測圖（同軸轉(zhuǎn)子）。
[0069]圖13是具有圍繞著垂直于轉(zhuǎn)子平面的軸旋轉(zhuǎn)的可變阻力葉片的具有4型DISA的橫 流軸阻力渦輪機的軸測圖（非同軸轉(zhuǎn)子）。
[0070]圖14是具有圍繞著平行于轉(zhuǎn)子平面的軸旋轉(zhuǎn)的可變阻力葉片的具有5型DISA的橫 流軸阻力渦輪機的軸測圖（同軸轉(zhuǎn)子）。
【具體實施方式】
[007?]圖2a是具有DISA 10的橫流軸升力禍輪機示意顯示圖，展示了：以轉(zhuǎn)子偏移量Ro反 向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11和12;每個轉(zhuǎn)子24和25的總體掃掠區(qū)域，與常規(guī)的橫流升力渦輪機（圖la) 的掃掠面積相比較，增加了渦輪機的總體掃掠面積(空間上是明智的）；能量提取的提升區(qū) 域11和12,由各自的轉(zhuǎn)子11和12產(chǎn)生。每個轉(zhuǎn)子掃掠面積的提升部分開始時接近Φ=〇(葉片 具有負槳距角），其中相對轉(zhuǎn)子的提升掃掠面積彼此間隔，從而為動態(tài)效應(yīng)創(chuàng)造有利條件， 所述動態(tài)效應(yīng)如動態(tài)管道、動態(tài)流偏移和葉片迎角的動態(tài)變化。
[0072]圖2b是具有DISA 10的橫流軸阻力渦輪機的示意顯示圖，展示了以轉(zhuǎn)子偏移量Ro 反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11和12，掃掠面積24和25，和由該設(shè)備兩側(cè)上的各自的轉(zhuǎn)子11和12產(chǎn)生的 能量提取區(qū)11和12(相比于圖lb的常規(guī)橫流軸阻力渦輪機的能量提取區(qū)）。
[0073]圖3a是具有DISA 10的橫流軸升力禍輪機示意顯示圖，展示了以轉(zhuǎn)子偏移量Ro反 向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11和12，和由各自的轉(zhuǎn)子11和12產(chǎn)生的能量提取區(qū)的提升區(qū)11和12。在這種 情況下，相較于圖2a因為相對于設(shè)備，流動方向改變，因此提升區(qū)11減效，這可以用作設(shè)備 動態(tài)流體制動。
[0074]圖3b是具有DISA 10的橫流軸阻力渦輪機示意顯示圖，展示了以轉(zhuǎn)子偏移量Ro反 向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11和12，和由各自的轉(zhuǎn)子11和12產(chǎn)生的能量提取區(qū)11和12。在這種情況下，相 較于圖2b，因為相對于設(shè)備，流動方向改變，因此兩個能量提取區(qū)縮小。
[0075]圖4a展示了具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機，具有相同尺寸徑向臂2的轉(zhuǎn)子11和 轉(zhuǎn)子12彼此平行地連接到支承結(jié)構(gòu)6,所述轉(zhuǎn)子的各自的旋轉(zhuǎn)軸3在垂直于流體的平面上 (在垂直于流體的平面上的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸3的角度可以是不同的）且具有Ro>0的轉(zhuǎn)子偏移 量。存在通過在兩個轉(zhuǎn)子間的側(cè)面50上的徑向臂2附連到轉(zhuǎn)子11的兩個葉片21和附連到轉(zhuǎn) 子12的兩個葉片22,每個葉片的尖端和相對轉(zhuǎn)子的平面之間的間距S br> = RFR，從相對轉(zhuǎn)子 引出且在旋轉(zhuǎn)過程中相互交叉的兩個靠近的葉片之間的最小間距k> = BNCS。所述轉(zhuǎn)子通 過至少一個轉(zhuǎn)子同步機制4以相同的TSR彼此同步反向旋轉(zhuǎn)，形成兩個轉(zhuǎn)子的一個模塊。具 有一個連接到所述轉(zhuǎn)子的電機5(在此情況下為發(fā)電機），并且具有支承帶臂轉(zhuǎn)子、葉片、轉(zhuǎn) 子同步機制和發(fā)電機的支承結(jié)構(gòu)6。
[0076]圖4b是具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機示意顯示圖，所述渦輪機具有一個兩個 反向轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)子11和12的模塊，所述兩個反向轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子偏移量Ro、經(jīng)由臂2附連到轉(zhuǎn) 子11的兩個葉片21，和經(jīng)由臂2附連到轉(zhuǎn)子12的兩個葉片22,每個轉(zhuǎn)子的葉片間距，例如轉(zhuǎn) 子12的葉片22的葉片間距，為Bsr，兩個轉(zhuǎn)子之間的葉片間距，即轉(zhuǎn)子12的葉片22和轉(zhuǎn)子11的 葉片21之間的葉片間距為B SBR(在此情況下為90°)，其中葉片22處于φ=0°旋轉(zhuǎn)相位角。
[0077]圖5a展示了具有DISA的CARM設(shè)備的機械轉(zhuǎn)子同步機制4,由桿7和傳動機構(gòu)8組成 以保持轉(zhuǎn)子在相同TSR下同步旋轉(zhuǎn)。傳動機構(gòu)8可以具有不同變化，如：
[0078] A.偏移轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)，有X: y傳動裝置(對于相同TSR，X = y)
[0079 ] B.偏移轉(zhuǎn)子同向旋轉(zhuǎn)，有X: z: y傳動裝置(z用于同向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子）
[0080] c.同軸轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)，有3x: lz/2z: 6x傳動裝置 [0081 ] D.同軸轉(zhuǎn)子同向旋轉(zhuǎn)，有X: y/y. X傳動裝置
[0082]圖5b展示了具有DISA的CARM設(shè)備的電動轉(zhuǎn)子同步機制4，它由每個轉(zhuǎn)子的一個電 動機/發(fā)電機5、算法和通過有線或無線連接電動機/發(fā)電機的系統(tǒng)組成(在這種情況下，同 步電機系統(tǒng)也可以表現(xiàn)得像一個電磁傳動系統(tǒng)用以保持轉(zhuǎn)子同步）。
[0083]圖6展示了具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機，它具有一個兩個反向轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)子11和 12的模塊，所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子偏移量Ro、同步機制4、發(fā)電機5、支承結(jié)構(gòu)6,還包括在不位于 轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面51上的葉片。此實施方案具有在轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面50上運轉(zhuǎn)的具有DISA 10 的橫流軸升力渦輪機和在不位于轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面51上運轉(zhuǎn)的常規(guī)橫流軸渦輪機的混合。此 實施方案具有每個轉(zhuǎn)子不同的葉片數(shù)目（在位于轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面上和不位于轉(zhuǎn)子之間的側(cè) 面上)和每個轉(zhuǎn)子不同的葉片間距Bsr。該實施方案顯示了直葉片21、彎曲葉片22和掃掠葉片 23,還包括葉片支柱13。
[0084]圖7a展示了具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機，其具有一系列模塊7(每個模塊的 轉(zhuǎn)子11和12以轉(zhuǎn)子偏移量Ro反向旋轉(zhuǎn)）、具有相同高度且通過臂連接到所述轉(zhuǎn)子的葉片1、 每個模塊的一個轉(zhuǎn)子同步機制4、一個共享的發(fā)電機5和支承結(jié)構(gòu)6。此實施方案的每個轉(zhuǎn)子 在它的每側(cè)面上有不同的葉片間距Bsr(這可以使扭矩曲線平滑，并分擔不同模塊上的負 載)。
[0085]圖7b展示了具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機，其具有一系列模塊7(每個模塊的 轉(zhuǎn)子11和12以轉(zhuǎn)子偏移量Ro反向旋轉(zhuǎn)），每個不同的模塊具有不同的葉片高度，所述葉片通 過轉(zhuǎn)子臂連接到所述轉(zhuǎn)子;具有沿著所述一系列模塊的不同電機5(在此情況下每個電機可 以具有作為發(fā)電機/電動機和轉(zhuǎn)子同步器的雙重作用)和支承結(jié)構(gòu)6。
[0086]圖8a展示了具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機，其具有兩個反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11和 12,所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子偏移量Ro;每個轉(zhuǎn)子的兩個葉片1，其經(jīng)由轉(zhuǎn)子臂2連接到所述轉(zhuǎn)子； 同步機制4;發(fā)電機5;支承結(jié)構(gòu)6;和無源偏航機制9。
[0087]圖8b展示了具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機，其具有安裝在支承結(jié)構(gòu)6的各側(cè)的 一系列模塊7 (每個模塊的反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11和12具有轉(zhuǎn)子偏移量Ro )，每個模塊的同步機 制4,和發(fā)電機5(在此實施方式中所述一系列模塊通過有源偏航系統(tǒng)9圍繞所述支承結(jié)構(gòu)旋 轉(zhuǎn))。
[0088]圖8c是具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機的示意顯示圖，反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11和12 具有轉(zhuǎn)子偏移量R〇,對于該升力型設(shè)備的偏航角Y(l)，其是流動方向（上側(cè))和該設(shè)備轉(zhuǎn)子 的共同直徑的垂線之間的角度(或流動方向和偏航葉片9的方向之間的角度）。
[0089]圖8d是具有DISA 10的橫流軸阻力禍輪機的示意顯示圖，兩個轉(zhuǎn)子11和12反向旋 轉(zhuǎn)，偏航角Y(d)是流動方向之間（上側(cè))和該設(shè)備的掃掠面積的"能量提取/施加"部分的平 行線之間的角度，其中該設(shè)備的"能量提取/施加"部分的掃掠面積最大(或流動方向和偏航 葉片9的方向之間的角度）。
[0090]圖9a展示了具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機的示意顯示圖，兩個反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 子具有轉(zhuǎn)子偏移量R〇,葉片21和22具有固定葉片槳距角β，其中槳距角為i3 = f(Y，Ro，TSR，S， RN，Bl，VT，Βτ，F(xiàn)t，Bn，Bsr，Bsbr)的函數(shù)。所述固定槳距角β對于所有葉片可以是相同的，或?qū)τ?相同轉(zhuǎn)子或不同轉(zhuǎn)子的不同葉片可以是不同的，這取決于不同的參數(shù)，特別是Bsr和Bsbr參 數(shù)。反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的固定槳距角β可以是負的，用以為每個轉(zhuǎn)子的葉片產(chǎn)生早期升力，因此 從相對轉(zhuǎn)子引出的各個葉片都有彼此間隔開的升力掃掠區(qū)(預(yù)設(shè)的負槳距角也可以減少各 葉片上的阻力）。轉(zhuǎn)子12的葉片22在φ= 90時具有槳距角β，流體速度U，V = - ω *R，相對流體 速度W，迎角α，升力L和阻力D，而轉(zhuǎn)子11的葉片21在Φ=〇具有相同的槳距角β，流體速度U，V =-ω *R)，相對流體速度W，迎角α，升力L和阻力的D。轉(zhuǎn)子路徑24的區(qū)域26代表從轉(zhuǎn)子12的 葉片到轉(zhuǎn)子11的葉片的動態(tài)流體屏蔽，而轉(zhuǎn)子路徑21的區(qū)域27代表從轉(zhuǎn)子11的葉片到轉(zhuǎn)子 12的葉片的動態(tài)流體屏蔽。
[0091]圖9b展示了具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機的示意顯示圖，兩個反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn) 子11和12具有轉(zhuǎn)子偏移量Ro,轉(zhuǎn)子11的葉片21在φ=45"具有槳距角β，流體速度U，增加的流 體速度山在(()=4$°通過轉(zhuǎn)子12的葉片22偏轉(zhuǎn)，合成的流體速度U 2，V=- ω *R，相對流體速度Wi 作為U2和V的結(jié)果而得到，迎角(^因出和Wi而各異，升力Li和阻力D。它顯不了，動態(tài)導(dǎo)管28捕 獲一部分從相對的轉(zhuǎn)子葉片出來的流體，由動態(tài)流偏轉(zhuǎn)引起的葉片迎角29的動態(tài)變化維持 迎角<^穩(wěn)定增長達到最佳升力，以及延緩深失速過程和尾流產(chǎn)生過程。
[0092]圖9c展示了具有DISA 10的橫流軸升力渦輪機的示意顯示圖，展示了具有轉(zhuǎn)子偏 移量Ro的兩個反向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子11和12，轉(zhuǎn)子11的葉片21，轉(zhuǎn)子12的葉片22，通過轉(zhuǎn)子11的葉片 21產(chǎn)生的渦流11，由轉(zhuǎn)子12的葉片22在與渦流11不同的時間產(chǎn)生的渦流12,和動態(tài)尾流消 失過程。
[0093]圖10展示了具有1型DISA 10的橫流軸阻力渦輪機，它具有彼此反向旋轉(zhuǎn)的同軸轉(zhuǎn) 子11和12,同步機制4,發(fā)電機5,支承結(jié)構(gòu)6,每個轉(zhuǎn)子的兩個相對且對稱的固定的基部葉片 30,在基部葉片30的外部上的兩個相對且對稱的固定的基部葉片延伸部31，在基部葉片30 的內(nèi)部上的兩個相對且對稱的固定的基部葉片延伸部32,向著轉(zhuǎn)子平面33的基部葉片角， 向著轉(zhuǎn)子平面34的基部葉片延伸部角，從相對的轉(zhuǎn)子引出的兩個交叉葉片之間的最小間距 δβ〇
[0094]圖11展示了具有2型DISA 10的橫流軸阻力渦輪機，它具有非同軸轉(zhuǎn)子11和12,所 述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子偏移量R〇且彼此反向旋轉(zhuǎn);每個轉(zhuǎn)子的兩個固定葉片1，從相對的轉(zhuǎn)子引出 的兩個交叉葉片之間的最小間距同步機制4,發(fā)電機5,支承結(jié)構(gòu)6。
[0095]圖12展示了具有3型DISA 10的橫流軸阻力渦輪機，它具有彼此反向旋轉(zhuǎn)的同軸轉(zhuǎn) 子11和12;同步機制4;發(fā)電機5;支承結(jié)構(gòu)6;每個轉(zhuǎn)子的兩個對稱葉片1，其相對于它們的轉(zhuǎn) 子圍繞著軸44以最大B RA角旋轉(zhuǎn)，所述軸44垂直于臂2上的轉(zhuǎn)子平面;每個轉(zhuǎn)子的至少一個 彎軌葉片-轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)機制40,其固定到支承結(jié)構(gòu)上平行于轉(zhuǎn)子平面;在每個葉片的外下 邊緣處的輪子41，該輪子具有垂直于轉(zhuǎn)子臂平面的旋轉(zhuǎn)軸;對于每個葉片的位于轉(zhuǎn)子平面 上的一個轉(zhuǎn)子階梯43;和同一轉(zhuǎn)子的各葉片的一個彎曲葉片同步機制42。
[0096]圖13展示了具有4型DISA 10的橫流軸阻力渦輪機，它具有彼此反向旋轉(zhuǎn)且具有轉(zhuǎn) 子偏移量R〇的非同軸轉(zhuǎn)子11和12;同步機制4;發(fā)電機5;支承結(jié)構(gòu)6;每個轉(zhuǎn)子的兩個對稱葉 片1，其相對于它們的轉(zhuǎn)子圍繞著軸44以最大B RA角旋轉(zhuǎn)，所述軸44垂直于臂2上的轉(zhuǎn)子平 面;每個轉(zhuǎn)子的至少一個彎軌葉片-轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)機制40,其固定到支承結(jié)構(gòu)上平行于轉(zhuǎn)子 平面;在每個葉片的外下邊緣處的輪子41，其具有垂直于轉(zhuǎn)子臂平面的旋轉(zhuǎn)軸;對于每個葉 片的位于轉(zhuǎn)子平面上的一個轉(zhuǎn)子階梯43;和同一轉(zhuǎn)子的各葉片的一個彎曲葉片同步機制 42 〇
[0097]圖14展示了具有5型DISA 10的橫流軸阻力渦輪機，它具有彼此反向旋轉(zhuǎn)的同軸轉(zhuǎn) 子11和12;同步機制4;發(fā)電機5;支承結(jié)構(gòu)6;每個轉(zhuǎn)子的兩個對稱葉片1，它們固定地連接到 直徑臂2且它們之間的角B RA〈 = 90°，其中直徑臂2相對于轉(zhuǎn)子圍繞其自身的軸以最大B RA 角度旋轉(zhuǎn);每個轉(zhuǎn)子的至少一個彎軌葉片-轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)機制40，其在下部流體側(cè)在不位于 轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面上固定連接到支承結(jié)構(gòu);在每個葉片的與該葉片的轉(zhuǎn)子相對的外部邊緣處 的輪子41，其具有平行于轉(zhuǎn)子臂平面的旋轉(zhuǎn)軸;對于每個直徑臂的位于轉(zhuǎn)子平面上的一個 階梯，用以使具有相對于其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的葉片的轉(zhuǎn)子臂停止下來，其中B RA角為最大值。
[0098] 圖4a，圖6,圖10,圖11，圖12,圖13,圖14代表具有DISA的CARM設(shè)備，其中電機是發(fā) 電機。通過用電動機代替發(fā)電機，這些實施方案得到了不同的設(shè)備，如:具有DISA的橫流軸 螺旋槳，具有DISA的橫流軸鼓風機，具有DISA的橫流軸栗壓縮機，具有DISA的橫流軸混合 器，它們承繼了上面所提設(shè)備的任何特征。具有DISA的CARM設(shè)備的特點是，權(quán)衡了常規(guī)CARM 設(shè)備的優(yōu)點和缺點。在本發(fā)明背景部分中提到的常規(guī)CARM設(shè)備的主要優(yōu)點是它是全方位 的，而對于具有DISA的CARM設(shè)備而言，這將變得不那么有利，因為它們不再完全是全方位 的，而是半全方位的。另一方面，在本發(fā)明的背景部分中提到的常規(guī)CARM設(shè)備的主要缺點， 對于具有DISA的新CARM設(shè)備而言，將變得不那么不利，因為與常規(guī)CARM設(shè)備相比較，具有 DISA的CARM設(shè)備具有新特征和新效果。
【主權(quán)項】
1. 一種具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，包括： 至少兩個具有相等徑向臂尺寸的轉(zhuǎn)子，其彼此平行地連接到支承結(jié)構(gòu)，并具有在垂直 于流體的平面上的旋轉(zhuǎn)軸和具有轉(zhuǎn)子偏移量〇〈=此〈21?，其中所述轉(zhuǎn)子通過至少一個與所 述轉(zhuǎn)子相連接的轉(zhuǎn)子同步機制以相同的TSR彼此同步旋轉(zhuǎn)，形成一個模塊； 至少一個葉片，其在位于所述轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面上經(jīng)由徑向臂彼此連接，其中一個轉(zhuǎn)子 的每個葉片在φ = 時與最靠近的相對轉(zhuǎn)子的葉片在平行于轉(zhuǎn)子的平面上的旋轉(zhuǎn)相位角為 0°〈 = 8觀〈180°，每個葉片的葉片尖端和相對轉(zhuǎn)子臂平面之間的間距3冊> =1^1?，每個葉片與 相對轉(zhuǎn)子的交叉葉片的最小間距δΒ> = BNCS; 至少一個電機，其連接到所述支承結(jié)構(gòu)并與所述轉(zhuǎn)子中的一個相連接;和 支承結(jié)構(gòu)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其中所述 轉(zhuǎn)子同步機制是機械的，進一步包括： 一個桿，其連接到所述的兩個轉(zhuǎn)子并平行于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸;和 傳動機構(gòu)，其連接到所述轉(zhuǎn)子和所述桿上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其中所述 轉(zhuǎn)子同步機制是機械的，還包括： 一個電機，附連到連接每個轉(zhuǎn)子的所述支承結(jié)構(gòu)，其中所述電機通過有線或無線彼此 相連;和 用于經(jīng)由所述電機使相對旋轉(zhuǎn)的所述轉(zhuǎn)子同步的算法。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，還包括 每個轉(zhuǎn)子的至少一個葉片，所述葉片在不位于所述轉(zhuǎn)子之間的側(cè)面上且通過徑向臂連接， 其中在所述轉(zhuǎn)子臂平面上每個轉(zhuǎn)子的兩個最接近葉片之間的角度為〇°〈 = BSR〈 = 180°。5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，還包括 多個模塊，其中在所述轉(zhuǎn)子臂平面上每個轉(zhuǎn)子的兩側(cè)面上的所述最接近葉片的角度為〇°〈 = Bsr〈 = 180。。6. 根據(jù)權(quán)利要求2-5所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其中所 述電機是用于從流體提取能量的發(fā)電機。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，還包括制 動系統(tǒng)，其中所述制動系統(tǒng)是機械的和/或電磁的和/或流體動態(tài)的。8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，還包 括:偏航系統(tǒng)，其中所述偏航系統(tǒng)是無源的和/或所述偏航系統(tǒng)是有源的。9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其具有 非同軸轉(zhuǎn)子，其中所述葉片的輪廓是箱片。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其中所述 相對的轉(zhuǎn)子同步反向旋轉(zhuǎn)。11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其中所述 相對的轉(zhuǎn)子同步同向旋轉(zhuǎn)。12. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其 中葉片槳葉角是固定的。13. 根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，還 包括可變的葉片槳葉角，其中在每一輪旋轉(zhuǎn)時，所述葉片槳葉角不會改變。14. 根據(jù)權(quán)利要求10-13所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其中 每個轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子之間的葉片幾何形狀是直線的和/或彎曲的和/或掃掠形的。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，還包括 多個支柱，其機械地把葉片連接到其臂。16. 根據(jù)權(quán)利要求6-8所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其中所 述葉片是彎曲葉片，所述設(shè)備還包括反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其具有 同軸轉(zhuǎn)子，且還包括： 至少兩個相對的對稱基部葉片，其通過徑向臂固定地連接到每個轉(zhuǎn)子上，且在轉(zhuǎn)子的 中心彼此重疊，其中每個基部葉片在轉(zhuǎn)子軸側(cè)面上到其轉(zhuǎn)子臂平面具有一個〈 = 90°的角； 在一個轉(zhuǎn)子的每個基部葉片外側(cè)上的一個基部葉片延伸部，其在轉(zhuǎn)子軸側(cè)上具有到其 轉(zhuǎn)子臂平面的〈90°的角，其中每個葉片延伸部的形狀被配置為用于產(chǎn)生一個最大動態(tài)流體 管道和動態(tài)流體偏轉(zhuǎn)，相對的轉(zhuǎn)子延伸葉片在旋轉(zhuǎn)過程中在它們的交叉部分相互交叉;和 在另一轉(zhuǎn)子的每個基部葉片內(nèi)側(cè)上的一個基部葉片延伸部，其在轉(zhuǎn)子軸側(cè)上具有到其 轉(zhuǎn)子平面的〈90°的角，其中每個延伸部的形狀被配置為用于產(chǎn)生一個最大動態(tài)流體管道和 動態(tài)流體偏轉(zhuǎn)，相對的轉(zhuǎn)子延伸葉片在旋轉(zhuǎn)過程中在它們的交叉部分相互交叉。18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其具有 非同軸轉(zhuǎn)子，還包括至少兩個相對的對稱葉片，所述葉片通過徑向臂固定地連接到每個轉(zhuǎn) 子上，其中每個葉片到轉(zhuǎn)子中心的最近距離大于相應(yīng)轉(zhuǎn)子徑向臂的一半。19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其具有 同軸轉(zhuǎn)子，還包括： 每個轉(zhuǎn)子的至少兩個相對的對稱葉片，其連接到各自的垂直于徑向臂上的轉(zhuǎn)子臂平面 的旋轉(zhuǎn)軸，其中所述葉片以最大Bra角〈=90°相對于它們的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，且從轉(zhuǎn)子中心到葉片 旋轉(zhuǎn)軸的距離大于轉(zhuǎn)子徑向臂的一半； 每個轉(zhuǎn)子的至少一個彎軌葉片-轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)機制，其在下部流側(cè)在不位于轉(zhuǎn)子之間 的側(cè)面上固定連接到所述支承結(jié)構(gòu)且平行于轉(zhuǎn)子臂平面，其中所述彎軌使每個葉片以距離 徑向臂最大Bra角度旋轉(zhuǎn)； 在每個葉片外下部邊緣處的輪子，其具有垂直于轉(zhuǎn)子臂平面的旋轉(zhuǎn)軸，且在旋轉(zhuǎn)過程 中在下部流側(cè)接觸內(nèi)部彎軌； 每個葉片的在轉(zhuǎn)子臂上的一個階梯，其用于使相對于其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的葉片停止;和 同一轉(zhuǎn)子的葉片的一個彎曲葉片同步機制。20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其中轉(zhuǎn) 子是不同軸的。21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其具有 同軸轉(zhuǎn)子，且還包括： 每個轉(zhuǎn)子的至少兩個相對的對稱葉片，所述葉片固定地連接到直徑臂且它們之間的角 度BRA〈 = 90°，其中所述直徑臂連接到轉(zhuǎn)子以相對于所述轉(zhuǎn)子圍繞其自身的軸以最大Bra角 旋轉(zhuǎn)； 每個轉(zhuǎn)子的至少一個彎軌葉片-轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)機制，其在下部流側(cè)在不位于轉(zhuǎn)子之間 的側(cè)面上固定連接到所述支承結(jié)構(gòu)，其中所述彎軌所處的圓柱半徑大于垂直于轉(zhuǎn)子臂平面 的轉(zhuǎn)子半徑，并且所述彎軌使每個葉片以最大Bra角度旋轉(zhuǎn)； 每個葉片的與其轉(zhuǎn)子相對的外側(cè)邊緣處的輪子，其具有平行于轉(zhuǎn)子臂平面的旋轉(zhuǎn)軸， 其中，在下部流側(cè)在旋轉(zhuǎn)過程中，一個轉(zhuǎn)子的葉片的輪子接觸所述彎軌的內(nèi)側(cè)，而其相對轉(zhuǎn) 子的葉片的輪子接觸所述彎軌的外側(cè);和 每個直徑臂的在轉(zhuǎn)子平面上的一個階梯，用于使具有相對于其轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的葉片的轉(zhuǎn)子 臂停止，其中Bra角為最大值。22. 根據(jù)權(quán)利要求19-21所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，其中 模塊的葉片-轉(zhuǎn)子相對旋轉(zhuǎn)機制圍繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸根據(jù)流動方向而旋轉(zhuǎn)。23. 根據(jù)權(quán)利要求17、18或21所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備， 還包括:每個轉(zhuǎn)子的一個端盤，其中所述設(shè)備僅具有一個模塊。24. 根據(jù)權(quán)利要求17-23所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè)備，還包 括:固定地連接到所述支承結(jié)構(gòu)的不同靜態(tài)管道系統(tǒng)。25. 根據(jù)權(quán)利要求12-15或17-24所述的具有動態(tài)增加的掃掠面積的橫流軸旋轉(zhuǎn)機械設(shè) 備，其中所述電機是用于向流體施加能量的電動機。
【文檔編號】F03B17/06GK105899802SQ201380081629
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2013年12月18日
【發(fā)明人】阿爾廷·普普勒庫
【申請人】阿爾廷·普普勒庫