滚转式流体驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种滚转式流体驱动装置，该装置可应用于风扇、船舶推进器、风力发电和水力发电等，会有很高的效率。其主要特征是：与流体相互作用的叶片，会在该装置的一侧充分展开，以驱动流体或被流体驱动；而在另一侧，叶片会侧身转回，与流体的相互作用非常小；从而可以用最大的工作面积去单方向地驱动流体，或用尽可能大的工作面积来接受流体的驱动。这样必然会大大提高对流体的驱动或利用效率。

【技术实现步骤摘要】
滚转式流体驱动装置
本专利技术涉及流体驱动装置的一种设计方案，流体驱动装置是指可以驱动流体(气体和液体)的装置，如风扇、抽水机等；和可以被流体驱动的装置，如风车、水车等。所以本专利技术属于流体机械领域。
技术介绍
如前所述，涉及如风扇、抽水机、风车、水车等流体驱动装置的相关技术。就目前流体驱动装置的技术可以分为两大类：一类是容积式流体驱动装置，如活塞式，通过活塞的运动，使腔体内形成正压或负压，从而驱动流体；又如利用水的重量来运转的水车等。另一类是叶片式流体驱动装置（这里的叶片是指用于和流体产生作用力的机械构件，由于该机械构件常被做成扁平的形状，故常被称为叶片，以下也将该机械构件简称为叶片），如风车、螺旋浆、涡轮等，通过各种形式的叶片与流体作相对运动，从而驱动流体或被流体驱动。本专利技术就是针对叶片式流体驱动装置的一种新的设计方案。现有的叶片式流体驱动装置按叶片旋转轴相对于流体流动方向的不同，可以主要分为垂直型和平行型两种。本专利技术就是一种新的垂直型叶片式流体驱动装置。关于现有垂直型叶片式流体驱动装置存在的，本专利技术要解决的问题是：垂直型叶片式流体驱动装置的叶片，在流体中作旋转运动，它的叶片的旋转平面与流体流动的方向平行，则叶片在旋转时必有顺流体的运动（驱动流体和被流体驱动时的运动）和逆流体的运动（叶片返回时的运动）同时存在；为此，经过巧妙的设计其叶片形状，使其在作顺流体的运动时能有更大的阻力或升力，而在逆流体的运动时能有更小的阻力，从而可以单方向地驱动流体或被流体驱动。如各种垂直型风车。这种垂直型叶片式流体驱动装置具有结构简单的优势，但因叶片在顺流体运动和逆流体运动时都有相同的迎风面积，相互抗衡的力矩仍然不小，导致效率较低。本专利技术将力求解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术的核心思想是：通过合理设计叶片的运动方式，使得叶片在顺流体运动时能有尽可能大的作用面积，而在逆流体运动时能有尽可能小的作用面积，从而可以更有效的驱动流体和被流体驱动。本专利技术的特征是：与流体相互作用的叶片通过其旋转轴安装在支架上，且叶片可相对支架作旋转运动；支架通过其旋转轴安装在基座上，且支架可相对基座作旋转运动；叶片和叶片驱动齿轮固定连接，中心定位齿轮与基座固定连接，中心定位齿轮通过同步传动件，与叶片驱动齿轮啮合；中心定位齿轮到叶片驱动齿轮的传动比等于0.5，且叶片驱动齿轮的转动方向和支架的转动方向相反，保证叶片在跟随支架一起转动的同时，叶片能以支架旋转角速度二分之一的角速度，作和支架旋转运动方向相反的旋转运动。中心定位齿轮、同步传动件和叶片驱动齿轮组成了该装置的同步系统。同步传动的具体方式不属于本专利技术的内容，现有技术完全可以实现，因此，本专利技术没有对同步传动件作具体要求，只要保证中心定位齿轮到叶片驱动齿轮的传动比等于0.5，且叶片的转动方向和支架的转动方向相反，就能满足本专利技术的要求。由于该装置对同步的要求很严格，所以不能用皮带等靠摩擦力传动的方式作同步系统。如前所述，当支架相对基座作旋转运动时，叶片也会跟随支架一起转动，但和叶片固定连接在一起的叶片驱动齿轮，由于和中心定位齿轮通过同步传动件啮合着，叶片在跟随支架一起转动的同时，叶片能以支架旋转角速度二分之一的角速度，作和支架旋转运动方向相反的旋转运动。按照这种规律，当叶片随支架一起旋转到某一位置时，叶片的工作面将与支架在此处的线速度方向垂直，此时叶片与流体相互作用的面积最大，叶片与流体相互作用的力也会最大，此位置即为最大作用位置；以此位置为基础，支架再旋转180°时，叶片的工作面将与支架在此处的线速度方向平行，也即叶片工作面与流体流动的方向平行，叶片与流体相互作用的力也会最小，此位置即为最小作用位置。由于该装置的最大作用位置和最小作用位置分别处在支架旋转轴的两边，正好相差180°，而基座上固定着的中心定位齿轮的方位，决定着该装置的最大作用位置和最小作用位置的方位，因而，当基座方位固定后，该装置的最大作用位置也会固定不变。通过给支架施加旋转动力，该装置总会在最大作用位置一侧展开叶片来驱动流体，而当叶片处于基座的另一侧时，叶片会侧身逆向而行，此时叶片受力极小，从而保证了叶片只在最大作用位置一侧，单方向驱动流体。就如同一把蒲扇，用扇面扇风后，将蒲扇侧身转回，再展开扇面扇风，如此循环下去。这样的装置可用于风扇，也可用作船舶推进器等。但是，上述装置还不能用于被流体所驱动，因为，叶片被流体吹到下风处时，支架不会再有旋转的动力。进一步地，在同一支架上，以支架旋转轴为中心，均匀的安装二个三个或更多个叶片及其同步系统，并使所有叶片的最大作用位置和最小作用位置完全相同，同时，所有同步系统的中心定位齿轮固定连接在同一个基座上，或者所有同步系统共用同一个中心定位齿轮。这样一来，当基座方位固定之后，该装置的最大作用位置和最小作用位置也被固定下来，如果流体的流动方向，与该装置的最大作用位置到最小作用位置的连线垂直，则叶片随支架转到最大作用位置一侧时，总会以尽可能大的工作面来接受流体的驱动；而当叶片随支架转到最小作用位置一侧时，叶片会以最小工作面逆流而行。当叶片数量等于大于三个时，最大作用位置一侧总会有足够多的工作面积来接受流体驱动；这样的装置就会在流体的驱动下一直转动下去。这样的装置适合用作水车；由于水流的方向不会变，按水流的方向固定好基座，该装置就如同一块块门板想挡住河水却被河水冲走，而又侧身转回再次挡水，又被河水冲走，如此循环下去。但是，上述装置还不能用作风车，因为，风向是变换不定的。进一步地，将两个上述装置安装在同一个基础支架两端，基础支架可以相对地面做旋转运动。这样一来，两个装置在风力驱动下产生的力矩，会在基础支架上相互抵消；而适当安排这两个装置的位置和方向，会使该装置具有自适应风向变换的能力。这样的风车有很大的受力面积，能有效的提高风能的利用率。另外，叶片相对支架的旋转运动还可以采用电子伺服方式来实现。通过位置传感器给出叶片和支架的相对位置信息及支架相对于基座的方位信息，由辅助动力装置根据这些信息来驱动叶片作相对支架的转动。这样一来，当叶片旋转轴与支架旋转轴相距较远时，用电子伺服方式来同步叶片与支架的运动，能大量减少笨重的机械构件。本专利技术能以叶片的最大工作面积去驱动流体或被流体驱动，而在叶片逆行时保持其尽可能小的工作面积，从而提高了对流体的驱动和利用的效率。下面结合附图对本专利技术具体的实施方式作详细介绍。附图说明图1是本专利技术基本实例的第一种结构示意图；图2是本专利技术基本实例的第二种结构示意图；图3是图2的府视图；图4是拥有三个叶片的应用实例结构示意图；图5是一个风车的应用实例示意图；图6是图5的府视图。具体的实施方式图1中，叶片2和叶片驱动齿轮10固定连接，叶片2通过叶片旋转轴9安装在支架1上，叶片2可相对支架1作旋转运动；中心定位齿轮3通过支架旋转轴5，与基座6固定连接，即中心定位齿轮3、支架旋转轴5和基座6三者固定连接成一体；支架1和支架旋转轴5采用转动连接，中心定位齿轮3通过同步传动件4与叶片驱动齿轮10啮合；同步传动件4要保证中心定位齿轮3到叶片驱动齿轮10的传动比等于0.5，且叶片2的转动方向和支架1的转动方向相反；支架1上固定连接着支架驱动齿轮8，支架驱动齿轮8则用作接受动力输入。在本实例中，在基座6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体机械，一种用于驱动流体或被流体驱动的流体驱动装置，特别是一种滚转式流体驱动装置，其特征是：与流体相互作用的叶片2通过叶片旋转轴9安装在支架1上，且叶片2可相对支架1作旋转运动；支架1通过支架旋转轴5安装在基座6上，且支架1可相对基座6作旋转运动；叶片2和叶片驱动齿轮10固定连接，中心定位齿轮3与基座6固定连接，中心定位齿轮3通过同步传动件，与叶片驱动齿轮10啮合；中心定位齿轮3到叶片驱动齿轮10的传动比等于0.5，且叶片2的转动方向和支架1的转动方向相反。

【技术特征摘要】
2016.06.30 CN 20162066683171.一种流体机械，一种用于驱动流体或被流体驱动的流体驱动装置，特别是一种滚转式流体驱动装置，其特征是：与流体相互作用的叶片2通过叶片旋转轴9安装在支架1上，且叶片2可相对支架1作旋转运动；支架1通过支架旋转轴5安装在基座6上，且支架1可相对基座6作旋转运动；叶片2和叶片驱动齿轮10固定连接，中心定位齿轮3与基座6固定连接，中心定位齿轮3通过同步传动件，与叶片驱动齿...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷峰，
申请(专利权)人：谷峰，
类型：发明
国别省市：重庆,50