一种流体中单向旋转的机械装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于流体能源转换技术领域，涉及一种流体中单向旋转的机械装置，主体结构包括中心轴、稳固梁、桨叶和动力盒，多个桨叶固定在中心轴上，多个阻流门固定在桨叶骨架上，阻流门叶能够围绕通过阻流门轴自由旋转，阻流门骨架上固定有的可伸缩的阻尼器在伸出时能够阻挡阻流门叶使阻流门叶只能在180

【技术实现步骤摘要】
一种流体中单向旋转的机械装置

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[0001]本专利技术属于流体能源转换
，涉及一种流体中单向旋转的机械装置，用于在不定向流体中单向旋转进行高转换率能源转换。

技术介绍
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[0002]能源转换可以让我们重复多次使用或者更加符合实际使用需求。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74
×
10^9MW，其中可利用的风能为2
×
10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。水能也是一种可再生能源，对环境冲击较小。除可提供廉价电力外，合理利用水能还有下列之优点:控制洪水泛滥、提供灌溉用水、改善河流航运，有关工程同时改善该地区的交通、电力供应和经济，特别可以发展旅游业及水产养殖。
[0003]现有的在流体中旋转的机械装置已经相对比较成熟，比如风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。这种风力发电机组，大体上可分风轮、发电机和铁塔三部分。风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件，它由两只或更多只螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时，桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻，目前多用玻璃钢、碳纤维或其它复合材料来制造。但由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。目前技术现有的在流体中旋转的装置一般都是随流体的运动方向而改变自身的旋转方向，对流体动能的转换率很低，严重影响了对流体动能的利用，且在流体速度过高时桨叶易于损坏。
[0004]在现有技术中，中国专利号CN2228557 Y公开了一种直立平转风力发电机，在由发电机、变速器和设在转轴上的风叶构成的风力发电机中，在发电机的转轴上设有风叶，在风叶上设有单向通风孔道，设在风叶上的单向通风孔道可以是百叶窗形状，当迎面风吹来时，一面不通风，另一面通风量很大，矩形风叶由于力矩差而转动，带动发电机发电。但该装置在风向变化大时风叶可能产生反转，并可能损坏发电机，在风速过高时风叶易于损坏，且该装置仅能用于风力发电，适用性不足。
[0005]中国专利号CN2921349 Y公开了一种可利用不定向风力海浪潮力的单向转动叶轮组，主要包括转动叶轮和支撑架，支撑架的一部分用于与地面固定。在转动叶轮外周围还设有导向叶轮，转动叶轮和支撑架转动连接，导向叶轮和支撑架固定连接；导向叶3由多张导向叶片组成。不定向流动的风、海浪潮通过导向叶轮后，流动方向成为导向叶轮所导的方向，如果导向叶轮的全部导向叶片或大多数导向叶片都把风、海浪潮向顺时针方向或反时针方向引导，则，导向叶轮中间的转动叶轮就只受到单向风力、海浪潮力作用，自然成单向旋转，达到能单向驱转发电机的专利技术目的。但该装置也不具有防灾损功能，在风速或浪速过高时风叶易于损坏
[0006]经专利技术人检索和分析，在现有技术中均尚未公开有一种既能够在不定向的多种流体中单向旋转又能够在流体速度过高时停止旋转以防止损坏的机械装置。因此，专利技术一种流体中单向旋转的机械装置可以改进现有技术的不足，以适用于多种不定向流体和防灾损的特点提供高效率能源转换。

技术实现思路
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[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种流体中单向旋转的机械装置，利用可自由翻转且轴不对称的阻流门配合可伸缩的阻尼器能够使整个装置在不定向的多种流体中皆可以单向旋转，解决了现有装置因随流体的运动方向改变自身的旋转方向而导致的能源转换效率低下且在流体速度过高或流体方向不稳定时易损坏的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种流体中单向旋转的机械装置，其主体结构包括中心轴、稳固梁、桨叶和动力盒。中心轴为可承重高强度材料的轴状体，多个桨叶围绕中心轴等分圆环绕排列固定在中心轴上，桨叶包括桨叶骨架和阻流门，桨叶骨架为长方形框状，桨叶骨架的一条窄边固定在中心轴上，桨叶骨架内在同一平面上固定有多个阻流门，每个阻流门都包括阻流门骨架、阻流门叶、阻流门轴和阻尼器，阻流门骨架为长边平行于桨叶骨架窄边且不比桨叶骨架粗的长方形框状物，阻流门骨架的窄边分别固定在桨叶骨架的两条长边上，阻流门轴两头固定在阻流门骨架两条窄边的2/3处，阻流门叶为玻璃钢或碳纤维材质的长方形叶片，其平行于桨叶骨架长边的截面为纺锤形，阻流门叶的尺寸符合阻流门骨架的大小，阻流门轴两端通过轴承固定在桨叶骨架的两个长边上，阻流门轴固结在阻流门叶中使阻流门叶能够围绕阻流门轴自由旋转，将阻流门按照阻流门叶被阻流门轴划分出的较大的一部分靠近中心轴方向安装，在远离阻流门轴一侧的阻流门骨架长边上固定有一个可伸缩的阻尼器，该阻尼器由可承重高强度材料制成，内部带有弹簧与电子芯片，能够在需要伸缩的时候对其进行遥控使其伸缩，阻尼器伸出时应能够阻挡阻流门叶，使阻流门叶只能在180
°
的范围内进行翻转，阻尼器缩回时能够对阻流门叶不进行任何阻挡，使阻流门叶在360
°
进行自由反转。稳固梁的两头固定在两两桨叶骨架之间，其固定位置在两个桨叶骨架分别的对应的长边上，桨叶骨架的上下长边各固定有一条，稳固梁在每个桨叶骨架长边上的固定位置都完全相同且距离中心轴不超过桨叶骨架长边长度的一半。中心轴在不连接桨叶的一端使用螺栓螺母固定有动力盒，动力盒为能够用于安装发电机和转速转换设备并能起到连接动力输出功能的盒体。机械装置整体外表面均匀涂有防水耐腐蚀氧化的涂料，以提高装置使用寿命。
[0009]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本装置采用新颖的能够自由翻转且轴不对称的阻流门与较为传统的桨叶进行组合创新，配合阻流门上的阻尼器使得整个装置在不定向的多种流体中皆可以单向旋转，稳定性好，提高了能源转换效率。(2)本装置能够在流体速度过高或极度不稳定时利用阻流门能够自由翻转和阻尼器可伸缩的特点，将大面积的桨叶转为小面积且翻转不受力的阻流门单位，能够有效防止本装置在极端天气影响下的损害。(3)本装置仅使用精少的材料就能够制作，且制作成本低，易于拆装，重量轻，便于推广，能够大规模广泛使用。本装置整体结构涉及科学合理，坚固牢靠，使用寿命长，使用价值高，使用寿命长，能量转换效率高，应用环境友好。
附图说明：
[0010]图1为本专利技术涉及的一种流体中单向旋转的机械装置的结构原理示意图。
[0011]图2为本专利技术涉及的一种阻流门骨架与阻流门轴的结构原理示意图。
[0012]图3为本专利技术涉及的一种阻流门叶的剖面示意图。
[0013]图4为本专利技术涉及的一种流体中单向旋转的机械装置的俯视示意图。
[0014]图5为本专利技术涉及的机械装置在流体运动方向为由南向北时装置旋转方向的示意图。
[0015]图6为本专利技术涉及的机械装置在流体运动方向为由南向北时装置旋转方向的示意图。
[0016]图7为本专利技术涉及的机械装置在流体运动方向为由东向西时装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流体中单向旋转的机械装置，其特征在于：主体结构包括中心轴、稳固梁、桨叶和动力盒，中心轴为可承重高强度材料的轴状体，多个桨叶围绕中心轴等分圆环绕排列固定在中心轴上，稳固梁的两头固定在两两桨叶骨架之间，其固定位置在两个桨叶骨架分别的对应的长边上，桨叶骨架的上下长边各固定有一条，稳固梁在每个桨叶骨架长边上的固定位置都完全相同，中心轴在不连接桨叶的一端固定有动力盒。2.根据权利要求1中所述的一种流体中单向旋转的机械装置，其特征在于：所述的桨叶包括桨叶骨架和阻流门，桨叶骨架为长方形框状，桨叶骨架的一条窄边固定在中心轴上，桨叶骨架内在同一平面上固定有多个阻流门。3.根据权利要求2中所述的一种流体中单向旋转的机械装置，其特征在于：所述的多个阻流门每个都包括阻流门骨架、阻流门叶、阻流门轴和阻尼器，阻流门骨架为长边平行于桨叶骨架窄边且不比桨叶骨架粗的长方形框状物，阻流门骨架的窄边分别固定在桨叶骨架的两条长边上，阻流门轴两头固定在阻流门骨架两条窄边偏移中心轴一定距离处，阻流门轴固结在阻流门叶中使阻流门叶能够围绕阻流门轴自由旋转，阻流门轴两端通过轴承固定在桨叶骨架的两个长边上，将阻流门按照阻流门叶被阻流门轴划分出的较大的一部分靠近中心轴方向安装，在远离阻流门轴一侧的阻流门骨架长边上固定有一个可伸缩的阻尼器。4.根据权利要求3中所述的一种流...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：