用于流动流体的涡轮机
专利汇可以提供用于流动流体的涡轮机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于流动 流体 的 涡轮 机,特别是这样一种 涡轮机 ,其具有一根竖直的动 力 输出轴 (1)且形成有几个从动力输出轴(1)径向外伸的 叶片 (4),如 水 流方向所示,这些叶片可绕水平轴(9)转动大约90° 角 ,所述水平轴紧邻叶片(4)的 后缘 (8)且沿该后缘延伸,以便使这些叶片在可工作的第一 位置 处与流动液体(15)垂直设置,而在第二非工作位置处,使这些叶片水平或近似水平设置在流动液体的平面上。每一叶片(4)均形成有装置(13、14、16),以便这些装置在工作周期中非常早的阶段,就能够截获通过的流动介质,从而促使叶片(4)下压至与流动介质(10、17、18)垂直的位置处,以便在叶片(4)的有效运动路径中尽可能地保持流动介质作用于叶片上。，下面是用于流动流体的涡轮机专利的具体信息内容。
1.一种用于流动液体的涡轮机，特别是这样一种涡轮机，其具有 一根竖直的动力输出轴(1)且具有几个从动力输出轴径向外伸的叶片 (4)，如流动液体的流动方向所示，这些叶片可绕沿叶片(4)的后缘(8) 延伸的水平转动轴(9)转动大约90°，以便使这些叶片在可工作的第一 位置处与流动液体(15)的流动方向垂直，而在非工作的第二位置处， 使这些叶片水平或近似水平地设置，其特征在于：每一叶片(4)均具有 一个形式为扁平翼板(7)的主体，所述翼板在其径向外端设有一个鳍状 翼端(11)，所述鳍状翼端下弯，从而使外侧鳍状部分(13、14、16)位 于翼板(7)的主平面下方，以便在工作周期中非常早的阶段，流过叶片 的流动液体就能够作用于其上，由此开始叶片(4)朝向与流动液体流动 方向垂直位置处的向下的转动。
2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于：应这样安装涡轮 机，即在工作位置处，使叶片的主平面(7)紧贴流动流体的上方。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其特征在于：使具有外端的 翼端(11)的鳍状部分(13)向后延伸至翼板(7)的后缘(8)后方的位置 处。
4.根据权利要求1、2或3所述的涡轮机，其特征在于：沿从翼板 (7)径向向外的方向、如剖面图所示，使翼端(11)的鳍状部分(13)形成 S状向下弯曲的鳍(14)。
5.根据权利要求4所述的涡轮机，其特征在于：使叶片鳍状部分 (13)的最外侧端(13a)略微向上弯曲。
6.根据前面任意权利要求所述的涡轮机，其特征在于：所述叶片 在其朝向流动方向(15)的前缘(12)处形成有一个用于流动液体(15)的 向下弯曲的导引板(16)，该导引板沿翼板(7)延伸。
7.根据前面任意权利要求所述的涡轮机，其特征在于：所述翼板 (7)在其径向内缘处形成有一个向上弯曲的部分(10)，部分(10)起到 了适于保持流体反作用于翼板(7)上的内翼的作用。
8.根据前面任意权利要求所述的涡轮机，其特征在于：所述翼板 (7)在其上侧且在其后缘(18)形成有一个向上弯曲的阻挡板(17)，该阻 挡板(17)适于减小流动流体流过叶片的可能性。
9.根据前面任意权利要求所述的涡轮机，其特征在于：所述翼板 (17)在其上侧且靠近用于截获流体的装置处具有一个适于保持流体反 作用于叶片上的弓形外翼(18)。
10.根据前面任意权利要求所述的涡轮机，其具有四个彼此呈直 角延伸的叶片(4)，其特征在于：叶片彼此成对(4a-4c，4b-4d)连接在 同一根轴(5，6)上，且叶片可彼此相对沿轴向转动90°，以便在一对互 连叶片中的一个叶片处于由流体驱动的完全工作状态时，这一对叶片 中的另一个叶片处于完全非工作状态。
发明的技术领域
本发明通常涉及一种用于流动流体的涡轮机，特别是这样一种涡轮 机，其具有一根竖直的动力输出轴及几个从所述动力输出轴竖直伸出的 叶片，这些叶片可绕水平转动轴转动大约90°，以便使叶片在可工作的 第一位置处与流动流体垂直设置，而在非工作的第二位置处，使这些叶 片水平或近似水平地位于流动流体的平面上，并且叶片的主平面在某些 应用中，最好紧贴在流动流体上方，例如紧贴在水平面上方。
长期以来，以上所提到类型的涡轮机已为人们所熟知，例如专利 U.S.1,484,250、FR 2.481.754、GB 2.196.699和FR 2.481.754所披露 的涡轮机。所述已知的结构可被用作水轮机或被用作风力涡轮机，或两 者兼之。它们均设有一根竖直的动力输出轴并设有扁平的矩形叶片，这 些叶片能够转过大约90°，以便在动力输出轴作最大转动转过180°期 间，能够吸收最大的水流能量、波动能量或风能，但是，输出轴仅能转 过大约120-160°，其原因在于：涡轮叶片的有效部分没有被下折且直 至在离开零度位置的10°-30°时才能获得最大的接收能量，且叶片在其 运动的有效路径的端部能够接收持续减小的能量，当能量输出轴已转动 大约160°-170°时，所述能量在实际中便会终止。
虽然所述已知的涡轮机具有简单的结构且特别适用于水或空气中的 较低流速，但是，对于许多场合而言，都认为可能是由于运动的有效转 动路径相对较短，因此，这些涡轮机效率过低以致影响了它们的效益。
虽然对于其工作而言，所述类型的涡轮机无需任意高度的输送，但 是仍能使这些涡轮机很好地用于如河流和水渠这样的流动水系，或潮汐 系统，或任何其它的水流中，甚至可用于流速较低之处。
发明内容
-与以往已知的涡轮机叶片相比，流动流体能够在更早的阶段实 现起动，
-与以往已知的涡轮机叶片相比，能够更快地使涡轮机叶片下折 至与流动流体垂直或近似垂直的位置处，
-与以往已知的扁平、矩形涡轮机叶片相比，能够以更大的量及 更长的时间维持来自流动流体的动力。
附图的简要说明
下面，参照附图对本发明作更详细地说明，其中：
图1示意性地显示了从水平剖面视图上所示的同时在流体、特别是 水中工作的本发明的涡轮机。
图2为沿图1中线II-II所示的竖直剖面图。
图3示意性地显示了分别在非工作位置和工作位置处，本发明叶片 的径向外端的位置。
图4为从用于本发明涡轮机的叶片上方倾斜所示的透视图。
图5显示了图4中叶片的底部平面图。
图6显示了沿穿过图4中叶片的线VI-VI所示的竖直剖面图。
图7显示了沿图4中箭头VII所示的叶片的外部。
图8显示了沿图4中箭头VIII所示的图4中叶片的端视图。
图9为图表，其显示了具有某一尺寸的本发明涡轮机在不同流体流 速下的效果。
本发明的详细说明
在附图中所示的涡轮机为以前已知类型的涡轮机，其包括一根竖 直的动力输出轴1，该轴从仅示意性绘出的一个支承平台2、经一个或 多个竖直支承轴承3延伸至能够接收涡轮机转动的位置处，例如发电 机、粉碎机或任意其它的转动机器。在涡轮机的下部，几个涡轮叶片 4从平台2径向向外伸出。在图中所示的实施例中，涡轮机设有四个 叶片4，这四个叶片的轴线彼此成直角。但是，叶片的数量可根据需 要而改变且可多于四个。在所说明的情况中，这些叶片4彼此相对设 置在动力输出轴1的每一侧，且所述叶片分别成对4a-4c和4b-4d彼 此相连。成对彼此相连的所述叶片彼此可相对转动90°安装，以便使 一个叶片，例如图1中的叶片4b在水流中完全下翻，以便该叶片能够 吸收来自水流的任何能量，与此同时，相对的叶片4d与水流水平面齐 平且紧贴水流的水平面上方，以便其不会形成任何水的阻力。
将一对叶片，例如4b-4d安装在一根贯穿的直轴5上，限制该轴 以便其仅能对应于一个叶片4b完全下翻位置和另一个叶片4d的完全 折起的位置转动90°，反之也一样。将第二对叶片4a-4c对应连接在 轴的弧形件6上，该轴的弧形件在直轴5下方弯曲且在弧形件6与直 轴5的一部分或与连接至支承平台2的轴承套筒接合时能够隔断叶片。 可这样形成弧形件6即叶片能转过整个90°角。因此，在工作期间， 成对的叶片4a-4c和4b-4d能够以理想的桨状运动方式转动。
本发明的实质性内容为叶片的结构，在图4-8中能够最清楚地了 解该结构。每一叶片均包括一个扁平的翼板7，所述翼板通过其底部 侧并沿其后缘8与水平安装轴9相连。在朝向动力输出轴1的内缘处， 翼板7以弓形向上弯曲，从而形成一种内翼10，且翼板7的外缘设有 一个鳍状翼端11，
-该翼端在水平面中(参见图5)以弓形、从前缘12向后弯曲，从 而形成了一个凸起的鳍部13，该鳍部由翼板7的后缘8向后延伸一定 距离，
-该翼端在竖直平面中(参见图4和7以及图1中的叶片4b)以S 状弯曲的弧形14向下弯曲且终止于略微向上弯曲的点13a处。
当翼端11在位于水平面下方时，所具有的效果在于获得水的运动 且力求使叶片向下转动同时使其主平面进入水流15中，且在叶片已转 动至有效工作位置后，其应尽可能快地逆向顶着水流方向。
为了进一步增强叶片插入水流中的能力，翼板7沿其前缘设有一 块导引板16，为了导引水流，应使该导引板向下弯曲。
上面提到的竖起部分，或内翼10的目的在于防止水沿径向向内的 方向流出翼板7，且所述竖起部分10由一块竖起的阻挡板17形成， 该阻挡板限制了水在翼板7上向后流过的可能性。为了进一步提高工 作效果并在有效工作期间保持水能反作用于翼板7上，叶片的上侧靠 近翼端11形成有一弓形外翼18，该外翼起始于距离翼板7外端一定 距离的位置处且形成弧形，该弧形终止于竖起的阻挡板17后部的很小 距离处。
所述设备的功能如下：
-当使用这种设备时，应将涡轮机降至在非工作位置处的叶片主 平面位于水平面19上方很小距离的位置处；
-由于叶片4a位于其弯下部分14上方，因此，水流15会立刻反 作用于浸入水中的翼端11上，并且还在翼板7中下弯的导引板16的 配合作用下，当叶片位于图1所示的位置“东”时，已实现了叶片的 起动，而在位于位置“北”时，叶片的起动会增至最大且在随后到达 位置“西”后，结束叶片的作用。
-迅速使叶片4a下弯至与水流垂直的位置处，因此，竖起的阻挡 板17、径向内翼10和外翼18能够长时间保持水作用在叶片上；
-当叶片已转动90°到达位置“西”时，由水流15作用于叶片 上所产生的动力会停止，而当涡轮机进一步转动时，叶片绕其轴9向 上转动并随后在转动大约180°期间保持其主平面处于非工作状态， 直至其已达到位置“东”为止，从而开始一个新的工作周期。
对于涡轮机的每一个叶片4a、4b、4c和4d而言，其功能的产生 均不取决于涡轮机中叶片的数量。
根据以下公式能够得到涡轮机效能的计算结果：
动力(N)＝475×速度(m/s)×面积(m2)
力矩(Nm)＝动力×d(-c-m)
功率(W)＝力矩×角速度
角速度(rad/s)＝6.28/60×转速(转数/分钟)
具有上述翼且在附图中示出的本发明的涡轮机能够提供比根据以 上公式计算所得的功率高出50％。
在其它的应用中，涡轮机可以安装有降入水中的叶片，且根据水 的深度以及涡轮机的理想功率，可以彼此竖直或彼此并排安装几个涡 轮叶片系统。在水深较深处，也可以将两组或更多组叶片彼此上下呈 直线状安装在同一根轴上。相反，在水深较浅处，可以以笼子的形式 并排将几个涡轮叶片系统或几组涡轮叶片安装在一根轴上，其中，使 从每一独立的涡轮系统伸出的轴连接至一根公共输出轴上。
图9给出了一种涡轮机的输出功率的图表，所述涡轮机具有直径 为5700mm的涡轮叶片且使所述涡轮机降至深度为750mm的水流中。显 然，在增大水流流速的情况下会大大增加输出功率，而在5m/s的水流 速度以及对应的11.7rpm的涡轮轴转速下能够获得55.2kW的功率。
附图标记 1输出轴 2支承平台 3支承轴承 4涡轮叶片 5轴 6轴的弧形件 7翼板 8后缘 9安装轴 10内翼 11翼端 12前缘 13鳍部 13a点 14S状弯曲的弧 15水流 16导引板 17阻挡板 18外翼 19水平面
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