[發(fā)明專利]包括布置在流體中并裝備有可定向葉片的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)機械

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380046193.8
• 申請日: 2013-07-05
• 公開（公告）號: CN104685207B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阿諾·庫如特切特;史蒂芬·格若斯曼格因;雷諾·弗同;加布里埃爾·科德
• 申請（專利權(quán)）人: ADV技術(shù)公司
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11270
• 代理人: 歸瑩,張穎玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在橫向流體流中運轉(zhuǎn)的發(fā)電機和推進器，并且尤其涉及用于對安裝在轉(zhuǎn)子上的葉片的傾斜進行伺服控制的新型機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子起使葉片旋轉(zhuǎn)的作用。

背景技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，Lipp轉(zhuǎn)子為已知，并且尤其是用于使布置在橫向流體流中的轉(zhuǎn)子的葉片傾斜的機構(gòu)為已知(參見WO9207189A1)。葉片的樞轉(zhuǎn)軸線平行于轉(zhuǎn)子軸，葉片布置在所述轉(zhuǎn)子軸的外周上。所述軸中的每一個都連接至一帶齒的小齒輪，該帶齒的小齒輪與其中間小齒輪永久嚙合，所述中間小齒輪自身與中心小齒輪永久嚙合，所述中心小齒輪在絕對關(guān)系中固定但相對于所述軸偏心；所述齒輪另一方面保持自由。

該轉(zhuǎn)子因此由葉片組成，所述葉片的傾角或斜度根據(jù)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來控制。機械系統(tǒng)基于齒輪與衛(wèi)星小齒輪的復雜的級聯(lián)。通過根據(jù)轉(zhuǎn)子的角位置來改變中心小齒輪的位置來完成對葉片的角位置的伺服控制。在每個循環(huán)，需要不斷地改變所述中心小齒輪的位置，使得利用級聯(lián)的小齒輪來將葉片定向成相對于流體流保持恒定的大致的平均角度。這種技術(shù)方案是復雜的、笨重的、耗能的，并且肯定不適用于例如風力渦輪機的設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標在于提供一種新型機械方案，以便根據(jù)轉(zhuǎn)子(葉片安裝在該轉(zhuǎn)子上)的旋轉(zhuǎn)來確保葉片的角度伺服控制。葉片的樞轉(zhuǎn)軸線平行于轉(zhuǎn)子軸，葉片布置在所述轉(zhuǎn)子軸的外周上。這種新型機構(gòu)簡單，并提供很好的收益，留有多個設(shè)計自由度因素(尤其是控制葉片的最大斜度)，并且適于大直徑轉(zhuǎn)子。其尤其適合于風力渦輪機(不論水平構(gòu)造或豎直構(gòu)造)的生產(chǎn)。

本發(fā)明的另一目標是一種新的機械方案，該新機械方案還能夠從一種模式轉(zhuǎn)換到另一種模式，例如，從Lipp轉(zhuǎn)子類型模式轉(zhuǎn)換到Voith機械類型模式。

為此提供了一種流體動力轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機械，所述轉(zhuǎn)子包括至少一個安裝在臂上的葉片，所述臂繞所述轉(zhuǎn)子的主軸線旋轉(zhuǎn)，所述轉(zhuǎn)子由支撐結(jié)構(gòu)保持在一定方位中使得所述軸線基本垂直于流體流動方向，所述葉片繞平行于所述主軸線的旋轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)地安裝，所述機械的特征在于，其包括用于使所述葉片繞所述旋轉(zhuǎn)軸線相對于所述臂進行相對旋轉(zhuǎn)運動以改變?nèi)~片角的器件，所述器件包括在所述葉片的旋轉(zhuǎn)軸線上旋轉(zhuǎn)的偏心機構(gòu)。

這種機械的確實優(yōu)選但非限制性的方面包括對于技術(shù)人員而言的下述單獨的附加特征或它們的任何技術(shù)可行的組合：

所述偏心機構(gòu)包括傳遞構(gòu)件，所述傳遞構(gòu)件繞相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線移動的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，所述傳遞構(gòu)件的一端被連接至所述葉片并且另一端被連接至曲軸。

所述曲軸被安裝在限定所述旋轉(zhuǎn)軸線并且被安裝在所述臂上的軸上。

所述機構(gòu)包括安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸線上并且載帶所述樞軸的偏心構(gòu)件，所述機構(gòu)還包括用于使所述構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)運動和所述轉(zhuǎn)子繞所述主軸線的旋轉(zhuǎn)同步的器件。

所述同步器件都適于不管所述轉(zhuǎn)子的角位置如何始終將所述偏心構(gòu)件保持在相同的方向，而所述曲軸相對于所述臂被固定，以便提供Lipp類型運動特性。

所述同步器件適于使所述偏心構(gòu)件與所述臂一起旋轉(zhuǎn)，而不管所述轉(zhuǎn)子的角位置如何所述曲軸始終保持相同的方向，以便獲得Voith-Schneider類型運動特性。

所述機械包括用于根據(jù)流體流動速度來改變所述葉片的最大斜角的器件。

所述器件包括用于對所述偏心機構(gòu)和所述葉片之間的控制裝置的幾何結(jié)構(gòu)進行自修改的構(gòu)件。

所述器件包括用于對所述偏心機構(gòu)和所述葉片之間的控制裝置的幾何結(jié)構(gòu)進行調(diào)節(jié)的構(gòu)件。

所述偏心構(gòu)件以及所述曲軸的恒定的方向通過一比一速比的角傳動裝置來獲得，所述角傳動裝置位于與所述臂一起旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件和相應地與所述偏心元件以及所述曲軸一起旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件之間。

所述機械包括模式轉(zhuǎn)換器件，所述模式轉(zhuǎn)換器件用于選擇性地將所述構(gòu)件與所述偏心構(gòu)件或所述曲軸接合，所述模式轉(zhuǎn)換器件還用于相應地釋放所述曲軸或所述偏心元件。

本發(fā)明具有諸多優(yōu)點。

因為能夠永久地控制葉片的最大斜度，所以能夠在猛烈的流體流中運轉(zhuǎn)。在發(fā)電機模式下當流體流增加時，或在推進器模式當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速增加時，可以自動地減小葉片的傾斜角，并且進而保護了轉(zhuǎn)子機構(gòu)并同時在用作發(fā)電機的情況下持續(xù)產(chǎn)生能量。在發(fā)電機模式以及推進器模式下，控制葉片的最大傾角還能夠在大范圍的流動強度下增加收益。在一實施例中，可通過調(diào)節(jié)曲軸上的連桿的錨定點(anchor point)的位置來控制斜度的范圍值。通過使所述連桿的附連點靠近曲軸的中心軸線，桿的沖程長度被減小，并且進而使得舵的運動的幅度被減小，從而最終使得葉片的最大角度被減小。

本發(fā)明在運轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生很小的噪音。