[發明專利]滾轉式流體驅動裝置

在審

• 申請號: 201711082770.5
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN109751258A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 谷峰
• 申請（專利權）人: 谷峰
• 主分類號: F04D25/08
• 分類號: F04D25/08;F04D29/26;F04D29/00;F03B13/00;F03B3/12;F03D3/00;F03D3/06;B63H1/02
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本發明公開了一種滾轉式流體驅動裝置，屬于一種葉片式流體機械。通過合理設計葉片的運動方式，使得葉片在順流體運動時能有盡可能大的作用面積，而在逆流體運動時能有盡可能小的作用面積，從而可以更有效的驅動流體和被流體驅動。該裝置可應用于風扇、船舶推進器、風力發電和水力發電等。其主要特征是：與流體相互作用的葉片，在隨其支架旋轉時，在中心定位輪和同步傳動系統的控制下，葉片會按一定規律相對支架作旋轉運動，保證葉片在該裝置的一側能充分展開，而在另一側，葉片會側身轉回；從而可以用盡可能大的工作面積去單方向地驅動流體，或用盡可能大的工作面積來接受流體的驅動。提高對流體的驅動或利用效率。

技術領域

本發明涉及流體驅動裝置的一種設計方案，流體驅動裝置是指可以驅動流體(氣體和液體) 的裝置，如風扇、抽水機等；和可以被流體驅動的裝置，如風車、水車等。所以本發明屬于流體機械領域。

背景技術

如前所述，涉及如風扇、抽水機、風車、水車等流體驅動裝置的相關技術。就目前流體驅動裝置的技術可以分為兩大類：一類是容積式流體驅動裝置，如活塞式，通過活塞的運動，使腔體內形成正壓或負壓，從而驅動流體；又如利用水的重量來運轉的水車等。另一類是葉片式流體驅動裝置（這里的葉片是指用于和流體產生作用力的機械構件，由于該機械構件常被做成扁平的形狀，故常被稱為葉片，以下也將該機械構件簡稱為葉片），如風車、螺旋漿、渦輪等，通過各種形式的葉片與流體作相對運動，從而驅動流體或被流體驅動。本發明就是針對葉片式流體驅動裝置的一種新的設計方案。

發明內容

本發明的核心思想是：通過合理設計葉片的運動方式，使得葉片在順流體運動時能有盡可能大的作用面積，而在逆流體運動時能有盡可能小的作用面積，從而可以更有效的驅動流體和被流體驅動。

本發明的特征是：與流體相互作用的葉片通過其旋轉軸安裝在支架上，且葉片可相對支架作旋轉運動；支架通過其旋轉軸安裝在基座上，且支架可相對基座作旋轉運動；葉片和支架之間，通過同步傳動系統連接，確保葉片在跟隨支架一起轉動的同時，葉片能以支架旋轉角速度二分之一的角速度，相對支架作旋轉運動。

所述同步傳動系統可以是齒輪傳動系統、鏈傳動系統、同步帶傳動系統等；也可以是電子伺服的同步系統；同步傳動的具體方式不屬于本發明的內容，現有技術完全可以實現，因此，本發明沒有對同步傳動系統作具體要求；只要保證葉片能以支架旋轉角速度二分之一的角速度，相對支架作旋轉運動，就能滿足本發明的要求。

由于該裝置對同步的要求很嚴格，所以不能用皮帶等靠摩擦力傳動的方式作同步傳動系統。

如前所述，當支架相對基座作旋轉運動時，葉片也會跟隨支架一起轉動，由于在同步傳動系統的鉗制下，葉片會以支架旋轉角速度二分之一的角速度，相對支架作旋轉運動。按照這種規律，當葉片隨支架一起旋轉到某一位置時，葉片的工作面將與支架在此處的線速度方向垂直，此時葉片與流體相互作用的面積最大，葉片與流體相互作用的力也會最大，此位置即為最大作用位置；以此位置為基礎，支架再旋轉180°時，葉片的工作面將與支架在此處的線速度方向平行，也即葉片工作面與流體流動的方向平行，葉片與流體相互作用的力也會最小，此位置即為最小作用位置。

由于該裝置的最大作用位置和最小作用位置分別處在支架旋轉軸的兩側，正好相差180°。通過給支架施加旋轉動力，該裝置總會在最大作用位置一側展開葉片來驅動流體，而當葉片處于基座的另一側時，葉片會側身逆流而行，此時葉片受力極小，從而保證了葉片只在最大作用位置一側，單方向驅動流體。就如同一把蒲扇，用扇面扇風后，將蒲扇側身轉回，再展開扇面扇風，如此循環下去。

如果上述裝置中的葉片旋轉軸和支架旋轉軸平行，則隨著葉片體積的增大，葉片旋轉軸和支架旋轉軸之間的距離也會隨之加大，會導致支架的體積和同步傳動系統的體積也跟著增大。

進一步地，將上述裝置中的葉片旋轉軸，向靠近支架旋轉軸的方向傾斜。