专利名称：一种流体发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种流体发动机，特别是一种具有垂直轴及直板式叶片的流体发动机。
背景技术：
现有的流体发动机，利用的是风能或水的势能或位能，如风力发动机。现有的风力发电机基本上有两种类型，即垂直轴风力发动机和水平轴风力发动机。其共同的特点是桨叶悬空，桨叶的根部直接与动力输出轴固定连接。垂直轴风力发动机的优点是不需要大型塔架，发电机可安装在地面上，维修方便，叶片易制做。其不足之处是风能利用系数CP较低，水平轴风力发动机的构成中包括风轮、增速器、调速器、调向装置、发电机和塔架等。其优点是风能利用系数CP值相对较高，最高可达0.5左右。其不足之处是它的结构复杂，维修不方便，造价高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用空气和水的阻力做功且结构简单、体积小、功率大并可全年持续不间断发电的流体发动机。
解决上述问题所采用的技术方案如下本发明包括垂直动力输出轴、两个直板式叶片和机架，其特征是所说机架上端固定一平置的齿圈，齿圈内设一对行星齿轮和一中心齿轮，两行星齿轮对称布置在中心齿轮的两侧，且分别与齿圈和中心齿轮相啮合，中心齿轮与机架间设单向离合器，行星齿轮与齿轮轴间为间隙配合，两齿轮轴间固定上、中、下三个连接板构成转子支架，其中，中连接板、下连接板中心与机架间隙滑动配合，下连接板与机架间设推力轴承，两叶片根部均设铰接套，两个叶片的铰接套各与一齿轮轴上部间隙铰接，铰接套与中连接板间设推力轴承，动力输出轴下部与机架间设推力轴承，其上部固定一向两侧垂直伸展的连动臂，连动臂两端各连接两条牵拉链，每端的两条牵拉链的另一端均与一个叶片的铰接套两侧连接，连动臂与转子支架的上连接板或中连接板间设连动拉链。
本发明的叶片上设有调速活门，活门与叶片铰接，铰轴上设圆柱螺旋扭转弹簧。
本发明的动力输出轴上设有刹车装置，刹车装置为摩擦制动刹车装置或电磁制动刹车装置。
本发明的动力输出轴上设有起动装置，起动装置为带传动装置或齿轮传动起动装置。
本发明所提供的流体发动机是利用空气、水的阻力形成反作用力促使作用力输出做功的一种动力机械装置。本机的发明构思及工作原理如下1、为使发动机能正常运行，需使直板式叶片能够接收流体的逆向和顺向阻力，必须通过系统产生作用力和反作用力；2、反作用力必须通过系统被大地支撑阻挡；3、反作用力支点在承受反作用力的情况下，必须能够与系统同步转动；4、反作用力臂在受到反作用力的情况下，扭动方向座标为零；5、反作用力臂即转子支架与作用力臂(连动臂)分别对应安装在自己的轴上，使之同心不同轴。
本机利用的是空气和水的阻力做功，它结构简单、体积小、维修方便，制作成本低，并可全年持续不间断发电，是现有流体发动机较理想的替代产品。
图1是本发明一种实施例的主视剖视结构示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1的A-A剖视图；图中标号为1发电机、2机架、3推力轴承、4起动装置、5刹车装置、6动力输出轴、7单向离合器、8中心齿轮、9行星齿轮、10齿圈、11圆柱螺旋扭转弹簧、12铰轴、13活门、14齿轮轴、15连动臂、16轴套、17上连接板、18铰接套、19直板叶片、20推力轴承、21中连接板、22下连接板、23推力轴承、24牵拉链、25连动拉链。
具体实施例方式
下面将结合实施例附图对本发明作进一步详述
参见附图，本发明所提供的一种流体发动机，它的构成中包括沿垂直方向设置的动力输出轴6、两个直板式叶片19和机架2，机架2上端沿水平方向固定一齿圈10，齿圈10与一对对称布置的行星齿轮9内啮合，两个行星齿轮9共与一中心齿轮8相啮合，中心齿轮8与机架2间设单向离合器7，图中所示单向离合器7为内啮合式棘轮、棘爪单向离合器，离合器内圈与机架2固定，外圈与中心齿轮8固定。单向离合器7的作用是保障中心齿轮8与发动机转动方向一致，同时支撑阻挡反作用力力臂即转子支架上的行星齿轮9作用在中心齿轮上的反作用力。按图3所示单向离合器7的结构形式，本发动机应沿顺时针方向转动。行星齿轮9与齿轮轴14间为间隙配合，其间可设轴套或滚动轴承。两根与动力输出轴6平行布置的齿轮轴14间由上至下分别固定上、中、下三个连接板，并构成转子支架，其中，中、下连接板中心与机架间隙配合，下连接板22与机架2间设推力轴承23。两个叶片19根部均设铰接套18，两个叶片的铰接套18各与一齿轮轴14上部铰接，铰接套18与中连接板21间设推力轴承20。动力输出轴6下部与机架2间设推力轴承3，上述推力轴承3、20、23可选用推力球轴承，推力短圆柱滚子轴承和推力圆锥滚子轴承等。动力输出轴6上部固定一向两侧垂直伸展的连动臂15，其间可采用键连接固定。动力输出轴6上端与上连接板17间可设轴套16或滚动轴承，连动臂15两端各连接两条牵拉链24，每端的两条牵拉链24的另一端均与一个叶片19的铰接套18两侧连接，这样，不管叶片19向任何方向摆动，连动臂15均被向同一方向拉动。为了能使叶片19和动力输出轴6同步转动，在连动臂15与转子支架的上连接板17或中连接板21间设连动拉链25。牵拉链24和连动拉链25均可采用套筒滚子链。
本流体发动机可借助于风力或水力自行起动，但起动速度较慢，也可借助于动力输出轴6上的起动装置4起动，这样起动速度较快。起动装置可选用带传动装置或齿轮传动装置并借助于电机或内燃机起动。
为了便于停机维修，可在动力输出轴6上设刹车装置5，刹车装置5可借助于油压或摩擦制动刹车，也可采用电磁抱闸制动刹车。
为了确保本机运行稳定可靠，本机可增设调速装置，图中所示调速成装置为设于叶片19上的活门13，活门13与叶片19铰接，铰轴12上设圆柱螺旋扭转弹簧11。当叶片19转速过大时，活门13克服弹簧11的弹力自行打开。当转速降下来后，活门13在弹簧11的作用下自行关闭。
本实施例为气流发电机，动力输出轴6下端与发电机1的主轴相连。本机在安装使用时，机架2需与地面固定。
下面就本流体发动机系统受力转动原理解析如下参见图2，起动动能流体冲向两个直板式桨叶19，它就分别会产生两个作用力F1和F11，(产生顺时针方向的力标为正力，逆时针方向的力标为负力。)那么右侧桨叶19所产生的F1就带动其铰接套18向逆时针方向转动一个角度，内侧的牵拉链24拉紧，外侧的牵拉链放松；同时左侧桨叶19产生的F11带动铰接套18向顺时针方向扭动一个角度，其外侧的牵拉链24拉紧，内侧的牵拉链松。这时在连动臂15两端产生向顺时针方向扭动的F2、F9；同时分别在两个铰接套18中心产生两个和F2、F9大小相等方向相反的力-F3、-F10。因为，两个铰接套18是等臂杠杆，它又与两个桨叶19和牵拉链24、连动臂15、上连接板17组成的两个能够力反向的杠杆系统。它复合力学的二力平衡说和牛顿第三定律。那么-F3、-F10通过上连接板17以轴为中心传递给反作用力接收换向的两个行星齿轮，两个行星齿轮就有了力-F4、-F4′；又因为两个行星齿轮分别与中心齿轮8、齿圈10相啮合，在这里中心齿轮8可看作是等臂杠杆两个行星齿轮的阻力臂，如果它承受的是作用力，即产生-F5、-F5′并被大地支撑阻挡。(因中心齿轮8与机架间设有单向离合器，使它只能顺时针转动，不能逆时针转动)同时改变两个行星齿轮力的扭动方向，迫使它俩向逆时针方向扭动；那么，齿圈10就是两个行星齿轮的受力臂，接收两个行星齿轮的换向后的反作用力，便产生了-F6、-F6′也被大地支撑阻挡。还是根据二力平衡说及牛顿第三定律；作用力和反作用力，大小相等，方向相反的原理，在齿圈10内逆时针扭动的两个和星齿轮就又产生了向顺时针扭动的力F7、F7′并和-F4、-F4′的力大小相等，方向相反。
这样，就产生了我们所希望的局面。
1、反作用力通过系统被大地支撑阻挡。
2、反作用力力臂在受到反作用力的情况下，扭动方向坐标为零。
3、因中心齿轮8能顺时针转动配合接收换向齿轮即两个行星齿轮在齿圈10中在受到顺时针外力时可同步转动，就可以看作是在受到反作用力的情况下支点能够与系统同步转动。
4、正作用力F2、F9全部获得剩出，流体发动机就有了动力并可输出。
-F1＝-F3＝＝-F4＝-F5＝-F6F11＝-F10＝-F4′＝-F5′＝-F6′-F4+F7方向坐标＝0-F4′+F7′方向坐标＝0，所以F2+F9＝总动力输出利用连动臂获得的动力通过辅助力传递链即连动拉链25再拉动上连接板17和发动机系统同步转动。就这样便形成了旋转中的桨叶与流体相对作用所产生阻力，通过桨叶根部连接的铰接套18扭动，再经牵拉链连接的连动臂15和上连接板17产生大小相等方向相反的两个力，再通过结构系统进行反作用力平衡转换，动力传动输出单向循环系统，流体发动机就会连续不断的转动起来，而且越转越快，一直快到桨叶19排出的流体和流体发动机上下端补进的流体平衡为止。
从以上按图解分析推断不难看出，在流体发动机按设计指定方向旋转时，可理解为两桨叶是逆流旋转主动接收流体并产生阻力全程360°作功。这就是为什么叫垂直轴直板式阻力型主动接收流体发动机的根源所在。自然环境中的不管是气流还水流，只是流体发动机在起动时的辅助作用；流体发动机主要作功输出，靠的是流体发动机两桨叶旋转时的线速度与流体相对作用所产生的阻力。
权利要求
1.一种流体发动机，它包括垂直动力输出轴、两个直板式叶片和机架，其特征是所说机架(2)上端固定一平置的齿圈(10)，齿圈(10)内设一对行星齿轮(9)和一中心齿轮(8)，两行星齿轮(9)对称布置在中心齿轮(8)的两侧，且分别与齿圈(10)和中心齿轮(8)相啮合，中心齿轮(8)与机架(2)间设单向离合器(7)，行星齿轮(9)与齿轮轴(14)间为间隙配合，两齿轮轴(14)间固定上、中、下三个连接板构成转子支架，其中，中连接板(21)、下连接板(22)中心与机架间隙滑动配合，下连接板(22)与机架(2)间设推力轴承(23)，两叶片(19)根部均设铰接套(18)，两个叶片的铰接套(18)各与一齿轮轴(14)上部间隙铰接，铰接套(18)与中连接板(21)间设推力轴承(20)，动力输出轴(6)下部与机架(2)间设推力轴承(3)，其上部固定一向两侧垂直伸展的连动臂(15)，连动臂(15)两端各连接两条牵拉链(24)，每端的两条牵拉链(24)的另一端均与一个叶片(19)的铰接套(18)两侧连接，连动臂(15)与转子支架的上连接板(17)或中连接板(21)间设连动拉链(25)。
2.根据权利要求1所述的一种流体发动机，其特征在于所说叶片(19)上设有调速活门(13)，活门(13)与叶片(19)铰接，铰轴(12)上设圆柱螺旋扭转弹簧(11)。
3.根据权利要求1所述的一种流体发动机，其特征在于所说动力输出轴(6)上设有刹车装置(5)，刹车装置(5)为摩擦制动刹车装置或电磁制动刹车装置。
4.根据权利要求1或2所述的一种流体发动机，其特征在于所说动力输出轴(6)上设有起动装置(4)，起动装置(4)为带传动装置或齿轮传动起动装置。
全文摘要
本发明涉及一种流体发动机，该机是利用空气、水的阻力做功且结构简单、体积小、功率大、维修方便，制造成本低，并可全年持续不间断发电，其构成中包括机架、垂直动力输出轴和两个直板式叶片，其传动部分包括与机架水平固定的齿圈、装于齿圈内的中心齿轮与齿圈间对称布置两个行星齿轮。中心齿轮与机架间设单向离合器，行星齿轮与齿轮轴间为间隙配合，两齿轮轴间固定上、中、下三个连接板构成转子支架，叶片根部的铰接套与齿轮轴上部间隙铰接，动力输出轴上部固定一向两侧垂直伸展的连动臂，连动臂两端各连接两条牵拉链，每端的两条牵拉链的另一端均与一个叶片的铰接套两侧连接，连动臂与转子支架的上连接板或中连接板间设有连动拉链。本机是现有流体发动机较理想的替代产品。
文档编号F03B3/00GK101092932SQ20071006228
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月12日 优先权日2007年7月12日
发明者张广明 申请人:张广明