专利名称：流体动力机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械制造技术领域，尤其是一种能将风能、水能等的流体动能转化为机械能的机械设备。
背景技术：
现有技术中将流体动能转换为机械能的动力机械装置大多数是采用叶轮等类似带叶片的转子结构来响应流体的流动而输出转动的机械能量。这种叶轮在流体中转动时，叶轮上的叶片在转动过程中的倾角是保持不变的，叶轮回转面积占用流体通道大，通道流体动能的利用率低。为了克服上述问题，本申请人实用新型了一种舵向变叶轮机，并在2011年6月20日提交了中国专利申请，其申请公开号为CN102251920A，该舵向变叶轮机包括有输出轴、叶片、空心轴和机座，空心轴套接在输出轴外，输出轴上部伸出段固定连接有支撑板，该支撑板通过转动轴承装有至少两根中心段相互交叉的叶片轴，每根叶片轴上固定有两片叶片，两叶片所的叶面朝向互相垂直，空心轴外通过轴承套有套筒，该套筒上装有改变·叶片倾斜角度的拨叶装置以及风舵，空心轴上设有用于锁定所述套筒的孔板，叶片轴上装锁叶装置。该舵向变叶轮机驱动叶片轴绕其轴线转动的拨叶装置是由固定于叶片轴上的锥形齿轮和固定于锁定盘上的弧形齿条相配合来调节叶片倾角的，当叶片轴绕输出轴转动至需要叶片轴转动时所处的弧形齿条一端起始位置的上方时，叶片轴上的锥形齿轮开始与弧形齿条开始啮合，叶片轴绕输出轴转动时在经过弧形齿条的啮合行程中完成自转，从而改变叶片轴上的叶片倾角，自转完成后，叶片轴的锥齿轮与弧形齿条相脱离，然后再通过锁叶装置锁定叶片倾角位置直至下一次换向。上述结构叶片轴相对于自身轴线由不转动到啮合转动的启动过程很突然，启动加速度大，在锥形齿轮与弧形齿条啮合起始瞬间所产生的冲击非常大，不仅传动噪音大，加快锥形齿轮和弧形齿条的磨损速度，而且叶片轴转动后还需要锁定机构来限定叶片轴的转动角。另外，这种舵向变叶轮机由于装设舵板的机件与驱动叶片轴转动的弧形齿条固定连接，弧形齿条受到叶片轴作用力使装设舵板的机件本身受到一个绕输出轴转动的作用力，因此，仅靠舵板来确定迎风方向不准确，会影响叶片轴在合理位置转动以获得最大驱动效能。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种流体动力机，这种流体动力机可以解决现有的可自动改变叶片迎风面的流体动力装置存在的传动冲击大和运行不平稳的问题。为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是本流体动力机包括有装在空心轴中的输出轴，所述输出轴上固定连接有叶片轴架，所述叶片轴架上至少安装有两根同轴设置在所述输出轴两侧，沿所述输出轴径向伸出的叶片轴；分别装在这两根叶片轴上的主驱动叶片它们的叶面朝向相互垂直；所述空心轴外通过舵板铰接件连接有舵板，所述空心轴和所述舵板铰接件之间装有由锁销和设有多个锁销孔的孔板构成的舵板方向锁定装置，所述锁销上设有锁销齿条，所述舵板铰接件上铰接有设有吊板齿轮的驱动吊板，所述锁销齿条与所述吊板齿轮啮合连接，所述每一根叶片轴通过叶片驱动齿轮与装在所述叶片轴架上的活动齿条啮合连接；所述舵板铰接件固定连接有凸轮，所述凸轮的轮面外设有两个固定连接在所述活动齿条上的凸轮驱动销。上述流体动力机技术方案中，更具体的技术方案还可以是所述叶片轴有四根；在所述输出轴的圆周方向上，相邻两根叶片轴的轴向相互垂直；所述舵板铰接件上固定连接有设在所述舵板一侧的平衡板；每一对同轴设置的两根所述叶片轴通过叶片轴接头相互连接；在每一根叶片轴上靠近所述输出轴的一端和远离所述输出轴的一端的相对两侧均装有与所述主驱动叶片叶面朝向不同的副驱动叶片，其中同一侧中的各块所述副驱动叶片的叶面朝向相同，不同一侧的所述副驱动叶片之间的叶面朝向相互垂直。由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果I、由于与叶片轴上的齿轮相啮合的活动齿条是装在与输出轴一同转动的叶片轴 架上，活动齿条是与叶片轴上的齿轮保持常啮合状态，而活动齿条的运动是由与舵板铰接件固定连接的凸轮推动，而且活动齿条和叶片轴的转动可以根据凸轮轮面曲线的设置设定其转动加速的缓急，因此，活动齿条和叶片轴的转动可以避免现有技术那种齿轮和齿条不断离合的冲击，具有运行稳定，可靠性高使用寿命更长的优点。2、通过凸轮轮面设置还控制活动齿条和叶片轴的转动的结构，还可以由凸轮轮面设置来限定叶片轴绕其轴线转动的角度，甚至可以限定叶片轴绕其轴线的转动停止在某个需要的位置，即锁定叶片轴自转角度，而不需要另外对叶片轴设置限位装置。3、在舵板铰接件上固定连接有设在舵板一侧的平衡板，可以使舵板朝向流体下游方向，使叶片能更加准确、迅速地调整到最佳迎流位置，达到迎流面的迎流面积最大、逆流面的受流面积最小的状态，可以获得较高的流体动能利用率。4、由于增设了副驱动叶片，可以通过流体对副驱动叶片的作用力来驱动动叶片轴的自转，并且能够充分利用叶片轴近端外的流体动能，因此不仅可以可以加大叶片的受风面积，提高流体动能的利用率，而且可以减小凸轮驱动销与凸轮轮面的作用力，从而有效减小二者间的磨损。
图I是本实用新型流体动力机的外观示意主视图。图2是如图I所示视图的左视图。图3是如图I所示视图的俯视图。图4是本实用新型流体动力机机械传动部分的结构示意图。图5是如图4所示视图的左视图。图6是如图4所示A-A方向的剖视图。图7是如图4所示B-B方向的剖视图。图8是如图4所示C-C方向的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详述本实施例包括有机座1，空心轴2，平衡板3，孔板4，舵板铰接件5，叶片轴架6，叶片轴A7-1，叶片轴B7-2，主驱动叶片8，副驱动叶片9，舵板10，吊板齿轮11，锁销12，摆杆13，驱动吊板14，输出轴15，凸轮16，叶片轴接头A17-1，叶片驱动齿轮A17-11，叶片轴接头B17-2，叶片驱动齿轮B17-21，双齿活动齿条18-1，单齿活动齿条18-2，凸轮驱动销19，导向轮20，防尘罩21。图I至图5所示的流体动力机包括有输出轴15、主驱动叶片8、空心轴2和机座1，空心轴2焊装于机座I上，输出轴15套接在空心轴2内，空心轴2外通过轴承套有套筒形的舵板铰接件5，输出轴15上部伸出段固定连接有叶片轴架6，叶片轴架6上安装有四根沿输出轴径向伸出的叶片轴，叶片轴通过轴承穿设于叶片轴架6上并可自转，这四根叶片轴包括了在输出轴相对两侧同轴设置的两根叶片轴A7-1和两根同轴设置在输出轴两侧的叶片轴B7-2，叶片轴A7-1和叶片轴B7-2的轴向相互垂直，每根叶片轴上均安装有一主驱动叶片8，分别装在两根同轴设置的叶片轴上主驱动叶片8的叶面朝向相互垂直；在叶片轴架6与舵板铰接件5之间设置有凸轮16，凸轮16固定于舵板铰接件5上，凸轮16与叶片轴传动连接。如图4、图5、图8所示，每一对同轴设置的两根叶片轴通过叶片轴接头相互连接，叶片轴接头上设有叶片驱动齿轮。叶片轴接头包括叶片轴接头A17-1和叶片轴接头B17-2，两根叶片轴A7-1的一端分别插入并焊接固定于叶片轴接头A17-1的两端，叶片轴B7-2的一端分别插入并焊接固定于叶片轴接头B17-2的两端，叶片轴接头A17-1和叶片轴接头B17-2在·中心段相交，相交处为1/4轴的结构，这种结构能实现接头的相互转动。叶片轴接头A17-1上加工有叶片驱动齿轮A17-11 ;叶片轴接头B17-2的中段加工有齿轮，铣去3/4后剩余1/4齿轮形成叶片驱动齿轮B17-21。如图4至图8所示，叶片轴架6的底面开设有四个长孔，叶片轴A7-1、叶片轴B7-2的轴线方向分别对应设置两个长孔，长孔内穿设有凸轮驱动销19，叶片轴架6通过凸轮驱动销19活动连接有双齿活动齿条18-1和单齿活动齿条18-2，双齿活动齿条18-1的移动方向与叶片轴A7-1的轴线相垂直，单齿活动齿条18-2的移动方向与叶片轴B7-2的轴线相垂直；双齿活动齿条18-1的中间段为方形架，方形架的相对边上加工有两段齿条，该两段齿条分别与叶片轴接头A17-1上的叶片驱动齿轮A17-11相啮合，啮合的行程为1/4的叶片驱动齿轮A17-11 ;单齿活动齿条18-2的中间段加工有一段与叶片轴接头B17-2上的叶片驱动齿轮B17-21相啮合的齿条；在方形架加工有齿条的两侧边开有避位口，单齿活动齿条18-2穿过避位口以避免移动时与双齿活动齿条18-1产生干涉。优选的，为减小摩擦和保证平稳移动，在各活动齿条的下端面以及下端面分别架设有若干导向轮20。如图4至6、图8所示，双齿活动齿条18-1和单齿活动齿条18-2均连接有两个凸轮驱动销19，凸轮16置于凸轮驱动销19之间，每根活动齿条上的两个凸轮驱动销19均与凸轮16的轮面滚动接触；凸轮16的径向廓线由同心的小圆弧廓线、大圆弧廓线以及连接小圆弧廓线与大圆弧廓线的两个换向弧廓线组成，齿轮弧段与活动齿条上的齿条相啮合的行程与凸轮16的升程相等；凸轮16转动时径向廓线的变化推动凸轮驱动销19移动，从而带动双齿活动齿条18-1和单齿活动齿条18-2作直线往复运动，同时活动齿条在齿条和齿轮弧段的啮合作用下带动叶片轴接头转动，叶片轴随叶片轴接头转动，以达到主驱动叶片8换向的目的。如图I、图2、图4所示，舵板铰接件5上固定有舵板10和平衡板3，平衡板3与主驱动叶片8相错开避免叶轮转动时发生干涉，平衡板3的板面垂直朝向所述舵板10，平衡板3的大小与主驱动叶片8的大小相同；舵板铰接件5上安装有舵板方向锁定装置，在空心轴2上接近舵板铰接件5下端的位置处焊接有设有多个锁销孔的孔板4，舵板方向锁定装置包括吊板齿轮11、锁销12、摆杆13、驱动吊板14，吊板齿轮11铰接于固装在舵板铰接件5上的板子上，摆杆13的两端分别与吊板齿轮11和随流体流向摆动的驱动吊板14固定连接，锁销12上设有锁销齿条，吊板齿轮11与锁销齿条相啮合；锁销12可上下移动，孔板4上开有若干销孔，锁销12可插入销孔内实现锁定。进一步的，如图I至图3所示，在每一根叶片轴上靠近输出轴15的一端和远离输出轴15的一端的相对两侧均装有与主驱动叶片8叶面朝向不同的副驱动叶片9，及每一根叶片轴上均安装有四个副驱动叶片9，其中同一侧中的各块副驱动叶片9的叶面朝向相同，不同一侧的副驱动叶片9之间的叶面朝向相互垂直。优选的，每一根叶片轴上副驱动叶片9和主驱动叶片8的叶面朝向均呈45°角设置。进一步的，如图6所示，凸轮16的换向弧廓线的两端与凸轮16回转中心的连线形成的夹角为直角，小圆弧廓线以及大圆弧廓线的圆心角均为直角，齿轮弧段与活动齿条相啮合的行程是使叶片轴转动1/4圆周的距离，这样，凸轮16转动90°时，各叶片轴也同步转动90°，如此可减小活动齿条在凸轮16上的运动惯性，减小惯性作用引起的传动冲击，从而有效降低惯性作用造成的能量消耗。 进一步的，如图I、图4、图6所示，叶片轴架6为制成封闭筒体状的框筒结构，舵板铰接件5上还连接有防尘罩21，可将主要的传动部件全都包覆起来，以避免部件被腐蚀，延长其使用寿命。本实用新型的流体动力机不仅适用于风能的利用，而且也适用于水能的利用，下面以风能的利用为例进行说明。工作时，若吹北风，舵板10在北风作用下自动确定风向并通过舵板铰接件5转向南面风尾处，在确定风向的过程中，主驱动叶片8、叶片轴A7-1、叶片轴B7-2和叶片轴架6组成的叶轮亦随风转动而对舵板10定位产生影响，而舵板铰接件5上的平衡板3同时受到北风的作用力而减小了该种影响，使舵板10的定向更为准确。当风力足够大时，驱动吊板14扬起使吊板齿轮11转动，吊板齿轮11将锁销12向下拨动，使锁销12插入孔板4的销孔内，从而锁定舵板铰接件5和凸轮16的位置，此时凸轮16的小圆弧廓线中点和大圆弧廓线中点的连线与风向相垂直，以输出轴15为回转中心，将北边定为顺时针旋转的起始角度，则凸轮16在45° 135°和225° 315°的径向廓线不发生变化，而在其它角度范围内的径向廓线会产生一个升程变化。叶轮顺时针转动，主驱动叶片8在顺风面的45° 135°范围内的叶面与地面垂直,并在90°位置处叶片8的迎风面垂直迎风，使主驱动叶片8迎风面受风力最大；而同轴设置的另一根叶片轴上的主驱动叶片8则旋转至逆风面，该主驱动叶片8在逆风面的225° 315°范围内的叶面与地面平行，此时该主驱动叶片8的阻风面积最小，顺风面主驱动叶片8和逆风面主驱动叶片8的力矩差最大，从而加快了叶轮的转动速度。当叶片轴绕输出轴15回转中心旋转至顺风面的135°后，叶片轴经叶片轴架6带动凸轮驱动销19滚动至凸轮16径向廓线开始变化的范围，凸轮驱动销19随着凸轮16径向廓线的变化在叶片轴架6的长孔内移动，并带动相应的活动齿条作直线运动，活动齿条通过齿条和齿轮弧段的啮合作用下带动叶片轴转动，随后叶片轴绕输出轴15回转中心旋转90°并同步自转90°，使主驱动叶片8从顺风面的叶面与地面垂直的状态转换成至逆风面的叶面与地面平行的状态，同轴设置的另一根叶片轴上的的主驱动叶片8换向则是从逆风面的叶面与地面平行的状态转换成至顺风面的叶面与地面垂直的状态。如此周而复始，动力机可获得最大的动力。[0026]上述实施例仅是对本实用新型的较佳实施方式进行描述，并不是对本实用新型范 围的限制，本领域的普通技术人员对上述描述进行的润饰或等同替换，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种流体动力机，包括有装在空心轴中的输出轴，所述输出轴上固定连接有叶片轴架，所述叶片轴架上至少安装有两根同轴设置在所述输出轴两侧，沿所述输出轴径向伸出的叶片轴；分别装在这两根叶片轴上的主驱动叶片它们的叶面朝向相互垂直；所述空心轴外通过舵板铰接件连接有舵板，所述空心轴和所述舵板铰接件之间装有由锁销和设有多个锁销孔的孔板构成的舵板方向锁定装置，所述锁销上设有锁销齿条，所述舵板铰接件上铰接有设有吊板齿轮的驱动吊板，所述锁销齿条与所述吊板齿轮啮合连接，其特征在于所述每一根叶片轴通过叶片驱动齿轮与装在所述叶片轴架上的活动齿条啮合连接；所述舵板铰接件固定连接有凸轮，所述凸轮的轮面外设有两个固定连接在所述活动齿条上的凸轮驱动销。
2.根据权利要求I所述的流体动力机，其特征在于所述叶片轴有四根；在所述输出轴的圆周方向上，相邻两根叶片轴的轴向相互垂直；所述舵板铰接件上固定连接有设在所述舵板一侧的平衡板。
3.根据权利要求2所述的流体动力机，其特征在于每一对同轴设置的两根所述叶片轴通过叶片轴接头相互连接；所述叶片驱动齿轮设在所述叶片轴接头上。
4.根据权利要求1、2或3所述的流体动力机，其特征在于在每一根叶片轴上靠近所述输出轴的一端和远离所述输出轴的一端的相对两侧均装有与所述主驱动叶片叶面朝向不同的副驱动叶片，其中同一侧中的各块所述副驱动叶片的叶面朝向相同，不同一侧的所述副驱动叶片之间的叶面朝向相互垂直。
专利摘要本实用新型公开了一种流体动力机，包括有空心轴、输出轴、叶片轴架、叶片轴、主驱动叶片、套筒、舵板和舵板方向锁定装置，所述每一根叶片轴通过叶片驱动齿轮与装在所述叶片轴架上的活动齿条啮合连接；所述舵板铰接件固定连接有凸轮，所述凸轮的轮面外设有两个固定连接在所述活动齿条上的凸轮驱动销；所述舵板铰接件上固定连接有设在所述舵板一侧的平衡板。相比于现有技术，本动力机的传动冲击小，运行稳定，可靠性高，结构更加合理，便于制造、安装和维护，使用寿命更长，锁叶结构简单、可靠，流体流向定位更为准确，提高了流体流力的有效利用率和动力机的功率。
文档编号F03D1/06GK202579026SQ20122021145
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者廖宝书 申请人:廖宝书