涡轮装置的制作方法

本发明是关于一种涡轮装置，特别是一种高效能的涡轮装置。

背景技术：

现行各形式风力发电机，都只有获取风的「动能」。然而，「风」碰触「叶片」转瞬即逝，而风的「质能」及风的「压力」无法完全撷取，因此叶片效率非常低。然而，欲提升叶片效率，若仅增加螺旋桨叶片数量，则会因叶片之间的距离太小，叶片转动所产生的乱流反而会影响叶片的推力，而无法增加叶片数量。如采用风叶扫撂面积较大的「宽广型涡轮机」，则因叶片数量若多于3片，其阻力的面积即会大于推力，涡轮机虽然有大风吹袭，但是仍不会转动。

由上可知，目前的涡轮机设计仍无法提供高效能的工作效率，实有改进的必要。

技术实现要素：

本发明的一目的是在提供一种高效能的涡轮装置。

为达成上述的目的，本发明提供一种涡轮装置，适于受一工作流体驱动，该涡轮装置包括：一本体、一涡轮叶片组、一导流模块、一门板组以及一流体回收件。其中，本体具有一周缘壁体，该周缘壁体开设有一流体入口以及一流体出口。该流体入口具有一导流区域以及一第一开放区域，该流体出口具有一气流回收区域以及一第二开放区域。

此外，涡轮叶片组是沿一枢设方向枢设于该本体内部。导流模块是设置于该导流区域，而门板组则是活动地设置于该流体入口。另外，流体回收件是配置于该气流回收区域，且与该周缘壁体相接。其中，该流体回收件遮蔽部分该流体出口。值得一提的是，部分自该导流区域或是自该第一开放区域流至该本体内并推动该涡轮叶片组转动的该工作流体会经该流体回收件导引而重新流动回该本体内推动该涡轮叶片组转动，部分自该导流区域或是自该第一开放区域流至该本体内并推动该涡轮叶片组转动的该工作流体会经该第二开放区域流至外界环境。

在本发明中，该门板组具有一第一门板以及一第二门板，该第一门板连接于该周缘壁体，且在一导流位置以及一第一关闭位置之间作动，该第二门板配置于该周缘壁体，且适于在一开启位置以及一第二关闭位置之间作动。其中，当该第一门板位于该导流位置时，该工作流体经第一门板导引至该导流区域并流动至该本体内推动该涡轮叶片组转动，当该第一门板位于该第一关闭位置时，该第一门板遮蔽该导流模块。当该第二门板位于该开启位置时，该第二门板开启该第一开放区域，该工作流体直接流经该第一开放区域而流动至该本体内推动该涡轮叶片组转动，当该第二门板位于该第二关闭位置时，该第二门板遮蔽该第一开放区域。

在本发明中，涡轮装置更包括二制流板，沿该枢设方向分别连接于该涡轮叶片组的两端部，且与该涡轮叶片组连动。

在本发明中，涡轮装置更包括二密封盖，沿该枢设方向分别盖阖于该本体的两端部。

在本发明中，该些密封盖嵌设于该本体的两端部，使该密封盖与该本体完全密合。

在本发明中，涡轮装置更包括二支撑件，配设于该周缘壁体内侧，并分别位于该涡轮叶片组的相对两侧，其中该些支撑件分别与该些密封盖固接。

在本发明中，各该支撑件至该涡轮叶片组的轴心的距离实质上等于该涡轮叶片组的转动轴径。

在本发明中，该流体回收件为一曲面板体，一端与该周缘壁体相接，并以曲面延伸至另一端。

在本发明中，该流体回收件其两端部的至少其中之一的配设位置至该涡轮叶片组的轴心的距离实质上等于该涡轮叶片组的转动轴径。

在本发明中，该涡轮叶片组具有多个叶片，各该叶片具有一外凸曲面以及相对的一内凹曲面，该导流模块具有多个导流板体，沿该枢设方向配设于该导流区域，该些导流板体导引该工作流体至各该叶片的该内凹曲面。

在本发明中，该第一门板沿该枢设方向枢设于该周缘壁体，且适于在该导流位置以及该第一关闭位置之间转动。

在本发明中，该第二门板滑设该周缘壁体，且适于在该开启位置以及该第二关闭位置之间往复滑动。

在本发明中，该本体为一筒状体。

在本发明中，该枢设方向与该筒状体的轴心方向相互平行。

在本发明中，该气流回收区域于该筒状体周缘的配设范围为10°-50°。

值得一提的是，在本发明的涡轮装置中，流体回收件的设计可以有效地导引自该导流区域或是自该第一开放区域流至该本体内并推动过该涡轮叶片组转动的该工作流体，使其再次流动回该本体内推动该涡轮叶片组转动，进而大幅提升涡轮装置的工作效能。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1绘示本发明一实施例的涡轮装置的示意图。

图2绘示图1的涡轮装置的局部分解图。

图3绘示图1的涡轮装置的分解图。

图4绘示图2的涡轮装置于作动状态的示意图。

其中，附图标记

100：涡轮装置

110：本体

112：周缘壁体

114：流体入口

114A：导流区域

114B：第一开放区域

116：流体出口

116A：气流回收区域

116B：第二开放区域

118：导轨

120：涡轮叶片组

122：叶片

130：导流模块

132：导流板体

140：门板组

142：第一门板

144：第二门板

150：流体回收件

152、154：端部

160：制流板

170：密封盖

180：支撑件

C：轴心

C1：外凸曲面

C2：内凹曲面

F1、F2、F3：工作流体

L：枢设方向

P1：导流位置

P2：第一关闭位置

P3：开启位置

P4：第二关闭位置

R：转动轴径

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

在本发明中，是以全新思维，将获取风能的「螺旋桨」改采用「宽型涡轮机」的形式，值得一提的是，本发明除了大幅提升涡轮装置的工作效能之外，还克服先前技术中的「宽型涡轮机」其叶片的受风面积的「阻力」大于「推力」的问题，说明如下。

图1绘示本发明一实施例的涡轮装置的示意图。图2绘示图1的涡轮装置的局部分解图。图3绘示图1的涡轮装置的分解图。图4绘示图2的涡轮装置于作动状态的示意图。请同时参考图1、图2、图3与图4，为达成上述的目的，本发明提供一种涡轮装置100，其适于受一工作流体F1驱动来产生动能。在本实施例中，涡轮装置100包括一例如是筒状体的本体110、一涡轮叶片组120、一导流模块130、一门板组140以及一流体回收件150。其中，涡轮叶片组120是沿一枢设方向L枢设于本体110内部，枢设方向L例如是与筒状体的轴心方向相互平行。

此外，本实施例还可以沿枢设方向L以分别在涡轮叶片组120的两端部设置制流板160。制流板160例如是可以与涡轮叶片组120连动。进一步地说，本实施例的分别在涡轮叶片组120的两端部设置制流板160的设计，用以制止例如是风的工作流体(气流)从涡轮叶片组120的两侧流失，故藉由制流板160的设计将气流限制于涡轮叶片的转动范围内，进而让气流的「动能」、「质能」、及「压力」能够完全被撷取。另一方面，制流板160可与涡轮叶片组120连动的设计可使制流板160与涡轮叶片组120视为一个整体来作动，而气流及适于该整体内流动，避免了外在环境的干扰。

在本实施例中，本体110具有一周缘壁体112，周缘壁体112开设有一流体入口114以及一流体出口116。流体入口114具有一导流区域114A以及一第一开放区域114B。此外，流体出口116则具有一气流回收区域116A以及一第二开放区域116B。其中，导流模块130是设置于导流区域114A，而门板组140则是活动地设置于流体入口114处。

在本实施例的涡轮装置100的设置中，涡轮叶片组120例如是具有多个叶片122，每一叶片122具有一外凸曲面C1以及相对的一内凹曲面C2，而导流模块130例如是由多个导流板体132所构成。其中，这些导流板体132例如是沿枢设方向L配设于导流区域114A。值得一提的是，为让例如是风的工作流体(气流)有效地驱动涡轮叶片组120，本实施例例如是藉由设置于导流区域114A的导流板体132来将部分工作流体F1导引至各叶片122的内凹曲面C2，以将部分可能成为涡轮叶片组120转动的阻力的气流导向而成为涡轮叶片组120转动的推力。

进一步地说，本实施例藉由导流板体132来导引工作流体F1，并使其撞击至叶片122的内凹曲面C2，进而产生驱动涡轮叶片组120的推力。另一方面，部分工作流体F1亦可直接流至第一开放区域114B，且无须导引即能直接流至内凹曲面C2处来驱动涡轮叶片组120。换言之，藉由本实施例的导流板体132的设计，流入流体入口114的工作流体F1均能使叶片122的内凹曲面C2受到驱动力量，避免了工作流体F1流动至外凸曲面C1所造成的阻力。如此一来，涡轮叶片组120即可更有效地被驱动，以产生较佳的效能。

值得一提的是，本实施例还藉由设置一流体回收件150来大幅增加涡轮装置100的工作效能。详细地说，本实施例是于气流回收区域116A设置流体回收件150。在本实施例中，流体回收件150与该周缘壁体112相接，且遮蔽了部分的流体出口116。如此一来，部分自导流区域114A以及自第一开放区域114B流至本体110内并推动涡轮叶片组120转动的工作流体F1即会经流体回收件150导引而重新流动回本体110内，以重复推动涡轮叶片组120转动。基于流体回收件150的设置可以大幅增加涡轮装置100的工作效能，因此本实施例的涡轮装置100可用来进行相关的发电以及蓄电作业，进而提升能源产业的产值。

承上所述，本实施例即是将原本要经流体出口116排出的工作流体F2重新导引回本体110，以利用其动能继续推动涡轮叶片组120转动。当然，部分自导流区域114A以及自第一开放区域114B流至本体110内并推动该涡轮叶片组120转动的工作流体F3会经该第二开放区域116B流至外界环境。

在本实施例中，流体回收件150例如为一曲面板体，其一端152是与周缘壁体112相接，并以曲面延伸至另一端154。再进一步地说，为让流体回收件150有较佳的导引效果，本实施例使流体回收件150其两端部152/154的至少其中的一的配设位置至涡轮叶片组120的轴心C的距离实质上等于涡轮叶片组120的转动轴径R。因此，流经涡轮叶片组120的气流即能直接且无流失地再度被导引回本体110内。

为有效控制流体入口114的流量，本实施例的门板组140例如可以由一第一门板142以及一第二门板144所组成。第一门板142例如是连接于周缘壁体112，且在一导流位置P1以及一第一关闭位置P2之间作动。其中，本实施例的第一门板142例如是一推门设计，其例如是沿着与枢设方向L平行的方向枢接于本体110上，以进行开启和关闭的作动。值得一提的是，第一门板142开启后可被调整至适当位置来进行导流作业。在本实施例中，第一门板142例如为一弧状的门片，但不以此为限。

再进一步地说，当第一门板142位于导流位置P1时，工作流体F1可经第一门板142导引至该导流区域114A并流动至该本体110内推动该涡轮叶片组120转动，当第一门板142位于第一关闭位置P2时，第一门板142即遮蔽导流模块130。

另一方面，第二门板144例如是同样配置于周缘壁体112，且适于在一开启位置P3以及一第二关闭位置P4之间作动。在本实施例中，本实施例的第二门板144例如是一拉门设计，其例如可沿着本体110周缘上的导轨118来进行滑移作业，以在开启位置P3以及第二关闭位置P4之间作动。进一步地说，当第二门板144位于开启位置P3时(如图4所示)，第二门板144完全开启第一开放区域114B，工作流体F1可直接流经第一开放区域114B而流动至本体110内推动涡轮叶片组120转动。此外，当第二门板144位于第二关闭位置P4时，第二门板144即遮蔽了第一开放区域114B。值得一提的是，本实施例的第二门板144同样可以被调整至适当位置来让工作流体F1能更有效且更直接地对涡轮叶片组120进行驱动作业。本实施例在此对第二门板144于工作状态时的配设位置并不做任何限制。

在本实施例中，涡轮装置还可包括例如是嵌设于本体110两端部的二密封盖170，密封盖170沿枢设方向L分别盖阖于本体110的两端部，以与该本体110完全密合，进而让气流于本体110内流动，有效降低外在气流的影响。此外，为让涡轮装置100有较佳的刚性，且在流体剧烈作用的环境中能更稳固地配设，本实施例还可以于周缘壁体112内侧配设二支撑件180，每一支撑件180至涡轮叶片组120的轴心C的距离实质上亦例如是等于涡轮叶片组120的转动轴径R。其中，该二支撑件180例如是分别位于涡轮叶片组120的相对两侧，且这些支撑件180分别与配置在本体110两端部的密封盖170固接。如此一来，本实施例的涡轮装置100即有较佳的刚性，且更能于流体剧烈作用的环境中作用。

再者，为能更有效地增进涡轮装置100的作业效率，以筒状体的本体110具有360°的周缘来分配设置，导流区域114A以及第一开放区域114B分别占据了60°的设置范围，即流体入口114最大可提供120°的设置范围来供工作流体F1流入。相似地，流体出口116最大亦可提供120°的设置范围来供工作流体F3流出。其中，特别的是，本实施例可将10°-50°的设置范围来做为气流回收区域116A，并于该范围中设置流体回收件150。换言之，第二开放区域116B即占据了约70°-110°的设置范围，以供工作流体F3流出。特别的是，在一较佳实施例中，以15°-30°的设置范围来做为气流回收区域116A，而第二开放区域116B即占据了约90°-105°的设置范围，以供工作流体F3流出。

上述气流回收区域116A的设置范围以及流体回收件150的工件尺寸可依涡轮装置100的配置环境或是依涡轮叶片组120其叶片122的尺寸设计来做考量，本实施例在此并不做任何限制。在上述构件的设置范围外的区域，本实施立即可设置周缘壁体112以及支撑件180，以强化自身的结构强度。

综上所述，在本发明的涡轮装置中，流体回收件的设计可以有效地导引自导流区域或是自第一开放区域流至本体内并推动过涡轮叶片组转动的工作流体，使其再次流动回本体内推动涡轮叶片组转动，进而大幅提升涡轮装置的工作效能。基于流体回收件的设置可以大幅增加涡轮装置的工作效能，因此本发明的涡轮装置可用来进行相关的发电以及蓄电作业，进而提升能源产业的产值。

此外，本发明还藉由制流板的设计来制止工作流体从运转中的涡轮叶片组的两侧流失，进而让工作流体的「动能」、「质能」、及「压力」能够完全被撷取，并有效避免了外在环境的干扰。另外，本发明的门板组的设计可以被调整至适当位置来让工作流体能更有效且更直接地推动涡轮叶片组，对相关的发电作业更是一大助益。对于门板组的设计，简单地说，就是为了能让涡轮装置更稳固地配置在流体剧烈作用的环境中，所以本发明例如是采用了「风阻」较小的圆筒状结构，并于流体入口装设对应的门板，以于过大的流体作用下关闭，以保护涡轮装置内不构件不受损坏。相对地，对应的门板会在涡轮装置适合作业的状况下开启，本发明的门板设计可增加进风(工作流体)面积，导入更多风量，撷取更多动能，进而让相关的发电设备持续作业，以有较佳的发电效能。

故，由上文的揭露，无论是流体回收件或是制流板的设置，亦或是本发明的导流模块、密封盖或是支撑件的设置均能让本发明的涡轮装置相较习知技术均能有较佳的工作效能。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。