专利名称：流体动力发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及权利要求1的前序部分公开的一种流体动力机械。
这种流体发动机(或流体动力发动机)已知有一种风动发动机(参见Meyer著的Enzyklopadisches Lexikon(英文为EncyclopedicLexicon)1979年第9版，25卷298页)。
如风动发动机或水动发动机之类的流体动力发动机用来利用空气或水的流动的天然能量。在水力发动机的情形下，其基本元件包括水轮(或水轮机)，在风动发动机的情形下，它们是连接到一根轴并对角地定向在风的风向的表面(叶片，动叶等)。流体动力发动机可用作例如灌溉和脱水，供水，发电，以及驱动碾磨或锯床。大多数水力流动发动机(例如水力发电机)的优点是有效的利用水力需要进行较大的结构改型以改变水流通道改善使用。这常导致明显地对环境的破坏。人类对环境保护意识的增加导致增长了寻找对环境没有破坏的天然能源转为有用的能量的可能的方法的要求。特别是，人们努力寻找更好的方法利用水流的自然能源而不明显影响它的通道。对环境无损害的转换自然能量的另一实例是例如利用气流(如以前从Meyer′s的百科全书中已知)。为了改善气流的利用，用于此目的的风动发动机要求它们是在气流的方向。通过在联接板上的尾翼板或与风力叶片结合的定位马达来实现沿气流方向的定向。在任何情形下，已知的流体动力发动机体积很大且结构复杂。要求控制气流方向导致增加重量、使装置复杂及增加制造成本。因此，已知的流体动力发动机大多是固定的不能运送。
本发明的目的是提供权利要求1前序部分所述的流体动力发动机，它的结构使其能与流体流的方向无关地工作，并且结构简单且可运送。
通过本发明的权利要求1的特征部分可以达到本发明的上述目的。
在本发明的流体动力发动机中，很重要的是在支承件上装着的转子轴与至少一个带型叶片连接，叶片沿着径向和转轴的转动轴线方向延伸。沿着转动轴线方向看，叶片是环形，或近似于8字的一部或一半的一部分。由于叶片的这种专门的结构，本发明的流体动力发动机能与流体流动方向无关地进行操作。流体流动可以沿轴向，对角或横向。即使在弱的流动情况下，例如慢速水流或弱风下，这种叶片结构也可以产生高转矩。由于这种特殊形状叶片提供转动的低的阻力，也可以得到高转速。这种特别简单的形状可以得到重量轻的结构。另外，通过这种具体的结构，这种装置可以很小，很紧凑，甚至可手提。因此可把本发明的流体动力发动机放在例如行李箱中，在任何有天然的流体流动处使用。
在按照权利要求2的最佳实施例中，流体动力发动机的叶片在两端与沿着所述的轴相互隔开的两连接点连接。这使得装置更加稳定，同时重量轻。
在按照权利要求3的最佳实施例中，叶片是柔性的。结果，在拆开状态，叶片只占很小的空间，因而提高了流体动力机械的可运输性。
在按照权利要求4的最佳实施例中，所述的叶片的两端接点的间隔是可调的。这带来叶片弓的曲率半径及转子直径可调。这样，转子可适应流体的流动的各种状态。
在按照权利要求5的最佳实施例中，所述的叶片的第一部分与转动方向相反延伸到由所述的转动轴线和所述的弓形的峰限定的平面外面，并具有相对所述的转动轴线向外弯曲的叶形横截面。也就是向外凸出的叶形横截面。
在按照权利要求6的实施例的流体流动发动机有更有效的能量转换，其中所述的叶片的第二部分沿转动方向延伸到由所述转动轴线和所述的弓形的峰限定的平面外面，并具有相对所述的转动轴线向里弯曲的叶形横截面。也就是向里凸出的叶形横截面。
流体动力发动机装有权利要求7的实施例的发电机时，流体动力发动机可以用来产生电能。这使例如可以利用流体动力发动机产生电能，例如在丛林探险等作业时对蓄电池充电。
按照权利要求8的实施例使发电机与装置的轴直接连接可得到特别紧凑的结构。
按照权利要求9的实施例中支承件与发电机的外壳成整体使发动机更紧凑。
在按照权利要求10的另一个实施例中，所述的叶片的攻角是可调的。这可以通过使叶片的方向角至少在一端可调而简单地做到。借助于方向角的调节，流动机械可特别适合各种流动状态。
按照权利要求11，12的可调整方向角的本发明的发动机的实施例是一种特别简单不复杂的结构，重量轻，制造便宜，易于维修。
按照权利要求13的由金属增强的塑料制成的叶片使流体动力发动机结构特别轻。
按照权利要求14的可拆装和/或折叠的流体动力发动机，可便于到处储存及易于运输。
在权利要求15的最佳实施例中，发动机用作一个风动发动机，权利要求16的最佳实施例中，发动机用作转换液压机械能的变能器。因此它可用在例如风或任何相对大的河流中用来把空气或水的流动能转为例如电能之类的其它有用的能量。
如果流体动力发动机设有按照权利要求17的实施例中的悬浮体，而不是如现有流体动力发动机常用的作固定连接，则在用来转换液压机械能时，流体动力发动机使本身能相应于占优势的水的状态。
借助于产生的转矩，本发明的流体动力发动机是完全稳定的。轻的连接装置足够使其固定就位。
下面参照附图进一步说明本发明的最佳实施例，附图中
图1是本发明的流体动力发动机的透视图；图2是沿转轴方向看的流体动力发动机的视图；图3是固定流体动力发动机的一个叶片的一种方式的细节的顶视图；和图4是沿转轴方向看的图3的固定方式的视图。
图1示出了一流体动力发动机，具有一转子10。转子10有固定叶片16的轴14。该轴14可转动地安装在一个支承件12上。在所示的实例中，该支承件包括一托架，其顶部固定到两个悬浮体44上，而底部支承着转子10及与其连接的发电机38。转子的轴14可以是与发电机38的轴连接的分离轴，也可以是发电机38的轴的延伸的驱动轴。在各情形下，发电机38提供轴14的左端的转动支承。轴14的右端可转动地装在分离的轴承11中，该轴承11固定到支承件12上。
固定到轴14上的转子10的叶片16是具刚性的可弹性弯曲的带型，沿着轴14的转动轴线A延伸，并且相对转动轴线A是弓形的，从图1可见。另外，按照图2所示，叶片16在其本身上向内弯曲，当沿转动轴线A的方向看时，其成环18的形状或大致如数字8的一半的形状。图2示出叶片16径向延伸离开轴14，也开始离开平面E，但是它随后又朝平面E弯，在峰32越过该平面，随后相应地弯离平面E再朝向轴14。
图1中只示出了一个叶片。还可设至少一个第二叶片设在转动轴线A下面(如图2中虚线所示)。
叶片16的左端20及右端22固定在轴14上相隔的各自的连接点24，26。该两连接点24，26相应的距离是可以调的(该调节装置未示出)。以这种方式，转子的直径可调，因而与主要的水流状况相符合。
在图1所示的实施例中，流体动力发动机用作把水流的水力机械能转变成其它有用的能量(也就是电能)的变能器。类似地，流体动力发动机也可以用作风动机。在该情形下，悬浮体44不需要，可以简单地用例如悬挂结构来代替。
转子10的叶片16可有平的横截面部分，也就是非叶型的横截面部分。在所示的实施例中，叶片16有叶片横截面。这样，叶片16的第一部分28与转动方向D相反，突出在由转动轴线A及叶片的弓形的峰32限定的平面E外面(图2)，并且相对转动轴线A显示出一个叶片横截面34，它向外弯曲，也就是向外的凸形。叶片16的第二部分30沿转动方向D突出在由转动轴线A及叶片弓形的峰32限定的平面E外面，并且相对转动轴线A显示出一个叶片横截面36，它相应于转动轴线A向里弯曲，也就是向里的凸形，如图1所示。
叶片16的攻角α至少在叶片的一端20，22可调。如图3及4所示，叶片16上设一个螺钉40，通过该螺钉40可调节攻角α。螺钉40可沿其纵向调节以便调整攻角α，螺钉40通过固定件与叶片1 6连接，与轴14夹一斜角，并在与轴14顶紧的支承端42预加载，如很容易从图3及4看出。叶片可由金属增强的合成塑料板制成，如上述，可以是叶型或非叶型的横截面。
支承件12与发电机38的外壳可制成整体。最好，流体动力发动机制成易拆开和/或折叠以便运输。因此，要求在支承件12及发电机38的外壳之间设铰接连接，如图1所示。
上述流体动力发动机构成一个小型的动力装置，易于运输和在风或水流中可不费劲地安装。装有一个、两个或更多的叶片的转子可与流体流动方向无关地转动。因此可与位置(垂直或水平)无关地操作流体动力发动机。由于叶片与轴的连接点的位置可调，转子直径可调，两连接点更小的间隔使转子直径更大及在低转速下有高的转矩。
当流体动力发动机只设有一个叶片16时，如图1所示，必须在转动轴线A相对叶片的另一侧设一个质量补偿器(未示出)。
在上述实施例中，例如通过设成与叶片成直角且顶住轴的螺钉可很容易地调节叶片的攻角。通过缩回或伸出螺钉可改变攻角。通过使螺钉完全正切或几乎垂直于轴可达到攻角的极限值。通过把螺钉设在与轴线对角的平面E可进一步加强调节作用。叶片的调节可使其相对于流体流动较陡地倾斜，在该情形下转速低而转矩大。相反，如果叶片16以一个较小的角度相对流体流动倾斜，导致转速高及转矩小。
在转子10高转速下，由于转矩的恒定而使流体动力发动机完全稳定。流体动力发动机可设成与流体流动方向横交或沿其纵向。
叶片16可由例如聚碳酯塑料板构成，其外面设有叶型，里面由弹簧钢丝(未示出)增强。
图1所示的轴14是在两端20，22之间延伸的连续件，可以在中部断开。它足够使轴14在左边延伸到发电机38的驱动轴的外面，使得第一连接点24可合适地移动，而在右端，在转动轴承11或代替转动轴承11设一个足够长的轴端，叶片16的右端可转动地支承在其上，或一个足够长的轴端，其被支承着在转动轴承11中转动，并与在另一端的叶片16的第二端22连接。
根据PCT条约19条修改的声明修改的权利要求书包括修改的权利要求1是原权利要求1与原权利要求5或6的特征部分的合并，并把原权利要求1的特征部分转到新修改的权利要求1的前序部分，而由原权利要求5，6的特征部分作为修改的权利要求1的特征部分。
原权利要求7—17重新编号为修改的权利要求5—15。
权利要求2—4不变。
权利要求书1.一种带转子(10)的流体动力发动机，包括一个支承件(12)，一轴(14)和所述的轴(14)上装着的至少一个叶片(16)，其中所述的叶片(16)是带形的，沿着所述的轴(14)的转动轴线(A)的纵向延伸，并径向相对转动轴线(A)延伸成弓形，并且本身弯成使得从所述的转动轴线(A)的方向看，形成一环(18)，或者近似于8字的一半或一部分的形状，其特征在于所述的叶片(16)的第一部分(28)与转动方向(D)相反延伸到由所述的转动轴线(A)和所述的弓形的峰(32)限定的平面(E)外面，并具有相对所述的转动轴线(A)向外弯曲的叶形横截面(34)，并且所述的叶片(16)的第二部分(30)沿转动方向(D)延伸到由所述转动轴线(A)和所述的弓形的峰(32)限定的平面(E)外面，并具有相对所述的转动轴线(A)向里弯曲的叶形横截面(36)。
2.按照权利要求1的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)是柔性的。
3.按照权利要求1或2的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)在两端(20，22)与沿着所述的轴(14)相互隔开的两连接点(24，26)连接。
4.按照权利要求3的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片的两端连接点(24，26)的间隔是可调的。
5.按照权利要求1至4中任一项的流体动力发动机，其特征在于设有一发电机(38)与所述的轴(14)连接。
6.按照权利要求5的流体动力发动机，其特征在于所述的发电机(38)与所述的轴(14)直接连接。
7.按照权利要求5或6的流体动力发动机，其特征在于所述的支承件(12)与所述的发电机(38)的外壳成整体。
8.按照权利要求1至7中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)的攻角(α)至少在它的一端(20，22)是可调的。
9.按照权利要求8的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)上设有至少一个螺钉(40)，用来调节所述的攻角(α)。
10.按照权利要求9的流体动力发动机，其特征在于所述的用来调节攻角(α)的螺钉(40)可沿纵向调节，通过固定件与所述的叶片(16)连接，与所述的轴(14)夹一斜角，并在与轴(14)顶紧的支承端(42)预加载。
11.按照权利要求1至10中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)由金属增强的塑料制成。
12.按照权利要求1至11中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的发动机的结构设置可以拆装和/或折叠便于运输。
13.按照权利要求1至12中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的发动机用作一个风动发动机。
14.按照权利要求1至12中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的发动机用作转换液压机械能的变能器。
15.按照权利要求14的流体动力发动机，其特征在于所述的支承件(12)与一个或多个悬浮体(44)连接。
权利要求
1.一种带转子(10)的流体动力发动机，包括一个支承件(12)，一轴(14)和所述的轴(14)上装着的至少一个叶片(16)，其特征在于所述的叶片(16)是带形的，沿着所述的轴(14)的转动轴线(A)的纵向延伸，并径向相对转动轴线(A)延伸成弓形，并且本身弯成使得从所述的转动轴线(A)的方向看，形成一环(18)，或者近似于8字的一半或一部分的形状。
2.按照权利要求1的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)是柔性的。
3.按照权利要求1或2的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)在两端(20，22)与沿着所述的轴(14)相互隔开的两连接点(24，26)连接。
4.按照权利要求3的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片的两端连接点(24，26)的间隔是可调的。
5.按照权利要求1至4中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)的第一部分(28)与转动方向(D)相反延伸到由所述的转动轴线(A)和所述的弓形的峰(32)限定的平面(E)外面，并具有相对所述的转动轴线(A)向外弯曲的叶形横截面(34)。
6.按照权利要求1至5中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)的第二部分(30)沿转动方向(D)延伸到由所述转动轴线(A)和所述的弓形的峰(32)限定的平面(E)外面，并具有相对所述的转动轴线(A)向里弯曲的叶形横截面(26)。
7.按照权利要求1至6中任一项的流体动力发动机，其特征在于设有一发电机(38)与所述的轴(14)连接。
8.按照权利要求7的流体动力发动机，其特征在于所述的发电机(38)与所述的轴(14)直接连接。
9.按照权利要求7或8的流体动力发动机，其特征在于所述的支承件(12)与所述的发电机(38)的外壳成整体。
10.按照权利要求1至9中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)的攻角(α)至少在它的一端(20，22)是可调的。
11.按照权利要求10的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)上设有至少一个螺钉(40)，用来调节所述的攻角(α)。
12.按照权利要求11的流体动力发动机，其特征在于所述的用来调节攻角(α)的螺钉(40)可沿纵向调节，通过固定件与所述的叶片(16)连接，与所述的轴(14)夹一斜角，并在与轴(14)顶紧的支承端(42)预加载。
13.按照权利要求1至12中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的叶片(16)由金属增强的塑料制成。
14.按照权利要求1至13中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的发动机的结构设置可以拆装和/或折叠便于运输。
15.按照权利要求1至14中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的发动机用作一个风动发动机。
16.按照权利要求1至14中任一项的流体动力发动机，其特征在于所述的发动机用作转换液压机械能的变能器。
17.按照权利要求16的流体动力发动机，其特征在于所述的支承件(12)与一个或多个悬浮体(44)连接。
全文摘要
一种带转子(10)的流体动力发动机，包括一个支承件(12)，一轴(14)和所述的轴(14)上装着的至少一个叶片(16)，其特征在于所述的叶片(16)是带形的，沿着所述的轴(14)的转动轴线(A)的纵向延伸，并径向相对转动轴线(A)延伸成弓形，并且本身弯成使得从所述的转动轴线(A)的方向看，形成一环(18)，或者近似于8字的一半或一部分的形状。通过这种叶片的形状，流体动力发动机与流动方向无关地工作，可沿轴向、对角或垂直方向接收流体。这种结构使得即使低的水流或风速下也有高转矩。发动机可容易展开，很紧凑，甚至可手提。可放在旅行箱中，在有天然流动地方使用。
文档编号F03B17/06GK1135252SQ95190850
公开日1996年11月6日 申请日期1995年9月1日 优先权日1994年9月2日
发明者冈特·波施尔 申请人:Ppv管理股份公司