[发明专利]从流体流动中产生能量的涡轮机和系统及其方法

权利要求书

1.一种与涡轮发电机连用的涡轮机，该涡轮机包括：

定位在流路中的至少一个涡轮机叶片；

安装该至少一个涡轮机叶片的轮毂；

通过铰接组件与该轮毂操作连接的可转动的轴，该轮毂的轴线独立于该轴的轴线；

设置在该轴和该轮毂之间且配置成调节该轴和该轮毂之间角度的铰接组件；

控制器组件，配置成在涡轮机的工作过程中调整该铰接组件的至少一个工作特性。

2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征是，该至少一个工作特性是该铰接组件的上下晃动角度。

3.根据权利要求2所述的涡轮机，还包括安装该涡轮机的细长的塔，其特征是，该上下晃动角度被调整，以在该至少一个涡轮机叶片经过该塔时增大间隙距离。

4.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征是，该至少一个工作特性是刚性或施加于该铰接组件的上下晃动的阻尼力。

5.根据权利要求4所述的涡轮机，其特征是，该轴的转动速度根据轮毂调整情况被调整。

6.根据权利要求4所述的涡轮机，该铰接组件还包括将该轮毂安装在该轴上的刚性的铰接构件，该铰接构件包括：

配置成使轮毂转动与轴转动相关联的连接机构；

横向枢转件，配置成允许该铰接构件垂直于该轴做枢转运动；

阻尼件，靠近该铰接构件且配置成对该刚性的铰接构件施加轴向力，由此阻尼该铰接构件的枢转。

7.根据权利要求6所述的涡轮机，该铰接组件包括在该轴的相对两侧的且定位在该铰接构件的前侧和该轮毂的相对表面之间的一对阻尼件。

8.根据权利要求6所述的涡轮机，该轴包括沿主转动体设置但与主转动体错开的刚性安装表面，该轮毂包括与该铰接构件对置的安装表面，其中该铰接组件还包括多对阻尼件，该铰接构件包括多个安装凸缘，所述多个安装凸缘围绕该铰接构件的中心轴线等间距布置且定位在该轴安装表面和该轮毂安装表面之间，每对阻尼件以夹持在该凸缘和该轮毂的或该轴的刚性表面之间的方式定位在该安装凸缘的相对两侧上。

9.根据权利要求8所述的涡轮机，该铰接组件包括四个凸缘和四对阻尼件。

10.根据权利要求6所述的涡轮机，该阻尼件具有渐变的刚性(k)，该控制器配置成对该阻尼件施力，由此调节该阻尼件的刚性(k)。

11.根据权利要求10所述的涡轮机，其特征是，该阻尼件是弹性材料。

12.根据权利要求10所述的涡轮机，其特征是，该控制器包括：

靠近该轴安装表面的内腔；

活塞，其一端定位在该内腔的内侧，其相反一端与该阻尼件连接，该活塞的轴线不同于该轮毂轴线，其中该活塞的操作调整作用于该阻尼件的压力。

13.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征是，该铰接组件包括具有抵抗以横轴线为中心的铰接组件角度的变化的初始刚性(k)的阻尼件，其中该至少一个工作特性是抵抗在涡轮机工作中的角度变化的工作刚性(k)。

14.根据权利要求13所述的涡轮机，其特征是，该至少一个叶片具有相对铰接组件的质量惯性因子(J_turbine)，该至少一个叶片适于通过流体流动而移动，该流体流动的流向基本垂直于该至少一个叶片的转动平面，该流体流动在该流动方向上具有变化的流动速度，从而该涡轮机受到干扰力的影响，该干扰力包括由角频率(ω_rotation)构成的干扰频率(ω_disturbancc)，其中该铰接组件具有如此计算的固有频率(ω_resonance)：ω_resonance＝√(k/J_turbine)，并且该阻尼件的工作刚性(k)被周期性调节，从而该涡轮机的特点是该铰接机构的刚性(k)、该至少一个叶片的质量惯性因子(J_turbine)和角频率(ω_rotation)根据条件ω_resonance≠√(k/J_turbine)是对应的。

15.根据权利要求14所述的涡轮机，其特征是，在该铰接组件的固有频率计算中加入离心力和该至少一个叶片在转动中的空气动态阻尼中的至少一个。