[发明专利]涡轮机和用于涡轮机的转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种涡轮机，特别是水力或风力涡轮机，尽管不用说，涡轮机可以由任意合适的流动流体介质来提供动力。本发明还涉及用于涡轮机的转子。

背景技术

用于将流动的流体介质例如空气或水转换成旋转能量的涡轮机为公知的。通常，这样的涡轮机包括转子，该转子有：可旋转安装的轴，该轴可绕主中心轴线旋转；以及多个涡轮叶片，这些涡轮叶片与轴连接。叶片相对于轴设置成使得与涡轮叶片接合的流动流体将使得涡轮叶片运动，这又使得转子和转子的轴旋转，以便产生旋转能量。发电机或其它合适的能量转换器可以与转子的轴连接，以便由该轴来驱动。根据涡轮叶片相对于转子主中心轴线的设置，涡轮机可以是轴流涡轮机、径流涡轮机或者轴流和径流涡轮机。在轴流涡轮机中，流动流体介质相对于转子的主中心轴线沿轴向流过涡轮机。在径流涡轮机中，流动流体相对于转子的主中心轴线沿径向流过涡轮机，而在轴流和径流涡轮机中，流动流体通常沿轴向进入涡轮机，且沿径向离开涡轮机。

径流涡轮机特别适合用于将风能转换成旋转能量，因为它们是不定向的，换句话说，它们的操作不受风吹动方向的影响。不过，这样的径流涡轮机有多个缺点。例如，通常它们并不自起动，并可能很难起动，且当这样的涡轮机不能自起动时，它们需要相当大量的能量来使得它们运转直到这样的速度，即它们能够在风或水的作用下继续以该速度旋转。另外，这样的径流涡轮机将相对低效。

发明内容

因此需要一种涡轮机，它至少解决了现有技术涡轮机的一些问题。

本发明意在提供这样的涡轮机，本发明还意在提供用于涡轮机的转子。

根据本发明提供了一种涡轮机，该涡轮机包括转子，该转子确定了主中心旋转轴线，转子可绕该主中心旋转轴线旋转，转子包括至少一个细长的带形叶片，该叶片在第一和第二端之间延伸，且沿它的基本上整个长度的横截面为翼形和水翼截面中的一个，该至少一个叶片至少确定了从它的第一端伸出的第一螺旋，该第一螺旋从邻近主中心旋转轴线的第一位置伸出，且叶片的第一端邻近该第一位置，由第一螺旋确定的第一中心螺旋轴线基本与主中心旋转轴线重合。

在本发明的一个实施例中，该至少一个叶片的第一螺旋延伸至最大螺旋直径。

优选是，该至少一个叶片确定了从叶片的第二端伸出的第二螺旋，该第二螺旋确定了第二中心螺旋轴线，该第二中心螺旋轴线基本与主中心旋转轴线重合，该至少一个叶片的第二端位于邻近主中心旋转轴线的第二位置附近，该第二位置沿主中心旋转轴线与第一位置间隔开。

优选是，该至少一个叶片的第一和第二螺旋沿叶片在叶片的第一和第二端的中间相交。

优选是，第二螺旋的最大直径类似于第一螺旋的最大直径，理想的是，该至少一个叶片的第一和第二螺旋沿叶片基本在叶片的第一和第二端的中间位置相交。

在本发明的另一实施例中，当从叶片的各第一和第二端沿相反方向轴向看时，该至少一个叶片的第一和第二螺旋为反向的。

在本发明的一个实施例中，该至少一个叶片的第一螺旋环绕主中心旋转轴线展开直到120°的角间距。优选是，该至少一个叶片的第一螺旋环绕主中心旋转轴线展开的角间距在50°至70°的范围内。优选是，该至少一个叶片的第一螺旋环绕主中心旋转轴线展开近似60°的角间距。

在本发明的一个实施例中，该至少一个叶片的第二螺旋环绕主中心旋转轴线展开直到120°的角间距。优选是，该至少一个叶片的第二螺旋环绕主中心旋转轴线展开的角间距在50°至70°的范围内。优选是，该至少一个叶片的第二螺旋环绕主中心旋转轴线展开近似60°的角间距。

优选是，该至少一个叶片有基本沿它的整个长度的基本恒定的横截面。

在本发明的一个实施例中，转子包括至少两个细长带形叶片，各叶片的第一端位于邻近主中心旋转轴线的第一位置附近。优选是，转子包括三个细长带形叶片，各叶片的第一端位于邻近主中心旋转轴线的第一位置附近，且优选是叶片彼此相似，且理想的是，叶片绕主中心旋转轴线沿周向等距间隔开。

在本发明的一个实施例中，转子包括细长主轴，各叶片的第一螺旋从邻近主轴的第一位置伸出，且优选是，各叶片的第二螺旋从邻近主轴的第二位置伸出。

在本发明的一个实施例中，各叶片在第一位置附近相对于主中心旋转轴线可枢轴转动地连接，以便于选择地改变叶片的俯冲角。优选是，各叶片在第二位置附近相对于主中心旋转轴线可枢轴转动地连接。优选是，各叶片绕相应辅助轴线相对于主中心旋转轴线可枢轴转动地连接，以便于改变叶片的俯冲角，各叶片的辅助轴线基本平行于主中心旋转轴线延伸。

在本发明的一个实施例中，涡轮机为水力涡轮机。

本发明还提供了一种用于本发明的涡轮机的转子。