[发明专利]配有叶轮的涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分中所述的配有叶轮的涡轮机。

背景技术

这种涡轮机是已知的，特别是根据意大利专利1345097号所介绍的那种涡轮机，该专利是在2003年9月15日提出申请的。

在该专利中介绍了一种机械，其中流体垂直于一个叶轮的轴而被各叶片所收集，这些叶片随时可以利用一种合适的调定手段实现定位。因此，含在流体中例如水中的动能可以被收集，而且可以由叶片以叶片本身的全面积按照一个垂直于流体流的位置加以收集，从而没有叶片处于一种固定的位置中；处于其围绕叶轮轴的旋转中的叶片一旦它们不实现转矩或者只实现负转矩时，便对流体流具有最小阻力。因此，可以根据流体的密度与物理-化学性质和根据所要求获得的能量，有目的地对叶片和叶轮进行测量。

利用这样一种机械，本专利申请的申请人已发现：这一机械在不同方面都是可改进的，借以获得更佳的结果。

发明内容

本发明的任务在于提供一种涡轮机，在该涡轮机上可以充分地和以最高收益地利用流体中的动能。

根据本发明，上述任务是通过具有各权利要求中所述特征的涡轮机加以解决的。

根据本发明，提出一种涡轮机，该涡轮机可与那些按“横流方式”缓慢地运行的喷气涡轮机类似，具有一个垂直于流体流动方向的轴线，利用两个(或更多)共轴的和同心的叶轮进行工作。

涡轮机是如此设计的，借以收集流体流(水，空气)中的动能，涡轮机在该流体中工作。每个叶轮都包含一个圆形的旋转体，并具有若干叶片(两个或更多个)，这些叶片被布置在一个虚拟的圆上并且通常有相等的间距，该圆的直径可认为分度圆直径。

在每个叶轮上，叶片都是相同的和对称的，而每个叶片可以围绕固有的、平行于涡轮机中轴线的旋转轴线以一个360°的运动在所有的两个方向上进行旋转。

叶片围绕其各自的轴的旋转可以通过机械的一种几何结构(在极不同的条件下和通过一种机械几何构形加以布置的)予以确定，这种几何结构可以保证任一个叶片相对于其它叶片、承载这些叶片的叶轮和流体的流动方向的精确的角位置。

运动的机械连接可根据设计需要自由地加以选择，仅仅务必确保叶轮和叶片之间的运动的比例关系。一切都得依从同一个为最佳收集流体的动能和根据随时认定的叶轮旋转中的位置所设计的最佳定位。运动是和谐的，没有波动或振动，因为运动总是在同一个方向和以与叶轮的旋转成正比的速度加以执行的，即使控制盘的控制或者从手控出发的控制不干预调节亦是如此。

叶片的旋转是如此设计的，借以实现围绕自身的轴线和沿与自身的叶轮的同时旋转方向相反的方向旋转180°，该叶轮在同一时间间隔内实现围绕中轴的360°的一次完全旋转。这一点同时实用于叶轮本身的节圆上全部有关的叶片。

两个叶轮上下按相反方向回转，相应的叶片的运动也是如此。这有助于消除造成使机组相对于承载它的基础而旋转的扭转，以及有助于补偿机械性摩擦，这些机械性摩擦会影响控制盘的灵敏度。在使用唯一的一个叶轮情况下就有可能发生这种事件。

具有较大直径的叶轮的角速度通常慢于具有较小直径的叶轮的角速度，而且是与通流的流体的速度成比例的。每一个单个的叶轮的角速度可以(在机械上)是自由的，而且只能通过流体对叶片的唯一的冲击冲程加以控制，或者利用叶轮之间的一种精确比例加以约束和加以处置。视情况而定，两种力输出的自由耦合的机械性选择可以受差速器约束或受比例约束地加以采取。

两个叶轮的反向转动可通过流体对叶片的推力来获得，这些叶片各按其安装时所预定的倾斜位置而收集流体中的动能，将之转变为转矩，并将冲击它们的流体加以转向，以改善的协合效力将流体引导到居于一个和另一个叶轮之间同样相继的叶片上，直到该系统完全地被通流。若要求的话，也可在安装时为沿着叶轮的唯一的一个方向的旋转创造必要的条件。

叶片的形状，即使它们相对于自身的轴线必须是对称的，也不必具有一种传统的空气液压动力学轮廓，这是因为在相应的叶轮的每次旋转时这种作用的交换所用的入口棱边和出口棱边必须相同。这一点也意味着叶片的比例的设计有极大的变换性，就是：短的和宽的叶片；长的和窄的叶片，以及各种中间可行性，只要有一个基本点，就是在自身的叶轮上的叶片都是相同的和对称的。涡轮机和叶轮的尺寸，以及叶片的尺寸、形状和数目，都与预定的功率和流体的物理性质以及涡轮机所处的环境有关。涡轮机的材料因此也与事先的设计条件有关。