具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的製作方法

2023-05-30 17:12:06 3

本發明涉及一種具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統。

本發明尤其涉及一種具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統，基於操作流體，其類型是作為驅動機器以及作為操作機器。

背景技術：

正如公知的，用於轉換流體類型能量的系統能夠將由流體擁有的能量轉換為機械能，或者反之亦然。這種系統通常稱為「流體機械」，能夠為驅動類型或者操作類型，或者具有水平軸線或者具有垂直軸線。操作式流體機械執行的功能是增加流體的內能，這通過使用其他形式的能量來處理。例如，網電能夠由電動機轉換為機械能，然後可用於液壓泵或者流體機械，液壓泵或者流體機械當流體拍打它們時依靠機械葉片又將其傳輸至流體本身。

不同的是，驅動式流體機械，諸如任何類型的渦輪(液壓、風力等)能夠以處理的流體為代價形成可用機械能。實際上，這些機器通過特定形狀和幾何形狀的機械構件或者葉片接觸流體，推斷流體擁有的能量並且將這些能量轉換為機械能。

但是，這種機器具有的問題是，由於葉片的構造而不具有高效率，葉片不能夠沿流體流的方向自動調節，具有限制範圍，相對於單個水平或者垂直軸線旋轉。

技術實現要素：

本發明的範圍是提供一種簡單及經濟構造的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統，沿流體流的方向積聚以及再利用能量，因而具有一些特性，諸如克服仍影響公知領域先前描述的用於轉換能量的系統的限制。尤其，本發明的目的是提供一種具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統，用於在兩個相互垂直的軸線上同步工作，在每個實施例中相等。

根據本發明，提供了如權利要求1限定的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統。

附圖說明

為了更好地理解本發明，現在參考附圖純依靠非限制示例描述一個優選實施例，其中：

-圖1示出了根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第一實施例的二維視圖；

-圖2示出了根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第一實施例的詳細二維視圖；

-圖3示出了根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第一實施例的移動同步及傳輸組的頂視圖；

-圖4示出了沿著根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第一實施例的剖面a-a截取的二維視圖，該系統包括機械傳輸構件；

-圖5示出了根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第一實施例的橫向示意圖；

-圖6示出了根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第二實施例的立體圖，以及第二實施例中移動同步及傳輸組的放大視圖；

-圖7示出了根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第三實施例的立體圖，以及第三實施例中移動同步及傳輸組的放大視圖；

-圖8示出了根據本發明的具有繞轉軸的用於轉換能量的系統的第四實施例的立體圖，以及第四實施例中移動同步及傳輸組的放大視圖；

-圖9a-圖9b示出了根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第四實施例的操作步驟的立體圖。

具體實施方式

參考這些附圖，尤其圖1-圖5，示出了根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第一實施例。更詳細地，具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統100包括：具有內齒的內傳輸軸101；具有外齒的內傳輸軸102；運動同步及傳輸組103；輸出傳輸軸104；兩個扇形葉片105，即一個垂直葉片105以及一個水平葉片105，它們依靠支撐結構或者元件106連接至運動同步及傳輸組103，每個依靠鉸鏈107和108繞傳輸軸101和102之一樞轉；互聯設備109，其用於將扇形葉片105相互連接，例如是能夠振蕩的杆。

根據本發明的方案，具有內齒的傳輸軸101的第一端部互連在具有外齒的傳輸軸102的第一端部，以便形成單個驅動軸，單個驅動軸確定依靠支撐結構106連接至它們的葉片105的同步運動。而且，運動同步及傳輸組103包括齒錐齒輪111a和111b，它們分別鍵接在軸101和104上並且充當運動的同步及傳輸的機構。輸出傳輸軸104在與運動同步及傳輸組103連接的上端部包括齒錐齒輪111b，齒錐齒輪111b剛性連接至錐形齒輪111a，錐形齒輪111a又耦合至傳輸軸101的第一端部。以該方式，輸出傳輸軸104剛性連接至傳輸軸101和102。

如圖4所示，根據第一實施例。葉片105旋轉和振蕩，依靠傳輸軸101和102發生同步。

每個傳輸軸101和102分別依靠鉸鏈107和108與構造106之一相互連接。每個鉸鏈107和108在第一端部剛性連接於支撐結構106之一，並且在第二端部依靠銷112連接至傳輸軸101和102之一。尤其，鉸鏈107的第二端部連接至傳輸軸101，而鉸鏈108的第二端部連接至傳輸軸102。由於鉸鏈107和108，扇形葉片105能夠分別繞傳輸軸101和102的軸線旋轉。

有利地，根據本發明，每個扇形葉片105剛性連接至對應支撐結構106，從而與其構成單個主體。

根據本發明的一個方案，扇形葉片105依靠互連設備109剛性相互連接。在這種用於轉換能量的系統100的構造中，運動同步及傳輸組103具有元件110，元件110作用為支點，繞該支點能夠發生互連杆109的振蕩，因而引起葉片105的振蕩。

正如甚至圖5中更好地強調的，具有相應支撐結構106的扇形葉片105布置成相應的軸線彼此成90°，並且定向成它們的表面法線彼此成90°，例如朝向左定向的垂直葉片105的法線垂直於向下定向的水平葉片105的法線。尤其，圖1-5示出了，扇形葉片105將佔據彼此完全隔離但是毗鄰的不同空間以及在該空間中工作。更精確地，考慮到將空間分隔為四個象限，其中的兩個象限用字母a和b指示(分別為左區域和右區域)，其中的兩個象限用字母c和d指示d(分別為上區域和下區域)，它們在具體案例參考系統的中央點o交叉，垂直葉片105佔據空間的象限c-a，垂直葉片105構造為在該象限中操作，尤其振蕩，水平葉片105佔據空間的象限c-b，水平葉片105構造為在該象限中操作，尤其振蕩。在系統100的該特定構造中，每個葉片105位於它們自己工作區域的象限中，葉片的每個象限與其他葉片的象限被區分以及隔開，在它們的象限中葉片能夠進行旋轉和振蕩二者，繞通過軸101和102的軸線x進行一個完整旋轉，以及繞垂直於軸線x且通過銷112的y軸線振蕩。

根據本發明的一個方案，為了使振蕩正確地發生，葉片105必須布置成它們之間為90°並且彼此以預定距離布置。

根據本發明的另一方案，葉片之間的角度為90°(這是它們的法線之間的角度)。

有利地，根據本發明，異相90°的葉片105構造為在0°-90°的整個角度範圍接收流體的推力，或者反之亦然，以將其傳輸至流體。

有利地，根據本發明，扇形葉片105以及傳輸及同步器件(諸如齒錐齒輪111a和111b)的數量是可變的，能夠是兩的倍數。在該情況下，有利地，根據本發明，更多扇形葉片能夠通過另外的傳輸機構在旋轉和振蕩運動下移動。

有利地，根據本發明，通過運動同步及傳輸組103、傳輸軸101、102、鉸鏈107和108以及銷112，葉片在流體(諸如空氣)的作用下能夠執行振蕩和旋轉移動。該流體能夠將能量傳輸至葉片或者從葉片接收能量。

圖6示出了具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第二實施例200，具有多個扇形葉片205。每個葉片205的同步是通過一組1：1比例的三個錐形齒輪210、209d、209e進行的，用於每個葉片205。尤其，第一錐形齒輪210安裝在傳輸組203上，與傳輸軸202共軸以及自由旋轉，其他兩個錐形齒輪209d和209e剛性連接在定位在象限a-c中的鉸鏈207內以及定位在象限c-b中的鉸鏈208內。根據本發明的一個方案，固定齒輪210的齒僅存在於一半齒冠中，另一半是平滑的。兩個側齒輪209d和209e每180°交替嚙合固定齒輪210，因而實現了同步葉片205之間的移動。兩個齒輪209d和209e與支撐結構206形成了單個塊，葉片205依靠鉸鏈207和208固定在支撐結構206上，單個塊依靠銷212分別與軸201和202聯接。在該實施例中，葉片在區域c-a和c-b中執行旋轉和震蕩。

有利地，根據本發明，具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的葉片處於這樣的構造中，使得始終沿流體的方向工作，而不管流體是用來接收能量還是用於提供能量。

有利地，根據本發明，傳輸組在三側設置有適當的輸入，諸如以便能夠實現傳輸軸的輸入/輸出，並且構造為使得允許扇形葉片沿流體流撞擊葉片的方向移動。

因此，在操作期間，根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統從移動的流體接收能量。例如，該系統構造為從風接收風能或者可替換地，構造為從海洋或者河水水流接收能量。同時，對於逆向操作的原理，具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統能夠充當用於生成能量的驅動構件，尤其依靠例如連接至傳輸軸的電動機而供給能量至葉片。因此，具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統執行中間機構的任務，能夠將流體擁有的動能傳輸至軸，或者相反地，能夠將軸擁有的機械能量傳輸至流體。

更精確地，使用具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的第一實施例，第一葉片接合流體因此接收或者傳輸為了運動的目的有用的推力，第一葉片不被其他葉片影響。實際上，由於第二葉片相對於第一葉片異相90°，因此第二葉片沿平行於流體的方向定位，因此，第二葉片不接收也不傳輸推力，即其被卸載。當第一葉片已經旋轉而沿平行於流體的方向時，第二葉片變得垂直於流體，進入作業步驟並且變得準備好用於增壓。

基本上，由於每個葉片使用0°-90°增加的弧形以及由於葉片自身之間不相互作用，所以它們均受到流體的更大流動，結果，系統具有更高效率。

圖7示出了具有多個扇形葉片305的第三實施例300。支撐結構306支撐象限c-a中的垂直葉片305以及象限c-b中的第二水平片305，其聯接至(例如，分別依靠齒座309da和309ea螺紋連接至)系統300的象限c-a的錐形齒輪309d以及系統300的象限c-b的錐形齒輪309e。在該構造中，銷312的軸線yl與齒輪309d和309e的軸線重合併且被移相90°，例如象限c-b中的軸線yl垂直布置，象限c-a中的軸線yl水平布置並且進入紙面。

在操作期間，考慮系統300的同步組303具有的水平軸線x，葉片305僅佔據上半空間，每個葉片305從象限c-a通向象限c-b進行軌道運動。實際上，每個葉片305相對於與齒輪309d或者309e集成在一起的軸線y1旋轉，齒輪309d或者309e又在齒輪310上繞軸302的軸線旋轉，依靠連接銷312，軸302的軸線重合於軸線x。如果x軸線是垂直的，則葉片305將僅在右半空間b中或者僅在左半空間a中。這引起每個葉片305始終受到的流體流大於用於轉換能量的當前系統受到的流體流。

有利地，根據本發明，葉片305構造為接收流體的推力，或者反之亦然，其將流體的推力傳輸至流體，用於0°-180°的整個角度範圍。

有利地，根據本發明的一個方案，該系統能夠包括：單個扇形葉片305，例如其經由與齒座309da螺紋連接的端部連接至右半空間b中的齒輪309e；以及平衡錘，其相對於左半空間a中的葉片305放置在90°處並且位於軸線yl上。

圖8示出了第四實施例400，其中，支撐結構406支撐第一上部葉片405和第二下部葉片405，其被剛性連接，例如依靠端部螺紋連接至錐形齒輪409d的齒座409da。

葉片405布置成使得它們具有的支撐結構406彼此隔180°並且支撐結構406的表面法線彼此隔90°，例如一個指向左邊，而一個離開紙面，一個布置在半空間c-a中而另一個布置在半空間d-a中。

錐形齒輪409d、錐形齒輪409e和軸402經由銷412聯接，相對於軸402的軸線y2一起旋轉，同時，錐形齒輪409d和409e相對於其自身軸線x2在與組403一體的錐形齒輪410上旋轉。因此在操作期間，放置在軸402左邊的一對葉片405佔據右半空間b，在該空間中進行軌道運動，因為y2軸線是垂直的。如果y2是水平的，那麼葉片405會佔據上半空間c或者下半空間d，這取決於情況。

根據本發明的一個方案，系統能夠包括：上半空間c中的單個扇形葉片405，例如其經由螺紋連接至齒座409da的端部連接至左半空間a中的齒輪409d；以及平衡錘，其相對於下半空間d中的葉片405放置在180°處，其連接至齒輪409d的齒座409da。

根據本發明的另一方案，第四實施例僅包括一對左葉片。

根據本發明的另一方案，系統400能夠包括一對右葉片和在軸402的左邊的一對葉片。

更詳細地，如圖9a-9b所示，以4個步驟展示了具有單對葉片405的系統400的操作，例如，步驟1代表這樣的構造，一對葉片405放置在處於垂直位置的軸402的左邊，即第一葉片405定位在半空間c中並且定向成表面法線在左邊，第二葉片405定位在半空間d中並且定向成表面法線離開紙面。軸402繞軸線y2的90°旋轉涉及進入步驟2，在步驟2，一對葉片405布置成水平，第一葉片405在半空間b中位於軸的右邊並且表面法線離開紙面，第二葉片405在半空間a中位於軸402的左邊並且表面法線朝向下方。還注意到的是，在從步驟1過渡至步驟2期間，第一葉片405從半空間a移動至半空間b，並且第二葉片405定位在半空間a中。從步驟2向前，直到返回至開始條件，即返回至步驟1，第一葉片405將在半空間b中移動，第二葉片405將在半空間a中移動。軸402繞軸線y2進一步旋轉90°涉及從步驟2進入步驟3。在步驟3，一對葉片405返回為垂直，第二葉片405在半空間c中且表面法線離開紙面，第一葉片405在半空間d中並且其表面法線朝向左邊。在軸402繞軸線y2進一步旋轉90°時，系統從步驟3進入步驟4，在步驟4，一對葉片405返回水平位置。第一葉片405在半空間b中在軸402的右邊，其表面法線離開紙面，第二葉片405在半空間a中軸的左邊，其表面法線面向上方。依靠軸402繞軸線y2的進一步旋轉90°，系統從步驟4進入步驟1，恢復初始操作狀態。

還在該第四實施例中，葉片405是垂直的(兩個法線呈90度)。

有利地，根據本發明，軸線x、x2和y1、y2能夠分別與單獨平面c-d以及a-b一致。

有利地，根據本發明，在具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的所有實施例中，葉片和傳輸軸在操作期間具有相同角速率。

有利地，根據本發明，在具有繞轉軸的用於轉換能量的系統的所有實施例中，支撐結構能夠為輪廓形狀。

有利地，根據本發明，具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統還能夠使用在工業用或家用的混合機器中，從而允許更有效的混合以及合併混合物以進行製備。

因此，根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統允許交替地定向扇形葉片，每個扇形葉片在其自身分配的空間，並且以自動方式沿流體的方向，因而可在接收以及傳輸上都最大化能量效率。

根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統的另一優勢是簡化構造以及組裝。

此外，根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統具有較低成本。

最後，根據本發明的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統是萬能的並且可重新配置，能夠改變扇形葉片以及傳輸及同步器件的數量。

最後，清楚的是，正如附隨的權利要求中限定的，此處描述的以及示出的具有軌道運行軸的用於轉換能量的系統能夠修改以及改變，這並不超出本發明的保護範圍。