專利名稱：流體動力機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械制造技術領域，尤其是一種能將風能、水能等的流體動能轉(zhuǎn)化為機械能的機械設備。
背景技術：
現(xiàn)有技術中將流體動能轉(zhuǎn)換為機械能的動力機械裝置大多數(shù)是采用葉輪等類似帶葉片的轉(zhuǎn)子結(jié)構來響應流體的流動而輸出轉(zhuǎn)動的機械能量。這種葉輪在流體中轉(zhuǎn)動時，葉輪上的葉片在轉(zhuǎn)動過程中的傾角是保持不變的，葉輪回轉(zhuǎn)面積占用流體通道大，通道流體動能的利用率低。為了克服上述問題，本申請人實用新型了一種舵向變?nèi)~輪機，并在2011年6月20日提交了中國專利申請，其申請公開號為CN102251920A，該舵向變?nèi)~輪機包括有輸出軸、葉片、空心軸和機座，空心軸套接在輸出軸外，輸出軸上部伸出段固定連接有支撐板，該支撐板通過轉(zhuǎn)動軸承裝有至少兩根中心段相互交叉的葉片軸，每根葉片軸上固定有兩片葉片，兩葉片所的葉面朝向互相垂直，空心軸外通過軸承套有套筒，該套筒上裝有改變·葉片傾斜角度的撥葉裝置以及風舵，空心軸上設有用于鎖定所述套筒的孔板，葉片軸上裝鎖葉裝置。該舵向變?nèi)~輪機驅(qū)動葉片軸繞其軸線轉(zhuǎn)動的撥葉裝置是由固定于葉片軸上的錐形齒輪和固定于鎖定盤上的弧形齒條相配合來調(diào)節(jié)葉片傾角的，當葉片軸繞輸出軸轉(zhuǎn)動至需要葉片軸轉(zhuǎn)動時所處的弧形齒條一端起始位置的上方時，葉片軸上的錐形齒輪開始與弧形齒條開始嚙合，葉片軸繞輸出軸轉(zhuǎn)動時在經(jīng)過弧形齒條的嚙合行程中完成自轉(zhuǎn)，從而改變?nèi)~片軸上的葉片傾角，自轉(zhuǎn)完成后，葉片軸的錐齒輪與弧形齒條相脫離，然后再通過鎖葉裝置鎖定葉片傾角位置直至下一次換向。上述結(jié)構葉片軸相對于自身軸線由不轉(zhuǎn)動到嚙合轉(zhuǎn)動的啟動過程很突然，啟動加速度大，在錐形齒輪與弧形齒條嚙合起始瞬間所產(chǎn)生的沖擊非常大，不僅傳動噪音大，加快錐形齒輪和弧形齒條的磨損速度，而且葉片軸轉(zhuǎn)動后還需要鎖定機構來限定葉片軸的轉(zhuǎn)動角。另外，這種舵向變?nèi)~輪機由于裝設舵板的機件與驅(qū)動葉片軸轉(zhuǎn)動的弧形齒條固定連接，弧形齒條受到葉片軸作用力使裝設舵板的機件本身受到一個繞輸出軸轉(zhuǎn)動的作用力，因此，僅靠舵板來確定迎風方向不準確，會影響葉片軸在合理位置轉(zhuǎn)動以獲得最大驅(qū)動效能。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種流體動力機，這種流體動力機可以解決現(xiàn)有的可自動改變?nèi)~片迎風面的流體動力裝置存在的傳動沖擊大和運行不平穩(wěn)的問題。為了解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是本流體動力機包括有裝在空心軸中的輸出軸，所述輸出軸上固定連接有葉片軸架，所述葉片軸架上至少安裝有兩根同軸設置在所述輸出軸兩側(cè)，沿所述輸出軸徑向伸出的葉片軸；分別裝在這兩根葉片軸上的主驅(qū)動葉片它們的葉面朝向相互垂直；所述空心軸外通過舵板鉸接件連接有舵板，所述空心軸和所述舵板鉸接件之間裝有由鎖銷和設有多個鎖銷孔的孔板構成的舵板方向鎖定裝置，所述鎖銷上設有鎖銷齒條，所述舵板鉸接件上鉸接有設有吊板齒輪的驅(qū)動吊板，所述鎖銷齒條與所述吊板齒輪嚙合連接，所述每一根葉片軸通過葉片驅(qū)動齒輪與裝在所述葉片軸架上的活動齒條嚙合連接；所述舵板鉸接件固定連接有凸輪，所述凸輪的輪面外設有兩個固定連接在所述活動齒條上的凸輪驅(qū)動銷。上述流體動力機技術方案中，更具體的技術方案還可以是所述葉片軸有四根；在所述輸出軸的圓周方向上，相鄰兩根葉片軸的軸向相互垂直；所述舵板鉸接件上固定連接有設在所述舵板一側(cè)的平衡板；每一對同軸設置的兩根所述葉片軸通過葉片軸接頭相互連接；在每一根葉片軸上靠近所述輸出軸的一端和遠離所述輸出軸的一端的相對兩側(cè)均裝有與所述主驅(qū)動葉片葉面朝向不同的副驅(qū)動葉片，其中同一側(cè)中的各塊所述副驅(qū)動葉片的葉面朝向相同，不同一側(cè)的所述副驅(qū)動葉片之間的葉面朝向相互垂直。由于采用了上述技術方案，本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果I、由于與葉片軸上的齒輪相嚙合的活動齒條是裝在與輸出軸一同轉(zhuǎn)動的葉片軸 架上，活動齒條是與葉片軸上的齒輪保持常嚙合狀態(tài)，而活動齒條的運動是由與舵板鉸接件固定連接的凸輪推動，而且活動齒條和葉片軸的轉(zhuǎn)動可以根據(jù)凸輪輪面曲線的設置設定其轉(zhuǎn)動加速的緩急，因此，活動齒條和葉片軸的轉(zhuǎn)動可以避免現(xiàn)有技術那種齒輪和齒條不斷離合的沖擊，具有運行穩(wěn)定，可靠性高使用壽命更長的優(yōu)點。2、通過凸輪輪面設置還控制活動齒條和葉片軸的轉(zhuǎn)動的結(jié)構，還可以由凸輪輪面設置來限定葉片軸繞其軸線轉(zhuǎn)動的角度，甚至可以限定葉片軸繞其軸線的轉(zhuǎn)動停止在某個需要的位置，即鎖定葉片軸自轉(zhuǎn)角度，而不需要另外對葉片軸設置限位裝置。3、在舵板鉸接件上固定連接有設在舵板一側(cè)的平衡板，可以使舵板朝向流體下游方向，使葉片能更加準確、迅速地調(diào)整到最佳迎流位置，達到迎流面的迎流面積最大、逆流面的受流面積最小的狀態(tài)，可以獲得較高的流體動能利用率。4、由于增設了副驅(qū)動葉片，可以通過流體對副驅(qū)動葉片的作用力來驅(qū)動動葉片軸的自轉(zhuǎn)，并且能夠充分利用葉片軸近端外的流體動能，因此不僅可以可以加大葉片的受風面積，提高流體動能的利用率，而且可以減小凸輪驅(qū)動銷與凸輪輪面的作用力，從而有效減小二者間的磨損。

圖I是本實用新型流體動力機的外觀示意主視圖。圖2是如圖I所示視圖的左視圖。圖3是如圖I所示視圖的俯視圖。圖4是本實用新型流體動力機機械傳動部分的結(jié)構示意圖。圖5是如圖4所示視圖的左視圖。圖6是如圖4所示A-A方向的剖視圖。圖7是如圖4所示B-B方向的剖視圖。圖8是如圖4所示C-C方向的剖視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳述本實施例包括有機座1，空心軸2，平衡板3，孔板4，舵板鉸接件5，葉片軸架6，葉片軸A7-1，葉片軸B7-2，主驅(qū)動葉片8，副驅(qū)動葉片9，舵板10，吊板齒輪11，鎖銷12，擺桿13，驅(qū)動吊板14，輸出軸15，凸輪16，葉片軸接頭A17-1，葉片驅(qū)動齒輪A17-11，葉片軸接頭B17-2，葉片驅(qū)動齒輪B17-21，雙齒活動齒條18-1，單齒活動齒條18-2，凸輪驅(qū)動銷19，導向輪20，防塵罩21。圖I至圖5所示的流體動力機包括有輸出軸15、主驅(qū)動葉片8、空心軸2和機座1，空心軸2焊裝于機座I上，輸出軸15套接在空心軸2內(nèi)，空心軸2外通過軸承套有套筒形的舵板鉸接件5，輸出軸15上部伸出段固定連接有葉片軸架6，葉片軸架6上安裝有四根沿輸出軸徑向伸出的葉片軸，葉片軸通過軸承穿設于葉片軸架6上并可自轉(zhuǎn)，這四根葉片軸包括了在輸出軸相對兩側(cè)同軸設置的兩根葉片軸A7-1和兩根同軸設置在輸出軸兩側(cè)的葉片軸B7-2，葉片軸A7-1和葉片軸B7-2的軸向相互垂直，每根葉片軸上均安裝有一主驅(qū)動葉片8，分別裝在兩根同軸設置的葉片軸上主驅(qū)動葉片8的葉面朝向相互垂直；在葉片軸架6與舵板鉸接件5之間設置有凸輪16，凸輪16固定于舵板鉸接件5上，凸輪16與葉片軸傳動連接。如圖4、圖5、圖8所示，每一對同軸設置的兩根葉片軸通過葉片軸接頭相互連接，葉片軸接頭上設有葉片驅(qū)動齒輪。葉片軸接頭包括葉片軸接頭A17-1和葉片軸接頭B17-2，兩根葉片軸A7-1的一端分別插入并焊接固定于葉片軸接頭A17-1的兩端，葉片軸B7-2的一端分別插入并焊接固定于葉片軸接頭B17-2的兩端，葉片軸接頭A17-1和葉片軸接頭B17-2在·中心段相交，相交處為1/4軸的結(jié)構，這種結(jié)構能實現(xiàn)接頭的相互轉(zhuǎn)動。葉片軸接頭A17-1上加工有葉片驅(qū)動齒輪A17-11 ;葉片軸接頭B17-2的中段加工有齒輪，銑去3/4后剩余1/4齒輪形成葉片驅(qū)動齒輪B17-21。如圖4至圖8所示，葉片軸架6的底面開設有四個長孔，葉片軸A7-1、葉片軸B7-2的軸線方向分別對應設置兩個長孔，長孔內(nèi)穿設有凸輪驅(qū)動銷19，葉片軸架6通過凸輪驅(qū)動銷19活動連接有雙齒活動齒條18-1和單齒活動齒條18-2，雙齒活動齒條18-1的移動方向與葉片軸A7-1的軸線相垂直，單齒活動齒條18-2的移動方向與葉片軸B7-2的軸線相垂直；雙齒活動齒條18-1的中間段為方形架，方形架的相對邊上加工有兩段齒條，該兩段齒條分別與葉片軸接頭A17-1上的葉片驅(qū)動齒輪A17-11相嚙合，嚙合的行程為1/4的葉片驅(qū)動齒輪A17-11 ;單齒活動齒條18-2的中間段加工有一段與葉片軸接頭B17-2上的葉片驅(qū)動齒輪B17-21相嚙合的齒條；在方形架加工有齒條的兩側(cè)邊開有避位口，單齒活動齒條18-2穿過避位口以避免移動時與雙齒活動齒條18-1產(chǎn)生干涉。優(yōu)選的，為減小摩擦和保證平穩(wěn)移動，在各活動齒條的下端面以及下端面分別架設有若干導向輪20。如圖4至6、圖8所示，雙齒活動齒條18-1和單齒活動齒條18-2均連接有兩個凸輪驅(qū)動銷19，凸輪16置于凸輪驅(qū)動銷19之間，每根活動齒條上的兩個凸輪驅(qū)動銷19均與凸輪16的輪面滾動接觸；凸輪16的徑向廓線由同心的小圓弧廓線、大圓弧廓線以及連接小圓弧廓線與大圓弧廓線的兩個換向弧廓線組成，齒輪弧段與活動齒條上的齒條相嚙合的行程與凸輪16的升程相等；凸輪16轉(zhuǎn)動時徑向廓線的變化推動凸輪驅(qū)動銷19移動，從而帶動雙齒活動齒條18-1和單齒活動齒條18-2作直線往復運動，同時活動齒條在齒條和齒輪弧段的嚙合作用下帶動葉片軸接頭轉(zhuǎn)動，葉片軸隨葉片軸接頭轉(zhuǎn)動，以達到主驅(qū)動葉片8換向的目的。如圖I、圖2、圖4所示，舵板鉸接件5上固定有舵板10和平衡板3，平衡板3與主驅(qū)動葉片8相錯開避免葉輪轉(zhuǎn)動時發(fā)生干涉，平衡板3的板面垂直朝向所述舵板10，平衡板3的大小與主驅(qū)動葉片8的大小相同；舵板鉸接件5上安裝有舵板方向鎖定裝置，在空心軸2上接近舵板鉸接件5下端的位置處焊接有設有多個鎖銷孔的孔板4，舵板方向鎖定裝置包括吊板齒輪11、鎖銷12、擺桿13、驅(qū)動吊板14，吊板齒輪11鉸接于固裝在舵板鉸接件5上的板子上，擺桿13的兩端分別與吊板齒輪11和隨流體流向擺動的驅(qū)動吊板14固定連接，鎖銷12上設有鎖銷齒條，吊板齒輪11與鎖銷齒條相嚙合；鎖銷12可上下移動，孔板4上開有若干銷孔，鎖銷12可插入銷孔內(nèi)實現(xiàn)鎖定。進一步的，如圖I至圖3所示，在每一根葉片軸上靠近輸出軸15的一端和遠離輸出軸15的一端的相對兩側(cè)均裝有與主驅(qū)動葉片8葉面朝向不同的副驅(qū)動葉片9，及每一根葉片軸上均安裝有四個副驅(qū)動葉片9，其中同一側(cè)中的各塊副驅(qū)動葉片9的葉面朝向相同，不同一側(cè)的副驅(qū)動葉片9之間的葉面朝向相互垂直。優(yōu)選的，每一根葉片軸上副驅(qū)動葉片9和主驅(qū)動葉片8的葉面朝向均呈45°角設置。進一步的，如圖6所示，凸輪16的換向弧廓線的兩端與凸輪16回轉(zhuǎn)中心的連線形成的夾角為直角，小圓弧廓線以及大圓弧廓線的圓心角均為直角，齒輪弧段與活動齒條相嚙合的行程是使葉片軸轉(zhuǎn)動1/4圓周的距離，這樣，凸輪16轉(zhuǎn)動90°時，各葉片軸也同步轉(zhuǎn)動90°，如此可減小活動齒條在凸輪16上的運動慣性，減小慣性作用引起的傳動沖擊，從而有效降低慣性作用造成的能量消耗。 進一步的，如圖I、圖4、圖6所示，葉片軸架6為制成封閉筒體狀的框筒結(jié)構，舵板鉸接件5上還連接有防塵罩21，可將主要的傳動部件全都包覆起來，以避免部件被腐蝕，延長其使用壽命。本實用新型的流體動力機不僅適用于風能的利用，而且也適用于水能的利用，下面以風能的利用為例進行說明。工作時，若吹北風，舵板10在北風作用下自動確定風向并通過舵板鉸接件5轉(zhuǎn)向南面風尾處，在確定風向的過程中，主驅(qū)動葉片8、葉片軸A7-1、葉片軸B7-2和葉片軸架6組成的葉輪亦隨風轉(zhuǎn)動而對舵板10定位產(chǎn)生影響，而舵板鉸接件5上的平衡板3同時受到北風的作用力而減小了該種影響，使舵板10的定向更為準確。當風力足夠大時，驅(qū)動吊板14揚起使吊板齒輪11轉(zhuǎn)動，吊板齒輪11將鎖銷12向下?lián)軇?，使鎖銷12插入孔板4的銷孔內(nèi)，從而鎖定舵板鉸接件5和凸輪16的位置，此時凸輪16的小圓弧廓線中點和大圓弧廓線中點的連線與風向相垂直，以輸出軸15為回轉(zhuǎn)中心，將北邊定為順時針旋轉(zhuǎn)的起始角度，則凸輪16在45° 135°和225° 315°的徑向廓線不發(fā)生變化，而在其它角度范圍內(nèi)的徑向廓線會產(chǎn)生一個升程變化。葉輪順時針轉(zhuǎn)動，主驅(qū)動葉片8在順風面的45° 135°范圍內(nèi)的葉面與地面垂直,并在90°位置處葉片8的迎風面垂直迎風，使主驅(qū)動葉片8迎風面受風力最大；而同軸設置的另一根葉片軸上的主驅(qū)動葉片8則旋轉(zhuǎn)至逆風面，該主驅(qū)動葉片8在逆風面的225° 315°范圍內(nèi)的葉面與地面平行，此時該主驅(qū)動葉片8的阻風面積最小，順風面主驅(qū)動葉片8和逆風面主驅(qū)動葉片8的力矩差最大，從而加快了葉輪的轉(zhuǎn)動速度。當葉片軸繞輸出軸15回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)至順風面的135°后，葉片軸經(jīng)葉片軸架6帶動凸輪驅(qū)動銷19滾動至凸輪16徑向廓線開始變化的范圍，凸輪驅(qū)動銷19隨著凸輪16徑向廓線的變化在葉片軸架6的長孔內(nèi)移動，并帶動相應的活動齒條作直線運動，活動齒條通過齒條和齒輪弧段的嚙合作用下帶動葉片軸轉(zhuǎn)動，隨后葉片軸繞輸出軸15回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)90°并同步自轉(zhuǎn)90°，使主驅(qū)動葉片8從順風面的葉面與地面垂直的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成至逆風面的葉面與地面平行的狀態(tài)，同軸設置的另一根葉片軸上的的主驅(qū)動葉片8換向則是從逆風面的葉面與地面平行的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成至順風面的葉面與地面垂直的狀態(tài)。如此周而復始，動力機可獲得最大的動力。[0026]上述實施例僅是對本實用新型的較佳實施方式進行描述，并不是對本實用新型范 圍的限制，本領域的普通技術人員對上述描述進行的潤飾或等同替換，均屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種流體動力機，包括有裝在空心軸中的輸出軸，所述輸出軸上固定連接有葉片軸架，所述葉片軸架上至少安裝有兩根同軸設置在所述輸出軸兩側(cè)，沿所述輸出軸徑向伸出的葉片軸；分別裝在這兩根葉片軸上的主驅(qū)動葉片它們的葉面朝向相互垂直；所述空心軸外通過舵板鉸接件連接有舵板，所述空心軸和所述舵板鉸接件之間裝有由鎖銷和設有多個鎖銷孔的孔板構成的舵板方向鎖定裝置，所述鎖銷上設有鎖銷齒條，所述舵板鉸接件上鉸接有設有吊板齒輪的驅(qū)動吊板，所述鎖銷齒條與所述吊板齒輪嚙合連接，其特征在于所述每一根葉片軸通過葉片驅(qū)動齒輪與裝在所述葉片軸架上的活動齒條嚙合連接；所述舵板鉸接件固定連接有凸輪，所述凸輪的輪面外設有兩個固定連接在所述活動齒條上的凸輪驅(qū)動銷。
2.根據(jù)權利要求I所述的流體動力機，其特征在于所述葉片軸有四根；在所述輸出軸的圓周方向上，相鄰兩根葉片軸的軸向相互垂直；所述舵板鉸接件上固定連接有設在所述舵板一側(cè)的平衡板。
3.根據(jù)權利要求2所述的流體動力機，其特征在于每一對同軸設置的兩根所述葉片軸通過葉片軸接頭相互連接；所述葉片驅(qū)動齒輪設在所述葉片軸接頭上。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的流體動力機，其特征在于在每一根葉片軸上靠近所述輸出軸的一端和遠離所述輸出軸的一端的相對兩側(cè)均裝有與所述主驅(qū)動葉片葉面朝向不同的副驅(qū)動葉片，其中同一側(cè)中的各塊所述副驅(qū)動葉片的葉面朝向相同，不同一側(cè)的所述副驅(qū)動葉片之間的葉面朝向相互垂直。
專利摘要本實用新型公開了一種流體動力機，包括有空心軸、輸出軸、葉片軸架、葉片軸、主驅(qū)動葉片、套筒、舵板和舵板方向鎖定裝置，所述每一根葉片軸通過葉片驅(qū)動齒輪與裝在所述葉片軸架上的活動齒條嚙合連接；所述舵板鉸接件固定連接有凸輪，所述凸輪的輪面外設有兩個固定連接在所述活動齒條上的凸輪驅(qū)動銷；所述舵板鉸接件上固定連接有設在所述舵板一側(cè)的平衡板。相比于現(xiàn)有技術，本動力機的傳動沖擊小，運行穩(wěn)定，可靠性高，結(jié)構更加合理，便于制造、安裝和維護，使用壽命更長，鎖葉結(jié)構簡單、可靠，流體流向定位更為準確，提高了流體流力的有效利用率和動力機的功率。
文檔編號F03D1/06GK202579026SQ20122021145
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權日2012年5月11日
發(fā)明者廖寶書 申請人:廖寶書