專利名稱：滾動流體機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由一設(shè)置有一入口和至少一個出口噴嘴的流體存儲箱構(gòu)成的滾動流體機。
背景技術(shù)：
前蘇聯(lián)發(fā)明證書號941665中揭示了一種包括有一其中制成收縮出口的校流流道的液壓馬達(dá)。在收縮出口的軸線上有一球面轉(zhuǎn)子安裝在一軸上。該球面轉(zhuǎn)子連接于一起動馬達(dá)。
開始運轉(zhuǎn)時，先是使軸轉(zhuǎn)動，并以這種方式使球面轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，使在收縮出口內(nèi)繞球面流動的流體流以這種方式旋轉(zhuǎn)。由于流體與球面轉(zhuǎn)子表面之間的摩擦，旋轉(zhuǎn)的流體流使球面轉(zhuǎn)子保持旋轉(zhuǎn)。必須強調(diào)，在任何情況下，該球面轉(zhuǎn)子都不是在該收縮出口的壁上滾動。
該實施例的缺點在于這一事實，即這種液壓馬達(dá)在沒有輔助起動馬達(dá)的情況下無法投入運轉(zhuǎn)。
另一前蘇聯(lián)發(fā)明證書號1701971中揭示了一種用安裝在收縮出口中的螺旋葉片代替起動馬達(dá)的類似液壓馬達(dá)。
該實施例也不能被想像為其轉(zhuǎn)子在收縮出口的壁上滾動。
在實踐中發(fā)現(xiàn)，圍繞所描述類型的轉(zhuǎn)子的流動會引起不必要的損失。這就是為什么要探索一種更適合的高效率流體機的實施例的原因。
發(fā)明的揭示所述目的通過本發(fā)明的一種由一設(shè)置有一入口和至少一個出口噴嘴的流體儲箱構(gòu)成的滾動流體機來實現(xiàn)，其原理在于這一事實，即在出口噴嘴區(qū)域中，在保持裝置上，安裝有至少一個呈旋轉(zhuǎn)體形狀的滾動轉(zhuǎn)子。
本發(fā)明的滾動流體機能有效地利用流動流體的功率，這種流動流體不僅可以是液體，而且可以是氣體以及液體和氣體的昆合物。尤其是通過減少這種轉(zhuǎn)子在流體中滾動時產(chǎn)生的阻力來達(dá)到一個更高的效率。該流體機甚至在流體被機械顆粒嚴(yán)重污染的情況下也能工作。而且更換磨損零件非常容易。
為提高效率，如用一大直徑的平面將轉(zhuǎn)子分成具有不同容量的兩個部分是有好處的，其中，靠近出口噴嘴的轉(zhuǎn)子第一部分大于與出口噴嘴反向相對的轉(zhuǎn)子第二部分。
按照本發(fā)明的一個較佳實施例，轉(zhuǎn)子第二部分的容量可等于零，而轉(zhuǎn)子第一部分的至少一部分表面可為一球面。
按照本發(fā)明的另一個較佳實施例，整個轉(zhuǎn)子可為一球面的。
為適當(dāng)利用流動介質(zhì)，如保持裝置由一布置在轉(zhuǎn)子后面的出口噴嘴中的軸承區(qū)域構(gòu)成、或該保持裝置由一在一支架中轉(zhuǎn)動并將轉(zhuǎn)子保持在出口噴嘴的軸線上的軸構(gòu)成、并且該軸至少在一規(guī)定部分為柔性的是有好處的。
按照本發(fā)明的再一個較佳實施例，該保持裝置由一在一支架中轉(zhuǎn)動并將轉(zhuǎn)子保持在出口噴嘴軸線外的曲軸構(gòu)成。
為容易傳遞增大的功率，如轉(zhuǎn)子裝設(shè)有磁鐵，且與其相對地在出口噴嘴中安裝有磁鐵線圈是有好處的，或者相反，轉(zhuǎn)子裝設(shè)有磁鐵線圈，而與其相對地在出口噴嘴中安裝有磁鐵，歸根到底，轉(zhuǎn)子是一能實現(xiàn)發(fā)動機作用的上游管球式渦輪。
從運動學(xué)的觀點來說，在一些實施例中，為改變流體機的功能，將轉(zhuǎn)子以一種非旋轉(zhuǎn)方式安裝、而將出口噴嘴以一種滑動方式安裝在一垂直于流動方向的平面內(nèi)是有好處的。
為做成一個泵，可以將轉(zhuǎn)子連接于一驅(qū)動裝置。
附圖簡單說明以下通過


本發(fā)明的滾動流體機，其中圖1是本發(fā)明之滾動流體機的一實施例的示意圖；圖2是轉(zhuǎn)子的一實施例的示意圖；圖3是轉(zhuǎn)子的又一實施例的示意圖；圖4是本發(fā)明之滾動流體機的又一實施例；圖5是本發(fā)明之滾動流體機的又一實施例；圖6是本發(fā)明之滾動流體機的又一實施例；圖7是本發(fā)明之滾動流體機的適用于增大電功率的又一實施例；圖8是本發(fā)明之滾動流體機的適用于獲得電功率的又一實施例；圖9是滾動流體機的適用于增大電功率的又一實施例；圖10是安裝在一自由流動中的滾動流體機；圖11是安裝在一管道中的滾動流體機；圖12是起一個泵的作用的滾動流體機；
圖13是本發(fā)明之滾動流體機的帶有一球面轉(zhuǎn)子的一實施例。
本發(fā)明的實施方式如圖1所示，滾動流體機包括一金屬儲水箱1，其上部設(shè)有一入口2，下部設(shè)有一收縮出口狀的出口噴嘴3。儲箱1的上部固定有一其中有一轉(zhuǎn)動軸11的支架14，軸的下部是彈性的。軸11上在出口噴嘴3的高度上安裝有一由塑料制成的轉(zhuǎn)子5。轉(zhuǎn)子5是一旋轉(zhuǎn)體，并由直徑最大的平面6將其容量分成兩部分。在平面6下面的轉(zhuǎn)子5的第一部分9的容量比轉(zhuǎn)子5的第二部分10的大。圖13示出了一類似的實施例，其區(qū)別僅在于這種情況中轉(zhuǎn)子5是球面的。
經(jīng)入口2供入儲箱1的水從儲箱1經(jīng)出口噴嘴3流出，流出的水流使轉(zhuǎn)子5沿出口噴嘴3的壁以一圓周運動方式開始滾動。借助軸11的柔性部分使轉(zhuǎn)子5能沿出口噴嘴3的內(nèi)壁滾動?？蓪⑥D(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)運動用于驅(qū)動各種工具，或者通過軸11傳動例如一未示出的電功率發(fā)生裝置。
保持裝置4當(dāng)然也可安裝在轉(zhuǎn)子5下面，如圖5所示。該實施例的功能與上述實施例相同。
如果直徑最大的平面6以上的轉(zhuǎn)子5的第二部分10的容量近似于零，則可達(dá)到最大效率。圖2示出了該實施例的理想情況，其中轉(zhuǎn)子5是一半球體，以使直徑最大的平面以上的第二部分10的容量為零。
靠近出口噴嘴3的轉(zhuǎn)子5的第一部分9當(dāng)然不必為半球狀的。在圖3中示出為一截頭球狀。一般來說，如為一旋轉(zhuǎn)體如一橢圓球體即可。在圖3中，轉(zhuǎn)子5的第二部分10被表示為橢圓球體的一部分。轉(zhuǎn)子的第二部分10的容量大大小于第一部分9的容量。當(dāng)然，轉(zhuǎn)子5可以是中空的。
圖4示出了滾動流體機的一實施例，其中，保持裝置4包括相對于流動方向而言固定在轉(zhuǎn)子5后面的出口噴嘴3中的支承區(qū)域8。由塑料制成的轉(zhuǎn)子5的第一部分9為半球狀，而第二部分10則為部分橢圓球狀。
轉(zhuǎn)子5是以一種自由方式安裝在支承區(qū)域8上，以使它在流體流過出口噴嘴3時在出口噴嘴3的壁上滾動。轉(zhuǎn)子5的上述形狀可保證轉(zhuǎn)子5因其第一部分9體積較大而永久地朝向出口噴嘴3。
支承區(qū)域8的高度可通過一未示出的調(diào)整裝置加以調(diào)整。
利用以這種方式獲得的功率的一種可能性是在轉(zhuǎn)子內(nèi)安裝一磁鐵系統(tǒng)12，然后在其同一高度上，在出口噴嘴3的壁內(nèi)安裝一磁鐵線圈系統(tǒng)13。
轉(zhuǎn)子5的滾動使磁鐵12與線圈13之間產(chǎn)生一相對運動，結(jié)果產(chǎn)生感應(yīng)電流。
圖6示出了本發(fā)明的滾動流體機的另一實施例，其中，轉(zhuǎn)子5由一曲軸15支承。曲軸15在支架14中轉(zhuǎn)動，支架的中心線與出口噴嘴3的軸線同軸。支架14可設(shè)置在出口噴嘴3的下面(如圖6所示)或出口噴嘴3的上面(與圖1中的實施例類似)。轉(zhuǎn)子5在曲軸15上轉(zhuǎn)動。選擇曲軸15的曲柄長度以使轉(zhuǎn)子5可與出口噴嘴3的壁接觸，并由流經(jīng)出口噴嘴3的流體流提供動力而沿壁滾動。作用在曲軸15上的扭矩可用于驅(qū)動一電流發(fā)生裝置。
按照如圖7所示的實施例(類似地如圖4所示的實施例)，也可以用這樣的方式來利用增大的功率，即在轉(zhuǎn)子5上裝設(shè)一磁鐵系統(tǒng)12，同時在其同一高度上，在出口噴嘴3的壁上安裝磁鐵線圈13，其中，電流將由于轉(zhuǎn)子5的滾動而被感生。
圖8示出的實施例與圖7的實施例類似，其區(qū)別在于，磁鐵12和線圈13的位置被相互交換了，因而感生電流將從轉(zhuǎn)子5流出。
圖9示出的實施例與圖6的實施例類似。圖9實施例的轉(zhuǎn)子5表示為一所謂“繞流發(fā)電機”(flowed-round generator)16，其中，磁鐵線圈13和磁鐵12均安裝在轉(zhuǎn)子5中。通過例如一未示出的行星齒輪機構(gòu)可使線圈3和磁鐵12之間產(chǎn)生較快的相對運動。
本發(fā)明之滾動流體機的所有上述實施例的儲箱1不必僅是一水箱。上述儲箱1可通過例如對一河流或小溪的水流筑壩攔擋而形成，如圖10所示。
儲箱1也可以是例如水管17的一部分，如圖11所示。水管17內(nèi)的水流方向用箭頭表示。水管17內(nèi)的水流使轉(zhuǎn)子5以與上述實施例相同的方式旋轉(zhuǎn)。同時，該水流將轉(zhuǎn)子5壓向支承區(qū)域8。磁鐵線圈13中以與上述實施例相同的方式感應(yīng)出電流。
對于如圖11所示的實施例，顯然，本發(fā)明的滾動流體機不僅可以在出口噴嘴3的軸線處于大致垂直位置的情況下依靠液體重力流出而工作，而且只要供至出口噴嘴3的流體有足夠的壓力，其還可在出口噴嘴3的軸線為任意取向的情況下而工作。
流體并非只能是液體，即使介質(zhì)采用氣體甚至氣體和液體的混合物，本流體機也能工作。上述各實施例表明，本發(fā)明的液體機可作為一扭矩源和一電流發(fā)生裝置而工作。
本流體機也可作為一個泵而工作，這一實施例的一個例子如圖12所示。軸11上連接有一驅(qū)動裝置18，該驅(qū)動裝置可以是電動機并通過軸11驅(qū)動轉(zhuǎn)子5。軸11的一部分是柔性的，故當(dāng)轉(zhuǎn)子5旋轉(zhuǎn)時，它即開始在出口噴嘴3的壁上滾動，并以這種方式將流體從儲箱1泵入一空間19內(nèi)。驅(qū)動裝置18可采用一任意的馬達(dá)，甚至可采用一帶有適當(dāng)齒輪機構(gòu)的手動驅(qū)動裝置。
當(dāng)然，熟悉本領(lǐng)域的人員能以使轉(zhuǎn)子5固定而出口噴嘴3滾動的方式來改變本發(fā)明的滾動流體機。對于這種實施例，必須將噴嘴以一種滑動方式安裝在垂直于流動方向的平面中。
權(quán)利要求
1．一種包括一流體儲箱(1)的滾動流體機，裝設(shè)有一入口(2)和至少一個出口噴嘴(3)，其特征在于，在出口噴嘴(3)區(qū)域中，在保持裝置(4)上，安裝有至少一個旋轉(zhuǎn)體形狀的滾動轉(zhuǎn)子(5)。
2．如權(quán)利要求1所述的滾動流體機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(5)的體積由一直徑最大的平面(6)分成不同容量的兩個部分，其中，靠近出口噴嘴(3)的轉(zhuǎn)子(5)的第一部分(9)大于與出口噴嘴(3)反向相對的轉(zhuǎn)子(5)的第二部分(10)。
3．如權(quán)利要求1或2所述的滾動流體機，其特征在于，所述與出口噴嘴(3)相對反向相對的轉(zhuǎn)子(5)的第二部分(10)的體積等于零。
4．如上述任一權(quán)利要求所述的滾動流體機，其特征在于，至少靠近出口噴嘴(3)的轉(zhuǎn)子(5)的第一部分(9)的一部分表面為球面。
5．如權(quán)利要求1所述的滾動流體機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(5)是球形的。
6．如上述任一權(quán)利要求所述的滾動流體機，其特征在于，所述保持裝置(4)由一設(shè)置在出口噴嘴(3)中在轉(zhuǎn)子(5)后面的支承區(qū)域(8)構(gòu)成。
7．如上述任一權(quán)利要求所述的滾動流體機，其特征在于，所述保持裝置(4)由一在一支架(14)中轉(zhuǎn)動并將轉(zhuǎn)子(5)保持在出口噴嘴(3)的軸線上的軸(11)構(gòu)成，所述軸(11)的至少一規(guī)定部分是柔性的。
8．如權(quán)利要求1至6中之任一項所述的滾動流體機，其特征在于，所述保持裝置(4)由一在一支架(14)中轉(zhuǎn)動并將轉(zhuǎn)子(5)的軸線保持在出口噴嘴(3)之軸線以外的曲軸(15)構(gòu)成。
9．如權(quán)利要求1至8中之任一項所述的滾動流體機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(5)上裝設(shè)有磁鐵(12)，與其相對，在出口噴嘴(3)的壁內(nèi)安裝有磁鐵線圈(13)。
10．如權(quán)利要求1至8中之任一項所述的滾動流體機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(5)裝設(shè)有磁鐵線圈(13)，與其相對，在出口噴嘴(3)的壁內(nèi)安裝有磁鐵(12)。
11．如權(quán)利要求1至8中之任一項所述的滾動流體機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(5)表示為一能實現(xiàn)發(fā)動機(16)作用的上游管球式渦輪。
12．如上述任一權(quán)利要求所述的滾動流體機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(5)以一非旋轉(zhuǎn)方式安裝，而出口噴嘴(3)以一滑動方式安裝在一垂直于流道方向的平面中。
13．如上述任一權(quán)利要求中所述的滾動流體機，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(5)與一驅(qū)動裝置(18)相互連接。
全文摘要
一種包括一流體儲箱(1)的滾動流體機,裝設(shè)有一入口(2)和至少一個出口噴嘴(3),在出口噴嘴(3)區(qū)域中,在保持裝置(4)上,安裝有至少一個表示為旋轉(zhuǎn)體形狀的滾動轉(zhuǎn)子(5)。
文檔編號F03B3/00GK1233315SQ97198771
公開日1999年10月27日 申請日期1997年10月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月17日
發(fā)明者米羅斯拉夫·塞德拉切克, 斯丹尼斯拉夫·霍斯坦 申請人:米羅斯拉夫·塞德拉切克, 斯丹尼斯拉夫·霍斯坦