[发明专利]流体转换器

说明书

技术领域

本发明涉及用于将机械能转化成其他形式的能量，优选电能的装置。业已制作了被称作流体转换器的所述装置，以便它可用于通过其紧凑的设计多种流体介质发电，该设计包括集成的发电机和同样集成的齿轮机构，如果必要，还可以集成轴承系统。在其周边排列有螺旋形推进器叶片的旋转圆锥现在能够通过轴承系统相对所述锥形头上的外壳旋转，整合了所述转速转换装置，能量转换装置，并且密封所述流体介质。

背景技术

用于将风能和水力转化成电能的具有各种大小和设计的涡轮是众所周知的。

其中，包括在DE 297 21 671U1中披露的螺旋桨，它通过水流或移动的空气产生能量，其特征在于具有2-5个固定在空心圆锥上的单旋转螺旋叶片，它可以用所述流体介质冲刷，其螺旋直径等于所述螺旋长度，锥形头的直径为所述螺旋桨直径的一半。

另外，在US 4722665中披露了一种涡轮，它包括采用了齿轮机构和若干发电机的空心圆锥，通过沿所述锥端上的流动方向安装的空心轴将电缆引向外部，并且支撑着所述整个涡轮结构。

US 1 191 950和FR 557 189都披露了用于水能利用的、成对安装、并且固定在所述锥形涡轮体外部的轴承上的锥形涡轮。

专利US 188 020和FR 827 487披露了用于风能利用的、安装在所述锥形涡轮体外部一侧并且固定在轴承上的锥形涡轮。

通过WO 95 24 562我们可知，轴流涡轮机由旋转装置和被用作进口导向装置的固定装置组成，该涡轮被设置在管道系统内部，能够通过主体和叶片的几何结构稳定所述涡轮内的静压力。

参见DE 20 2006 001 171，现有技术状态还包括低转速电力水力发电机，其形状如圆柱形滚柱，两端由轴承支撑，其周围具有桨叶以便提取水力。

尽管在DE 297 21 671U1中披露的涡轮提供了利用其外部设计将水和风的动能转化成旋转运动的机会，所述涡轮外部旋转运动的传递可导致超速传动或任何其他驱动元件的堵塞和损坏，尤其是在包含有工作物料的流体介质时。

在US 4722665披露的涡轮上，传动齿轮和能量转换装置整合在涡轮锥上，这能提供一些优点，因为所述轴承的空心轴是以逆流的方式安装在所述锥体的尖端的，不过存在工作物料积聚在所述涡轮前部和涡轮叶片中的较大的风险。如果使用不会妨碍接收流体流的装置的较小直径的轴，就不能转移较大的转速。由于所述轴输出是沿流动方向安装的，要插入的密封件也必须能承受积累的压力，这可能需要非常昂贵的技术。

披露于US 1 191 950和FR 557 189中的涡轮也包括位于锥形基础涡轮体外部的驱动和轴承元件。它同样存在工作物料积聚和驱动元件损坏的风险。

由于上述原因，在具有在专利US 188 020和FR 827 487中披露的外部轴承和传动装置的实施方案仅适合风能利用。

如WO 95 24562所述的涡轮被安装在管道内部的轴承系统上，位于所述基础体两个外侧，也可仅用于清洁流体介质。

由工作物料造成的损坏的缺陷也适用于DE 20 2006 001 171披露的电力水力发电机，它的在其轴的两端的轴承上运行的发电机轴直接位于所述流体介质中。

到目前为止，这些类型的涡轮，以及众所周知的大容量涡轮都必须具备防护罩，以防止工作物料造成的破坏。

发明内容

本发明基开发一种涡轮的目的，由于它的紧凑设计和不会对流体造成明显妨碍，可用于所有类型的流体介质进行有效的能量转换，无需采用额外装置作为对工作物料防御。

通过将涡轮锥支撑在所述锥形头壁上以便它能够相对所述固定外壳转动，满足了本发明的要求，它的直径不超过所述锥形头的直径，并且相对所述外壳密封，可以将所述内部设备设置在所述锥形区或设置在所述涡壳区，用于速度和能量转换。

业已证实将所述装置设置成用于将机械能转化成电能是非常有利的，一方面，将磁性环固定在所述涡轮锥上，并且与它一起旋转，另一方面，将一个线圈芯固定在所述涡轮锥内，涡轮锥固定在所述外壳上的。

如果使用转速转换装置的话，将行星齿轮用于所述涡轮锥和外壳的空腔是有利的。

在本发明的另一个实施方案中，非常有利的是将标准化分组件用于所述转速和能量转换装置，并且将它们安装在所述涡轮锥和外壳之间的空腔内。

此时，非常有利的是将所述发电机设置成水冷IP68保护级同步发电机。

如果使用标准行星齿轮机构的话，为了减少检修间隔，用长效润滑剂填充所述齿轮是有利的。