[发明专利]流液力涡轮机

说明书

本发明的液力涡轮机包括壳体(代表液力涡轮机的定子部分)或定子(S)和转子(R)，转子通过其轴以允许转子旋转的方式组装在定子(S)上。转子(R)设计成轴对称的本体，具有平坦的侧向表面，具有圆形横截面。圆形横截面从两个外端部、即从两个具有圆形横截面的平坦的侧向表面相等且连续地朝中间减小，使得转子(R)在中间处具有最窄的横截面。圆形横截面的从转子(R)的两个外端部朝转子(R)的中心部分的减小实现成使得，转子(R)本体的在纵向截面中的、即沿着转子(R)的轴的形状遵循抛物曲线或正弦曲线的形状。转子(R)具有遍及它的整个表面的、在纵向方向上的、亦即沿着转子的轴的、弯曲的沟槽(U)。液力涡轮机的这种设计使水能够通过沟槽(U)朝转子(R)的中间部分流动，水在中间部分处流出并将所有的动量传递给转子(R)，使得液力涡轮机即使在小且可变流的条件下也能够产生转矩(MR)。

本发明的主题是作为能量转换器的液力涡轮机，所述液力涡轮机通过特殊构造的转子将流体(大多为水)的液势能变换成有用的(可部署的)机械能。

通过本发明解决的技术问题是在流体(大多为水)流小且可变时实现高效运作并在液力涡轮机转子上产生转矩M_R。

现有的流液力涡轮机结构在水流小且可变时未产生令人满意的效率。这些缺点利用根据本发明的该流液力涡轮机(如以下描述并呈现在附图中的)被解决，附图示出以下：

图1a和图1b示出根据本发明的流液力涡轮机的转子的示例——正视图、侧视图和等距图；

图1c和图1d示出根据本发明的流液力涡轮机的定子的示例——正视图、侧视图和等距图；

图2a示出根据本发明的流液力涡轮机的示例——开式结构设计；

图2b示出根据本发明的流液力涡轮机的示例——闭式结构设计；

图3a和图3b在标记有水流的情况下利用两个截面示出根据本发明的流液力涡轮机的一个示例——开式结构设计

图4a和图4b在标记有水流的情况下利用两个截面示出根据本发明的流液力涡轮机的一个示例——闭式结构设计

图5a和图5b示出根据本发明的流液力涡轮机的转子的另一示例——正视图、侧视图和等距图；

图5c和图5d示出根据本发明的流液力涡轮机的定子的另一示例——正视图和等距图；

图6示出根据本发明的流液力涡轮机的另一示例

图7在标记有水流的情况下示出根据本发明的流液力涡轮机的另一示例。

根据本发明，涡轮机包括壳体(代表液力涡轮机的定子部分)或定子S和经由轴可旋转地安装在定子(S)中的转子R。转子R设计成轴对称的本体，具有平坦的侧向表面，具有圆形横截面。所述圆形横截面从两个外端部、即从两个具有圆形横截面的平坦的侧向表面相等且连续地朝中间减小，使得转子R在中间处具有最窄的横截面，且因此转子R的横截面在此点处是最窄的。圆形横截面从转子R的两个外端部朝转子R中间的减小是任意的，且优选地制作成使得转子R本体的在纵向截面中的、即沿着转子R的轴的形状遵循抛物曲线或正弦曲线的形状。遍及转子的整个表面，沿着纵向方向，转子R具有沟槽U。沟槽U彼此之间相等地间隔，并且沟槽被制作成弯曲的形式，这意味着沟槽并不平行于转子R的轴，而是沟槽被以弯曲的形式刻入到转子R的表面中。沟槽U制作成使得沟槽U的横截面在位于转子R的外边沿上的部分中较宽并且逐渐地向内变窄。通过这种方式，可以引导尽可能多的水到沟槽U中且从而沿沟槽U朝向转子R的中心部分。弯曲形式(也就是沟槽U的曲度)可以是任意的，并且在各情况中可基于流入液力涡轮机的水的水力学参数来具体指定，以使得液力涡轮机在与通过液力涡轮机的水流和转子R的旋转速度相关的更宽的工作范围内以尽可能高的效率工作。