CN108506160A - 流体驱动的动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流体驱动的动力装置，包括有二固定板与多个导流片，其中该二固定板彼此相隔一距离且该二固定板的内侧面相面对；该二固定板上定义有一中心轴线通过该二内侧面的中心；这些导流片位于该二固定板之间且环绕该中心轴线；各该导流片的二结合端分别结合于该二固定板的内侧面；其中，各该导流片呈螺旋状扭转，且扭转角系由各该导流片的二结合端之间的中央部位往二结合端的方向对称改变。由此，导流片可以对流体进行整流，避免输出的流体形成湍流干扰动力装置的转动，使得动力装置的转速和效率可以更加提升。
Description
技术领域
本发明与动力产生有关；特别是指一种流体驱动的动力装置。
背景技术
动力装置系受流体(如气流或液流)所驱动，常见的是应用于风力发电或水力发电。以风力发电为例，目前风力发电的动力装置可分为水平轴式与垂直轴式两种，水平轴式的动力装置其转轴系与风向平行，其优点在于，在高风速时转轴转动快速，因此其所应用的发电装置的发电效率较高；缺点在于，噪音大、启动风速高、需安装在空旷无遮蔽物的地点(如海边)、必须随着风向变化而调整动力装置的叶片的位置，因此必须至少加上尾舵和转向机构才能运作。垂直轴式的动力装置其转轴系与风向垂直，其优点在于，所占空间小、启动风速相对较低、不必迁就风向、可安装在任何地点(包括都会区及郊区)、施工或运转较安全；缺点在于，转轴转动速度慢、叶片转速较低(翼尖风速比≤1)，且因转速低不利于发电。
但是，无论是水平轴式或垂直轴式的动力装置，其叶片转动时，将会产生湍流(turbulence)，湍流会干扰叶片转动，使得动力装置的转速无法有效提升。此外，湍流也会造成动力装置振动及产生噪音。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种流体驱动的动力装置，可抑制湍流，有效提升运用流体的效率。
为达成上述目的，本发明提供的一种流体驱动的动力装置包括有二固定板与多个导流片，其中，各该固定板具有一内侧面，该二固定板彼此相隔一距离且该二内侧面相面对；该二固定板上定义有一中心轴线通过该二内侧面的中心；这些导流片位于该二固定板之间且环绕该中心轴线；各该导流片具有相对的二结合端，该二结合端分别结合于该二固定板的内侧面；其中，各该导流片呈螺旋状扭转，且扭转角系由各该导流片的该二结合端之间的中央部位往该二结合端的方向对称改变。
本发明的效果在于，通过呈螺旋状扭转的导流片且扭转角对称的设计，可以对流体进行整流，避免输出的流体形成湍流干扰动力装置的转动，使得动力装置的转速和效率可以更加提升，有效提高运用流体的效率。
附图说明
图1为本发明一实施例的动力装置的立体图。
图2为本发明一实施例的动力装置的分解立体图。
图3为本发明一实施例的动力装置的侧视图。
图4(a)～(e)分别为图3的A-A’～E-E’方向剖视图。
图5为本发明一实施例的导流片于二结合端之间的位置与扭转角变化关系。
图6为本发明一实施例的气流经过动力装置使其转动的原理图。
图7为本发明一实施例的流场的模拟图。
【符号说明】
10支撑件
12固定板
122内侧面 124外侧面 126开口
126a第一端 126b第二端 126c内周缘
14支柱
142外周面
20导流片
20a结合端 202内表面 204外表面
206内侧缘 208外侧缘
i中心轴线
L1最短距离
L2最短距离
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
为能更清楚地说明本发明，列举一具体实施例并配合图式详细说明。请参图1至图4所示，为本发明一具体实施例流体驱动的动力装置，系供连接至一传动装置(图未示)，该传动装置可为发电机。该动力装置包含有一支撑件10与多个导流片20，其中：
该支撑件10系供连接至该传动装置，该支撑件10包含二固定板12与一支柱14，其中，各该固定板12为圆形的板片，具有相背对的一内侧面122与一外侧面124，该二固定板12彼此相隔一距离且该二内侧面122相面对。该二固定板12上定义有一中心轴线i通过该二内侧面122及该二外侧面124的中心。各该固定板12上开设有多个开口126贯穿内侧面122与外侧面124，且各该固定板12的开口126系环绕该中心轴线i。各该开口126具有一第一端126a与一第二端126b，且开口126的宽度系由第一端126a往第二端126b的方向逐渐减小，其中，第一端126a与第二端126b的周缘系呈弧线状，且开口126于第一端126a与第二端126b之间的一内周缘126c与中心轴线i之间的距离系由第一端126a往第二端126b的方向逐渐增加。该二固定板12的其中一者的各该开口126系与另一二者的各该开口126相对应。实际上，也可省略固定板12的开口126。
该支柱14为一圆柱连接于该二固定板12且位于该中心轴线i上，本实施例中，支柱14的两端分别连结于该二固定板12内侧面122的中心，而其中至少一该固定板12的外侧面124连接至传动装置。实际上，支柱14也可穿出该二固定板12的外侧面124，由支柱14连接至传动装置。此外，也可省略不设置支柱14。
这些导流片20系呈长形且位于该二固定板12之间，并以该中心轴线i为中心均匀分布并环绕该中心轴线i。这些导流片20结构相同，各该导流片20具有相对的二结合端20a，且于二结合端20a之间具有一内表面、一外表面以及连接于该内表面202与该外表面204且相对的一内侧缘206与一外侧缘208，其中，该二结合端20a分别结合于该二固定板12的内侧面122，本实施例中，每一固定板12的各该开口126位于相邻的二个导流片20的结合端20a之间，且各该导流片20的结合端20a的一部分系沿着各该开口126的第一端126a的周缘部位设置，而呈与第一端126a周缘部位配合的形状。各导流片20的内表面系对应另一该导流片20的外表面204，各导流片20的内侧缘206较外侧缘208邻近该中心轴线i。这些导流片20位于该二固定板12的内侧面122的投影范围内。
结合图3与图4，每一导流片20断面呈翼型且配合轴向呈螺距变化的螺旋状扭转，各该导流片20于垂直于该中心轴线i的任一断面系由外表面204向内表面202弯曲，弯曲的形状系呈渐开线的形状，且于任一断面的形状相同。每一导流片20内侧缘206于二结合端20a之间的任一位置至支柱14的外周面142的最短距离L1皆相同；外侧缘208于二结合端20a之间的任一位置至支柱14的外周面142的最短距离L2皆相同。
图5所示者为每一导流片20于二结合端20a之间的位置与扭转角的变化关系，其中，二结合端20a之间的中央部位为位置0mm，二结合端的位置分别为位置447mm与-447mm。由图5中可明显得知，每一导流片20的扭转角系由该二结合端20a之间的中央部位往该二结合端20a的方向呈相同变化角度对称改变，导流片20的中央部位的扭转角与各该结合端20a的扭转角的角度差于本实施例中为94度，实际上，前述的角度差以45～100度为佳。
结合图6，通过上述的结构，当呈湍流(turbulence)的流体(本实施例中以气流为例说明)经过该动力装置使其转动时，流体进入相邻两个导流片20后，将会顺着导流片20的内表面202及相邻的导流片20的外表面204往导流片20于二结合端20a之间的中央部位导引，前述的导引的过程系对流体进行整流及往中央部位压缩，由此抑制流体经过动力装置后产生的湍流，让流体稳定地离开动力装置；同时，两个固定板12上的开口126也会将外侧面124外围的流体吸入两个导流片20之间且往中央部位流动，以减少固定板12外侧湍流的干扰。
由图7所示流场的模拟图可明显得知，流体系稳定地离开动力装置，如此一来，离开动力装置的流体便不会形成湍流干扰动力装置的转动，使得动力装置的转速和效率可以更加提升，有效提高运用流体的效率。
如上所述，本发明的动力装置应用于气流的流体时，通过导流片20断面呈翼型且配合轴向螺旋状扭转的设计，可增加流经导流片20的流，并增加翼尖风速比，翼尖风速比可达到1.4，高于常用的垂直轴式的动力装置的翼尖风速比(≤1)。此外，只要小于4M/s的启动风速即可驱动动力装置转动且具小型化、低噪音的优点。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种流体驱动的动力装置，包含：
二固定板，各该固定板具有一内侧面，该二固定板彼此相隔一距离且该二内侧面相面对；该二固定板上定义有一中心轴线通过该二内侧面的中心；以及
多个导流片，位于该二固定板之间且环绕该中心轴线；各该导流片具有相对的二结合端，该二结合端分别结合于该二固定板的内侧面；
其中，各该导流片呈螺旋状扭转，且扭转角系由各该导流片的该二结合端之间的中央部位往该二结合端的方向对称改变。
2.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，其中各该导流片于垂直于该中心轴线的任一断面系呈弯曲状。
3.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，其中各该导流片于垂直于该中心轴线的任一断面系呈渐开线的弯曲状。
4.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，其中各该导流片于垂直于该中心轴线的任一断面的形状相同。
5.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，其中各该导流片的中央部位的扭转角与各该结合端的扭转角的角度差介于45～100度。
6.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，包含有一支柱，其连接于该二固定板且位于该中心轴在线。
7.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，其中各该导流片的该二结合端之间具有相对的一内侧缘与一外侧缘，该内侧缘较该外侧缘邻近该中心轴线；各该导流片的内侧缘于其该二结合端之间的任一位置至该支柱的外周面的最短距离相同；各该导流片的外侧缘于其该二结合端之间的任一位置至该支柱的外周面的最短距离相同。
8.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，其中各该固定板具有一外侧面与该内侧面相背对，且各该固定板上具有多个开口贯穿该内侧面与该外侧面，各该开口位于相邻的二个该导流片的结合端之间。
9.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，其中各该开口具有一第一端与一第二端，且该开口的宽度系由该第一端往该第二端的方向逐渐减小。
10.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，其中各该导流片的结合端的一部分系沿着各该开口的第一端的周缘部位设置。
11.根据权利要求1所述的流体驱动的动力装置，其中这些导流片位于该二固定板的内侧面的投影范围内。
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