JP2010537094A - 回転装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、移動する流体流からエネルギーを抽出するため、またはエネルギーを流体の運動に変換するために、流体内で用いられる回転装置であって、回転装置の中心回転軸に固定して連結される主回転手段と、1つまたは複数の回転面であって、回転軸から間隔を空けて配置されたそれらの回転面軸を中心に回転可能に結合され、かつ主回転手段が少なくとも1つの回転面により中心回転軸を中心に回転運動を行うことができるように、主回転手段に取り付けられ、回転面軸が本体の軸に対して平行に延在する、回転面と、1つまたは複数の回転面の移動する流体流の方向に対する位置を制御または調整するために設けられ、かつ各回転面に対しそれぞれの調整スリーブ(51、52、53)および/または調整フレームを備える枢動手段または制御手段であって、調整スリーブおよび/または調整フレームが、中心回転軸(M)を中心に回転自在に配置されるが、中心回転軸(M)に対して半径方向に固定してまたは圧入式には連結されず、かつそれぞれの回転面に結合されて、回転面を調整するために枢動手段または制御手段の枢動運動を回転面に伝達する、枢動手段または制御手段と、を備える回転装置に関する。
【選択図】 図2
【選択図】 図2
Description
本発明は、移動する流体流からエネルギーを抽出する目的で、またはエネルギーを流体の運動に変換する目的で、流体内で用いられる回転装置に関する。
本発明による回転装置または同様の装置を用いて、気体または液体、たとえば風または水であり得る移動する流体流から、たとえばタービンの場合のように流体内に回転装置を配置することによって、エネルギーを抽出することができる。逆に、回転装置を別個の駆動装置によって作動させることにより、移動する流体流を生成することができる。
国際公開第2007/082506号パンフレットに、回転装置を流体に動力結合するために2つのベーン、ブレードまたはパドルを用いる既知の回転装置が記載されている。駆動装置により、流体の流れの方向に対してベーンの位置が調整される。駆動装置は、枢動ギアと、枢動ギアに係合する2つの中間ギアと、各々が中間ギアに係合する2つのベーン回転軸ギアとを備えている。枢動ギアは、回転装置の中心軸上を自由に回転しまたは枢動することができる。したがって、それは、中心回転軸に固定して結合されていない。2つ以上のベーンは、互いに局部的に同期させて調整することしかできない。したがって、既知の枢動駆動装置では、流体の流れ方向に関連してベーンの各々を独立して調整することができない。
したがって、本発明の目的は、流体の流れる方向に対して相対的にベーンの位置を独立して調整する枢動ホイール駆動装置を有する回転装置を定義することである。
この目的は、請求項1に示す本発明による回転装置によって解決される。したがって、移動する流体流からエネルギーを抽出するため、またはエネルギーを流体の運動に変換するために、流体内で用いられる回転装置は、回転装置の中心回転軸に固定して連結される主回転手段または回転体と、1つまたは複数の回転面または回転ブレードであって、主回転手段に、中心回転軸から間隔を空けて配置されたそれらの回転面軸またはロータブレード軸を中心に回転可能に結合され、それにより主回転手段が、少なくとも1つの回転面によりまたは複数の回転面により中心回転軸を中心に回転運動を行うことができ、回転面の軸が主回転手段の中心回転軸に対して平行に延在する、回転面と、1つまたは複数の回転面の移動する流体流の方向に対する位置を制御または調整するために設けられる枢動手段または制御手段であって、各回転面に対し調整スリーブおよび/または調整フレームを備え、調整スリーブおよび/または調整フレームが、中心回転軸を中心に回転自在に配置されるが、中心回転軸に対して半径方向に固定してまたは圧入式には連結されず、回転面を調整するために枢動手段または制御手段の枢動運動または運動を回転面に伝達する、枢動手段または制御手段と、を特徴とする。
いくつかの回転面またはベーンの位置を、上述した枢動手段を用いて互いに独立して調整することにより、回転装置の最適な効率を得ることができる。調整スリーブまたは調整フレームを、回転装置の中心回転軸を中心に回転自在に入れ子にしてもよく、それにより、回転装置の小型アセンブリまたは本体が達成される。小型アセンブリがもたらす、流れる流体の外乱はわずかであり、本発明の回転装置の回転中の不平衡が回避される。
調整手段またはコントローラは、主回転手段の中心回転軸に固定して結合された、1つまたは複数の制御カムあるいは1つまたは複数の制御湾曲部と、制御カムおよび1つまたは複数の回転面に結合され、かつ、移動する流体流の方向に対して回転面の角度またはピッチを調整するために、制御カムまたは制御湾曲部の運動を1つまたは複数の回転面の回転運動に変換する、駆動装置とを備えていてもよい。この配置により、回転面の位置の正確な調整が確実に達成される。
別法として、調整手段は、主回転手段の回転位置に応じて1つまたは複数の回転面のピッチを制御する、1つまたは複数の回転面に結合された電気駆動装置または電気モータ駆動装置を有していてもよい。
本発明の枢動手段は、好ましくは制御カムを備えていてもよく、それは、主回転手段の中心回転軸に、および調整スリーブまたは調整フレームに固定して結合され、かつその運動を対応する回転面の回転運動に伝達する。
枢動手段は、対応する調整スリーブまたは対応する調整フレームを介して、回転面の角度またはピッチを主回転手段の回転位置に応じて調整する電気駆動装置を備えてもよい。
さらに、枢動手段は、調整スリーブまたは対応する調整フレームにより、流体流の方向に関連して、関係する回転面の、主回転手段にいかなるトルクもかけない中立位置を調整してもよい。
好ましくは、枢動ホイールまたは歯付き往復運動ギアが、回転装置の中心回転軸に緩く取り付けられて、すなわち中心回転軸に半径方向に堅固にまたは確実に連結されずに、枢動するように設けられ、枢動ホイールは駆動装置または伝達装置を介して関係する回転面に結合される。
枢動手段または調整手段は、中心回転軸に設けられる制御湾曲部を備えていてもよい。
好ましくは、いくつかの回転面ならびに同数の調整スリーブおよび/または調整フレームが設けられ、各回転面は、それぞれの調整スリーブまたはそれぞれの調整フレームに結合される。さらに、いくつかの回転面およびそれと同数の枢動ホイールが設けられていてもよく、回転面の各々はそれぞれの枢動ホイールに結合される。
好ましくは、いくつかの回転面およびそれと同数の調整部材が設けられ、各回転面はそれぞれの調整部材に結合される。
いくつかのまたは複数の回転面およびそれと同数の制御湾曲部が設けられていてもよく、回転面の各々は制御湾曲部のそれぞれ1つに結合される。
好ましくは、複数の円柱状調整スリーブまたは調整フレームが互いに入れ子になっており、中心軸の周囲に配置されることにより、本発明の回転装置の小型構造が得られる。
それぞれの回転面の流体または媒体の流れ方向に対する位置またはピッチを、枢動手段または制御手段により、最適なトルクを得るために、流れる流体と関係する回転面との相対速度が一定であるかまたは円形軌道において最適に調整されるように、調整することができる。
本発明の好ましい回転装置は、調整スリーブとそれに隣接する中心回転軸(M)との間に、間隔または自由空間が維持され、互いに隣接する各2つの調整スリーブの間にも、間隔または自由空間が維持されることにより、調整スリーブと連続して延在する中心回転軸との間の摩擦および公差問題が回避されるように構成される。
本発明の枢動手段の好ましい実施形態による調整フレームは、互いに平行に配置されたいくつかのリングまたはディスクと、リングまたはディスクの間に延在するいくつかのバーとを備えるることにより、重量の低減を達成することができる。
好ましくは、調整フレームの前記リングまたはディスクは、溝または放射状の溝穴を備え、それを通って、隣接して配置された1つの調整フレームまたは互いに隣接して配置されたいくつかの調整フレームの対応するバーまたはいくつかのバーが延在し、それにより調整フレームの互いに対する運動が防止される。
好ましくは、入れ子式の調整スリーブまたは調整フレームは、ロープ、ベルトまたはチェーン駆動装置を介して対応する回転面に結合されているそれぞれの枢動ホイールに結合される。たとえばVベルトを用いることにより、歯車に比較して重量を低減しかつおよびコストを削減することができる。
本発明の回転装置を、たとえば風車、タービン、プロペラ、潮力発電所または船のスクリューとして使用することができる。
本発明の他の有利な実施形態は、従属請求項において述べられている。
本発明のさらなる利点、有利な実施形態および適用を、図面に関連して好ましい例示的な実施形態の以下の詳細な説明によって提供する。
図1は、国際公開第2007/082506号パンフレットから既知である回転装置の詳細な断面図を示し、その開示内容は参照により本明細書に援用される。図1を参照すると、既知の回転装置の主回転手段3または主回転体は、連続して延在しているその中心回転軸Mを中心に回転するように、バー6によって相互連結された2つの固定支持チーク4と5との間に取り付けられている。主回転手段3は、1つまたは複数の回転チーク7および8によって横方向に画定されており、それらチークは円形領域を有し、互いから間隔を空けて配置されており、中心回転軸Mに堅固に連結されている。回転面1またはベーンの回転面回転軸1.1と回転面2の回転面回転軸2.1とは、回転チーク7および8に回転可能に取り付けられている。回転面回転軸1.1および2.1は、中心回転軸Mに対して平行に配置されかつそこから間隔を空けて配置されており、ディスク状の回転チーク7および8の縁の方に近接して配置されている。
割り当てられた回転軸に堅固にまたは固定して連結された回転軸ギア1.2および回転軸ギア2.2は、それぞれ回転面回転軸1.1および2.1の延長部に取り付けられている。回転軸ギア1.2および2.2の各々は、アダプタギア1.3を介して枢動ギア9に1:1の比で結合されており、枢動ギア9は、中心回転軸Mに回転可能に配置され、かつ中心回転軸Mに対して運動することができる。したがって、中心回転軸M上の歯付き枢動ギア9は、回転軸Mに対し半径方向に堅固に連結されていない。
枢動ギア9の調整、回転または半径方向位置は、回転装置の調整手段10またはコントローラによって確定される。調整手段10は、枢動または往復運動駆動装置としての枢動ギア9、アダプタギア1.3および回転軸ギア1.1または2.1を介して回転面1および2に結合されることにより、流体の流れる方向に対するそれらの角度を調整することができる。回転面1および2のこの調整運動を、たとえば機械的湾曲手段によるかまたは電気駆動装置による枢動ギア9の枢動または往復運動によって発生させることができる。
好ましい具現化において、調整手段10は、制御カム12を備えた制御湾曲部11を有し、制御湾曲部11は、中心回転軸Mに堅固に連結されている。さらに、調整手段10は、制御湾曲部11に追従する枢動ローラ14を備えた枢動ロッド13を備えている。制御湾曲部11の運動は、枢動ロッド13およびスラストリンク15を介して枢動ギア9に伝達され、その結果、回転面1および2の角度調整が局部的に同期して制御される。
ここで図2、図3、図4および図5を参照すると、本発明の第1の好ましくかつ例示的な実施形態が示されている。
本発明の好ましい回転装置71は、流体の流れる方向に対して3つの回転面またはベーンを独立してまたは個々に調整するように設計されており、回転面の位置を互いに独立して調整する枢動手段を除き、図1の回転装置と同じ構成を有している。したがって、両回転装置の同じ特徴部は、図において同じ参照符号で示されている。
図3は、本発明の第1の好ましい回転装置71の全体側面図を部分的に断面で表しており、図2は、特に、互いに入れ子になった3つの調整スリーブ51、52、53を含む回転装置71の部分を、分離した図に示している。
回転装置71は、図1の回転装置と同様に主回転手段3を備えており、それは、バー6によって固定して相互連結された2つの支持チーク4と5との間に、支持チークまたは板4と5との間に連続して延在する中心回転軸Mを中心に回転するように取り付けられている。主回転手段3は、1つまたは複数の回転チークまたは板7および8によって横方向に画定されており、回転チークまたは板7および8は、円形領域を有し、互いから間隔を空けて配置され、かつ中心回転軸Mに堅固に連結されている。3つの回転面軸1.1、2.1、3.1が、回転チーク7、8において互いに等しい間隔で仮想円形経路上を回転するように取り付けられており、回転面の各々は、合計3つの回転面のうちの回転面1、2に堅固に連結されており、第3回転面は図には示されていない。3つの回転面軸1.1、2.1、3.1は、回転装置71において、中心回転軸Mに対して平行にかつ間隔を空けて配置されており、ディスク状の回転チーク7、8の対の縁の方にある。
回転軸ギア1.2、2.2、3.2のそれぞれが、3つの回転面軸1.1、2.1および3.1にそれぞれ配置されており、3つの回転軸ギア1.2、2.2、3.2は、割り当てられた回転軸1.1、2.1、3.1に堅固に連結されている。
第1回転面に対応する第1回転軸1.1の第1回転軸ギア2.1は、第1枢動ホイール41、たとえばセグメントギアに係合されており、第1枢動ホイール41は、第1の相対的に細長い調整スリーブ51に連結されている。第1内側調整スリーブ51は、中心回転軸Mの周囲に回転自在に配置されており、したがって、それには固定されていない。より正確には、第1調整スリーブ51は、環状フランジ51.1を有しており、それは、調整スリーブの外周に延在し、第1枢動ホイール41に固定して連結されており、第1枢動ホイール41は、中心回転軸Mの周囲で自由に回転可能であり、かつ、たとえばベアリング41.1.またはボールベアリングによって中心回転軸Mに取り付けられている。したがって、第1枢動ホイール41は、中心回転軸Mに半径方向において堅固に連結されていない。第1調整スリーブ51は、フランジのないその反対側の端部では、第1調整手段10.1の第1調整または作動部材61、たとえばセグメントギアに堅固に連結されており、第1調整手段10.1の構成は、たとえば、図1の調整手段10の構成に対応している。
第1枢動ホイール41のピッチング、回転または半径方向位置は、回転装置71の第1調整手段または制御手段によって確定される。第1調整手段10.1は、第1調整部材61、第1調整スリーブ51、第1枢動ホイール41、アダプタギア1.3または中間ギア、回転軸ギア1.2および回転軸1.1を介して第1剛性回転面1に結合されることにより、流体の流れる方向に対して回転面1の角度またはピッチの位置を調整することができる。回転面1のこのピッチング運動を、機械的湾曲部材11または電気駆動装置による第1枢動ホイール41の枢動または往復運動によってもたらすことができる。
好ましい実施形態では、第1調整手段10.1は、制御カムを有する第1制御湾曲部を備えており、制御湾曲部は、中心回転軸Mに堅固に連結されている。さらに、第1調整手段10.1は、枢動ロッド13を有しており、それは、往復式に運動可能であり、かつ第1制御湾曲部を走査または追従する枢動ローラ14を備えている。第1制御湾曲部の運動は、枢動ロッド13およびスラスト手段15(図1参照)ならびに調整部材61から調整スリーブ51を介して第1枢動ホイール41まで伝達され、それにより第1回転面1の角度ピッチングが制御される。
第2回転面2に対応する第2回転軸2.1の第2回転軸ギア2.2は、アダプタギア2.3(図4および図5参照)を介して第2枢動ホイール42に結合されており、第2枢動ホイール42は、第2の細長い調整スリーブ52の端部に、スリーブの外周から垂直に突出する環状フランジ52.1を介して堅固に連結されており、第1調整スリーブ51に、この場合もまたたとえばベアリング42.1またはボールベアリングによって、第1調整スリーブ51の周囲を自由に回転可能であるように取り付けられている。したがって、第2枢動ホイール42は、第1調整スリーブ51に半径方向において堅固に連結されていない。第2調整スリーブ52は、第1調整スリーブ51より短い。第2中間調整スリーブ52は、第1調整手段51の周囲に回転自在に配置されている。第2調整スリーブ52は、フランジのない反対側の端部では、第2調整手段10.2の第2調整部材62に堅固に連結されている。
第2枢動ホイール42のピッチング、回転または半径方向位置は、回転装置71の第2調整手段10.2または制御手段によって確定される。第1調整手段10.1または図1の調整手段10と構成および機能がまったく同じである第2調整手段10.2は、第2調整部材62、第2調整スリーブ52、第2枢動ホイール42、アダプタギア2.3、回転軸ギア2.2および回転軸2.1を介して第2剛性回転面2に結合されることにより、流体の流れる方向に対して第2面の角度またはピッチの位置を調整することができる。回転面2のこのピッチング運動を、第2調整手段10.2の機械的湾曲部材によるかまたは電気駆動装置による第2枢動ホイール42の枢動または往復運動によってもたらすことができる。
好ましい実施形態では、第2調整手段10.2は、第1制御湾曲部11とは異なってもよくかつ制御カムを有する第2制御湾曲部11を備えており、第2制御湾曲部11は、中心回転軸Mに堅固に連結されている。さらに、第2調整手段10.2は、第2制御湾曲部に追従する枢動ロータ14を備えた枢動ロッド13を有している。第2制御湾曲部11の運動は、枢動ロッド13およびスラスト手段15(図1参照)ならびに調整部材62から調整スリーブ52を介して第2枢動ホイール42まで伝達され、それにより第2回転面2の角度ピッチングが制御される。
第3回転面に対応する第3回転軸3.1の第3回転軸ギア3.2は、第3枢動ホイール43に結合されており、第3枢動ホイール43は、第3調整スリーブ53の終端フランジ53.1に堅固に連結されている。また、第3外側調整スリーブ53は、第2調整スリーブ52の外周の周囲に回転自在に取り付けられており、したがってスリーブ52に固定されていない。この場合もまた、第3枢動ホイール43は、たとえばベアリング43.1またはボールベアリングによって第2調整スリーブ52の周囲を自由に回転可能であるように第2調整スリーブ52に取り付けられている。したがって、第3枢動ホイール43は、第2調整スリーブ52に半径方向において堅固に連結されていない。第3調整スリーブ53は、第2調整スリーブ52より短い。第3調整スリーブ53は、フランジのない反対側の端部では、第3調整手段10.3の調整部材63に堅固に連結されている。
第3枢動ホイール43のピッチング、回転または半径方向位置は、回転装置71の第3調整手段10.3または制御手段によって確定される。第1調整手段10.1または第2調整手段10.2と構成および機能がまったく同じである第3調整手段10.3は、第3調整部材63、第3調整スリーブ53、第2枢動ホイール43、第3アダプタギア3.3、回転軸ギア3.2および回転軸3.1を介して第3剛性回転面に結合されることにより、流体の流れる方向に対して第3回転面の角度またはピッチの位置を調整することができる。第3回転面のこのピッチング運動を、第3調整手段10.3の機械的湾曲部材によるかまたは電気駆動装置による第3枢動ホイール43の枢動または往復運動によってもたらすことができる。
好ましい実施形態では、第3調整手段10.3は、第1制御湾曲部および第2制御湾曲部11とは異なってもよくかつ制御カムを有する第3制御湾曲部11を備えており、第2制御湾曲部11は、中心回転軸Mに堅固に連結されている。さらに、第3調整手段10.3は、往復式で運動可能でありかつ第3制御湾曲部に追従する枢動ローラ14を備えた枢動ロッド13を有している。第3制御湾曲部の運動は、枢動ロッド13およびスラスト手段15ならびに調整部材63から調整スリーブ53を介して第3枢動ホイール43まで伝達され、それにより第3回転面の角度ピッチングが制御される。
入れ子になっている3つの上述した枢動手段を用いることにより、3つの回転面の位置を互いに独立して調整することによって、回転装置の最適な効果を得ることができる。調整スリーブ51、52、53は、回転装置71の小型構成を達成するために、回転装置71の中心回転軸Mの周囲に入れ子式に配置されかつ自由に回転可能である。小型構成により、流れている流体の外乱がわずかになり、本発明の回転装置71の回転中の不均衡が回避される。
図5は、回転面軸1.1の中心線と中心回転軸Mの中心線と回転面軸2.1の中心線との間の角度が120°になることを示している。さらに、回転面軸1.1の中心線と中心回転軸Mの中心線と回転面軸3.1の中心線との間の角度もまた120°になる。回転面軸3.1の中心線と中心回転軸Mの中心線と回転面軸2.1の中心線との間の角度もまた120°になる。
図14は、本発明の第4実施形態の側面の部分的な概略図を断面で示し、この実施形態は、図3の主回転手段3の枢動手段の変更された構成において、本質的に図3の実施形態と異なっている。
図14の実施形態の主回転手段71.1の枢動手段91は、この場合もまた、3つの回転面1、2を駆動するように構成されており、したがって、内側調整スリーブ51と、中間調整スリーブ52と、外側調整スリーブ53と、細長い調整スリーブ51にフランジ連結された(flanged)第1枢動ホイール41と、調整スリーブ52にフランジ連結された第2枢動ホイール42と、調整スリーブ53にフランジ連結された第3枢動手段43とを備えている。しかしながら、図2および図3の実施形態とは異なり、内側調整スリーブ51は中心回転軸Mに直接取り付けられておらず、中心回転軸Mの表面または外周にベアリング51.10またはボールベアリングによって取り付けられることにより、調整スリーブ51の内側と中心回転軸Mの外側との間に間隔を維持している。枢動ホイール41は、別のベアリング51.11またはボールベアリングによって中心回転軸Mに取り付けられており、それにより、枢動ホイール41、割り当てられた調整スリーブ51および終端調整部材61を含むユニットが、ベアリング51.10および51.11により、調整スリーブ51の両端部の領域において主回転手段71.1の中心回転軸Mに全体として取り付けられることになる。
中間調整スリーブ52は、結合された調整部材62に隣接する調整スリーブ51の外周または面に取り付けられている。調整スリーブ52の反対側の端部におけるさらなる取付は、この場合もまた、調整スリーブ51の外面に枢動ホイール42を取り付けるベアリング52.11によって提供され、枢動ホイール42は、調整スリーブ52に固定してフランジ連結される。その取付を用いて、この場合もまた、調整スリーブ52の内側と調整スリーブ51の外周または外側との間に間隔が維持され、それにより、調整スリーブ52が調整スリーブ51の周囲で、わずかな摩擦で回転することができる。
最も短い調整スリーブ53は、調整スリーブ52の周囲に、したがってまた中心回転軸Mの周囲に、調整部材63に隣接する調整手段52の外周に別のベアリング53.10またはボールベアリングにより回転自在に取り付けられている。
さらに、この場合もまた枢動ホイール43は、別のベアリング53.11またはボールベアリングにより枢動スリーブ52の外面に取り付けられており、枢動ホイール43は、調整スリーブ53に堅固にかつ固定してフランジ連結されている。調整スリーブ53の内周と調整スリーブ52の外周または外面との間にもまた、間隔が維持されている。
図15は、本発明のさらなる変更実施形態を示し、それは主回転手段71.2の変更された枢動手段91.1において、図14の実施形態とは異なっている。枢動手段91.1は、この場合もまた、対応する3つの回転面を調整しまたは作動させる3つの枢動ホイール41、42、43と、割り当てられた調整スリーブ51、52、53と、対応する調整スリーブに堅固に連結されている調整部材61、62、63とを有している。しかしながら、図14の実施形態とは対照的に、追加のベアリング51.12、51.13および52.12が設けられている。ベアリング51.13は、枢動ホイール43に隣接する中心回転軸Mに対して調整スリーブ51をさらに支持している。追加のベアリング51.12は、内側調整スリーブ51を調整スリーブ51上でさらに支持しまたはそれに取り付けている。したがって、ベアリング51.12、52.12および53.11を含むベアリングのセットは、枢動ホイール43に隣接して設けられている。ベアリング51.13および52.11を含むベアリングのさらなるセットは、枢動ホイール42に隣接してまたはその領域に設けられている。追加のベアリング51.12、52.12および51.13により、負荷下での調整スリーブの過度に強い偏向が防止される。
図16は、本発明のさらなる実施形態を部分図で示し、特に、全体で5つの回転面またはベーンを有するように組み立てられる主回転手段71.3の枢動手段91.2を示す。したがって、枢動手段91.2は、枢動ホイール41、42、43、44、45を有する枢動ホイールのセットと、対応して割り当てられた調整スリーブ51、52、53、54、55と、同様に対応して割り当てられた調整部材61、62、63、64、65とを備えている。
枢動ホイール41は、割り当てられた調整スリーブ51の終端フランジ51.20に堅固に固定されている。しかしながら、図14および図15の実施形態とは対照的に、フランジ51.20は追加の環状段51.21を有しており、それにより、隣接するベアリング、ここではたとえばベアリング52.31が垂直方向に画定されまたは止められている。ベアリング52.31は、さらにその垂直位置において隣接するフランジ52.21によって画定されている。さらに、管状の調整スリーブの内周に、隣接するベアリングの垂直位置を画定するいくつかの位置において突起または支持リングが設けられている。したがって、たとえば、ベアリングまたはボールベアリング51.41は、支持リング51.42および51.43によって、中心回転軸Mにその垂直位置において画定されかつ支持されている。調整スリーブ52、53および54の他のフランジには、フランジ51.20に類似してまたは同様に段51.21が設けられている。
図6、図7、図8、図9、図10、図11、図12および図13を参照すると、本発明のさらなる例示的な実施形態が示されかつ説明されている。この回転装置は固定フレーム75を有しており、そこで、回転装置の主回転手段76が回転可能に支持されている。
主回転手段76は、この場合もまた、枢動手段77と、回転チーク76.1および76.2と、3つの回転面81、82、83と、割り当てられた回転面軸81.6、82.1、83.1と、割り当てられた回転軸に堅固に固定された対応する回転軸ホイール81.7、82.2および83.2とを有している。回転軸81.6、82.1および83.1は、回転チーク76.1と76.2との間に延在しており、回転チーク76.1および76.2は、互いに平行であり、回転軸の中心線に対して垂直に留まり、そこに回転軸が回転可能に取り付けられている。回転軸ホイール81.7、82.2および83.2の回転により、この場合もまた、対応する回転面81、82および83の流体の、流れる方向に対する角度位置を、回転面81、82および83の円形経路に沿って最適に調整することができる。
枢動手段77は、この例示的な実施形態では、3つの回転面81、82および83を個々に調整しまたは回転ピッチング制御するように構成されている。特に図8の詳細な斜視図においてかつ図12の関連する断面図において示すように、枢動手段77は、中心回転軸79の周囲に、入れ子式のしたがって小型の構成を備えている。3つの細長い調整または作動フレーム79.1、80.1、81.1が、適当なベアリングまたはボールベアリングにより、中心回転軸79にそれらそれぞれの端部において取り付けられており、それらは、中心回転軸79の周囲で、少なくとも予め定められた角度を互いからかつ中心回転軸79から独立して、その中心対称線を中心に入れ子式に自由に回転可能である。内側第1調整フレーム79.1は、たとえば図1の調整手段10に結合された上部調整リング79.2またはディスクと、中間リング79.6または中間ディスクと、たとえば、互いに角度をなして等間隔に配置され、円形断面を有し、かつ調整リング79.2と中間リング79.6との間に延在する、3つのバー79.7とを備えている。第2中間調整フレーム80.1は、第1調整フレーム79.1の周囲に配置され、この場合もまた、中心回転軸79の調整リング79.2の真下に取り付けられ、かつたとえば図示する延長部においてさらなる調整手段10に結合されている調整リング80.2と、中間リング80.4と、この場合もまた直立しかつ調整リング80.1と中間リング80.4との間で互いに対して平行に等間隔で延在する3つのバー80.3とを備えている。第3外側調整フレーム81.1は、中心回転軸79に、中間調整フレーム80.1の周囲において回転自在に取り付けられており、この場合もまた、たとえば図示する延長部においてさらなる調整手段10に結合された調整リング81.2と、下部中間リング81.4と、同様に構成され、調整リング81.2と中間リング81.4との間に延在し、それらに固定してかつ堅固に連結され、かつ互いに等間隔に配置された、3つの平行バー81.3とを備えている。3つの調整フレームのすべてのバーの中心対称線は、中心回転軸79の中心対称線に対して平行に延在している。
調整フレーム80.1の中間リング80.4は、開口部として3つの連続して延在する放射状の細長い穴80.5を備えている。内側第1フレーム79.1のバー79.3の各々は、これら放射状の細長い穴80.5のそれぞれを通って延在し、したがって、それら放射状の細長い穴80.5により、調整フレーム79.1の回転運動が可能になる。調整フレーム80.1の中間リング81.4には、3つの同様に構成された放射状の細長い穴81.5が貫通している。中間調整フレーム80.1のそれぞれのバー80.3と内側第1調整フレーム79.1のそれぞれのバー79.3とが、それぞれの放射状の細長い穴81.5内に貫通しまたは延在することにより、隣接する調整フレーム79.1および80.1の回転運動または回転ストロークが可能になる。調整フレーム81.1の調整リング81.2もまた、調整フレーム81.1の中間リング81.4の放射状の細長い穴81.5に対応する放射状の細長い穴(図示せず)を有している。調整フレーム80.1の調整リング80.2もまた、調整フレーム80.1の中間リング80.4の放射状の細長い穴80.5に対応する放射状の細長い穴を有している。
3つの調整フレーム79.1、80.1、81.1は、ベアリングによって中心回転軸79に取り付けられている中間リング79.6、80.4、81.4の真下に伸長し、3つのそれぞれの調整スリーブまたはフレーム延長部78.3になり、そこで、枢動ホイール78のそれぞれが各端部に設けられており、それらは、さらなる軸78.7の周囲にまたは対応する数の入れ子式調整スリーブ78.3の周囲に回転自在に配置されている。枢動ホイール78の各々は、歯付きベルト78.1、ベルト、チェーンあるいはロープまたはケーブルを介してそれぞれの回転軸ホイール81.7、82.2、83.2に結合されることにより、それぞれの回転軸81.6、82.1、83.1を回転させ、したがってそれぞれの軸に設けられているそれぞれの回転面81、82、83の角度を調整することができる。
以下、3つの駆動装置のうちの1つについて、機能原理を説明するために一例として説明する。たとえば、調整手段10によって発生する制御運動は、調整手段10が関連する調整リング79.2の延長部に圧入式に結合されているため、調整フレーム79.1に伝達される。中心回転軸79の周囲での調整フレーム79.1の回転運動は、調整フレーム79.1から、すなわち調整リング79.1、バー79.3および中間リング79.6を介して調整スリーブ78.3まで伝達され、バー79.3は、半径方向に見て、中間リング80.4の放射状の細長い穴80.5において、かつ中間81.4の放射状の細長い穴81.5において移動する。回転運動は、調整スリーブ78.3から自由に回転可能な枢動ホイール78まで伝達され、枢動ホイール78は、回転軸81.6の回転軸ホイール81.7に歯付きベルト78.1を介して結合されており、歯付きベルト78.1は、枢動ホイール78、回転軸ホイール81.7および偏向プーリ78.2の周囲に閉ループまたは無限ループで延在している。したがって、回転軸ホイール81.7、したがって回転軸81.6もまた、歯付きベルト78.1の運動によって回転し、それにより、回転面81は、それにしたがって流体の流れる方向に関連してその角度位置を変更する。
回転面82および83の独立した駆動装置は、回転面81の上述した駆動装置と類似して構成されかつ使用される。特に図7に説明されているように、回転軸81.6、82.1および83.1の中心線は同じ円形線を辿り、回転軸の各々2つの続く中心線の角度は120°になる。
さらに、下部回転チーク76.2が軸スタブ79.9に回転可能に取り付けられ、軸スタブ79.9が、図6に示す本発明の回転装置の固定フレーム75に堅固に結合されていることが言及されるべきである。さらに、図8に示す枢動手段77の部分がハウジング78.17によって封入されており、たとえば図6において線Wで示す水面の上に配置されることが説明されるべきである。
図に示す上述しかつ説明した実施形態の特徴および原理は、必要に応じて互いに組み合わされ得ることが留意されるべきである。
特に、たとえば図14、図15および図16の実施形態の図示し説明した特徴を、図3による本発明の実施形態において用いられるように組み合せることができる。
Claims (17)
- 移動する流体流からエネルギーを抽出するため、またはエネルギーを流体の運動に変換するために、流体内で用いられる回転装置であって、
前記回転装置(71)の中心回転軸(M)に固定して連結される主回転手段と、
1つまたは複数の回転面であって、前記主回転手段に、前記中心回転軸(M)から間隔を空けて配置されたそれらの回転面軸またはロータブレード軸を中心に回転可能に結合され、それにより前記主回転手段が、少なくとも1つの回転面によりまたは複数の回転面により前記中心回転軸(M)を中心に回転運動を行うことができ、前記回転面軸が前記主回転手段の前記中心回転軸に対して平行に延在する、回転面と、
を備える回転装置において、
前記1つまたは複数の回転面の前記移動する流体流の方向に対する位置を制御または調整するために設けられる枢動手段または制御手段であって、各回転面に対しそれぞれの調整スリーブ(51、52、53)および/または調整フレーム(79.1、80.1、81.1)を備え、前記調整スリーブおよび/または調整フレームが、前記中心回転軸(M)を中心に回転自在に配置されるが、前記中心回転軸(M)に対して半径方向に固定してまたは圧入式には連結されず、かつそれぞれの回転面に結合されて、前記回転面を調整するために前記枢動手段または制御手段の枢動運動を前記回転面に伝達する、枢動手段または制御手段を具備することを特徴とする回転装置。 - 前記枢動手段が制御カムを備え、前記制御カムが、前記主回転手段の前記中心回転軸(M)に、かつ前記調整スリーブ(51、52、53)または前記調整フレーム(79.1、80.1、81.1)に、固定して結合され、かつその運動を前記関連する回転面の回転運動に伝達することを特徴とする、請求項1に記載の回転装置。
- 前記枢動手段が、前記関連する調整スリーブまたは前記関連する調整フレームを介して、前記回転面の角度を前記主回転手段の回転位置に応じて調整する電気駆動装置を備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の回転装置。
- 前記枢動手段が、前記調整スリーブまたは前記対応する調整フレームにより、前記流体流の方向に関連して、前記対応する回転面の、前記主回転手段にいかなるトルクもかけない中立位置を調整することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の回転装置。
- 前記中心回転軸に回転自在に取り付けられるが半径方向に堅固にまたは確実に連結されず、かつ駆動装置または伝達装置を介して関係する前記回転面に結合される枢動ホイール(41、42、43)を具備することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の回転装置。
- 前記枢動手段または調整手段が、前記中心回転軸(M)に設けられる制御湾曲部を備えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の回転装置。
- いくつかの回転面ならびに同数の調整スリーブ(51、52、53)および/または調整フレーム(79.1、80.1、81.1)が設けられ、各回転面が、それぞれの調整スリーブまたはそれぞれの調整フレームに結合されることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の回転装置。
- いくつかの回転面および同数の枢動ホイール(41、42、43)が設けられ、前記回転面の各々がそれぞれの枢動ホイールに結合されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の回転装置。
- いくつかの回転面および同数の調整部材(61、62、63)が設けられ、各回転面がそれぞれの調整部材に結合されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の回転装置。
- いくつかの回転面および同数の制御湾曲部が設けられ、前記回転面の各々が前記制御湾曲部のそれぞれに結合されることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の回転装置。
- 複数の回転面(1、2)ならびに同数の調整スリーブ(51、52、53)および/または調整フレーム(79.1、80.1、81.1)が設けられ、前記回転面(1、2)の各々がそれぞれの調整スリーブ(51、52、53)にまたはそれぞれの調整フレームに結合されることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の回転装置。
- 複数の調整スリーブ(51、52、53)または調整フレーム(79.1、80.1、81.1)が互いに入れ子になっており、前記中心軸(M)の周囲に配置されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の回転装置。
- 前記それぞれの回転面の流体または媒体の流れる方向に対する位置またはピッチが、前記枢動手段または制御手段により、前記流れる流体と関係する回転面との相対速度が一定であるかまたは円形軌道において最適に調整されるように、調整されることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の回転装置。
- 調整スリーブとそれに隣接する前記中心回転軸(M)との間に、間隔または自由空間が維持され、互いに隣接する調整スリーブの間に、間隔または自由空間が維持されることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の回転装置。
- 前記調整フレーム(79.1、80.1、81.1)が、互いに平行に配置されたいくつかのリング(79.2、80.2、81.2;79.6、80.4、81.4)またはディスクと、前記リングまたはディスクの間に延在するいくつかのバー(79.3、80.3、81.3)とを備えることを特徴とする、請求項1に記載の回転装置。
- 前記調整フレーム(79.1、80.1、81.1)の前記リング(80.4、81.4)またはディスクが、開口部または放射状の細長い穴(80.5、81.5)を備え、それを通って、隣接して配置された1つの調整フレームまたは隣接して配置されたいくつかの調整フレーム(79.1、80.1、81.1)のそれぞれのバーまたはいくつかのバーが延在することを特徴とする、請求項15に記載の回転装置。
- 前記入れ子式の調整スリーブまたは調整フレーム(79.1、80.1、81.1)が、ロープ、ベルトまたはチェーン駆動装置(78.1、78.2)を介して前記対応する回転面(81)に結合されているそれぞれの枢動ホイール(78)に結合されることを特徴とする、請求項1〜16のいずれか一項に記載の回転装置。
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