TW202334547A - 動力驅動用葉輪裝置 - Google Patents

Abstract

本發明有關一種動力驅動用葉輪裝置，其包括二分隔的支架、一轉軸、複數支持臂及複數葉片。各支架包含一輪轂，該轉軸延伸穿過該二支架的輪轂，使得該轉軸與該二支架可一起轉動。該複數支持臂結合在該二支架之間。各葉片係彈性地固定在一對應的支持臂上，當該複數葉片受外力作用時，該複數葉片可分別相對所對應的支持臂彈性活動以驅動該二支架做單一方向轉動且當外力卸除時能回復原狀。

Description

動力驅動用葉輪裝置

本發明關於一種動力驅動用葉輪裝置，尤指一種可工作於利用風力、水流或潮流、波浪能等流體為驅動能源之機械或設備的葉輪裝置。

可利用風力、水流或潮流為驅動能源的發電機通常由葉輪(ROTOR)、傳動系統、發電系統及塔架等部件組成。葉輪安裝在一輪軸上且具有可受流體(氣體或液體)作用的葉片。當葉片受氣流作用後，葉輪會繞著一轉軸旋轉使得風能轉換為機械能，接著透過傳動系統來增速，再將動力傳給發電系統，進而轉換成有用的電能。再者，有一種風車係藉由葉輪繞著一轉軸旋轉且搭配傳動系統驅動引水灌溉設備或碾磨穀物設備運轉。

一種習用葉輪包含結合於轉軸的一輪轂、呈幅射狀結合於輪轂的複數骨架、及結合於各骨架上的活動葉片及阻擋件。該活動葉片可相對該骨架轉動，該阻擋件用來限制該活動葉片的轉動角度。當該活動葉片受風力作用轉動一預設角度後會碰觸該阻擋件，則該活動葉片將對氣流產生阻力，使得該葉輪會繞著轉軸旋轉。然而，受風力會相對骨架轉動的活動葉片在使用一段時間之後容易磨損而常需要修護，使用壽命不高；此外，習用葉輪的元件多，結構較複雜，組裝上費時，且成本相對提高。

為改善上述習用葉輪的缺點，申請人設計一種動力驅動用葉 輪，該葉輪的技術內容可見於中華民國證書號第I710707號專利案。

本發明之主要目的在提供一種動力驅動用葉輪裝置，該葉輪裝置適於安裝在地面上或是水道內以工作於利用風力、水流或潮流、波浪能等流體為驅動能源之機械，並具有結構簡化以及效率提高的效果。

本發明之葉輪裝置包含二分隔的支架、一轉軸、複數支持臂及複數葉片。各支架包含一輪轂，該轉軸延伸穿過該二支架的輪轂，使得該轉軸可與該二支架一起轉動。該複數支持臂結合在該二支架之間。各葉片係彈性地固定在一對應的支持臂上，當該複數葉片受外力作用時，該複數葉片可分別相對所對應的支持臂彈性活動以驅動該二支架做單一方向轉動且當外力卸除時能回復原狀。

在一實施例中，各輪轂的外周圍向外延伸有沿著該輪轂的周圍方向分隔的複數固定臂，各固定臂包含結合在該輪轂的第一端及遠離該輪轂的第二端，各支持臂固定在該二輪轂的二相對固定臂之間。

在一實施例中，該複數固定臂的第二端結合一環圈，使得該葉輪裝置構成一滾筒狀的架構。

在一實施例中，各支持臂包含一具有穿孔的圓管，利用一結合桿穿過各支持臂及該二輪轂的二相對固定臂，且利用二連接件結合在該結合桿的兩端，使得各支持臂固定在該二輪轂的二相對固定臂之間。

在一實施例中，該葉片由彈性材料製成且該葉片的一側結合在該對應的支持臂上，使得該複數葉片在受外力作用時不會相對該複數支持臂轉動但可產生彎曲。

在一實施例中，各支持臂沿著與該轉軸的軸向平行的方向延伸，各支持臂與該轉軸之軸心間界定一基準面，各葉片的延伸方向與該基準面略呈垂直狀態或是形成一非垂直角度的傾斜配置。

在一實施例中，各支持臂的延伸方向與該轉軸的軸向形成一角度，各支持臂與該轉軸之軸心間界定一基準面，各葉片的延伸方向與該基準面略呈垂直狀態或是形成一非垂直角度的傾斜配置。

關於本發明之其他目的、優點及特徵，將可由以下較佳實施例的詳細說明並參照所附圖式來了解。

10:葉輪裝置

11:支架

12:輪轂

14:固定臂

18:支持臂

20:葉片

24:轉軸

28:第一端

30:第二端

31:穿孔

42:溝槽

44:夾部

46:第一側

48:第二側

50:固定件

52:風

80:水道

82:環圈

83:結合孔

84:結合桿

85:連接件

86:支撐架

88:傳動件

90:支撐環

92:連接桿

圖1係本發明一實施例之葉輪裝置的立體圖。

圖2顯示圖1之葉輪裝置的局部元件分解圖。

圖3係圖1之葉輪裝置的平面圖。

圖4係沿圖3之4-4位置所取的剖視圖。

圖5顯示圖1之葉輪裝置用於氣流實施的一實施例示意圖。

圖6顯示圖5之葉輪裝置受風力作用而轉動的示意圖。

圖7顯示圖1之葉輪裝置用於水流實施的一實施例示意圖。

圖8顯示圖7之葉輪裝置安裝於水道內的示意圖。

現將僅為例子但非用以限制的具體實施例，並參照所附圖式就本發明之較佳內容說明如下：

圖1至圖4顯示依據本發明一實施例之葉輪裝置10，該葉輪裝 置10可工作於例如氣流(風力)、水流、潮流等流體，使得流體的流動能源可驅動該葉輪裝置10的轉軸轉動，進而驅動一設備(例如引水灌溉設備或碾磨穀物設備)運轉或是將動力傳給一發電系統來發電。

在本實施例中，葉輪裝置10包括分隔開的二支架11、安裝在該二支架11之間的複數支持臂18及安裝在各支持臂18的至少一葉片20。各支架11包含一輪轂12，一轉軸24延伸穿過該二支架11的輪轂12而可與該二支架11一起轉動。各輪轂12的外周圍向外延伸有複數固定臂14，各固定臂14包含結合在該輪轂12的第一端28及遠離該輪轂12的第二端30。在本實施例中，各支架11包括五支固定臂14，該五支固定臂14沿著該輪轂12的周圍方向分隔地設置在該輪轂12上，且各固定臂14延伸的方向與該轉軸24的軸向呈垂直。該複數固定臂14的第二端30結合一環圈82，使得該葉輪裝置10構成一滾筒狀的架構，並可加強支架11的結構強度。再者，各固定臂14的第二端30設有一結合孔83。在可行的實施例中，該複數固定臂14可結合成為一板體。

在本實施例中，該葉輪裝置10包括五支支持臂18。各支持臂18沿著與該轉軸24的軸向平行的方向延伸。在可行的實施例中，該葉輪裝置10可包括三支、四支或五支以上的支持臂18。在本實施例中，各支持臂18包含一具有穿孔31的圓管，利用一結合桿84穿過各支持臂18的穿孔31以及該二輪轂12的二相對固定臂14之結合孔83，且利用二連接件85結合在該結合桿84的兩端，使得各支持臂18固定在該二輪轂12的二相對固定臂14之間。再者，各支持臂18的外表面凸出有一對分隔的夾部44，該對夾部44之間形成一溝槽42用以提供葉片20插入結合。

在本實施例中，各支持臂18上設有複數葉片20，各葉片20 係彈性地固定在支持臂18上，使得葉片20在受外力作用時不會相對支持臂18轉動但可產生彎曲且當外力卸除時能回復原狀。在本實施例中，該葉片20由彈性材料製成且具有結合在支持臂18的第一側46與遠離支持臂18的第二側48。各葉片20的第一側46插入該支持臂18的溝槽42內，利用例如螺絲的固定件50穿過該對夾部44及該葉片20的第一側46，使得該葉片20係不可轉動地固定在該支持臂18上。如圖4所示，各葉片20設置在一對應支持臂18旋轉路徑的逆時針端(或順時針端)且不可轉動地固定在該支持臂18上。各支持臂18與轉軸24之軸心間界定一基準面A，各葉片20的延伸方向與該基準面A略呈垂直狀態。在可行的實施例中，葉片20的延伸方向與該基準面A形成一非垂直角度的傾斜配置。

本發明的葉輪裝置10在實施上係可利用氣流(風力)、水流或潮流等流體作為驅動能源。當以氣流作為驅動能源，該葉輪裝置10安裝在地面上，當以水流或潮流作為驅動能源，該葉輪裝置10安裝在水面下。在以氣流作為驅動能源的實施例中，如圖5所示，該轉軸24係可樞轉架設於由二支撐架86所構成的機座上，該轉軸24上並安裝有例如齒輪或皮帶輪、鍊輪等的傳動件88，使該轉軸24所產生的轉動動能傳送於一發電機設備。如圖5所示，當風52由沿著與該葉片20概呈垂直或是形成一角度的方向吹向該葉輪裝置10時，至少有部分的葉片20將受到風力作用而使葉片20會相對支持臂18產生彎曲(如圖6的虛線所示)以驅動該複數支持臂18，使得該葉輪裝置10做順時針轉動而帶動轉軸24，進而將風能傳給發電機設備內的發電系統來發電。相對的，當圖5中的風52反向吹向該葉輪裝置10時，葉片20也會受到風力作用而相對支持臂18產生彎曲，使得該葉輪裝置 10做順時針轉動而帶動轉軸24。因而，來自各方向的風52可對至少部分的葉片20產生風力作用，使得該葉片20可相對支持臂18彈性活動以驅動支持臂18做單一方向轉動且當外力卸除時能回復原狀，達到有效利用不同風向之風能來驅動發電機22發電。

在以水流或潮流作為驅動能源的實施例中，如圖7所示，該轉軸24係可樞轉架設於由二支撐環90所構成的機座上，二支撐環90由複數連接桿92結合。參照圖8所示，本發明之葉輪裝置10係立向地實施於一水道80中，該水道80提供水、海水的通路且包括一高度差。該轉軸24沿著該水道80的高度方向配置，當水由水道80高處流向低處時，無論流速快或慢，流體將使葉片20彎曲而使葉輪裝置10產生一規律方向的轉動，進而使轉軸24轉動而驅使一發電機轉換電能。就海浪(波浪能)的實施上，海浪的波動可使得位於水道80中的海水產生持續性水位差的波浪能，而葉輪裝置10中的葉片20受該波浪能的牽引下，產生如同魚類尾鰭在一正、反方向間，不斷的彎曲擺動，以使葉輪裝置10產生一規律方向的轉動，進而使轉軸24轉動而驅使一發電機轉換電能。可理解的是，該水道80於該葉輪裝置10的實施位置處是可有孔徑上的變化，進而可使水的流動除了縱向的實施外，亦產生一橫向的牽引流動，進而便於驅使葉片20彎曲；可進一步推及的是，圖7、圖8所示之立向設置的葉輪裝置10亦可運用在以風力作為驅動能源的實施環境中。

在一可行的實施例中，二輪轂12固定臂14的長度可為相異尺寸的實施，以使構成在二輪轂12間之支持臂18的延伸方向與該轉軸24的軸向形成一角度，如此使各支持臂18在輪轂12的轉動狀態下呈一錐狀旋轉路徑，藉此使葉輪裝置10中之各葉片20更能夠接受到發生在轉軸24軸向間的驅動 力。

由於本發明的葉輪裝置10的葉片20係可彈性彎曲地固定在支持臂18上，當該葉片20受到風力作用時並不會相對該支持臂18轉動，且當風力卸除時能回復到原先的固定位置，所以不需要額外設置先前技術的阻擋件來限制該葉片的轉動角度，能簡化葉輪裝置10的結構與組裝，且因為該葉片20不會相對該支持臂18轉動，所以可改善轉動引起的磨耗問題，能有效提高使用壽命。

本發明之葉片20可有其它可行的實施例，例如運用中華民國第I710707號專利案之圖10中所揭示的技術，該葉片20由剛性材料製成，且在該葉片20與該支持臂18之間設有彈性連接片，藉由該彈性連接片的設置，使得該葉片20係彈性地固定在支持臂18上且在受外力作用時不會相對固定臂14轉動但可相對支持臂18擺動或傾斜一角度。或者，運用證書號數I710707之圖11中所揭示的技術，在該葉片20與支持臂18之間設有二彈簧，藉由該二彈簧的設置，使得該葉片20係彈性地固定在支持臂18上且在受外力作用時可相對支持臂擺動一角度且當外力卸除時能回復原狀。

以上所述為本發明之較佳實施例之詳細說明與圖式，並非用來限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之專利範圍為準，凡專利範圍之精神與其類似變化之實施例與近似結構，皆應包含於本發明之中。

10:葉輪裝置

11:支架

12:輪轂

14:固定臂

18:支持臂

20:葉片

24:轉軸

28:第一端

30:第二端

46:第一側

48:第二側

50:固定件

82:環圈

88:傳動件

Claims (9)

1. 一種動力驅動用葉輪裝置，包括：

   二分隔的支架，各支架包含一輪轂；

   一轉軸，其延伸穿過該二支架的輪轂，使得該轉軸可與該二支架一起轉動；

   複數支持臂，其結合在該二支架之間；及

   複數葉片，各葉片係彈性地固定在一對應的支持臂上，當該複數葉片受外力作用時，該複數葉片可分別相對所對應的支持臂彈性活動以驅動該二支架做單一方向轉動且當外力卸除時能回復原狀。
2. 如申請專利範圍第1項所述之動力驅動用葉輪裝置，其中各輪轂的外周圍向外延伸有沿著該輪轂的周圍方向分隔的複數固定臂，各固定臂包含結合在該輪轂的第一端及遠離該輪轂的第二端，各支持臂固定在該二輪轂的二相對固定臂之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之動力驅動用葉輪裝置，其中該複數固定臂的第二端結合一環圈，使得該葉輪裝置構成一滾筒狀的架構。
4. 如申請專利範圍第2項所述之動力驅動用葉輪裝置，其中各支持臂包含一具有穿孔的圓管，利用一結合桿穿過各支持臂及該二輪轂的二相對固定臂，且利用二連接件結合在該結合桿的兩端，使得各支持臂固定在該二輪轂的二相對固定臂之間。
5. 如申請專利範圍第1所述之動力驅動用葉輪裝置，其中該葉片由彈性材料製成且該葉片的一側結合在該對應的支持臂上，使得該複 數葉片在受外力作用時不會相對該複數支持臂轉動但可產生彎曲。
6. 如申請專利範圍第1項所述之動力驅動用葉輪裝置，其中各支持臂沿著與該轉軸的軸向平行的方向延伸，各支持臂與該轉軸之軸心間界定一基準面，各葉片的延伸方向與該基準面略呈垂直狀態。
7. 如申請專利範圍第1項所述之動力驅動用葉輪裝置，其中各支持臂沿著與該轉軸的軸向平行的方向延伸，各支持臂與轉軸之軸心間界定一基準面，各葉片的延伸方向與該基準面形成一非垂直角度的傾斜配置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之動力驅動用葉輪裝置，其中各支持臂的延伸方向與該轉軸的軸向形成一角度，各支持臂與該轉軸之軸心間界定一基準面，各葉片的延伸方向與該基準面略呈垂直狀態。
9. 如申請專利範圍第1項所述之動力驅動用葉輪裝置，其中各支持臂的延伸方向與該轉軸的軸向形成一角度，各支持臂與該轉軸之軸心間界定一基準面，各葉片的延伸方向與該基準面形成一非垂直角度的傾斜配置。

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