本發(fā)明是關(guān)于一種渦輪裝置，特別是一種高效能的渦輪裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)行各形式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，都只有獲取風(fēng)的「動(dòng)能」。然而，「風(fēng)」碰觸「葉片」轉(zhuǎn)瞬即逝，而風(fēng)的「質(zhì)能」及風(fēng)的「壓力」無法完全擷取，因此葉片效率非常低。然而，欲提升葉片效率，若僅增加螺旋槳葉片數(shù)量，則會(huì)因葉片之間的距離太小，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)所產(chǎn)生的亂流反而會(huì)影響葉片的推力，而無法增加葉片數(shù)量。如采用風(fēng)葉掃撂面積較大的「寬廣型渦輪機(jī)」，則因葉片數(shù)量若多于3片，其阻力的面積即會(huì)大于推力，渦輪機(jī)雖然有大風(fēng)吹襲，但是仍不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

由上可知，目前的渦輪機(jī)設(shè)計(jì)仍無法提供高效能的工作效率，實(shí)有改進(jìn)的必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一目的是在提供一種高效能的渦輪裝置。

為達(dá)成上述的目的，本發(fā)明提供一種渦輪裝置，適于受一工作流體驅(qū)動(dòng)，該渦輪裝置包括：一本體、一渦輪葉片組、一導(dǎo)流模塊、一門板組以及一流體回收件。其中，本體具有一周緣壁體，該周緣壁體開設(shè)有一流體入口以及一流體出口。該流體入口具有一導(dǎo)流區(qū)域以及一第一開放區(qū)域，該流體出口具有一氣流回收區(qū)域以及一第二開放區(qū)域。

此外，渦輪葉片組是沿一樞設(shè)方向樞設(shè)于該本體內(nèi)部。導(dǎo)流模塊是設(shè)置于該導(dǎo)流區(qū)域，而門板組則是活動(dòng)地設(shè)置于該流體入口。另外，流體回收件是配置于該氣流回收區(qū)域，且與該周緣壁體相接。其中，該流體回收件遮蔽部分該流體出口。值得一提的是，部分自該導(dǎo)流區(qū)域或是自該第一開放區(qū)域流至該本體內(nèi)并推動(dòng)該渦輪葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)的該工作流體會(huì)經(jīng)該流體回收件導(dǎo)引而重新流動(dòng)回該本體內(nèi)推動(dòng)該渦輪葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)，部分自該導(dǎo)流區(qū)域或是自該第一開放區(qū)域流至該本體內(nèi)并推動(dòng)該渦輪葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)的該工作流體會(huì)經(jīng)該第二開放區(qū)域流至外界環(huán)境。

在本發(fā)明中，該門板組具有一第一門板以及一第二門板，該第一門板連接于該周緣壁體，且在一導(dǎo)流位置以及一第一關(guān)閉位置之間作動(dòng)，該第二門板配置于該周緣壁體，且適于在一開啟位置以及一第二關(guān)閉位置之間作動(dòng)。其中，當(dāng)該第一門板位于該導(dǎo)流位置時(shí)，該工作流體經(jīng)第一門板導(dǎo)引至該導(dǎo)流區(qū)域并流動(dòng)至該本體內(nèi)推動(dòng)該渦輪葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)該第一門板位于該第一關(guān)閉位置時(shí)，該第一門板遮蔽該導(dǎo)流模塊。當(dāng)該第二門板位于該開啟位置時(shí)，該第二門板開啟該第一開放區(qū)域，該工作流體直接流經(jīng)該第一開放區(qū)域而流動(dòng)至該本體內(nèi)推動(dòng)該渦輪葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)該第二門板位于該第二關(guān)閉位置時(shí)，該第二門板遮蔽該第一開放區(qū)域。

在本發(fā)明中，渦輪裝置更包括二制流板，沿該樞設(shè)方向分別連接于該渦輪葉片組的兩端部，且與該渦輪葉片組連動(dòng)。

在本發(fā)明中，渦輪裝置更包括二密封蓋，沿該樞設(shè)方向分別蓋闔于該本體的兩端部。

在本發(fā)明中，該些密封蓋嵌設(shè)于該本體的兩端部，使該密封蓋與該本體完全密合。

在本發(fā)明中，渦輪裝置更包括二支撐件，配設(shè)于該周緣壁體內(nèi)側(cè)，并分別位于該渦輪葉片組的相對兩側(cè)，其中該些支撐件分別與該些密封蓋固接。

在本發(fā)明中，各該支撐件至該渦輪葉片組的軸心的距離實(shí)質(zhì)上等于該渦輪葉片組的轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑。

在本發(fā)明中，該流體回收件為一曲面板體，一端與該周緣壁體相接，并以曲面延伸至另一端。

在本發(fā)明中，該流體回收件其兩端部的至少其中之一的配設(shè)位置至該渦輪葉片組的軸心的距離實(shí)質(zhì)上等于該渦輪葉片組的轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑。

在本發(fā)明中，該渦輪葉片組具有多個(gè)葉片，各該葉片具有一外凸曲面以及相對的一內(nèi)凹曲面，該導(dǎo)流模塊具有多個(gè)導(dǎo)流板體，沿該樞設(shè)方向配設(shè)于該導(dǎo)流區(qū)域，該些導(dǎo)流板體導(dǎo)引該工作流體至各該葉片的該內(nèi)凹曲面。

在本發(fā)明中，該第一門板沿該樞設(shè)方向樞設(shè)于該周緣壁體，且適于在該導(dǎo)流位置以及該第一關(guān)閉位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)。

在本發(fā)明中，該第二門板滑設(shè)該周緣壁體，且適于在該開啟位置以及該第二關(guān)閉位置之間往復(fù)滑動(dòng)。

在本發(fā)明中，該本體為一筒狀體。

在本發(fā)明中，該樞設(shè)方向與該筒狀體的軸心方向相互平行。

在本發(fā)明中，該氣流回收區(qū)域于該筒狀體周緣的配設(shè)范圍為10°-50°。

值得一提的是，在本發(fā)明的渦輪裝置中，流體回收件的設(shè)計(jì)可以有效地導(dǎo)引自該導(dǎo)流區(qū)域或是自該第一開放區(qū)域流至該本體內(nèi)并推動(dòng)過該渦輪葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)的該工作流體，使其再次流動(dòng)回該本體內(nèi)推動(dòng)該渦輪葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而大幅提升渦輪裝置的工作效能。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1繪示本發(fā)明一實(shí)施例的渦輪裝置的示意圖。

圖2繪示圖1的渦輪裝置的局部分解圖。

圖3繪示圖1的渦輪裝置的分解圖。

圖4繪示圖2的渦輪裝置于作動(dòng)狀態(tài)的示意圖。

其中，附圖標(biāo)記

100：渦輪裝置

110：本體

112：周緣壁體

114：流體入口

114A：導(dǎo)流區(qū)域

114B：第一開放區(qū)域

116：流體出口

116A：氣流回收區(qū)域

116B：第二開放區(qū)域

118：導(dǎo)軌

120：渦輪葉片組

122：葉片

130：導(dǎo)流模塊

132：導(dǎo)流板體

140：門板組

142：第一門板

144：第二門板

150：流體回收件

152、154：端部

160：制流板

170：密封蓋

180：支撐件

C：軸心

C1：外凸曲面

C2：內(nèi)凹曲面

F1、F2、F3：工作流體

L：樞設(shè)方向

P1：導(dǎo)流位置

P2：第一關(guān)閉位置

P3：開啟位置

P4：第二關(guān)閉位置

R：轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，以更進(jìn)一步了解本發(fā)明的目的、方案及功效，但并非作為本發(fā)明所附權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。

在本發(fā)明中，是以全新思維，將獲取風(fēng)能的「螺旋槳」改采用「寬型渦輪機(jī)」的形式，值得一提的是，本發(fā)明除了大幅提升渦輪裝置的工作效能之外，還克服先前技術(shù)中的「寬型渦輪機(jī)」其葉片的受風(fēng)面積的「阻力」大于「推力」的問題，說明如下。

圖1繪示本發(fā)明一實(shí)施例的渦輪裝置的示意圖。圖2繪示圖1的渦輪裝置的局部分解圖。圖3繪示圖1的渦輪裝置的分解圖。圖4繪示圖2的渦輪裝置于作動(dòng)狀態(tài)的示意圖。請同時(shí)參考圖1、圖2、圖3與圖4，為達(dá)成上述的目的，本發(fā)明提供一種渦輪裝置100，其適于受一工作流體F1驅(qū)動(dòng)來產(chǎn)生動(dòng)能。在本實(shí)施例中，渦輪裝置100包括一例如是筒狀體的本體110、一渦輪葉片組120、一導(dǎo)流模塊130、一門板組140以及一流體回收件150。其中，渦輪葉片組120是沿一樞設(shè)方向L樞設(shè)于本體110內(nèi)部，樞設(shè)方向L例如是與筒狀體的軸心方向相互平行。

此外，本實(shí)施例還可以沿樞設(shè)方向L以分別在渦輪葉片組120的兩端部設(shè)置制流板160。制流板160例如是可以與渦輪葉片組120連動(dòng)。進(jìn)一步地說，本實(shí)施例的分別在渦輪葉片組120的兩端部設(shè)置制流板160的設(shè)計(jì)，用以制止例如是風(fēng)的工作流體(氣流)從渦輪葉片組120的兩側(cè)流失，故藉由制流板160的設(shè)計(jì)將氣流限制于渦輪葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍內(nèi)，進(jìn)而讓氣流的「動(dòng)能」、「質(zhì)能」、及「壓力」能夠完全被擷取。另一方面，制流板160可與渦輪葉片組120連動(dòng)的設(shè)計(jì)可使制流板160與渦輪葉片組120視為一個(gè)整體來作動(dòng)，而氣流及適于該整體內(nèi)流動(dòng)，避免了外在環(huán)境的干擾。

在本實(shí)施例中，本體110具有一周緣壁體112，周緣壁體112開設(shè)有一流體入口114以及一流體出口116。流體入口114具有一導(dǎo)流區(qū)域114A以及一第一開放區(qū)域114B。此外，流體出口116則具有一氣流回收區(qū)域116A以及一第二開放區(qū)域116B。其中，導(dǎo)流模塊130是設(shè)置于導(dǎo)流區(qū)域114A，而門板組140則是活動(dòng)地設(shè)置于流體入口114處。

在本實(shí)施例的渦輪裝置100的設(shè)置中，渦輪葉片組120例如是具有多個(gè)葉片122，每一葉片122具有一外凸曲面C1以及相對的一內(nèi)凹曲面C2，而導(dǎo)流模塊130例如是由多個(gè)導(dǎo)流板體132所構(gòu)成。其中，這些導(dǎo)流板體132例如是沿樞設(shè)方向L配設(shè)于導(dǎo)流區(qū)域114A。值得一提的是，為讓例如是風(fēng)的工作流體(氣流)有效地驅(qū)動(dòng)渦輪葉片組120，本實(shí)施例例如是藉由設(shè)置于導(dǎo)流區(qū)域114A的導(dǎo)流板體132來將部分工作流體F1導(dǎo)引至各葉片122的內(nèi)凹曲面C2，以將部分可能成為渦輪葉片組120轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力的氣流導(dǎo)向而成為渦輪葉片組120轉(zhuǎn)動(dòng)的推力。

進(jìn)一步地說，本實(shí)施例藉由導(dǎo)流板體132來導(dǎo)引工作流體F1，并使其撞擊至葉片122的內(nèi)凹曲面C2，進(jìn)而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)渦輪葉片組120的推力。另一方面，部分工作流體F1亦可直接流至第一開放區(qū)域114B，且無須導(dǎo)引即能直接流至內(nèi)凹曲面C2處來驅(qū)動(dòng)渦輪葉片組120。換言之，藉由本實(shí)施例的導(dǎo)流板體132的設(shè)計(jì)，流入流體入口114的工作流體F1均能使葉片122的內(nèi)凹曲面C2受到驅(qū)動(dòng)力量，避免了工作流體F1流動(dòng)至外凸曲面C1所造成的阻力。如此一來，渦輪葉片組120即可更有效地被驅(qū)動(dòng)，以產(chǎn)生較佳的效能。

值得一提的是，本實(shí)施例還藉由設(shè)置一流體回收件150來大幅增加渦輪裝置100的工作效能。詳細(xì)地說，本實(shí)施例是于氣流回收區(qū)域116A設(shè)置流體回收件150。在本實(shí)施例中，流體回收件150與該周緣壁體112相接，且遮蔽了部分的流體出口116。如此一來，部分自導(dǎo)流區(qū)域114A以及自第一開放區(qū)域114B流至本體110內(nèi)并推動(dòng)渦輪葉片組120轉(zhuǎn)動(dòng)的工作流體F1即會(huì)經(jīng)流體回收件150導(dǎo)引而重新流動(dòng)回本體110內(nèi)，以重復(fù)推動(dòng)渦輪葉片組120轉(zhuǎn)動(dòng)?；诹黧w回收件150的設(shè)置可以大幅增加渦輪裝置100的工作效能，因此本實(shí)施例的渦輪裝置100可用來進(jìn)行相關(guān)的發(fā)電以及蓄電作業(yè)，進(jìn)而提升能源產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值。

承上所述，本實(shí)施例即是將原本要經(jīng)流體出口116排出的工作流體F2重新導(dǎo)引回本體110，以利用其動(dòng)能繼續(xù)推動(dòng)渦輪葉片組120轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，部分自導(dǎo)流區(qū)域114A以及自第一開放區(qū)域114B流至本體110內(nèi)并推動(dòng)該渦輪葉片組120轉(zhuǎn)動(dòng)的工作流體F3會(huì)經(jīng)該第二開放區(qū)域116B流至外界環(huán)境。

在本實(shí)施例中，流體回收件150例如為一曲面板體，其一端152是與周緣壁體112相接，并以曲面延伸至另一端154。再進(jìn)一步地說，為讓流體回收件150有較佳的導(dǎo)引效果，本實(shí)施例使流體回收件150其兩端部152/154的至少其中的一的配設(shè)位置至渦輪葉片組120的軸心C的距離實(shí)質(zhì)上等于渦輪葉片組120的轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑R。因此，流經(jīng)渦輪葉片組120的氣流即能直接且無流失地再度被導(dǎo)引回本體110內(nèi)。

為有效控制流體入口114的流量，本實(shí)施例的門板組140例如可以由一第一門板142以及一第二門板144所組成。第一門板142例如是連接于周緣壁體112，且在一導(dǎo)流位置P1以及一第一關(guān)閉位置P2之間作動(dòng)。其中，本實(shí)施例的第一門板142例如是一推門設(shè)計(jì)，其例如是沿著與樞設(shè)方向L平行的方向樞接于本體110上，以進(jìn)行開啟和關(guān)閉的作動(dòng)。值得一提的是，第一門板142開啟后可被調(diào)整至適當(dāng)位置來進(jìn)行導(dǎo)流作業(yè)。在本實(shí)施例中，第一門板142例如為一弧狀的門片，但不以此為限。

再進(jìn)一步地說，當(dāng)?shù)谝婚T板142位于導(dǎo)流位置P1時(shí)，工作流體F1可經(jīng)第一門板142導(dǎo)引至該導(dǎo)流區(qū)域114A并流動(dòng)至該本體110內(nèi)推動(dòng)該渦輪葉片組120轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)?shù)谝婚T板142位于第一關(guān)閉位置P2時(shí)，第一門板142即遮蔽導(dǎo)流模塊130。

另一方面，第二門板144例如是同樣配置于周緣壁體112，且適于在一開啟位置P3以及一第二關(guān)閉位置P4之間作動(dòng)。在本實(shí)施例中，本實(shí)施例的第二門板144例如是一拉門設(shè)計(jì)，其例如可沿著本體110周緣上的導(dǎo)軌118來進(jìn)行滑移作業(yè)，以在開啟位置P3以及第二關(guān)閉位置P4之間作動(dòng)。進(jìn)一步地說，當(dāng)?shù)诙T板144位于開啟位置P3時(shí)(如圖4所示)，第二門板144完全開啟第一開放區(qū)域114B，工作流體F1可直接流經(jīng)第一開放區(qū)域114B而流動(dòng)至本體110內(nèi)推動(dòng)渦輪葉片組120轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，當(dāng)?shù)诙T板144位于第二關(guān)閉位置P4時(shí)，第二門板144即遮蔽了第一開放區(qū)域114B。值得一提的是，本實(shí)施例的第二門板144同樣可以被調(diào)整至適當(dāng)位置來讓工作流體F1能更有效且更直接地對渦輪葉片組120進(jìn)行驅(qū)動(dòng)作業(yè)。本實(shí)施例在此對第二門板144于工作狀態(tài)時(shí)的配設(shè)位置并不做任何限制。

在本實(shí)施例中，渦輪裝置還可包括例如是嵌設(shè)于本體110兩端部的二密封蓋170，密封蓋170沿樞設(shè)方向L分別蓋闔于本體110的兩端部，以與該本體110完全密合，進(jìn)而讓氣流于本體110內(nèi)流動(dòng)，有效降低外在氣流的影響。此外，為讓渦輪裝置100有較佳的剛性，且在流體劇烈作用的環(huán)境中能更穩(wěn)固地配設(shè)，本實(shí)施例還可以于周緣壁體112內(nèi)側(cè)配設(shè)二支撐件180，每一支撐件180至渦輪葉片組120的軸心C的距離實(shí)質(zhì)上亦例如是等于渦輪葉片組120的轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑R。其中，該二支撐件180例如是分別位于渦輪葉片組120的相對兩側(cè)，且這些支撐件180分別與配置在本體110兩端部的密封蓋170固接。如此一來，本實(shí)施例的渦輪裝置100即有較佳的剛性，且更能于流體劇烈作用的環(huán)境中作用。

再者，為能更有效地增進(jìn)渦輪裝置100的作業(yè)效率，以筒狀體的本體110具有360°的周緣來分配設(shè)置，導(dǎo)流區(qū)域114A以及第一開放區(qū)域114B分別占據(jù)了60°的設(shè)置范圍，即流體入口114最大可提供120°的設(shè)置范圍來供工作流體F1流入。相似地，流體出口116最大亦可提供120°的設(shè)置范圍來供工作流體F3流出。其中，特別的是，本實(shí)施例可將10°-50°的設(shè)置范圍來做為氣流回收區(qū)域116A，并于該范圍中設(shè)置流體回收件150。換言之，第二開放區(qū)域116B即占據(jù)了約70°-110°的設(shè)置范圍，以供工作流體F3流出。特別的是，在一較佳實(shí)施例中，以15°-30°的設(shè)置范圍來做為氣流回收區(qū)域116A，而第二開放區(qū)域116B即占據(jù)了約90°-105°的設(shè)置范圍，以供工作流體F3流出。

上述氣流回收區(qū)域116A的設(shè)置范圍以及流體回收件150的工件尺寸可依渦輪裝置100的配置環(huán)境或是依渦輪葉片組120其葉片122的尺寸設(shè)計(jì)來做考量，本實(shí)施例在此并不做任何限制。在上述構(gòu)件的設(shè)置范圍外的區(qū)域，本實(shí)施立即可設(shè)置周緣壁體112以及支撐件180，以強(qiáng)化自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

綜上所述，在本發(fā)明的渦輪裝置中，流體回收件的設(shè)計(jì)可以有效地導(dǎo)引自導(dǎo)流區(qū)域或是自第一開放區(qū)域流至本體內(nèi)并推動(dòng)過渦輪葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)的工作流體，使其再次流動(dòng)回本體內(nèi)推動(dòng)渦輪葉片組轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而大幅提升渦輪裝置的工作效能。基于流體回收件的設(shè)置可以大幅增加渦輪裝置的工作效能，因此本發(fā)明的渦輪裝置可用來進(jìn)行相關(guān)的發(fā)電以及蓄電作業(yè)，進(jìn)而提升能源產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值。

此外，本發(fā)明還藉由制流板的設(shè)計(jì)來制止工作流體從運(yùn)轉(zhuǎn)中的渦輪葉片組的兩側(cè)流失，進(jìn)而讓工作流體的「動(dòng)能」、「質(zhì)能」、及「壓力」能夠完全被擷取，并有效避免了外在環(huán)境的干擾。另外，本發(fā)明的門板組的設(shè)計(jì)可以被調(diào)整至適當(dāng)位置來讓工作流體能更有效且更直接地推動(dòng)渦輪葉片組，對相關(guān)的發(fā)電作業(yè)更是一大助益。對于門板組的設(shè)計(jì)，簡單地說，就是為了能讓渦輪裝置更穩(wěn)固地配置在流體劇烈作用的環(huán)境中，所以本發(fā)明例如是采用了「風(fēng)阻」較小的圓筒狀結(jié)構(gòu)，并于流體入口裝設(shè)對應(yīng)的門板，以于過大的流體作用下關(guān)閉，以保護(hù)渦輪裝置內(nèi)不構(gòu)件不受損壞。相對地，對應(yīng)的門板會(huì)在渦輪裝置適合作業(yè)的狀況下開啟，本發(fā)明的門板設(shè)計(jì)可增加進(jìn)風(fēng)(工作流體)面積，導(dǎo)入更多風(fēng)量，擷取更多動(dòng)能，進(jìn)而讓相關(guān)的發(fā)電設(shè)備持續(xù)作業(yè)，以有較佳的發(fā)電效能。

故，由上文的揭露，無論是流體回收件或是制流板的設(shè)置，亦或是本發(fā)明的導(dǎo)流模塊、密封蓋或是支撐件的設(shè)置均能讓本發(fā)明的渦輪裝置相較習(xí)知技術(shù)均能有較佳的工作效能。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。