叶轮的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于流体输送技术领域，尤其涉及一种叶轮。本实用新型的目的在于提供一种叶轮，以解决现有技术中存在的单机叶轮输出压力低和紊流现象严重的问题。本实用新型公开了一种叶轮，包括多个叶片，多个所述叶片以叶轮的中心为基点环形阵列排布，相邻两个所述叶片之间的区域设置为流体通道，所述流体通道的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小。由于流体通道的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小，本实用新型提供的叶轮可以获得较高的输出压力，并可以减少紊流。
【专利说明】
叶轮
技术领域
[0001]本实用新型属于流体输送技术领域，尤其涉及一种叶轮。
【背景技术】
[0002]高层供水、高层消防的液体输送过程中都要用到大流量、高扬程与高效率的栗，而决定栗的性能的重要部件之一就是叶轮，叶轮作为水栗等的必备部件在日常生活和工业生产中得到了广泛的应用。叶轮的工作效率与叶片的形状有关。
[0003]叶轮按照叶片的形状可以分为离心式叶轮和前向叶轮。离心通风机叶轮的叶片形状有单板型、圆弧型和机翼型等几种。机翼型叶片具有良好的空气动力学特性，效率高、强度好、刚度大。其缺点是，制造工艺复杂，并且当输送含尘浓度高的气体时，叶片容易磨损，叶片磨穿后，杂质进入叶片内部，使叶轮失去平衡而产生振动。平板型直叶片制造简单，但流动特性较差，而平板曲线后向叶片与翼型叶片相比，除最高效率点附近效率低些外，其它工况点的效率是相当接近的。前向叶轮一般都采用圆弧型叶片，后向叶轮中，大型风机多采用翼型叶片，对于除尘效率较低的燃煤锅炉引风机可采用圆弧型或平板型叶片。采用平板型叶片的离心风机较多。
[0004]普通的叶轮均是通过增大转速或者增加安装角来获得较大的输出压力，但是普通叶轮在高压流体的作用下容易损坏或者叶片，使用寿命不长，增加了生产和维修成本。叶轮带动流体一起转动时，流体由于本身的惯性，保持原有状态，因而产生了与叶轮旋转方向相反的紊流运动，因而现有技术中的叶轮存在较为严重的紊流现象。
[0005]综上所述，现有技术中的叶轮存在输出能量低和紊流现象严重的问题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种叶轮，以解决现有技术中存在的单级叶轮输出压力低和紊流现象严重的问题。
[0007]本实用新型公开了一种叶轮，包括多个叶片，多个所述叶片以叶轮的中心为基点环形阵列排布，相邻两个所述叶片之间的区域设置为流体通道，所述流体通道的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小。
[0008]更进一步地，所述叶轮为开式叶轮，所述叶轮上的相邻两个叶片之间设置有加强筋，叶轮中部设置有用于容纳输出轴的轴孔。
[0009]更进一步地，所述叶片至少包括第一叶片和第二叶片，所述第一叶片和所述第二叶片设置为均匀分布的渐开型螺旋线结构，所述第一叶片和所述第二叶片之间形成了第一流体通道和第二流体通道。
[0010]更进一步地，所述叶片设置为直线型结构，相邻两个所述叶片之间形成截面积渐缩的流体通道，所述流体通道的边缘为直线。
[0011]更进一步地，多个所述叶片固接在后盖板上形成半开式叶轮。
[0012]更进一步地，所述叶片至少包括第一叶片和第二叶片，所述第一叶片和所述第二叶片设置为均匀分布的渐开型螺旋线结构，所述第一叶片和所述第二叶片之间形成了第一流体通道和第二流体通道。
[0013]更进一步地，所述叶片设置为直线型结构，相邻两个所述叶片之间形成截面积渐缩的流体通道，所述流体通道的边缘为直线。
[0014]更进一步地，多个所述叶片设置于前盖板和后盖板之间形成闭式叶轮，所述前盖板和所述后盖板的形状相同。
[0015]更进一步地，所述叶片至少包括第一叶片和第二叶片，所述第一叶片和所述第二叶片设置为均匀分布的渐开型螺旋线结构，所述第一叶片和所述第二叶片之间形成了第一流体通道和第二流体通道。
[0016]更进一步地，所述叶片设置为直线型结构，相邻两个所述叶片之间形成截面积渐缩的流体通道，所述流体通道的边缘为直线。
[0017]结合以上技术方案，由于流体通道的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小，本实用新型提供的叶轮的有益效果在于:可以获得较高的输出压力，并可以减少紊流。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本实用新型提供的螺旋形叶片的叶轮的结构示意图；
[0020]图2为本实用新型提供的直线型叶片的叶轮的结构示意图；
[0021 ]图3为本实用新型提供的开式叶轮的结构示意图；
[0022]图4为本实用新型提供的半开式叶轮的结构示意图；
[0023]图5为本实用新型提供的闭式叶轮的结构示意图。
[0024]附图标记
[0025]1-叶片；n-第一叶片；12-第二叶片；
[0026]2-流体通道； 21-第一流体通道；22-第二流体通道；
[0027]3_前盖板；4_后盖板。
【具体实施方式】
[0028]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0031]实施例1
[0032]如图1和图3所示，本实施例公开了一种开式叶轮，包括多个叶片I，多个叶片I以叶轮的中心为基点环形阵列排布，相邻两个叶片I之间的区域设置为流体通道2，流体通道2的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小。叶轮上的相邻两个叶片I之间设置有加强筋，叶轮中部设置有用于容纳输出轴的轴孔。
[0033]叶片I可以根据需要选用不同的材料:转速要求高时，选用高强材料制造;流体温度高时，选用耐高温的高强材料;腐蚀性的化学流体采用耐蚀材料。叶片I可选用的材料包括金属、陶瓷、玻璃、碳纤维、塑料等。金属材料的叶片I与加强筋可以一次铸造成型，也可采用焊接工艺制造，陶瓷等材料的叶片I与加强筋可烧制成型。
[0034]更进一步地，作为一种具体的实施方式，叶片I的材料选为不锈钢材料，其中不锈钢中铬的含量超过12%，铬的含量高，相应地，耐腐蚀性强。
[0035]更进一步地，作为一种具体的实施方式，叶片I上涂覆有泡沫陶瓷层。泡沫陶瓷是一种具有多孔结构的陶瓷，能有效消除流体中气泡破裂时造成的噪音。
[0036]更进一步地，作为一种具体的实施方式，泡沫陶瓷层的厚度设置为5-6_。
[0037]叶片I至少包括第一叶片11和第二叶片12，第一叶片11和第二叶片12设置为均匀分布的渐开型螺旋线结构。
[0038]更进一步地，作为一种具体的可实施方式，叶片I设置为直线型结构，相邻两个所述叶片I之间形成截面积渐缩的流体通道2，所述流体通道2的边缘为直线。
[0039]如图2所示，叶片设置有4个，相邻两个叶片I之间形成边缘为直线的流体通道2，流体通道2的数量设置为4个，流体通道2从叶轮的中心到边缘截面积逐渐变小。
[0040]需要说明的是:本领域技术人员应当理解，上述叶片I结构为机械领域常用的结构形式，同时，本专利提供的叶片I不局限于上述形式，即叶片I可以设置多个，叶片I的数量可根据实际需要设定，叶片I可以设置为螺旋形也可以设置为直线型。理想状态下，叶片I应该为无限多个，叶片I的厚度为无限薄，叶片I的形状与流体流线的形状相同，即液体无环流，无能量损耗。但是实际生产中，叶片I具有一定厚度，叶片I的数量大于6个时，叶轮的转动速度慢，叶轮的功率低，叶片I的数量小于6个时，叶轮的转动速度快，但是容易损坏。
[0041]更进一步地，作为一种具体的实施方案，叶片I的数量设置为6个。
[0042]更进一步地，作为一种具体的实施方案，叶片I靠近轴孔的端部设置为圆角结构，叶片I远离轴孔的端部设置为锐角结构。
[0043]叶片I靠近轴孔的端部设置圆角结构的原因在于:圆角防止叶片I与输出轴发生磕碰。
[0044]叶片I远离轴孔的端部设置为锐角结构的原因在于:一方面，方便分隔水流，增加叶轮的转动速度，提高叶轮的工作效率;另一方面，减少出水口的气蚀现象。流体在进口处会产生大量气泡，在气泡进入高压区后又被压碎，从而在叶轮内造成瞬间冲击压力，瞬间的冲击压力会使叶轮产生震动并发生噪音。锐角的设计可以使大气泡分解为许多小气泡，然后通过叶轮的旋转被旋转至叶轮外部，防止叶轮损坏，延长叶轮的使用寿命。
[0045]更进一步地，作为一种具体的实施方案，叶片I的侧壁上设置有网格型纹路。网格型纹路的表面凹凸不平，与光滑平面相比，网格型纹路的表面积更大，当流体经过时，流体与叶片I的接触面积更大，从而可以使流体的推力充分推动叶轮上的叶片I运动，因而可以得到更大的转动力，提高了叶轮的工作效率。同时由于气蚀现象的存在使得叶轮边缘产生气泡，气泡一般会与叶轮的内壁发生接触，网格型纹路表面是粗糙的，因而可以与气泡发生摩擦，使大气泡分解成许多小气泡，防止大气泡被压碎而产生瞬间冲击压力，防止叶轮被损坏。
[0046]重点需要说明的是，流体通道2的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小。如图1所示，流体通道2设置为螺旋形通道，螺旋形通道从叶轮中心到边缘的截面积渐缩。如图2所示，流体通道2设置为截面为梯形的通道，梯形通道从叶轮中心到边缘的截面积渐缩。
[0047]本实用新型提供的叶轮的流体通道2的工作原理在于:一方面，当叶轮处于静止状态时，流体在叶轮中处于静止状态，当叶轮转动时，流体与叶轮的相对速度从叶轮中心向外逐渐增大。流体通道的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小，边缘处的流体通道截面积最小，此时流体的流速达到最高值，流体获得的能量达到上限。符合伯努利方程原理，能量得到了充分利用。传统的叶轮的流体通道均是从叶轮的中心到叶轮的边缘，流体通道截面积逐渐增大，因而在叶轮边缘处的流速相对较慢，可能会造成叶轮边缘的流体流速与叶轮线速度不协调而产生紊流或因叶轮外缘不能及时得到流体补充而产生回旋涡流。因而本实用新型提供的叶轮与传统的叶轮相比可以获得较高的输出压力。另一方面，两叶片I之间的空隙允许流体在其中产生紊流，紊流是由于流体在惯性作用下的旋转运动方向与叶轮的旋转运动相反，而产生的涡流。本实用新型提供的叶轮的流体通道在靠近轮盘中心的一端的截面积最小，因而流体在靠近轮盘中心处形成紊流的可能性较小，因而本实用新型提供的叶轮与传统的叶轮相比可以减少紊流。
[0048]实施例2
[0049]如图4所示，本实施例公开了一种半开式叶轮，包括多个叶片I，多个叶片I以叶轮的中心为基点环形阵列排布，相邻两个叶片I之间的区域设置为流体通道2，流体通道2的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小，多个所述叶片I固接在后盖板4上。
[0050]叶片I至少包括第一叶片11和第二叶片12，第一叶片11和第二叶片12设置为均匀分布的渐开型螺旋线结构。
[0051]更进一步地，作为一种具体的可实施方式，叶片I设置为直线型结构，相邻两个所述叶片I之间形成截面积渐缩的流体通道2，所述流体通道2的边缘为直线。
[0052]如图2所示，叶片设置有4个，相邻两个叶片I之间形成边缘为直线的流体通道2，流体通道2的数量设置为4个，流体通道2从叶轮的中心到边缘截面积逐渐变小。
[0053]需要说明的是:本领域技术人员应当理解，上述叶片I结构为机械领域常用的结构形式，同时，本专利提供的叶片I不局限于上述形式，即叶片I可以设置多个，叶片I的数量可根据实际需要设定，叶片I可以设置为螺旋形也可以设置为直线型。
[0054]更进一步地，作为一种具体的可实施方式，叶片I与后盖板4固定连接。
[0055]更进一步地，作为一种具体的可实施方式，后盖板4的周向方向上均匀开设有多个平衡孔。
[0056]平衡孔的设置原理:闭式和半闭式叶轮运转时，叶轮前侧液体吸入口处压强低，因而液体作用于叶轮前后侧的压力不等，便产生了指向叶轮流体入口侧的轴向推力，该力推动叶轮向流体入口侧移动，引起叶轮和栗壳接触处的磨损，严重时造成栗的震动，破坏栗的正常操作。在叶轮的后盖板4上钻若干平衡孔，可以减小叶轮两侧的压力差，从而减轻了轴向推力的不利影响。
[0057]更进一步地，作为一种具体的实施方式，平衡孔的数量设置为3个，3个平衡孔在叶轮的周向方向上均匀分布。
[0058]重点需要说明的是，流体通道2的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小。如图1所示，流体通道2设置为螺旋形通道，螺旋形通道从叶轮中心到边缘截面积渐缩。如图2所示，流体通道2设置为截面为梯形的通道，梯形通道从叶轮中心到边缘截面积渐缩。
[0059]本实用新型提供的叶轮的流体通道2的工作原理在于:一方面，当叶轮处于静止状态时，流体在叶轮中处于静止状态，当叶轮转动时，流体与叶轮的相对速度从叶轮中心向外逐渐增大。流体通道的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小，边缘处的流体通道截面积最小，此时流体的流速达到最高值，流体获得的能量达到上限。符合伯努利方程原理，能量得到了充分利用。传统的叶轮的流体通道均是从叶轮的中心到叶轮的边缘，流体通道截面积逐渐增大，因而在叶轮边缘处的流速相对较慢，可能会造成叶轮边缘的流体流速与叶轮线速度不协调而产生紊流或因叶轮外缘不能及时得到流体补充而产生回旋涡流。因而本实用新型提供的叶轮与传统的叶轮相比可以获得较高的输出压力。另一方面，两叶片I之间的空隙允许流体在其中产生紊流，紊流是由于流体在惯性作用下的旋转运动方向与叶轮的旋转运动相反，而产生的涡流。本实用新型提供的叶轮的流体通道在靠近轮盘中心的一端的截面积最小，因而流体在靠近轮盘中心处形成紊流的可能性较小，因而本实用新型提供的叶轮与传统的叶轮相比可以减少紊流。
[0060]本实施例提供的叶轮的有益效果在于:一方面，本实用新型提供的叶轮为半开式叶轮，叶轮的叶片一侧被后盖板4封闭，另一侧敞开，与全开式叶轮相比，减少了流动损失；另一方面，传统的半开式叶轮由于叶轮侧面间隙很大，有一部分流体从叶轮出口倒流回流体入口，内漏损失较大，效率不高，而本实用新型提供的叶轮内部的流体通道设置为从叶轮中心到叶轮边缘的截面积逐渐减小，在叶轮边缘流体的线速度大，输出的压力大，效率高。[0061 ] 实施例3
[0062]如图5所示，本实施例提供了一种闭式叶轮，包括多个叶片I，多个叶片I以叶轮的中心为基点环形阵列排布，相邻两个叶片I之间的区域设置为流体通道2，流体通道2的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小。多个叶I片设置于前盖板3和后盖板4之间，前盖板3和后盖板4的形状相同。
[0063]叶片I至少包括第一叶片11和第二叶片12，第一叶片11和第二叶片12设置为均匀分布的渐开型螺旋线结构。
[0064]更进一步地，作为一种具体的可实施方式，叶片I设置为直线型结构，相邻两个所述叶片I之间形成截面积渐缩的流体通道2，所述流体通道2的边缘为直线。
[0065]如图2所示，叶片设置有4个，相邻两个叶片I之间形成边缘为直线的流体通道2，流体通道2的数量设置为4个，流体通道2从叶轮的中心到边缘截面积逐渐变小。
[0066]需要说明的是:本领域技术人员应当理解，上述叶片I结构为机械领域常用的结构形式，同时，本专利提供的叶片I不局限于上述形式，即叶片I可以设置多个，叶片I的数量可根据实际需要设定，叶片I可以设置为螺旋形也可以设置为直线型。更进一步地，作为一种具体的可实施方式，前盖板3和后盖板4可拆卸连接，方便对叶轮进行清洁作业。
[0067]更进一步地，作为一种具体的可实施方式，前盖板3和后盖板4焊接。
[0068]更进一步地，作为一种具体的可实施方式，前盖板3和后盖板4对应叶片轴孔的位置设置有通孔，输入轴穿过前盖板3的通孔、叶片的轴孔和后盖板4的通孔连接前盖板3、叶片和后盖板4。
[0069]更进一步地，作为一种具体的可实施方式，后盖板4的周向方向上均匀开设有多个平衡孔。
[0070]平衡孔的设置原理:闭式和半闭式叶轮运转时，叶轮前侧液体吸入口处压强低，因而液体作用于叶轮前后侧的压力不等，便产生了指向叶轮流体入口侧的轴向推力，该力推动叶轮向流体入口侧移动，引起叶轮和栗壳接触处的磨损，严重时造成栗的震动，破坏栗的正常操作。在叶轮的后盖板4上钻若干平衡孔，可以减小叶轮两侧的压力差，从而减轻了轴向推力的不利影响。
[0071 ]更进一步地，作为一种具体的实施方式，平衡孔的数量设置为5个，5个平衡孔在叶轮周向方向上均匀分布。
[0072]重点需要说明的是，流体通道2的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小。如图1所示，流体通道2设置为螺旋形通道，螺旋形通道从叶轮中心到边缘截面积渐缩。如图2所示，流体通道2设置为截面为梯形的通道，梯形通道从叶轮中心到边缘截面积渐缩。
[0073]本实用新型提供的叶轮的流体通道2的工作原理在于:一方面，当叶轮处于静止状态时，流体在叶轮中处于静止状态，当叶轮转动时，流体与叶轮的相对速度从叶轮中心向外逐渐增大。流体通道的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小，边缘处的流体通道截面积最小，此时流体的流速达到最高值，流体获得的能量达到上限。符合伯努利方程原理，能量得到了充分利用。传统的叶轮的流体通道均是从叶轮的中心到叶轮的边缘，流体通道截面积逐渐增大，因而在叶轮边缘处的流速相对较慢，可能会造成叶轮边缘的流体流速与叶轮线速度不协调而产生紊流或因叶轮外缘不能及时得到流体补充而产生回旋涡流。因而本实用新型提供的叶轮与传统的叶轮相比可以获得较高的输出压力。另一方面，两叶片I之间的空隙允许流体在其中产生紊流，紊流是由于流体在惯性作用下的旋转运动方向与叶轮的旋转运动相反，而产生的涡流。本实用新型提供的叶轮的流体通道在靠近轮盘外边缘的一端的截面积最小，因而流体在靠近轮盘中心处形成紊流的可能性较小，因而本实用新型提供的叶轮与传统的叶轮相比可以减少紊流。
[0074]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种叶轮，其特征在于:包括多个叶片(I)，多个所述叶片(I)以叶轮的中心为基点环形阵列排布，相邻两个所述叶片(I)之间的区域设置为流体通道(2)，所述流体通道(2)的截面积从叶轮的中心到叶轮的边缘逐渐减小。2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮为开式叶轮，所述叶轮上的相邻两个叶片(I)之间设置有加强筋，叶轮中部设置有用于容纳输出轴的轴孔。3.根据权利要求2所述的叶轮，其特征在于，所述叶片(I)至少包括第一叶片(11)和第二叶片(12)，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)设置为均匀分布的渐开型螺旋线结构，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)之间形成第一流体通道(21)和第二流体通道(22)。4.根据权利要求2所述的叶轮，其特征在于，所述叶片(I)设置为直线型结构，相邻两个所述叶片(I)之间形成截面积渐缩的流体通道(2)，所述流体通道(2)的边缘为直线。5.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，多个所述叶片(I)固接在后盖板(4)上形成半开式叶轮。6.根据权利要求5所述的叶轮，其特征在于，所述叶片(I)至少包括第一叶片(11)和第二叶片(12)，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)设置为均匀分布的渐开型螺旋线结构，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)之间形成了第一流体通道(21)和第二流体通道(22)。7.根据权利要求5所述的叶轮，其特征在于，所述叶片(I)设置为直线型结构，相邻两个所述叶片(I)之间形成截面积渐缩的流体通道(2)，所述流体通道(2)的边缘为直线。8.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，多个所述叶片(I)设置于前盖板(3)和后盖板(4)之间形成闭式叶轮，所述前盖板(3)和所述后盖板(4)的形状相同。9.根据权利要求8所述的叶轮，其特征在于，所述叶片(I)至少包括第一叶片(11)和第二叶片(12)，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)设置为均匀分布的渐开型螺旋线结构，所述第一叶片(11)和所述第二叶片(12)之间形成了第一流体通道(21)和第二流体通道(22)。10.根据权利要求8所述的叶轮，其特征在于，所述叶片(I)设置为直线型结构，相邻两个所述叶片(I)之间形成截面积渐缩的流体通道(2)，所述流体通道(2)的边缘为直线。
【文档编号】F04D29/66GK205605492SQ201620296714
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】梁平
【申请人】梁平