CN101514711A - 涡轮叶片和涡轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种涡轮叶片和涡轮机。该涡轮叶片包括涡轮叶片主体和在所述涡轮叶片主体上设置的用于与固定连接的固定孔，在所述涡轮叶片主体邻近所述固定孔的位置上设置有通孔。该涡轮机包括上述的涡轮叶片。本发明提供的涡轮叶片和涡轮机，可以减小因涡轮叶片旋转产生的空气涡流对输出风能的影响，提高风能效率；应用具有通孔的涡轮叶片的涡轮机具有其输出能量大，效率高，噪声小，使用寿命长等优点。

Description

涡轮叶片和涡轮机
技术领域
本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种涡轮叶片和涡轮机。
背景技术
涡轮机广泛应用在各个领域中，其工作原理如下：图1为现有涡轮机工作原理示意图，如图1所示，涡轮机的转轴在电动机2的带动下高速旋转，涡轮机的转轴上固定设置有数个涡轮叶片1，涡轮叶片1绕转轴旋转，产生向V方向的风场并提供动力。但是由于涡轮叶片1在高速旋转过程中，在如图1所示的临近转轴的区域I内，由于空气流动特性将在该区域内产生低压空气涡流，形成静电场；通过涡轮叶片旋转向V方向输送的风能将受到空气涡流的阻碍，风力输出效率降低；涡轮叶片的扭矩增大，而且由于叶片与空气摩擦生热，导致涡轮叶片温度升高，影响使用寿命；还有由于叶片输出风力受阻碍，容易造成较大的噪声污染。
发明内容
本发明提供一种涡轮叶片和涡轮机，用以解决现有技术中涡轮叶片转动输出风力效率低、涡轮叶片扭矩大等缺陷，实现提高风力输出效率，降低涡轮叶片扭矩的目的。
为实现上述目的，本发明提供一种涡轮叶片，包括涡轮叶片主体和在所述涡轮叶片主体上设置的用于与固定连接的固定孔，在所述涡轮叶片主体邻近所述固定孔的位置上设置有通孔。
为实现上述目的，本发明还提供一种涡轮机，包括涡轮叶片，所述涡轮叶片包括涡轮叶片主体和在所述涡轮叶片主体上设置的用于与固定连接的固定孔，在所述涡轮叶片主体邻近所述固定孔的位置上设置有通孔。
本发明提供的涡轮叶片和涡轮机，通过在邻近涡轮叶片固定孔位置上设置通孔，在涡轮叶片旋转时用于空气流动，防止因空气涡流阻碍风能的输出，提高风能输出效率，减小涡轮叶片的扭矩，延长涡轮叶片的使用寿命。
附图说明
图1为现有涡轮机工作原理示意图；
图2为本发明涡轮叶片结构示意图；
图3为应用本发明涡轮叶片工作示意图；
图4为本发明涡轮叶片通孔位置示意图；
图5为本发明涡轮叶片设置倾斜通孔示意图；
图6为本发明涡轮叶片设置梯形通孔示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明实施例的技术方案。
图2为本发明涡轮叶片结构示意图，如图2所示，涡轮叶片包括涡轮叶片主体，涡轮叶片主体包括固定孔11和叶片翼体12，其中固定孔11用于与涡轮机的旋转轴固定连接，叶片翼体12用于通过固定孔11绕涡轮机旋转轴高速旋转产生风能。在涡轮叶片主体上靠近固定孔11位置处设置通孔13，用于在涡轮叶片旋转时，叶片前方靠近转轴区域内的空气通过通孔13流动，防止产生空气涡流影响风能效率。
图3为应用本发明涡轮叶片工作示意图，如图3所示，涡轮叶片的中轴线上靠近与转轴连接的固定孔的位置处设置通孔13，该涡轮叶片随着发动机转轴旋转，向V方向输送风能；涡轮叶片与区域I内的空气摩擦生热，此区域的气体通过通孔13沿W方向流动，因此涡轮叶片1前面区域I内不会产生空气涡流阻碍涡轮叶片输出的风能，提高了输出风能的效率。本实施例中，通孔设置在靠近转轴一端，因为在涡轮叶片旋转过程中，靠近转轴区域因空气涡流产生的静电场强度要比涡轮叶片另一端部位置的静电场强度大，在力矩相等的条件下，靠近转轴附近因力臂小作用力大，因此对产生的空气涡流的破坏作用就越强，阻碍因空气涡流而产生的静电场的能力就越强。
由于涡轮叶片的输出阻碍减小了，因此涡轮叶片的扭矩下降。如表1所示，以汽车发动机上涡轮叶片为例，应用设置有通孔的涡轮叶片比没有设置通孔的涡轮叶片的风力效能提高约8.8％。
表1
  转速(rpm)   500   1500   2500   3500
  扭矩(无孔)(N.m)   19.959   20.07   20.34   20.691
  轴向力(无孔)(Kg)   19.639   20.09   20.681   21.553
  扭矩(有孔)(N.m)   19.819   19.939   20.22   20.631
  轴向力(有孔)(Kg)   19.779   20.18   21.062   22.554
涡轮机在工作时产生的噪声影响也随之减小；还有涡轮叶片旋转时与空气摩擦生热，导致该区域内空气温度较高，通过在涡轮叶片上设置用于空气流动的通孔，热的空气可以通过通孔向外排放，因此可以降低涡轮叶片的工作温度，进一步延长了涡轮叶片的使用寿命。
图4为本发明涡轮叶片通孔位置示意图。本发明的涡轮叶片上设置的通孔的数量可以为1个，也可以为多个，具体数目和设置位置应根据涡轮叶片的实际尺寸而定。通孔的直径应在0.1～10mm范围内。通孔在涡轮叶片上的位置如图4所示，优选地，通孔13距离固定孔11的距离d应在整个涡轮叶片长度L的1/10至1/5的范围内；具体地，例如汽车上用涡轮叶片的长度一般为20CM左右，可以在该涡轮叶片离固定孔距离为2cm处设置通孔；在涡轮叶片的宽度方向上，可以沿涡轮叶片的中轴线上下对称分布数个通孔，例如上下各设置1个通孔。也就是说，当涡轮叶片同时设置多个通孔时，数个通孔既可以并排设置在叶片的轴线横向方向上，也可以设置叶片的纵向方向上。
图5为本发明涡轮叶片设置倾斜通孔示意图，图6为本发明涡轮叶片设置梯形通孔示意图。进一步地，为了加快空气通过通孔的流动速度，如图5所示可将通孔13根据涡轮叶片的旋转方向倾斜设置，如图6所示还可将通孔13设置成特殊的形状如梯形，甚至可以将梯形形状的通孔倾斜设置。本发明提供的设置有通孔的涡轮叶片可具体应用在推进器、洗衣机、搅拌机、涡轮发电机和空调的冷却系统中，在一定转速条件下，增加输出能量，提高效率。
本发明涉及的涡轮机上设置有上述实施例中所提供的涡轮叶片，安装带有通孔的涡轮叶片的涡轮机，在相同功率下，具有其输出能量大，效率高，噪声小，使用寿命长等优点。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1、一种涡轮叶片，包括涡轮叶片主体和在所述涡轮叶片主体上设置的用于与固定连接的固定孔，其特征在于在所述涡轮叶片主体邻近所述固定孔的位置上设置有通孔。
2、根据权利要求1所述的涡轮叶片，其特征在于所述通孔的直径为0.1～10mm。
3、根据权利要求1或2所述的涡轮叶片，其特征在于所述通孔与所述固定孔的距离为所述涡轮叶片长度的1/10～1/5。
4、根据权利要求1或2所述的涡轮叶片，其特征在于所述通孔与所述固定孔的距离为2cm。
5、一种涡轮机，包括涡轮叶片，其特征在于所述涡轮叶片包括涡轮叶片主体和在所述涡轮叶片主体上设置的用于与固定连接的固定孔，在所述涡轮叶片主体邻近所述固定孔的位置上设置有通孔。
6、根据权利要求5所述的涡轮机，其特征在于所述通孔的直径为0.1～10mm。
7、根据权利要求5或6所述的涡轮机，其特征在于所述通孔与所述固定孔的距离为所述涡轮叶片长度的1/10～1/5。
8、根据权利要求5或6所述的涡轮机，其特征在于所述通孔与所述固定孔的距离为2cm。
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