CN102384104A - 轴流叶轮 - Google Patents

Abstract

一种轴流叶轮，包括轮体，轮体上设置导叶，导叶与轴流叶轮旋转轴向呈倾斜角度，轮体上设置传动轴连接装置，导叶面积从叶轮两端向叶轮中部逐渐加大。本轴流叶轮充分利用圆周运动和流体运动，利用涡流缓冲能量、掺混流体、产生更高的推力、压力。本轴流叶轮可广泛替代现有轴流式水泵、轴流式风机、喷雾设备、雾化设备、螺旋桨等的叶轮，可更加节能、降噪，可实现更高转速、更高压力、更高寿命、更低造价。

Description

轴流叶轮

技术领域

本发明涉及流体增压输送设备、喷雾设备、风扇、螺旋桨、推进设备、吹风设备等的叶轮部件，具体是一种轴流叶轮。可广泛用于流体加压、输送、冷却、推进设备等领域。可作为轴流水泵、轴流风机、喷雾设备、雾化设备、燃气轮机、涡轮喷气发动机、压缩机、高炉鼓风机等的叶轮、涡轮、涡扇使用，可产生更高压力，可更加节能。也可作为车船、飞行器等的螺旋桨使用。

背景技术

现有的叶轮，普遍存在能耗高、噪音大、压力低、吸力低、无法实现更高转速、无法产生更高推力等缺陷。

现有的喷雾设备存在无法产生更细雾滴，无法产生更高压力的喷雾气流等缺陷。

现有的推进设备有螺旋桨、喷气发动机等，存在推进速度低，能耗高效率低等诸多缺陷。

发明内容

本发明提供一种轴流叶轮，充分利用圆周运动和流体运动，利用从中心到外围转速递增的涡流，使流体自动吸入涡流中，利用涡流实现能量缓冲，使流体运动速度逐渐提高，避免流体与轴流叶轮运动部件产生直接撞击造成能量损耗，避免轴流叶轮因流体撞击损伤，可大大提高轴流叶轮转速，可大大降低噪音，大大提高效率。利用导流环内壁实现对流体运动逐渐提速，利用轴流叶轮实现对流体的轴向输送，利用导叶更进一步对流体加压和轴向运动提速，可大大提高对流体的增压能力，可产生更高压力。

涡流对涡流中的物体存在一个揉搓、分离的力，这个力随涡流转速的提高同步提高。这个力可以很好地使流体被分离、掺混均匀，利用这一点可以很好地避免泵的汽蚀问题；也可以更好的促进化学反应；也可以使液体与空气更好的混合均匀，使气流形成更均匀的喷雾；也可以使粉尘与空气掺混均匀，使本轴流叶轮用于输送含尘气体时运转更加平衡稳定。

利用涡流的掺混作用，使喷射气流成为喷雾气流，可以形成很好的雾化效果，可以产生超细雾滴，可以产生出高压喷射气雾。本轴流叶轮可以使液体与气流充分混合，使液体被气流充分切割，使液体与气流充分分离、混合，可以形成纳米级雾滴，雾滴可以达到极小，本轴流叶轮可广泛应用于各种需要雾化设备的领域。本轴流叶轮可作为风机或喷雾器叶轮，可用于雾化喷洒、金属火焰喷涂、雾化冷却领域、雾化干燥领域、发动机燃料雾化、重油雾化、水煤浆雾化、脱硫剂雾化、印染中的颜料雾化、农药喷洒、灭火喷洒、增湿、消毒、除异味、造雾、制药、吸入法给药治疗等诸多领域。

本轴流叶轮利用涡流的掺混作用，使水泵更好地防气蚀。利用涡流使化学反应更加充分，使本轴流叶轮或装配本轴流叶轮的水泵或风机可以作为反应器使用，可以更好的促进化学反应，可创造出特殊的物理、化学反应条件，可加速化学反应速度，提高反应效果。

利用涡流对流体粒子的掺混、摩擦接触等作用，可以使化学反应更充分、可以使催化反应更充分。可在轴流叶轮内形成特殊的反应环境条件，完成特殊的物理、化学反应，本轴流叶轮可广泛应用于化工生产等领域。

从中心到外围转速递增的涡流实现能量缓冲，避免流体与轴流叶轮运动部件产生直接撞击造成大量能量损耗，避免轴流叶轮因流体撞击损伤，可大大提高轴流叶轮转速，大大降低轴流叶轮噪音，本轴流叶轮产生的从外围到中心转速递增的螺旋推进涡流可更好的化解噪音，使噪音降到极低，本轴流叶轮作为风扇、吊扇、冷却风扇等吹风设备的叶轮使用时，可实现超低静音效果，同时更加节能，可使电机、空调、电脑等噪音更小、能耗更低。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

轴流叶轮，包括轮体，轮体上设置导叶，导叶与轴流叶轮旋转轴向呈倾斜角度，轮体上设置传动轴连接装置，导叶面积从叶轮两端向叶轮中部逐渐加大。叶轮中部设置挡流罩，挡流罩向叶轮出口端逐渐扩张。挡流罩顶部设置锥形帽。导叶相互之间形成流道，流道向出口端逐渐收缩。叶轮一端设置导流环。

本发明的优点在于：充分利用了圆周运动和流体运动，利用涡流实现能量缓冲，避免流体与轴流叶轮运动部件产生直接撞击造成大量能量损耗，避免轴流叶轮因流体撞击损伤，可大大提高轴流叶轮转速，可大大提高对流体增压的压力，可产生更高压力。大大降低了噪音、振动、磨损等，可大大提高叶轮使用寿命。

本发明具有制造简单、制造成本低、使用成本低、维护费用低、使用寿命长、增压效果好、可产生更高压力、压力从低到高任意调节、压力范围宽等优点。

本发明轴流叶轮可广泛应用于各种增压设备领域。可用它作为多种轴流水泵、轴流风机、气泵、离心压缩机、喷气发动机等的叶轮、涡轮、涡扇等使用，可广泛用于流体增压、输送等领域。

本轴流叶轮可使轴流水泵实现大流量、高扬程、低能耗等功效，可实现更高转速。可使气泵产生更高压力；可使轴流风机大大降低噪音、降低能耗、提高风压、提高流量，可产生更高风压；可使雾化设备产生纳米级雾滴，可产生高压气雾。

本发明轴流叶轮可广泛应用于各种需要增压设备的领域。可用它作为多种风机、气泵、气体压缩机、气体增压器的叶轮，可用它进行气液混杂物体加压输送、液固混杂物体加压输送，可彻底避免泵的气蚀问题，可作为水泵、化工泵、泥浆泵、渣浆泵等的叶轮使用，可广泛用于流体增压、输送等领域。本轴流叶轮可使水泵实现高转速、大流量、高扬程、低能耗等功效，可广泛用于各种水力工程、泵站、水资源调配等领域。超高转速时，可产生超高压水流，可作为深井泵、水枪、水钻、水切割、锅炉泵、高楼供水等设备。本轴流叶轮作为气泵叶轮，可广泛用于气流、气液输送等领域，可产生超高压力。本轴流叶轮装在轴流风机上，可广泛用于各种行业，可大大降低噪音、降低能耗、提高风压、提高流量，可产生超高风压。

本轴流叶轮作为雾化设备叶轮可产生纳米级雾滴，也可产生超高压汽雾，可利用高压汽雾实现汽雾冲洗，农药喷洒时可实现超低容量喷雾。

本轴流叶轮作为反应器设备叶轮，可创造出特殊的物理、化学反应条件，可加速化学反应速度，提高反应效果。

附图说明

附图1是本发明轴流叶轮主体结构示意图；

附图2是附图1中A-A向剖面俯视结构示意图；

附图3是本发明轴流叶轮实施例之一的主视结构示意图；

附图4是本发明轴流叶轮实施例之二的主视结构示意图；

附图5是本发明轴流叶轮实施例之三的主视结构示意图；

附图6是本发明轴流叶轮实施例之四的主视结构示意图；

具体实施方式

本发明轴流叶轮的主体结构包括1，轮体1上设置导叶2，导叶2与轴流叶轮旋转轴向呈倾斜角度，轮体1上设置传动轴连接装置3，导叶2面积从叶轮两端向叶轮中部逐渐加大。

轮体1可根据需要选用不同的材料制造：转速要求高的，可以选用高强材料制造；需要加压输送的流体温度高的，选用耐高温的高强材料；有腐蚀性的化学流体采用耐腐材料；轮体可使用金属、陶瓷、玻璃、碳纤维、塑料、泡沫材料等材料。金属材料的轮体可以采用铸造工艺铸造成型，也可采用焊接、铆焊、粉末冶金铸造等工艺制造，陶瓷等材料的轴流叶轮可烧制成形。

轮体1上设置导叶2。可以将导叶设置成多种形状，本轴流叶轮输出超高压力时，可以加厚轮体1，可以将导叶设置成螺旋状，可大大提高增压能力。

导叶2与轴流叶轮旋转轴向呈倾斜角度。可提高流体的轴向运动速度，可提高导叶对流体的轴向做功能力，使叶轮对流体更好的增压和轴向提速。导叶2与轴流叶轮旋转轴向之间可根据需要选择多种倾斜角度，一般情况下可以选择30度-60度左右，可以较好的协调流量和压力。

轮体1上设置传动轴连接装置3。可在轮体1中心设置轴套、键槽或螺纹等传动轴连接装置3与传动轴连接。

导叶2面积从叶轮两端向叶轮中部逐渐加大。可以使导叶2边缘向叶轮中心逐渐靠拢，使叶轮内腔空腔区横截面逐渐变小，可更好地缓冲流体，避免流体与导叶直接撞击。导叶2面积从叶轮进口向叶轮内逐渐加大可以逐渐提高对流体的增压能力，使也轮更好地实现对流体的能量缓冲和对流体的增压提速；导叶2面积从叶轮出口向叶轮内逐渐加大可使加压后的流体更好的贴着叶轮外围前进。可以在轮体1外周均匀分布设置多个导叶2，可以更好地对流体运动提速。

本主体结构的轴流叶轮可作为通用设备叶轮使用，可作为轴流风机、喷雾器、推进设备、管道泵、轴流水泵、潜水泵、喷气发动机涡轮、涡扇、螺旋桨等的叶轮使用。本轴流叶轮输出超高压力时，流量相对变小，可以将传动装置或电机直接探入叶轮内，传动装置或电机装在T型支架上即可探入叶轮内，可缩短传动轴或电机轴。可直接利用电机轴作为传动装置传动轴，可简化设备，降低造价。电机采用细长型的效果更好，可提高流量。

本发明实施例之一的结构是：在主体结构基础上，叶轮中部设置挡流罩4，挡流罩4向叶轮出口端逐渐扩张。挡流罩4可以连接在导叶内缘上，挡流罩4底部可以连接在轮体1上，挡流罩随叶轮同步旋转，挡流罩4可以阻挡流体泄漏，可避免高压流体从叶轮中轴区域泄漏，可避免能量损耗，可大大提高轴流叶轮效率。挡流罩4向叶轮出口端逐渐扩张，可使流道逐渐变窄，可更好的阻挡高压流体从叶轮中轴区域泄漏。

本实施例的轴流叶轮具有主体结构的所有功能，可用于轴流风机、轴流水泵、螺旋桨、燃气轮机、涡轮喷气发动机、压缩机、高炉鼓风机等需要高压力的设备的叶轮领域。

本发明实施例之二的结构是：在实施例之一的结构基础上，挡流罩4顶部设置锥形帽7。锥形帽7可以安装在挡流罩4顶部，将叶轮安装在传动轴上后，将锥形帽7安装在挡流罩4顶部即可，锥形帽可更好的化解流体运动造成的对轴流叶轮的轴向力，更好的化解流体与轴流叶轮表面的摩擦。

本发明实施例之三的结构是：在以上结构基础上，导叶2相互之间形成流道5，流道5向出口端逐渐收缩。可采用压铸、铸造、焊接材料等多种方法将导叶出口端逐渐加厚，可提高导叶强度，可使流道向出口端逐渐收缩，可进一步提高流体压力，可避免高压流体回流，可降低能耗。叶轮工作时，导叶背面不做功，导叶背面形成低压区，高压流体会在压力作用下回流到该区，在导叶背面形成涡流，大大提高能耗和磨损。虽然流道向出口端逐渐收缩，流道面积逐渐缩小，但是流体运动速度向出口端逐渐提高，同样的流道面积下，流体运动速度越高，流量越大，所以流道向出口端逐渐收缩并不影响流体流量。流道向出口端逐渐收缩的程度越大，越可实现更高的压力，越可提高流体与流道摩擦。在合适的收缩程度下，可协调摩擦能耗与压力提高之间的关系。

本实施例的轴流叶轮具有主体结构的所有功能，可用于轴流风机、轴流水泵、螺旋桨、燃气轮机、涡轮喷气发动机、压缩机、高炉鼓风机、喷气发动机涡轮、涡扇等需要超高压力的设备的叶轮领域。

本发明实施例之四的结构是：在以上结构基础上，叶轮一端设置导流环6。导流环6为圆形环筒，导流环6可更好的固定导叶，可提高叶轮整体强度，可利用导流环6内壁对流体的附面层效应实现对流体的逐渐增压提速。轴流叶轮旋转，使流体自动从吸入导流环内，在导流环内形成一个从中心到外围转速递增的涡流。该涡流使流体运动逐渐提速，流体到达导叶区域时，流体圆周运动的线速度已基本达到导叶旋转速度，避免了流体与导叶的直接撞击摩擦，可大大降低能耗、噪音以及轮体磨损，导流环使流体粒子运动轨迹有序化，进一步避免了流体粒子之间的碰撞，进一步降低了能耗和噪音。导流环6可更好的缓冲能量，避免流体直接撞击导叶造成能量损失和导叶受损。导流环6轴向长度越长，对流体的提速增压效果越好。导叶边缘退入导流环6内一部分，可更好的缓冲能量，更好的避免叶片与流体直接撞击，可使叶轮可以实现更高的转速。

本实施例的轴流叶轮具有主体结构的所有功能，可用于轴流风机、轴流水泵、螺旋桨、燃气轮机、涡轮喷气发动机、压缩机、高炉鼓风机、喷气发动机涡轮、涡扇等需要超高压力的设备的叶轮领域。

本发明轴流叶轮使用时，将轴流叶轮与设备的传动轴连接，传动轴带动轴流叶轮旋转，使流体自动吸入叶轮，叶轮使流体运动逐渐提速。

本发明轴流叶轮可实现更高的转速，本发明轴流叶轮的增压能力大大超过现有的轴流叶轮或螺旋桨叶轮，可取代现有叶轮，现有设备可直接更换上本轴流叶轮，本轴流叶轮更加节能，可降低噪音、振动，提高设备使用寿命，使设备的多方面性能得到大幅提高。

本发明轴流叶轮作为轴流水泵、轴流风机等设备叶轮使用时，可实现更高的压力、更低的噪音和更高的效率。用于泵上，传动装置装在泵壳内时，可大大降低泵的体积和制造成本，可彻底杜绝跑、冒、滴、漏问题，可广泛用于有毒、有害、易燃、易爆等流体增压、输送；传动装置装在泵壳外时，将轴流叶轮装在泵壳内，传动轴与泵壳之间设置旋转密封装置，泵壳进口设在设置旋转密封装置的泵壳端，泵壳出口设在泵壳另一端即可，同样可使泵体实现无泄漏，可杜绝跑、冒、滴、漏问题，可广泛用于有毒、有害、易燃、易爆等流体增压、输送。

本发明轴流叶轮作为喷雾器叶轮使用时，可将需要雾化的液体或干粉按照一定流量通过管道直接输送到叶轮内，液体或干粉跟空气会被一起吸入轴流叶轮，在轴流叶轮内完成掺混，从轴流叶轮内喷出形成喷雾雾化气流，可产生高速喷雾雾化气流，可用于雾化冷却、农药喷洒、航空喷雾、消防灭火喷雾等领域，农药喷洒时可实现超低容量喷雾，可以用电瓶带动小型电机带动轴流叶轮工作实现超低容量喷雾作业，可大大提高喷雾效率。可以将有机肥料、化肥等做成细粉，用本轴流叶轮喷雾施肥，可同时实现叶面施肥效果，可实现作物机械化施肥。随着航空技术的发展，可大面积采用空中施肥，机械程度将更高，施肥效果更好。用于消防灭火喷雾时可直接用消防水带输送汽雾或灭火雾化干粉，可大大减轻消防人员作业强度，大大提高灭火喷头喷射距离，大大节约用水量，大大提高灭火效率，用飞行器采用空中灭火时效果更好。

本发明轴流叶轮作为反应器叶轮使用时，可以在特定的温度下，将需要反应的流体按比例输入轴流叶轮内，轴流叶轮高速旋转后，流体会在轴流叶轮内快速反应，可加快反应速度。为使流体之间反应充分，可使流体反复的进入轴流叶轮，使流体之间充分完成反应。

本发明轴流叶轮作为推进设备螺旋桨使用时可以用于各种车、船、飞行器，可利用推力推动交通工具前进。

本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明末详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (5)

1.轴流叶轮，包括轮体(1)，其特征在于：轮体(1)上设置导叶(2)，导叶(2)与轴流叶轮旋转轴向呈倾斜角度，轮体(1)上设置传动轴连接装置(3)，导叶(2)面积从叶轮两端向叶轮中部逐渐加大。

2.根据权利要求1所述的轴流叶轮，其特征在于：叶轮中部设置挡流罩(4)，挡流罩(4)向叶轮出口端逐渐扩张。

3.根据权利要求2所述的轴流叶轮，其特征在于：挡流罩(4)顶部设置锥形帽(7)。

4.根据权利要求1所述的轴流叶轮，其特征在于：导叶(2)相互之间形成流道(5)，流道(5)向出口端逐渐收缩。

5.根据权利要求1、2或3任一项所述的轴流叶轮，其特征在于：叶轮一端设置导流环(6)。

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