CN107073420B - 水翼推进器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水翼推进器(1)，其中顶端边缘(12)是笔直的并且与从中心轴线(x)延伸至顶端边缘的半径(r)呈直角。在中心毂(4)和每个叶片(6)中，每组第一孔和第二孔(5、8)中的孔的数量至少为五个。在每个相应的孔组中第一孔(5)和第二孔(8)设置所呈的图案为椭圆形式，椭圆具有中心(13)和基本平行于半径(r)并且与其相距距离(d)的长轴(14)。在旋转方向上，前缘(10)位于与轴杆(2)的中心轴线(x)和椭圆中心(13)相交的虚拟径向线(T)的后方，前缘(10)相对于径向线(T)呈58°±2°的角度(α)。叶片(6)的区域由三个笔直弯折部(20、21、22)分成四个平面部分(7、17、18、19)。

Description

水翼推进器
技术领域
本发明涉及一种水翼推进器，所述水翼推进器用于在搅动槽中相对于围绕其中心轴线旋转的轴杆沿着轴向方向产生流体流动。
背景技术
在现有技术中，例如文献JP2005087876公开了一种水翼推进器，所述水翼推进器用于在搅动槽中相对于围绕其中心轴线旋转的轴杆沿着轴向方向产生流体流动。推进器包括连接至轴杆上的中心毂。中心毂呈厚度均匀的平板的形式并且垂直于中心轴线。中心毂具有布置成形成一定图案的三组第一螺栓孔。三个等距地间隔开的叶片从中心毂径向向外延伸。每个叶片具有根部部分。叶片呈具有均匀厚度的平板的形式。根部部分具有第二螺栓孔组，第二螺栓孔相对于第一螺栓孔的图案以对应的图案布置，使得第二螺栓孔组可以与第一螺栓孔组对准，并且螺栓可以设置成穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔以形成螺栓接合。每个叶片还包括笔直前缘、后缘和顶端边缘。
本申请的申请人先前已经设计了在WO 2013/124539A1中公开的轴流式推进器的叶片和轴流式推进器，叶片的设计和尺寸在流动型式、低能耗、高泵送能力、小能耗且剪切低的强轴向流动、高泵送效率、可量测性以及低制造成本方面具有出色的特性。然而，所示的叶片设计适于通过焊接连接至中心毂的叶片。现在，已经需要研发可以不利用任何焊接而构建的叶片和推进器，从而这种结构可以具有更低的制造成本以及增大的疲劳强度。因而，通过螺栓接合将叶片附接至中心毂是一种期望的途径。然而，螺栓接合需要重新设计中心毂、螺栓接合附接的型式以及叶片的形式，以便可以获得与WO 2013/124539A1中所示的推进器和叶片设计相等的良好性能。
发明目的
本发明的目的是提供一种具有优异的性能特征、低的制造成本和长的疲劳寿命的推进器。
发明内容
根据一个方面，本发明提供了一种水翼推进器，所述水翼推进器用于在搅动槽中相对于围绕其中心轴线旋转的轴杆沿着轴向方向产生流体流动。推进器包括连接至轴杆上的中心毂。中心毂呈厚度均匀的平板的形式，并且中心毂垂直于中心轴线。中心毂具有设置以形成一定图案的三组第一螺栓孔。推进器还包括从中心毂径向向外延伸的三个等距地间隔开的叶片。每个叶片具有根部部分。叶片呈具有均匀厚度的平板的形式。根部部分具有第二螺栓孔组，所述第二螺栓孔相对于第一螺栓孔的图案以相应的图案布置，使得第二螺栓孔组可以与第一螺栓孔组对准，并且螺栓可以设置成穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔以形成螺栓接合。每个叶片包括笔直前缘、后缘和顶端边缘。
根据本发明，顶端边缘是笔直的，并且与从中心轴延伸至顶端边缘的半径呈直角。每组第一螺栓孔和第二螺栓孔中的螺栓孔的数量至少为五个，优选为八个。在每个相应的螺栓孔组中第一螺栓孔和第二螺栓孔设置所呈的图案为椭圆形式，椭圆具有中心和长轴，所述长轴基本平行于所述半径并且与放置成离所述半径具有一定距离。在旋转方向上，前缘位于与轴杆的中心轴线和椭圆的中心交叉的虚拟径向线的后方。前缘相对于所述虚拟径向线呈58°±2°的角度。后缘具有相对于彼此呈150°±5°的角度的两个笔直边缘部分。所述两个笔直边缘部分的所述角度的顶端大致位于后缘的长度的中部处。所述顶端被圆化。叶片的区域被三个笔直的弯折部分成四个平面部分。第一弯折部在相对于所述半径呈16°±2°的角度的方向上沿着叶片延伸，并且在旋转方向上朝向所述半径的前方。第一弯折部将叶片分成所述根部部分和第一轮廓部分。根部部分和第一轮廓部分在第一弯折部处会合，使得第一轮廓部分从根部部分向下呈16°±2°的角度。第二弯折部在相对于所述半径呈12°±2°的角度的方向上沿着叶片延伸，并且在旋转方向上朝向所述半径的后方。第二弯折部将叶片进一步分成第二轮廓部分。第一轮廓部分和第二轮廓部分在第二弯折部处会合，使得第二轮廓部分从第一轮廓部分向下呈10°±2°的角度。第三弯折部在相对于所述半径呈21°±2°的角度的方向上沿着叶片延伸，并且在旋转方向上朝向所述半径的后方。第三弯折部将叶片进一步分成第三轮廓部分。第二轮廓部分和第三轮廓部分在第三弯折部处会合，使得第三轮廓部分从第二轮廓部分向下呈8°±1°的角度。
推进器的优点在于其能够以更低的制造成本和更高的疲劳寿命提供如在WO2013/124539A1中所公开的现有技术推进器的所有性能优点。
在水翼推进器的一个实施例中，中心毂呈具有圆化角部的三角板的形式。每个角部具有一组第一螺栓孔。
在水翼推进器的一个实施例中，叶片的长度为0.85×R±0.1×R，其中R是从中心轴线到顶端边缘的半径的长度。
在水翼推进器的一个实施例中，前缘和顶端边缘之间的角部被圆化，其半径为0.125×R±0.02×R，其中R是从中心轴线到顶端边缘的半径的长度。
在水翼推进器的一个实施例中，后缘和顶端边缘之间的角部被圆化，其半径为0.125×R±0.02×R，其中R是从中心轴线到顶端边缘的半径的长度。
在水翼推进器的一个实施例中，叶片的厚度为0.02×R±0.01×R，其中R是从中心轴线到顶端边缘的半径的长度。
附图说明
附图包含在本文中以提供对本发明的进一步理解并且构成了本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例并且与说明书一同帮助解释本方面的原理。在附图中：
图1是设置有根据本发明的推进器的第一实施例的反应槽的示意性侧视图，
图2是本发明的推进器的第一实施例从上方斜看时的轴侧视图，
图3是图2的推进器从下方斜看时的轴侧视图，
图4示出了图1至3的推进器从上方来看时的平面视图，
图5是示出了图4的推进器的一个叶片的示意性平面图，
图6是图5的截面VI-VI，
图7是图5的视图VII-VII，以及
图8是图7的视图VIII-VIII。
具体实施方式
图1中示出了水翼推进器1，所述水翼推进器用于在搅动槽3中相对于围绕其中心轴线旋转的轴杆2沿着轴向方向形成流体流动。
参考图2至4，推进器1包括中心毂4。中心毂4连接至轴杆2上。优选地，中心毂4具有中心孔，轴杆2通过干涉配合而连接至所述中心孔上，以避免任何借助焊接的连接。中心毂4呈具有均匀厚度的平板的形式。中心毂4垂直于中心轴线x。中心毂4具有设置以形成椭圆图案的三组第一螺栓孔5。三个等距地间隔开的叶片6从中心毂4径向向外延伸。每个叶片6具有根部部分7。叶片6呈具有均匀厚度的平板的形式。根部部分7具有相对于第一螺栓孔5的椭圆图案以对应的椭圆形布置的第二螺栓孔8组。每组第一螺栓孔5和第二螺栓孔8中的螺栓孔的数量为八个。第二螺栓孔8组可以对准第一螺栓孔5组，并且螺栓9可以设置成穿过第一螺栓和第二螺栓孔以形成螺栓接合。每个叶片6包括笔直前缘10、后缘11和顶端边缘12。
如从图2至4中可看出的，中心毂4呈具有圆化角部的三角板的形式。一组第一螺栓孔5设置在中心毂4的每个角部处。中心毂4的三角形式是有利的，因为这允许在轴杆2附近产生轴向流动。
参考图4，叶片6的顶端边缘12是笔直的。顶端边缘12相对于从中心轴线x延伸至顶端边缘12的半径r呈直角。
第一螺栓孔5和第二螺栓孔8以及螺栓9的椭圆图案具有中心13。椭圆的长轴14基本上平行于半径r。椭圆的长轴14放置成离半径r具有距离d。
在旋转方向上，叶片6的前缘10位于与轴杆2的中心轴线x和椭圆的中心13交叉的虚拟径向线T的后方。前缘10相对于所述虚拟径向线呈58°±2°的角度α。前缘10还相对于从中心轴线x延伸至顶端边缘12的半径r呈18°±2°的角度δ。
叶片6的后缘11具有相对于彼此呈150°±2°的角度β的两个笔直边缘部分15和16。所述角度β的顶端大致位于后缘11的长度的中部处。所述角度的顶端被圆化。
现在参考图4至8。
叶片6的区域被三个笔直的弯折部20、21、22分成四个平面部分7、17、18、19。
第一弯折部20在相对于半径r呈16°±2°的角度γ的方向上沿着叶片6延伸，并且在旋转方向上朝向半径r的前方。第一弯折部20将叶片6分成根部部分7和第一轮廓部分17。根部部分7和第一轮廓部分17在第一弯折部20处会合，使得第一轮廓部分17从根部部分7向下呈16°±2°的角度。
第二弯折部21在相对于半径r呈12°±2°的角度σ的方向上沿着叶片6延伸，并且在旋转方向上朝向半径r的后方。第二弯折部21将叶片6进一步分成第二轮廓部分18。第一轮廓部分17和第二轮廓部分18在第二弯折部21处会合，使得第二轮廓部分从第一轮廓部分17向下呈10°±2°的角度。
第三弯折部22在相对于半径r呈21°±2°的角度θ的方向上沿着叶片6延伸，并且在旋转方向上朝向半径r的后方。第三弯折部22将叶片6进一步分成第三轮廓部分19。第二轮廓部分18和第三轮廓部分19在第三弯折部22处会合，使得第三轮廓部分19从第二轮廓部分18向下呈8°±1°的角度。
参考图4，叶片6的长度L为0.85×R±0.1×R。前缘10和顶端边缘12之间的角部被圆化，其半径为0.125×R±0.02×R。后缘11和顶端边缘12之间的角部被圆化，其半径为0.125×R±0.02×R。参考图6，板材料叶片6的厚度s为0.02×R±0.01×R。R是从中心轴线到顶端边缘12的半径r的长度。
虽然已经结合示例性实施例和实施方式描述了本发明，但是本发明并不限于此，而是涵盖了落入预期权利要求的范围内的各种修改和等同布置。

Claims (6)

1.一种水翼推进器(1)，所述水翼推进器用于在搅动槽(3)中相对于围绕其中心轴线(x)旋转的轴杆(2)沿着轴向方向形成流体流动，所述水翼推进器包括：
-中心毂(4)，所述中心毂连接至轴杆(2)上，中心毂(4)呈厚度均匀的平板的形式并且垂直于中心轴线(x)，中心毂具有设置以形成一定图案的等距地间隔开的三组第一螺栓孔(5)，
-三个等距地间隔开的叶片(6)，所述叶片从中心毂(4)径向向外地延伸，每个叶片(6)具有根部部分(7)，所述叶片呈厚度均匀的平板的形式，所述根部部分具有第二螺栓孔(8)组，第二螺栓孔相对于第一螺栓孔(5)的图案以对应的图案布置，使得第二螺栓孔(8)组能够与第一螺栓孔(5)组对准，并且螺栓(9)能够放置成穿过第一螺栓孔和第二螺栓孔以形成螺栓接合，并且每个叶片(6)包括笔直前缘(10)、后缘(11)和顶端边缘(12)，其特征在于，
顶端边缘(12)是笔直的，并且与从中心轴线(x)延伸至顶端边缘的半径(r)呈直角，
每组第一螺栓孔(5)和第二螺栓孔(8)中的螺栓孔的数量至少为五个；
在每个相应的螺栓孔组中第一螺栓孔(5)和第二螺栓孔(8)布置所呈的图案为椭圆形式，所述椭圆具有中心(13)和长轴(14)，所述长轴(14)基本平行于半径(r)并且放置成离所述半径具有距离(d)，
在旋转方向上，前缘(10)位于与轴杆(2)的中心轴线(x)和椭圆的中心(13)交叉的虚拟径向线(T)的后方，所述前缘(10)相对于所述虚拟径向线(T)呈58°±2°的角度(α)，
后缘(11)具有相对于彼此呈150°±5°的角度(β)的两个笔直边缘部分(15、16)，所述两个笔直边缘部分的所述角度(β)的顶端大致位于后缘(11)的长度的中部处，所述角度的所述顶端被圆化，
叶片(6)的区域被三个笔直的弯折部(20、21、22)分成四个平面部分(7、17、18、19)，所述三个笔直的弯折部包括：
-第一弯折部(20)，所述第一弯折部在相对于所述半径(r)呈16°±2°的角度(γ)的方向上沿着叶片(6)延伸，并且在旋转方向上朝向所述半径(r)的前方，所述第一弯折部(20)将叶片(6)分成所述根部部分(7)和第一轮廓部分(17)，根部部分(7)和第一轮廓部分(17)在第一弯折部(20)处会合，使得第一轮廓部分(17)从根部部分(7)向下呈16°±2°的角度，
-第二弯折部(21)，所述第二弯折部在相对于所述半径(r)呈12°±2°的角度(σ)的方向上沿着叶片(6)延伸，并且在旋转方向上朝向所述半径(r)的后方，所述第二弯折部(21)将叶片进一步分成第二轮廓部分(18)，第一轮廓部分(17)和第二轮廓部分(18)在第二弯折部(21)处会合，使得第二轮廓部分(18)从第一轮廓部分(17)向下呈10°±2°的角度，
-第三弯折部(22)，所述第三弯折部在相对于所述半径(r)呈21°±2°的角度(θ)的方向上沿着叶片(6)延伸，并且在旋转方向上朝向所述半径(r)的后方，所述第三弯折部(22)将叶片进一步分成第三轮廓部分(19)，第二轮廓部分(18)和第三轮廓部分(19)在第三弯折部(22)处会合，使得第三轮廓部分(19)从第二轮廓部分(18)向下呈8°±1°的角度。
2.根据权利要求1所述的水翼推进器，其特征在于，中心毂(4)呈具有圆化角部的三角板的形式，每个角部具有一组第一螺纹孔(5)。
3.根据权利要求1所述的水翼推进器，其特征在于，叶片(6)的长度(L)为0.85×R±0.1×R，其中R是从中心轴线到顶端边缘(12)的所述半径(r)的长度。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的水翼推进器，其特征在于，前缘(10)和顶端边缘(12 )之间的角部被圆化，其半径为0.125×R±0.02×R，其中R是从中心轴线到顶端边缘(12)的所述半径(r) 的长度。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的水翼推进器，其特征在于，后缘(11)和顶端边缘(12)之间的角部被圆化，其半径为0.125×R±0.02×R，其中R是从中心轴线到顶端边缘(12)的所述半径(r)的长度。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的水翼推进器，其特征在于，叶片(6)的厚度(s)为0.02×R±0.01×R，其中R是从中心轴线到顶端边缘(12)的所述半径(r)的长度。
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