CN108786522A - 旋转叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转叶轮，其包括旋转轴、轮毂和若干桨叶，旋转轴连接于轮毂，若干桨叶以旋转轴的轴线为中心圆周均布设置，所有所述桨叶均旋转连接于所述轮毂并可沿所述桨叶所对应的转轴的轴心旋转，所有所述转轴的轴心均不经过所述旋转轴的轴线。该旋转叶轮通过使桨叶的转轴的轴心不经过该旋转轴的轴线，以增大桨叶在轮毂端的力臂，进而在受到同样旋转力矩的情况下，降低桨叶对轮毂产生的作用力，使轮毂的体积和质量无需做的很大即可平衡该作用力，从而可有效降低旋转叶轮整体重量。

Description

旋转叶轮

技术领域

本发明涉及一种旋转叶轮。

背景技术

目前可调桨叶角度的旋转叶轮，其桨叶角度调节的转轴轴心以指向叶轮的旋转轴的轴线的方式布置，即桨叶角度调节的转轴轴心与叶轮的旋转轴的轴线为相交状态，这种布置方式可方便桨叶角度调节和桨叶的锁紧固定，降低桨叶调整机构的结构复杂程度。

然而，由于旋转叶轮的桨叶转轴轴心指向叶轮的旋转轴的轴线，因此桨叶在轮毂端的力臂必定会很小，导致旋转叶轮在旋转过程中，桨叶所受到的旋转力矩由于较短的力臂而产生较大的作用力，使得旋转叶轮的轮毂体积及质量必须做的足够大才能平衡桨叶对轮毂及旋转轴产生的作用力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中可调桨叶角度的旋转叶轮为使旋转叶轮自身能够平稳旋转，必须使用体积及质量较大的轮毂，而导致该旋转叶轮的整体重量较重的缺陷，提供一种旋转叶轮。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种旋转叶轮，其包括旋转轴、轮毂和若干桨叶，所述旋转轴连接于所述轮毂，若干所述桨叶以所述旋转轴的轴线为中心圆周均布设置，所有所述桨叶均旋转连接于所述轮毂并可沿所述桨叶所对应的转轴的轴心旋转，所有所述转轴的轴心均不经过所述旋转轴的轴线。

该旋转叶轮通过使桨叶的转轴的轴心不经过该旋转轴的轴线，以增大桨叶在轮毂端的力臂，进而在受到同样旋转力矩的情况下，降低桨叶对轮毂产生的作用力，使轮毂的体积和质量无需做的很大即可平衡该作用力，从而有效降低旋转叶轮整体重量。

较佳地，所述旋转轴的表面具有与所述桨叶的转轴形状相适配的凹槽，所述凹槽与所述桨叶的转轴一一对应设置，且所述桨叶的转轴均贴设于所对应的所述凹槽内。

该结构可使连接在轮毂上的桨叶通过其转轴与旋转轴表面的凹槽相配合，以使得旋转轴相对于轮毂的位置也被固定，从而无需再在旋转轴上开设额外的例如销键孔或轴颈等定位连接结构以实现旋转轴与轮毂之间的定位，有效简化了旋转叶轮的结构。

较佳地，所述轮毂具有若干容纳空间，所述容纳空间与所述桨叶一一对应设置，且所述桨叶的转轴分别设置于对应的所述容纳空间内；

所述旋转叶轮还具有密封件，所述密封件填充于所述桨叶和所述轮毂之间的间隙，以用于将所述转轴和容纳空间与外界隔绝。

该结构可用于提高旋转叶轮的耐腐蚀效果，因为在旋转叶轮的外表面上可通过例如表面镀覆、衬胶、喷覆防腐金属或非金属材料等方式提高耐腐蚀性能，但由于旋转叶轮的内表面为内凹结构，难以加工耐腐蚀层，即使强行加工也无法保证防腐层的防腐性能。因此，通过设置密封件以将内部的转轴和容纳空间与外界隔绝，使得转轴与容纳空间上无需在设置防腐层，从而提高了该旋转叶轮的防腐性能并降低了设置防腐层的难度。

较佳地，所述旋转叶轮还包括调节机构，所述调节机构包括：

蜗杆，所述蜗杆与所述旋转轴同轴设置；

若干蜗轮，若干所述蜗轮均啮合于所述蜗杆，所述蜗轮与所述桨叶一一对应设置，所述蜗轮连接于对应的所述桨叶，以使所述蜗杆带动所有所述桨叶分别沿对应的所述转轴的轴心同步转动。

该旋转叶轮的调节机构中，由于调节机构的蜗杆与旋转轴保持同轴设置，且蜗杆必定具有一定的直径，因此与该蜗杆啮合的涡轮以及桨叶均会沿着与旋转轴的轴线不相交的转轴的轴心旋转。相对现有技术的叶轮，该旋转叶轮增大了桨叶在轮毂端的力臂，进而在受到同样旋转力矩的情况下，降低桨叶对轮毂及旋转轴产生的作用力，使轮毂的体积和质量无需做的很大即可平衡该作用力，从而可有效降低旋转叶轮整体重量。

此外，该旋转叶轮的调节机构采用单根蜗杆以及与桨叶数量相同的蜗轮即可实现对桨叶角度的同步调节，有效降低了旋转叶轮的结构复杂程度。

较佳地，所述调节机构还包括调节轴，所述调节轴轴接于所述蜗杆，通过旋转该调节轴，可带动蜗杆旋转。

较佳地，所述调节轴套设于所述旋转轴内，以将控制该蜗杆旋转的接口从旋转轴内引出。

在旋转叶轮正常使用时，若调节轴与旋转轴同步转动，则桨叶随旋转叶轮整体旋转，且桨叶角度不会产生变化；而当需要对桨叶角度进行调节时，通过改变调节轴与旋转轴之间的速度差，即使调节轴与旋转轴产生差速运行，即可使桨叶的角度发生改变。

较佳地，所述蜗杆位于所述轮毂内，以使轮毂能够包覆并保护该蜗杆，避免外界使用环境对蜗杆造成损伤，影响调节机构的使用耐久。

较佳地，所述轮毂具有若干容纳空间，所述容纳空间与所述桨叶一一对应设置，且所述桨叶的所述蜗轮分别设置于对应的所述容纳空间内，所有所述容纳空间均连通于所述蜗杆，以使所述蜗轮啮合于所述蜗杆。

该轮毂通过设置多个用于容纳蜗轮的容纳空间，使蜗轮也能够位于轮毂内部，并且与蜗杆在轮毂内部啮合，从而进一步提高调节机构的使用耐久，避免外界使用环境对调节机构的正常使用造成影响。

较佳地，所述桨叶均具有连接轴，所述轮毂具有与所述连接轴一一对应设置的若干通孔，所述连接轴穿设于所述通孔并旋转连接于所述轮毂。

上述技术方案为桨叶旋转连接于轮毂提供了一种较佳实现结构。

较佳地，所述连接轴为螺杆，所述连接轴穿过所述通孔的一端与螺母螺纹连接，以通过螺母限定桨叶与轮毂之间的相对位置。

较佳地，所述旋转叶轮为搅拌叶轮。

该旋转叶轮作为搅拌机的搅拌叶轮使用时，可通过降低轮毂的质量以有效降低旋转叶轮的整体重量，从而提高搅拌机的旋转搅拌机构的临界转速，使得搅拌机的可靠性提升。

本发明的积极进步效果在于：

该旋转叶轮通过使桨叶的转轴的轴心不经过该旋转轴的轴线，以增大桨叶在轮毂端的力臂，进而在受到同样旋转力矩的情况下，降低桨叶对轮毂及旋转轴产生的作用力，使轮毂的体积和质量无需做的很大即可平衡该作用力，从而有效降低旋转叶轮整体重量。

附图说明

图1为本发明的实施例1的旋转叶轮的俯视结构示意图。

图2为本发明的实施例2的旋转叶轮的俯视结构示意图。

图3为本发明的实施例2的旋转叶轮的旋转轴的结构示意图。

图4为本发明的实施例3的旋转叶轮的局部内部结构示意图。

图5为本发明的实施例4的旋转叶轮的俯视结构示意图。

图6为本发明的实施例4的旋转叶轮的正视结构示意图。

图7为本发明的实施例4的旋转叶轮的分解状态结构示意图。

图8为本发明的实施例4的旋转叶轮的调节机构的结构示意图。

附图标记说明：

旋转叶轮1

旋转轴2，轴线201，凹槽202

轮毂3，容纳空间31，通孔32

桨叶4，连接轴41，转轴401

调节机构5

蜗杆51，啮合表面511

蜗轮52

调节轴53

螺母6

密封件7

具体实施方式

下面通过举几个实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种旋转叶轮1，其包括有旋转轴2、轮毂3和若干的桨叶4，旋转轴2连接在轮毂3上，若干的桨叶4以该旋转轴2的轴线201为中心圆周均布设置，这些桨叶4连接在轮毂3上，并且相对该轮毂3沿着每个桨叶4所对应的转轴401的轴心旋转，其中，所有的转轴401的轴心均不经过该旋转轴2的轴线201。

相较于现有的叶轮，本发明提供的旋转叶轮1通过使桨叶4的转轴401的轴心不经过该旋转轴2的轴线201，以增大桨叶4在轮毂端的力臂，进而在受到同样旋转力矩的情况下，降低桨叶4对轮毂及旋转轴2产生的作用力，使轮毂3的体积和质量无需做的很大即可平衡该作用力，从而有效降低旋转叶轮1整体重量。

该技术方案跳脱出现有技术为提高可调桨叶角度的旋转叶轮的稳定性而对应增加轮毂体积与质量的方案，通过改变桨叶的布局位置以从根本上降低桨叶对轮毂及旋转轴产生的作用力，使轮毂的体积与质量无需对应增加。

如图1所示，在本实施例中，每个桨叶4均具有一连接轴41，而轮毂3则具有与连接轴41一一对应设置的若干通孔32，桨叶4的连接轴41通过穿在这些通孔32内而使桨叶4实现与轮毂3的旋转连接。上述的技术方案为桨叶4旋转连接于轮毂3提供了一种较佳实现结构。其中，连接轴41可以为螺杆，该连接轴41在穿过轮毂3的通孔32之后通过与螺母6连接，以使整个蜗轮52与通孔32之间的位置关系被固定。当需要对桨叶4的桨叶角度进行调节时，通过拧松该螺母，并手动将桨叶4旋转至所需的角度再次将其锁紧即可，该技术方案通过简单的结构实现了对每个桨叶4的桨叶角度进行调节的需求，从而有效降低旋转叶轮1的结构复杂程度。

在本实施例中，旋转叶轮包括三片桨叶，但这仅用于示意说明本发明的具体结构和方案，通过具体的技术方案可知，桨叶实际数量的变化并不会影响本发明提供的旋转叶轮所产生有益效果，因此对桨叶数量的改动均会落入本发明的保护范围。

另外，相较于将该旋转叶轮运用于作为风力发电机、旋翼机、风扇或鼓风机等其他设备的叶轮，该旋转叶轮在运用于搅拌机内作为搅拌叶轮时还能产生额外的有益效果。具体来说，作为搅拌桨叶，为了能够伸入待搅拌物料的内部，其旋转轴的长度必定会比其他叶轮大很多，也导致搅拌叶轮存在临界转速这一限制，即搅拌叶轮的转速必须低于某一个数值，倘若超过，则搅拌叶轮的旋转轴及桨叶会产生不可控制的晃动，导致搅拌叶轮甚至整个搅拌机出现损坏。

由于搅拌叶轮的临界转速值与搅拌叶轮自身的重量呈负相关，因此，采用本发明提供的旋转叶轮能够在不降低搅拌效果的情况下，通过降低轮毂的质量以有效降低旋转叶轮的整体重量，从而提高该旋转叶轮的临界转速，使搅拌机的可靠性提升。

实施例2

如图2和图3所示，本实施例提供一种旋转叶轮1，其与实施例1提供的旋转叶轮1的结构大致相同，不同之处在于，在本实施例中，该旋转叶轮1的旋转轴2的外表面上具有与桨叶4的转轴401的形状相匹配的凹槽202，这些凹槽202与桨叶4的转轴401一一对应设置，且多个桨叶4的转轴401均贴在所对应的凹槽202内，以使连接在轮毂3上的这些桨叶4可通过其转轴401与旋转轴2表面的凹槽202相配合，使得旋转轴2相对于轮毂3的位置也被固定，从而无需再在旋转轴2上开设额外的例如销键孔或轴颈等定位连接结构以实现旋转轴2与轮毂3之间的定位，有效简化了旋转叶轮1的结构。

此外，旋转轴2由中空的管材制成的情况下，由于管材的壁厚限制，无法在管材表面开设销键孔或轴颈等特征，而本实施例中的凹槽202由于其在旋转轴2的表面为间断设置，不会被壁厚限制，从而有效解决了由中空的管材制成的旋转轴2如何使有效固定在轮毂3上的问题。当然，由壁厚较厚的管材制成的旋转轴2时，其表面的凹槽202的深度可能小于壁厚，使得旋转轴2的外表面不会通过凹槽202与内部的中空部分相连通。

在本实施例中，由于桨叶4的转轴401形状为圆柱形，因此旋转轴2的凹槽202为相对应地为圆弧形，但是凹槽202的形状并不仅限定在圆弧形上，其他与所对应的转轴401形状相匹配的形状也会落入本发明的保护范围。

实施例3

如图4所示，本实施例提供一种旋转叶轮1，其与实施例2提供的旋转叶轮1的结构大致相同，不同之处在于，在本实施例中，该旋转叶轮1的轮毂3具有若干的容纳空间31，这些容纳空间31与桨叶4一一对应设置，且该桨叶4的转轴401分别设置在对应的容纳空间31内。

该旋转叶轮1还具有密封件7，在本实施例中以密封件7为圆形的密封圈为例：该密封件7填充在桨叶4和轮毂3之间的间隙中，以使桨叶4在连接于轮毂3时，通过密封件7将桨叶4的转轴401以及轮毂3的容纳空间31与外界隔绝，即使得该旋转叶轮1的内部结果通过密封件7实现与外界的隔绝。

该结构可用于提高旋转叶轮1的耐腐蚀效果，因为在旋转叶轮1的外表面上可通过例如表面镀覆、衬胶、喷覆防腐金属或非金属材料等方式提高耐腐蚀性能，但由于旋转叶轮1的内表面为内凹结构，难以加工耐腐蚀层，即使强行加工也无法保证防腐层的防腐性能。因此，通过设置密封件7以将内部的转轴401和容纳空间31与外界隔绝，使得转轴401表面以及容纳空间31的内表面上无需在设置防腐层，而只需在相对旋转叶轮1相对平滑的外表面上设置，从而提高了该旋转叶轮1的防腐性能并降低了设置防腐层的难度。

此外，由于桨叶4以可拆卸连接的方式连接于轮毂3，因此设置和安装密封件7十分简便，便于维护和调整。

实施例4

如图5和图6所示，本实施例提供一种旋转叶轮1，其与实施例2提供的旋转叶轮1的结构大致相同，不同之处在于，在本实施例中，该旋转叶轮1还包括有一调节机构5，该调节机构5包括蜗杆51以及若干的蜗轮52。其中，蜗杆51与旋转轴2为同轴设置，而若干的蜗轮52则均与该蜗杆51啮合，这些蜗轮52与桨叶4一一对应设置，且蜗轮52与相对应的桨叶4相连，以通过单根的蜗杆51带动所有的蜗轮52以及与其相连的桨叶4同步转动，即使所有的桨叶4实现桨叶角度的同步调节。该旋转叶轮1的调节机构5中，由于调节机构5的蜗杆51与旋转轴2保持同轴设置，且蜗杆51必定具有一定的直径，因此与该蜗杆51啮合的涡轮以及桨叶4均会沿着与旋转轴2的轴线201不相交的转轴401的轴心旋转，增大了桨叶4在轮毂端的力臂，进而在受到同样旋转力矩的情况下，降低桨叶4对轮毂及旋转轴2产生的作用力，使轮毂3的体积和质量无需做的很大即可平衡该作用力，从而可有效降低旋转叶轮1整体重量。

此外，该旋转叶轮1的调节机构5采用单根蜗杆51以及与桨叶4数量相同的蜗轮52即可实现对桨叶角度的同步调节，有效降低了旋转叶轮1的结构复杂程度。

其中，如何驱动该调节机构5中的蜗杆51旋转可采用自动或手动等方式实现，且这些实现方式的具体结构均为现有技术，因此在此不再赘述。

如图6和图8所示，该调节机构5还包括有调节轴53，该调节轴53与蜗杆51相轴接，通过旋转该调节轴53，可带动蜗杆51旋转。此外，该调节轴53可套设在旋转轴2内，从而将控制该蜗杆51旋转的接口从旋转轴2内引出。在旋转叶轮1正常使用时，若调节轴53与旋转轴2同步转动，则桨叶4随旋转叶轮1整体旋转，且桨叶角度不会产生变化；而当需要对桨叶角度进行调节时，通过改变调节轴53与旋转轴2之间的速度差，即使调节轴53与旋转轴2产生差速运行，即可使桨叶4的角度发生改变。该调节方式可以通过将调节轴53与旋转轴2的末端同时轴接在一差速器(图中未示出)以实现在该旋转叶轮1整体旋转过程中调节桨叶角度的功能。其中，差速器的具体结构与使用方法均为现有的技术，在此不再赘述。

如图6所示，该调节机构5的蜗杆51可以位于轮毂3内，以使轮毂3能够包覆并保护该蜗杆51，避免外界使用环境对蜗杆51造成损伤，影响调节机构5的使用耐久。

如图5和图7所示，该轮毂3还具有若干的容纳空间31，这些容纳空间31与桨叶4一一对应设置，且该桨叶4的蜗轮52沿图7中的箭头所示方向安装在对应的容纳空间31内，所有的这些容纳空间31均连通至蜗杆51，以使蜗轮52能够与蜗杆51啮合。该轮毂3通过设置多个用于容纳蜗轮52的容纳空间31，使蜗轮52也能够位于轮毂3内部，并且与蜗杆51在轮毂3内部啮合，从而进一步提高调节机构5的使用耐久，避免外界使用环境对调节机构5的正常使用造成影响。

此外，在本实施例中，轮毂3同样具有通孔32，而桨叶4的连接轴41也同样通过穿在通孔32内的方式使桨叶4与轮毂3旋转连接。如图6所示，连接轴41在穿过通孔32后同样与螺母6连接，以限定桨叶4与轮毂3之间的相对位置。蜗轮52则设置在连接轴41上，以在蜗杆51的驱动下带动连接轴41及整个桨叶4同步转动。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组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发明的限制。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种旋转叶轮，其包括旋转轴、轮毂和若干桨叶，所述旋转轴连接于所述轮毂，若干所述桨叶以所述旋转轴的轴线为中心圆周均布设置，其特征在于，所有所述桨叶均连接于所述轮毂并可沿所述桨叶所对应的转轴的轴心旋转，所有所述转轴的轴心均不经过所述旋转轴的轴线。

2.如权利要求1所述的旋转叶轮，其特征在于，所述旋转轴的表面具有与所述桨叶的转轴形状相适配的凹槽，所述凹槽与所述桨叶的转轴一一对应设置，且所述桨叶的转轴均贴设于所对应的所述凹槽内。

3.如权利要求1所述的旋转叶轮，其特征在于，所述轮毂具有若干容纳空间，所述容纳空间与所述桨叶一一对应设置，且所述桨叶的转轴分别设置于对应的所述容纳空间内；

所述旋转叶轮还具有密封件，所述密封件填充于所述桨叶和所述轮毂之间的间隙，以用于将所述转轴和容纳空间与外界隔绝。

4.如权利要求1所述的旋转叶轮，其特征在于，所述旋转叶轮还包括调节机构，所述调节机构包括：

蜗杆，所述蜗杆与所述旋转轴同轴设置；

若干蜗轮，若干所述蜗轮均啮合于所述蜗杆，所述蜗轮与所述桨叶一一对应设置，所述蜗轮连接于对应的所述桨叶，以使所述蜗杆带动所有所述桨叶分别沿对应的所述转轴的轴心同步转动。

5.如权利要求4所述的旋转叶轮，其特征在于，所述调节机构还包括调节轴，所述调节轴轴接于所述蜗杆。

6.如权利要求5所述的旋转叶轮，其特征在于，所述调节轴套设于所述旋转轴内。

7.如权利要求4所述的旋转叶轮，其特征在于，所述蜗杆位于所述轮毂内。

8.如权利要求7所述的旋转叶轮，其特征在于，所述轮毂具有若干容纳空间，所述容纳空间与所述桨叶一一对应设置，且所述桨叶的所述蜗轮分别设置于对应的所述容纳空间内，所有所述容纳空间均连通于所述蜗杆，以使所述蜗轮啮合于所述蜗杆。

9.如权利要求1-8任一项所述的旋转叶轮，其特征在于，所述桨叶均具有连接轴，所述轮毂具有与所述连接轴一一对应设置的若干通孔，所述连接轴穿设于所述通孔并旋转连接于所述轮毂。

10.如权利要求9所述的旋转叶轮，其特征在于，所述连接轴为螺杆，所述连接轴穿过所述通孔的一端与螺母螺纹连接。

11.如权利要求1-8任一项所述的旋转叶轮，其特征在于，所述旋转叶轮为搅拌叶轮。