CN207673608U - 一种叶轮及带有该叶轮的旋涡装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种叶轮及带有该叶轮的旋涡装置，所述叶轮包括轮盘本体，环绕所述轮盘本体的外周设有环形外轮，所述环形外轮的两侧设有多个与环形外轮垂直的叶片，所述叶片为片状结构，叶轮的直径与所示叶片厚度的比例为100‑2000:1，所述叶片的两侧设计为弧形结构，使得沿叶片所处外壳内壁流动的最强涡流与外壳隔舌与叶轮之间的间隙错位，外壳内壁与叶片之间形成“C”型涡流腔，在同一侧的叶片的顶面中部设有环形支架，所述环形支架位于所述“C”型涡流腔的圆心附近。本实用新型可以减少叶片的厚度同时保证叶片的强度，有效提升效率；同时与外壳的设计相配合，增强气体、液体的旋涡运动，减少噪音。
Description
技术领域
本实用新型涉及气(液)泵和气(液)轮机技术领域，具体是一种叶轮及带有该叶轮的旋涡装置。
背景技术
旋涡装置是一种带叶轮的的气(液)泵或气(液)轮机，例如旋涡泵是通过旋转叶轮对流体介质(例如液体或气体)的作用力，在流体介质运动方向上给流体介质以冲量来传递动能以实现输送的目的。
旋涡泵是一种高压叶片泵，主要由叶轮、泵体和泵盖组成。叶轮为一个圆盘结构，圆周上设有呈放射状均匀排列的的片。泵体和叶轮间形成环形流道，吸入口和排出口均在叶轮的外圆周处。其中吸入口与排出口之间有隔板，由此将吸入口和排出口隔离开。旋涡泵泵内流体介质随叶轮一起回转时产生一定的离心力，向外甩入外壳中的环形流道，并在流道形状的限制下被迫回流。因此，液体在叶片与环形流道之间的运动迹线，对静止的外壳来说是一种前进的螺旋线；而对于转动的叶轮来说则是一种后退的螺旋线；旋涡泵即因流体介质的这种旋涡运动而得名。流体介质能连续多次进入叶片之间获取能量，直到最后从排出口排出。旋涡泵的工作有些像多级离心泵，但旋涡泵没有像离心泵蜗壳能量转换装置。旋涡泵主要是通过多次连续作功的方式把能量传递给液体，所以能产生较高的压力。
现有的叶轮中的径向叶片，因为要保证强度的设计，叶片的厚度比较厚，造成效率比较低，从而影响了使用范围。
实用新型内容
本实用新型提供一种叶轮及带有该叶轮的旋涡装置，可以减少叶片的厚度同时保证叶片的强度，有效提升效率；同时与外壳的设计相配合，增强气体、液体的旋涡运动，减少噪音。
一种叶轮，包括轮盘本体，环绕所述轮盘本体的外周设有环形外轮，所述环形外轮的两侧设有多个与环形外轮垂直的叶片，所述叶片为片状结构，叶轮的直径与所示叶片厚度的比例为100-2000:1，所述叶片的两侧设计为弧形结构，使得沿叶片所处外壳内壁流动的最强涡流与外壳隔舌与叶轮之间的间隙错位，外壳内壁与叶片之间形成“C”型涡流腔，在同一侧的叶片的顶面中部设有环形支架，所述环形支架位于所述“C”型涡流腔的圆心附近。
进一步的，所述叶片的顶部形成为与底部平行的顶面，两边分别与与顶面两侧边缘连接的第一弧形坡面和第二弧形坡面，外壳内壁与第一弧形坡面和第二弧形坡面之间分别形成“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域和“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域，其中“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域可让气体或液体进入叶片的方向同离心力方向接近一致，“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域有利于气体或液体从叶片出来后有一个缓冲变向。
进一步的，所述环形支架嵌入所述叶片中，所述环形支架的顶面与所述叶片的顶面平齐。
一种旋涡装置，包括外壳、置于外壳内的叶轮，所述叶轮包括轮盘本体，环绕所述轮盘本体的外周设有环形外轮，所述环形外轮的两侧设有多个与环形外轮垂直的叶片，所述叶片为片状结构，叶轮的直径与所示叶片厚度的比例为100-2000:1，所述叶片的两侧设计为弧形结构，使得沿叶片所处外壳内壁流动的最强涡流与外壳隔舌与叶轮之间的间隙错位，外壳内壁与叶片之间形成“C”型涡流腔，在同一侧的叶片的顶面中部设有环形支架，所述环形支架位于所述“C”型涡流腔的圆心附近。
进一步的，所述叶片的顶部形成为与底部平行的顶面，两边分别与与顶面两侧边缘连接的第一弧形坡面和第二弧形坡面，外壳内壁与第一弧形坡面和第二弧形坡面之间分别形成“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域和“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域，其中“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域可让气体或液体进入叶片的方向同离心力方向接近一致，“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域有利于气体或液体从叶片出来后有一个缓冲变向。
进一步的，所述环形支架嵌入所述叶片中，所述环形支架的顶面与所述叶片的顶面平齐。
进一步的，所述旋涡装置为旋涡泵、燃气轮机或水轮机。
本实用新型将由金属片加工而成的超薄叶片，安装在叶轮上，同一侧的叶片都与一个环形支架相连，保证了叶片强度，环形支架位于涡流断面的圆心附近，对涡流的影响最小；随着叶片厚度的减小，阻力也更小，效率提高，可以在更大的范围内使用。
附图说明
图1是本实用新型叶轮其中一个实施例的立体结构示意图；
图2是本实用新型叶轮其中一个实施例的侧面剖视图；
图3是本实用新型叶轮其中一个实施例另一方向的侧视图；
图4是本实用新型旋涡泵其中一个实施例的侧面剖视图；
图5是本实用新型旋涡泵内涡流腔的布置图；
图6是本实用新型其中一个实施例中左外壳的结构示意图；
图7是本实用新型其中一个实施例中右外壳的结构示意图。
图中：1—轮盘本体，2—环形外轮，3—叶片，4—环形支架，5—外壳，6—连接轴，7—“C”型涡流腔，8—“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域，9—“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域，10—外壳隔舌与叶轮之间的间隙，11—间隔腔，31—第一弧形坡面，32—顶面，33—第二弧形坡面，51—左外壳，52—右外壳，511—左外壳本体，512—左泵腔，513—左间隔腔，521—右外壳本体，522—右泵腔，523—右间隔腔。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参考图1-3，本实用新型叶轮其中一个实施例包括轮盘本体1，环绕所述轮盘本体1的外周设有厚度小于所述轮盘本体1的环形外轮2，所述环形外轮2的两侧设有多个与环形外轮2垂直的叶片3，叶片3呈散射状周向环绕环形外轮2排列。
如图2所示，所述叶片3为金属片状结构，叶轮的直径与所示叶片3厚度的比例为100-2000:1。例如现有直径为200mm的旋涡泵叶轮，其叶片厚度一般设计为5mm，本实用新型实施例可将叶片3厚度设计为0.35mm(叶轮直径与叶片厚度比大约为500:1)，相比现有叶片厚度大为减少。
所述叶片3顶部形成为与底部平行的顶面32，两边分别与与顶面32两侧边缘连接的第一弧形坡面31和第二弧形坡面33，相比现有叶片不仅厚度减少，而且将现有矩形叶片改为两侧具有弧形坡面的结构。为应对叶片减小后强度不够的问题，本实施例在同一侧的叶片3的顶面中部设有环形支架4，环形支架4嵌入叶片3中，环形支架4的顶面与叶片3的顶面32平齐。因为叶片3厚度减小，阻力也更小，效率提高，环形支架4的设置也解决了叶片因厚度减小带来的强度不够问题，可以在更大的范围内使用。
请进一步参考图4-7，本实用新型实施例还提供一种带有上述叶轮的旋涡装置，包括外壳5及置于外壳5内的叶轮，本实施例以旋涡泵危为例进行说明。外壳5中形成有泵腔和间隔腔11，其中泵腔约占整圆的338度角，间隔腔11约占整圆的22度角，如图5所示。叶轮的中心位置设有连接轴6。
外壳5由左外壳51和右外壳52组合而成，其中左外壳51和右外壳52的结构呈对称设置，如图6和图7所示，所述左外壳51包括左外壳本体511，左外壳本体511上设有左泵腔512和左间隔腔513，对应的，右外壳52包括右外壳本体521，右外壳本体521上设有右泵腔522和右间隔腔523。左外壳51与右外壳52相互拼合后，左泵腔512与右泵腔522围合成泵腔，左间隔腔513和右间隔腔523围合成间隔腔11，间隔腔11用于将气体或液体的进口和出口阻隔。叶轮在左泵腔512与右泵腔522围合成泵腔中转动时，带动气体或液体从进口到出口，或者气体或液体从进口进入，带动叶轮在左泵腔512与右泵腔522围合成泵腔中转动，然后从出口流出。
如图4所示，左外壳51和右外壳52相互扣合将叶轮装入其内腔，其中外壳内壁与叶片3之间形成“C”型涡流腔7(“C”型涡流腔7位于左泵腔512与右泵腔522围合成的泵腔中，如图4所示标示为7的阴影部分)，由于叶片3形状的改变，将沿外壳内壁流动的最强涡流与外壳隔舌与叶轮之间的间隙10(如图4所示)错位，形成一个C型涡流断面，可减少间隙处的泄露，增加压力，提高效率。其中叶轮3的第一弧形坡面31与外壳内壁之间形成“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域9，可以让气体、液体进入叶片3的方向同离心力方向接近一致，叶轮3的第二弧形坡面32与外壳内壁之间形成“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域8，有利于气体、液体从叶片出来后，有一个缓冲变向，可以增强气体、液体的旋涡运动，减少噪音。所述环形支架4位于所述C型涡流断面(“C”型涡流腔7)的圆心附近，对涡流的影响最小，有利于提升泵的效率。
本实用新型将由金属片加工而成的超薄叶片，安装在叶轮上，同一侧的叶片都与一个环形支架相连，保证了叶片强度，环形支架位于涡流断面的圆心附近，对涡流的影响最小。随着叶片厚度的减小，阻力也更小，效率提高，可以在更大的范围内使用(例如可应用在燃气轮机或水轮机中)。经过试验验证，在输入电压和电流相同的情况下，使用现有厚度和矩形形状的叶轮的气泵的输出流量是14.1立方米/小时，封堵风压为3.5kPa，而采用本实用新型叶轮的气泵输出流量是51立方米/小时，封堵风压为7.1kPa。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种叶轮，包括轮盘本体，环绕所述轮盘本体的外周设有环形外轮，所述环形外轮的两侧设有多个与环形外轮垂直的叶片，其特征在于：所述叶片为片状结构，叶轮的直径与所示叶片厚度的比例为100-2000:1，所述叶片的两侧设计为弧形结构，使得沿叶片所处外壳内壁流动的最强涡流与外壳隔舌与叶轮之间的间隙错位，外壳内壁与叶片之间形成“C”型涡流腔，在同一侧的叶片的顶面中部设有环形支架，所述环形支架位于所述“C”型涡流腔的圆心附近。
2.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于：所述叶片的顶部形成为与底部平行的顶面，两边分别与与顶面两侧边缘连接的第一弧形坡面和第二弧形坡面，外壳内壁与第一弧形坡面和第二弧形坡面之间分别形成“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域和“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域，其中“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域可让气体或液体进入叶片的方向同离心力方向接近一致，“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域有利于气体或液体从叶片出来后有一个缓冲变向。
3.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于：所述环形支架嵌入所述叶片中，所述环形支架的顶面与所述叶片的顶面平齐。
4.一种旋涡装置，其特征在于：包括外壳、置于外壳内的叶轮，所述叶轮包括轮盘本体，环绕所述轮盘本体的外周设有环形外轮，所述环形外轮的两侧设有多个与环形外轮垂直的叶片，其特征在于：所述叶片为片状结构，叶轮的直径与所示叶片厚度的比例为100-2000:1，所述叶片的两侧设计为弧形结构，使得沿叶片所处外壳内壁流动的最强涡流与外壳隔舌与叶轮之间的间隙错位，外壳内壁与叶片之间形成“C”型涡流腔，在同一侧的叶片的顶面中部设有环形支架，所述环形支架位于所述“C”型涡流腔的圆心附近。
5.如权利要求4所述的旋涡装置，其特征在于：所述叶片的顶部形成为与底部平行的顶面，两边分别与与顶面两侧边缘连接的第一弧形坡面和第二弧形坡面，外壳内壁与第一弧形坡面和第二弧形坡面之间分别形成“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域和“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域，其中“C”型涡流腔靠近叶轮圆心夹角区域可让气体或液体进入叶片的方向同离心力方向接近一致，“C”型涡流腔靠近叶轮外围夹角区域有利于气体或液体从叶片出来后有一个缓冲变向。
6.如权利要求4所述的旋涡装置，其特征在于：所述环形支架嵌入所述叶片中，所述环形支架的顶面与所述叶片的顶面平齐。
7.如权利要求4所述的旋涡装置，其特征在于：所述旋涡装置为旋涡泵、燃气轮机或水轮机。
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Cited By (1)
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2017
- 2017-12-28 CN CN201721887832.5U patent/CN207673608U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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| CN107939724B (zh) * | 2017-12-28 | 2023-12-29 | 沈志伟 | 一种叶轮及带有该叶轮的旋涡装置 |
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