專(zhuān)利名稱(chēng)：一種變流葉輪及使用該葉輪的變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變流量的葉輪，以及應(yīng)用該變流量葉輪的 泵和變速器。
背景技術(shù)：
我們工作、生活中無(wú)處不在使用泵，其作用是將原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī) 械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的壓能及動(dòng)能，從而使流體達(dá)到流動(dòng)的目的。甚至如 水力發(fā)電機(jī)中的水輪機(jī)也是泵的逆轉(zhuǎn)使用。而其中的葉輪是實(shí)現(xiàn)機(jī)械
能轉(zhuǎn)換為流體能量的主要部件；它負(fù)責(zé)將原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)的動(dòng) 能，通過(guò)葉片對(duì)流體做功從而使流體獲得壓能及動(dòng)能。
而在使用中我們經(jīng)常需要改變泵的流量來(lái)切合實(shí)際的應(yīng)用需求。 改變泵的流量的方式一般有出入口閥門(mén)調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)及改變泵結(jié) 構(gòu)等方式。但它們?cè)趹?yīng)用中都存的一些問(wèn)題如出入口閥門(mén)調(diào)節(jié)方式 會(huì)產(chǎn)生較大的能量損耗及容易產(chǎn)生汽蝕；轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)方式一般需使用變 頻器，其價(jià)格較高并有電能轉(zhuǎn)換的損耗；改變泵結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)方式在現(xiàn) 時(shí)己有的設(shè)計(jì)中都存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、容易出現(xiàn)故障、調(diào)節(jié)范圍不大等的 情況。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能效 高、流量調(diào)節(jié)范圍寬、維護(hù)方便的變流葉輪及應(yīng)用變流葉輪的變速器。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是
一種變流葉輪，該葉輪包括安裝于泵殼內(nèi)的前盤(pán)、后盤(pán)和葉 片，后盤(pán)安裝于轉(zhuǎn)軸上，葉片上套設(shè)有節(jié)流器，所述節(jié)流器包 括隔板，隔板上開(kāi)設(shè)有與葉片的厚度及形狀相適應(yīng)的開(kāi)槽，葉 片穿入開(kāi)槽中，隔板連接有調(diào)節(jié)裝置，所述隔板在調(diào)節(jié)裝置帶 動(dòng)下可在葉片的軸向前后移動(dòng)，隔板將葉片分為有效工作區(qū)和 無(wú)效工作區(qū)。
本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述隔板的外周設(shè)有折向無(wú)效工作 區(qū)并將葉片的無(wú)效工作區(qū)和后盤(pán)封閉在內(nèi)的中空桶形筒壁，桶 形筒壁的后端開(kāi)設(shè)有軸孔，該軸孔與轉(zhuǎn)軸通過(guò)密封件滑動(dòng)密封。
本發(fā)明還涉及 一 種利用該變流葉輪制成的變速器，它包括密 封的泵殼，所述泵殼內(nèi)腔的左、右側(cè)設(shè)有主葉輪和輸出葉輪， 該主葉輪為安裝有節(jié)流器的變流葉輪。
本發(fā)明的有益效果是通過(guò)改變?nèi)~輪的結(jié)構(gòu)，利用裝于泵殼 內(nèi)部的隔板的前后移動(dòng)來(lái)進(jìn)行流量的控制，本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制 造成本低，其流量范圍可在較大幅度實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，節(jié)能效果 好，制造成本低；進(jìn)一步，本發(fā)明在隔板的外周設(shè)有折向無(wú)效 工作區(qū)并將葉片的無(wú)效工作區(qū)和后盤(pán)封閉在內(nèi)的中空桶形筒 壁，將節(jié)流器設(shè)計(jì)成封閉的桶形，防止在運(yùn)行時(shí)無(wú)效葉片內(nèi)流體 產(chǎn)生擾動(dòng)，對(duì)葉輪的效率及穩(wěn)定性等產(chǎn)生影響。
此外，利用該變流葉輪制成的變速器，它將主葉輪和輸出葉輪安裝在泵殼內(nèi)，主葉輪利用節(jié)流器來(lái)控制，工作時(shí)只要調(diào)節(jié)變 流葉輪的流量，就能改變輸出葉輪的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)可調(diào)，能 有效減少流體流動(dòng)時(shí)的阻力，提高工作效率。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1是變流葉輪的結(jié)構(gòu)原理分解圖； 圖2是變流葉輪的結(jié)構(gòu)原理組合圖； 圖3是變流葉輪原理剖視圖； 圖4是桶形節(jié)流器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是桶形節(jié)流器的變流葉輪結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是環(huán)形桶狀節(jié)流器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是形桶狀節(jié)流器的變流葉輪結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是變流葉輪用作變流泵的實(shí)施圖； 圖9是變流泵的側(cè)視圖io是變流葉輪用作變速器的實(shí)施圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1至3、圖8、圖9， 一種變流葉輪，該葉輪包括安裝于 泵殼1內(nèi)的前盤(pán)21、后盤(pán)22和葉片23，后盤(pán)22安裝于轉(zhuǎn)軸 31上，葉片23上套設(shè)有節(jié)流器，所述節(jié)流器包括隔板41，隔 板41上開(kāi)設(shè)有與葉片23的厚度及形狀相適應(yīng)的開(kāi)槽42，葉片 23穿入開(kāi)槽42中，隔板41連接有調(diào)節(jié)裝置，所述隔板41在 調(diào)節(jié)裝置帶動(dòng)下可在葉片23的軸向前后移動(dòng)，隔板41將葉片23分為有效工作區(qū)231和無(wú)效工作區(qū)232。
對(duì)于離心式葉輪，如果其在直徑、葉片長(zhǎng)度、彎曲度、厚度等等 各種參數(shù)都相同的情況下，葉片的寬度決定了葉輪所能產(chǎn)生流量的大 小，其葉片寬度與流量成正比。葉片寬度越寬葉輪所能產(chǎn)生的流量也 越大。本發(fā)明通過(guò)對(duì)離心式葉輪的改進(jìn)，使其能調(diào)節(jié)葉片的寬度，從 而制作出能調(diào)節(jié)葉輪流量的變流葉輪。其中核心內(nèi)容是節(jié)流器。在隔 板41上開(kāi)有與葉片23大小和位置相同的開(kāi)槽42，使葉片23能從 開(kāi)槽42中插入隔板41中，隔板41能在葉片上于前盤(pán)及后盤(pán)之間 作軸向前后滑動(dòng)。這樣葉片23在寬度上被隔板41分為有效工作區(qū) 231和無(wú)效工作區(qū)232，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)流體只能流過(guò)隔板41前端的 葉片；而隔板41后端的葉片被阻擋，流體無(wú)法流入葉片而不起作用。
當(dāng)葉輪在轉(zhuǎn)速不變的情況下當(dāng)隔板41向后滑動(dòng)時(shí)，葉片有效 工作區(qū)231的寬度增加，流體流量也相應(yīng)增加；當(dāng)隔板41向前滑動(dòng) 時(shí)，葉片有效工作區(qū)231的寬度減少，流體流量也減少。當(dāng)節(jié)流器完 全滑動(dòng)到最前端時(shí)，葉片完全被阻擋，此時(shí)葉片有效工作區(qū)的寬度為 零，流體不能通過(guò)葉片，這時(shí)即使葉輪還是在轉(zhuǎn)動(dòng)，但沒(méi)有流體流過(guò)， 使整個(gè)葉輪處在空載的狀態(tài)。
變流葉輪的特性就是通過(guò)節(jié)流器對(duì)葉片的有效工作區(qū)寬度進(jìn)行 調(diào)節(jié)，使葉輪在轉(zhuǎn)速不變的情況下，流體流量能在0%-100%范圍內(nèi)連 續(xù)調(diào)節(jié)。
進(jìn)一步的優(yōu)選方式，如上所述的節(jié)流器雖然可以對(duì)葉片進(jìn)行分 隔，但從有效工作區(qū)所流出的流體會(huì)有部分回流至后端的無(wú)效工作區(qū)，從而在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)回流的流體產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，對(duì)葉輪的效率及 穩(wěn)定性等產(chǎn)生影響。因此本設(shè)計(jì)在隔板41的外周設(shè)有折向無(wú)效工
作區(qū)并將葉片的無(wú)效工作區(qū)和后盤(pán)22封閉在內(nèi)的中空桶形筒 壁43，將節(jié)流器設(shè)計(jì)成桶形形狀，參照?qǐng)D4、圖5所示，桶形筒壁 43的后端開(kāi)設(shè)有軸孔44，該軸孔44與轉(zhuǎn)軸31通過(guò)密封件滑 動(dòng)密封。這樣桶形節(jié)流器就能完全分隔流體與無(wú)效工作區(qū)的葉片接 觸，防止無(wú)效工作區(qū)的葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)回流的流體產(chǎn)生擾動(dòng)。如圖8 所示，所述調(diào)節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)桿51與推進(jìn)器52，推進(jìn)器52通 過(guò)軸承53與節(jié)流器連接，調(diào)節(jié)桿51的一端固定于推進(jìn)器52 上，另一端伸出泵殼l的外部；除此以外，所述調(diào)節(jié)裝置也可 與桶狀的節(jié)流器的外周滑動(dòng)連接，調(diào)節(jié)其軸向的推進(jìn)量。
桶形節(jié)流器的特點(diǎn)是節(jié)流器將葉片分隔，接近前盤(pán)的前端為有 效工作區(qū)，接近后盤(pán)的后端為無(wú)效工作區(qū)，節(jié)流器由后盤(pán)向前盤(pán)推進(jìn) 時(shí)流量減少。所以桶形節(jié)流器也可稱(chēng)前推式節(jié)流器。
另一種實(shí)施方式，參照?qǐng)D6、圖7所示，所述隔板41的外周設(shè) 有折向無(wú)效工作區(qū)并將葉片的無(wú)效工作區(qū)和前盤(pán)21封閉在內(nèi) 的環(huán)形筒壁。將節(jié)流器設(shè)計(jì)成環(huán)形桶狀。其環(huán)形部分夾著前盤(pán)及葉 片的無(wú)效工作區(qū)。隔板則位于后部，流體從中心部位流入并經(jīng)接近后 盤(pán)的有效工作區(qū)流出。它同樣能分隔流體與葉片的無(wú)效工作區(qū)。該節(jié) 流器將葉片分隔，接近前盤(pán)的前端為葉片的無(wú)效工作區(qū)，接近后盤(pán)的 后端為有效工作區(qū)，隔板由前盤(pán)向后盤(pán)推進(jìn)時(shí)流量減少。所以該環(huán)形 桶狀節(jié)流器也可稱(chēng)后推式節(jié)流器。本技術(shù)可用于各種離心式泵和風(fēng)機(jī)當(dāng)中，在不改變?cè)瓌?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的 情況下實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)可調(diào)，并能實(shí)現(xiàn)空載啟動(dòng)。同時(shí)還可以將其逆 轉(zhuǎn)使用，由流體流動(dòng)帶動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，它能根據(jù)流體壓力及所帶負(fù)載大 小的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)流量的大小調(diào)節(jié)葉輪的轉(zhuǎn)速，使其穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn) 速上。它可用于水力及風(fēng)力發(fā)電當(dāng)中用于穩(wěn)定發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
利用變流葉輪的變流的功能，還可以做成無(wú)級(jí)調(diào)速的變速器，參 照?qǐng)D10所示，它由兩個(gè)葉輪組合在一個(gè)泵殼內(nèi)組成，其包括密封的
泵殼6，所述泵殼6內(nèi)腔的左、右側(cè)設(shè)有主葉輪7和輸出葉輪 8，該主葉輪7為安裝有節(jié)流器71的變流葉輪。工作時(shí)，輸入 轉(zhuǎn)動(dòng)力帶動(dòng)主葉輪7轉(zhuǎn)動(dòng)并推動(dòng)泵殼內(nèi)的流體流動(dòng)，主葉輪7中心 部位的流體經(jīng)葉片離心流出后再經(jīng)過(guò)葉輪的外緣，然后從輸出葉輪8 的外緣流經(jīng)輸出葉輪8的葉片后再補(bǔ)充到中心處，流體流出輸出葉輪 后流回主葉輪7中形成一個(gè)循環(huán)，在此過(guò)程中輸出葉輪8在流體的 推動(dòng)下產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力并轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣只要調(diào)節(jié)變流葉輪的流量，就能改變 輸出葉輪的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)可調(diào)。本設(shè)計(jì)也可將主葉輪及輸出 葉輪都使用變流葉輪，其可調(diào)速的范圍就變得非常大，工作效率高。 本葉輪變速器可用于汽車(chē)的變速器及其它需要變速的設(shè)備中；并且大 大降低了變速器的生產(chǎn)成本。
進(jìn)一步，所述泵殼6內(nèi)腔為環(huán)形腔61，使泵殼的結(jié)構(gòu)更合
理，更加符合流體動(dòng)力學(xué)。
進(jìn)一步，本設(shè)計(jì)的主葉輪7、輸出葉輪8是具有與環(huán)形腔 61的形狀相適應(yīng)的圓弧形，主葉輪7的前盤(pán)和輸出葉輪8的前盤(pán)分別設(shè)有開(kāi)口相對(duì)的C形腔72、 82，工作時(shí)在兩個(gè)相對(duì)的C 形腔所圍成的腔體內(nèi)部的流體不需參與流動(dòng)循環(huán)，由于兩個(gè)相 對(duì)的C形腔所所占的空間較大，在工作時(shí)流體在主葉輪和輸出 葉輪所形成的流道之間循環(huán)流動(dòng)時(shí)更加順暢，使變速器的結(jié)構(gòu)更合理。
以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對(duì)本發(fā) 明保護(hù)范圍的限制，只要是以基本相同的手段實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目 的都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種變流葉輪，該葉輪包括安裝于泵殼(1)內(nèi)的前盤(pán)(21)、后盤(pán)(22)和葉片(23)，后盤(pán)(22)安裝于轉(zhuǎn)軸(31)上，其特征在于葉片(23)上套設(shè)有節(jié)流器，所述節(jié)流器包括隔板(41)，隔板(41)上開(kāi)設(shè)有與葉片(23)的厚度及形狀相適應(yīng)的開(kāi)槽(42)，葉片(23)穿入開(kāi)槽(42)中，隔板(41)連接有調(diào)節(jié)裝置，所述隔板(41)在調(diào)節(jié)裝置帶動(dòng)下可在葉片(23)的軸向前后移動(dòng)，隔板(41)將葉片(23)分為有效工作區(qū)(231)和無(wú)效工作區(qū)(232)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變流葉輪，其特征在于所述隔 板(41)的外周設(shè)有折向無(wú)效工作區(qū)并將葉片的無(wú)效工作 區(qū)和后盤(pán)(22)封閉在內(nèi)的中空桶形筒壁(43)，桶形筒壁(43)的后端開(kāi)設(shè)有軸孔(44)，該軸孔(44)與轉(zhuǎn)軸(31) 通過(guò)密封件滑動(dòng)密封。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變流葉輪，其特征在于所述調(diào) 節(jié)裝置包括調(diào)節(jié)桿(51)與推進(jìn)器(52)，推進(jìn)器(52)通 過(guò)軸承(53)與節(jié)流器連接，調(diào)節(jié)桿(51)的一端固定于 推進(jìn)器(52)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變流葉輪，其特征在于所述隔 板(41)的外周設(shè)有折向無(wú)效工作區(qū)并將葉片的無(wú)效工作 區(qū)和前盤(pán)(21)封閉在內(nèi)的環(huán)形筒壁。
5. —種使用權(quán)利要求l、 2或者3所述變流葉輪的變速器，其特征在于它包括密封的泵殼(6)，所述泵殼(6)內(nèi)腔的左、 右側(cè)設(shè)有主葉輪(7)和輸出葉輪(8)，該主葉輪(7)為安裝有節(jié)流器(71)的變流葉輪。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種變速器，其特征在于所述泵殼(6)內(nèi)腔為環(huán)形腔(61)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種變速器，其特征在于所述主葉輪(7)、輸出葉輪(8)具有與環(huán)形腔(61)的形狀相適應(yīng) 的圓弧形，主葉輪(7)的前盤(pán)和輸出葉輪(8)的前盤(pán)分 別設(shè)有開(kāi)口相對(duì)的C形腔(72、 82)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5、 6或者7所述的一種變速器，其特征在于 所述輸出葉輪(8)同樣為安裝有節(jié)流器的變流葉輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變流葉輪，該葉輪包括安裝于泵殼內(nèi)的前盤(pán)、后盤(pán)和葉片，后盤(pán)安裝于轉(zhuǎn)軸上，葉片上套設(shè)有節(jié)流器，所述節(jié)流器包括隔板，隔板上開(kāi)設(shè)有與葉片的厚度及形狀相適應(yīng)的開(kāi)槽，葉片穿入開(kāi)槽中，隔板連接有調(diào)節(jié)裝置，所述隔板在調(diào)節(jié)裝置帶動(dòng)下可在葉片的軸向前后移動(dòng)，隔板將葉片分為有效工作區(qū)和無(wú)效工作區(qū)，通過(guò)改變?nèi)~輪的結(jié)構(gòu)，利用裝于泵殼內(nèi)部的隔板的前后移動(dòng)來(lái)進(jìn)行流量的控制，本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，其流量范圍可在較大幅度實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，節(jié)能效果好，制造成本低。
文檔編號(hào)F04D29/24GK101413513SQ200810219258
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月16日
發(fā)明者林英燮 申請(qǐng)人:林英燮