專利名稱：一種離心式徑向伸縮性葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是一種依靠旋轉(zhuǎn)中的離心力和外來力，分別或共同作用在葉輪的動片上，從而使動片繞主軸的運動軌跡，處于可隨時改變?nèi)~輪的徑向尺寸和形狀的技術(shù)方案。在本說明書中，將凡屬繞軸轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)體，通過葉輪動片向流體提供或獲取能量，或通過對固體的接觸來達到剪切、劃割、清理、研磨等某些目的的，都統(tǒng)為葉輪。
如前所述的傳統(tǒng)的葉輪，無論在靜態(tài)或動態(tài)時，都具有一個公知的顯著特征即處于旋轉(zhuǎn)中的葉輪，其葉輪上任一點的圓周運動的半徑或軌跡都是確定了的。任何顯著的徑向尺寸、軌跡及形狀的改變，都是以永久變形、損壞及大幅度振動為代價而出現(xiàn)的。隨著葉輪動片的出現(xiàn)和不斷完善，目前葉輪的各項指標及性能，都更加趨進于人們所期望的效果。如美國工業(yè)設(shè)計實驗室有限公司的L.R佐當在中國申請的發(fā)明?？S流風機，其專刊號為92111076.6，公開號為CN1073240A；以及日本三菱重工業(yè)株式會社的山口信行等三人在中國申請的發(fā)明專刊軸流式機械的動葉，其專利申請?zhí)枮?0108596.0，公開號為CN1051232A。上述二項專利申請文獻所公布的技術(shù)方案，或以動片的非對稱性及提供的鐘型承口罩或以葉片扭曲的傾角，使葉輪的工作效率和適應(yīng)性進一步增強。然而當人們?yōu)槟撤N目的而希望，旋轉(zhuǎn)的葉輪在某一范圍內(nèi)能隨著工作對象發(fā)生的突變，如壓力分布不均，或遇到驟然出現(xiàn)的固體約束或碰撞等時，要求葉輪能即刻自然收縮，且隨著上述突變情況的消失或越過，能瞬間恢復(fù)原狀。對此以目前現(xiàn)有的葉輪技術(shù)及前面提及的二篇文獻方案，便難以滿足人們的這類期望或要求。
本發(fā)明的目的是提供一種能隨遇而變更葉輪的徑向尺寸和形狀，隨后又自然恢復(fù)原狀，進而使葉輪的適應(yīng)性和應(yīng)用范圍進一步拓寬的伸縮性葉輪。
本發(fā)明的技術(shù)方案是，具有一個主軸(1)和主軸上的固定體(3)，其特殊之處在于為使動片(6)處在自然狀態(tài)，經(jīng)過動片軸(5)將動片(6)與固定體(3)相聯(lián)接的至少有一處是活動聯(lián)接的。
本發(fā)明的動片(6)的葉根或葉根近處有供動片軸(5)穿入的動片軸孔(7)，且該軸孔是通長貫通的或是在同一直線上的二個適當深度的軸孔。
本發(fā)明的動片軸(5)可以是一根長軸或是在同一直線上的二根短軸。
本發(fā)明的動片(6)的整體形狀根據(jù)工作面的要求，可以是由線性材料制成的線性體，或是由平的或流線型的板體材料制成的弧狀的、扭曲的、直的或折彎而成的板狀體，或者是由對稱或不對稱的研磨材料制成的塊狀體。
本發(fā)明的動片(6)為線性材料時，其一端可彎曲成環(huán)狀以構(gòu)成動片軸孔(7)，其孔內(nèi)可穿入動片軸(5)或直接與固定體的動片軸孔(4)相環(huán)套鏈接。
本發(fā)明的，固定體(3)與主軸(1)是一體或緊固成一體的，其外形是環(huán)狀圓盤或是拋線旋轉(zhuǎn)體，或圓錐體，并在其外徑曲面以里某一圓周線上有二個或多個均勻分布的，供動片軸(5)穿入的固定體的動片軸孔(4)或固定聯(lián)接處。
本發(fā)明的固定體(3)外徑曲面上，且于動片軸孔(7)深度的中間處，開有供動片(6)的動片軸孔(7)及端部一同落入其內(nèi)，并繞穿入的動片軸(5)可轉(zhuǎn)動的凹型槽。
本發(fā)明的固定體(3)的外徑曲面上，有若干徑向凸出的，且在同一圓周線上均勻分布的實心體，其實心體內(nèi)有供動片軸(5)穿入的固定體的動片軸孔(4)。
本發(fā)明的動片(6)通過動片軸(5)聯(lián)接在固定體(3)上的活動位置，是在固定體(3)的軸側(cè)面上，或者是固定體(3)的外徑曲面之上。
本發(fā)明的動片軸孔(7)和固定體的動片軸孔(4)內(nèi)，鑲有軸承、耐磨套或是有螺紋扣或直孔。
本發(fā)明的動片(6)與動片軸(5)相聯(lián)接的，是活動配合的或固定成一體的，且動片軸(5)是突出于動片(6)的一個側(cè)平面或兩個側(cè)平面之外，以供和固定體的動片軸孔(4)相聯(lián)接。
從上述相互配合組裝而成的葉輪，可較容易的推得靜態(tài)時，如果動片(6)的葉弦長度小于動片(6)間的柵距時，所有動片(6)將處在自然下垂狀態(tài)。如果動片(6)的葉弦長度大于動片(6)間的柵距時，或受到固定體(3)的外徑曲面約束時(如輪轂、圓盤)，將有部分動片(6)搭落在相鄰一側(cè)的動片(6)的葉面或葉背上，或直接落在固定體(3)的外徑曲表面上，和另一部分自然下垂的動片(6)的狀態(tài)將兼而有之。無論所述的靜態(tài)或動態(tài)，一經(jīng)葉輪進入旋轉(zhuǎn)之時起，所有的葉輪上的動片(6)都將有序的和動片軸(5)、主軸(1)的重心近似處一條直線狀態(tài)。即葉輪的動片(6)將隨著動片軸孔(7)的均勻分布而分布于空間呈發(fā)散狀態(tài)。當葉輪上的動片(6)的葉面與葉背的壓力分布不同，以及與固體的磨擦、碰撞、劃割等受到外力時，都將對動片(6)產(chǎn)生相應(yīng)的，相對動片軸(5)的轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)矩的大小將取決于離心力與所有外力作用在動片(6)上合力的綜合效果而有各自的轉(zhuǎn)動。其轉(zhuǎn)動的結(jié)果必然會使動片(6)的安裝角以及動片(6)端部即葉梢與主軸(1)的距離都發(fā)生瞬間的變化，進而使葉輪的直徑和軸向葉輪形狀，都產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮和變形。外力一旦消失或小于離心力時，動片(6)將隨之相應(yīng)的轉(zhuǎn)動伸出或恢復(fù)原狀，這就實現(xiàn)了葉輪徑向尺寸伸縮和形狀變形的目的。這種伸縮性的變化將隨著葉輪周邊空間的約束和內(nèi)外力的綜合作用，而使其結(jié)果從軸向看，可以是圓的、橢圓的、殘圓的、或直線與直線、直線與曲線相連接的封閉面。與現(xiàn)有的葉輪性能和應(yīng)用范圍相比，離心式徑向伸縮性葉輪，將以其獨特的性能和極強的適應(yīng)性，而拓寬了葉輪的應(yīng)用領(lǐng)域。特別是為解決某些問題提供了新的技術(shù)手段和系列產(chǎn)品的出現(xiàn)都提供了新的構(gòu)思依據(jù)。
如


圖1所示的是一種離心式徑向伸縮性清理輪，它經(jīng)多級組合用來清理、破碎平面的，或凸凹面上以及桶狀內(nèi)外壁上的，各種非金屬附著物、堵塞及衍生物、沉積物等，都具有較理想的清除效果。尤其對不規(guī)則的運動物體的內(nèi)外表面清理，更將顯示出獨到的優(yōu)越性。附圖2是一種離心式徑向伸縮性剪切輪。該輪在用于對伸入網(wǎng)孔或柵欄之內(nèi)的非金屬物，進行剪切的同時，由于動片(6)能始終與網(wǎng)孔或柵欄內(nèi)表面，進行近似無間隙狀態(tài)磨擦，從而避免了由于以往間隙過大造成的擠壓、拉拽等非剪切現(xiàn)象，也避免了間隙過小以至卡住停運的現(xiàn)象。附圖3是一種離心式徑向伸縮性半開式葉輪。該葉輪除可節(jié)省材料，降低能耗外，對減少圓盤的摩擦損失，以及減緩動片(6)兩側(cè)壓差造成的失速、湍流，尤其葉輪的入口堵塞等，都將由于動片(6)的自然調(diào)整功能而得到減緩或避免。附圖4提供的是一種離心式徑向伸縮性軸流型葉輪。該葉輪除可具備軸流風機或水漿推進器，向流體提供或獲取能量之外，還將由于動片(6)的可轉(zhuǎn)動性，而使意外的情況造成動片的損壞，得到避免或減緩受損程度之外，尤其對在生產(chǎn)運行中，或在水域航行的船舶推進器動片(6)受到損壞而需全部或局部更換時，都提供了極大的便利和節(jié)約。
為便于進一步說明上述四個附圖所示的，技術(shù)方案及結(jié)構(gòu)工序，在以下描述中將凡屬具有同一作用的部件，都用同樣的數(shù)字標號。故，所有上述附圖中的，1是葉輪主軸；2是緊固環(huán)；3是固定體；4是固定體的動片軸孔；5是動片軸；6是動片；7是動片軸孔；8是間隔套；9是輪轂，也可視為固定體(3)；10是輪轂的動片軸孔，也可視為固定體的動片軸孔(4)。
結(jié)合上面所提供的附圖，詳細說明其應(yīng)用實施例的是，根據(jù)附圖所例的應(yīng)用范圍，應(yīng)首先確定主軸(1)，即依據(jù)葉輪的級數(shù)，每級所需長度應(yīng)從動片(6)的葉展即葉寬、與固定體的間隙，固定體(3)的厚度，緊固環(huán)的長度部分的螺紋扣及兩端軸支承部分、聯(lián)軸器以及必需的余量，其總和為主軸(1)的總長。主軸(1)的直徑則以載荷、扭矩相應(yīng)的機械強度為設(shè)計依據(jù)。固定體(3)的內(nèi)圓直徑以同主軸(1)能活動自如相配合為內(nèi)徑尺寸，以所需葉輪最小的直徑或略小于所需的直徑，為實際設(shè)計固定體(3)的外徑，固定體(3)的整體形狀可以是環(huán)狀的板體，拋物線旋轉(zhuǎn)體或者是喇叭狀、圓錐狀、球狀的實心體。在其最大外徑以里且距離曲面略大于動片(6)的側(cè)斷面厚度即翼型厚度為尺寸，確定動片軸孔(7)的一孔心，或在最大外徑的曲面上設(shè)制凸出的若干實心體上確定動片軸孔(7)的孔心。以主軸(1)軸心至該孔心為半徑的圓周線上，均勻分布若干每級葉輪的動片數(shù)所需的等份，并加工出固定體的動片軸孔(4)，該孔的中心線可以是與主軸(1)中心線相平行的或者是相垂直的或斜錯的。其孔徑的大小將根據(jù)孔內(nèi)安裝軸承、耐磨套或螺紋、鉚、焊等聯(lián)接方式來確定。緊固環(huán)(2)的圓壁內(nèi)側(cè)有與主軸(1)上的螺紋扣相應(yīng)的螺紋。動片軸(5)將根據(jù)轉(zhuǎn)速、離心力、剪切力沖擊等來考慮相應(yīng)的直徑。動片(6)的翼型，可以根據(jù)工作性質(zhì)來確定，動片(6)工作面可以是，線性的、直的或曲的板體或?qū)ΨQ或不對稱的塊狀體。若動片(6)是以旋轉(zhuǎn)方向的側(cè)面進行打磨或研磨時，由于動片(6)是以不對稱型達到重心偏置的，故可在離心力作用下靠重心旋力，其相應(yīng)的動片(6)與固定體(3)應(yīng)是由萬向節(jié)聯(lián)接的。動片(6)的動片軸孔(7)可以是葉根端部至動片(6)重心以里的某一點。具體情況應(yīng)視工作對象的質(zhì)量、流體或固體及工作性質(zhì)來確定動片(6)轉(zhuǎn)矩的大小。顯然的，動片軸孔(7)徑的大小取決于與動片軸(5)的聯(lián)接形式。動片(6)的葉弦長可根據(jù)所需工作面積的大小，葉輪伸縮性的大小來確定其弦長的具體尺寸。間隔套(8)是在多級固定體(3)時用來間隔相互平行間距的，其長度應(yīng)以動片(6)在固定體(3)間隔內(nèi)能自如適量的軸向串動或不串動為依據(jù)。間隔套的內(nèi)徑以能活動配合套在主軸(1)上即可，其外徑應(yīng)根據(jù)固定體(3)的強度及動片(6)在轉(zhuǎn)動中是否需要約束來確定。輪轂(9)上的動片軸孔(10)可類似如前所述的固定體的動片軸孔(4)進行相似處理。輪轂(9)與主軸(1)可以是按過盈配合或聯(lián)接成或自成一體的形式處理。本發(fā)明的應(yīng)用實例是離心式徑向伸縮性清理輪。采用的是每級有四片動片(6)，四個動片軸(5)，二個環(huán)型固定體(3)的間隔為2毫米，動片(6)的弦長為40毫米，葉展即葉片寬度為0.6毫米，固定體(3)的外徑為150毫米。最大伸縮直徑為150～220毫米，實用于清理不規(guī)則的過濾用旋轉(zhuǎn)網(wǎng)桶。根據(jù)使用情況證實，對各類附著物、金屬氧化層、衍生物如木質(zhì)、塑料布、水生動植物及非純金屬都可通過水流沖擊，破碎、劃磨而達到清除目的。如果需要的是清掃，則可以將線性材料經(jīng)在一端彎曲成環(huán)狀，且套在固定體的動片軸孔(4)中相環(huán)狀鏈接，用來清掃各種復(fù)雜的、惡劣的路況或場地則是新型耐磨和不易變形的清掃機。相類似的部分這里不再陳述。圖2的區(qū)別特征在于動片(6)是由薄金屬板，經(jīng)垂直于薄面進行彎曲后，利用邊緣薄片作為剪切刀刃，對非金屬物進行剪切。由于動片(6)同樣具有動片軸(5)，因此在旋轉(zhuǎn)中為保證較好的切削效果，應(yīng)在葉輪最大圓周以里近處，可設(shè)制一個彎曲的內(nèi)壁光滑的網(wǎng)孔狀薄板或擋板，以使動片(6)能在轉(zhuǎn)動中，對進入網(wǎng)孔或擋板之內(nèi)的非金屬物進行剪切。其剪切的長短將和被剪切物的進料速度及動片(6)數(shù)量即分布密度等有關(guān)。圖3的區(qū)別特征是，動片(6)選擇的離心式葉片，相應(yīng)的可以是前彎、后彎或徑向式形式。在動片(6)的兩個側(cè)斷面，在葉根至動片(6)的重心以里有與葉根相平行的，且與中弧線相交的一條通長貫通的直線狀動片軸孔(7)，或在一條直線上有間斷的二端動片軸孔(7)。經(jīng)動片軸(5)聯(lián)接動片(6)在固定體(3)上的，至少有一處是活動聯(lián)接的。相應(yīng)的固定體(3)即前盤或后盤是環(huán)型的，環(huán)的圓盤外徑及厚度取決于葉輪是半開式或封閉式。輪轂可以是喇叭狀。為保證流體的連續(xù)性，隨著動片(6)的葉根至葉梢變化，其風泵的外殼也相對應(yīng)的變化。圖4是離心式徑向伸縮性軸流葉輪。其輪轂(9)可以是拋線旋轉(zhuǎn)體、圓柱體、圓錐體或球形體，與主軸(1)是聯(lián)接成固定一體的或自成一體的。為保證動片(6)在輪轂(9)的外曲面上有活動的空間，輪轂(9)外徑邊緣以里有與主軸(1)相平行的，供動片軸(5)穿入的動片軸孔(10)，或在輪轂(9)的曲面上有若干凸出的實心體，在實心體內(nèi)有供動片軸(5)穿入的動片軸孔(10)，該孔中心線與主軸(1)中心線是平行的或交錯的或平行交錯的，孔深應(yīng)長于動片(6)根部葉展的尺寸，并在孔內(nèi)的端部有供防止動片軸(5)串出的螺紋扣。若動片軸孔(10)在輪轂(9)曲面以里則在輪轂(9)外徑曲面上且在所述的動片軸孔(7)深度的中間處，開有一周使動片(6)的葉根及動片軸孔(7)一并落入其內(nèi)的槽。經(jīng)動片軸(5)將動片(6)聯(lián)接在輪轂(9)曲面之上的動片(6)，可以是彎的或直的以構(gòu)成單吸或雙吸的離心式開式葉輪，或者將動片(6)經(jīng)扭曲構(gòu)成軸流型葉輪或水漿推進器，其中動片軸(5)與動片(6)及輪轂(9)相聯(lián)的至少有一處是活動聯(lián)結(jié)的，并在動片軸孔(7)端部，有螺旋擰入備緊的封軸螺桿，以防止動片軸(5)的串出和更換動片(6)維修使用。
權(quán)利要求1.一種離心式徑向伸縮性葉輪，具有主軸(1)和主軸(1)上的固定體(3)，其特征是用動片軸(5)將動片(6)與固定體(3)相聯(lián)接的至少有一處是活動聯(lián)接的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征是動片(6)的葉根或葉根近處有供動片軸(5)穿入的動片軸孔(7)，且該孔是通長貫通的或是在同一直線上的二個適當深度的軸孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征是動片軸(5)可以是一根長軸或是在同一直線上的二根短軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征是動片(6)的整體形狀根據(jù)工作面的要求，是由線性材料制成的線性體，或是由平的或流線型板體材料制成的弧狀的、扭曲的、直的或折彎而成的板狀體，或者是由對稱或不對稱的研磨材料制成的塊狀體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的，其特征是動片(6)為線性材料時，其一端可彎曲成環(huán)狀以構(gòu)成動片軸孔(7)，其孔內(nèi)可穿入動片軸(5)或直接與固定體的動片軸孔(4)相環(huán)套鏈接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征是與主軸(1)是一體的或緊固成一體的固定體(3)，其外形是環(huán)狀圓盤或是拋線旋轉(zhuǎn)體、或圓錐體，并在其外徑曲面以里某一圓周線上有二個或多個均勻分布的，供動片軸(5)穿入的固定體的動片軸孔(4)或固定聯(lián)接處。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的，其特征是在固定體(3)外徑曲面上，且于動片軸孔(7)深度的中間處，開有供動片(6)的動片軸孔(7)及端部一同落入其內(nèi)，并繞穿入的動片軸(5)可轉(zhuǎn)動的凹型槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征是在固定體(3)的外徑曲面上，有若干徑向凸出的，且在同一圓周線上的均勻分布的實心體，其實心體內(nèi)有供動片軸(5)穿入的固定體的動片軸孔(4)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征是動片(6)通過動片軸(5)聯(lián)接在固定體(3)上的活動位置，是在固定體(3)的軸側(cè)面上，或者是在固定體的外徑曲面之上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征是動片軸孔(7)和固定體的動片軸孔(4)內(nèi)，鑲有軸承，耐磨套或是有螺紋扣或直孔。
11.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的，其特征是動片(6)與動片軸(5)相聯(lián)接的，是活動配合的或固定成一體的，且動片軸(5)是突出于動片(6)的一個側(cè)平面或兩個側(cè)平面之外，以供和固定體的動片軸孔(4)相聯(lián)接。
專利摘要本實用新型所提供的是旋轉(zhuǎn)中的葉輪，具有對周圍空間驟然出現(xiàn)或連續(xù)出現(xiàn)的物體或固有的空間形態(tài)對葉輪產(chǎn)生約束時，能夠即刻自然的變更葉輪的徑向尺寸和形狀，并且隨著外力阻礙的消失又可隨時恢復(fù)原狀的技術(shù)方案。一種離心式徑向伸縮性葉輪。具有主軸(1)和主軸(1)上的固定體(3)，其特征是用動片軸(5)將動片(6)與固定體(3)相連接在至少有一處是活動聯(lián)接的。利用本實用新型不僅可推廣應(yīng)用于傳統(tǒng)的離心式、軸流式等各類葉輪中，尤其為制造多種系列離心機械，進而使葉輪的適應(yīng)性、應(yīng)用范圍進一步拓寬都提供了新的構(gòu)思依據(jù)。
文檔編號F04D29/30GK2192752SQ9421080
公開日1995年3月22日 申請日期1994年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月6日
發(fā)明者全相范, 金英實, 全玉姬 申請人:全相范, 金英實, 全玉姬