一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型制造技术

一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型，叶轮轴为上底面开放的柱状中空体，叶轮轴的下底面设有向上凹陷的电机轴孔；叶轮轴的侧壁上设有与叶轮轴相连通的叶片固定通孔。叶片为弧形变截面管状结构且从叶根到叶顶方向叶片的截面面积渐缩；叶片中设有主空气流道，主空气流道的开放端位于叶片的叶根，封闭端位于叶片的叶顶，主空气流道的截面面积由叶根端至叶顶端渐缩；叶片上分布有出气孔，出气孔与主空气流道之间通过副空气流道相互连通；叶片的叶根固定于叶片固定通孔中，以使主空气流道及副空气流道与叶轮轴的内部空腔相连通。本发明专利技术结构简单、在结构形式与尺寸限定下具有运行工况多、空气流通区域大等较好的特性。空气流通区域大等较好的特性。空气流通区域大等较好的特性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型


[0001]本专利技术涉及用于给氧泵
，尤其是一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型。

技术介绍

[0002]用现代科技促进开放水域中水产养殖的发展成为主流。其中用于水产养殖的给氧泵具有运行环境复杂、结构简单的特点。为了满足多种环境下的水产养殖对增氧装置的需求，对立式给氧泵叶轮结构进行设计及给氧泵内空气流道的研究十分必要。
[0003]与传统水箱养殖的增氧设备不同的是，水产养殖是在宽海域中运行；并且给由于水产养殖位置的特性，对泵的功率有较大的限制。在给氧泵叶轮整体设计中，有限的电机功率、多种转速下运行的需求且同时给氧泵的增氧性能，这些因素对给氧泵模型的整体研发造成极大挑战。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种结构简单、在结构形式与尺寸限定下具有运行工况多、空气流通区域大等较好的特性的具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型。
[0005]本专利技术解决现有技术问题所采用的技术方案：一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型，包括叶轮轴及固定于叶轮轴上的叶片；所述叶轮轴为上端开放的柱状中空体，叶轮轴的下底面设有向上凹陷的电机轴孔；所述叶轮轴的侧壁上设有与所述叶轮轴的内部空腔相连通的叶片固定通孔；所述叶片为弧形变截面管状结构；从叶根到叶顶方向所述叶片的截面面积渐缩；叶片的内部设有一端开放的主空气流道，主空气流道的开放端位于叶片的叶根，主空气流道的封闭端位于叶片的叶顶，所述主空气流道的截面面积由叶根端至叶顶端渐缩；所述叶片上分布有出气孔，出气孔与所述主空气流道之间通过副空气流道相互连通，以形成仿叶脉结构；所述叶片的叶根固定于所述叶片固定通孔中，以使所述主空气流道及副空气流道与叶轮轴的内部空腔相连通。
[0006]所述主空气流道为弧形，并使主空气流道的弧度与所述叶片的弧度相同。
[0007]所述叶片固定通孔沿叶轮轴的周向等距分布于叶轮轴的侧壁上。
[0008]所述叶片的扫掠角度为80
‑
130度。
[0009]所述出气孔等距分布于叶片的后端。
[0010]所述叶片数量为6。
[0011]所述副空气流道的数量为10。
[0012]所述叶轮模型中：当叶片的扫掠角度为110度、叶片的中轴线半径B为56mm、叶轮轴的高度C为54mm、叶轮轴的外径D为56mm、电机轴孔的直径E为20mm、叶轮模型的外径F为205mm时，将所述叶轮模型通过电极轴孔与电机的输出轴相连后，在开放水域工作时经流体动力学软件测试得到：当电机转速为2250r/min时，叶轮模型的功率为1200W；当电机转速为2850r/min时，叶轮模型的功率为2400W。
[0013]本专利技术的有益效果在于：本专利技术结构简单，其中具有中空结构的叶轮轴与仿叶脉结构的叶片具备良好的匹配性，叶片在叶根处与叶轮轴的接触面积较大；本专利技术的结构均为简单二维结构，便于加工与运行拆卸；叶轮轴内部的中空结构作为空气流道，不需要外加影响流动的部件。叶片的前端和后端为均设计为弧形结构，有效降低运行时的水体阻力；叶轮工作时本专利技术垂直放置在流体中，空气依次经过叶轮轴内部的空腔、渐缩的叶片主空气流道及位于叶片内的副空气流道进入水中，有效提升水中空气含量，且可以视环境手动调节转速。
附图说明
[0014]图1是本专利技术的结构示意图。
[0015]图2是本专利技术的叶片结构示意图。
[0016]图3是本专利技术的叶轮轴的结构示意图。
[0017]图4是本专利技术的俯视图。
[0018]图中：1—叶轮轴、2—叶片、3—叶片的叶根、4—叶片的叶顶、5—叶片的前端、6—叶片的后端、7—主空气流道、8—副空气流道、9—中心轴线、10—叶轮轴的内部空腔、11—电机轴孔、12
‑
叶片固定通孔、13
‑
出气孔、A—叶片的扫掠角度、B—叶片的中轴线半径、C—叶轮轴的高度、D—叶轮轴的外径、E—电机轴孔的直径、F—叶轮模型的外径。
具体实施方式
[0019]以下结合附图及具体实施方式对本专利技术进行说明：图1是本专利技术一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型的结构示意图。一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型，包括叶轮轴1及固定于叶轮轴1上的叶片2；叶轮轴1为圆柱状中空体，圆柱状中空体的上端开放，以作为空气进气端，叶轮轴1的内部空腔10将作为叶轮轴1的空气流道。叶轮轴1的下底面设有向上凹陷的电机轴孔11，以用于与电机的输出轴插接固定；叶轮轴1的侧壁上设有与叶轮轴1内部空腔10相连通的叶片固定通孔12，叶轮轴1的侧壁上沿叶轮轴1的周向等距分布有叶片固定通孔12。如图1所示，优选在叶轮轴1上固定六个叶片2。
[0020]图2示出了叶片2的具体结构：叶片2为弧形变截面管状结构：叶片2的前端5和后端6为均设计为圆弧形结构，有效降低运行时的流体阻力；从叶根3到叶顶4方向叶片2的截面面积逐渐缩小；叶片2的内部设有一端开放的主空气流道7，主空气流道7的开放端位于叶片2的叶根3，主空气流道7的封闭端位于叶片2的叶顶4，主空气流道7的形状为与叶片2弧度相同的圆弧形，且主空气流道7与叶片2的渐缩趋势相同，也是截面面积由叶根3端至叶顶4端逐渐缩小。如图1
‑
2所示，叶片2上由叶根3至叶顶4分布有10个出气孔13，每个出气孔13与主空气流道7之间分别通过副空气流道8相互连通，以形成仿叶脉结构；叶片2的叶根3固定于所述叶片固定通孔12中，以使主空气流道7及副空气流道8与叶轮轴1的内部空腔10相连通。优选出气孔13等距分布于叶片2的后端6。如图2
‑
4所示，本专利技术的空气流道均设置在叶轮轴1和叶片2的内部，当给氧泵工作时，空气依次经叶轮轴1内的空气流道、六个叶片2内的主空气流道7至每个叶片2内的十个副空气流道8进入水中。
[0021]优选叶片2的大体尺寸为：叶片2的扫掠角度（即叶片2的圆心角）A为80
‑
130度，中
轴线半径（叶片2的圆弧半径）B为56mm。
[0022]如图3
‑
4所示：本专利技术叶轮模型的优选尺寸为：叶片2的扫掠角度A为110度，叶轮轴1的高度C为54mm；叶轮轴1的外径D为56mm；电机轴孔11的直径E为20mm；整个叶轮模型的外径F为205mm。
[0023]在本专利技术的优选尺寸下，将电机的输出轴固定于叶轮轴1上的电机轴孔11中，并使叶轮轴1的中心轴线9与水平面垂直将本专利技术置入流体中，在电机的转动下带动叶轮旋转。本专利技术在开放水域工作时经流体动力学软件测试得到：当电机转速为185r/min时，所述叶轮模型的功率为675W；当电机转速为2250r/min时，叶轮模型的功率为1200W；当电机转速为2850r/min时，叶轮模型的功率为2400W。能够为水产养殖宽海域给氧泵叶轮的设计提供借鉴。
[0024]以上内容是结合具体的优选技术方案对本专利技术所作的进一步详细说明，不能认定本专利技术的具体实施只局限于这些说明。对于本专利技术所属
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型，包括叶轮轴及固定于叶轮轴上的叶片；其特征在于，所述叶轮轴为上端开放的柱状中空体，叶轮轴的下底面设有向上凹陷的电机轴孔；所述叶轮轴的侧壁上设有与所述叶轮轴的内部空腔相连通的叶片固定通孔；所述叶片为弧形变截面管状结构；从叶根到叶顶方向所述叶片的截面面积渐缩；叶片的内部设有一端开放的主空气流道，主空气流道的开放端位于叶片的叶根，主空气流道的封闭端位于叶片的叶顶，所述主空气流道的截面面积由叶根端至叶顶端渐缩；所述叶片上分布有出气孔，出气孔与所述主空气流道之间通过副空气流道相互连通，以形成仿叶脉结构；所述叶片的叶根固定于所述叶片固定通孔中，以使所述主空气流道及副空气流道与叶轮轴的内部空腔相连通。2.根据权利要求1所述的一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型，其特征在于，所述主空气流道为弧形，并使主空气流道的弧度与所述叶片的弧度相同。3.根据权利要求1所述的一种具有仿叶脉柱状中空叶片的叶轮模型，其特征在于，所述叶片固定通孔沿叶轮轴的周向等距分布于叶轮轴的侧壁上。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁业明，王童军，王晓放，汪辉，张志刚，周方明，董永林，顾智嘉，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：