叶轮 【技术领域】
本发明涉及增压设备、喷雾设备等的叶轮部件，具体是一种叶轮。可广泛用于流体加压、输送等领域。可作为水泵、气泵、风机、空气压缩机、吸气设备、喷雾设备等的叶轮使用，可产生更高压力，可更加节能。
背景技术
现有的叶轮，主要有离心叶轮等，普遍存在能耗太高、噪音太大、造价太高等缺陷。
【发明内容】
本发明提供一种叶轮，采用全新的增压方式，充分利用流体运动，利用从中心到外围转速递增的涡流，使流体自动从涡流中心区吸入涡流中，使流体在从涡流中心到涡流外围的运动过程中受涡流影响，在圆周运动离心力的作用下从涡流室中甩出。利用叶轮的旋转与泵壳或风机壳或机壳内壁的共同作用，在叶轮外周形成一个从中心到外围转速递减的涡流，利用叶轮外周形成的从中心到外围转速递减的涡流实现流体增压。
利用圆半径越长圆周长越长的特点，当圆内各点都围绕圆心做相同转速的圆周运动时，离圆心越远的点的圆周运动的线速度越高，在离心力的共同作用下，使从圆心到圆外围的运动形成一个具有加速度的抛物线运动，使从圆中心区进入这个圆周运动的场中的流体在离心力的作用下向圆外围的运动过程中，受流体粒子之间的相互摩擦以及运动加速度的共同作用下形成一个从中心到外围转速递增的涡流，这个涡流可以产生一个向涡流外围的力，这个力具有加速度，这个力可以大大提高涡流中心的吸力。
涡流场中的每一个点相互之间都存在相对运动，运动使每个点相互之间产生相互作用力，涡流场中的流体粒子距离涡流中心越远，它的线速度越快，与它相邻的涡流中心方向的粒子的线速度更低，它们之间会发生摩擦，会产生一个滚动摩擦力。
涡流场对涡流中的物体存在一个揉搓、分离的力，这个力随涡流转速的提高同步提高。这个力可以很好地使流体被分离、掺混均匀，利用这一点可以很好地避免泵的汽蚀问题；也可以更好的促进化学反应；也可以使液体与空气更好的混合均匀，使气流形成更均匀的喷雾；
转速越高产生的离心加速度越大，叶轮外周形成的从中心到外围转速递减的涡流中心的转速最高，外围的转速最低，处于涡流中心的粒子产生的离心加速度最大，处于涡流外围的粒子产生的离心加速度最小，这就使涡流中心产生的离心力可以通过涡流内粒子传递到涡流外围，使涡流内所有粒子产生的离心力都可以传递到涡流外围，离心力在涡流外围汇聚，使涡流外围产生更高的压力。中心与外围如果是同速旋转，中心产生的离心力就无法传递到外围，离心力无法在外围实现汇聚，就不能产生更高的压力。
利用涡流的掺混作用，使喷射气流成为喷雾气流，可以形成很好的雾化效果，可以产生超细雾滴，可以产生出高压喷射气雾。利用涡流的掺混作用，使水泵更好的避免气蚀。利用涡流使化学反应更加充分，使水泵作为化工泵使用时具有更好地促进化学反应的功能。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
叶轮，包括轮体，轮体内设涡流室，涡流室中部开设涡流室进口，涡流室外周设置多个导叶，导叶与轮体半径间夹角为A1。A1的角度范围大于0度小于90度。导叶表面为弧形。导叶表面弧度与叶轮外缘弧度相等。导叶相互之间形成流体通道，流体通道内腔向流体通道出口逐渐收缩。导叶间设有凹槽体。凹槽体与轮体半径间夹角为A2，A2的角度范围大于0度小于90度。涡流室内壁设置成弧面结构。
本发明的优点在于：利用全新的增压方法，充分利用了圆周运动和流体运动，使流体被涡流增压。本叶轮利用了流体的自身运动产生增压，大大降低了机械部件与流体之间的摩擦，降低了摩擦造成的能量损耗，大大降低了噪音、振动等。叶轮外围从中心到外围转速递减的涡流大大降低了涡流边缘流体的运动速度，大大降低了流体与机壳内壁之间的摩擦。
本发明具有制造简单、制造成本低、使用成本低、维护费用低、使用寿命长、增压效果好、可产生更高压力、压力从低到高任意调节、压力范围宽等优点。
本发明叶轮可广泛应用于各种增压设备领域。可用它作为多种水泵、风机、气泵、离心式压缩机等的叶轮使用，可广泛用于流体增压、输送等领域。
本叶轮可使水泵实现大流量、高扬程、低能耗等功效。可使气泵产生更高压力。可使风机，大大降低噪音、降低能耗、提高风压、提高流量，可产生更高风压。可使压缩机产生更高压力。可使雾化设备产生纳米级雾滴，可产生高压气雾。
【附图说明】
附图1是本发明叶轮实施例之一的主视结构示意图；
附图2是附图1中A-A向剖视结构示意图；
附图3是本发明叶轮实施例之二的主视结构示意图；
附图4是本发明叶轮实施例之三的剖视结构示意图；
附图5是本发明叶轮实施例之四的剖视结构示意图；
附图6是本发明叶轮实施例之五的剖视结构示意图；
【具体实施方式】
本发明叶轮的主体结构包括轮体1，轮体1内设涡流室2，涡流室2中部开设涡流室进口3，涡流室2外周设置多个导叶4，导叶4与轮体1半径间夹角为A1，A1的角度范围大于0度小于90度。
轮体1可以根据需要选用不同的材料制造：转速要求高的，可以选用高强材料制造；需要加压输送的流体温度高的，选用耐高温的高强材料；有腐蚀性的化学流体采用耐腐材料；轮体可使用金属、陶瓷、玻璃、碳纤维、塑料等材料。金属材料的轮体可以采用铸造工艺一次铸造成型，也可采用焊接等工艺制造，陶瓷等材料的涡流室可烧制成形。轮体中心可设置键槽或螺纹与传动轴连接。
轮体1内设涡流室2，涡流室2可设置成横截面呈圆形的空腔，可更好的保持叶轮的动平衡，可使涡流室内更好的形成一个从中心到外围转速递增的涡流。为提高流体流量，涡流室内腔可以设计成边缘厚中心薄的结构，边缘厚度可以是涡流室内腔最大横截面半径的0.382-0.618倍。涡流室可实现对流体的第一次增压。
涡流室2中部开设涡流室进口3。涡流室进口3的中心与涡流室2的中心在同一轴线上，可使涡流室2在流体进入时保持平衡。涡流室进口直径与涡流室内腔直径的比例可根据需要选择多种比例，可以选择0.382∶1，可更好的使涡流室内形成涡流，同时可更好的保证流量。涡流室进口3开设在涡流室侧壁上，可在涡流室一侧开设涡流室进口。
涡流室2外周设置多个导叶4，导叶4设在涡流室2的最外周，可根据流体流量决定导叶4多少，可将导叶4均匀分布在涡流室2的圆周上即可。本叶轮用于吸污泵、排污泵、泥浆泵等时，可加大导叶7长度，加大导叶7厚度，加大导叶之间的距离，可提高叶轮强度、抗冲击能力和旋转稳定性，可避免泵内堵塞，实现无堵塞。
导叶4与叶轮体1半径间夹角为A1。A1可选择多种角度，导叶与轮体半径平行设置时，会加大流体径向运动，增加流体之间的撞击能耗。导叶与轮体半径成一定倾斜角度设置时，导叶外缘朝向轮体旋转运动的前方，可减轻流体径向运动，减少流体与泵壳或风机壳或机壳内壁的摩擦能耗，减少流体之间的撞击能耗，可进一步提高流体的线速度，提高压力。导叶外缘朝向轮体旋转运动的后方，会加大流体径向运动，加大流体与泵壳或风机壳或机壳内壁的摩擦能耗加大流体之间的撞击能耗，降低压力。
A1的角度范围大于0度小于90度。可减轻流体径向甩出的力，可大大减轻流体之间的撞击能耗，可更加节能。可提高叶轮外缘流体运动的线速度，可以更好的提高压力。A1可以选用55.62度，它是90度角的黄金分割角，可更好的使流体运动顺畅，协调流量和压力。更好的使涡流室内形成一个从中心到外围转速递增的涡流，实现涡流室边缘流体的增压，使流体可以在压力和离心力的作用下，更快地进入导叶区域。
导叶4表面为弧形。可以使流体更易进入导叶之间，可以使涡流室内涡流转速更高，可以进一步提高流体从叶轮内出来后的线速度，减少流体径向运动力，可进一步提高压力，可更加节能。
导叶4表面弧度与叶轮外缘弧度相等。可更好的协调流体运动轨迹，可以使流体更易进入导叶之间，可以使涡流室内涡流转速更高，可以进一步提高流体从叶轮内出来后的线速度，减少流体径向运动力，可进一步提高压力，可更加节能。
导叶4相互之间形成流体通道5，流体通道5内腔向流体通道出口6逐渐收缩。流体通道5内腔向流体通道出口6逐渐收缩，可进一步提高流体压力，可起到对流体二次增压的作用。所有流体通道出口6面积之和与涡流室进口3的比例可以选择0.618∶1至1∶1之间，可更好的协调流量和压力。
导叶4间设有凹槽体7。可以增加叶轮边缘对流体的拨动作用，可进一步提高流体的线速度，进一步提高压力。
凹槽体7与轮体1半径间夹角为A2，A2的角度范围大于0度小于90度。可以更好的提高叶轮边缘对叶轮周围流体的拨动作用，可更进一步提高流体的线速度，进一步提高压力。可减轻流体径向运动，减轻流体之间的撞击能耗。
涡流室2内壁设置成弧面结构。可以避免流体沾附在涡流室2内壁上，同时可以使流体运动更顺畅，减少涡流室2内壁与流体之间的摩擦，可减少能量损耗，减少流体与涡流室2内壁摩擦。同时可提高叶轮整体强度，使叶轮可以承受更高的转速。
本发明实施例之一的结构包括轮体1，轮体1内设涡流室2，涡流室2中部开设涡流室进口3，涡流室2外周设置多个导叶4，导叶4与轮体1半径间夹角为A1。A1的角度范围大于0度小于90度。
本实施例叶轮结构简化，可作为通用叶轮使用，可作为水泵、风机、离心式压缩机、喷雾器等的叶轮使用。
本发明实施例之二的结构是：在实施例一的结构基础上，导叶4表面为弧形。导叶4表面弧度与叶轮外缘弧度相等。
本实施例的叶轮可更好的协调流体运动轨迹，可以使流体更易进入导叶之间，可以使涡流室内涡流转速更高，可以进一步提高流体从叶轮内出来后的线速度，减少流体径向运动力，可进一步提高压力，可更加节能。
本发明实施例之三的结构是：在以上结构基础上，导叶4相互之间形成流体通道5，流体通道5内腔向流体通道出口6逐渐收缩。
本实施例的叶轮可进一步提高流体的线速度，进一步提高压力。
本发明实施例之四的结构是：在以上结构基础上，导叶4间设有凹槽体7。凹槽体7与轮体1半径间夹角为A2，A2的角度范围大于0度小于90度。
本实施例的叶轮可进一步提高流体的线速度，进一步提高压力。
本发明实施例之五的结构是：在以上结构基础上，涡流室2内壁设置成弧面结构。
本实施例的叶轮，可以避免流体沾附在涡流室2内壁上，同时可以使流体运动更顺畅，减少涡流室2内壁与流体之间的摩擦，可减少能量损耗，减少流体与涡流室2内壁摩擦。同时可提高叶轮整体强度，使叶轮可以承受更高的转速。
本发明叶轮使用时，将叶轮与传动轴连接，传动轴带动叶轮旋转，使流体自动从涡流室进口吸入，在涡流室内形成一个从中心到外围转速递增的涡流。该涡流使流体实现第一次增压，使流体从涡流室内甩出，使流体进入导叶间的流体通道，在流体通道内实现二次增压和提速，使流体以高于叶轮边缘线速度的速度从叶轮内冲出，在叶轮与机壳内壁的共同作用下，在叶轮外围形成一个环绕叶轮高速旋转的从中心到外围转速递减的涡流，在涡流外围实现增压。高速旋转的涡流使高压流体从机壳出口冲出，完成对流体的增压、输送。
叶轮边缘的线速度决定了叶轮的增压能力，叶轮强度决定了它的转速承受能力。本发明叶轮的增压能力大大超过现有叶轮，可取代现有叶轮，现有设备可直接更换上本叶轮，可更加节能，可大大降低噪音、振动，大大提高设备使用寿命，使设备的多方面性能得到大大提高。
本发明的技术方案并不限制于本发明所述的实施例的范围内。本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。