CN1252032A - 改进的排出流体的叶片 - Google Patents

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Abstract

一种螺旋桨(11),其具有五个叶片(13),叶片支撑在轮毂(14)上,如图所示,叶片(13)的叶面(15)面对观察者,即,面向纸外。具有多个孔(19),其穿过各叶片(13),从叶面(15)延伸到叶片(13)的背面(17)。多个孔(19)均匀地遍布在整个叶片上。所述孔(19)的延伸的轴线基本上对准叶片(13)相对于螺旋桨(11)轴线的运动方向。孔(19)垂直于螺旋桨(11)的径向和轴向。各孔(19)包括由埋孔唇边(21)形成的斜边缘,所述埋孔唇边(21)在叶面(15)上围绕孔(19)的边缘延伸。可以相信,通过孔(19)的水流干涉螺旋桨(11)的叶片背面(17)的相邻处的紊流水,因此,改善了螺旋桨的动力传递效率。

Description

改进的排出流体的叶片
发明领域
本发明涉及作用于流体的叶片，特别是，用于航空器的推进器，但是，其也可以用于作用于流体的泵。
特别是，本发明涉及作用于水的叶片，将其作为航水器的螺旋推进器，或者用于船，如游船、螺旋桨推进的大艇或大船、叶轮推进的喷气式驱动设备中的旋转动力机械中，例如，用于艇内、艇外或船尾驱动装置中。但也可应用于小游艇，划艇美式帆布船推进器耳状物上的叶片，本发明还可以用于排出空气的螺旋推进器，例如，飞机、气垫船和直升飞机的旋转。
此外，本发明还可以用于泵、涡轮机或类似物的叶轮。
发明背景
在航水器中，螺旋桨遇到的困难是当螺旋桨的转速增加，将产生动力效率损失。产生的大部分效率损失是由于螺旋桨的叶片在水中产生转动造成的，并且，由此增加水流中的湍流或涡流，并且产生动力传递损失。随着叶轮转速进一步增加，出现气穴现象，使得叶片损坏的可能性增加。
本发明寻求改善上述存在的问题。
在本发明的说明书中，除非在文中特别指出以外，术语“包括”，应当理解为含有所述的零部件或成组的零部件，但是，不排除具有其他零部件或其他成组的零部件。
发明概述
按照本发明的一方面，提供一种作用于流体的叶片，其中叶片具有两个表面，其分别位于叶片的两侧，至少叶片的一个表面作用于流体，在叶片的两个表面之间，具有至少一个延伸穿过叶片的孔，虽然可在均匀或复杂形状的叶片上使用单一孔，但最好有多个孔，它们位于沿上述叶片延伸的位置。
最好，该些孔大体均匀地沿叶片分布。
最好，所述孔的横截面积可以达到整个叶片面积的50％。
最好，所述孔的横截面积可以达到整个叶片面积的20％。
最好，所述孔的横截面积可以达到整个叶片面积的10％。
最好，所述孔的横截面积可以达到整个叶片面积的5％。
最好，所述孔的横截面积大约为整个叶片面积的1～3％。
最好，所述孔的横截面积大约为整个叶片面积的2％。
最好，所述孔的大小直径的比率可以达到1∶10。所述孔为具有这样大小直径比的矩形孔或椭圆形孔。
最好，所述孔的大小直径的比率可以达到1∶4
最好，所述孔的大小直径的比率可以达到1∶2。
最好，所述孔的横截面是圆形或正方形，其中孔径的比率为1∶1。
最好，所述孔包括在叶片上的前面孔口处的倾斜引导边缘。
孔的尺寸取决于多种因素，例如，通过流体的叶片转速。在这一方面，孔的尺寸在2.5～3.5mm比较合适，将这种叶片用于动力船只的螺旋桨。转速愈快或者叶片的螺距愈小，需要的孔径愈大。此外，对于螺旋桨中采用的叶片，采用的转速愈快或者叶片的螺距愈小，所述孔在叶片中占据的横截面积愈大。
在螺旋桨中，最好在叶片外边缘(线速度比较大)的孔的尺寸大于轮毂附近的孔的尺寸。最好，孔的尺寸以渐变方式或突变方式变化，从螺旋桨的外边缘向轮毂方向孔径减小。对于动力船或艇外动力机中的螺旋桨，在叶片外边缘附近的孔的尺寸可约为2.8～3.0mm，而在轮毂最近处的孔的尺寸可约为2.0～2.2mm。孔的尺寸从叶片的外边缘向轮毂位置逐渐减小。最好，选择在叶片的外边缘和轮毂之间的孔的尺寸，以使通过各所述孔的流体流动速率沿着叶片基本上是常数，从而所施加的作用在整个螺旋桨上是均匀的。
最好，多个孔的轴向对准距通过流体的叶片的运动方向达到75°的延伸方向。
最好，多个孔对准距通过流体的叶片运动方向达到60°的延伸方向。
最好，多个孔的轴向对准距通过流体的叶片运动方向达到45°的延伸方向。
最好，多个孔的轴向对准距通过流体的叶片运动方向达到30°的延伸方向。
最好，多个孔的轴向对准距通过流体的叶片运动方向达到20°的延伸方向。
最好，多个孔的轴向对准距通过流体的叶片运动方向达到10°的延伸方向。
最好，多个孔的轴向对准距通过流体的叶片运动方向达到5°的延伸方向。
最好，多个孔的轴向对准距通过流体的叶片运动方向基本上一致的延伸方向。
在叶片为螺旋浆叶片的情况下，上述角度是指叶片的转动方向相对于螺旋桨的轴线的角度，而不包括任何由叶片所施加的向前运动所产生的分量。在具有小螺距的叶片的情况下，需要使孔的角度大于20°。螺旋桨的螺距愈小，孔的倾斜角度就愈大。
按照本发明的第二方面，提供一种旋转动力机械，其具有至少一个上述叶片。
为使旋转动力机械平衡，最好设有两个或多个所述的叶片。在实践中，多个叶片以动平衡结构设置，通常其包括三个或多个叶片。
应当理解，旋转动力机械可以是用于船，如游船、螺旋桨推进的船、叶轮推进的喷气式船中的旋转动力机械中，例如，用于艇内、艇外或船尾驱动装置中的螺旋桨。同样，旋转动力机械可以是泵，水-电发电厂中的涡轮机的叶轮。还可以理解，旋转动力机械可以是用于飞行器或直升飞机中的旋转的螺旋桨。
根据本发明的第二方面，设置用于手动划水船的突出物，它属于用手操作的类型，该突出物有至少一个上述叶片。可以理解术语“突出物”包括在小游艇或帆布船中使用的浆和在划艇和小舟上使用的突出物。
附图的简要描述
下面参照附图描述本发明的一个特殊的实施例，其中：
图1是沿着所述实施例的螺旋桨的转动轴线所示的视图，此螺旋桨用于船的艇外推进器；
图2是图1所示螺旋桨的径向横剖面视图，其表示螺旋桨的一个叶片；
图3是通过图1所示叶片之一的侧剖面视图。
对实施例的描述
参照图1，其表示了螺旋桨11这种形式的旋转动力机械。螺旋桨11具有五个叶片13，所述叶片13支撑在轮毂14上，而且，如图所示，这些叶片13的叶面15面对观察者，即，面向纸外。所述螺旋桨11是右旋螺旋桨，当螺旋桨11顺时针转动时，产生推动船只向前的推动力。每一叶面15的面积约为4000mm2，叶片13的长80mm，宽50mm。
三十个孔19从叶面15延伸到叶片背面17，穿过各叶片13。那些位置在螺旋桨的外边缘附近的孔的直径是2.8mm，同时，那些位置在轮毂14附近的孔的直径是2.2mm。那些位置在离开螺旋桨的外边缘28～50mm的中央区域内的孔的直径是2.5mm。所述孔19的延伸的轴线基本上对准叶片13相对于螺旋桨11的轴线运动的方向。为了简化结构，孔19呈直线。但是，在另一个实施例中，孔19呈曲线，其与螺旋桨角运动的方向吻合。孔19可垂直于螺旋桨11的径向和轴向。
各孔19包括由埋孔唇部21形式的斜边缘，所述埋孔唇部21在叶面15上围绕孔19的边缘延伸。当采用倒角工具钻削加工孔19时，可以形成这种埋孔唇边21，可以相信，埋孔唇边21有助于流体通过叶面流动，并且穿过孔19。但是，在另一个实施例中，可以省略唇边21。
所述实施例的螺旋桨将用于两马力的艇外推进器，将这种艇外推进器安装在铝制的小船上。可以相信，通过孔19的水流干涉螺旋桨11的叶片背面17的相邻处的紊流水，因此，改善了螺旋桨的动力传递效率。
在借助较大动力的动力机驱动螺旋桨的情况下，可以相信，孔允许流体流过在螺旋桨的背面形成真空和气泡的地方。对于气穴现象，和由气穴现象产生的动力传递损失，或牵引力的损失，以及气穴现象引起叶片表面产生腐蚀，这种效果是公知的。
在其他实施例中，螺旋桨可以有微小的螺距，所述孔在具有极其微小螺距的螺旋桨中，可以朝着叶片的背面延伸，而该些孔方向沿前方向在45°～90°范围延伸，或者在极小螺距的螺旋桨的情况下甚至在60°～75°范围延伸，所述孔的轴向延伸的角度相对于螺旋桨的轴向进行测量，但是，同时上述孔保持其轴向基本上垂直于螺旋桨的径向。
显而易见，本发明的范围不限于所述实施例中描述的范围。

Claims (30)

1.一种作用于流体的叶片，其中叶片具有两个表面，其分别位于叶片的两侧，至少叶片的一个表面作用于流体，在叶片的两个表面之间，具有至少一个延伸穿过叶片的孔。
2.按照权利要求1的叶片，具有多个位于沿叶片分布位置的孔。
3.按照权利要求1或2所述的叶片，其特征是：所述孔的横截面积可达到整个叶片面积的50％。
4.按照权利要求3所述的叶片，其特征是：所述孔的横截面积可达到整个叶片面积的20％。
5.按照权利要求4所述的叶片，其特征是：所述孔的横截面积可以达到整个叶片面积的10％。
6.按照权利要求5所述的叶片，其特征是：所述孔的横截面积可达到整个叶片面积的5％。
7.按照权利要求6所述的叶片，其特征是：所述孔的横截面积在整个叶片面积的1～3％之间。
8.按照权利要求7所述的叶片，其特征是：所述孔的横截面积大约为整个叶片面积的2％。
9.按照上述权利要求之一所述的叶片，其特征是：所述孔为矩形孔或椭圆形孔。
10.按照权利要求9所述的叶片，其特征是：所述孔的大小直径的比率可以达到1∶10。
11.按照权利要求9所述的叶片，其特征是：所述孔的大小直径的比率可以达到1∶4。
12.按照权利要求9所述的叶片，其特征是：所述孔的大小直径的比率可以达到1∶2。
13.按照权利要求1～8之一所述的叶片，其特征是：所述孔的横截面是圆形或正方形。
14.按照上述权利要求之一所述的叶片，其特征是：所述孔包括在孔正端处的倾斜引导边缘。
15.按照上述权利要求之一所述的叶片，其特征是：上述多个孔的轴向对准与通过流体的叶片的运动方向达到75°的延伸方向。
16.按照权利要求15所述的叶片，其特征是：上述多个孔的轴向对准距通过流体的叶片的运动方向达到60°的延伸方向。
17.按照权利要求15所述的叶片，其特征是：上述多个孔的轴向对准与通过流体的叶片运动方向达到45°的延伸方向。
18.按照权利要求15所述的叶片，其特征是：上述多个孔的轴向对准与通过流体的叶片运动方向达到30°的延伸方向。
19.按照权利要求15所述的叶片，其特征是：上述多个孔的轴向对准与通过流体的叶片运动方向达到20°的延伸方向。
20.按照权利要求15所述的叶片，其特征是：上述多个孔的轴向对准与通过流体的叶片运动方向达到10°的延伸方向。
21.按照权利要求15所述的叶片，其特征是：上述多个孔的轴向对准与通过流体的叶片运动方向达到5°的延伸方向。
22.按照权利要求15所述的叶片，其特征是：上述多个孔的轴向对准与通过流体的叶片运动方向基本上一致的延伸方向。
23.一种旋转动力机械，例如，螺旋桨或叶轮或类似物，其具有至少一个上述权利要求之一所述的叶片。
24.按照权利要求24所述的旋转动力机械，其特征是：以动平衡结构设置多个叶片。
25.按照权利要求23或24所述的旋转动力机械，其特征是：在叶片外边缘附近的孔的尺寸大于在轮毂附近的孔的尺寸。
26.按照权利要求25所述的旋转动力机械，其特征是：所述孔的尺寸以渐变方式，或突变方式，从旋转动力机械的外边缘向轮毂方向减小。
27.按照权利要求26所述的旋转动力机械，其特征是：确定叶片的外边缘和轮毂之间的孔的尺寸，以使通过各所述孔的流体流动速率沿叶片基本上是常数，从而所施加的作用在整个旋转动力机械上是均匀的。
28.用于手动推进的航水器的突出物，它为手操作的类型，该突出物具有至少一个如上述任一权利要求1～22所述的叶片。
29.一种基本上如附图所示的螺旋桨。
30.一种作用于流体的叶片，其中设有多个基本上如说明书所述的孔。
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