[发明专利]水翼桨

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在搅拌槽中相对于轴沿轴向方向产生流体流的水翼桨(hydrofoil impeller)，所述轴围绕它的中心轴线旋转。

背景技术

在现有技术中，例如，文献JP 2005087876公开一种水翼桨，其具有三个叶片并且包括有连接至可旋转的轴的中心毂。所述中心毂呈具有均匀厚度的平板的形式并且垂直于轴的中心轴线。中心毂具有被布置成形成一定图案的三组四个第一螺栓孔。所述第一螺栓孔的组的数量对应于附接至中心毂的叶片的数量。因此，三个叶片从中心毂径向地向外延伸，每一个叶片具有根部部分。根部部分呈具有均匀厚度的平板的形式，所述根部部分具有一组四个第二螺栓孔。所述第二螺栓孔相对于所述第一螺栓孔的图案以相对应的图案布置，以使得所述一组第二螺栓孔可与所述一组第一螺栓孔对准并且螺栓可被放置通过所述第一和第二螺栓孔以形成螺栓接合。

用螺栓接合(其中螺栓以线性行布置)将叶片附接至桨的中心毂的一个问题是，当桨在流体的搅拌期间处于运行中时由流体力所引起的动态应力不均匀地施加于螺栓接合处并且毂以及叶片的靠近于螺栓接合的材料强烈地影响桨的疲劳寿命。当材料经受反复的载荷与卸荷时发生疲劳。若负荷在一定的阈值之上，则将开始在应力集中点处形成微观裂纹。最终裂纹将达到临界尺寸，裂纹将突然地蔓延，并且结构将破裂。

发明内容

本发明的目的是减轻以上所提到的缺点。

根据一个方面，本发明提供一种用于在搅拌槽中相对于轴沿轴向方向产生流体流的水翼桨，所述轴围绕它的中心轴线旋转。所述桨包括连接至所述轴的中心毂。所述中心毂呈具有均匀厚度的平板的形式并且垂直于所述中心轴线。所述中心毂具有被布置成形成一定图案的若干组第一螺栓孔，所述第一螺栓孔的组的数量对应于附接至所述中心毂的叶片的数量。所述桨进一步包括从所述中心毂径向地向外延伸的至少三个叶片，每一个叶片具有根部部分。所述根部部分呈具有均匀厚度的平板的形式。所述根部部分具有一组第二螺栓孔，所述一组第二螺栓孔相对于所述第一螺栓孔的图案以相对应的图案布置，以使得所述一组第二螺栓孔可与所述一组第一螺栓孔对准并且螺栓可被放置通过所述第一和第二螺栓孔以形成螺栓接合。根据本发明，每一组第一和第二螺栓孔中的螺栓孔的数量为至少五个。在相应的多组螺栓孔中的每一组中的第一螺栓孔和第二螺栓孔被布置成的图案呈封闭的曲形形状的形式。

本发明的优点为，孔以及螺栓的呈封闭的曲形形状的形式的图案的布置倾向于均衡由作用于桨上的流体力所引起的动态应力，所述动态应力在桨在搅拌期间处于使用中时被施加于螺栓接合处。改善桨的疲劳寿命。本发明的装置还使人们能够以螺栓接合由少许部件经济有效地构造桨而不需要任何焊接，并且还因此改进疲劳强度。新结构的最高应力集中系数显著地低于老设计并且新结构仅仅具有少许临界应力点。

在水翼桨的一个实施例中，所述中心毂包括上表面以及平行于所述上表面的下表面。每一个叶片的根部部分抵靠所述中心毂的下表面。

在水翼桨的一个实施例中，所述叶片的数量为三个。所述中心毂具有有圆角的三角形的形式。所述一组第一螺栓孔设置于所述中心毂的每一个角处。在相应的多组螺栓孔中的每一组中布置所述第一螺栓孔以及第二螺栓孔的图案呈椭圆形的形式。具有三角形的形状的中心毂具有的优点是，靠近于轴的并且经过中心毂的流体的沿向下方向的竖直的流动基本不受中心毂的阻碍。

在水翼桨的一个实施例中，所述叶片的数量为五个。所述中心毂具有圆盘的形式。在相应的多组螺栓孔中的每一组中布置所述第一螺栓孔以及第二螺栓孔的图案具有圆形的形式。

在水翼桨的一个实施例中，所述桨包括五片第一间隔板，其中的每一个具有对应于用于所述螺栓接合中的每一个的多组第一螺栓孔和第二螺栓孔的图案的螺栓孔的图案。所述第一间隔板抵靠所述叶片的根部部分布置并且布置于所述叶片的根部部分之下，以形成用于所述螺栓接合的间隔元件。

在水翼桨的一个实施例中，所述桨包括五片第二间隔板，其中的每一个具有对应于所述第一间隔板的螺栓孔的图案的螺栓孔的图案，并且所述第二间隔板抵靠所述中心毂的上表面布置，以形成用于螺栓接合的间隔元件。

在水翼桨的一个实施例中，每一个叶片沿旋转方向包括前边缘和后边缘。由通过所述第一和第二螺栓孔所提供的螺栓接合的封闭的曲形图案所提供的、所述叶片在所述根部部分处的附接点沿旋转方向位于所述叶片的前边缘侧的前面且靠近于所述叶片的前边缘侧并且大致位于前面的叶片的后边缘之后。

附图说明