带轴向力平衡筋的增氧机叶轮的制作方法

1.本实用新型涉及增氧设备技术领域，具体涉及一种带轴向力平衡筋的增氧机叶轮。


背景技术：

2.增氧机是一种常被应用于水产养殖业的机器。它的主要作用是增加水中的氧气含量以确保水中的鱼类不会缺氧，同时也能抑制水中厌氧菌的生长，防止池水变质威胁鱼类生存环境。增氧机一般是将空气打入水中，以此来实现增加水中氧气含量的目的。增氧机分为叶轮式增氧机、水车式增氧机、喷水式增氧机、充气式增氧机、吸入式增氧机及涡流式增氧机，其中叶轮式增氧机具有增氧、搅水、爆气等综合作用，是目前最多采用的增氧机，其增氧能力、动力效率均优于其他机型。叶轮式增氧机在工作时，叶轮会受到一个向下的轴向力，该轴向力会使漂浮在水面的增氧机整机下沉，并带来如下问题：
3.1)增氧机运转时吃水深度增加，设备负荷加大，易烧电机。
4.2)为不烧电机就必须加大电机保险系数，导致需要配备较大功率的电机，设备成本高，运转费用大。
5.3)增氧机必须采用加大轴承或采用能够承受轴向力的轴承，导致设备结构复杂。
6.为平衡轴向力，现有叶轮式增氧机的叶轮只是在叶轮中心部位开孔，使叶轮工作面与背面两边压力一致，达到平衡轴向力的目的。叶轮式增氧机的叶轮常采用铲型叶片(又名拨水板)，其是一种大流量低扬程的叶轮，液流运动方向改变产生的动反力引起的轴向力与压力差引起的轴向力为同一数量级。现有中心部位开孔的方法只能解决压差带来的轴向力无法解决动反力产生的轴向力，因此，有必要研发一种能够平衡动反力引起的轴向力的增氧机叶轮。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足之处，本实用新型提供了一种带轴向力平衡筋的增氧机叶轮。本实用新型的带轴向力平衡筋的增氧机叶轮工作时，叶轮的构造使压力差引起的轴向力和动反力引起的轴向力都能得到平衡，从而，相同工作效率的情况下，吃水深度较小。
8.本实用新型技术方案如下：
9.带轴向力平衡筋的增氧机叶轮，包括连接盘和轮盘，所述轮盘包括内轮盘、外轮盘，所述连接盘、内轮盘、外轮盘由内至外依次连接；所述连接盘的中央设有转轴定位孔，所述连接盘上，在转轴定位孔的外围，对应设有一组螺栓连接孔；所述内轮盘上设有一组沿圆周均匀分布的平衡孔，所述圆周与所述内轮盘同心；所述外轮盘的边缘沿周向均匀设有一组铲型叶片，所述外轮盘上沿周向均匀设有一组轴向力平衡结构；所述轴向力平衡结构由对应设于外轮盘下侧的长竖板、短竖板以及平衡筋组成，所述短竖板位于所述长竖板的前方，所述平衡筋的上下两端分别与长竖板、短竖板的下端相连。
10.与现有技术相比，本实用新型的带轴向力平衡筋的增氧机叶轮配备了具有特定构
造的叶轮，该叶轮上设有平衡孔，可以平衡压力差引起的轴向力，同时，叶轮上还设有特定的轴向力平衡结构，叶轮旋转时会受到一个与平衡筋表面垂直的力(以下称液力)，该力的垂直分量向上，可以抵消叶轮旋转时垂直向下的动反力，达到动态平衡的目的，从而使得增氧机的吃水深度更小，设备负荷小，可靠性高，且可以配备较小功率的电机，降低成本，同时，不需要采用加大轴承或采用能够承受轴向力的轴承，从而还可以简化设备结构，有利于控制制造成本。
11.作为优化，前述的带轴向力平衡筋的增氧机叶轮中，所述平衡筋与叶轮旋转轴的夹角θ可以为45～60
°
。当夹角θ较小时，平衡筋受到的液力的水平分量较大，导致叶轮运行阻力较大，而此时平衡筋受到的液力的垂直分量则较小，轴向力平衡效果不好；而当夹角θ较大时，虽然平衡筋受到的液力的水平分量较小，垂直分量较大，但是，此时由于平衡筋在长竖板上的投影面积较小，平衡筋受到的液力较小，不利于获得较好的轴向力平衡效果，研究表明，平衡筋与叶轮旋转轴的夹角θ在45～60
°
范围内时，能够较好的平衡增氧机工作时产生的轴向力。进一步的，所述平衡筋与叶轮旋转轴的夹角θ可以优选为45
°
。
12.作为优化，前述的带轴向力平衡筋的增氧机叶轮中，所述铲型叶片的上表面为弧形面，所述铲型叶片的下表面上分布有栅格，每一个栅格的底部设有通水槽孔。铲型叶片的下表面设置有栅格，起到加强叶片机械强度的作用；而栅格的底部设有通水槽孔，能够减小叶轮运转时的阻力。
13.作为优化，前述的带轴向力平衡筋的增氧机叶轮中，所述连接盘与内轮盘上分别固定有加强筒体a与加强筒体b；所述连接盘与加强筒体a之间沿周向设有一组加强筋a，所述内轮盘与加强筒体b之间沿周向设有一组加强筋b；所述轴向力平衡结构的内端与加强筒体a相连。加强筒体与加强筋的设置，使得连接盘与轮盘的强度得到提升。
14.作为优化，前述的带轴向力平衡筋的增氧机叶轮中，它由聚丙烯材料注塑成型。采用这种材料，在保证叶轮的强度的同时，叶轮的材料成本较低。
15.作为优化，前述的带轴向力平衡筋的增氧机叶轮中，所述轴向力平衡结构的数量和所述铲型叶片的数量相等；在周向上，相邻两个铲型叶片之间具有一处轴向力平衡结构。轴向力平衡结构与铲型叶片的数量相等并设置在铲型叶片之间，使得叶轮的质量分布更加均匀，转动时更加平稳，且轴向力平衡结构起到加强筋的作用，使得叶轮机械强度较高。进一步的，所述铲型叶片的数量为6个、8个或10个。
16.作为优化，前述的带轴向力平衡筋的增氧机叶轮中，所述长竖板上设有连通外轮盘上下两侧的通水孔。通水孔的设置，能够减小叶轮在水中运转时所受的阻力。
附图说明
17.图1为本实用新型的增氧机叶轮的俯视图；
18.图2为本实用新型的增氧机叶轮一个视角的立体图(俯视)；
19.图3为本实用新型的增氧机叶轮的仰视图；
20.图4为本实用新型的增氧机叶轮一个视角的立体图(仰视)；
21.图5为为图1中增氧机叶轮的a
‑
a剖视图；
22.图6为图5的b处圆圈内结构的放大图；
23.图7为图6中平衡筋的受力示意图；
24.图8为图3中c处圆圈内结构的放大图；
25.附图中的标记为：1
‑
连接盘、101
‑
转轴定位孔、102
‑
螺栓连接孔；2
‑
轮盘、201
‑
内轮盘、201a
‑
平衡孔、202
‑
外轮盘；3
‑
铲型叶片、301
‑
上表面、302a
‑
栅格、302b
‑
通水槽孔；4
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轴向力平衡结构、401
‑
长竖板、401a
‑
通水孔、402
‑
短竖板、403
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平衡筋；5
‑
加强筒体a；6
‑
加强筒体b；7
‑
加强筋a；8
‑
加强筋b。
具体实施方式
26.下面结合附图和具体实施方式包括实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
27.参见图1
‑
8，本实用新型的带轴向力平衡筋的增氧机叶轮包括连接盘1和轮盘2，所述轮盘2包括内轮盘201、外轮盘202，所述连接盘1、内轮盘201、外轮盘202由内至外依次连接；所述连接盘1的中央设有转轴定位孔101，所述连接盘1上，在转轴定位孔101的外围，对应设有一组螺栓连接孔102；所述内轮盘201上设有一组沿圆周均匀分布的平衡孔201a，所述圆周与所述内轮盘201同心；所述外轮盘202的边缘沿周向均匀设有一组铲型叶片3，所述外轮盘202上沿周向均匀设有一组轴向力平衡结构4；所述轴向力平衡结构4由对应设于外轮盘202下侧的长竖板401、短竖板402以及平衡筋403组成，所述短竖板402位于所述长竖板401的前方，所述平衡筋403的上下两端分别与长竖板401、短竖板402的下端相连。
28.使用时，由于叶轮上设置有特定构造的轴向力平衡结构4，轴向力平衡结构4上的平衡筋403与叶轮旋转轴成夹角θ，如图7所示，平衡筋403与水流方向形成90
°‑
θ的夹角，叶轮旋转时会受到一个与平衡筋403表面垂直的液力，该力的垂直分量向上，可以抵消叶轮旋转时垂直向下的动反力，达到动态平衡的目的。
29.作为本实用新型的一个具体实施例，参见图1
‑
8：
30.在本实施例中，所述平衡筋403与叶轮旋转轴的夹角θ为45
°
，当夹角θ设置为45
°
时，能较好地平衡增氧机工作时产生的轴向力。
31.在本实施例中，所述铲型叶片3的上表面301为弧形面，所述铲型叶片3的下表面302上分布有栅格302a，每一个栅格302a的底部设有通水槽孔302b。铲型叶片3的下表面302上设置有栅格302a，起到加强叶片机械强度的作用；而栅格302a的底部设有通水槽孔302b，能够减小叶轮运转时的阻力。
32.在本实施例中，所述连接盘1与内轮盘201上分别固定有加强筒体a5与加强筒体b6，所述连接盘1与加强筒体a5之间沿周向设有一组加强筋a7，所述内轮盘201与加强筒体b6之间沿周向设有一组加强筋b8；所述轴向力平衡结构4的内端与加强筒体a5相连。加强筒体与加强筋的设置，使得连接盘1与轮盘2的强度得到提升。
33.在本实施例中，叶轮由聚丙烯材料注塑成型。采用这种材料，在保证叶轮的强度的同时，能够降低叶轮的材料成本。
34.在本实施例中，所述轴向力平衡结构4的数量和所述铲型叶片3的数量相等；在周向上，相邻两个铲型叶片3之间具有一处轴向力平衡结构4。轴向力平衡结构4和所述铲型叶片3的数量相等并设置在铲型叶片3之间，使得叶轮的质量分布更加均匀，转动时更加平稳，且轴向力平衡结构起到加强筋的作用，使得叶轮机械强度较高。进一步的，所述铲型叶片3的数量为8个。
35.在本实施例中，所述长竖板401上设有连通外轮盘202上下两侧的通水孔401a。叶轮运转时，外轮盘202上侧的水会从通水孔401a流向外轮盘202下侧，也起到一定的轴向力平衡作用，更重要的是，这样的液体流动使得轴向力平衡结构4走过后，其后方空间可以及时得到液体补充，使得后一个轴向力平衡结构4的平衡筋403表面受到液力不会降低，保证轴向力平衡结构4的平衡效果。
36.同时，将轴向力平衡结构4设在铲型叶片3的外侧，为本实用新型的等同替换，仍然落入本技术的保护范围之内。
37.上述对本技术中涉及的实用新型的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该实用新型技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本技术的公开，可以在不违背所涉及的实用新型构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本技术保护范围之内的其它的技术方案。