[发明专利]带分裂的转子叶片的转子

说明书

本发明涉及一种工作时沿主流方向流过流体的转子，转子有至少一个可绕转子轴线旋转地设置的转子叶片，它至少部分地从旋转轴线出发延伸到流体中，以及在工作时当转子绕旋转轴线旋转在尾流中形成尾涡的情况下通过转子叶片产生一个推进力或由于流动产生一个绕旋转轴线的扭矩，此转子叶片在离旋转轴线的预定距离处分裂成两个部分叶片，其中一个部分叶片相对于转子叶片沿旋转方向延伸，而另一个部分叶片相对于转子叶片逆旋转方向延伸。

先有技术中已知用于产生推进力或产生扭矩的转子，在第一种情况下包括螺旋桨、船的螺旋推进器、鼓风机、通风机、风扇等，在第二种情况下包括流体驱动的导流板、涡轮和风车。在船用螺旋桨或飞机螺旋桨中，固定在桨毂上的转子叶片绕旋转轴线旋转，并基于其断面形状或基于其绕旋转轴线旋转时的迎角产生推进力。推进力在转子叶片转一圈时平均通常平行于旋转轴线延伸并将船或飞机向前推进。在直升机转子中，通过在绕旋转轴线旋转的过程中调整转子叶片，可以产生一个相对于旋转轴线倾斜的推进力。在这里，主流方向指的是这样一个方向，即，当在远处观察将转子简化为一个平面时流动通过转子的那个方向。

转子的效率由于形式上为形成涡流、扭转的流动损失以及当转子在液态流体内工作时由于发生气蚀而降低。声辐射也往往成为问题。由船用螺旋桨和飞机螺旋桨、直升机转子、风力设备、例如在空调设备中的各种风扇和鼓风机引起的噪声，成为当今环境噪声负担的相当大的部分。

由先有技术已知按此类型的转子，与传统的转子相比它们提高了效率和减少了噪声辐射或形成噪声。

例如由DE 42 26 637 A1已知一种按此类型的转子，其中，转子叶片分裂成两个部分叶片。采用这种转子可减少工作时的振动。

由DE-PS 83050已知另一种按此类型的转子。这种转子导致提高反压力。

由US 1 418 991已知另一种转子。这种转子也有一个在离旋转轴线一定距离处分裂成两个部分叶片的转子叶片，其中，部分叶片相对于转子叶片沿转子旋转方向和逆转子旋转方向延伸。采用US 1 418 991的转子可以减小流动阻力。

在由先有技术已知的转子中存在的缺点是，它们在效率方面和噪声辐射方面达到的改善对于当今的应用而言不再满足要求。

因此本发明的目的是，采用简单的设计措施改善前言所述的转子，提高它们的效率。

尤其期望的是，除了提高效率外此转子产生更少的噪声并因而特别有利于环境保护。

对于前言所述类型的转子，按本发明为达到上述目的采取的措施是，部分叶片衔接为至少一个被流体流过的环并构成一个装置，借助此装置在转子工作时可在尾涡内基本上均匀地分布环流。

此方案简单并导致显著减少转子噪声。

通过将部分叶片衔接成一环，沿此环的轮廓发生环流从一个部分叶片到另一个部分叶片连续的改变。在两个部分叶片之间的环流符号变换时，环流沿环的轮廓必须有一个零点。因此，此环构成一个装置，借助此装置使转子的环流沿环的整个周边并因而在尾流中产生的尾涡内均匀分布。因此达到沿转子叶片和沿构成环的部分叶片与先有技术相比有更均匀的环流分布。涡流强度在空间上沿整个环的周边分布，其结果是导致降低由于形成涡流带来的损失以及产生更小的流动噪声。

此外，由于部分叶片的环形闭合，使转子获得高的机械稳定性。由此可以降低结构重量以及获得一种总体上丝网式结构。还有，在由部分叶片构成的环上环流很小并因而对推进的贡献也很小的部分，翼弦也可以减小。以此方式可以降低摩擦阻力。

对于简单的应用情况，例如简单的风扇或通风机以及玩具飞机和玩具风车，转子叶片和部分叶片可例如由倾斜安装的平面构成，对于技术上复杂的应用情况，如飞机螺旋桨或船用螺旋桨，例如由具有规定的厚度分布和曲面的类似机翼的型面构成。沿转子叶片和部分叶片根据当地流动条件改变的型面，导致特别有利的流动特性和更高的效率。同理，叶片的深度变化和当地的迎角也可以与当地的流动条件相匹配。