CN101187385A

CN101187385A - 泵

Info

Publication number: CN101187385A
Application number: CNA2007101927664A
Authority: CN
Inventors: 阿南哲也; 酒井敏辅; 福木晴海
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: CN100564891C; JP2008128099A; CN201173214Y; TW200833956A; US20080260515A1; JP4274230B2

Abstract

一种泵，包括：泵送单元，该泵送单元中包括用于吸入和排出液体的叶轮；以及泵外壳，其中容纳着所述泵送单元，并具有用于将液体吸入到泵中的入口和将液体从泵中排出的出口，其中所述叶轮具有圆柱形吸入口部分，该吸入口部分朝泵外壳突出，所述泵外壳具有外壳入口部分和供所述吸入口部分可移动地***并形成于外壳入口部分附近的环形凹槽部分。

Description

泵

技术领域

本发明涉及一种由电机驱动以吸入和排出液体的泵。

背景技术

在主要用于水循环同时总是充满水的泵中，水有可能会通过轴密封部分泄漏。有鉴于此，例如，封闭式电机泵已得到了广泛应用，其不用轴密封结构，而是采用其中使具有叶轮的水流动部分与具有电机的驱动机构部分分开的结构。

这种封闭式电机泵被构造成使得与叶轮一体形成的转子被容纳在待密封的分隔壁中，从而不用密封轴。转子通过由位于分隔壁外面的定子产生的旋转磁力来旋转，该磁力通过分隔壁作用在转子上。

此外，还采用一种磁耦合型电磁驱动泵，其中盘状或圆柱状磁体通过电机旋转，以通过一个分隔壁与内转子的磁体进行磁性耦合，从而驱动泵。

上述泵，即封闭式电机泵和磁耦合式电磁驱动泵被称为无密封泵，其中电能通过电磁力被输送到泵外壳中的叶轮，而不使用轴密封结构。

至于这些无密封泵，最近需要开发一种具有高水头和高可靠性从而具有高效率的小尺寸泵。

为了提高泵的效率，可采用各种结构。例如，在自启动泵中，泵送水的性能和泵效率可以通过减少分隔板中嘴部的内径和叶轮的外径之间的间隙来得到提高(例如，见参考文献1)。

参考文献1：日本专利申请公开号No.2005-48675

但是，在参考文献1所公开的自启动泵中，需要花时间来调节所述间隙，因为要通过精细调节处于精确位置的分隔板来控制该间隙并通过机械螺钉将该空隙在此处固定。另外，此自启动泵被构造成减少通过单一间隙泄漏的水量，并且不具有足够的流阻。

发明内容

鉴于前述缺点，本发明提供一种泵，其容易组装，并具有可确保足够阻力的结构，该结构能防止冷却剂的回流和泄漏。

根据本发明的一个方面，提供一种泵，其包括泵送单元和泵外壳，所述泵送单元中包括用于吸入和排出液体的叶轮，所述泵外壳中容纳着所述泵送单元，并具有用于将液体吸入到泵中的入口和用于从泵中排出液体的出口。其中，叶轮具有圆柱形的吸入口部分，其朝泵外壳突出，所述泵外壳具有外壳入口部分和环形凹槽部分，叶轮的吸入口部分可移动地***到环形凹槽部分中，且该环形凹槽部分形成在外壳入口部分附近。另外，外壳入口部分的端部可以突出一个不阻止液体吸入到泵中的高度，在外壳入口部分的端部处可以形成一个在从外壳入口部分内侧到外侧方向上倾斜的倾斜表面或弯曲表面。

在上述中，外壳入口部分的端部突出到不阻止液体吸入到叶轮中的高度意味着以下意思：外壳入口部分的长度最大化，以引导液体例如冷却剂吸入到入口中，从而外壳入口部分的端部被形成为突出超过叶片上表面的高度位置一定程度，该突出程度不阻止液体如冷却剂的流动。

优选的是，在叶轮的前屏罩部分处形成有突起，在泵外壳的外壳壁表面处形成有供该突起可移动地***的凹槽。

另外，优选的是，在叶轮吸入口部分的外周壁表面上形成有一个肋，在环形凹槽部分的内周壁表面处形成有供该肋可移动地***的凹坑。

另外，优选的是，在叶轮的吸入口部分的外周壁表面处形成有V形槽。

另外，优选的是，叶轮的吸入口部分由磁体构成，且一种磁流体通过磁力被粘附到该磁体上。其中，吸入口部分和供吸入口部分可移动地***的环形凹槽部分之间的空间被磁流体填充。

因此，根据本发明的实施例，可以提供一种泵，其被构造成容易组装，并具有足够的流阻来防止液体的回流或泄漏，从而增强泵的性能。另外，通过将前述的泵组合到液体供应装置例如供水装置中，可显著提高使用该液体供应装置的方便性。

附图说明

从下面结合附图给出的实施例的描述中，本发明的上述特征将更加明显，其中：

图1为根据本发明一个实施例的冷却剂循环***的整体示意图；

图2为根据本发明的该实施例的泵的剖视图；

图3为传统泵中的叶轮和泵外壳的主要部件的剖视图；

图4A是根据本发明的该实施例的修改例中泵的叶轮和泵外壳的主要部件的剖视图；图4B是其局部放大图；

图5为根据本发明的该实施例的另一修改例中泵的叶轮和泵外壳的主要部件的剖视图；

图6为根据本发明的该实施例的又一修改例中泵的叶轮和泵外壳的主要部件的剖视图；

图7为根据本发明的该实施例的又一修改例中泵的叶轮和泵外壳的主要部件(特别是吸入口部分的外周壁表面处形成的V形槽)的部分剖视图；以及

图8为根据本发明的该实施例的又一修改例中泵的叶轮和泵外壳的主要部件的剖视图。

具体实施方式

以下参考附图来详细描述本发明的一个实施例，该实施例构成本发明的一部分。

如图1所示，冷却剂循环***包括安装在基板2上的发热元件1，以及热沉单元3例如放热器，用于通过使用冷却剂(例如水)与发热元件1进行热交换而对发热元件1进行冷却。

该冷却剂循环***还包括一个散热器4，用于从冷却剂中带走热量；存储箱5，用于在其中存储冷却剂；泵，用于使冷却剂循环；以及管线7，其使热沉单元3、散热器4、存储箱5以及泵6相连。

存储箱5内的冷却剂通过管线7从泵6排放以流入热沉单元3。在热沉单元3中，热量从发热元件1传输到冷却剂，从而冷却剂的温度升高。然后，冷却剂被传送到散热器4，以被冷却，被散热器4降温后的冷却剂返回到存储箱5。如上所述的热沉***，用于通过用泵6来循环冷却剂而冷却发热元件1。

如图2所示，泵6具有位于泵主体8上侧的泵外壳12，其中泵外壳12由塑料例如PPS(聚亚苯硫化物)或金属如不锈钢制成，并具有入口9和出口10。泵外壳12包围着泵送单元11，该泵送单元11用于吸入和排出冷却剂。

位于泵外壳12下面的是防水分隔壁14，其内容纳有用于驱动泵6的电机单元13。防水分隔壁14由例如金属如铝或耐热塑料制成，使电机单元13与泵送单元11隔开，因此防止冷却剂从泵送单元11泄漏到电机单元13中。

电机单元13具有可产生磁场的圆柱形定子15；控制定子15的控制器16；以及罩住并屏蔽定子15和控制器16的盖17。定子15安装在形成于分隔壁14的外部分处的凹陷部分中。另外，控制器16位于定子15下面，并具有电气元件例如变压器、晶体管等。

另外，泵送单元11具有圆柱形转子18，转子由定子15产生的磁场来驱动旋转。转子18具有固定在其周边的永磁体。泵送单元11还具有多个固定在转子18表面的叶片19，以形成一个单一本体。另外，由塑料例如PPS制成的圆柱形叶轮20与转子18相连。叶轮20用于通过叶片19来吸入和排出冷却剂。

安装在叶轮20旋转中心的是由金属例如不锈钢制成的柱形轴22，用于可旋转地支撑转子18和叶轮20，而且，由烧结碳或模制碳制成的轴承21布置在轴22周围。

此外，由例如陶瓷制成的空心盘状轴承板23与轴22的两个端部相连，从而轴承板23与轴承21可滑动地接触。转子18布置成通过夹在其间的分隔壁14面对定子15。

这里，如图4A和4B所示，在叶轮20处形成有圆柱形的吸入口部分24，从而它朝泵外壳12突出。另外，在泵外壳12的外壳入口部分40附近形成有供吸入口部分24可移动地***的环形凹槽部分25。外壳入口部分40的端部40A突出到不阻止冷却剂吸入到叶轮20中的一个高度。另外，形成在外壳入口部分40的该端部40A处的是在从外壳入口部分40的内表面向外表面方向上倾斜的倾斜表面或弯曲表面。

此外，如图5所示，可在叶轮20前屏罩部分20A处进一步形成一个或多个突起26，在泵外壳12的外壳壁表面12A处形成可供突起26可移动地***的一个或多个凹槽27。在所示实施例中，在位于吸入口部分24外面的前屏罩部分20A处形成有两个环形突起26。

此外，如图6所示，可在叶轮20吸入口部分24的外周壁表面24A上额外地形成一个或多个肋28，在环形凹槽部分25的内周壁表面25A处形成供肋28可移动地***的一个或多个凹坑29。在所示实施例中，两个环形突起作为肋28形成在吸入口部分24的外周壁表面24A处，每个环形突起都具有半圆形截面。

可选地，如图7所示，可在叶轮20吸入口部分24的外周壁表面24A处形成多个槽30，每个槽都为V形。V形槽30可以在叶轮20的旋转方向上被布置成使得每个V形面朝侧面。

还可选地，如图8所示，叶轮20的吸入口部分24可以由磁体31形成，磁流体32可以通过磁力粘附到磁体31上，从而吸入口部分24和环形凹槽部分25之间的空间充满磁流体32。

在如上述这样配置成的根据本发明的泵中，可以使泵组装容易且具有足够的流阻来防止冷却剂的回流和泄漏。

下面参考图1-8来描述泵以及包括根据本发明的泵的冷却剂循环***的操作。

在泵6中，当定子15在控制器16的控制下被驱动以产生磁场时，转子18被该磁场旋转。

当转子18旋转时，与转子18做成一体的叶轮20也旋转，从而驱动泵6。当泵6操作时，冷却剂通过形成于泵6上侧的入口9被叶轮20吸入。

吸入的冷却剂被迫在周向上移出，并通过出口10被设在旋转的叶轮20上的叶片19排出。另外，排出的冷却剂通过与出口10相连的管线7被传送到热沉单元3。在热沉单元3中，热量从发热元件1被传输到冷却剂，从而冷却剂的温度升高。然后冷却剂被传送到散热器4以被冷却。被散热器4降温后的冷却剂然后返回到存储箱5中。

如上所述，冷却剂通过冷却剂循环***中的泵6被循环。且发热元件1被循环的冷却剂冷却。热沉单元3中的冷却剂路径具有特别高的流阻来增加热交换效率。

根据本发明的实施例，冷却剂被迫在周向上被设在旋转叶轮20上的叶片19传送，并通过叶轮20横向侧的出口10被排出泵6。但是，因为叶轮20吸入口部分24周围的区域附近位于负压下，一部分冷却剂会返回到叶轮20的吸入口部分24(换言之，冷却剂回流或泄漏)。回流的冷却剂沿着形成在叶轮20前屏罩20A和泵外壳12的外壳壁表面12A之间的返回通道42移动，如图4A中的箭头X所示。冷却剂的回流会使泵效率变差。

图3示出了传统泵的结构，其中叶轮20吸入口部分41的长度和泵外壳12的面对部分43的长度很短。因此，为防止冷却剂返回(即，由箭头X表示的回流或泄漏)到叶轮20的吸入口部分41，吸入口部分41和泵外壳12的面对吸入口部分41的面对部分43之间的空隙S做得尽可能地小。因此，在此传统结构中，在组装时需要调节该间隙。

再参考本发明实施例的图4A，圆柱形吸入口部分24设在叶轮20上以朝泵外壳12突出。另外，供吸入口部分24可移动地***的环形凹槽部分25设在泵外壳12的外壳入口部分40附近，且外壳入口部分40的端部40A突出到不阻止冷却剂吸入到叶轮20的高度。另外，从外壳入口部分40的内表面朝外表面倾斜的倾斜表面或弯曲表面形成在外壳入口部分的端部40A处。因此，增加了流路的阻力。

如上所述，通过使外壳入口部分40的端部40A形成为突出到不阻止冷却剂吸入到叶轮20的高度，流路的总长度可以变大，以增加冷却剂返回的流路(即图4中箭头X所示的回流或泄漏)的流阻。另外，通过使倾斜或弯曲表面形成为在外壳入口部分40的端部40A处从内表面朝外表面倾斜，冷却剂从入口到叶片的流动顺滑。

这样，圆柱形吸入口部分24的出现使得冷却剂沿形成于叶轮20的前屏罩20A和泵外壳12的外壳壁表面12A之间的返回路径返回吸入口部分24的流路的流阻增加。因此，可以防止冷却剂的回流或泄漏。

如果外壳入口部分40的端部40A如图4B所示朝电机13延伸，可能会阻止冷却剂流动从而降低泵的效率。为此，外壳入口部分40的端部40A被形成为具有不阻止冷却剂流动的高度。

同样，在图5中，突起26形成在叶轮前屏罩20A处，凹槽27形成在泵外壳12的外壳壁表面12A上，从而突起26可移动地***到凹槽27中，以增加返回路径42的流阻。

以类似的方式，在图6中，肋28形成在叶轮20吸入口部分24的外周壁表面24A处，凹坑29形成在环形凹槽部分25的内周壁表面25A处，从而肋28被***凹坑29中，从而可以增加返回路径42的流阻。可选地，肋28可以形成在环形凹槽部分25的内周壁表面25A处，而凹坑29形成于吸入口部分24的外周壁表面24A处。

同样，在图7中，V形槽30形成在叶轮20吸入口部分24的外周壁表面24A处，从而动态压力形成在吸入口部分24的外周壁表面24A和泵外壳的环形凹槽部分25的内周壁表面25A之间的空间处，从而增加了返回路径42的流阻。可选地，V形槽30可以形成在环形凹槽部分25的内周壁表面25A处而不是吸入口部分24的外周壁表面24A处，或形成在外周壁表面24A和内周壁表面25A两者中。

另外，参考图8，叶轮20的吸入口部分24由磁体31形成，磁液体32通过磁力粘附到磁体31上，从而吸入口部分24和入口凹槽部分25之间的空间被磁流体密封，从而防止冷却剂返回(即，回流或泄漏)。

因此，根据本实施例，可以提供一种泵，其配置成使得在组装时不需要间隙调节，且泵容易组装，并具有足够的阻力，以防止液体回流或泄漏。

虽然，在本发明的实施例中示例的是冷却剂循环***，但是本发明也可应用于其他种类的液体供应***，例如井泵***，热水供应***、排水***等。

虽然本发明是就该实施例进行的图示和说明，但是本领域技术人员应该理解，在不偏离权利要求限定的发明范围的情况下可作各种变化和修改。

Claims

1.一种泵，包括：

泵送单元，该泵送单元中包括用于吸入和排出液体的叶轮；以及

泵外壳，其中容纳着所述泵送单元，并具有用于将液体吸入到泵中的入口以及将液体从泵中排出的出口，

其中所述叶轮具有圆柱形吸入口部分，该吸入口部分朝泵外壳突出，所述泵外壳具有外壳入口部分和供所述吸入口部分可移动地***并形成于所述外壳入口部分附近的环形凹槽部分。

2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，在叶轮的前屏罩部分处形成有突起，在泵外壳的外壳壁表面处形成有供所述突起可移动地***的凹槽。

3.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，在叶轮的吸入口部分的外周壁表面处形成有肋，在所述环形凹槽部分的内周壁表面处形成有供所述肋可移动地***的凹坑。

4.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，在叶轮的吸入口部分的外周壁表面处形成有V形槽。

5.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述叶轮的吸入口部分由磁体形成，且磁流体通过磁力粘附于该磁体上，以及

其中吸入口部分和供所述吸入口部分可移动地***的环形凹槽部分之间的空间充满磁流体。

6.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，所述外壳入口部分的端部突出到不阻止液体吸入到叶轮中的高度。

7.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，在外壳入口部分的端部处形成有在从外壳入口部分内侧向外侧的方向上倾斜的倾斜表面或弯曲表面。