CN105849413A - 排水泵 - Google Patents

Abstract

在具有泵转子(12)的排水泵中，泵转子(12)包括：构成对流体施加离心力的搅拌体的多个串联突起片(20ai)、突起片(20bi)、与多个突起片(20ai)的周围邻接并进行包围的环状外壁(12PW)、以及在下端具有***吸入口(10a)内的轴部(12B)、且与突起片(20ai)的下端和外壁(12PW)及突起片(20bi)的下端一体形成的圆锥台状的支承板(12A)。

Description

排水泵

技术领域

本发明涉及具有泵转子的排水泵。

背景技术

在空调设备中，设有将滞留在接水盘的水等排放到外部的排水泵。对于排水泵，例如，如专利文献1及专利文献2所示，作为主要要素，包括：下壳体(在专利文献1及专利文献2中称为罩体)，其在中央部下端具有形成吸入口的吸入管；转子，其能够转动地配置在下壳体的转子收纳室内；上壳体(在专利文献1及专利文献2中称为盖体)，其形成下壳体的内周部和转子收纳室(泵室)；以及驱动用电机，其被支撑于上壳体并对转子进行驱动。

下壳体的内周部形成为以吸入口为中心呈漏斗状扩展。其吸入口的一端配置于接水盘内。从而，在将后面叙述的转子设置为工作状态的情况下，将接水盘内的水等导入转子收纳室。另外，在下壳体的侧壁，排出口沿与吸入口的中心轴线正交的方向延伸。将转子收纳室内的流体排出的排出口由于下壳体的转子收纳室连通的小径部及大径部构成。

在上壳体的下端所形成的圆筒状部经由O形环与下壳体的上端部的开口端连接。在上壳体的底板的外边缘部，例如，如专利文献1及专利文献2所示，有时为了降低由排出口的气泡而引起的噪声，筒状的分隔壁设置成朝向下壳体的底壁突出。由此，在下壳体的侧壁与分隔壁之间形成有缝隙。另外，通过该环状的缝隙将流体引导至排出口。此时，通过上述的分隔壁抑制将泵室的上部边缘的气泡引导至排出口，因此，降低由排出口的气泡而引起的噪声。

转子包括：圆锥台状部，其在下端具有***吸入口内的轴部；以及多个销，其与圆锥台状部一体形成。

在圆锥台状部的中央部的孔配置有连接驱动用电机的输出轴的衬套部件。多个销分别具有正四棱柱状。如专利文献2中的图8所示，各销在圆锥台状部的环状面与各连通孔邻接而沿衬套部件的中心轴线设置。多个销在衬套部件的周围以预定间隔纵横排列。通过这样排列多个销，抑制气穴现象的产生，因此降低由气穴现象所引起的噪声。

在该构成中，在转动转子的情况下，例如，在排水泵为高扬程，且排出量减少时，由于来自排出口侧的高背压作用于从吸入口吸入的流体，因此在吸入的流体中所包含的空气层会滞留于上述孔的正上方、即，比最内侧的多个销更靠内侧的转子的衬套部件附近。

另一方面，在转动转子的情况下，例如，在排水泵为低扬程，且排出量增大时，作用于从吸入口吸入的流体的来自排出口侧的背压比高扬程时变小，因此在吸入的流体中所包含的空气层从孔的正上方位置向上方逐渐展开。即，作为液体与空气的边界面的气液边界面向位于最外侧的多个销移动。从而，扩大空气区域。

如上所述，在排水泵中，在排水泵为低扬程时，有时由于空气区域扩大而空气层和流体的液体层混合，在多个销中的位于比较靠外侧的销的附近产生气泡。在这种情况下，位于比较靠外侧的多个销与气液边界面的相对速度变快，该多个销与气液边界面的接触面积增大，因此随之产生所谓的、划水声比排水泵为高扬程时变大的问题。

为了抑制泵室内的气泡的产生以使划水声的声压级降低，例如，如专利文献3所示，提出了叶轮具有排水整流环以及排水导向部的技术。利用这种排水整流环的作用，由于离心力而扩展至半径方向外侧的自由表面不被叶片外周搅拌，因此抑制气泡的产生。另外，为了抑制泵室内的气泡的产生，例如，如专利文献4所示，也提出了旋转叶片一体具有包围叶片板的最大径部的外环。通过这样设置外环，保证液体层与空气层的边界面均匀，因此气泡的产生变少。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3723556号公报

专利文献2：日本专利第4680922号公报

专利文献3：日本专利第3511044号公报

专利文献4：日本专利第3254325号公报

发明内容

在排水泵的规格中，有时在设计上为了提高排水泵的配置的自由度而希望提高排放能力。该情况下，随着特定点的改变，需要进一步提高排水泵的转子的最大转速，因此，特别是在低扬程时，构成划水声的声压级的上升的问题。

考虑以上的问题点，本发明的目的在以提供一种具有泵转子的排水泵，其在提高了排水能力的情况下，即使在低扬程时，也能够降低由泵转子所引起的划水声的声压级。

为了实现上述目的，本发明的排水泵包括：泵壳体，其具有吸入口及排出口；以及泵转子，其能够旋转地配置于泵壳体的转子收纳室内，而且上述泵转子具有：开口，其供通过吸入口而导入的流体通过；支承板，其以预定间隔形成多个突起片，多个突起片在支承板通过旋转驱动机构转动时，对通过开口的而导入的流体施加离心力；以及环状的外壁，其支撑于支承板，且包围多个突起片中的沿支承板的半径方向的最外侧的排列。另外，通过吸入口而导入的流体在通过多个突起片的相互间后，越过外壁而流出到上述排出口。

根据本发明的排水泵，泵转子具有供通过吸入口而导入的流体通过的开口、以预定间隔形成对通过开口而导入的流体施加离心力的多个突起片的支承板、以及支承于支承板并将多个突起片中的沿支承板的半径方向的最外侧的排列包围的环状的外壁，从而通过多个突起片抑制流体的荡漾，同时通过外壁对流体进行整流，因此在提高了排水泵的排水能力的情况下，即使在低扬程时，也能够降低由泵转子所引起的划水声的声压级。

附图说明

图1是表示在本发明的排水泵的一个示例中所使用的泵转子的立体图。

图2是将本发明的排水泵的一个示例的重要部分断裂进行表示的示意性结构图。

图3是在图2所示的示例中，以将上壳体卸下后的状态进行表示的平面图。

图4是沿图3中IV-IV线进行表示的局部剖视图。

图5是将图4的V部放大进行表示的局部放大图。

图6A是表示比较例的泵转子的立体图。

图6B是表示比较例的泵转子的立体图。

图6C是表示比较例的泵转子的立体图。

图7是用于说明本发明的排水泵的一个示例的性能实验的图。

图8是表示本发明的排水泵的一个示例及各比较例的噪声的声压级的特性的特性图。

具体实施方式

图2表示本发明的排水泵的一个示例的结构。

在图2中，作为主要的要素，排水泵具备：下壳体10，其在中央部下端具有形成吸入口10a的吸入管；泵转子12，其能够转动地配置在下壳体10内；上壳体14，其与下壳体10的内周部一同形成转子收纳室；以及驱动用电机15，其配置于上壳体14并对泵转子12进行驱动。

下壳体10的吸入口10a的一端例如，配置于接水盘DP(参照图7)。下壳体10的内周部形成为以吸入口10a为中心呈漏斗状扩展。另外，如图2及图3所示，在下壳体10的上部侧壁10US的后面叙述的排出口侧，排出口10D沿与吸入口10a的中心轴线正交的方向延伸。排出口10D由与下壳体10的转子收纳室连通的小径部10b及大径部10c构成。

在上壳体14的下端所形成的圆筒状部经由O形环18与下壳体10的上端部的开口端连接。在贯通孔14a***有输出轴15S及后面叙述的泵转子12的衬套部件22，贯通孔14a形成于上壳体14的圆筒状部的平坦部14W的中央部，并与转子收纳室(以下也称为泵室)内连通。从而，泵壳体由下壳体10及上壳体14形成。

驱动用电机15例如设置为扁平型DC无刷电机，并且支承于上壳体14的上部。另外，驱动用电机15的输出轴15S的转速根据排出流量通过未图示的控制板进行控制。另外，虽然未图示，但是上壳体14在多处具有空气连通孔。此外，驱动用电机15不限于该示例，也可以为能够控制转速的AC电机、例如，带编码器的屏蔽极电动机。在驱动用电机15的上部设有安装用托架16。

如图1及图3所示，泵转子12例如由树脂材料一体形成，并且包括：多个串联突起片20ai(i＝1～52)，其构成对流体施加离心力的搅拌体；环状外壁12PW，其与多个突起片20ai的周围邻接并进行包围；突起片20bi(i＝1～20)，其与外壁12PW一体形成；圆锥台状的支承板12A，其在下端具有***吸入口10a内的轴部12B，且与突起片20ai的下端和外壁12PW及突起片20bi的下端一体形成。树脂材料例如为透明性的树脂材料、或者黑色、白色的树脂材料、或者也可以为混合有其它颜色的树脂材料。

支承板12A在下端中央部具有***吸入口10a内的轴部12B。轴部12B具有沿中心轴线延伸的十字形突起12b。

如图3所示，在具有约41mm的直径的支承板12A的中央部的贯通孔12a配置有与驱动用电机15的输出轴15S连接的衬套部件22。衬套部件22一体形成于与轴部12B的中心轴线共同的中心轴线上，并且以将上述的贯通孔14a贯通的方式突出。即，衬套部件22形成为相对于支承板12A的支承面大致垂直。衬套部件22通过连结片12R1、12R2、12R3及12R4与作为开口的贯通孔12a的边缘连结。连结片12R1～12R4分别沿其圆周方向以均匀间隔在四处分支，并与轴部12B的端部一体形成。此外，连结片的数量不限于该示例，例如，也可以设置三片以下，或者五片以上。

对于52根突起片20ai，例如，由树脂材料与支承板12A一体形成，而且具有边长约1.8mm的矩形剖面。突起片20ai在支承板12A的贯通孔12a的周围以预定间隔纵横地形成。对于突起片20ai的排列，例如，如图3所示，在最靠近贯通孔12a的附近的位置包括作为基准的大致矩形的第一排列，其以预定的间隔在一条边上具有七根。另外，以形成围绕第一排列的相似形状的方式形成第二排列。第二排列在远离贯通孔12a的方向上与作为基准的第一排列的各突起片20ai面对面，在一条边上由七根突起片20ai形成。此时，第二排列形成为，与作为第一排列的各边的角的突起片20ai相对的两个突起片20ai成为与后面叙述的环状的外壁12PW的内周面相对邻接的位置。而且，作为第三排列的突起片20bi分别以与第二配列的各边的突起片20ai相对的方式形成。第三排列的各边以预定间隔形成有5根突起片20bi。各突起片20bi相对于第二排列的各边平行地在远离贯通孔12a的方向上以预定的间隔沿外壁12PW的内周面一体形成。从而，由突起片20bi及邻接的突起片20bi相互间的缝隙形成的凹凸与第二排列的各边相对，在圆周方向上形成预定的长度。

在第一排列及第二排列中，如图4所示，各突起片20ai的沿轴线的长度以突起片20ai的最上端位置位于共同的平面上的方式分别不同，且随着朝向外壁12PW而变短。各突起片20ai的沿轴线的平均长度为例如5～10mm。在突起片20ai的最上端与上壳体14的平坦部14W的与泵室对置的面之间形成有预定的缝隙。另外，在泵转子12的外壁12PW的外周面和下壳体10的上部侧壁10US的内周面之间形成有预定的缝隙。各突起片20bi的沿轴线的长度设定为与最短的突起片20ai的沿轴线的长度大致相同，或者比最短的突起片20ai的沿轴线的长度小。外壁12PW的上端的位置处于与各突起片20bi的上端共同的平面上。

此外，作为基准的第一排列虽然形成为矩形，但是也不必这样设置，例如，也可以，作为基准的第一排列形成为圆形，第二排列、第三排列以形成模仿该作为基准的第一排列的相似形状的方式，以预定的均匀间隔而形成。

从而，在驱动用电机15为工作状态的情况下，通过转动的泵转子12产生的离心力，在图2中，将沿箭头所示的方向将从吸入口10a吸入的流体经贯通孔12a引导至由下壳体10的内周部及上壳体14的下端的内周部形成的空间、即转子收纳室，并通过小径部10b及大径部10c，沿箭头所述的方向排出到外部。此外，由驱动用电机15决定的泵转子12的旋转方向可以是顺时针方向及逆时针方向中的任意方向。

在该构成中，通过控制驱动用电机15的输出轴的转速，在控制泵转子12的转速的情况下，例如，在150mm左右的低扬程时，如图4所示，在通过吸入口10a及贯通孔12a所吸入的流体的环状液体侧的内侧，由经大气连通孔(未图示)及贯通孔14a在边界侵入气液边界面BP的空气形成气相APH。经气液边界面BP，在气相APH的四周形成液相LPH。气液边界面BP通过工作中的泵转子12产生的离心力与来自排出口的水负载及由离心力所引起的来自下壳体10的内周部的反作用力的平衡而形成。

从而，转子收纳室内的液体通过离心力而引导至下壳体10的内周部及上壳体14的下端的内周部，并通过小径部10b及大径部10c沿图5所示的箭头F表示的路径排出到外部。因此，能够通过外壁12PW进一步抑制气液边界面BP向下壳体10的上部侧壁10US的内周面移动，而且抑制所产生的气泡冲击下壳体10的上部侧壁10US的速度。另外，在液体的流出路径中，利用外壁12PW的整流作用也能够抑制螺旋涡流的产生。而且，通过多个突起片20ai及20bi，也能够抑制液体的荡漾(起伏)产生。

使用本发明的排水泵的一个示例、即图2所示的一个示例(以下也称为排水泵A)来比较后面叙述的比较例1、比较例2以及比较例3和泵转子12，图8表示对上述的泵转子12的声压级(对数噪声)的降低效果进行验证的结果。

排水泵A包括泵转子12而构成，泵转子12具有直径约41mm的支承板12A及外壁12PW。支承板12A具有边长1.8mm的52根突起片20ai以及与外壁12PW一体形成的20根突起片20bi。邻接的突起片20ai相互间的距离设定为，例如，1.5mm。

在该实验中，在排水泵A的扬程从水负载(扬程)150mm左右的低扬程变化至水负载1200mm左右的高扬程时，测量从排水泵A发出的声音。

此外，上述的扬程的零点设定为在排水泵A的流量为零、且在平衡状态时，相距排水泵A的吸入口端部预定距离De(约10mm)下方的液面位置(参照图7)。

另外，在将作为现有产品的、图6A、6B以及6C所示的、形状互向不同的泵转子32(比较1例)、泵转子34(比较例2)、泵转子36(比较例3)安装于排水泵A时，如图7所示，对分别发出的声音进行测量。发出的声音利用远离吸入口分离预定距离Le，例如，500mm左右的消声箱内的噪声仪(小野测器(株)社制：LA5120)，在A特性、低范围内进行测定。排出口与配管Du连接的排水泵A保持为吸入口配置于满载具有水位De、例如，约10mm以上的深度Dmax的液体的接水盘DP内。该实验的方法如下进行，一边通过使与排水泵A的排出口连接的配管Du的一端的位置变化而使扬程变化，一边在任意的扬程下在变成水的排放停止的状态、所谓的平衡状态时，利用噪声仪对从排出口附近发出的声音进行测量。

泵转子32(比较例1)、泵转子34(比较例2)、泵转子36(比较例3)的直径分别与泵转子12的直径相同。

如图6A所示，泵转子32例如由树脂材料一体形成，其共同点在于具有如泵转子12的多个串联突起片30ai(i＝1～52)及突起片30bi(i＝1～20)，不同点在于没有如泵转子12的环状的外壁。泵转子32包括：多个串联突起片30ai及30bi，其构成对流体施加离心力的搅拌体；以及圆锥台状的支承板32A，其在下端具有***吸入口10a内的轴部32B，并且与突起片30ai及30bi的下端一体形成。

支承板32A在下端具有***上述的吸入口10a内的轴部32B。轴部32B具有沿中心轴线延伸的十字形的突起32b。

在支承板32A的中央部的贯通孔32a配置有与驱动用电机15的输出轴15S连接的衬套部件42。衬套部件42在与轴部32B的中心轴线共同的中心轴线上一体形成，并以贯通上述贯通孔14a的方式突出。即，衬套部件42形成为相对于支承板32A的支承面大致垂直。衬套部件42通过连结片32R1、32R2、32R3及32R4与贯通孔32a的边缘连结。连结片32R1～32R4分别沿其圆周方向以均匀间隔在四处分支，并与轴部12B的端部一体形成。此外，在图6A中，未示出连结片32R2、32R3。

突起片30ai例如由树脂材料与支承板32A一体形成，并具有边长约1.8mm的矩形剖面。突起片30ai在支承板32A的贯通孔32a的周围以预定间隔纵横地形成。如图6A所示，在邻接的突起片30ai相互间，在预定位置形成有连通孔32C。五根突起片30bi中的位于两端的两根突起片30bi分别与其它突起片30bi及突起片30ai不同，其对角进行了倒角。

如图6B所示，泵转子34例如由树脂材料一体形成，其共同点在于将具有如泵转子12的环状外壁，不同点在于没有如泵转子12的多个串联突起片20ai(i＝1～52)及20bi(i＝1～20)。泵转子34包括：多个叶片板40A、40B，其构成对流体施加离心力的搅拌体；圆锥台状的支承板34A，其在下端具有***吸入口10a内的轴部34B且与叶片板40A、40B的下端一体形成；以及环状外壁34PW，其与支承板34A及叶片板40A、40B的一端一体形成，且包围叶片板40A、40B。

支承板34A在下端具有***上述吸入口10a内的轴部34B。轴部34B具有沿中心轴线延伸的十字形的突起34b。

在支承板34A的中央部的贯通孔34a配置有与驱动用电机15的输出轴15S连接的衬套部件44。衬套部件44在与轴部34B的中心轴线共同的中心轴线上一体形成，且以贯通上述贯通孔14a的方式突出。即，衬套部件44形成为相对于支承板34A的支承面大致垂直。衬套部件44通过连结片34R1、34R2、34R3、34R4与贯通孔34a的边缘连结。连结片34R1～34R4分别沿其圆周方向以均匀的间隔在四处分支，并与轴部34B的端部一体形成。四片叶片板40A、四片叶片板40B呈放射状配置于贯通孔34a的边缘。叶片板40A的沿支承板34A的半径方向的长度设定为比对应的叶片板40B的长度长。

如图6C所示，泵转子36例如由树脂材料一体形成，且其共同点在于具有如泵转子12的环状外壁，其不同点在于没有如泵转子12的多个串联突起片20ai(i＝1～52)及20bi(i＝1～20)。泵转子36包括：多个叶片板50A、50B，其构成对流体施加离心力的搅拌体；圆锥台状的支承板36A，其在下端具有***吸入口10a内的轴部36B且与叶片板50A、50B的下端一体形成；以及环状外壁36PW，其与支承板36A及叶片板50A、50B的一端一体形成，且包围叶片板50A、50B。

支承板36A在下端具有***上述吸入口10a内的轴部36B。轴部36B具有沿中心轴线延伸的十字形的突起36b。

在支承板36A的中央部的贯通孔36a配置有与驱动用电机15的输出轴15S连接的衬套部件46。衬套部件46在与轴部36B的中心轴线共同的中心轴线上一体形成，且以贯通上述贯通孔14a的方式突出。即，衬套部件46形成为相对于支承板36A的支承面大致垂直。衬套部件46配置于贯通孔36a，并通过叶片板50A连结于外壁36PW的内周部。四片叶片板50A分别在衬套部件46与外壁36PW之间沿其圆周方向以均匀间隔形成于四处。四片叶片板50B在邻接的叶片板50A相互间隔开预定间隔呈放射状配置于贯通孔36a的边缘。叶片板50A的沿支承板36A的半径方向的长度设定为比对应的叶片板50B的长度长。另外，在叶片板50A与叶片板50B之间，与外壁36PW的内周部邻接形成有突起片50C。

图8将纵轴设置为声压级(对数噪声值)(dB)，将横轴设置为扬程(mm)，示出表示与扬程对应的排水泵A的声压级的变化的曲线L0、L1、L2、L3以及L4。其中，将0(dB)设置为现有产品的声压级的最大值。

曲线L0表示安装在本发明的排水泵的一个示例中所使用的泵转子12的情况下的声压级的变化，曲線L4、L2、L3分别表示比较例1、比较例2、比较例3的声压级的变化。此外，虽然省略了图示，但是在将与上述的泵转子32不同点仅在于未设置连通孔32C的泵转子安装于排水泵A的情况下，其特性线为曲线L1。

在图8中，可以确认，如根据曲线L0可知，在扬程为150mm～450mm的范围内中、即在低扬程中，声压级比等同于现有产品的比较例1、比较例2、比较例3的声压级低。因此，可以确认，与现有的泵转子相比，在将泵转子12安装于排水泵A的情况下，在低扬程中进一步降低声压级。

因此，在本发明的排水泵的一个示例中，泵转子12通过具有对流体施加离心力的多个串联突起片20ai、与多个突起片20ai的周围邻近并进行包围的环状外壁12PW以及与外壁12PW一体形成的突起片20bi，在提高了排水泵的排水能力的情况下，即使在低扬程时，也能够降低由泵转子所引起的划水声的声压级。

Claims (2)

1.一种排水泵，其特征在于，包括：

泵壳体，其具有吸入口及排出口；以及

泵转子，其能够旋转地配置于上述泵壳体的转子收纳室内，而且具有：开口，其供通过上述吸入口而导入的流体通过；支承板，其以预定间隔形成多个突起片，上述多个突起片在支承板通过旋转驱动机构转动时，对通过上述开口的而导入的流体施加离心力；以及环状的外壁，其支撑于上述支承板，且包围上述多个突起片中的沿上述支承板的半径方向的最外侧的排列。

2.根据权利要求1所述的排水泵，其特征在于，

通过上述开口而导入的流体在通过上述多个突起片的相互间后，越过上述外壁而流出到上述排出口。