專利名稱：洗碗機(jī)及類似家用電器的具有葉片式葉輪的離心排水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于家用電器的具有葉片式葉輪(bladed impeller)的離心排水泵。 特別地，這樣的離心泵特別適用于洗碗機(jī)中，但是不排除其在洗衣店用洗衣機(jī)或其他包括 排水泵的洗衣機(jī)中的用途。
背景技術(shù)：
上述類型的離心泵通常存在于至今在市面上銷售的洗碗機(jī)中。它們被設(shè)計成允許將家用電器的洗滌循環(huán)中使用后的臟水排放到廢水收集網(wǎng)絡(luò)。為此，這樣的泵使用由小型電動機(jī)驅(qū)動的葉片式葉輪；該葉輪的旋轉(zhuǎn)運動使得來 自沿著該部件的旋轉(zhuǎn)軸布置的進(jìn)水通道的臟水朝向輸出通道運動，輸出通道為徑向且與該 軸相切。然而，在設(shè)計葉輪時，必須考慮包括該葉輪的泵的特定功能。這是因為排水泵與循 環(huán)泵不同，排水泵位于相對粗糙的過濾器的下游，并且通過排水泵的水流可能被能夠使該 裝置停止運行的小尺寸固體所污染。可能的污染物可包括食物殘渣、誤入機(jī)器內(nèi)的物體如 牙簽、或者還有由洗滌劑與存在于盤子上的脂肪物質(zhì)之間的化學(xué)作用而產(chǎn)生的懸浮物。為了能輕松地移除上述固體，使用具有直的葉片的凹式葉輪，即葉輪的葉片不向 遠(yuǎn)處充分延伸成與工作腔的前壁具有緊密的間隙。通常有四個這樣的葉片，它們相互成直 角布置并且從與電動機(jī)連接的中心軸沿徑向延伸。上述的幾何形狀顯著降低了由于外來固體雜質(zhì)造成泵堵塞的風(fēng)險，因為有大量空 間能使得外來固體雜質(zhì)通過，所述空間由葉輪與前壁之間的空隙以及相鄰的葉片之間存在 的容積來限定。盡管根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的排水泵在許多方面是有利的并且大體上能符合該目的，但是 這些排水泵具有迄今為止還未被克服的一個較大的缺點。一方面，盡管葉輪的上述幾何形狀確實保證了即便在排出液中存在固體的情況下 也能無故障操作，然而，另一方面，與在使用帶有彎曲方向的葉片且間隙緊密的葉輪的情況 下所能達(dá)到的泵的水力效率相比，葉輪的上述幾何形狀導(dǎo)致了泵的水力效率的等級較低。受限制的水力效率導(dǎo)致需要使用較大且大功率的電動機(jī)，導(dǎo)致活性材料(諸如 銅)的更大的磨損，并導(dǎo)致排水泵的成本增加。因此，本發(fā)明所基于的技術(shù)問題為設(shè)計一種排水泵，該排水泵允許移除任何可能 污染排放水的固體而不會存在任何堵塞或擁塞的風(fēng)險，然而該特征不會限制該泵自身的水 力效率。

發(fā)明內(nèi)容
上述技術(shù)問題由一種用于家用電器的離心排水泵來解決，該離心排水泵包括工 作腔，具有入口和輸出口 ；電動機(jī)裝置，被設(shè)計成借助于沿主軸布置的傳動軸來驅(qū)動葉輪； 以及葉輪，被布置在所述工作腔內(nèi)，并且可繞著上述主軸旋轉(zhuǎn)以便將來自所述入口的、家用電器的排出流運送通過輸出口，所述葉輪是開放的并且包括支撐元件，被布置在垂直于所 述主軸的平面上并且與傳動軸成一體；以及多個葉片，從所述支撐元件凸起；沿著所述主 軸、在所述葉片之間，所述葉輪具有預(yù)定體積的自由空間，用于允許通過離心泵移除排出流 中存在的外來固體雜質(zhì)。換句話說，盡管在現(xiàn)有技術(shù)中傳動軸占據(jù)葉輪的中心部分并且葉片與傳動軸聯(lián) 接，但是在本發(fā)明中，該軸在支撐元件的區(qū)域內(nèi)被中斷，從而允許在葉輪的中心部分中存在 自由空間；葉片直接設(shè)置在支撐元件上方。自由空間設(shè)在葉片之間，其中傳動軸可正常延伸，從而允許輕松地移除固體雜質(zhì)， 而不會以任何方式限制葉片自身的幾何形狀。因此，所述葉片可以從支撐元件凸起，以實現(xiàn)與工作腔的前內(nèi)表面具有緊密的間 隙，結(jié)果實現(xiàn)對該機(jī)器的水力效率的有利改進(jìn)。此外，所述葉片可以是彎曲的葉片，特別地，所述葉片被設(shè)計成在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向 上輸送流體；例如，葉片可以為具有凸面的類型，該凸面相對于葉輪的旋轉(zhuǎn)方向面向前方。 葉片的彎曲也幫助改進(jìn)機(jī)器的水力效率；這可以與間隙緊密的延伸協(xié)同地結(jié)合，或者葉輪 可以是具有彎曲的葉片的類型，但是是下凹的。
因為帶方向的葉片限定了葉輪的優(yōu)先的旋轉(zhuǎn)方向，因此帶方向的葉片可以與高效 的螺旋形渦螺聯(lián)接，從而進(jìn)一步改進(jìn)了上述的水力效率。上述支撐元件可以有利地為軸與事先定義的主軸一致的圓盤。在該情況下，葉片 可以沿著所述圓盤從一個外邊緣開始延伸至距所述主軸的最小半徑，從而不會阻礙葉輪的 中心部分中的自由空間。在一個特別有利的實施例中，葉片可以包括第一部分，該第一部分從圓盤的外邊 緣開始延伸至中間半徑處，且具有相對于圓盤表面的恒定高度；以及第二部分，該第二部 分從中間半徑開始延伸至最小半徑處，且具有將第一部分連接至圓盤表面的逐漸縮小的高度。特別地，葉片在數(shù)量上可以為兩個，并且被定向成使得自由空間沿直徑橫穿所述 圓盤，但不會與所述葉片中的任何一個相交。事實上，葉輪可被有利地設(shè)計成使得自由空間沿直徑橫穿圓盤，以形成其寬度等 于最小半徑的至少二倍的通道，所述通道不與所述葉片中的任何一個相交。通過這種方式， 可以確保存在大小為最小半徑的兩倍的自由通道，該通道橫跨葉輪，允許通過它移除固體 雜質(zhì)。在與以上一致的方式中，入口和輸出口也可以具有為最小半徑的至少兩倍的半 徑；此外，入口也可以沿著主軸在工作腔的前內(nèi)表面中開口，而輸出口可以在工作腔的側(cè)向 內(nèi)表面中開口。因此，通過入口進(jìn)入工作腔中的、具有的尺寸小于最小半徑的兩倍的固形物體雜 質(zhì)直接落入所述通道內(nèi)，該固形物體雜質(zhì)能夠從所述通道到達(dá)輸出口，而不會遇到阻礙。應(yīng)注意，最小半徑有利地可以等于或大于葉輪圓盤的半徑的至少三分之一并且等 于或小于葉輪圓盤的半徑的一半。電動機(jī)裝置可以包括同步電動機(jī)，同步電動機(jī)能夠由與離心泵聯(lián)接的家用電器的 單獨的洗滌泵的電子器件控制。
這實現(xiàn)機(jī)器的電子控制器的優(yōu)點，并且避免了專用控制單元的成本。
除了其他的方面，借助于所述電子控制器，可以根據(jù)由葉輪葉片所確定的優(yōu)選的 旋轉(zhuǎn)方向來設(shè)定同步電動機(jī)的運動。上述解決方案的優(yōu)點在于所述解決方案的極低的制造成本以及所能達(dá)到的出色 的水力效率。通過對下面結(jié)合附圖以非限定性的示例提供的優(yōu)選實施例所做的描述，將容易理 解根據(jù)本發(fā)明的離心泵的其他特定特征和優(yōu)點。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的離心排水泵裝置的分解立體圖；圖2示出沿著根據(jù)圖1所示的離心排水泵的安裝好的裝置的中心平面所截取的所 述裝置的側(cè)視圖；圖3示出形成頭部件的單一元件的立體圖，該頭部件包括在根據(jù)圖1所示的裝置 中；圖4示出葉輪的立體圖，該葉輪形成根據(jù)圖1所示離心排水泵裝置的一部分；圖5示出根據(jù)圖4所示的葉輪的平面圖；圖6示出沿著根據(jù)圖5所示的葉輪的平面B-B所截取的該葉輪的側(cè)視圖；圖7示出根據(jù)圖5所示的葉輪的另一個(未被截取的)側(cè)視圖。
具體實施例方式參考附圖，“1”總地指代根據(jù)本發(fā)明的離心排水泵整體。如在涉及本申請技術(shù)領(lǐng)域的描述中所述的那樣，離心泵1被特別設(shè)計用作家用電 器(特別是家用或工業(yè)用洗碗機(jī))中的排水泵。然而，該裝置也可以另外用在相關(guān)的應(yīng)用 中。離心泵1包括中間支撐部件22，該中間支撐部件22在一側(cè)與頭部件21聯(lián)接，且在 另一側(cè)與將在下面描述的電動機(jī)裝置5的盒形殼體聯(lián)接。在頭部件21所處的一側(cè)，中間支撐部件22具有圓柱形凹部，用以容納封閉板23 ； 圓柱形凹部22a具有形成在中央部的圓柱形座22b，圓柱形座22b與位于中間支撐部件22 對側(cè)的凸起部22c對應(yīng)。由構(gòu)成電動機(jī)裝置5的一部分的轉(zhuǎn)子24以及與轉(zhuǎn)子24成一體的傳動軸6所組成 的組件布置在圓柱形座22b的內(nèi)部。該組件的這兩個部件共軸并且可在圓柱形座22b的內(nèi) 部繞著主軸χ旋轉(zhuǎn)，離心泵1的整個主體沿著主軸χ形成的軸延伸。由轉(zhuǎn)子24和傳動軸6所組成的組件通過被布置成用以封閉圓柱形座22b的封閉 板23而被保持在圓柱形座22b的內(nèi)部；包含用于支撐傳動軸6的襯套的支撐圓盤25被布 置在轉(zhuǎn)子24與扁平密封環(huán)23之間。頭部件21的嚙合開口與中間支撐部件22在周向上聯(lián)接；上述封閉板23置于頭部 件21與中間支撐部件22之間。頭部件21在內(nèi)部由扁平前內(nèi)表面21a限定，前內(nèi)表面21a 通過形成渦螺(volute)的側(cè)向內(nèi)表面21b與該嚙合開口連接。特別地，因為離心泵如下所 述是單向的，所以該渦螺是螺旋式的，以改進(jìn)泵的水力效率。
換句話說，如圖3中可清晰看出，形成渦螺的側(cè)向內(nèi)表面21b距主軸χ具有徑向距離，該徑向距離沿著在葉片12的旋轉(zhuǎn)方向上行進(jìn)的周邊而增大。該徑向距離的最小值處在 緊挨著輸出口 4上游的點處，然后該距離逐漸增大，直至實現(xiàn)與輸出管4a的連接。頭部件的內(nèi)表面21a、21b以及扁平密封環(huán)23在它們的內(nèi)部限定出本文所述的離 心泵1的工作腔2。入口 3和輸出口 4通至工作腔2。在本文示出的示例中，入口 3在前內(nèi)表面21a中 開口，并與前面定義的主軸X共軸，而輸出口 4在側(cè)向內(nèi)表面21b中開口。兩個開口( 即，入口 3和輸出口 4)限定了兩個直通道(即，分別形成在頭部件21 的主體中的進(jìn)入通道3a和輸出通道4a)的入口。沿著主軸χ布置的進(jìn)入通道3a被設(shè)計成 在工作腔2內(nèi)部輸送待排出的洗滌液體流；而沿著頭部件的徑向軸布置的輸出通道4a被設(shè) 計成將洗滌液體流從工作腔2排出到與輸出通道4a適當(dāng)連接的廢水處理網(wǎng)絡(luò)中。工作腔2在內(nèi)部容納由塑料制成的葉輪10，并且葉輪10可繞著主軸χ旋轉(zhuǎn)以將家 用電器中源自進(jìn)入通道3a的排出流運送通過輸出通道4a。葉輪10被設(shè)置成由前述電動機(jī)裝置5借助于與該電動機(jī)裝置5為一體的傳動軸 6來旋轉(zhuǎn)該葉輪10。在本文所描述的實施例中，葉輪10具有封閉的嚙合套管14，傳動軸6 的一端插入到嚙合套管14內(nèi)；然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所能想到的那樣，可以使用其他的 嚙合裝置。嚙合套管14以及傳動軸6的相應(yīng)端穿過設(shè)在扁平密封環(huán)23的中心的容納孔。葉輪10包括支撐元件11，支撐元件11由具有與主軸χ —致的軸的圓盤構(gòu)成，并且 以可旋轉(zhuǎn)的方式聯(lián)接到形成在扁平密封環(huán)23中的特定環(huán)形滑動座23a的上方。嚙合套管14與支撐元件11的一側(cè)聯(lián)接，而在另一側(cè)，多個葉片12從所述支撐元 件11凸起。在本文所描述的實施例中，葉片12的數(shù)量為兩個并且以相對于主軸χ呈中心對稱 的方式布置。如在圖2中可清晰看出，這些葉片以從支撐元件11凸起的方式向遠(yuǎn)處充分延伸成 與前內(nèi)表面21a具有緊密的間隙。所述葉片為彎曲的葉片，具有凸面12c并且以小且均勻的厚度為特征。特別地，所 述葉片的凸面12c相對于葉輪10的旋轉(zhuǎn)方向面向前方，也就是由所述凸面12c來運送工作 腔2內(nèi)的液體流。在附圖5中可以清晰地看到葉片的曲線型演進(jìn)。能夠注意到，葉片由第一部分12a 和第二部分12b構(gòu)成，第一部分12a從形成支撐元件11的圓盤的外邊緣處開始延伸至所述 圓盤的中間半徑r2處，第二部分12b從中間半徑r2處開始延伸至半徑處，半徑Γι是最小 半徑，但大于零。第一部分12a具有恒定的高度(理解為表示第一部分12a從形成支撐元件11的 圓盤處開始的凸起)，以實現(xiàn)與工作腔2的前內(nèi)表面21a具有緊密的間隙；而第二部分12b 逐漸縮小，以將第一部分12a連接到圓盤。入口 3具有與預(yù)定中間半徑r2相等的半徑，而輸出口具有大于最小半徑A的半 徑。關(guān)于葉輪10的葉片12，它們被定向成在它們之間留有沿直徑橫穿形成支撐元件 11的圓盤的自由空間13。換句話說，自由空間13沿著圓盤的直徑d橫穿葉輪，而不與葉片12中的任何一個相交。此外，沿直徑橫穿圓盤的自由空間13限定通道15，該通道15具有約為最小半徑巧的二倍的寬度并且不與葉片12中的任何一個相交。自由通道15 (在圖5中用虛線表示，且具有為最小半徑Γι的兩倍的寬度)基本上 在由支撐元件11限定的平面上方沿著葉輪10的直徑d橫穿葉輪10，但不會與葉片12中的 任何一個相遇。特別地，所述通道15包括葉輪10的、被主軸χ穿過的中心部分。應(yīng)注意， 通道的寬度大約等于形成支撐元件11的圓盤的直徑的三分之一。該通道15或自由空間13被設(shè)計成允許通過離心泵1移除排出流中存在的任何外 來雜質(zhì)。就此而言，如果我們考慮其半徑小于最小半徑T1的兩倍的固體由待排出的液體流 來運送，該固體將通過布置在自由空間13對面的入口 3進(jìn)入工作腔，并且將因此被置于通 道15內(nèi)，該固體能夠沿著通道15運動直至到達(dá)其中一個端部，然后在該端部處進(jìn)入排出口 4，而該固體的運動不會受到葉片12的阻礙。作為示例，應(yīng)注意，在所示的實施例中，最小半徑A略大于4mm(在該特定情況下， 相應(yīng)的直徑等于8. 3mm)；而中間半徑r2等于6mm，同時支撐元件11具有25mm的直徑。然 而相比之下，入口 3的直徑等于10. 4mm。另一關(guān)鍵尺寸為工作腔2的高度(理解為支撐元件11與前內(nèi)表面21a之間的尺 寸)；該尺寸與葉輪10的直徑之比必須小于1，以防止具有長形形狀的實心物體(諸如牙 簽)完全進(jìn)入該腔的內(nèi)部而使葉輪的旋轉(zhuǎn)停止。在該特定的情況下，所討論的高度在12mm 附近。在本文所描述的實施例中，容納在盒型殼體20內(nèi)的電動機(jī)裝置5包括同步電動 機(jī)。所述電動機(jī)包括容納在圓柱形凹部22b內(nèi)部的前述轉(zhuǎn)子24，以及圍繞相應(yīng)的凸起部22c 布置的定子27。轉(zhuǎn)子24優(yōu)選為永磁型，而定子27與電源和控制板26連接。該電源和控制板26 能夠與家用電器的單獨的洗滌泵100(在圖2中示意性示出)的電子器件連接，離心泵1與 家用電器聯(lián)接；通過這種方式，能夠由洗滌泵100的電子器件控制排水泵1。明顯地，可對上述離心泵進(jìn)行本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的各種修改和變型，以滿足可 能出現(xiàn)的特定要求，此外，所有這些修改和變形包括在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的保 護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于家用電器的離心排水泵(1)，包括工作腔(2)，該工作腔(2)具有入口(3)和輸出口(4)；開放的葉輪(10)，該葉輪(10)被布置在所述工作腔(2)內(nèi)并且能繞著主軸(x)旋轉(zhuǎn)以將來自所述入口(3)的家用電器的排出流運送通過所述輸出口(4)；以及電動機(jī)裝置(5)，該電動機(jī)裝置(5)被設(shè)計成借助于沿著所述主軸(x)布置的傳動軸(6)驅(qū)動所述葉輪(10)，其特征在于，所述葉輪(10)包括支撐元件(11)，該支撐元件(11)被布置在垂直于所述主軸(x)的平面中并且與所述傳動軸(16)成一體；以及多個葉片(12)，所述葉片(12)從所述支撐元件(11)凸起，沿著所述主軸(x)在所述葉片(12)之間，所述葉輪具有預(yù)定體積的自由空間(13)，用于允許通過離心泵(1)移除所述排出流中存在的外來固體雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵(1)，其中，所述支撐元件(11)為中心在所述主軸(x) 上的圓盤，所述葉片(12)沿著所述圓盤從外邊緣(11a)延伸至距主軸(x)的最小半徑(r》。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心泵，其中，所述葉片(12)在數(shù)量上為兩個，并且被定向成 使得所述自由空間(13)沿直徑橫穿所述圓盤，不與所述葉片(12)中的任何一個相交。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心泵，其中，所述自由空間(13)沿直徑橫穿所述圓盤，從 而形成寬度等于所述最小半徑(巧)的至少兩倍的通道(15)，所述通道(15)不與所述葉片 (12)中的任何一個相交。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心泵(1)，其中，所述葉片(12)由第一部分(12a)和第二 部分(12b)組成，第一部分(12a)從所述圓盤的外邊緣(11a)延伸至中間半徑(r2)，并且具 有相對于所述圓盤表面的恒定的高度，而第二部分(12b)從中間半徑(r2)延伸至最小半徑 (巧)，且具有將所述第一部分(12a)連接至所述圓盤表面的逐漸縮小的高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離心泵，其中，所述入口(3)和輸出口(4)具有的半徑至少等 于所述最小半徑(巧)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵(1)，其中，所述葉片(12)從所述支撐元件(11)延伸 凸起，以實現(xiàn)與所述工作腔⑵的前內(nèi)表面(21a)具有緊密的間隙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵(1)，其中，所述葉輪(10)能在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向上旋 轉(zhuǎn)，所述葉片(12)為彎曲的葉片，所述彎曲的葉片的凸面(12c)相對于所述葉輪(10)的旋 轉(zhuǎn)方向面向前方。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵，其中，所述入口(3)在所述工作腔(2)的前內(nèi)表面 (21a)中沿著所述主軸(x)開口，而所述輸出口(4)在所述工作腔(2)的側(cè)向內(nèi)表面中開
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵(1)，其中，所述電動機(jī)裝置(5)包括同步電動機(jī)，該 同步電動機(jī)能夠由與所述離心泵(1)聯(lián)接的家用電器的單獨的洗滌泵(100)的電子器件控 制。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵(1)，其中，所述工作腔(2)在橫向上由形成螺旋形 渦螺的側(cè)向內(nèi)表面(21b)限定。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心泵(1)，其中，所述工作腔(2)的高度與所述葉輪(10) 的直徑之比小于1。
全文摘要
用于家用電器的、具有非尋常效率的離心排水泵(1)，包括工作腔，具有入口和輸出口；開放的葉輪(10)，被布置在所述工作腔內(nèi)且可繞著主軸(x)旋轉(zhuǎn)；以及電動機(jī)裝置(5)，被設(shè)計成借助于傳動軸(6)來驅(qū)動所述葉輪(10)。葉輪(10)包括支撐元件(11)，與所述傳動軸(16)成一體；以及多個葉片(12)，從該元件的平面延伸凸起；具有預(yù)定體積的自由空間(13)，設(shè)置在所述葉片(12)之間，以允許移除排出流中存在的外來固體雜質(zhì)。
文檔編號A47L15/42GK101832274SQ20101013074
公開日2010年9月15日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者埃里奧·馬里奧尼 申請人:阿思科爾控股責(zé)任有限公司