CN100363627C - 一种自动按正确方向旋转的电动水泵 - Google Patents

Abstract

一种自动按正确方向旋转的电动水泵，泵体(2)内有大致是圆柱状空间的水腔室(3)；水叶轮(42)同轴地容纳于水腔室(3)内，并在其内旋转；所述水叶轮(42)包括向同一方向弯曲的水叶(45)；用V记所述水腔室(3)内空间的容积，用v记所述水叶轮(42)旋转时各水叶(45)包容的空间容积。设计所述电动水泵大致满足关系式v/V＝0.08～0.18，所述水叶轮(42)就会朝着其上各水叶(45)弯曲方向相反的方向旋转，此时有较小的流体阻力和较高的出水效率。所述电动水泵由于正确设计匹配了水腔室空间和水叶轮的几何参数相互关系，从而可以装用结构简单、成本较低的单相同步或异步电动机驱动，同时还能保证每次起动都按正确方向旋转而高效率地出水。

Description

一种自动按正确方向旋转的电动水泵

技术领域  本发明涉及非变容式旋转泵的结构，尤其涉及径向流体泵水叶轮和水腔室适配结构的尺寸关系，特别是涉及单相电动离心水泵水腔室结构的尺寸关系。

背景技术  非变容式旋转泵包括径向流体泵和轴流泵。现有技术的径向流体泵，以电动离心水泵较为常见。离心水泵，见图1，在其水腔室3内有水叶轮42在旋转。该水叶轮42通常同轴联结着电动机的恒磁转子41，二者一起构成水叶组件4。所述水叶轮42的结构，是在一要旋转的轮毂44上，见图2，有着多片立起的水叶45。出于对流体动力性能的考虑，为提高出水效率，通常将所述各水叶45在所述轮毂44上的相贯线设计为向同一旋转方向弯曲的弧线，也就是说，各水叶45有着围绕所述轮毂44的旋转轴线OO’向同一方向弯曲的弧面。显然，水叶轮42在水腔室3内逆着各水叶45的弯曲方向旋转才会有较高的出水效率，此时驱动机械遭遇的流体阻力也会比较小。

旋转水泵可以借助机械动力或流体动力驱动，不过更常见的是电动离心水泵。现有技术驱动离心水泵所用的电动机，就一般小功率用途来说，大多使用单相交流供电的同步或异步电动机。尤其是恒磁转子的单相同步电动机，结构简单、形体轻小，成本相对比较低，特别适合用于驱动一般小功率用途的离心水泵。但是，单相同步或异步电动机一般不具有，或是只具有很小的、并且是方向不确定的起动力矩，任何扰动令其转子朝某一方向转动，它就会越转越快而始终朝着该方向继续旋转。这就是说，单相同步或异步电动机的旋转方向是不确定的，而所述离心水泵则要求确定的转动方向，即朝着各水叶45弯曲方向相反的方向旋转，如图2上箭头R所示，才会有较高的出水效率。现有技术解决上述问题的方法是，在所述电动机定子内嵌入两套绕组，利用分相电容使该驱动电机按两相电动机的方式工作，从而有确定的旋转方向。这样的解决方案提高了电动机的成本，又增加了一个电容器的累赘，这是它不理想的地方。

发明内容  本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种能够自动按正确方向，即按照各水叶弯曲方向相反方向旋转的电动水泵，从而为市场提供一种结构简单、成本相对比较低，却可以方便地使用单相交流电源、又保证水泵按正确方向旋转的高效率出水的电动水泵。

本发明解决所述技术问题是通过采用以下技术方案来实现的：设计制造一种自动按正确方向旋转的电动水泵，包括水泵泵体，该泵体内有大致是圆柱状空间的水腔室，所述水腔室轴向外侧端部装配有水腔盖；水叶轮同轴地容纳于水腔室内，并在水腔室内旋转；所述水叶轮包括不少于两片的、从一要旋转的轮毂上立起的各水叶，各该水叶围绕所述轮毂的旋转轴线OO’向同一方向弯曲。用V记所述水腔室内空间的容积，用v记所述水叶轮旋转时各水叶包容的空间容积。设计所述电动水泵水腔室内空间的几何参数同在该空间内旋转的所述水叶轮的几何参数大致满足如下的相互关系，即：所述水叶轮旋转时各水叶包容的空间容积比水腔室的容积，

v/V＝0.08～0.18，

所述水叶轮就会朝着其上各水叶弯曲方向相反的方向旋转，此时有较小的流体阻力和较高的出水效率。

本发明解决所述技术问题还可以通过采用以下另一从相似角度提出的技术方案来实现：设计制造一种自动按正确方向旋转的电动水泵，包括水泵泵体，该泵体内有大致是圆柱状空间的水腔室，所述水腔室轴向外侧端部装配有水腔盖；水叶轮同轴地容纳于水腔室内，并在该水腔室内旋转；所述水叶轮包括不少于两片的、从一要旋转的轮毂上立起的各水叶，各该水叶围绕所述轮毂的旋转轴线OO′向同一方向弯曲。用D和H分别记所述水腔室内空间的直径和轴向高度，用d和h分别记所述水叶轮旋转时各水叶包容空间的直径和所述各水叶的轴向高度。设计所述电动水泵水腔室内空间的几何参数同在该空间内旋转的所述水叶轮的几何参数大致满足如下的相互关系，即：水叶轮旋转时其上各水叶包容空间的直径比水腔室直径，

d/D＝0.618～0.820，以及所述各水叶轴向高度比水腔室轴向高度，

h/H＝0.12～0.38，

所述水叶轮就会朝着其上各水叶弯曲方向相反的方向旋转，此时有较小的流体阻力和较高的出水效率。

同现有技术相比较，本发明的电动水泵由于正确设计匹配了其水腔室空间和在该空间内旋转的水叶轮的几何参数相互关系，使所述水叶轮只有朝正确方向，即逆着各水叶弯曲方向旋转才会有最小的流体阻力和高的出水效率，从而可以装用结构简单、成本相对比较低的单相同步或异步电动机驱动所述水泵，同时还能保证该水泵每次起动都按正确方向旋转而高效率地出水。

附图说明  图1是本发明自动按正确方向旋转的电动水泵的分解结构示意图。图中箭头A指示驱动电机定子1被装配进入水泵泵体的方向；

图2是本发明电动水泵的水叶轮42的立体示意图；

图3是所述水泵泵体2的立体示意图；

图4是所述水泵泵体2的正投影主视示意图；

图5是图4水泵泵体2的M-M剖视图；

图6是所述电动水泵水叶轮42的正投影主视示意图；

图7是图6水叶轮42的右视示意图。

具体实施方式  以下结合各附图所示之最佳实施例作进一步详述：本发明一种自动按正确方向旋转的电动水泵，如图1至图7所示，包括水泵泵体2，泵体2内有大致是圆柱状空间的水腔室3，该水腔室3轴向外侧端部装配有水腔盖8；水叶轮42同轴地容纳于水腔室3内，并在该水腔室3内旋转；所述水叶轮42包括不少于两片的、从一要旋转的轮毂44上立起的各水叶45，各该水叶45围绕所述轮毂44的旋转轴线OO’向同一方向弯曲。用V记所述水腔室3内空间的容积，用v记所述水叶轮42旋转时各水叶45包容的空间容积。在所述水腔室3内空间基本上是圆柱体或是锥度不大的截头圆锥形状的情况下，一般地有

$V=\frac{\mathrm{\π}}{4}{D}^{2}H,$ 和 $v=\frac{\mathrm{\π}}{4}{d}^{2}h;$

设计所述电动水泵水腔室3内空间的几何参数同在该空间内旋转的所述水叶轮42的几何参数满足如下的相互关系，即：所述水叶轮旋转时各水叶包容的空间容积比水腔室容积，

v/V＝0.08～0.18，

所述水叶轮42就会朝着其上各水叶45弯曲方向相反的方向旋转，此时有较小的流体阻力和较高的出水效率。

就以上同样的自动按正确方向旋转的电动水泵，如图1至图7所示，包括水泵泵体2，泵体2内有大致是圆柱状空间的水腔室3，该水腔室3轴向外侧端部装配有水腔盖8；水叶轮42同轴地容纳于水腔室3内，并在该水腔室3内旋转；所述水叶轮42包括不少于两片的、从一要旋转的轮毂44上立起的各水叶45，各该水叶45围绕所述轮毂44的旋转轴线OO’向同一方向弯曲。用D和H分别记所述水腔室3内空间的直径和轴向高度，用d和h分别记所述水叶轮42旋转时各水叶45包容空间的直径和所述各水叶45的轴向高度。设计所述电动水泵水腔室3内空间的几何参数同在该空间内旋转的所述水叶轮42的几何参数满足如下的相互关系，即：水叶轮旋转时其上各水叶包容空间的直径比水腔室直径，

d/D＝0.618～0.820，以及所述各水叶轴向高度比水腔室轴向高度，

h/H＝0.12～0.38，

所述水叶轮42就会朝着其上各水叶45弯曲方向相反的方向旋转，此时有较小的流体阻力和较高的出水效率。

本发明各技术方案的实施还可以是：就以上同样的自动按正确方向旋转的电动水泵，如图1至图7所示，设计该电动水泵水腔室3内空间的几何参数同在该空间内旋转的所述水叶轮42的几何参数同时满足如下的相互关系

①水叶轮旋转时其上各水叶包容空间的直径比水腔室直径，d/D＝0.618～0.820，

以及所述各水叶轴向高度比水腔室轴向高度，h/H＝0.12～0.38，同时还有

②所述水叶轮旋转时各水叶包容的空间容积比水腔室容积，v/V＝0.08～0.18，于是所述水叶轮42就会朝着其上各水叶45弯曲方向相反的方向旋转，此时有较小的流体阻力和较高的出水效率。

本发明电动水泵水叶轮42上各水叶45的数目，参见图2和图6所示，是2至8片。并且，按照本发明水腔室3内空间的几何参数同在该空间内旋转的所述叶轮42的几何参数相互匹配的关系设计的电动水泵，其中有代表性的各最佳实施例有如下参数：

1.所述水腔室3的直径D是45毫米，轴向高度H为16毫米；在该水腔室内旋转的水叶轮42的直径d是29毫米，各水叶的轴向高度h是6毫米，水叶数目是5片。

2.所述水腔室3的直径D是56毫米，轴向高度H为23毫米；在该水腔室内旋转的水叶轮42的直径d是38毫米，各水叶的轴向高度h是8.5毫米，水叶数目是5片。

实践证明，本发明上述各最佳实施例的电动水泵在简单地接入单相电网后，都能够自动地朝着正确方向转动起来，进入正常运行状态。

Claims (6)

1.一种自动按正确方向旋转的电动水泵，包括水泵泵体(2)，泵体(2)内有大致是圆柱状空间的水腔室(3)，该水腔室(3)轴向外侧端部装配有水腔盖(8)；水叶轮(42)同轴地容纳于水腔室(3)内，并在该水腔室(3)内旋转；所述水叶轮(42)包括不少于两片的、从一要旋转的轮毂(44)上立起的各水叶(45)，各该水叶(45)围绕所述轮毂(44)的旋转轴线(00’)向同一方向弯曲；用V记所述水腔室(3)内空间的容积，用v记所述水叶轮(42)旋转时各水叶(45)包容的空间容积，其特征在于：

所述电动水泵水腔室(3)内空间的几何参数同在该空间内旋转的所述水叶轮(42)的几何参数被设计为大致满足如下的相互关系，即

所述水叶轮(42)旋转时各水叶(45)包容的空间容积比水腔室(3)的容积，

v/V＝0.08～0.18，

所述水叶轮(42)就会朝着其上各水叶(45)弯曲方向相反的方向旋转。

2.按照权利要求1所述的自动按正确方向旋转的电动水泵，用D和H分别记所述水腔室(3)内空间的直径和轴向高度，用d和h分别记所述水叶轮(42)旋转时各水叶(45)包容空间的直径和所述各水叶(45)的轴向高度，其特征在于：

所述电动水泵水腔室(3)内空间的几何参数同在该空间内旋转的所述水叶轮(42)的几何参数被设计为还要大致满足如下的相互关系，即

水叶轮旋转时其上各水叶包容空间的直径比水腔室直径，

d/D＝0.618～0.820，以及所述各水叶轴向高度比水腔室轴向高度，

h/H＝0.12～0.38。

3.一种自动按正确方向旋转的电动水泵，包括水泵泵体(2)，泵体(2)内有大致是圆柱状空间的水腔室(3)，该水腔室(3)轴向外侧端部装配有水腔盖(8)；水叶轮(42)同轴地容纳于水腔室(3)内，并在该水腔室(3)内旋转；所述水叶轮(42)包括不少于两片的、从一要旋转的轮毂(44)上立起的各水叶(45)，各该水叶(45)围绕所述轮毂(44)的旋转轴线(00’)向同一方向弯曲；用D和H分别记所述水腔室(3)内空间的直径和轴向高度，用d和h分别记所述水叶轮(42)旋转时各水叶(45)包容空间的直径和所述各水叶(45)的轴向高度，其特征在于：

所述电动水泵水腔室(3)内空间的几何参数同在该空间内旋转的所述水叶轮(42)的几何参数被设计为大致满足如下的相互关系，即

水叶轮旋转时其上各水叶包容空间的直径比水腔室直径，

d/D＝0.618～0.820，以及所述各水叶轴向高度比水腔室轴向高度，

h/H＝0.12～0.38，

所述水叶轮(42)就会朝着其上各水叶(45)弯曲方向相反的方向旋转。

4.按照权利要求1、2或3所述的自动按正确方向旋转的电动水泵，其特征在于：

所述水叶轮(42)上的各水叶(45)数目是2至8片。

5.按照权利要求1、2或3所述的自动按正确方向旋转的电动水泵，其特征在于：

所述水腔室(3)的直径D是45毫米，轴向高度H为16毫米；在该水腔室内旋转的水叶轮(42)的直径d是29毫米，各水叶的轴向高度h是6毫米，水叶数目为5片。

6.按照权利要求1、2或3所述的自动按正确方向旋转的电动水泵，其特征在于：

所述水腔室(3)的直径D是56毫米，轴向高度H为23毫米；在该水腔室内旋转的水叶轮(42)的直径d是38毫米，各水叶的轴向高度h是8.5毫米，水叶数目为5片。

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