CN108377063B - 一种耐低温防冻水冷式电机泵单元及高压清洗机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐低温防冻水冷式电机泵单元及高压清洗机，耐低温防冻水冷式电机泵单元，包括：泵，具有一个泵进水口和一个泵出水口；以及水冷却电机，具有一个铁芯和紧贴铁芯的壳体，壳体设有水冷腔I，水冷腔I具有一进水口和一出水口，出水口与泵进水口相连；其特征在于：水冷腔I内设置有至少一个弹性体I，弹性体I受到挤压后体积可变并会产生可恢复的弹性收缩。本发明具有的有益效果：利用水冷腔内的弹性体的弹性收缩来弥补水结冰后的体积膨胀，有效解决了水冷式电机泵单元及高压清洗机的低温防冻问题。同时，设置于壳体水冷筋间的外表面的弹性体还具有防止壳体表面腐蚀的作用。

Description

一种耐低温防冻水冷式电机泵单元及高压清洗机

技术领域

本发明属于清洗设备技术领域，具体涉及一种耐低温防冻水冷式电机泵单元。

背景技术

高压清洗机是一种以水或添加有清洗剂的混合液为清洗介质，利用高压水流实现物体表面清洗的设备，其主要组成有喷枪单元和电机泵单元，喷枪单元负责根据实际需要形成不同压力及形状的水流，而电机泵单元负责将水从市政水管输送至喷枪单元中。

电机泵通常包括电机和泵，在电机的驱动下泵可以正常的工作从而实现水的输送。作为用电设备，电机在将电能转变为机械能的同时也产生大量的热能，从而使工作温度升高，对于任何用电设备而言，部件升温往往是造成电气故障的主要因素，除此之外，对于设备上大量的塑料件而言，高温环境也会加速塑料件的老化，也会造成许多危害。

为了解决发热大、温度高这一问题，目前行业中较为常见的清洗机对电机和泵头进行冷却的方式多为风冷方式，通过电机自带的风扇对电机进行冷却。同时水冷式电机泵具有冷却效果好、噪音低等优点，也开始得到应用。

目前水冷式电机泵单元存在一个潜在的隐患，使用过的水冷式电机泵内部水不会被自动排出，机器遇到低于零度的低温环境时由于机泵内的水结冰导致电机泵的开裂，由于高压清洗机体积较大用户一般会将机器存放在庭院内，因此当冬季来临气温低于零下时机器存在冻裂风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种耐低温防冻水冷式电机泵单元及高压清洗机，能够防止因冷却水结冰而涨裂壳体的情况。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种耐低温防冻水冷式电机泵单元，包括：

泵，具有一个泵进水口和一个泵出水口；以及

水冷却电机，具有一个铁芯和紧贴铁芯的壳体，壳体设有水冷腔I，水冷腔I具有一进水口和一出水口，出水口与泵进水口相连；

水冷腔I内设置有至少一个弹性体I，弹性体I受到挤压后体积可变并会产生可恢复的弹性收缩。

作为优选方案，水冷腔I具有一内壁和一外壁，内壁或外壁上设置有至少一个弹性体I。

作为优选方案，在水冷腔I内设有至少一个与壳体相连的卡槽，弹性体I位于卡槽内。

作为优选方案，水冷却电机为无刷电机，无刷电机还包括控制器，以及与控制器相连的控制器水冷体，控制器水冷体设有与水冷腔I相连通的水冷腔II，水冷腔II具有第一水口。

作为优选方案，水冷腔II内设置至少一个弹性体II，弹性体II受到挤压后体积可变并会产生可恢复的弹性收缩。

作为优选方案，无刷电机为稀土永磁无刷电机。

作为优选方案，壳体外部设有外壳体，水冷腔I为所壳体和外壳体密封连接形成的封闭腔。

作为优选方案，壳体的外壁设置有若干水冷筋，水冷筋靠近外壳体的内壁。

作为优选方案，水冷筋中的一部分与水冷腔I的顶部相连，另一部分与水冷腔I的底部相连；两部分水冷筋成交错排列。

作为优选方案，壳体为一体加工成型的结构体，水冷腔I为壳体直接成型形成的封闭腔。

作为优选方案，弹性体I由弹性橡胶材料或弹性塑料材料制成。

作为优选方案，弹性体I和弹性体II由弹性橡胶材料或弹性塑料材料制成。

本发明还公开了一种高压清洗机，包括电机泵单元，电机泵单元为上述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元。

本发明具有的有益效果：利用水冷腔内的弹性体的弹性收缩来弥补水结冰后的体积膨胀，有效解决了水冷式电机泵单元及高压清洗机的低温防冻问题。同时，设置于壳体水冷筋间的外表面的弹性体还具有防止壳体表面腐蚀的作用。

附图说明

图1为本发明优选实施例一的结构立体图；

图2为图1所示实施例的分解示意图；

图3为图1所示实施例的结构剖视图；

图4为图1中沿A-A向的结构剖视图；

图5为本发明优选实施例二的结构剖视图；

图6为本发明优选实施例三的结构立体图；

图7为图6所示实施例的局部剖面图；

图8为图6所示实施例中控制器水冷体的俯视立体图；

图9为图6所示实施例中控制器水冷体的结构仰视图；

图10为图6所示实施例中壳体的结构俯视图；

图11为图10中沿B-B向剖视图。

附图标记：

1水冷却电机；2泵；3进水口；4出水口；5进水管；6连接水管；7泵进水口；8泵出水口；9电机泵单元；10铁芯；11壳体；12水冷腔I；13弹性体I；14水冷筋；15外壳体；16卡槽；17无刷电机；18控制器；19控制器水冷体；20水冷腔II；21控制器水冷体进水口；22弹性体II；23密封圈II；24电机轴；25轴承I；26轴承II；27水流方向；28密封圈I；29内流道；30外流道；31分流隔挡；32温度较高的面；33第一导热筋；34侧筋；35内导热筋；36端面；37隔挡；38第二导热筋；39轴承座；40冷却通道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

如图1至4所示，一种高压清洗机，包括喷枪单元和电机泵单元9，市政水管等外部水源中的水经进水管5进入电机泵单元9，增压后经泵出水口7流入喷枪单元中，在喷枪单元的喷嘴作用下形成高压水流喷射出来。本发明的改进点在于电机泵单元9，故喷枪单元不作具体赘述。

电机泵单元9包括：泵2和水冷却电机1，泵2具有一个泵进水口7和一个泵出水口8；水冷却电机1具有一个铁芯10和紧贴铁芯10的壳体11，壳体11设有水冷腔I12，水冷腔I12具有一进水口3和一出水口4，进水口3通过进水管5与外部水源相连；出水口4通过连接水管6与泵进水口7相连形成冷却水的流动路径。水冷腔I12内设置有多个弹性体I13，弹性体I13受到挤压后体积可变并会产生可恢复的弹性收缩。因此当冷却水在低温下结冰时，由于体积膨胀而对弹性体I13形成挤压，从而避免对壳体11产生过度挤压而另其涨裂，有效的保护了壳体11。

所谓的“体积可变并会产生可恢复的弹性收缩”是指，当该物体受到外力后，其体积发生相应的改变，当外力撤出后，在其内部弹性力作用下体积恢复原来大小，例如具有弹性的橡胶体。

作为一种典型的结构，壳体11外部设有外壳体15，外壳体15的底部通过密封圈II23与壳体11形成密封连接，其顶部通过密封圈I28与壳体11形成密封连接。水冷腔I12为壳体11和外壳体15密封连接形成的封闭腔，外壳体15的内壁形成水冷腔I12的外壁，壳体11的外壁形成水冷腔I12的内壁。壳体11的外壁设置有若干水冷筋14，水冷筋14靠近外壳体15的内壁。两个水冷筋14之间的壳体11的外壁上设置一个弹性体I13，水冷筋14中的一部分与水冷腔I12的顶部相连，另一部分与水冷腔I12的底部相连；两部分水冷筋14成交错排列从而能够延迟冷却水在水冷腔I12中的流动长度并增加热交换面积，从而提高冷却效率，如图4所示，水流方向27在截面上显示为逆时针方向。

壳体11的顶部和底部均设有轴承座39，位于顶部的轴承座39安装轴承II26，位于底部的轴承座39安装轴承I25，电机轴24分别与轴承I25和轴承II26配合连接。

壳体11由铝或铝合金材料制成。与其它材料相比，这类材质具有各项性能更加均衡、导热效果好、易于成型及成本较低等优点。

实施例二

如图5所示，与实施例一不同之处在于，本实施例中，水冷腔I12内设有至少一个与壳体11相连的卡槽16，弹性体I13位于卡槽16内并且紧贴水冷筋14。将弹性体I13设置于水冷筋14一侧能起到防止壳体11表面腐蚀的作用。

实施例三

如图6至11所示，与实施例一不同之处在于，本实施例中，水冷却电机1为无刷电机17，无刷电机17还包括控制器18，以及与控制器18相连的控制器水冷体19，控制器水冷体19设有与水冷腔I12相连通的水冷腔II20，水冷腔II20外围与水冷腔I12的顶部敞口相连通。水冷腔II20具有控制器水冷体进水口21，水冷腔II20中设置有若干弹性体II22，弹性体II22的作用及原理与弹性体I13相同，故不赘述。水冷腔I12在轴向上延伸至壳体11的顶部端面36并成敞口设置，基于此种结构，壳体11为一体加工成型的结构体，水冷腔I12为壳体11直接成型形成的空腔。敞口与水冷腔II20连通。水冷腔I12可通过其出水口4或进水口3与水冷腔II20连通从而形成水流动路径。

作为一种典型的电机类型，无刷电机17可选择钕铁硼永磁无刷电机17。控制器18具有一温度较高的面32，控制器18内的主要大功率电子元件紧贴该温度较高的面32布置，作为一种典型的结构，该温度较高的面32为控制器18的顶面。同样地，控制器水冷体19具有一温度较低的面，作为一种典型的结构，该温度较低的面位于温度较高的面32的另一侧靠近水冷腔II20的面。

所谓“温度较高的面”是指：相比控制器18的其它面而言，工作时的平均温度相对较高或靠近主要电子元件的面。所谓“温度较低的面”是指：相比温度较高的面而言，工作时的温度较低同时又与控制器18的温度较高的面相连以建立热传导的面。

无刷电机17与泵2相连接从而使无刷电机17驱动泵2工作，控制器18与无刷电机17相连接从而控制无刷电机17的运行状态。控制器水冷体19上温度较低的面与控制器18上温度较高的面32相连建立热传递路径。

如图7所示，作为一个典型的连接方案，控制器水冷体19通过O型圈与壳体11轴向的端面36密封相连。出水口4与泵进水口7相连时，则敞口作为水冷腔I12的进水口3连接水冷腔II20，水冷腔II20的控制器水冷体进水口21通过进水管5连接市政水管，此时水流先冷却控制器18，后冷却无刷电机17。也可令出水口4连接市政水管，控制器水冷体进水口21连接泵进水口7从而改变冷却顺序。

由于清洗水还用于无刷电机17和控制器18的冷却，因此相比尚未进入该高压清洗机的水而言，从该高压清洗机喷出的水的温度较高，对于清洗能力相比冷水清洗也有一定的增强。

如图9所示，水冷腔II20包括内流道29和外流道30，内流道29分别与控制器水冷体进水口21及外流道30相连通，外流道30与水冷腔I12相连通。作为一种典型的布置结构，外流道30为圆环形结构，而内流道29通过分流隔挡31呈S形结构布置。外流道30中可设置有也呈圆环形结构的内导热筋35，沿内导热筋35延伸方向(即圆周方向)紧贴设置弹性体II22，或者沿内导热筋35延伸方向开设槽，在槽中设置弹性体II22，通过内流道29和外流道30的合理布置使得水冷腔II20能够更充分传导热量，增强冷却效果。

如图10所示，水冷腔I12设有隔挡37，隔挡37位于水冷腔I12内离出水口4具有一定距离的位置处从而使水冷腔I12沿一段圆弧延伸。采取这种结构使得水流在水冷腔I12内产生沿环形路径的流动，避免首尾相通式的构造而影响水的流动。

所谓“具有一定距离的位置”是指，满足隔挡37与出水口4之间的距离既能使水流路径尽可能的长从而提高冷却效果，又不至于两者相连而使水冷腔I12首尾相通时隔挡37的位置。该位置可以由本领域技术人员根据具体的结构和尺寸进行确定，故不赘述。

如图7所示，内流道29通过其分流隔挡31的端面与壳体11的端面36相贴合形成完整的密封流道。与完全在内部形成水冷腔II20相比，这种结构更加便于制造，可以降低制造难度和成本。由于铁芯10为无刷电机17的主要发热部件，因此也存在与控制器水冷体19同样面临腐蚀击穿的问题，因此优选地在水冷腔I12的底部与铁芯10之间具有一定间距S。

所谓的“一定间距S”是指水冷腔I12既要尽可能近的靠近铁芯10，要有避免两者在轴向上有重叠部分而造成壳体11与铁芯10重叠的部分极冷极热而导致腐蚀击穿的安全距离，从而很好解决了壳体11防腐及机器的电气安全问题。本领域技术人员可以根据这一要求对该距离进行确定，故不赘述。

防腐蚀问题是水冷电机另一大难题所在——在实际运行时，控制器18会产生较多的热量，如果水冷腔II20与温度较高的面32之间为实心结构，则这些热量将会在控制器水冷体19靠近功率较大的电子元件的部位聚积造成局部温度升高，这种极冷和极热同时作用的情况下，长此以往会造成该部位的腐蚀击穿，水通过腐蚀点进入控制器18中便会造成电子元件的短路，造成极大危害，影响到电气安全。如图8所示，为了解决该问题，控制器水冷体19的水冷腔II20与温度较高的面32之间设有冷却通道40和若干第一导热筋33，温度较高的面32与水冷腔II20通过第一导热筋33相连接。通过第一导热筋33，热量能够实现分流而传导至控制器水冷体19的其它部位避免局部过热，有效解决水冷电机存在的电气安全问题。水冷腔II20的外围设有至少一个侧筋34。作为一种典型的布置结构，侧筋34可以对称地设置于控制器水冷体19的两侧，并与第一导热筋33垂直，侧筋34的布置可以提高水冷效果，导向需要散热的元件。外流道30内还设有沿冷却水流动方向延伸形成的内导热筋35，改善水流导向及散热效果。

如图11所示，壳体11上设置至少一个第二导热筋38，当第二导热筋38的数量为多个时，作为一种典型的布置结构，第二导热筋38对称设置在壳体11的两侧，每侧的第二导热筋38以相互平行的方式设置。第二导热筋38从水冷腔I12的外部向铁芯10的外部延伸。距离相对靠近的两个第二导热筋38之间还连接有水平筋，通过第二导热筋38可以将铁芯10产生的热量快速传导至水冷腔I12中以及散发到空气中，进一步提高冷却效果。

本实施例中，由于水冷腔I12在轴向上延伸至壳体11的顶部，因此壳体11顶部的轴承座39可以使轴承和无刷电机17的内部的热量经由电机轴24、轴承和轴承座39向水冷腔I12传导，提高了冷却范围，提升轴承寿命。

实施例四

与实施例一不同之处在于，本实施例中，控制器水冷体19通过密封件与壳体11周向的外侧相连。

本发明中，侧筋34、第一导热筋33、第二导热筋38以及水平筋不仅作为功能件实现热量的传导和对外辐射，还作为结构件实现局部强度的提高。弹性体I13和弹性体II22由弹性橡胶材料或弹性塑料材料制成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），包括：

泵（2），具有一个泵进水口（7）和一个泵出水口（8）；以及

水冷却电机（1），具有一个铁芯（10）和紧贴铁芯（10）的壳体（11），所述壳体（11）设有水冷腔I（12），所述水冷腔I（12）具有一进水口（3）和一出水口（4），所述出水口（4）与所述泵进水口（7）相连；

其特征在于：所述水冷腔I（12）内沿环形腔圆周方向一周分散地设置有4个以上弹性体I（13），所述弹性体I（13）受到挤压后体积可变并会产生可恢复的弹性收缩；

所述弹性体I（13）按如下方式设置：

所述水冷腔I（12）具有一内壁和一外壁，所述内壁或所述外壁上沿圆周方向一周分散地设置有4个以上与所述壳体相连的卡槽（16），所述弹性体I（13）位于所述卡槽（16）内。

2.根据权利要求1所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），其特征在于，所述水冷却电机（1）为无刷电机（17），所述无刷电机（17）还包括控制器（18），以及与所述控制器（18）相连的控制器水冷体（19），所述控制器水冷体（19）设有与所述水冷腔I（12）相连通的水冷腔II（20），所述水冷腔II（20）具有第一水口（21）。

3.根据权利要求2所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），其特征在于，所述水冷腔II（20）内设置至少一个弹性体II（22），所述弹性体II（22）受到挤压后体积可变并会产生可恢复的弹性收缩。

4.根据权利要求2所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），其特征在于，所述无刷电机（5）为稀土永磁无刷电机。

5.根据权利要求1所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），其特征在于，所述壳体（11）的外部设有外壳体（15），所述水冷腔I（12）为所述壳体（11）和所述外壳体（15）密封连接形成的封闭腔。

6.根据权利要求5所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），其特征在于，所述壳体（11）的外壁设置有若干水冷筋（14），所述水冷筋（14）靠近所述外壳体（15）的内壁。

7.根据权利要求6所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），其特征在于，所述水冷筋（14）中的一部分与所述水冷腔I（12）的顶部相连，另一部分与所述水冷腔I（12）的底部相连；两部分水冷筋（14）成交错排列。

8.根据权利要求1所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），其特征在于，所述壳体（11）为一体加工成型的结构体，所述水冷腔I（12）为所述壳体（11）直接成型形成的封闭腔。

9.根据权利要求1至6任一所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），其特征在于，所述弹性体I（13）由弹性橡胶材料或弹性塑料材料制成。

10.根据权利要求3所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9），其特征在于，所述弹性体I（13）和所述弹性体II（22）由弹性橡胶材料或弹性塑料材料制成。

11.一种高压清洗机，包括电机泵单元，其特征在于：所述电机泵单元为权利要求1至10任一所述的一种耐低温防冻水冷式电机泵单元（9）。

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