CN109756052A - 改进的电机罐密封件和轴 - Google Patents

Abstract

一种通用装置，用于封盖和安装电动水池清洗器内的电机，该通用装置允许电机泵安装在不同品牌的水池清洗器内并且用于水下增加的深度。改进的电机罐密封件具有外密封部、内密封部以及中间密封部，外密封部具有第一直径，内密封部具有第二直径，中间密封部连接外密封部和内密封部，其中，内密封部朝向该内密封部的远端渐缩。所使用的改进的电机轴具有头部部段、本体部段和密封区域，其中，上述密封区域镀有硬铬。

Description

改进的电机罐密封件和轴

相关申请的交叉引用

该申请是2015年01月18日提交的美国专利申请第14/599,526号的部分继续申请，上述美国专利申请第14/599,526号是2014年01月21日提交的美国临时专利申请第61929767号的非临时申请，在此以参见的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于泵电机安装座盖的电机罐密封件和轴，上述泵电机安装座盖用于机器人型游泳池清洁器。特别地，公开了用于泵电机安装装置的改进的电机罐密封件和轴，该电机罐密封件和轴独特地构造成提供在水下较深的深度处能保持持续性的水密密封。

背景技术

泵电机在机器人型游泳池清洁器中普遍使用。泵电机用于通过机器人型游泳池清洁器的过滤器抽吸水。目前有多种不同类型的机器人型游泳池清洁器。许多不同的品牌要求独特的泵电机安装座，以将该泵电机安装在游泳池清洁器壳体内。因此，为了将泵电机安装在游泳池清洁器壳体内，要求使用对应的电机安装座。此外，可获得的电机安装座密封件使用标准的环状O型圈以提供水密密封，但是，该水密密封无法始终执行，尤其在水深增加时。O型圈受到了尺寸、密封能力的限制并且保留有许多未密封区域。因此，泵电机必须具有能够在水下压力较高的水深增加时保持持续性的水密密封。

冲压电机罐和/或模制泵电机安装座较困难且各部分之间可能存在不一致。电机罐的深度也可能变化。电机罐的机械加工工序也会使电机罐凸缘和安装有密封件/O型圈的泵电机盖凸缘的深度变化。电机罐、电机罐凸缘以及盖凸缘的精确形状也会变化，使得提供用于上述两个部件的密封变得极端困难。

因此，需要一种能够用于将泵电机安装在不同的机器人型水池清洁器内而不需要改变泵电机安装座或盖的泵电机安装座，该泵电机安装座提供一种能够在水下压力较高的水深增加时保持持续性的水密密封。还需要一种能够用于密封电机罐和电机安装座盖且提供水密密封的密封件/O型圈。

发明内容

本发明是一种泵电机安装座盖，其有助于将泵电机安装在不同品牌的机器人型水池清洁器壳体内。

本发明的通用电机安装座盖包括具有中心开口的基部和从基部延伸的多个立柱对。

用于将电机封盖和安装在电动水池清洁器内的通用设备包括：基部，所述基部具有边缘、第一表面、第二表面以及中心贯通开口；至少第一组和第二组立柱，所述立柱从所述基部的所述第一表面大致垂直地延伸，每根所述立柱适配成接合水池清洁器的壳体，所述第一组立柱从所述基部的所述第一表面邻近所述边缘延伸，所述第一组立柱限定有第一占有区域(footprint)，所述第二组立柱从所述基部的所述第一表面邻近所述第一组立柱延伸，所述第二组立柱从所述基部的所述第一表面邻近所述第一组立柱延伸，所述第二组立柱限定有小于所述第一占有区域的第二占有区域。

本发明还包括改进的电机罐密封件，该电机罐密封件具有外密封部、内密封部以及中间密封部。外密封部具有第一直径，内密封部具有第二直径，中间密封部将外密封部连接至内密封部，其中，第一直径大于第二直径，并且内密封部朝向该内密封部的远端渐缩。在本发明的一个实施方式中，内密封部具有楔形的截面形状。

本发明还包括改进的电机轴，该电机轴具有头部部段和本体部段。本体部段具有第一端部和第二端部。本体部段的第一端部邻接头部部段。从本体部段的第一端部向第二端部延伸有密封区域。密封区域镀有硬铬以有助于改进的电机轴的密封并且抵抗池水中的缺陷造成的磨损。

附图说明

出于解释和描述的目的，选出了本发明的优选的实施方式，并且在作为说明书的一部分的附图中显示了该实施方式，其中：

图1A是现有技术的顶部凸缘的俯视图。

图1B是另一现有技术的顶部凸缘的俯视图。

图1C是本发明的通用电机安装座盖的第一实施方式的透视图。

图2A是现有技术的具有盖部的游泳池清洁器电机壳体的俯视图。

图2B是图2A的侧视图。

图3A是安装在电机壳体上的本发明的通用电机安装座盖的俯视图，其中电机连接到螺旋桨。

图3B是图3A的侧视图。

图3C是图3A的透视图。

图4A是本发明的通用电机安装座盖的侧视图。

图4B是本发明的通用电机安装座盖的俯视图。

图4C是本发明的通用电机安装座盖沿着图4B中的C-C线截取的剖视图。

图5是本发明的通用电机安装座盖的仰视图的放大图。

图6是本发明的通用电机安装座盖的仰视图的另一个放大图，图示了线缆的位置。

图7是本发明的通用电机安装座盖的俯视图。

图8是具有现有技术的盖部的现有技术的电机壳体的透视图。

图9是安装在电机壳体上的本发明的通用电机安装座盖分解透视图，其中电机连接到螺旋桨和压力冲洗装置。

图10是本发明的改进的电机罐密封件的透视图。

图11是本发明的改进的电机罐密封件的侧视图。

图12是本发明的改进的电机罐密封件的俯视图。

图13是改进的电机罐密封件的图11的A部分的放大剖视图。

图14是本发明的改进的电机轴的透视图。

图15是改进的电机轴的头部部段的一部分的放大侧视图。

图16是改进的电机轴的头部部段的侧视图。

图17是改进的电机轴的本体部段和头部部段的一部分的放大侧视图。

图18是改进的电机轴的左侧视图。

图19是改进的电机轴的本体部段的一部分的放大侧视图。

图20是安装在具有在位的改进的电机轴的电机罐(为了更清晰的图示而移除了电机)上的通用电机安装座盖的简化侧向剖视图。

图21是示出了盖部、密封件和电机罐的相互作用的图20的B部分的放大细节图。

图22是与示出了位于盖部上的密封件而没有电机罐的图21相同的视图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记在整个申请文件中表示相同的元件，图1A-1B示出了现有技术的两个塑料电机安装座顶部凸缘A和B。如图1C所示，本发明的通用电机安装座盖的透视图示出为C。如图1C所示，在电动水池清洁器壳体内使用的通用电机安装座盖C包括基部1，至少第一和第二组立柱2，通过基部1延伸的中心孔3。基部1具有边缘及第一和第二相对的表面。如图所示，圆形的基部1的圆周即边缘。可以考虑到的是，基部1可以是任何适应于游泳池清洁器的电机的形状。基部1的第一表面是作为顶面显示的。基部1的第二表面是作为底面显示的。第一和第二组立柱2大体上从基部1的第一表面邻近边缘垂直延伸。如图4B所示，第一(和外部)组立柱限定第一占有区域X，其在本发明的优选的实施方式中是基部1的外部边缘的圆周。第二(和内部)组立柱从基部1的第一表面邻近第一组立柱伸出，并且限定小于第一占有区域的第二占有区域Y。在优选的实施方式中，第二组立柱邻接第一组立柱，且第二占有区域具有比第一占有区域稍小的圆周。

如图1C所示的本发明的通用电机安装座盖C具有两个电机安装座过渡凸缘6和7。在本发明的优选的实施方式中，本发明的电机安装座由铝制造。可以考虑的是，它也可以由其他金属或者塑料制造。

与图1A和图1B的顶部凸缘A或者B组合的如图2A-2B所示的现有技术的铝电机盖D被一个铝电机安装座(带有顶部凸缘的)和具有多个如图1C所示的立柱组2的盖组合体C所替代，用于将电机安装在不同的机器人型游泳池清洁器的壳体内。如图1C所示，在优选的实施方式中，电机安装座盖C有两组立柱2，各个组包括四根立柱，总共带有8根立柱。如上所述，这些组的立柱2包括内部组的四根立柱，限定第二占有区域，和外部组的四根立柱，限定第一占有区域。产生第二占有区域的内部组立柱(即靠近中心)适配成附接到水池清洁器，该水池清洁器应当已经接收如图1A所示的现有技术的顶部凸缘A。产生第一占有区域的外部组立柱(即远离中心)适合于连接到水池清洁器，该水池清洁器应当已经接收如图1B所示的现有技术的顶部凸缘B。实质上，第一和第二组立柱是同心地放置的。尽管显示了两组立柱，还可以考虑额外的同心组立柱。同样地，尽管各个组中显示了四根立柱，但是在各个组中可以考虑更多或更少的立柱。

在一个实施方式中，本发明的通用电机安装座盖C是设计为接收两个油密封件，一个外部O型圈，和一个中间轴封O型圈。中间轴封O型圈将接收在通用电机安装座盖C的中心贯通开口3中。通用电机安装座盖C包括再设计的底部密封套(bottom gland)4，以延伸和改善用在中间轴密封件中的O型圈，该通用电机安装座盖C包括允许电机在较深的水深和较大的磅/每平方英寸的压力下运行的O型圈。当安装底部密封套4时，该底部密封套4中坐落有O型圈的区域被再设计为脊形，并且包括围绕通用电机安装座盖C的内部周界的唇部5以固定O型圈，从而使该O型圈不会在高压或者较深的水深的情况下移出位置。O型圈将增大至大约90的邵氏硬度。在本发明的一个实施方式中，O型圈是由腈制造的。图7示出了通用电机安装座盖C的底视图。外部O型圈将围绕轮圈J被接纳，如图7所示，当安装电机壳体时，轮圈J是通用电机安装座盖C的底部的与上述电机壳体会合的位置。

在本发明的一个实施例中，通用电机安装座盖C的中心通孔3设计为接收O型圈，该O型圈是当前可获得的"双唇径向轴密封件(Twin Lipped Radial Shaft Seal)"，该双唇径向轴密封件由钢制造、由腈包裹、并带有围绕轴孔直径的在双唇之间的不锈钢径向弹簧。一种上述O型圈当前可获得并且由NAK制造，如NAK部件编号No.8X19X7ADL。该密封件将防止水在低水压(大约1psi＝2.31英尺的深度)和高水压(大约15psi＝34.65英尺的深度)的宽泛范围内进入到有刷直流电机并且在两个位置而非一个位置处提供了电机轴与密封件之间的接触。与现有技术的电机盖连接的现有技术的密封件仅仅在大约2.6psi＝6英尺的深度的低压情况下防止水进入。要注意的是，油密封件通常设计为在低压或者在高压下防止水进入，而不是本发明所提供的在低压和高压两种情况下都能防止水进入。

本发明的另一实施方式采用了额外的改进的电机罐密封件40。在图10-13以及图20-21示出了上述改进的电机罐密封件40。改进的电机罐密封件40具有外密封部44和内密封部42，上述外密封部44具有第一直径，上述内密封部42具有第二直径。内密封部42从外密封部44延伸并且通过中间密封部43连接。外密封部44的直径大于内密封部42的直径。中间密封部43在外密封部44与内密封部42之间具有厚度48。总密封表面41是外密封部44和内密封部42的高度与中间密封部43的厚度48的组合。在优选的实施例中，密封表面41在电机罐凸缘10A的内表面上且在半径向电机罐10内收缩的位置处为大约0.2英寸。在图20中以最小的特征示出了盖C’以更好地图示改进的电机罐密封件40和改进的电机轴50。电机罐10的凸缘较薄且具有缺陷，并且该凸缘缺乏在通过四个螺钉(未示出)组装期间使任何密封件保持在位的表面积。本发明的密封件40允许该密封件40在组装至电机罐10和盖C’的期间保持在位，并由此防止水进入电机。密封件40的楔块46的形状能够在组装时有利地扭曲，因为上述楔块46的形状能够在各个方向上压缩并被挤压以提供更有效/高效的密封，从而当上述密封件40密封在通用电机安装座盖C’的垂直壁部与电机罐10的内部之间时防止水进入，并且对电机罐的冲压和凸缘区域J的机械加工期间引起的半径和尺寸的变化进行补偿。中间密封部48在通用电机安装座盖C’向下紧固在电机罐10上时进行密封。密封件40允许上述装置在游泳池中更深的水下深度使用而不会泄漏。

内密封部42是渐缩的且具有楔块46的截面形状。在优选的实施方式中，在图13中示出了楔块46的角度为大约6度。如图13所示，楔块46的外壁呈一定的角度并且内壁是垂直的。上述楔块46有助于电机安装座C’的密封，该楔块46在轮圈J上配合且穿过现有技术的O型圈的密封表面密封抵靠电机罐10的凸缘区域10A的内壁，由此增强密封件40。外密封部44的直径小于现有技术的机加工密封件的直径，由此允许该外密封部44的压缩并在组装期间提供上述压缩。

如图20-22所示，改进的电机罐密封件40密封在与轴50的轴线垂直且位于电机罐的凸缘区域10A与盖C’之间的平面内。与此同时，楔块46形成与电机轴50的轴线平行的密封。垂直轴线与水平轴线之间的厚度48允许在组装时对改进的电机罐密封件40的密封进行适当的定位。在优选的实施方式中，上述厚度48是0.01英寸。此外，当盖C’紧固时，楔块46压缩并符合电机罐的凸缘10A的内径以提供两倍于现有技术的O型圈的密封能力并允许电机在压力更大的增加的水深处使用。图21示出了当盖C’位于安装位置且密封件40被压缩时上述盖C’与改进的电机罐密封件40和电机罐10相互作用。密封件40会对电机内的缺陷进行补偿，因为在形成电机的冲压加工过程中，该电机的边缘不是完全垂直的，相反地，会在10B处产生具有半径的圆形边缘。图22示出了位于盖C’上而未安装在电机罐10上的、处于未压缩状态的改进的电机罐密封件40。在优选的实施方式中，改进的电机罐密封件40由具有60的邵氏硬度的天然弹性橡胶制成。改进的电机罐密封件40允许经受外部压力的静态密封。通用电机安装座盖C’螺栓连接或附接至与电机罐10一体化的有刷直流泵电机本体，并且上述两个部件形成为用于机器人型游泳池清洁器的完整的泵电机。泵电机的改进的轴50延伸通过安装座盖C’的中心开口并且通过轴承27和密封件26。螺旋桨(在图20中未示出)附接至轴50的远端。

通用电机安装座盖C具有两个过渡凸缘6和7，并且该通用电机安装座盖C现在能够替代图2A-2B中示出的单独的、作为现有技术的盖D以及图1A-1B示出的电机安装座顶部凸缘A或B。本发明的优点在于，各种作为现有技术的电机能够改装至本发明的通用电机安装座盖C，使得改装后的电机能够配合至不同的现有技术的电机壳体内。

通用电机安装座盖C螺栓连接或者附接至有刷直流泵电机本体，并且上述两个部件如图3A-3B所示那样形成一个完整的泵电机10，以用于机器人型游泳池清洁器。泵电机的轴20延伸穿过安装座盖C的中心开口3。螺旋桨35附接至轴20的远端。完整的电机10能够利用第一或者第二组立柱2安装在不同的水池清洁器壳体内。

如图4A-4C所示，本发明的另一个改进在于，与现有技术的安装座相比，该通用电机安装座盖C的中心贯通开口3的深度增加了，这允许通用电机安装座盖C的孔3同时容纳“双唇径向轴密封件”和顶部电机轴承。现有技术的电机顶部D只能容纳顶部电机轴承。

在本发明的另一个实施方式中，不锈钢电机轴将抛光成使其与"双唇径向轴密封件"相互作用和接合，以获得高的抛光处理度，如由塑料工业社团(Society of thePlastic Industries)公布的，SPI#3处理度/11微米至6微米的抛光处理度。这延长了“双唇径向轴密封件”的寿命以防止水进入到电机。

本发明的另一实施方式采用了改进的电机罐轴50。在图14-20示出了上述改进的电机罐轴50。改进的电机轴50具有头部部段51和本体部段53。头部部段51的截面小于本体部段53的截面。在一实施方式中，本体部段53的直径为大约0.315英寸，头部部段51的直径为大约0.236英寸。头部部段51具有切口56，该切口56允许电机轴50与螺旋桨或齿轮协作配合并且通过电机驱动。在一个实施方式中，整个改进的电机轴50镀有316不锈钢。

本体部段53具有第一端部和第二端部。本体部段53的第一端部邻接头部部段51。密封区域52从本体部段53的第一端部向第二端部延伸。在优选的实施方式中，上述密封区域52的长度为大约0.5英寸。密封区域52被电镀以有助于将改进的电机轴50密封至电机安装座盖C’。密封件26位于电机轴50的密封区域52与电机之间的接触点处。上述密封件在上文中进行了描述，并且在优选的实施方式中，上述密封件为“双唇径向轴密封件”26。在一个实施方式中，密封区域52镀有4-8RMS(处理度)抛光的硬铬镀层并且该镀层的厚度为大约0.004英寸。在一个实施方式中，密封区域占电机轴的本体部段的20％-25％。在另一个实施方式中，整个改进的电机轴50能够镀有相同的材料。当组装时，改进的电机轴50的本体部段53的第二端部接合电机(未示出)并且通过电机驱动。电机使改进的电机轴50旋转以使该电机轴50在电机轴承和“双唇径向轴密封件”26内运动。恒定旋转会使轴50、“双唇径向轴密封件”26以及电机的轴承27之间的密封磨损。电机轴50的密封区域52防止上述密封磨损变薄并且防止水进入电机内。

图5示出了本发明的另一个涉及在通用电机安装座盖C中安装电子元件的实施方式，其中，在通用电机安装座盖C内定位的灌封盒(potting box)区域G能够作为灌封盒的一个隔墙。

图6示出了本发明的利用通用电机安装座盖C来进行线缆安装的一个实施方式。如何将线缆埋入环氧树脂床的方法是：首先，线缆从线缆孔12向上弯曲90度，其次，两个导体弯折和上升而90度朝外离开环氧树脂床，由此最大化环氧树脂的强度，以防止水通过电线护套的内部和通过通用电机安装座盖C的线缆孔12入口进入到电机。在环氧树脂浇注之前弯曲线缆也将防止水进入到在通用电机安装座盖C内的电线护套内，并且防止水回馈或回流远离通用电机安装座盖C的线缆孔12，并且防止破坏其他的电子元件、电线、其他电源接头和连接器。

图7示出了利用也在图5和6中示出的通用电机安装座盖C进行线缆安装时通常的灌封盒位置G。

改进的装置也消除了现有技术的电机顶部盖子D中所需的和如图8所示的对中间顶端脊部的小O型密封圈H的需求。

图9示出了本发明的通用电机安装座盖C的另一个优点。具有中心贯通开口3的通用电机安装座盖C接收在穿过该中心贯通开口3的电机轴20。一旦电机轴20被插入，附带的部件也可进行安装。许多水池清洁器现在利用压力清洁器，该压力清洁器由叶轮25和叶轮盖30组成。为了压力清洗装置工作，叶轮随着电机轴20旋转。叶轮盖30保持固定。叶轮盖30具有一对对置的套，其可以套装在通用电机安装座盖C的两根立柱上，以将其保持在适当位置。一旦叶轮盖30安装好，那么螺旋桨35插入到电机轴20的远端上。

图示和描述的本发明的特征是优选的实施方式。因此，应当理解的是，附带的权利要求是用于涵盖在权利要求的精神之内的没有实质性差异的未预料的实施方式的。

Claims (10)

1.一种电机罐密封件，所述密封件用于将电机安装座密封至电动水池清洁器内的电机罐，所述密封件包括：

a)外密封部，所述外密封部具有第一直径；

b)内密封部，所述内密封部具有第二直径；以及

c)中间密封部，所述中间密封部连接所述外密封部和所述内密封部；

其中，所述第一直径大于所述第二直径，并且所述内密封部向该内密封部的远端渐缩。

2.如权利要求1所述的电机罐密封件，其特征在于，所述内密封部具有内壁和外壁，所述内壁从所述中间密封部垂直延伸，所述外壁向所述内密封部的所述远端渐缩以使所述内密封部的截面形状为楔形。

3.如权利要求1所述的电机罐密封件，其特征在于，外壁以6度的角度渐缩。

4.一种通用装置，所述通用装置用于封盖和安装电动水池清洁器壳体内的电机，所述装置包括：

基部，所述基部具有边缘、第一表面、第二表面以及中心贯通开口；

至少第一组和第二组大致筒形的立柱，每根所述立柱具有弧形表面并且从所述基部的所述第一表面大致垂直地延伸，所述第一组立柱适配成接合水池清洁器的第一尺寸壳体，所述第二组立柱替代地适配成接合水池清洁器的第二尺寸壳体，其中，所述第一组立柱和所述第二组立柱分别包括至少两根立柱；

所述第一组立柱从所述基部的所述第一表面邻近所述边缘延伸，所述第一组立柱限定有第一占有区域；

所述第二组立柱从所述基部的所述第一表面延伸，并且所述第二组立柱的每根立柱与所述第一组立柱的对应的立柱邻接，其中，所述第一组立柱的每根立柱的所述弧形表面的一部分与所述第二组立柱的每根对应的立柱的所述弧形表面的一部分邻接，所述第二组立柱限定有小于所述第一占有区域的第二占有区域；

轮圈，所述轮圈从所述第二表面延伸；以及

位于所述轮圈上的电机罐密封件，所述密封件包括：

a)外密封部，所述外密封部具有第一直径；

b)内密封部，所述内密封部具有第二直径；以及

c)中间密封部，所述中间密封部连接所述外密封部和所述内密封部；

其中，所述第一直径大于所述第二直径，并且所述内密封部向该内密封部的远端渐缩。

5.一种电机轴，所述电机轴包括：

头部部段；以及

本体部段，所述本体部段具有第一端部和第二端部，所述本体部段的所述第一端部邻接所述头部部段；

从所述本体部段的所述第一端部向所述第二端部延伸有密封区域；

其中，所述密封区域镀有硬铬。

6.如权利要求5所述的电机轴，其特征在于，所述密封区域镀有4-8RMS抛光的硬铬镀层。

7.如权利要求5所述的电机轴，其特征在于，所述密封区域占所述本体部段的20％-25％。

8.如权利要求5所述的电机轴，其特征在于，整个所述电机轴镀有硬铬。

9.如权利要求5所述的电机轴，其特征在于，所述密封区域镀至大约0.004英寸的厚度。

10.一种通用装置，所述通用装置用于封盖和安装电动水池清洁器壳体内的电机，所述装置包括：

清洁器壳体，所述壳体包括：

基部，所述基部具有边缘、第一表面、第二表面以及中心贯通开口；以及

至少第一组和第二组大致筒形的立柱，每根所述立柱具有弧形表面并且从所述基部的所述第一表面大致垂直地延伸，所述第一组立柱适配成接合水池清洁器的第一尺寸壳体，所述第二组立柱替代地适配成接合水池清洁器的第二尺寸壳体，其中，所述第一组立柱和所述第二组立柱分别包括至少两根立柱；

所述第一组立柱从所述基部的所述第一表面邻近所述边缘延伸，所述第一组立柱限定有第一占有区域；

所述第二组立柱从所述基部的所述第一表面延伸，并且所述第二组立柱的每根立柱与所述第一组立柱的对应的立柱邻接，其中，所述第一组立柱的每根立柱的所述弧形表面的一部分与所述第二组立柱的每根对应的立柱的所述弧形表面的一部分邻接，所述第二组立柱限定有小于所述第一占有区域的第二占有区域；

轴密封件，所述轴密封件位于所述中心贯通开口内，并且所述中心贯通开口的尺寸设定并适配成接收电机轴，所述轴密封件包括：

头部部段；以及

本体部段，所述本体部段具有第一端部和第二端部，所述本体部段的所述第一端部邻接所述头部部段；

从所述本体部段的所述第一端部向所述第二端部延伸有密封区域；

其中，所述密封区域镀有硬铬。