CN114207289A - 泵总成 - Google Patents

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Abstract

一种用于将开水泵送到饮用水分配系统中的分配器的泵总成(10)，泵总成(10)包括：泵壳体(20)，具有用于开水的入口(22)和被布置成与入口(22)流体连通的出口(24)；叶轮(30)，设置在泵壳体(20)中，用于围绕中心轴线(23)旋转，以将水从入口(22)推动到出口(24)，其中入口(22)被布置在中心轴线(23)上；以及引导器(40)，被布置在泵壳体(20)的入口(22)中并且与叶轮(40)可操作地连接，用于与叶轮(40)一起围绕中心轴线(23)旋转，以将入口(22)处的水引向叶轮(30)并提高入口压力。

Description

泵总成
技术领域
本发明涉及一种用于饮料分配系统的泵总成，尤其是用于分配烧开的饮用水的分配系统的泵总成。
因此，本发明被特别设计成用于饮用水分配系统，并且在此示例性上下文中将便于描述本发明。然而，应当理解，本发明并不限于这一特定应用。
背景技术
泵(诸如，离心泵)是众所周知的用于移动或输送液体的机械设备。在离心泵中，旋转的叶轮通过通常布置在其旋转轴线上或附近的泵的入口吸入液体，并使液体径向向外加速进入泵的蜗壳室或外壳，然后由此通过出口排出，从而将叶轮的旋转动能转化为流体动能。
但是，泵送温度接近沸点的液体可能会涉及以下问题：由于液体暴露于泵的入口侧或吸入侧的压力降低，因此液体在泵内发生相变。被泵送到气相的液体在泵内部的相变会导致气蚀，继而降低泵的效率和功效，还会损坏叶轮。因此，如果出现明显的气蚀现象，则可能会影响泵的性能，从而导致体积通量下降，流速不一致，以及潜在性损坏。
因此，本发明的目的在于提供一种新的或改进的泵总成，用于在水分配系统中泵送烧开的饮用水。
发明内容
根据一个方面，本发明提供一种泵总成，用于将开水泵送到饮用水分配系统中的分配器。所述泵总成包括泵壳体，所述泵壳体具有用于开水的入口和被布置成与所述入口流体连通的出口。所述泵总成还包括设置在所述泵壳体中的叶轮，用于围绕中心轴线旋转，以将水从所述入口推动到所述出口。就这一点而言，所述入口被布置在所述中心轴线上。所述泵总成还包括引导器，所述引导器被布置在所述泵壳体的入口中并与所述叶轮可操作地连接，以与其一起围绕所述中心轴线旋转，以将所述入口处的水引向所述叶轮。所述引导器的作用是增加入口压力，并以此方式减少了水被所述叶轮泵送时发生相变的机会，从而减少或避免在所述泵的运行过程中发生气蚀现象。
在优选的实施例中，所述叶轮和所述引导器安装在公共轴上。所述轴优选地由抛光的工程陶瓷构成。
在优选的实施例中，所述引导器包括：大体上细长的杆，其沿着所述中心轴线远离所述叶轮延伸到所述入口中；以及至少一个叶片或桨叶，其以螺旋或带螺纹的形式在杆的外周上延伸。所述引导器可以包括：在细长杆的外周上以螺旋或螺纹的形式延伸的多个叶片或桨叶；例如，所述引导器可以包括围绕细长杆的外周延伸的一对螺旋叶片或桨叶。所述引导器的至少一个叶片或桨叶呈螺旋或螺纹形的形式，作用在于将所述入口中的水推向所述叶轮并使其进入所述叶轮。引导器杆的上游端通常终止于锥形或圆形的盖或鼻部，以促进通过所述入口的层流。
在优选的实施例中，所述入口包括导管，所述导管具有基本上笔直的长度，此长度是其内径的至少五倍，更优选地是其内径的至少六倍，并且可选地甚至更长。这一长度的入口导管通过为水提供足够的直行长度而起到促进层流通过并沿着所述入口移动的作用。所述入口导管的内径优选地在约5mm至15mm的范围内，并且更优选地为约10mm。
在优选的实施例中，所述叶轮包括用于安装在所述轴上的中心毂和用于将水从所述入口离心地推动到所述出口的多个径向延伸的轮叶。所述轮叶中的每一个的径向最内边缘优选地从所述叶轮的中心毂径向向外，或远离所述叶轮的中心毂间隔开。已经发现这种构型可以产生令人惊讶的良好泵送性能。优选地，所述轮叶中的每一个在轴向上的高度或深度沿着轮叶的长度或范围在径向上从其径向最内边缘到径向最外边缘减小或逐渐减小。令人惊讶的是，这种构型还可以促进流速的增加和性能的改进。
在优选的实施例中，所述叶轮由耐热聚合物构成，以提高热稳定性。所述叶轮的直径优选地在约20mm至40mm的范围内，更优选地为约30mm。
在优选的实施例中，所述泵总成包括电动机，所述电动机附接到所述泵壳体，用于驱动所述引导器和所述叶轮的旋转。就这一点而言，优选地将所述电动机设置为无刷感应电动机。所述泵总成的轴优选地被刚性地固定到所述电动机的转子，以与其一起旋转。
在优选的实施例中，所述泵总成包括轴承设备，用于支撑所述轴在所述中心轴线上旋转。
在优选的实施例中，所述叶轮被设计成以在约6000-8000转/分钟(rpm)范围内的速度，优选地在约7000-7500rpm范围内的速度旋转，以保持合适的流出所述分配器的流速。
因此，在特别优选的实施例中，本发明提供了一种泵总成，所述泵总成用于将温度高于96℃的水泵送到通风的饮用水分配系统中的分配器。所述泵总成包括具有水入口和与所述入口流体连通的出口的泵壳体。所述泵总成还包括叶轮，所述叶轮设置在所述泵壳体中，用于在约6000-8000转/分钟(rpm)范围内的空载速度下围绕中心轴线旋转，以将水从所述入口推动到所述出口。就这一点而言，所述入口被布置在所述中心轴线上。所述泵总成还包括引导器，所述引导器被布置在所述泵壳体的入口中并与所述叶轮可操作地连接，以与其一起围绕所述中心轴线旋转，以将所述入口处的水引向所述叶轮并提高入口压力。以此方式，所述引导器包括：细长杆，其沿轴向远离所述叶轮延伸到所述入口中；以及一对叶片或桨叶，以螺旋或螺纹的形式在杆的外周上延伸。所述叶轮和所述引导器安装在公共的陶瓷轴上。
根据又一方面，本发明提供了一种用于分配烧开的饮用水的分配系统，所述系统包括上述本发明的各个方面或实施例中的任一者的泵总成。
附图说明
为了更完整地理解本发明，在下面的描述中参考附图更详细地解释了本发明的示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：
图1是根据优选的实施例的泵总成的立体图；
图2是图1的泵总成的照片，示出了装配在泵总成的入口导管上的硅胶弯头；
图3是图1的泵总成的示意性主视图，其中泵总成的泵壳体被去除，以示出泵总成的叶轮和引导器；
图4是叶轮和引导器的立体图；
图5是示出安装在公共轴上的叶轮和引导器的主视图；
图6是沿着图5的线D-D截取的引导器、叶轮以及轴的截面图。
图7是穿过图1的泵总成的纵向截取的剖视图；
图8是图1的泵总成的立体图，示出了硅胶弯头装配在入口上；
图9是根据另一实施例的安装在轴上的叶轮和引导器的正视图；
图10是图9的叶轮、引导器以及轴的侧视图；
图11是沿着图9的线E-E截取的引导器的详细截面图；
图12是沿着图10的线F-F截取的引导器的详细截面图；以及
图13是图9的叶轮、引导器以及轴的分解部件视图。
将附图包括在内是为了提供对本发明的进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图示出了本发明的特定实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。本发明的其他实施例和本发明的许多附带优点将变得容易理解，因为通过参考以下详细描述，它们将变得更好理解。
应当理解，在商业上可行的实施例中可能有用或必需的普通和/或充分理解的元件未必被描绘，以便于对实施例进行更摘要的图示。附图的元素不必相对于彼此按比例示出。还应理解，可以以发生的特定顺序来描述或描绘方法的实施例中的某些动作和/或步骤，而本领域技术人员将理解，实际上不需要关于序列的这种特定性。
具体实施方式
如在本说明书中所使用的，将理解的是，“开水”总体是指处于或接近其沸点的水。在优选的实施例中，水的温度在约96℃-99℃的范围内。
参考附图，示出了根据本发明的优选的实施例的泵总成10。泵总成10适于与通风的饮用水分配系统(未示出)一起使用，以将开水泵送到饮用水分配系统中的分配器(未示出)。优选地，泵总成10被构造成用于泵送温度为约98℃的水。
特别参考图1，泵总成10包括泵壳体20，泵壳体20具有用于开水的入口导管22和被布置成与入口导管22流体连通的出口导管24。入口导管22和出口导管24均具有各自的纵向延伸的中心轴线23、25。泵壳体20由耐热聚合物构成，用于在开水的泵送操作过程中保持热稳定性。
参考图2，硅胶弯头26形式的硅胶管(tubing)被构造成装配在入口导管22上，使得入口导管22被布置成与被构造成存储开水的罐(未示出)流体连通。硅胶弯头26的装配的笔直部分与入口导管22一起限定了基本上笔直的长度L，此长度为入口导管22的内径的至少五倍，并且优选地为入口导管22的内径的六倍，以促进通过入口导管22的层流。在优选的实施例中，入口导管22的内径优选地在约5mm至15mm的范围内，更优选地为约10mm。入口导管22的外径优选地在约10mm至15mm的范围内，更优选地为约13mm。如图1中最佳描绘的，围绕入口导管22的开口端的末端部分形成唇缘28，唇缘28优选地具有约4mm的轴向宽度和约14mm的外径，硅胶弯头26的笔直部分牢固地装配在其上。
再次参考图1，泵壳体20的出口导管24被布置成使其中心轴线25基本上垂直于入口导管22的中心轴线23并且与入口导管22的中心轴线23偏置。出口导管24的内径优选地在约5mm至10mm的范围内，更优选地为约6mm。硅胶管(未示出)被构造成装配在出口导管24上，使得出口导管24被布置成与饮用水分配系统中的分配器流体连通。在优选的实施例中，出口导管24的笔直的长度在约15mm至25mm的范围内，更优选地为约18mm，并且外径在约5mm至15mm的范围内，更优选地为约9mm。围绕出口导管24的开口端的末端部分形成唇缘29，唇缘29优选地具有约5mm的轴向宽度和约10mm的外径，硅胶管牢固地装配在其上。
特别参考图3，泵总成10包括叶轮30，叶轮30设置在泵壳体20中，用于围绕中心轴线(即入口导管22的中心轴线23)旋转，以将水从入口导管22推动到出口导管24。泵壳体20的设置有叶轮30的部分优选地限定了圆柱形腔室32，圆柱形腔室32的外径在约15mm至45mm的范围内，更优选地为约31mm。就这一点而言，入口导管22和出口导管24优选地与泵壳体20的限定圆柱形腔室32的部分一体地形成。
特别参考图4，叶轮30具有中心毂34，用于安装在由陶瓷构成的轴36上(图5所示)。叶轮30包括多个径向延伸的轮叶38，用于将水从入口导管22离心地推动到出口导管24。轮叶38中的每一个的径向最内边缘从叶轮30的中心毂34径向向外，或远离叶轮30的中心毂34间隔开，优选地与中心毂34间隔约4mm。轮叶38中的每一个在轴向上的高度或深度在径向上从其径向最内边缘到径向最外边缘减小或逐渐减小，即，高度从约12mm减小到6mm。轮叶38中的每一个远离旋转的切向向后弯曲。如同泵壳体20一样，叶轮30也由耐热聚合物构成，并且直径在约20mm至40mm的范围内，优选地为约30mm。
特别参考图3至图5，泵总成10还包括引导器40，引导器40被布置在泵壳体20的入口导管22中并且安装在叶轮30上游的陶瓷轴36上。引导器40包括大体上细长的杆，其沿着入口导管22的中心轴线23远离叶轮30延伸到入口导管22中。在优选的实施例中，细长杆的纵向长度在约10mm至20mm的范围内，优选地为约15mm。细长杆的下游部分与从叶轮30的中心毂34延伸的部分刚性地键接，使得引导器40与叶轮30一起围绕入口导管22的中心轴线23旋转，以将入口导管22处的水引向叶轮30并增加入口压力。细长杆具有至少一个叶片或桨叶42，优选地为两个叶片或桨叶，其以螺旋或螺纹的形式在引导器杆的外周上延伸。引导器杆的上游端终止于锥形或圆形的盖或鼻部44，以促进通过入口导管22的层流。如图11和图12所示，根据另一实施例的鼻部44'包括夹具适配器部分45，以使得鼻部44'能够安装到轴36。
参考图7，泵总成10还包括电动无刷感应电动机50，电动无刷感应电动机50具有通过螺钉54(图2所示)附接到泵壳体20的壳体52，螺钉54可螺纹接合在电动机壳体52和泵壳体20上相应的对准的螺孔56中。电动机50驱动叶轮30和引导器40的旋转。以此方式，叶轮30和引导器40在其上旋转的陶瓷轴36通过夹具固位器或其他固定装置被刚性地固位在电动机50的转子53上，以与其一起旋转。为了促进陶瓷轴36的旋转，泵总成10包括轴承55，陶瓷轴36的端部插入轴承55中，以使陶瓷轴36支撑在入口导管22的中心轴线23上。就这一点而言，叶轮30(和引导器40)被设计成以在约6000-8000转/分钟(rpm)范围内，优选地在约7000-7500rpm范围内，且更优选地在7300rpm±5％范围内的速度旋转(无负载)。
根据优选的实施例，电动机壳体52具有约43mm的轴向长度和约37mm的外径。通过这种布置，泵总成10的总重量在约150g至250g的范围内。
尽管本文中图示和描述了本发明的特定实施例，但是本领域普通技术人员将理解，存在多种替代和/或等效实施方式。应当理解，一个或多个示例性实施例仅是示例，并不旨在以任何方式限制范围、适用性或构型。而是，前述概述和详细描述将为本领域技术人员提供用于实施至少一个示例性实施例的便利路线图，应理解，可以对示例性实施例中描述的元件的功能和布置进行各种改变，而不背离所附权利要求书及其合法等同物中所规定的范围。通常，本申请旨在覆盖本文讨论的特定实施例的任何改型或变型。
还应当理解，在本文中，术语“包含(comprise)”、“包含(comprising)”、“包括(include)”、“包括(including)”、“含有(contain)”、“含有(containing)”、“具有(have)”、“具有(having)”以及它们的任何变型预期以包括性(即非排他性)的意义理解，使得本文描述的过程、方法、设备、装置或系统不限于所叙述的那些特征或部件或元件或步骤，而是可以包括未明确列出的或此类过程、方法、制品或装置固有的其他元件、特征、部件或步骤。此外，除非另有明确说明，否则本文中使用的词语“一个(a)”和“一个(an)”应理解为表示一个或多个。此外，词语“第一”、“第二”等仅用作标签，并不旨在对其对象施加数值要求或确定重要性的某种等级。

Claims (15)

1.一种泵总成，用于将开水泵送到饮用水分配系统中的分配器，所述泵总成包括：
泵壳体，具有用于所述开水的入口和被布置成与所述入口流体连通的出口；
叶轮，设置在所述泵壳体中，用于围绕中心轴线旋转，以将所述水从所述入口推动到所述出口，其中所述入口被布置在所述中心轴线上；以及
引导器，被布置在所述泵壳体的入口中，并且与所述叶轮可操作地连接，以与所述叶轮一起围绕所述中心轴线旋转，以将所述入口处的水引向所述叶轮并提高入口压力。
2.根据权利要求1所述的泵总成，其中所述叶轮和所述引导器安装在由陶瓷构成的公共轴上。
3.根据权利要求1或2所述的泵总成，其中所述引导器包括：大体上细长的杆，其沿着所述中心轴线远离所述叶轮延伸到所述入口中；以及至少一个叶片或桨叶，以螺旋或螺纹的形式在杆的外周上延伸。
4.根据前述权利要求中任一项所述的泵总成，其中所述引导器杆的上游端终止于锥形或圆形的盖或鼻部，以促进通过所述入口的层流。
5.根据前述权利要求中任一项所述的泵总成，其中所述入口是导管，所述导管的基本上笔直的长度是其内径的至少五倍，并且优选地为其内径的至少六倍；并且其中，所述入口导管的内径优选地在约5mm至15mm的范围内，更优选地为约10mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的泵总成，其中所述叶轮具有用于安装在所述轴上的中心毂和用于将所述水从所述入口离心地推动到所述出口的多个径向延伸的轮叶，其中所述轮叶中的每一个的径向最内边缘从所述叶轮的中心毂径向向外或远离所述叶轮的中心毂间隔开。
7.根据权利要求6所述的泵总成，其中所述轮叶中的每一个在轴向上的高度或深度在径向上从其径向最内边缘到径向最外边缘减小或逐渐减小。
8.根据前述权利要求中任一项所述的泵总成，其中所述叶轮由耐热聚合物构成，并且直径在约20mm至40mm的范围内，优选地为约30mm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的泵总成，还包括附接到所述泵壳体以驱动所述引导器和所述叶轮旋转的电动机，特别是无刷感应电动机。
10.根据权利要求9所述的泵总成，其中所述轴被刚性地固定到所述电动机的转子，以与其一起旋转。
11.根据权利要求9或10所述的泵总成，还包括用于使所述轴支撑在所述中心轴线上的轴承设备。
12.根据前述权利要求中任一项所述的泵总成，其中所述叶轮被设计成以在约6000-8000转/分钟(rpm)范围内，优选地在约7000-7500rpm范围内的空载速度旋转。
13.根据前述权利要求中任一项所述的泵总成，其中所述泵总成被构造成用于泵送温度约为98℃的水。
14.一种用于将温度高于96℃的水泵送到通风的饮用水分配系统中的分配器的泵总成，所述泵总成包括：
泵壳体，具有水入口和与所述入口流体连通的出口；
叶轮，设置在所述泵壳体中，用于以在约6000-8000转/分钟(rpm)范围内的空载速度围绕中心轴线旋转，以将所述水从所述入口推动到所述出口，其中，所述入口被布置在所述中心轴线上；
引导器，被布置在所述泵壳体的入口中，并且与所述叶轮可操作地连接，以与所述叶轮一起围绕所述中心轴线旋转，以将所述入口处的水引向所述叶轮并提高入口压力，其中，所述引导器包括：细长杆，所述细长杆沿轴向远离所述叶轮延伸到所述入口中；以及一对叶片或桨叶，所述叶片或桨叶以螺旋或螺纹的形式在杆的外周上延伸；
其中，所述叶轮和所述引导器安装在公共的陶瓷轴上。
15.一种用于分配烧开的饮用水的分配系统，所述系统包括根据前述权利要求中任一项所述的泵总成。
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