一种叶轮组件及包含其的水泵的制作方法

1.本实用新型涉及水泵设计技术领域，尤其涉及一种叶轮组件及包含其的水泵。


背景技术：

2.叶轮组件由叶轮轴1和叶片15组成(如图1所示)，叶轮轴与电机轴铆接，电机轴由启动腔联轴器带动转动，而后电机轴带动叶片转动。现有技术的叶片均为形状如梯形或方形，而叶片的最大高度往往占据叶轮轴大半的长度，因此叶片面积较大，导致叶片占用水泵出水口空间较大，叶片与液体接触的面积较大，从而产生的震动较大，并且叶轮转动时，若有异物进入会存在向心力不足情况，导致异物无法完全排出。
3.另外，电机在排水过程中，叶轮会向叶轮轴轴向方向窜动，叶轮高出电机壳外端面一定高度。此时，叶轮与电机壳外端面就会产生一定的间隙，间隙的产生容易导致异物从间隙进入转子腔，导致转子转动产生噪音。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术的叶轮组件叶片的最大高度往往占据叶轮轴大半的长度，导致叶轮转动时震动较大且异物难以排出的技术问题，本实用新型提供了一种叶轮组件及包含其的水泵来解决上述问题。
5.本实用新型提出一种叶轮组件，包括叶轮轴、固定于叶轮轴外周的叶轮盘以及圆周阵列布置于叶轮轴外周的若干主叶片，所述主叶片的一端与叶轮轴外表面连接且主叶片位于叶轮盘朝向水泵中出水口的端面上；令所述主叶片的最大高度为h1，最低高度为h2，主叶片朝向叶轮盘的表面至叶轮轴上靠近出水口的端面之间的距离为h，主叶片的圆周阵列直径为d，则满足如下条件：h1： h＝1/5～1/3；h2：d＝0.2～0.8。
6.进一步的，所述主叶片沿叶轮轴的径向向外延伸，所述叶轮盘的直径d大于主叶片的圆周阵列直径d。
7.进一步的，所述叶轮盘上背对主叶片的一端设有若干副叶片，所述副叶片靠近所述叶轮盘的外缘设置。
8.进一步的，所述叶轮盘位于叶轮轴的轴向一端，且叶轮轴靠近叶轮盘的一端具有连接水泵中电机轴的安装孔。
9.进一步的，所述叶轮轴位于安装孔的外周设有环形挡圈，所述环形挡圈的直径小于水泵中电机壳的内径；且环形挡圈的轴向端面凸出所述副叶片的轴向端面。
10.进一步的，所述副叶片的外端与叶轮盘的外缘贴合，副叶片的径向长度为 3mm～5mm。
11.进一步的，所述主叶片的数量为4片或5片或6片或8片或9片或10片。
12.本实用新型还提出一种水泵，包括水泵壳、电机和以上所述的叶轮组件，叶轮组件的叶轮轴与电机的电机轴固定连接，水泵壳中设有与叶轮组件连通的进水口和出水口。
13.进一步的，所述电机包括与水泵壳固定连接的电机壳，所述水泵壳与电机壳的外
端面围成容纳叶轮组件的叶轮腔，电机壳的外端面设有容纳叶轮盘的凹槽，所述凹槽的直径与叶轮盘的直径差为0.1mm～0.15mm。
14.进一步的，所述电机还包括定子组件、转子组件，转子组件的轴向两端分别通过上轴承和下轴承与电机壳转动连接，所述转子组件的注塑体轴向长度l 与上轴承和下轴承的端面距离m满足如下关系：m-l＝0-1.8mm。
15.本实用新型的有益效果是：
16.(1)本实用新型所述的叶轮组件及包含其的水泵，主叶片最大高度减小，叶轮轴在出水口处成光轴结构，叶轮轴与叶片的相对长度增加，叶轮转动时，更易产生向心力，使水中的异物聚集在叶轮轴附近，并通过出水口排出，具有较好的排放异物的效果。
17.(2)本实用新型所述的叶轮组件及包含其的水泵，通过降低主叶片的最大高度，并且调整主叶片最低高度与直径的比例，在满足水泵流量和扬程的基础上，叶片面积较现有技术方案减小30％到80％，直接减小了叶轮组件与液体的接触面积，减小了摩擦力，有效的降低了叶轮组件转动带来的噪音。
18.(3)本实用新型所述的叶轮组件及包含其的水泵，通过副叶片和环形挡圈的配合对电机轴进行全面保护，避免电机轴受到排水挠度而断裂。
19.(4)本实用新型所述的叶轮组件及包含其的水泵，通过控制转子组件的轴向窜动量，避免叶轮盘凸出电机壳外端面，降低异物进入转子腔的可能。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
21.图1是现有技术中的叶轮组件示意图；
22.图2是本实用新型所述的叶轮组件的立体图(从上向下看)；
23.图3是本实用新型所述的叶轮组件的立体图(从下向上看)；
24.图4是图2的主视图；
25.图5是图4的a-a向剖视图；
26.图6是本实用新型所述水泵中电机壳的示意图；
27.图7是本实用新型所述水泵的具体实施方式的示意图(水泵壳未显示)；
28.图8是本实用新型所述水泵的具体实施方式的示意图；
29.图9是叶片最低高度和噪音关系表。
30.图中，1、叶轮轴，101、环形挡圈，2、叶轮盘，3、主叶片，4、电机轴， 5、安装孔，6、副叶片，7、水泵壳，8、叶轮组件，9、电机壳，10、出水口， 11、泄压孔，12、凹槽，13、注塑体，14、上轴承，15、叶片，16、下轴承。
具体实施方式
31.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
32.本实用新型以水泵的轴向为上下方向，其中靠近电机的一端为下方，靠近泵腔的
一端为上方。
33.实施例一
34.如图2-图8所示，一种叶轮组件，包括叶轮轴1、固定于叶轮轴1外周的叶轮盘2以及圆周阵列布置于叶轮轴1外周的若干主叶片3，叶轮盘2为圆盘形结构，叶轮盘2将主叶片3连接为一体，具有提高主叶片3的强度和旋转时的稳定性的作用。主叶片3的一端与叶轮轴1外表面连接且主叶片3位于叶轮盘2 朝向水泵中出水口10的端面上；令主叶片3的最大高度为h1，最低高度为h2，主叶片3朝向叶轮盘2的表面至叶轮轴1上靠近出水口10的端面之间的距离为 h，即主叶片3的下表面与叶轮轴1的上端面距离为h，主叶片3的圆周阵列直径为d，则满足如下条件：h1：h＝1/5～1/3；h2：d＝0.2～0.8。
35.与现有技术相比，本实用新型的叶轮轴1上端面具有超过2/3的光轴段，直接扩大了水泵出水口10的排放空间约30％到80％，叶轮转动时，更易产生向心力，使水中的异物聚集在叶轮轴1附近，并通过出水口10排出，具有较好的排放异物的效果。
36.主叶片3直径d影响扬程，主叶片3直径越大，扬程越高，反之扬程越低。主叶片3最低高度h2和主叶片3数量影响流量，主叶片3最低高度越大，数量越多，流量越大，反之流量越小。在扬程和流量满足性能要求的条件下，就要求总的主叶片3面积尽量减小，总的主叶片3面积与主叶片3直径与主叶片3 最低高度和叶片数量有关，本方案主叶片3最低高度h2和主叶片3直径d的比值范围在0.2到0.8之间，优选值为0.25，当主叶片3最低高度h2和主叶片3 直径d的比值为0.25时，主叶片3最低高度h2较低，减小了叶轮组件8与液体的直接接触面积，降低了叶轮组件8转动的阻力，提高了叶轮组件8转动的稳定性，有利于减小叶轮组件8转动产生的噪音。图9所示为叶片最低高度和噪音关系表，从图9中可以看出叶片最低高度降低对降低叶轮产生的噪音起到有益的影响。
37.主叶片3的内端面与叶轮轴1连接，外端面优选沿叶轮轴1的径向向外延伸，这样可以使主叶片3受力均衡，主叶片3的外端面可以延伸至叶轮盘2的外缘，为减小主叶片3的受力，本实施例中叶轮盘2的直径d大于主叶片3的圆周阵列直径d，叶轮组件8转动时，流体压力均匀分布到叶轮盘2和主叶片3 上，有效减小了主叶片3受到的流体压力且使其受力均匀，从而降低了叶轮组件8的晃动，减小了叶轮组件8晃动带来的噪音。叶轮盘2上通常具有具备泄压功能、成45
°
角距等距分布的泄压孔11。泄压孔11可以有效地减小叶轮盘2 上受到的流体压力。
38.主叶片3可以为梯形、弧形或者其他不规则形状，只要满足上述高度要求即可。
39.主叶片3数量可以为4片或5片或6片或8片或9片或10片，优选为6片。叶片数量增多，在半水半气条件下，则增大了叶片与液体接触面积和叶片与气体接触面积均等的概率，叶轮转动更平稳，噪音更小。叶片面积一定时，选用六叶片相比四叶片和五叶片使叶片数增加，叶片最低高度降低，叶片直径较大。在半水半气条件下，叶轮转动时，叶片与液体接触面积和叶片与气体接触面积均等概率增大，叶轮转动更平稳，噪音更小，且相比六叶片数以上的叶片数更省材料，制作成本更低。
40.叶轮轴1与电机轴4通常为铆接固定，为增加固定连接面，叶轮轴1的下端面设有连接水泵中电机轴4的安装孔5。叶轮轴1的轴向两端均可以凸出叶轮盘2端面，本实施例将叶轮盘2设置在叶轮轴1的下端，也就是安装孔5所在端。
41.实施例二
42.在实施例一的基础上，叶轮盘2上背对主叶片3的一端设有若干副叶片6，副叶片6靠近所述叶轮盘2的外缘设置。
43.如图3和图8所示，叶轮盘2的背面具有45
°
角等距分布的副叶片6。叶片旋转时，由叶轮组件8中心到叶片边缘的受力方向向叶轮组件8中心收拢，这样叶轮组件8高速旋转排水时，叶轮组件8围绕中心轴的排水挠度变小，并且每个主叶片3和副叶片6的受力平衡，不容易造成叶轮组件8晃动排水，从而降低了排水噪音。副叶片6尺寸不能过大，避免占用过多叶轮腔空间，作为优选的，副叶片6的外端与叶轮盘2的外缘贴合，副叶片6的径向长度为 3mm～5mm。
44.实施例三
45.本实用新型由于叶轮组件旋转时向心力增加，叶轮轴1和电机轴4受到的排水挠度也增加，为降低排水挠度对电机轴4的影响，避免电机轴4与叶轮轴1 的连接部位受剪切力断裂，本实施例在实施例二的基础上作如下进一步改进：叶轮轴1位于安装孔5的外周设有环形挡圈101，环形挡圈101的直径小于水泵中电机壳9的内径；且环形挡圈101的轴向端面凸出副叶片6的轴向端面。此时环形挡圈101的轴向长度可以增加，可以完全保护位于泵腔内的电机轴4。
46.实施例四
47.一种水泵，包括水泵壳7、电机和以上所述的叶轮组件8，叶轮组件8的叶轮轴1与电机的电机轴4固定连接，水泵壳7中设有与叶轮组件8连通的进水口和出水口10。叶轮组件8由电机轴4带动旋转，从而使液体由进水口吸入水泵，并由出水口10排出。所述电机包括与水泵壳7固定连接的电机壳9，水泵壳7与电机壳9的外端面围成容纳叶轮组件8的叶轮腔，为提高水泵的排异性能，作为优选的，如图5、图6和图8所示，电机壳9的外端面设有容纳叶轮盘 2的凹槽12，凹槽12与叶轮盘2间隙配合，且凹槽12的内壁与叶轮盘2的外表面近似平行。虽然叶轮盘2位于凹槽12内部，但是若凹槽12与叶轮盘2的周向侧面之间间隙较大，异物会通过该间隙进入电机内部，为此，作为优选的，凹槽12的直径与叶轮盘2的直径差为0.1mm～0.15mm，减小异物进入电机内部的可能。
48.实施例五
49.在实施例四的基础上，如图7所示，电机还包括定子组件、转子组件，转子组件的轴向两端分别通过上轴承14和下轴承16与电机壳9转动连接。电机在排水过程中，叶轮组件8会向叶轮轴1轴向方向窜动，若窜动量过大，叶轮盘2可能会轴向移动至凹槽2外部，即叶轮盘2端面(或者副叶片6端面)位于电机壳9外端面的外部，在电机壳9尺寸不变的情况下，叶轮组件8的窜动量主要包含转子组件的前部窜动量n和后部窜动量p，转子组件的前部窜动量n 即为转动组件的注塑体13向下轴承16方向的窜动量，后部窜动量p即为转动组件的注塑体13向上轴承14方向的窜动量，因此叶轮组件8总的窜动量即为转子组件的注塑体13轴向长度l与上轴承14和下轴承16的端面距离m之差，本实施例优选m-l＝0-1.8mm，即使最大窜动量状态下，副叶片6端面仍伸入凹槽12内部，与电机壳9外端面距离约有0.1-0.2mm。此结构有效减小了叶轮组件8窜动产生的间隙，防止异物进入转子腔，有效降低了叶轮噪音。
50.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有
特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
51.此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是两个或两个以上。
52.在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
53.以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。