专利名称：泵以及液体供给系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种由马达驱动以抽吸和排出液体的泵以及具有这 种泵的液体供给系统。
背景技术：
近年来，对具有小的液体容积的紧凑型高扬程泵的市场需求日益增 加。传统的离心泵具有以下结构，叶片以单一轴上的多级(或多段)形 式设置，以便获得泵的高扬程特性，而不需增大泵的外径。在该结构中， 液体顺序地由多级叶轮赋予能量，从而被提升到高的水平面处。
竖立式多级离心泵包括以多级形式竖直设置的叶轮，其中每个叶轮在
其周表面上具有排出口，且在其底侧具有抽吸口。图5A至5C示出了这种 叶轮的示例结构。如图5A至5C所示，叶轮沿着其周边具有多个导向叶片 127和多重回流叶片128，该多个导向叶片127形成沿切线方向的导向路 径，该多重回流叶片128形成回流路径，以收集在压力下从导向路径流到 下一级叶轮的抽吸口137的液体。回流叶片128呈放射状地设置于多级叶 轮之间。
回流叶片128由多个薄肋132形成。形成于肋132之间的凹入路径133
的总容积设定成大于形成所述路径的整个区域的非路径部分(肋)的总 容积(例如，参见日本公开专利申请No. 2003-184778)。也就是说，将
流动路径(流路)的总容积定义为V1，并将非路径部分的总容积定义为 V2，则V1大于V2 (V1>V2)。
然而，日本公开专利申请No. 2003-184778中所披露的技术主要应用 于高液体容积的泵，其具有相对较大的抽吸口和排出口。在该技术应用 于具有小抽吸口和排出口的液体容积低的紧凑型高扬程泵中时，S卩，在 该技术应用于低比速率(specificrate)的泵中时，导向叶片和回流叶片的 路径的横截面积将变得大于抽吸口的横截面积，从而使得流动路径突然 扩大，其将造成液体损失增加。
发明内容
因此，本实用新型的目的在于提供一种低液体容积和低液体损失的高 效高扬程泵，其中，它避免了在低比速率泵中流动路径从回流叶片的上 游侧朝向下游侧突然扩大，因此使得液体流动平稳；本实用新型的目的 还在于提供一种使用这种泵的液体供给系统。
根据本实用新型的一个实施例，提供了一种泵，其包括泵单元，该泵 单元包括至少两个叶轮，以用于抽吸和排出液体，该叶轮以多级形式设 置；泵壳，其容纳泵单元并设有用于液体的抽吸口和排出口；马达单元， 其用于驱动泵单元；多个导向叶片，该导向叶片沿着叶轮的切线方向(切 向)形成多个导向路径；以及多重回流叶片，其呈放射状地设置于叶轮 之间，以形成用于收集在压力下从导向路径流到下一级叶轮的抽吸口的 液体的路径，其中，所述回流叶片具有以下结构(或构造形式)，其中 由多个肋形成的凹入路径的入口的整个横截面积被设定为等于或大于抽 吸口的横截面积，同时凹入路径的整个容积被设定为小于除所述路径之 外的非路径部分的总容积。
利用这种配置，可以避免在低比速率的泵中流动路径从回流叶片的上 游朝向下游突然扩大，从而获得平稳的液体流动。
根据本实用新型，可以提供一种小液体容积的高效高扬程泵，其回流 叶片的流体损失小，并且提供一种具有上述泵的液体供给系统。
在本实用新型的实施例中，泵包括泵单元，该泵单元包括至少两个叶 轮，以用于抽吸和排出液体，该叶轮以多级形式设置；泵壳，其容纳泵 单元并设有用于液体的抽吸口和排出口；马达单元，其用于驱动泵单元； 多个导向叶片，其沿着叶轮的切线方向形成多个导向路径；多重回流叶 片，其呈放射状地设置于叶轮之间，从而形成用于收集在压力下从导向 路径流入下一级叶轮的抽吸口中的液体的路径，其中，回流叶片具有以 下结构，其中由多个肋形成的凹入路径的入口的总横截面积被设定为等 于或大于抽吸口的横截面积，同时凹入路径的总容积被设定为小于除了 所述路径之外的非路径部分的总容积。也就是说，当将凹入路径33的入 口34的总横截面定义为S1;将抽吸口11的横截面S2定义为S2;将凹入流 动路径33的总容积定义为V1以及将凸起的非路径部分35的总容积定义为 VI时，其可被设定为S1^S2或V1SV2。
禾IJ用这种配置,可以避免在低比速率的泵中流动路径从回流叶片的上 游朝向下游突然扩大，由此获得平稳的液体流动。因此，能够提供一种 小液体容积的高效高扬程泵，其回流叶片的流体损失小。
此外，回流叶片的中心侧前端(引导端)可邻接下一级叶轮的抽吸口。 利用这种结构，在液体流入下一级叶轮的抽吸口中时产生涡流。 此外，通过将上述泵封装在包括用于冷却电子元件等的冷却装置的液 体供给系统中，可大大提高液体供给系统的可用性。
本实用新型的上述和其他目的以及特征将从
以下结合附图给出的实 施例的描述中变得更加清楚，其中
图l是根据本实用新型的第一和第二实施例的用于冷却电子元件的冷 却装置的示意图2是根据本实用新型的第一和第二实施例的泵的横截面视图3A至3C示出了根据本实用新型的第一和第二实施例的回流叶片和 导向叶片，其中，图3A是导向叶片的平面图；图3B是导向叶片和回流叶 片的横截面视图；以及图3C是回流叶片的平面图4示出了根据本实用新型的第一和第二实施例的回流叶片的平面 图，该回流叶片通过薄肋形成非路径部分；以及
图5A至5C示出了传统的导向叶片和回流叶片；图5A是导向叶片的平 面图，图5B是导向叶片和回流叶片的橫截面视图，以及图5C是回流叶片 的平面图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本实用新型的实施例。 (第一实施例)
图1中所示的系统包括安装在基板2上的加热元件1和通过将热从加热 元件1传递给冷却剂3以用于冷却该加热元件1的冷却装置4。
该系统还包括散热器5，以从自冷却剂3中去除热量；用于存储冷却剂 3的储备箱6;用于使冷却剂3循环流动的泵；以及管道8，其用于连接冷 却装置4、散热器5、储备箱6和泵7。
如图2所示，泵7具有设置于泵主体9的上侧的泵壳14，其中泵壳14由
塑料如PPS (聚苯硫醚)、金属如不锈钢等制成，并设有抽吸口ll和排出 口12。而且，泵壳14封装泵单元13，其用于抽吸或排出储备箱6中的冷却 剂3。
防水分隔壁15置于泵壳14之下，其容纳用于驱动泵7的马达单元10。 防水分隔壁15将马达单元10与泵单元13隔离开，并由此防止冷却剂3从泵 单元13流出并流入马达单元10。防水分隔壁15由金属如铝、耐热塑料等 制成。
马达单元10具有用于产生磁场的圆柱形定子16、用于控制定子16的控 制器17、被注射以用于保护定子16和控制器17的硬化树脂18、以及用于 防止树脂18暴露的盖19。定子16安装在分隔壁15的内部凹槽部分中。
控制器17置于定子16之下，且其具有诸如变压器或晶体管之类的电子 元件20和21。
同时，泵单元13具有圆柱形转子22,该圆柱形转子22由永磁体等制成 并由定子16所产生的磁场驱动，以由此进行旋转。泵单元13还具有多个 叶片23，该多个叶片23成一体地附装在转子22的表面上。
在该实施例中，由塑料如PPS制成的圆柱形叶片24和25分别在排出口 侧和抽吸口侧竖直地设置于两级中。叶片25和24分别通过使用多个叶片 23用于从储备箱6抽吸冷却剂3或将冷却剂3排出到储备箱6。
由金属如不锈钢制成的盘形隔板26置于排出口侧(以下简称为排出侧 叶轮24)的叶轮24和抽吸口侧叶轮25 (以下简称为抽吸侧叶轮25)之间， 从而将其彼此隔离。例如由PPS之类的塑料制成的用于引导液体的导向叶 片27和回流叶片28也置于叶轮24和25之间，其中，被引导的液体己经沿 着周向排出抽吸侧叶轮25而进入排出侧叶轮24的中心抽吸口 。
由热碳(thermocarbon)或模碳(mold carbon)制成的轴承29附装在 叶轮24和25的旋转轴的中心处，且由不锈钢之类的金属制成的柱状轴30 插入穿过轴承29，以支撑叶轮24和25，同时容许其旋转。例如由陶瓷制 成的中空盘形支承板31附装到轴30的两个端部，且支承板31与轴承29可 滑动地接触。
转子22面向定子16安装，分隔壁15夹置于它们之间。
参考图3B和3C，回流叶片28由设置于抽吸侧叶轮25和隔板26之间的 空间中并同时形成用于液体的凹入路径33的多个厚肋32制成。这里，凹 入路径33的入口34的总横截面积被设定为等于或大于泵壳14的抽吸口11 的横截面积，同时，凹入路径33的总容积被设定为小于凸起的非路径部 分35 (除了凹入流动路径33之外的部分)的总容积。
也就是说，在将凹入路径33的入口34的总横截面定义为S1;将抽吸 口 11的横截面S2定义为S2;将凹入路径33的总容积定义为V1以及将凸起 的非路径部分35的总容积定义为V2时，其被设定为S1^S2或V1^V2。
根据本实用新型的第一实施例，在具有小液体容积和比速率为50或更 小的紧凑型高扬程泵中，通过设置四个导向叶片27和回流叶片28的四个 凹入路径，获得其中S^5'S2〉S以及V^4/9'V2〈V2的情况。
因洗，能够避免在低比速率的泵中流动路径从回流叶片的上游侧向着 下游侧突然扩大，由此容许平稳的液体流动。
以下参考图1至3C描述根据本实用新型的第一实施例的泵和具有该
泵的冷却装置的运行情况。
如果泵7的定子16运行以在控制器17的控制下产生磁场，转子22由磁 场驱使进行旋转。如果转子22旋转，与转子22成一体的排出侧叶轮24和 抽吸侧叶轮25也进行旋转，由此驱动泵7。
如果泵7运行，冷却剂3通过设置于储备箱6的下部的出口被引入管道 8，并在管道8中流动，从而经由设置于泵7的上侧表面上的抽吸口11被抽 吸到泵7内的抽吸侧叶轮25中。
被抽吸的冷却剂3通过形成于旋转的抽吸侧叶轮25的表面上的多个叶
片23沿着周向流动。然后，冷却剂3由导向叶片27导向到切口部40，然后 从切口部40流入由导向叶片27和隔板26所限定的排出侧叶轮24的抽吸室 中。这里，冷却剂3通过由设置于导向叶片27的排出侧上的回流叶片28引 导被导入排出侧叶轮24的中心抽吸口 ，从而被排出侧叶轮24抽吸。
然后，被抽吸的冷却剂3由形成于排出侧叶轮24的表面上的多个叶片 23沿着周向输送，并经由设置于泵7的侧表面上的排出口12排出该泵7。
排出的冷却剂3经由与排出口12相连的管道8流入冷却装置48。在冷却 装置4中，热量从加热元件1传递到冷却剂3，由此，冷却剂3的温度提高。 然后，冷却剂被输送到散热器5，以被冷却。然后，通过散热器5温度下 降的冷却剂回流到储备箱6。
通过采用上述系统，能够通过利用泵7使冷却剂3循环流动从而冷却加
热元件l。
根据本实用新型的第一实施例，回流叶片28通过位于抽吸侧叶轮25 和隔板26之间的空间中的多个厚肋32形成凹入路径33，且凹入路径33的 入口34的总横截面积被设定为等于或大于抽吸口11的横截面积，同时， 凹入路径33的总容积被设定为小于凸起的非路径部分35的总容积。利用 这种结构，可以避免流动路径从回流叶片28的上游侧朝向下游侧突然扩 大，由此容许平稳的液体流动。因此，根据本实用新型的第一实施例， 能够提供其回流叶片28的流体损失小的小液体容积的高效高扬程泵。 (第二实施例)
在第二实施例中，与第一实施例的结构和功能相同的部件和元件将采 用相同的附图标记表示，并省略对其的冗余描述。
第二实施例与第一实施例的不同之处在于，回流叶片28的中心侧前端 36 (参见图3C)邻接下一级叶轮24的抽吸口37。
利用这种结构，在液体流入下一级叶轮24的抽吸口37中时产生涡流。
现在，将参考图1至图3C解释根据第二实施例的泵以及采用该泵的冷 却装置的操作。
如果泵7的定子16运行从而在控制器17的控制下产生磁场，转子22由 磁场驱使进行旋转。如果转子22旋转，与转子22成一体的排出侧叶轮24 和抽吸侧叶轮25也进行旋转，由此最终驱动泵7。
如果泵7运行，冷却剂3通过设置于储备箱6的下部的出口引入管道8， 并在该管道8中流动，从而经由设置于泵7的上侧表面上的抽吸口11最终 被吸入该泵7内的抽吸侧叶轮25中。
被抽吸的冷却剂3通过形成于旋转的抽吸侧叶轮25的表面上的多个叶 片23沿着周向流动。然后，冷却剂3通过导向叶片27被引入切口部40，然 后从该切口部40流入由导向叶片27和隔板26所限定的排出侧叶轮24的抽 吸室中。然后，冷却剂3通过由设置于导向叶片27的排出侧上的回流叶片 28引导而被引入排出侧叶轮24的中心抽吸口 ，从而由排出侧叶轮24抽吸。
然后，被抽吸的冷却剂3由形成于排出侧叶轮24的表面上的多个叶片 23引导而沿着周向输送，并从设置于泵7的侧表面上的排出口12排出该泵 7a
排出的冷却剂3经由与排出口12相连的管道8输送到冷却装置4。在冷 却装置4中，热量从加热元件1传递给冷却剂3，从而冷却剂3的温度提高。 然后，冷却剂被输送到散热器5并通过其进行冷却。温度再次下降的冷却 剂然后回流到储备箱6。
通过采用上述系统，通过采用泵7使冷却剂3循环流动，可以将加热元 件1冷却。
如上根据第二实施例所述，回流叶片28通过位于抽吸侧叶轮25和隔板 26之间的空间中的多个厚肋32形成凹入路径33，且凹入路径33的入口34 的总横截面积被设定为等于或大于抽吸口ll的横截面积，同时，凹入路 径33的总容积被设定为小于凸起的非路径部分35的总容积。通过这种结
构，可以避免流动路径从回流叶片28的上游侧朝向下游侧突然扩大，由 此容许平稳的液体流动。
因此，根据第二实施例，能够提供一种其回流叶片28的流体损失小的 小液体容积的高效高扬程泵。
此外，通过使回流叶片28的中心侧前端36邻接下一级叶轮24的抽吸 口，在液体流入下一级叶轮24的抽吸口37时产生涡流。
因此，根据第二实施例，在液体由回流叶片28引导从而流入下一级叶 轮28的抽吸口37时，能够进行平稳的流动。
此外，在本实用新型的第一和第二实施例中，尽管回流叶片28的非路 径部分由凸起的厚肋形成，通过利用如图4所示的薄肋32'形成非路径部分 也可获得相同的效果。
而且，尽管在本实用新型的第一和第二实施例中用于冷却电子元件的 冷却装置被例举为液体供给系统，本实用新型也可应用于任何液体供给 系统如井泵装置、热水供给系统或废水供给系统。
本实用新型也可应用于例如用在燃料电池装置、热泵装置等中的各种 其他泵。
尽管己经通过实施例示出并描述了本实用新型，但是，本领域的技术 人员将可以理解，在不偏离本实用新型的范围的情况下，可以做出各种 变型和改进。
权利要求1.一种泵，包括泵单元，其包括至少两个叶轮，以用于抽吸和排出液体，所述叶轮以多级形式设置；泵壳，其容纳所述泵单元，并设有用于液体的抽吸口和排出口；马达单元，其用于驱动所述泵单元；多个导向叶片，其沿着所述叶轮的切线方向形成多个导向路径；以及多重回流叶片，其呈放射状地设置于所述叶轮之间，以形成用于收集在压力下从所述导向路径流入下一级叶轮的抽吸口的液体的路径，其特征在于所述回流叶片具有以下结构，其中由多个肋形成的凹入路径的入口的总横截面积被设定为等于或大于所述抽吸口的横截面积，同时所述凹入路径的总容积被设定为小于除所述路径之外的非路径部分的总容积。
2. 如权利要求l所述的泵，其特征在于，所述回流叶片的中心侧前端 邻接下一级叶轮的抽吸口。
3. —种包括如权利要求1或2所述的泵的液体供给系统。
专利摘要一种泵，其包括泵单元、泵壳、马达单元、沿着叶轮的切线方向形成多个导向路径的多个导向叶片；以及多重回流叶片，以形成用于收集在压力下从导向路径流入下一级叶轮的抽吸口中的液体的路径。所述回流叶片具有以下结构，其中凹入路径的入口的总横截面积被设定为等于或大于抽吸口的横截面积，同时凹入路径的总容积被设定为小于除所述路径之外的非路径部分的总容积。
文档编号F04D29/44GK201068902SQ20072014630
公开日2008年6月4日 申请日期2007年5月23日 优先权日2006年5月24日
发明者晴海 福木 申请人:松下电工株式会社