叶轮及使用该叶轮的泵机和流体输送装置的制作方法

本发明涉及一种叶轮，尤其涉及一种离心式叶轮及使用该叶轮的泵机和流体输送装置。

背景技术：

离心泵机一般由电动机带动叶轮转动，在启动泵机前，泵壳及吸入管路内充满液体。当叶轮高速旋转时，叶轮带动叶片间的液体一道旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向叶轮外缘，动能也随之增加。当液体进入泵机壳后，由于蜗壳形泵机壳中的流道逐渐扩大，液体流速逐渐降低，一部分动能转变为静压能，于是液体以较高的压强沿排出口流出；与此同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空，而液面处的压强比叶轮中心处要高，因此，吸入管路的液体在压差作用下进入泵机内。叶轮不停旋转，液体也连续不断的被吸入和压出，以达到输送液体的目的。

传统的离心泵机的叶轮，其包括轮盘及设置在所述轮盘上的平直叶片。为了使泵机内液体的流动更稳定，所述叶片通常是均布在所述叶轮上的，然而，这种离心泵机输送液体的效率较低。

技术实现要素：

鉴于上述状况，有必要提供一种效率较高的叶轮及使用该叶轮的泵机和流体输送装置。

一种叶轮，其包括轮盘以及设置于所述轮盘上的多个长叶片和多个短叶片，所述叶轮还包括设置于所述轮盘上的转轴部，多个所述长叶片及多个所述短叶片交替设置于所述轮盘上，并环绕所述转轴部设置；其中，所述长叶片及所述短叶片均为弧形叶片。

作为一种优选方案，所述转轴部为凸伸设置于所述轮盘上的圆柱。

作为一种优选方案，每个所述长叶片的起始位置与所述转轴部外周壁之间的距离与所述轮盘的直径的比值大于等于0.219且小于等于0.4；

或/及，每个所述短叶片的起始位置和与其相邻设置的所述长叶片的起始位置之间的距离，与所述轮盘的直径的比值大于等于0.219且小于等于0.4。

作为一种优选方案，多个所述长叶片彼此均匀间隔设置于所述轮盘上，多个所述短叶片彼此均匀间隔设置于所述轮盘上，每个所述短叶片的起始位置和与其相邻设置的所述长叶片的起始位置之间的距离均相等；

或者，多个所述长叶片彼此均匀间隔设置于所述轮盘上，多个所述短叶片彼此均匀间隔设置于所述轮盘上，每个所述短叶片的起始位置和与其相邻设置的所述长叶片的起始位置之间的距离不全相等。

作为一种优选方案，所述轮盘上开设有平衡孔，所述平衡孔贯穿所述轮盘设置。

作为一种优选方案，所述平衡孔的数量为多个，多个所述平衡孔均匀分布于所述轮盘上。

作为一种优选方案，多个所述平衡孔的中心点位于同一圆周上，所述圆周的直径与所述轮盘的直径的比值比值大于等于0.36且小于等于0.9；

或/及，所述平衡孔的横截面积大于等于9mm²且小于等于240mm²；

或/及，所述平衡孔的形状为如下形状中的至少一种：圆形孔、方形孔、三角形孔、矩形孔。

作为一种优选方案，所述转轴部与所述轮盘的连接处为圆滑过渡连接。

一种泵机，其包括驱动机构及如上任一项所述的叶轮，所述叶轮连接于所述驱动机构上，所述驱动机构用于驱动所述叶轮转动。

作为一种优选方案，所述泵机还包括泵壳，所述泵壳为蜗壳；所述蜗壳包括壳体及设置于所述壳体上的盖体；所述驱动机构设置于所述盖体上，所述叶轮收容于所述壳体的内腔中。

作为一种优选方案，所述壳体的内腔的第一段内壁圆弧的直径与所述轮盘直径的比值大于等于1.05且小于等于1.1；

或/及，所述蜗壳的出口流道面积与所述叶轮出口流道面积的比值大于等于0.2且小于等于0.5；

或/及，所述叶轮收容于所述壳体的内腔中时，所述叶轮与所述壳体的内腔的底壁之间的距离与所述轮盘直径的比值大于等于0.04且小于等于0.12。

作为一种优选方案，所述壳体包括收容部及导流部，所述叶轮收容于所述收容部中，所述盖体盖设于所述收容部上；所述导流部设置于所述收容部的一侧。

作为一种优选方案，所述导流部内部开设有流道，所述流道与所述收容部的内腔连通，所述流道的直径沿远离所述收容部的方向逐渐增大；

或/及，所述泵机还包括进流管，所述进流管设置于所述收容部上背离所述盖体的一侧，所述进流管的内腔与所述收容部的内腔相连通。

作为一种优选方案，所述盖体包括装设部以及设置于所述装设部上的盖设部，所述盖设部盖设于所述壳体上，所述驱动机构装设于所述装设部内。

作为一种优选方案，所述泵机还包括安装座，所述盖体的所述装设部固定设置于所述安装座上。

作为一种优选方案，所述安装座包括座体及设置于所述座体上的固持部，所述固持部包括两个相对设置的卡爪，所述装设部夹持于两个所述卡爪之间。

作为一种优选方案，所述驱动机构为单相电机。

本发明的所述泵机，由于其叶轮采用了长短交替设置的弧形叶片结构，使所述蜗壳内流道的设计得到进一步优化，从而使流体的流动更为流畅且稳定，流体的输送效率相对较高。

附图说明

图1为本发明实施方式的泵机的立体示意图。

图2为图1所示泵机的立体分解图。

图3为图1所示泵机另一视角的立体分解图。

图4为图1所示泵机的泵壳的沿IV-IV线的剖面示意图。

图5为图2所示泵机的叶轮的立体示意图。

图6为图5所示泵机的叶轮的正投影示意图。

图7为图1所示泵机沿VII-VII线的剖面示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，本发明一实施方式提供的泵机100，其用于抽吸水、油等液体，以将液体从一容器中输送至另一容器或外界环境中，例如，将水从水池中排出水池外部。在本实施方式中，所述泵机100为离心泵机。可以理解的是，所述泵机100还可以用于抽吸或/及排放气体等具有流动性的流体。

在本实施方式中，所述泵机100为单相泵。请同时参阅图2及图3，所述泵机100包括安装座10、泵壳30、驱动机构50以及叶轮70。具体在图示的实施例中，所述泵壳30连接于所述安装座10上，所述驱动机构50及所述叶轮70收容于所述泵壳30中，其中，所述叶轮70设置于所述驱动机构50上。所述驱动机构50用于驱动所述叶轮70转动，以将液体从所述泵壳30的一侧输送至另一侧，从而实现泵机运送流体的目的。

在本实施方式中，所述安装座10大致为不规则的块状座体，其用于装设所述泵壳30，并用于收容驱动所述泵机100运行的电控元件(图未示出)。

所述安装座10包括座体12以及设置于所述座体12的固持部14。所述座体12内设置有所述电控元件。可以理解的是，在其他的一些实施例中，所述座体12内还可以设置其他的元件，如散热元件等。所述固持部14设置于所述座体12的一侧，其包括两个卡爪141。两个所述卡爪141相互邻近且彼此间隔设置，两个所述卡爪141用于固持所述泵壳30。可以理解，所述卡爪141的数量不局限于两个，其还可以为三个、四个或更多。

在本实施方式中，所述泵壳30为蜗壳。所述泵壳30包括盖体32、壳体34以及进流管36。具体在图示的实施例中，所述盖体32盖设在所述壳体34的一侧，所述进流管36设置在所述壳体34的另一侧。

所述盖体32包括装设部321以及连接于所述装设部321上的盖设部323。所述装设部321大致为中空的筒状，其装设于所述固持部14上，并位于两个所述卡爪141之间。所述装设部321用于收容所述驱动机构50。所述盖设部323设置于所述装设部321的一端，其用于盖设所述壳体34。

所述壳体34设置于所述盖设部323上，其包括收容部341及设置于所述收容部341上的导流部343。所述收容部341上开设有收容腔3411，所述收容腔3411与所述盖体32的内腔连通，其用于收容所述叶轮70。所述导流部343大致呈中空管状，其设置于所述收容部341的一侧，并与所述收容部341圆滑过渡连接，且所述导流部343的中心轴线大致垂直于所述收容部341的中心轴线。所述导流部343内沿其轴线方向开设有第一流道3431，所述第一流道3431与所述收容腔3411相连通，其用于提供水、油、气体等流体流通的通道。

所述进流管36大致呈中空管状，其设置于所述收容部341背离所述盖体32的一侧，且所述进流管36的中心轴线大致平行或重合于所述收容部341的中心轴线。所述进流管36沿轴线方向开设有第二流道361，所述第二流道361与所述收容腔3411相连通，其用于提供水、油、气体等流体流通的通道。当所述驱动机构50驱动所述叶轮70转动时，所述泵机100内的流体能够由所述进流管36进入所述收容腔3411中，并从所述收容腔3411经由所述导流部343排出。

请同时参阅图4，所述壳体34为蜗壳状，图4示出了所述壳体34的内腔的截面轮廓示意图。所述收容部341的内腔的截面轮廓大致由四段圆弧逼近而成，记所述收容部341的第一段内壁圆弧的直径为D1。所述导流部343内的所述第一流道3431的直径朝远离所述收容腔3411的方向逐渐增大，以使从所述收容部341内流出的流体的动压头转变为静压头，保证流体输送的平稳性。

进一步地，所述导流部343与所述收容部341平滑过渡连接以形成所述蜗壳状的壳体34，记所述蜗壳的出口流道面积为A1。

请再次参阅图2及图3，在本实施方式中，所述驱动机构50为旋转电机，优选地，所述驱动机构50为单相电机。所述驱动机构50设置在所述盖体32的所述装设部321之内，其用于驱动所述叶轮70转动。具体而言，所述驱动机构50包括驱动本体52以及设置于所述驱动本体52上的驱动轴54，所述驱动本体52固定设置在所述装设部321内。所述驱动轴54设置于所述驱动本体52上靠近所述壳体34的一端，且由所述盖体32内延伸至所述壳体34的所述收容腔3411中。所述驱动轴54能够在所述驱动本体52的驱动下转动，以带动所述叶轮70转动。

在本实施方式中，所述驱动机构50为单相无刷电机，其能够在其电子调速器的控制下实现定向旋转，而无需在所述泵机100内设置额外的止逆机构，提高了所述泵机100的运转效率以及运行稳定性。

请同时参阅图5，所述叶轮70装设于所述驱动轴54上，并收容于所述收容腔3411内。所述叶轮70包括轮盘72、转轴部74、长叶片76以及短叶片78。具体在图示的实施例中，所述转轴部74设置于所述轮盘72的大致中心位置，所述长叶片76及所述短叶片78设置在所述轮盘72上。

请同时参阅图6，所述轮盘72大致呈圆盘状，其固定套设于所述驱动轴54上，并能够在所述驱动轴54的带动下转动。记所述轮盘72直径为D2，所述轮盘72的直径即为所述叶轮70的直径。记所述壳体34的所述收容部341的第一段内壁圆弧的直径D1与所述轮盘72的直径D2(叶轮直径D2)的比值为m，其中，m大于等于1.05且小于等于1.1。即:

m＝D1:D2＝1.05～1.10

所述轮盘72上设置有平衡孔721。在本实施方式中，所述平衡孔721为贯穿所述轮盘72的通孔，其数量为三个。三个所述平衡孔721以所述轮盘72的中心点为中心呈正三角形分布，且彼此间隔均匀分布在所述轮盘72上。在本实施方式中，所述平衡孔721为圆形通孔。三个所述平衡孔721的中心点落在同一圆周上，记三个所述平衡孔721的中心点所在圆周的直径为D3，即，三个所述平衡孔721的位置直径记为D3。

所述轮盘72上的所述平衡孔721，可使得所述轮盘72两侧的流体压力平衡，保持所述叶轮70的转动稳定，从而能够减小所述泵机100的工作振动，保证所述泵机100的工作效率。

可以理解的是，所述平衡孔721的形状不局限于上文所描述的圆形孔状，其还可以设计为其他形状的孔，如三角形孔、方形孔、矩形孔或其他的多边形孔等，其还可以设计为如上任意多个形状的孔的组合，仅需保证三个所述平衡孔721贯通所述轮盘72设置，且均布在所述轮盘72上，使得所述轮盘72两侧的流体压力平衡，以降低所述叶轮70在转动时所受的轴向震动。同样可以理解的是，所述平衡孔721的数量不局限于三个，其可以为四个、五个、六个或更多。

优选地，三个所述平衡孔721的位置直径D3与所述轮盘72的直径D2(叶轮直径D2)的比值大于等于0.36且小于等于0.9。即，三个所述平衡孔721的位置直径D3与所述轮盘72直径D2(叶轮直径D2)的比值为：

D3:D2＝0.36～0.9

当三个所述平衡孔721的位置直径D3与所述轮盘72直径D2(叶轮直径D2)的比值范围为0.36～0.9时，所述叶轮70在转动时受的轴向力相对更小，从而能够使所述叶轮70转动平稳，保证所述泵机100的工作效率。

每个所述平衡孔721的横截面积记为S1，优选地，S1大于等于9mm²且小于等于240mm²。即，S1＝9～240mm²。

所述转轴部74大致呈圆柱状，其大致垂直地设置于所述轮盘72背离所述驱动轴54的一侧，且所述转轴部74与所述驱动轴54同轴设置。所述转轴部74位于三个所述平衡孔721之间。所述转轴部74的端部与所述轮盘72之间的连接为圆滑过渡连接，以利于保持所述叶轮70的转动稳定性。

所述长叶片76的数量为多个，多个所述长叶片76邻近所述转轴部74设置于所述轮盘72上，且多个所述长叶片76环绕设置于所述转轴部74的周围。在本实施方式中，所述长叶片76的数量为三个，三个所述长叶片76沿所述轮盘72的周向均匀分布。每个所述长叶片76为弧形叶片，且三个所述长叶片76沿所述轮盘72的径向辐射，直至延伸至所述轮盘72的边缘。记每个所述长叶片76的起始位置到所述转轴部74外周壁的距离为T1。

优选地，每个所述长叶片76的起始位置与所述转轴部74外周壁之间的距离T1与所述轮盘72的直径D2(叶轮直径D2)的比值为：

T1：D2＝0.219～0.4

当每个所述长叶片76的起始位置与所述转轴部74外周之间的距离T1与所述轮盘72的直径D2(叶轮直径D2)的比值范围为0.219～0.4时，所述壳体34内流道的宽度设计得到优化，从而使得所述壳体34内的流体的流动更稳定流畅，同时能够避免流体中的杂质在叶轮70的入口处产生堵塞。

所述短叶片78的数量为多个，多个所述短叶片78邻近所述转轴部74设置于所述轮盘72上，且多个所述短叶片78环绕设置于所述转轴部74的周围。在本实施方式中，所述短叶片78的数量为三个，三个所述短叶片78沿所述轮盘72的周向均匀分布于所述轮盘72上。每个所述短叶片78设置于两个相邻的所述长叶片76之间，即，每个所述短叶片78与每个所述长叶片76交替设置。每个所述短叶片78为弧形叶片，且三个所述短叶片78沿所述轮盘72的径向辐射，直至延伸至所述轮盘72的边缘。记每个所述短叶片78的起始位置到所述长叶片76的起始位置的距离为T2。

优选地，每个所述短叶片78的起始位置与和所述短叶片78相邻的所述长叶片76的起始位置之间的距离T2与所述轮盘72的直径D2(叶轮直径D2)的比值为：

T2/D2＝0.219～0.4

当每个所述短叶片78的起始位置与所述长叶片76的起始位置之间的距离T2与所述轮盘72的直径D2(叶轮直径D2)的比值范围为0.219～0.4时，所述壳体34内流道的宽度设计得到优化，从而使得所述壳体34内的流体的流动更稳定流畅，同时能够避免流体中的杂质在叶轮70的入口处产生堵塞。

在本实施例中，多个所述长叶片76彼此均匀间隔设置于所述轮盘72上，多个所述短叶片78彼此均匀间隔设置于所述轮盘72上，每个所述短叶片78的起始位置和与其相邻设置的所述长叶片76的起始位置之间的距离T2不完全相等。可以理解的是，每个所述短叶片78的起始位置和与其相邻设置的所述长叶片76的起始位置之间的距离T2可以完全相等，以使多个所述长叶片76多个所述短叶片78交替间隔设置在所述轮盘72上时，相邻两个叶片之间的距离均相等，从而更有利于流体流动的稳定。

请再次参阅图6，每个所述长叶片76的末端和与其相邻的所述短叶片78的末端，以及所述轮盘72的边缘围成一个叶片出口流道，记叶片出口流道面积为A2(请参阅图6中虚线部分)；三个所述长叶片76及三个所述短叶片78在所述轮盘72上形成六个叶片出口流道，则六个所述叶片出口流道总面积为叶轮出口流道面积，记所述叶轮出口流道面积为A3(图未标出)。所述蜗壳的出口流道面积A1与所述叶轮出口流道面积A3的比值记为k。在本实施方式中，k大于等于0.2且小于等于0.5。即，所述蜗壳的出口流道面积A1与所述叶轮出口流道面积A3的比值为：

k＝A1：A3＝0.2～0.5

当所述蜗壳的出口流道面积A1与所述叶轮出口流道面积A3的比值范围为0.2～0.5时，所述泵壳30内为流体的流动预留了足够宽度的流道，且在保证所述泵机100的体积紧凑的前提下，提高了流体的流动速度，从而提高了所述泵机100的效率。

请同时参阅图7，进一步地，所述长叶片76与所述短叶片78的高度大致相同。当所述叶轮70收容于所述收容腔3411中时，所述长叶片76或/及所述短叶片78的顶端与所述收容腔3411的底壁之间留存有预定的间隙，即，所述叶轮70与所述收容部341的底壁之间留存有预定的间隙，记所述预定的间隙为叶轮间隙T3。

记所叶轮间隙T3与所述轮盘72的直径D2(叶轮直径D2)的比值为G。优选地，G大于等于0.04且小于等于0.12。即，所述叶轮间隙T3与所述轮盘72的直径D2的比值为:

G＝T3:D2＝0.04～0.12

当所述叶轮间隙T3与所述轮盘72的直径D2(叶轮直径D2)的比值范围为0.04～0.12时，所述收容腔3411内为流体的流动预留了预定的流道，且在保证所述泵机100的体积紧凑的前提下，提高了流体的流动速度，从而提高了所述泵机100的效率。

组装本实施方式的泵机100时，首先，将所述叶轮70装设于所述驱动机构50的所述驱动轴54上，将所述驱动机构50的所述驱动本体52收容并固定于所述盖体32的所述装设部321内。然后，将所述盖体32盖设于所述壳体34的所述收容腔3411上，使所述叶轮70收容于所述收容腔3411中。最后，将已经组装好的所述泵壳30装设于所述安装座10上。使用本实施方式的泵机100时，首先，使所述泵壳30的内腔充满水、油液或气体等流体，将所述进流管36连通至收容所述流体的容器中，并将所述导流部343连通至外界环境或另一用于收容所述流体的容器中。然后，通过驱动所述驱动机构50转动，使所述叶轮70在所述蜗壳内转动。在离心力以及所述叶轮70的叶片与所述蜗壳的内壁之间造成的压力差的作用下，所述流体源源不断地从所述容器及所述进流管36进入所述蜗壳中，并经由所述导流部343输送至外界换将或另一用于收容所述流体的容器中。

本发明的所述泵机100，由于其叶轮70采用了长短交替设置的弧形叶片结构，使所述蜗壳内流道的设计得到进一步优化，从而使流体的流动更为流畅且稳定，流体的输送效率相对较高。同时，所述叶轮70的叶片的延伸方向顺应了所述叶轮70的转动方向，减少了流道内的流动分离和二次流等不稳定现象，从而改善离心泵的综合性能。另外，所述泵机100采用了单相电机作为驱动所述叶轮70转动的驱动机构，使所述泵机在低电压下的启动更为容易。

以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。