CN1076088C - 加热器与泵联用机 - Google Patents

Abstract

一种紧凑的加热器与泵联用机。它具有形成一个内泵室的泵体(20)，该泵体有一个进口(80)，一个出口(22)以及一个开通孔。开通孔中装有一根可转动的主动轴(15)它由设置在泵室外部的马达(12)驱动。一个叶轮(28)装在泵体内的主动轴(15)上，加热器(26)夹在泵室中介于马达和叶轮之间。主动轴(15)的转动可以进口(80)抽入液体，通过加热器(26)后，流出出口(22)。一个冷却风扇(102)连接在主动轴(15)上用以在控制电路上方抽入冷却气，再迫使空气遍布马达(12)。

Description

加热器与泵联用机

本发明涉及泵，具体涉及一种小型水泵以及用于矿泉疗养地或诸如此类的加热器。

人们经常需要在一比较有限的面积内设置大旋流浴盆。在用旋流系统代替普通浴盆而且必须装设在一现成浴盆凹处的场合尤其如此。麻烦的事在于，一个旋流浴盆必须与“隐藏的”旋流系统部件如水泵，水泵马达，加热装置，控制电路，以及从水泵，加热器和浴盆引导水的附加管道的共用凹处空间。

人们还希望将旋流系统配制成使得所有隐藏部件就位于该凹处的一个单独区域内。部件贴紧的安排能够更容易从一个出入口进行对所有部件进行保养，而且限制了需要送水的管道量。

美国专利第4,594,500号叙述了一种比较经济适用的水泵/加热器结构，其中在一个装置里包含了一个水泵和一个加热件。可惜，这一设计比所取代的两个壳体还大。

另一问题是装置运转过程中马达和控制电路均产生热。如果不适当地散掉热量就会引起马达和控制电路的工作温度超出标准范围甚至损坏马达和(或)电路。把马达和控制电路设置在一个有限的空间内由于靠近马达和电路的热被吸收，因而使过热问题加剧。另外，在马达和控制电路所处的同一区域内设置加热装置也会使过热问题加剧。

美国专利第5,006,743号叙述了一种公知的风扇装置，它随着电机轴转动以便在运转过程中冷却马达。然而马达风扇可以充分冷却马达，对散掉控制电路的热量不太起作用。

因此，具有一种旋流系统使其仅需最小的空间就将一水泵，加热装置，马达和控制电路包含在一起将会是有利的。此外，还需要有一种系统，它包括马达和控制电路的冷却机构。

本发明属于一种用于抽送和加热液体的泵，该泵可由马达驱动。本发明的目的是提供一种加热器与泵联用机组件，该机需要最小的空间，其机中的系统用来冷却马达和控制电路，并设有用于液体泵的防水超声波插件，另外该机造价低廉而且容易保养维修。

本发明的第一实施例中，有一个泵体它具有一内泵室，一个通入泵室的液体进口，一泵室侧壁和一个径向出口，通过该侧壁有一个开口。该泵包括一根主动轴它在开口内可旋转运动并且适于连接到一个位于泵室外部的马达上：一个装在该主动轴上的叶轮在泵室中转动。在泵室中把一个加热器夹在侧壁和叶轮之间。使用该泵时将其连接到一液体源，主动轴的转动将液体从进口抽入，经过加热器并通过出口。

第一实施例中的进口是在与侧壁开口相对的位置上通向泵室的。另一实施例中，开口内含有滚珠轴承用于容放和支承主动轴，一部分泵室可以做成螺旋形以便先于出口而增加水压力，加热器是环状的并环绕主动轴。

第三实施例中，该泵包括一个插入件，它由超声波振动受迫穿过泵体，插入件具有一个伸入泵室的传感端和一个位于泵室外部的远端。在插入件与泵体之间的接合处可以包含一个O型环用以提供密封。此外，插入件的远端可连接一个传感器而且该插入件可以导热和导电。该传感器可以是水温或水位传感器。

第四实施例中，在泵室外部的泵室壁上有一个密封压盖，该压盖至少围绕一部分插入件并且具有与插入件外表面相对的内表面。O型环紧紧装在内外表面之间。

第五实施例中，马达被封装在一个马达机壳中，该机壳具有至少一个进气口和一个接近进气口邻接马达机壳而固定的电路盒。马达和泵使用的控制电路固定在该电路盒中。电路盒包括在与进气口联通的第一端的一个通风溜槽和在与第一端相对的第二端的一个进气孔。马达机壳内有一风扇，它迫使空气经进气孔，盖满控制电路，通过通风溜槽和进气口而遍及马达。

从以下说明明显看出，本发明通过将旋流系统的一定隐藏部件所需的空间减至最小而使用户增大了旋流浴盆的容积。既便在比较小的凹处用户也可设置具有舒适尺寸的旋流浴盆。另外，既使小的现成凹处也不需专门改造就可以容纳包括按本发明设计的部件的旋流系统。再者，甚至所有隐藏部件就位于较小区域内情况下，马达和控制电路涉及的过热问题可以减至最小。

发明的上述和其他目的及优点从以下说明体现。说明中，参阅仅对一部分说明的附图并以发明最佳实施例图示说明。这一实施例不代表发明的全部范围。参照权利要求书用以解释发明的全部范围。

附图中：

图1是通过体现本发明的加热器/泵装置的轴向断面图；

图2是图1的加热器/泵装置的一些部件的分解图；

图3是按照本发明的泵体的端视图；

图4是沿图3的4-4线截取的断面视图；

图5是一个包含按本发明的分立电路盒的马达的局部剖视图；

图6是图1中示出的超声波插入件的放大视图；以及

图7是一种超声波插入件的放大视图。

现在参照图1，一种实施本发明的泵方案10，其主要部件包括一个马达12和一个安装在马达12上的加热器/泵装置14。

马达12是已知的结构，它包括一个通过安装装置18支承的马达机壳16。除非另有指定，下面的讨论中假定马达机壳16被安装在图示位置的安装装置18上，即在大体水平的支承面上。马达12包括一根主动轴15，它伸出马达机壳16以便可绕转动轴线17转动。

还参看图2，加热器/泵装置14的组成主要有一个泵体20，一个泵体盖24，一个加热器26，一个叶轮28，和密封弹簧30。泵体20，泵盖24，加热器26，叶轮8及弹簧30最好围绕转动轴线17安排。

再来参看图3和图4，从端视位置看去时泵体20包括一个具有大体圆形的底壁32和一个圆筒外壁33，该外壁从垂直于转动轴线17的底壁32的圆周边伸出并向离开马达12的方向延伸。底壁32有一面对马达的内侧面34和面对其相反方向的外侧面35。在底壁32上开设有一个以转动轴线17为中心的通孔36。最好在外侧面35上形成一个蜗旋通道38。

特别参看图3，最佳实施例中，该蜗旋通道38以与竖直成φ角(约45度)开始环绕通孔36(经过约225度)直至使得与内侧面34的侧边成切线的那一点。通道38的内径r₁和外径r₂在整个通道38的环绕部分是恒定不变的。通道38的深度贯穿其环绕部分而增加，在进口端40较浅，在出口端42较深。

参看图4，可以看到，通道38在进口端40附近的断面44处是一个深度，而在出口端42附近的另一断面区域46处是一个较深深度。在底壁32不形成涡旋通道38的部分上，即蜗旋通道38的进口端40与出口42之间部分设置一个热器开口51。

中心圆柱52和外支承圆柱53从底壁32朝马达12伸出并且以中心轴线17为中心。中心圆柱52外接于通孔36，伸出底壁32的内侧面34。在靠近蜗旋通道38较深的泵体20部分处，外圆柱53伸出底壁32的外缘。在蜗旋通道38较浅处，一个附加支承件56径向伸出中心圆柱52以便支承外圆柱53。外圆柱53的外表面沿圆柱末缘设有凹槽49。

还参看图4，一个节块58和一个环槽60均被设在中心圆柱52的内侧面上。节块58约中心地设置在圆柱内，径向向内延伸，为以下详述的各种密封件提供支承。参看图1，环槽60设置在圆柱52对着马达12的内表面边缘上并且为一滚珠轴承95提供支承，该滚珠轴承的结构在该技术领域中众所周知。

再参看图1，2和3，泵体20还包括一个从泵体20径向向外伸出的出口通道22。如图3中清楚可见，出口通道22与蜗旋通道38的出口端42对准，使得蜗旋通道38中的液流自然地由出口通道22流出。泵体20还包括用于将泵体紧挨马达紧固的四个螺栓孔62。

现在参看图1和图2，泵体盖24有一个轴向延伸的进口螺旋接套64，它能以任何已知的方式连接到进口管66。该泵体盖24包含一盖壁68，盖壁有一内面70形成以转动轴线17为中心的一个环形接收架72。泵体盖24同泵体20一样也有一个与转动轴线17相平行延伸的圆柱形外壁74。外壁74向马达12的方向延伸。泵体盖外壁74与泵体的圆柱形壁33的半径均是相同，这样两者固定到一起时，它们之间可以形成紧密封。

参看图1和4，一个密封容放槽50设置在泵体外壁33的末边缘用于接收一个弹性O型环76。当泵盖24装到泵体20上时，弹性密封环76被紧压在外壁33与74的末边缘之间并且构成一种防水密封。

外壁33，74一起构成一个泵室78，泵室中装有加热器26，叶轮28和密封弹簧30。叶轮28是一种具有内侧面85和外侧面83的已知结构，它包括一个向离开马达12方向延伸的轴向进口80，若干叶轮叶片82和若干大体径向开口的出口84。进口80应按一定尺寸制作，使得它装配在其间而不接触接收架72，还能在其中自由转动。叶轮28还包括一个向叶轮进口80相反一侧伸出的圆柱柄86。该柄86有一空心开槽的膛孔87用于容纳轴15的端头。轴15的末端刻有螺纹，膛孔87的内表面有相对的螺纹，使得轴15能牢靠地旋进柄86的端部。以一定尺寸制作一个环形橡胶杯垫89以便在节块58上适当装入通孔36。一个陶瓷配合套91装入杯垫89。环形碳密封圈94与配合环91相联通。

参看图1和2，加热器26为大体环形的有一内侧面88和一外侧面90。如图2中清楚可见，一个安装延伸部92平行于转动轴线17伸出内侧面88。两个电接触片93伸出该安装延伸部92而且也平行于转动轴线17。

加热器26包含一种在不锈钢管内的电阻丝。电绝缘物包围着该电阻丝。围绕不锈钢管浇铸铝。该铝铸被接地。电阻丝和钢管发热时，热量传给铝并传到周围的水中。重要的是，对于整个浴盆来说，该铝起了一种电的集电装置的作用。这就省去了在浴盆或泵装置中需要单独的集电器。另外，该铝还消除了加热件的腐蚀。

参看图1，密封弹簧30是标准的螺旋弹簧，其直径大于柄86的直径，从而使柄86平滑地通过装配。弹簧的直径应限制成使其装入中心圆柱52并由节块58支承。

当泵体20装到马达机壳16的端部时，外支承圆柱53的末缘上的凹槽49容纳了马达12的邻接边缘。主动轴15穿过中心圆柱52，杯垫89，配合套91，密封圈94以及密封弹簧30并且由滚珠轴承95支承。叶轮柄86也部分延伸过中心圆柱52使得轴15的末端牢固地容纳在其中。密封弹簧30围绕叶轮柄86就位，弹簧的一端被固定并受到密封圈94的限制。密封弹簧30的第二端接触叶轮的内侧面85。这样，弹簧30在离开马达12的方向使杯垫89，配合套91及密封圈94倾向节块58一边。

加热器26以其内侧面88对着底壁32，外侧面90对着叶轮而固定在叶轮28和底壁32之间。

在叶轮28随主动轴15的末端转动过程中，进口管66中的液体经过进口接套64抽入，经进口80并受叶片82推进径向向外运动，最后流出叶轮28通过各个出口84进入高压空间或绕叶轮28设置的泵室78，加热器26被设置在该泵室中。液体经过加热器26时，被加热到要求的温度。

如该技术领域中已知，蜗旋通道38在加速的水量增加时使水压增加。再看图3，在蜗旋通道的浅部只有小量具有高速的液体流出出口端42时形成高速射流。该高速射流流出出口通道22并由一根出口管引导到需要的地方。

若在中心支承圆柱中设置滚珠轴承95，则可以不必在马达壳体的一端支承部按常规设一个支承滚珠轴承。一旦省去了马达机壳16的端部，那末由泵和马达机壳16所需要的整个区域就会减少。

将支承滚珠轴承95比通常的情况更靠近马达12设置，加热器26和蜗旋通道38就可以围绕轴15定位并且被夹在叶轮28和与相反的别处固定的马达12之间。按此方式，围绕轴15通常包括马达12的壳体的端部区域就能容纳加热器/泵装置10的必需部件。

将加热器26夹在叶轮28和马达16之间，还会产生许多附带的优点。比如，它有利于使加热器/泵装置10的任意和所有元件按要求靠近泵体20的底壁32电气固定。如此固定时，使马达和控制电路运作所需的而且在马达机壳16内容易得到的电也能通过底壁32提供，而无需由圆柱形外壁33，74之一的外部提供。再参看图2和图3，加热器开口51设在一个不在蜗旋通道38内的区域中的底壁32上。安装延伸部92伸过加热器开口51并进入马达机壳16使接触片93可以电连接。围绕安装延伸部92可设置一个扁平垫圈(未示出)以便在延伸部92和底壁32之间形成防水密封。

此外，在蜗旋通道38的最深部分中的液体特性正是流出加热器/泵装置10的液体特性，这些特性是最可能研究的。参见图1，由于蜗旋通道38的最深部分(即出口部分)是由底壁32形成，则可以在底壁32的马达一侧用一个适当的插入件在点41处伸入蜗旋通道来设置可能需要电的传感器。

但是应当注意到，要求对所有伸过底壁32并进入泵室78的传感器接地。接地消除了若漏电使插入件短路造成旋流使用者触电的可能性。

现在参看图5，本发明还包括一个线路冷却结构100。当图1中所示的马达限制了加热器，泵和马达的总尺寸时，如果提供给加热器/泵的装置10的区域严格受限制的话，那末马达12和控制电路(图1中未示出)将会以快速趋于发热并可能使马达部件或控制电路损坏。

如图5中示出的该线路冷却结构100使加热器/泵装置所需的区域减至最小。马达12和风扇装置102均设置在马达壳体16中。马达16包括靠近壳体的泵端105定位的若干空气进口104和在马达壳体的排气端107定位的若干空气出口106。

风扇102可以用该领域中众所周知的各种方式构成，但至少应该包括若干叶片迫使空气经进口104进入马达机壳16，再通过马达12，经过出口106排出机壳16。风扇102安装在主动轴15上用以绕转动轴线17同时转动。

本发明中，控制电路110被安装在设置于安装装置18中的一个单独电路盒112中。

当电路盒112和马达机壳16是分离的，一个通风槽116伸出电路盒出口118至少达到一个马达壳体出口104。在电路盒112的相反端，一个电路盒出口114设在底板件120上。底板件120的底部设有支承脚122，使得空气在底板件120下面顺利通过。

重要的是控制电路110设置于进口114和出口118之间。最好，电路110还可连接到底板件120或者接到一个散热件124上。

当马达12运转时，风扇102随主动轴15一起转动。由于风扇102转动，它经电路盒进口114抽空气，横贯电路110，经通风槽116，进入与通风槽116相连的进口104。重要的是，风扇102还经未与通风槽116连接的进口104的孔口抽入另外的空气，因此在迫使空气遍布马达12之前来自通风槽116的空气与该另外的冷却空气混合。冷却空气吸收了大部分由马达12和电路110产生的热量并最后被迫流出出口106。

通过用一个风扇来冷却马达和控制电路，加热器就可以与泵和控制电路包含在一个较小的空间而不受过热的危害。使这些部件所需的空间减至最小也使得设计人员将旋流浴盆的尺寸减至最小。

在底壁32上装一插入件的一种方式是采用超声波插件。正如众所周知，超声波插入件通过一种夹具迫使通过一侧底壁，当该插入件对准一个小孔时沿插入件长度轴向地施加压力即可装入插入件。同时，该插入件超声地振动。这一过程持续到受迫经过孔洞的插入件熔化并在另一侧冒出。绕小孔振动熔融塑料容易使插入件通过。振动停止后，塑料凝固并固定住插入件的位置。这种插入件的制造和安装比较廉价，工业上还设计了一种防水插件，它能在液体泵装置中用于底壁32。

参看图6，为了本发明使用而提供一种防水超声波插件，在底壁32的内侧面34上形成一个圆筒形的压盖126。该压盖围绕插入件轴线128成型。还提供一个超声波插件130。

参看图7，插入件130包括头部132和延伸部134。更可取的是，该延伸部包括靠近其末端的两个环形节块136和位于节块136和头部132之间的两个螺旋滚花138。头部132包括邻近滚花138的第一盘架140，一个邻近第一盘架140但与其分离开的第二盘架142，和邻近第二盘架142并与延伸部134的末端相对的面板144。面板144中设有一个连接孔146并通过头部132延伸而且部分地进入延伸部134。最好，该连接孔146在头部132中位于中心。

再看图6，重要的是，在安装插入件130之前，绕第一盘架140固定一个弹性O型环149。压盖126应加工成使得朝内表面部分之间的直径略大于插件头部132整个外表面150的直径，这样当O型环149置于其间时，就会紧实些。为了安装插入件，将插入件130沿插件轴线128对准小孔洞，夹具(未示出〕以泵室78的方向沿插入件轴线128对插入件130施力，该插入件被超声波振动直至熔化通过底壁32，使得一端收纳在泵室78中。由于插件130被振动，O型环149受迫向上围绕外表面150并在压盖126的内表面与插件外表面150之间提供了防水密封。第二盘架142被收纳在压盖126中，面板144留在压盖126的外部。

另外由具体实施例可以知道，发明可体现于其他实施例。例如，参照图1，有可能在其他实施例中限制加热器的尺寸。例如，参照图1，有可能在围绕滚珠轴承95固定蜗旋通道38和/或加热器26更要限制加热器/泵装置10的尺寸。

任何类型的加热器，只要能装入一小区域并且电气上安全就可用于本发明。图7中所示的插入件仅为举例性的插件，任何类型的超声波插件可以用于本发明而且可随图6中所示的压盖126与O型环使用。另外，图5表示一种电路/马达壳体结构，任何结构，其中电路被放置在单独壳体中，一个风扇抽冷却空气遍布电路，然后迫使空气吹过马达均是本发明思考过的。

此外，控制电路可以包括各种各样运用于保护马达和加热器部件的温度和水位传感器。例如一种分离的双功能恒温器可热致连接到加热器以便提供多种功能。首先，若泵被启动时，泵内和浴盆中有很少的水，加热器温度迅速上升，就会产生空发动。恒温器可用来直接关断加热器以防空发动。其次，同一恒温器可用来提供温度上限，防止水温超过允许的上限温度120°F。

Claims (17)

1.一种用于抽送和加热液体的泵，该泵可由马达驱动，该泵包括：

一个具有内泵室的泵体，一个液流进口通入该泵室，一个泵室侧壁，一个径向的出口，该侧壁具有一个开通孔；

一个主动轴可转动地安装在该通孔中，该轴适当连接到位于泵室外部的一个马达上；

一个装在该主动轴上的叶轮随轴在泵室中转动；其特征在于，

一个加热器夹在该泵室中的侧壁和叶轮之间；

借助于泵的运转和该泵与一液流源的连接，该主动轴的转动从所述进口抽入液体，通过加热器再流出所述出口。

2.如权利要求1所述的泵，其特征是：所述进口是在与所述侧壁开通孔相对的位置处开入所述泵室的。

3.如权利要求1所述的泵，其特征是：该主动轴是一马达的转子。

4.如权利要求1所述的泵，其特征是：所述加热器包括一种电阻性加热元件，一种围绕该加热元件的电绝缘体，和一种盖住该绝缘体的导电和导热性的盖，该盖被接地，使得该盖作为一种集电器。

5.如权利要求4中所述的泵，其特征是：所述盖包括一种包围该绝缘物的不锈钢管和一种围绕该不锈钢管铸的铝涂层，该铝层被接地。

6.如权利要求1中所述的泵，其特征是：所述泵室的一部分为蜗旋状。

7.如权利要求1中所述的泵，其特征是：所述开通孔内包含一个滚珠轴承用以容放和支承该主动轴。

8.如权利要求1中所述的泵，其特征是：还包括至少一个插件，它通过超声波振动受迫穿过泵体，该插件具有伸进该泵室的传感端和位于该泵室外部的远端。

9.如权利要求8中所述的泵，其特征是：在该插件与该泵体之间的接合处有一个组型环用以提供密封。

10.如权利要求8中所述的泵，其特征是：一个传感器连接到该插件的远端。

11.如权利要求10中所述的泵，其特征是：该传感器是一种能检测水位和水温的双功能恒温器。

12.如权利要求11中所述的泵，其特征是：还包括一个关断机构用以给加热器切断电源，其中当泵中无水时或者水温超过高温限度时该传感器可关闭该关断机构。

13.如权利要求10所述的泵，其特征是：该插件为导热和导电性的。

14.如权利要求10所述的泵，其特征是：该传感器是水温，水压传感器，或是水位传感器。

15.如权利要求3所述的泵，其特征在于：

所述马达封装在一个具有至少一个空气进口的马达壳体内，有一个电路盒邻接该马达壳体靠近该进口固定，

用于马达和泵的控制电路固定在该电路盒中；

该电路盒包括一个通风溜槽，其第一端与所述进口相联通而且在与所述第一端相反处的第二端有一个进口孔洞；

该马达包括一个风扇设在马达壳体内，它迫使空气经进口孔洞，越过控制电路，通过该通风溜槽和进口，遍布马达。

16.如权利要求15所述的泵，其特征是：有若干空气进口开车马达壳体上，该通风溜槽并非与所有空气进口均联通。

17.如权利要求1所述的泵，其特征是：所述加热器是圆环形并包围主动轴。

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