РОТОРНЫЙ НАСОС С СИНХРОННЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ И ВЯЗКОСТНОЙ МУФТОЙ Российский патент 2012 года по МПК F04D13/02 F04D29/66 H02K7/118 

Изобретение относится к улучшенным типам роторных насосов, приводимых в действие электродвигателем, которые, в частности, позволяют избежать проблем, связанных с ударными шумами и дребезжанием, нестабильной или ненадежной работой и т.п., особенно в конкретных применениях.

Хотя роторный насос согласно настоящему изобретению предназначен для использования в домашних электроприборах, понятно, что настоящее изобретение может также успешно применяться в целом ряде различных устройств общего назначения.

Известно, что на стадии выпуска моющей или ополаскивающей жидкости в стиральных или посудомоечных машинах выпускная труба, обычно расположенная под дном бака или емкости с моющимися предметами, наполняется жидкостью, поступающей из бака или емкости, и из этой трубы та же жидкость далее удаляется с помощью соответствующего насоса, импеллер которого размещен в этой трубе.

Электродвигатель для приведения в действие насоса обычно представляет собой асинхронный электродвигатель. Принцип работы такого электродвигателя хорошо известен и не создает каких-либо проблем на стадии запуска или в конечной стадии выпуска жидкости, когда уменьшается количество жидкости, и с крыльчаткой контактирует жидкость совместно с воздухом, попадающим из емкости или бака через выпускную трубу.

Однако, как известно, асинхронные электродвигатели довольно дороги из-за большого количества меди и ферромагнитного материала, необходимого для их изготовления.

Для уменьшения общей стоимости возрастает применение синхронных электродвигателей, которые, как известно, значительно более дешевы и при этом способны выполнять те же самые функции, что и асинхронные двигатели в конкретных применениях без каких-либо серьезных недостатков.

Однако эти синхронные электродвигатели требуют, чтобы при их запуске на валу электродвигателя создавался бы противодействующий крутящий момент, необходимый для запуска этого электродвигателя. Такой противодействующий крутящий момент должен быть, с одной стороны, достаточно малым, чтобы избежать остановки вращения вала, но, с другой стороны, он не должен быть достаточно малым, поскольку это вызовет риск возможности запуска двигателя.

Способ и средства создания такого противодействующего крутящего момента описаны в европейской заявке №03023702.8.

В упомянутой публикации описаны некоторые решения, направленные на улучшение параметров насоса, приводимого в действие синхронным электродвигателем, в частности, описано изобретение, которое за счет применения маховика, расположенного на приводном валу насоса, эффективно уменьшает нежелательный грохот, т.е. удары части вращающегося приводного вала о соответствующую часть импеллера. Однако было обнаружено, что при определенных условиях или когда от синхронного электродвигателя требуется большая выходная мощность, предложенный маховик не подходит, поскольку при использовании насоса возникает проблема, связанная с неприемлемым уровнем шума.

Из документа FR 2752028 известно наличие гидравлической связи между вращающимся валом и импеллером, однако даже если бы в такой связи использовалось статически вязкое средство, известное решение в некоторых случаях неприемлемо, поскольку такое соединение требует выхода за пределы ступицы импеллера, в частности, распространяется на заднюю часть его лопастей, что ограничивает общую площадь лопастей.

В международной заявке WO 00/05799 описан электродвигатель с ротором в виде постоянного магнита, имеющим вязкую связь с валом и расположенным в герметичном корпусе. Однако в этом случае отсутствует вязкая связь между валом и импеллером.

Из документа ЕР 1428926 А1 известен дренажный насос, включающий синхронный двигатель и импеллер, при этом на конце вала двигателя выполнен эксцентричный выступ, а импеллер установлен на валу и имеет кольцевую полость, проходящую только вдоль определенной части дуги и вмещающую указанный эксцентричный выступ. Такое решение, хотя и может способствовать уменьшению интенсивности ударов между кольцевой полостью и выступом вала и связанного с этим шума, тем не менее, основано на механической связи между двумя элементами, которые периодически выходят из сцепления, следовательно, нежелательный дребезжащий звук никогда полностью не устраняется.

Таким образом, желательно, и это является основной задачей настоящего изобретения, создать роторный насос, в частности, насос с приводом от синхронного электродвигателя, для применения, в частности, в качестве выпускного насоса в стиральных и посудомоечных машинах, который полностью лишен проблемы, связанной с шумом, возникающим в соединении вала электродвигателя с импеллером насоса.

В соответствии с настоящим изобретением эта задача решается путем создания роторного насоса, в частности, с приводом от синхронного двигателя, имеющего отличительные особенности, указанные в прилагаемой формуле изобретения.

Преимущества и отличительные особенности настоящего изобретения будут более понятны из дальнейшего описания неограничивающего варианта его осуществления со ссылкой на чертежи.

На фиг.1 показаны основные элементы известного роторного насоса, вид в перспективе с пространственным разделением деталей;

на фиг.2 приведено сечение муфты, соединяющей импеллер с соответствующим двигателем, в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.3 и 4 показаны импеллер и муфта, соединяющая вал с импеллером в насосе, показанном на фиг.1, виды в перспективе и в перспективе с частичным разрезом соответственно.

Как показано на фиг.1, роторный насос имеет электродвигатель, содержащий статор 1, соответствующий ротор 2 и вращающийся вал 3. Вращающийся вал 3 соединен с импеллером 4, имеющим соответствующие лопасти.

Как показано на фиг.2, импеллер 4 на стороне, обращенной к валу 3, имеет цилиндрическое углубление 20. В свою очередь вал 3 на конце, обращенном к импеллеру, снабжен направляющим элементом 21, размеры которого позволяют установить его в указанное углубление 20.

Даже в этом случае углубление 20 и направляющий элемент 21 имеют такую взаимную форму и размеры, которые гарантируют создание узкой полой зоны или зазора 22 между этими двумя частями для заполнения его статически вязкой жидкостью, которая может быть туда введена.

Это углубление 20 затем уплотняют с помощью уплотнительного элемента 23, который снабжен соответствующим отверстием 24 для прохода вала 3 через указанный уплотнительный элемент.

Отверстие 24 далее закрывают дополнительным уплотнением типа уплотнительного кольца 25 круглого сечения, позволяющему валу вращаться со скольжением в отверстии 24.

Вал 3 практически может и должен вращаться внутри указанного отверстия 24, по меньшей мере, на первоначальной стадии вращения, т.е. пока импеллер не начнет вращаться в основном на той же самой скорости, что и вал. На самом деле импеллер неподвижен в начальный момент, создавая при этом небольшой, хотя и частично противодействующий крутящий момент, тогда как вал вместе с его направляющим элементом 21 начал вращение, но не привел еще в движение импеллер, поскольку вязкость статически вязкой жидкости не достигла еще требуемого значения.

В собранном состоянии зазор между поверхностью углубления 20 и направляющим элементом 21 заполнен жидкостью, имеющей такие вязкие свойства, при которых, в частности, одна и та же жидкость при перемешивании, взбалтывании и т.п.увеличивает свою вязкость.

Жидкости этого типа известны как силиконовые или упругогидродинамические жидкости, они имеются в продаже и поставляются такими компаниями, как например, TECHNOLUBE SEAL.

В частности, было обнаружено, что для водяных насосов данного типа и применяемых по указанному назначению могут подойти жидкости, имеющие вязкость от 350 до 5000 CTS в зависимости от типа насоса и частоты напряжения питания.

Применительно к упомянутым выше применениям установлено, что идеальным электродвигателем, с которым может быть выполнено настоящее изобретение, является синхронный двигатель, который фактически не имеет электрических соединений на роторе.

Изобретение может быть использовано в насосах стиральных и посудомоечных машин. Роторный насос содержит электродвигатель, включающий в себя статор и соответствующий ротор, первое средство, соединяющее указанный ротор с ведущим валом 3, и второе средство, соединяющее конец указанного ведущего вала 3 с импеллером 4. Второе средство представляет собой муфту вязкости статического типа, в которой имеется емкость со средой, имеющей свойства статически вязкой жидкости. Второе средство содержит полый элемент в виде герметичного по существу цилиндрического углубления 20 в импеллере 4 на его стороне, обращенной к валу 3, направляющий элемент 21, жестко связанный с обращенным к импеллеру 4 концом ведущего вала 3 и установленный в указанном углублении 20, и уплотнительный элемент 23 с соответствующим отверстием 24 для прохода вала 3. Углубление 20 ограничивает емкость со статически вязкой средой, введенной в зазор 22 между направляющим элементом 21 и полым элементом 20. Изобретение направлено на снижение шума, возникающего в соединении вала электродвигателя с импеллером насоса. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Роторный насос, содержащий электродвигатель, включающий в себя статор (1) и соответствующий ротор (2), первое средство, соединяющее указанный ротор с ведущим валом (3), и второе средство, соединяющее конец указанного ведущего вала с импеллером (4), отличающийся тем, что указанное второе средство представляет собой муфту вязкости статического типа, в которой имеется емкость со средой, имеющей свойства статически вязкой жидкости, при этом второе средство содержит полый элемент в виде герметичного, по существу, цилиндрического углубления (20) в импеллере (4) на его стороне, обращенной к валу (3); направляющий элемент (21), жестко связанный с обращенным к импеллеру (4) концом ведущего вала (3) и установленный в указанном углублении (20); и уплотнительный элемент (23) с соответствующим отверстием (24) для прохода вала (3), причем указанное углубление (20) ограничивает емкость со статически вязкой средой, введенной в зазор (22) между направляющим элементом (21) и полым элементом (20).

2. Роторный насос по п.1, отличающийся тем, что в отверстии (24) уплотнительного элемента (23) расположено дополнительное уплотнение в виде уплотнительного кольца (25) круглого сечения, позволяющего валу вращаться со скольжением в этом отверстии (24).

3. Роторный насос по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что среда в муфте представляет собой преимущественно силиконовое масло или жидкость, упругогидродинамические свойства которой обеспечивают автоматическое увеличение ее вязкости при приведении в относительное движение контактирующих с этой жидкостью поверхностей или при изменении их температуры.