洗碗机及类似家用电器的具有叶片式叶轮的离心排水泵 【技术领域】
本发明涉及用于家用电器的具有叶片式叶轮(bladed impeller)的离心排水泵。特别地，这样的离心泵特别适用于洗碗机中，但是不排除其在洗衣店用洗衣机或其他包括排水泵的洗衣机中的用途。
背景技术
上述类型的离心泵通常存在于至今在市面上销售的洗碗机中。
它们被设计成允许将家用电器的洗涤循环中使用后的脏水排放到废水收集网络。
为此，这样的泵使用由小型电动机驱动的叶片式叶轮；该叶轮的旋转运动使得来自沿着该部件的旋转轴布置的进水通道的脏水朝向输出通道运动，输出通道为径向且与该轴相切。
然而，在设计叶轮时，必须考虑包括该叶轮的泵的特定功能。这是因为排水泵与循环泵不同，排水泵位于相对粗糙的过滤器的下游，并且通过排水泵的水流可能被能够使该装置停止运行的小尺寸固体所污染。可能的污染物可包括：食物残渣、误入机器内的物体如牙签、或者还有由洗涤剂与存在于盘子上的脂肪物质之间的化学作用而产生的悬浮物。
为了能轻松地移除上述固体，使用具有直的叶片的凹式叶轮，即叶轮的叶片不向远处充分延伸成与工作腔的前壁具有紧密的间隙。通常有四个这样的叶片，它们相互成直角布置并且从与电动机连接的中心轴沿径向延伸。
上述的几何形状显著降低了由于外来固体杂质造成泵堵塞的风险，因为有大量空间能使得外来固体杂质通过，所述空间由叶轮与前壁之间的空隙以及相邻的叶片之间存在的容积来限定。
尽管根据现有技术的排水泵在许多方面是有利的并且大体上能符合该目的，但是这些排水泵具有迄今为止还未被克服的一个较大的缺点。
一方面，尽管叶轮的上述几何形状确实保证了即便在排出液中存在固体的情况下也能无故障操作，然而，另一方面，与在使用带有弯曲方向的叶片且间隙紧密的叶轮的情况下所能达到的泵的水力效率相比，叶轮的上述几何形状导致了泵的水力效率的等级较低。
受限制的水力效率导致需要使用较大且大功率的电动机，导致活性材料(诸如铜)的更大的磨损，并导致排水泵的成本增加。
因此，本发明所基于的技术问题为设计一种排水泵，该排水泵允许移除任何可能污染排放水的固体而不会存在任何堵塞或拥塞的风险，然而该特征不会限制该泵自身的水力效率。
【发明内容】
上述技术问题由一种用于家用电器的离心排水泵来解决，该离心排水泵包括：工作腔，具有入口和输出口；电动机装置，被设计成借助于沿主轴布置的传动轴来驱动叶轮；以及叶轮，被布置在所述工作腔内，并且可绕着上述主轴旋转以便将来自所述入口的、家用电器的排出流运送通过输出口，所述叶轮是开放的并且包括：支撑元件，被布置在垂直于所述主轴的平面上并且与传动轴成一体；以及多个叶片，从所述支撑元件凸起；沿着所述主轴、在所述叶片之间，所述叶轮具有预定体积的自由空间，用于允许通过离心泵移除排出流中存在的外来固体杂质。
换句话说，尽管在现有技术中传动轴占据叶轮的中心部分并且叶片与传动轴联接，但是在本发明中，该轴在支撑元件的区域内被中断，从而允许在叶轮的中心部分中存在自由空间；叶片直接设置在支撑元件上方。
自由空间设在叶片之间，其中传动轴可正常延伸，从而允许轻松地移除固体杂质，而不会以任何方式限制叶片自身的几何形状。
因此，所述叶片可以从支撑元件凸起，以实现与工作腔的前内表面具有紧密的间隙，结果实现对该机器的水力效率的有利改进。
此外，所述叶片可以是弯曲的叶片，特别地，所述叶片被设计成在预定的旋转方向上输送流体；例如，叶片可以为具有凸面的类型，该凸面相对于叶轮的旋转方向面向前方。叶片的弯曲也帮助改进机器的水力效率；这可以与间隙紧密的延伸协同地结合，或者叶轮可以是具有弯曲的叶片的类型，但是是下凹的。
因为带方向的叶片限定了叶轮的优先的旋转方向，因此带方向的叶片可以与高效的螺旋形涡螺联接，从而进一步改进了上述的水力效率。
上述支撑元件可以有利地为轴与事先定义的主轴一致的圆盘。在该情况下，叶片可以沿着所述圆盘从一个外边缘开始延伸至距所述主轴的最小半径，从而不会阻碍叶轮的中心部分中的自由空间。
在一个特别有利的实施例中，叶片可以包括：第一部分，该第一部分从圆盘的外边缘开始延伸至中间半径处，且具有相对于圆盘表面的恒定高度；以及第二部分，该第二部分从中间半径开始延伸至最小半径处，且具有将第一部分连接至圆盘表面的逐渐缩小的高度。
特别地，叶片在数量上可以为两个，并且被定向成使得自由空间沿直径横穿所述圆盘，但不会与所述叶片中的任何一个相交。
事实上，叶轮可被有利地设计成使得自由空间沿直径横穿圆盘，以形成其宽度等于最小半径的至少二倍的通道，所述通道不与所述叶片中的任何一个相交。通过这种方式，可以确保存在大小为最小半径的两倍的自由通道，该通道横跨叶轮，允许通过它移除固体杂质。
在与以上一致的方式中，入口和输出口也可以具有为最小半径的至少两倍的半径；此外，入口也可以沿着主轴在工作腔的前内表面中开口，而输出口可以在工作腔的侧向内表面中开口。
因此，通过入口进入工作腔中的、具有的尺寸小于最小半径的两倍的固形物体杂质直接落入所述通道内，该固形物体杂质能够从所述通道到达输出口，而不会遇到阻碍。
应注意，最小半径有利地可以等于或大于叶轮圆盘的半径的至少三分之一并且等于或小于叶轮圆盘的半径的一半。
电动机装置可以包括同步电动机，同步电动机能够由与离心泵联接的家用电器的单独的洗涤泵的电子器件控制。
这实现机器的电子控制器的优点，并且避免了专用控制单元的成本。
除了其他的方面，借助于所述电子控制器，可以根据由叶轮叶片所确定的优选的旋转方向来设定同步电动机的运动。
上述解决方案的优点在于：所述解决方案的极低的制造成本以及所能达到的出色的水力效率。
通过对下面结合附图以非限定性的示例提供的优选实施例所做的描述，将容易理解根据本发明的离心泵的其他特定特征和优点。
【附图说明】
图1示出根据本发明的离心排水泵装置的分解立体图；
图2示出沿着根据图1所示的离心排水泵的安装好的装置的中心平面所截取的所述装置的侧视图；
图3示出形成头部件的单一元件的立体图，该头部件包括在根据图1所示的装置中；
图4示出叶轮的立体图，该叶轮形成根据图1所示离心排水泵装置的一部分；
图5示出根据图4所示的叶轮的平面图；
图6示出沿着根据图5所示的叶轮的平面B-B所截取的该叶轮的侧视图；
图7示出根据图5所示的叶轮的另一个(未被截取的)侧视图。
【具体实施方式】
参考附图，“1”总地指代根据本发明的离心排水泵整体。
如在涉及本申请技术领域的描述中所述的那样，离心泵1被特别设计用作家用电器(特别是家用或工业用洗碗机)中的排水泵。然而，该装置也可以另外用在相关的应用中。
离心泵1包括中间支撑部件22，该中间支撑部件22在一侧与头部件21联接，且在另一侧与将在下面描述的电动机装置5的盒形壳体联接。
在头部件21所处的一侧，中间支撑部件22具有圆柱形凹部，用以容纳封闭板23；圆柱形凹部22a具有形成在中央部的圆柱形座22b，圆柱形座22b与位于中间支撑部件22对侧的凸起部22c对应。
由构成电动机装置5的一部分的转子24以及与转子24成一体的传动轴6所组成的组件布置在圆柱形座22b的内部。该组件的这两个部件共轴并且可在圆柱形座22b的内部绕着主轴x旋转，离心泵1的整个主体沿着主轴x形成的轴延伸。
由转子24和传动轴6所组成的组件通过被布置成用以封闭圆柱形座22b的封闭板23而被保持在圆柱形座22b的内部；包含用于支撑传动轴6的衬套的支撑圆盘25被布置在转子24与扁平密封环23之间。
头部件21的啮合开口与中间支撑部件22在周向上联接；上述封闭板23置于头部件21与中间支撑部件22之间。头部件21在内部由扁平前内表面21a限定，前内表面21a通过形成涡螺(volute)的侧向内表面21b与该啮合开口连接。特别地，因为离心泵如下所述是单向的，所以该涡螺是螺旋式的，以改进泵的水力效率。
换句话说，如图3中可清晰看出，形成涡螺的侧向内表面21b距主轴x具有径向距离，该径向距离沿着在叶片12的旋转方向上行进的周边而增大。该径向距离的最小值处在紧挨着输出口4上游的点处，然后该距离逐渐增大，直至实现与输出管4a的连接。
头部件的内表面21a、21b以及扁平密封环23在它们的内部限定出本文所述的离心泵1的工作腔2。
入口3和输出口4通至工作腔2。在本文示出的示例中，入口3在前内表面21a中开口，并与前面定义的主轴x共轴，而输出口4在侧向内表面21b中开口。
两个开口(即，入口3和输出口4)限定了两个直通道(即，分别形成在头部件21的主体中的进入通道3a和输出通道4a)的入口。沿着主轴x布置的进入通道3a被设计成在工作腔2内部输送待排出的洗涤液体流；而沿着头部件的径向轴布置的输出通道4a被设计成将洗涤液体流从工作腔2排出到与输出通道4a适当连接的废水处理网络中。
工作腔2在内部容纳由塑料制成的叶轮10，并且叶轮10可绕着主轴x旋转以将家用电器中源自进入通道3a的排出流运送通过输出通道4a。
叶轮10被设置成由前述电动机装置5借助于与该电动机装置5为一体的传动轴6来旋转该叶轮10。在本文所描述的实施例中，叶轮10具有封闭的啮合套管14，传动轴6的一端插入到啮合套管14内；然而，如本领域技术人员所能想到的那样，可以使用其他的啮合装置。啮合套管14以及传动轴6的相应端穿过设在扁平密封环23的中心的容纳孔。
叶轮10包括支撑元件11，支撑元件11由具有与主轴x一致的轴的圆盘构成，并且以可旋转的方式联接到形成在扁平密封环23中的特定环形滑动座23a的上方。
啮合套管14与支撑元件11的一侧联接，而在另一侧，多个叶片12从所述支撑元件11凸起。
在本文所描述的实施例中，叶片12的数量为两个并且以相对于主轴x呈中心对称的方式布置。
如在图2中可清晰看出，这些叶片以从支撑元件11凸起的方式向远处充分延伸成与前内表面21a具有紧密的间隙。
所述叶片为弯曲的叶片，具有凸面12c并且以小且均匀的厚度为特征。特别地，所述叶片的凸面12c相对于叶轮10的旋转方向面向前方，也就是由所述凸面12c来运送工作腔2内的液体流。
在附图5中可以清晰地看到叶片的曲线型演进。能够注意到，叶片由第一部分12a和第二部分12b构成，第一部分12a从形成支撑元件11的圆盘的外边缘处开始延伸至所述圆盘的中间半径r
2处，第二部分12b从中间半径r
2处开始延伸至半径r
1处，半径r
1是最小半径，但大于零。
第一部分12a具有恒定的高度(理解为表示第一部分12a从形成支撑元件11的圆盘处开始的凸起)，以实现与工作腔2的前内表面21a具有紧密的间隙；而第二部分12b逐渐缩小，以将第一部分12a连接到圆盘。
入口3具有与预定中间半径r
2相等的半径，而输出口具有大于最小半径r
1的半径。
关于叶轮10的叶片12，它们被定向成在它们之间留有沿直径横穿形成支撑元件11的圆盘的自由空间13。换句话说，自由空间13沿着圆盘的直径d横穿叶轮，而不与叶片12中的任何一个相交。
此外，沿直径横穿圆盘的自由空间13限定通道15，该通道15具有约为最小半径r
1的二倍的宽度并且不与叶片12中的任何一个相交。
自由通道15(在图5中用虚线表示，且具有为最小半径r
1的两倍的宽度)基本上在由支撑元件11限定的平面上方沿着叶轮10的直径d横穿叶轮10，但不会与叶片12中的任何一个相遇。特别地，所述通道15包括叶轮10的、被主轴x穿过的中心部分。应注意，通道的宽度大约等于形成支撑元件11的圆盘的直径的三分之一。
该通道15或自由空间13被设计成允许通过离心泵1移除排出流中存在的任何外来杂质。
就此而言，如果我们考虑其半径小于最小半径r
1的两倍的固体由待排出的液体流来运送，该固体将通过布置在自由空间13对面的入口3进入工作腔，并且将因此被置于通道15内，该固体能够沿着通道15运动直至到达其中一个端部，然后在该端部处进入排出口4，而该固体的运动不会受到叶片12的阻碍。
作为示例，应注意，在所示的实施例中，最小半径r
1略大于4mm(在该特定情况下，相应的直径等于8.3mm)；而中间半径r
2等于6mm，同时支撑元件11具有25mm的直径。然而相比之下，入口3的直径等于10.4mm。
另一关键尺寸为工作腔2的高度(理解为支撑元件11与前内表面21a之间的尺寸)；该尺寸与叶轮10的直径之比必须小于1，以防止具有长形形状的实心物体(诸如牙签)完全进入该腔的内部而使叶轮的旋转停止。在该特定的情况下，所讨论的高度在12mm附近。
在本文所描述的实施例中，容纳在盒型壳体20内的电动机装置5包括同步电动机。所述电动机包括容纳在圆柱形凹部22b内部的前述转子24，以及围绕相应的凸起部22c布置的定子27。
转子24优选为永磁型，而定子27与电源和控制板26连接。该电源和控制板26能够与家用电器的单独的洗涤泵100(在图2中示意性示出)的电子器件连接，离心泵1与家用电器联接；通过这种方式，能够由洗涤泵100的电子器件控制排水泵1。
明显地，可对上述离心泵进行本领域技术人员想到的各种修改和变型，以满足可能出现的特定要求，此外，所有这些修改和变形包括在由所附权利要求限定的本发明的保护范围内。