[发明专利]再生式泵的流道结构

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种低噪音的再生式泵封闭式叶轮与泵壳流道结构，特别是关于一种用来改善泵壳流道中流体与叶轮的叶片会产生激烈的流动干涉现象，此一流动干涉现象是再生式泵产生噪音的根源，并会降低泵输出流量，本发明的泵壳循环流道截面在叶片入口侧有最大的截面宽，能确保流道截面的回流流线在叶片出入口都有较佳的曲率半径，封闭式叶轮的叶片只对流道中循环流动的流体作功而不对回流的涡流区流体作功，使涡流区的漩涡流动速度降低，加上封闭式叶轮侧板的隔绝，进而减少叶片与涡流区的流动干涉现象，叶片出口是由叶片侧板斜向延伸到叶片毂板，使得流体在流出叶片出口时有最大的曲率半径，本发明能确保循环流体有合理的曲率半径并减少涡流区对循环流体的流动干涉，以达到降低噪音与提高输出流量的目标。

【背景技术】

再生式泵是目前家庭给水用水最常使用的装置，由于再生式泵具有体积小，能提供符合家庭需求的高压力与流量，例如，由地面加压送水到屋顶的水塔，或由水池抽送用水到室内使用等，有些泵也装置有压力开关与压力桶作为加压泵使用，虽然再生式泵使用广泛但高噪音与低流量却常为使用者诟病。

请参阅图1，再生式泵具备有一入水口8接水管或水源，一出水口9输出经过叶轮3加压后的流体，泵本体2是由泵壳5，泵壳背盖6，叶轮3与轴封4所组成，其中马达1的轴穿过泵壳背盖6与轴封4后直接驱动叶轮3。

请参阅图2，习知技术的再生式叶轮3为约略等厚度圆盘状的结构，叶片根部30的厚度t2与叶轮外缘厚度t1约略相等，在叶轮的外缘部份的两侧都设有数个径向叶片3a，同一侧的相邻两叶片间的空间构成一径向流道3b，叶片3a的结构包含有叶片入口32，叶片入口根部圆弧32a，叶片根部30，叶片侧缘33，叶片出口31与叶片毂板36所构成，叶轮3的中心轮毂的轴孔37上设有键槽39以顺利结合马达轴心，另外在轮毂与叶片根部30圆盘间有数个肋板38相连结，叶轮结构的轴心座标为z轴，径向座标为r轴，叶片径向流道3b之截面与泵壳流道7的截面都是以r-z面座标来描述。

请参阅图3，再生式泵的基本原理是利用叶轮切线速度u转动吸引流体由泵入水口8流入，如图中箭头所示，流体中的粒子的运动轨迹如入口流线76所示，经由叶轮3上的径向叶片3a第一次加压后的循环流线761，流出叶片后便具有r-z面速度cm与旋转方向的切线速度cu，二者速度分量的合即为流体的实际速度，其中切线速度cu是来自叶片3a对流体的作功，当流体离开径向流道3b后便进入泵壳流道7中，经过泵壳流道7内侧壁的引导，流体会再次流到叶轮3的叶片入口32，如循环流线762所示，并经叶片3a再次作功以提高流体切线速度cu，而r-z面速度cm则保持约略相同速度，流体会以相同方式被叶片3a重复加压多次才流出出水口9，如循环流线763，循环流线764，出口流线765所示，所以，当流体经多次叶轮日3加压后流体会具有接近叶轮切线速度u的流速并且具有较高的静压，这也是再生式泵能具备高输出压力的原因。

请参阅图4A、4B，习知技术的泵壳流道7截面是以长方形为主，流体在泵壳流道7截面的回流模式也就是r-z面速度cm流动模式，如图4A与图4B所示，泵壳流道7具圆弧状长方形截面，如图4A所示，流道内壁顶部7a，流道内壁侧边7b，流道内壁底部7c，最大截面宽B3位于流道内壁侧边7b中间部份，图4B矩行边长的等截面宽B3长方形，流道内壁顶部7a，流道内壁侧边7b，流道内壁底部7c，这些基本上以长方形为主的结构截面，其流道内壁顶部7a宽度都不足以让叶片外侧流线78与叶片内侧流线79有足够的空间进行转弯而造成流线曲率半径过小，这二种截面形状的流动模式说明如图4A、图4B，图4D所示，当流体由叶片3a之径向流道3b流出叶片出口31时，如叶片内侧流线79所示，流体必须直角转向流道内壁顶部7a并再以直角转向流道内壁侧边7b，如叶片外侧流线78所示，所以，叶片出口流线曲率半径R2会变的很小，必须作急速的U型转弯，而且叶片出口31的尖点35正好位于流线79的转弯处并产生激烈的流动干涉，叶片外侧流线78沿流道内壁侧边7b朝叶片入口32流去，并在流道内壁底部7c转向叶片内侧流线79时受限于截面的宽度，也必须作急速的U型转弯，而且流道根部圆弧32a激烈以轴向转向外径，此一激烈的U型转弯也是只能有很小的入口流线曲率半径R1，叶片内侧流线79与叶片外侧流线78共同结合成狭长型的回流模式，在回流模式的中间部会有一个长椭圆状涡流区77，而此一涡流区77会占有宽度已过窄的泵壳流道7之截面，并占有一部份的叶片径向流道3b之空间，这会使得叶片3a与涡流区77产生激烈的流动干涉而产生噪音。