凈水器增壓泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與水系統(tǒng)優(yōu)化

左杰

摘 要：主要內(nèi)容是介紹反滲透凈水器中常見的增壓泵及其控制方式。首先對(duì)反滲透凈水器的增壓泵基本的原理進(jìn)行分析，然后通過設(shè)計(jì)新型增壓泵以及水路原理圖實(shí)現(xiàn)流量可調(diào)的功能。同時(shí)在水路中布置一個(gè)流量傳感器，對(duì)增壓泵的性能衰減補(bǔ)償，防止消費(fèi)者在使用過程中，凈水器制水流量偏低。從而使整個(gè)凈水器在制水過程中性能穩(wěn)定，噪音低，壽命長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：凈水器；增壓泵；傳感器

中圖分類號(hào)：TH122 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）25-0100-02

引言

近年來，隨著人們對(duì)飲用安全的日益關(guān)注，家用凈水器作為一種新興的電器產(chǎn)品正逐步進(jìn)入廣大消費(fèi)者的家中[1]。作為凈水器的核心零部件，增壓泵具有自吸和增壓功能，為凈水器通過反滲透膜凈化水這一過程提供恰當(dāng)?shù)乃畨汉退髁?，最終使凈水器實(shí)現(xiàn)過濾出純凈水的目的[2]。反滲透膜孔徑為1×10-10m，而水分子的直徑是4×10-10m，所以一般來說反滲透凈水器都需要有一個(gè)增壓泵，來把水分子擠到膜的另一面[3]。目前，市面上現(xiàn)在凈水器里增壓泵，一般都是用的直流有刷電機(jī)增壓泵，其主要結(jié)構(gòu)由有刷電機(jī)與泵體兩部分組成，其電機(jī)里碳刷與換向器接觸易產(chǎn)生火花，同時(shí)碳刷容易磨損，噪音大，影響整機(jī)的噪音，導(dǎo)致EMC問題，并隨著使用頻率增加，碳粉沉積，對(duì)凈水器處于易爆氣體的空間，則不適用；直流有刷電機(jī)增壓泵，輸出功率與外形尺寸之比沒有無刷電機(jī)高，同時(shí)體積大，限制了凈水器往小型化發(fā)展，對(duì)其用在母嬰房，以及易爆粉塵環(huán)境里的凈水器，有刷電機(jī)增壓泵就體現(xiàn)出不足。同時(shí)，直流電機(jī)增壓泵隨著使用時(shí)間的增加，流量會(huì)有衰減，不能根據(jù)凈水器出水自動(dòng)調(diào)控轉(zhuǎn)速。所以解決增壓泵噪音，體積以及性能衰減問題將會(huì)大大滿足用戶對(duì)凈水器的需求。

1 帶一體化鐵殼的無刷電機(jī)增壓泵設(shè)計(jì)

根據(jù)凈水器增壓泵的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)增壓泵的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 電機(jī)其泵體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

此技術(shù)有別于市場(chǎng)上的直流有刷電機(jī)增壓泵，通過把電機(jī)鐵殼做成一體式，可以去掉普通直流電機(jī)的后蓋，減少工藝工序，降低成本，同時(shí)，又能保證軸承與鐵殼的同心度，降低機(jī)械噪音；其次，由于無刷電機(jī)輸出功率與外形尺寸之比高，效率高，同時(shí)振動(dòng)又比普通的直流有刷電機(jī)小，所以支座采用單孔固定在整機(jī)上，并焊接其支座在電機(jī)的中間面位置，大大方便增壓泵在整機(jī)里的安裝，適合整機(jī)不同的設(shè)計(jì)要求，利于超薄小型化凈水器的發(fā)展。經(jīng)過試驗(yàn)，例如水泵的尺寸OD 36mm*L 110mm*H 57mm，當(dāng)輸入電壓為12-24V時(shí)，工況即額定工作點(diǎn)（0.2Mpa進(jìn)水壓，0.5Mpa出水壓）時(shí)，轉(zhuǎn)速范圍

1200-1400rpm，電流≤1.5A，最大輸入功率范圍18-36W，流量≥550ml/min &噪音≤40dB（A）；6根原子線：紅線接“+”，綠線是速度信號(hào)控制輸出，黃線是CW/CCW轉(zhuǎn)向控制，黑線接“-”，藍(lán)線是PWM速度控制，白線是制動(dòng)。同時(shí)，泵體的偏心輪，采用3.5度的設(shè)計(jì)，底面到中心高度18MM，增加膜片的擺動(dòng)幅度，即增加自吸能力和流量。

1.2 增壓泵工作原理

RO凈水器在制水時(shí)，增壓泵開始工作，其通過電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)泵體中偏心輪的擺動(dòng)，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為偏心輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)偏心輪又與隔膜片相連，也帶動(dòng)膜片往復(fù)運(yùn)動(dòng)，致使隔膜腔體容積在不斷變化，從而實(shí)現(xiàn)增壓排水的效果。以下圖2是試驗(yàn)測(cè)試的性能曲線圖：

2 凈水器制水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

凈水器的工作系統(tǒng)水路圖如圖3所示，當(dāng)打開機(jī)器時(shí)，自來水進(jìn)入凈水器，經(jīng)過前置PP棉過濾，進(jìn)水電磁閥，然后自來水經(jīng)過增壓泵加壓進(jìn)入活性碳濾芯，及RO膜濾芯，純水通過逆止閥，進(jìn)入除異味，改善口感的后置活性碳濾芯，最后從水龍頭流出消費(fèi)者感知的純凈水。其中在水龍頭中安置一個(gè)流量傳感器，當(dāng)凈水器的制水通量變少時(shí)，可以感應(yīng)純水的流量，以致反饋給控制器，由控制器再把信號(hào)反饋給直流無刷增壓泵，從而調(diào)控電機(jī)轉(zhuǎn)速，使出水流量到達(dá)平衡并提高制水流量，補(bǔ)償機(jī)器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)中的損耗。同時(shí)，從RO膜濾芯出來的廢水，通過沖洗閥的控制，調(diào)控RO膜前壓力，保證適當(dāng)?shù)臐B透壓力，使制水系統(tǒng)維持平衡。

3 結(jié)束語

通過實(shí)際的測(cè)試驗(yàn)證，包括增壓泵以及水系統(tǒng)的測(cè)試，該新型的增壓泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水系統(tǒng)控制，可以有效的提升凈水器的出水流量，提高凈水器的可靠性，滿足用戶用水需求。無刷電機(jī)增壓泵因?yàn)榫哂械驮胍簦驼駝?dòng)，高可靠性，為母嬰凈水器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為凈水器往小型化，超薄化發(fā)展指明了方向，因此，它勢(shì)必將更加迎合消費(fèi)者的需求。由于其加上了流量傳感器和PWM控制系統(tǒng)，凈水器的制水穩(wěn)定性將進(jìn)一步加強(qiáng)，制水壽命將更長(zhǎng)，靜音效果將更加突出。自此，更加智能化，更加安全，可靠的凈水器將展現(xiàn)在人們面前。

參考文獻(xiàn)：

[1]沈鈞.家用凈水器關(guān)鍵技術(shù)及未來發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代家電，2012，22：55-56.

[2]趙明.增壓泵：給純水機(jī)一顆可靠的“心”[J].電器，2015（1）.

[3]何志鋒.凈水器儲(chǔ)水罐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（16）：61.endprint