凈水器增壓泵結(jié)構(gòu)設(shè)計與水系統(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。首先對反滲透凈水器的增壓泵基本的原理進行分析，然后通過設(shè)計新型增壓泵以及水路原理圖實現(xiàn)流量可調(diào)的功能。同時在水路中布置一個流量傳感器，對增壓泵的性能衰減補償，防止消費者在使用過程中，凈水器制水流量偏低。從而使整個凈水器在制水過程中性能穩(wěn)定，噪音低，壽命長。

關(guān)鍵詞：凈水器；增壓泵；傳感器

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

引言

近年來，隨著人們對飲用安全的日益關(guān)注，家用凈水器作為一種新興的電器產(chǎn)品正逐步進入廣大消費者的家中[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增壓泵，其主要結(jié)構(gòu)由有刷電機與泵體兩部分組成，其電機里碳刷與換向器接觸易產(chǎn)生火花，同時碳刷容易磨損，噪音大，影響整機的噪音，導(dǎo)致EMC問題，并隨著使用頻率增加，碳粉沉積，對凈水器處于易爆氣體的空間，則不適用；直流有刷電機增壓泵，輸出功率與外形尺寸之比沒有無刷電機高，同時體積大，限制了凈水器往小型化發(fā)展，對其用在母嬰房，以及易爆粉塵環(huán)境里的凈水器，有刷電機增壓泵就體現(xiàn)出不足。同時，直流電機增壓泵隨著使用時間的增加，流量會有衰減，不能根據(jù)凈水器出水自動調(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大大滿足用戶對凈水器的需求。

1 帶一體化鐵殼的無刷電機增壓泵設(shè)計

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

1.1 電機其泵體結(jié)構(gòu)設(shè)計

此技術(shù)有別于市場上的直流有刷電機增壓泵，通過把電機鐵殼做成一體式，可以去掉普通直流電機的后蓋，減少工藝工序，降低成本，同時，又能保證軸承與鐵殼的同心度，降低機械噪音；其次，由于無刷電機輸出功率與外形尺寸之比高，效率高，同時振動又比普通的直流有刷電機小，所以支座采用單孔固定在整機上，并焊接其支座在電機的中間面位置，大大方便增壓泵在整機里的安裝，適合整機不同的設(shè)計要求，利于超薄小型化凈水器的發(fā)展。經(jīng)過試驗，例如水泵的尺寸OD 36mm*L 110mm*H 57mm，當(dāng)輸入電壓為12-24V時，工況即額定工作點（0.2Mpa進水壓，0.5Mpa出水壓）時，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“+”，綠線是速度信號控制輸出，黃線是CW/CCW轉(zhuǎn)向控制，黑線接“-”，藍線是PWM速度控制，白線是制動。同時，泵體的偏心輪，采用3.5度的設(shè)計，底面到中心高度18MM，增加膜片的擺動幅度，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，增壓泵開始工作，其通過電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，帶動泵體中偏心輪的擺動，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為偏心輪的往復(fù)運動，同時偏心輪又與隔膜片相連，也帶動膜片往復(fù)運動，致使隔膜腔體容積在不斷變化，從而實現(xiàn)增壓排水的效果。以下圖2是試驗測試的性能曲線圖：

2 凈水器制水控制系統(tǒng)設(shè)計

凈水器的工作系統(tǒng)水路圖如圖3所示，當(dāng)打開機器時，自來水進入凈水器，經(jīng)過前置PP棉過濾，進水電磁閥，然后自來水經(jīng)過增壓泵加壓進入活性碳濾芯，及RO膜濾芯，純水通過逆止閥，進入除異味，改善口感的后置活性碳濾芯，最后從水龍頭流出消費者感知的純凈水。其中在水龍頭中安置一個流量傳感器，當(dāng)凈水器的制水通量變少時，可以感應(yīng)純水的流量，以致反饋給控制器，由控制器再把信號反饋給直流無刷增壓泵，從而調(diào)控電機轉(zhuǎn)速，使出水流量到達平衡并提高制水流量，補償機器在長時間運轉(zhuǎn)中的損耗。同時，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

通過實際的測試驗證，包括增壓泵以及水系統(tǒng)的測試，該新型的增壓泵結(jié)構(gòu)設(shè)計和水系統(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。無刷電機增壓泵因為具有低噪音，低振動，高可靠性，為母嬰凈水器的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，同時也為凈水器往小型化，超薄化發(fā)展指明了方向，因此，它勢必將更加迎合消費者的需求。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)定性將進一步加強，制水壽命將更長，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：

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

[2]趙明.增壓泵：給純水機一顆可靠的“心”[J].電器，2015（1）.

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