凈水器增壓泵結構設計分析

王云川

（九牧廚衛股份有限公司廈門分公司，福建 廈門 361000）

眾所周知，水與人類的生產生活有著緊密的聯系，所以人們對于生活飲水水質提出諸多新的要求，不但要有較好的去除功能，還要有很好的飲用水口感。飲用水是否健康也成為人們關注的焦點。反滲透凈水器逐漸走入到了人們的視野與家庭，成為人們生活當中非常重要的組成部分。但是反滲透凈水器在使用的過程當中需要有一個增壓過程，這個制水增壓過濾會出現較為清晰的噪音，必然會對人們日常生活品質帶來一定的影響，甚至是困擾。專業技術人員需要針對噪音源與噪音傳播路徑進行科學分析與改善。基于此，文章主要對增壓泵結構設計展開深入的探討。

1 概況

近年來，人們對反滲透凈水器的品質非常關注，并提出諸多訴求，比如體積小、長效使用的濾芯、一級凈化水效等等。反滲透凈水器憑借自身的優點，已經成為人們家中必備的凈水設備。增壓泵可以說是凈水器當中不可或缺的零部件，其主要的功能就是自吸與增壓，提供合適的水壓給到反滲透膜，推動凈化的水流，并達到所需的凈水流量。現如今市面上反滲透凈水器當中的增壓泵主要有兩種，一種是有刷隔膜增壓泵，一種是無刷隔膜增壓泵。無刷與有刷電機相比，同樣的功率和流量下，產品的尺寸和噪音都要小，性能更優越，但價格比較貴，市場接受度不高。另一種有刷增壓泵是用的直流有刷電機，是市場的主流，主要的結構由兩部分組成，即：泵頭部分和電機部分。增壓泵在其使用的過程當中，非常容易出現聲音大等情況，對于整機的使用帶來諸多影響，并且伴隨著時間的不斷推移，軸承的磨損、碳刷磨損、偏芯塊的松動等，都會導致凈水器噪音上的變化，影響用戶體驗感和使用。直流電機增壓泵伴隨著長時間的使用，流量會慢慢下降，無法根據凈水器額定出水量，以自動的方式進行調節；并且噪音也會隨著水壓的不穩定，結構設計的不合理，所產生影響，需要技術人員將增壓泵噪音問題有效的解決。

2 噪聲分析

專業技術人員參與到反滲透凈水器噪聲問題研究過程之后，需要將增壓泵作為主要的測試模組設備，增壓泵需5 臺，并且5 臺設備是同一批次，對兩方面提出相關要求，即輸入電壓與電流，工作電流為0.5～0.72 A，工作流量≥550 mL/min，電機工作轉速800～900 rpm。單泵噪音測試工作完畢，需要針對5 臺增壓泵置入相對應的整體，在此期間，需要特別注意金屬支架與整體鈑金構件的安裝需要以減震墊螺絲固定連接，保證一定的進水壓力。當整機運行保持穩定之后，采用十點方法測得噪音數據。經過認真分析之后發現，整機噪音比單泵噪音大，這時會出現噪聲有差異的情況，由專業技術人員分析可能引起噪聲的各項因素，主要包括兩個方面。其一，增壓泵在運行過程當中，會出現一定噪音，噪音不斷傳播；其二，整機與增壓泵二者之間發生共振，之后噪音出現。

3 改善方法

在解決噪聲問題的過程當中，工作人員還需要將關注重點放在噪音傳播和控制噪音方面，針對增壓泵自身所產生的噪音以及整機共振噪音進行科學分析以及專業處理，通過下面幾種方式，緩解噪音對于系統所帶來的影響。

3.1 電機轉速的優化

增壓泵參與到工作過程之后，非常容易出現噪音問題，之所以會出現噪聲問題，電機運行期間，帶動偏心輪進入到工作當中去。偏心輪工作狀態為上下運動，為此排水增壓功能得以實現。此過程就會出現一定的工作噪音。為了能夠降低和減少增壓泵在工作期間所出現的噪音，相關工作人員可以將電機轉速下降，增大偏芯塊角度進行調試，從而解決出現的噪音問題。電機的效率得到改善，泵體的容積與偏心輪的角度，同樣得到改變。實際的轉速與原來相比較，會有差別，之后對兩方面的噪音值進行檢測，其一，單體增壓泵。其二，整體凈水器。在供水壓力和工作輸出壓力分別為0 MPa、0.5 MPa 條件之下，泵噪聲測定工作正式開始。

通過對圖1、圖2 當中內容進行比較之后，可以發現噪聲情況得到明顯的下降。增壓泵轉速下降，單泵在運行期間所出現的噪音就會明顯減弱，最終真正實現減小噪音的目標，而且整機的噪聲也有所下降。通過改善噪音的降幅在4 db 左右，出現了這樣的情況，說明了這一事實，即：單泵噪音下降，共振也發生較大的變化，同樣，產生的噪音也在下降中，降低電機轉速的方法，可以真正實現降低噪聲的目的，同時，也降低了增壓泵的功率。圖1 是硅膠套固定增壓泵。圖2 是降噪盒及硅膠組合固定增壓泵。

圖1 硅膠套固定增壓泵

3.2 結構的革新

反滲透凈水器噪音問題，是一部分用戶的客訴問題的來源。解決這個問題，噪聲出現之后，必然會帶來非常嚴重的影響，為了能夠減少影響與傷害，工作人員就需要認真地去思考各種方法，例如：將減震材料加入到整機當中去。硅膠材料的使用，噪音必定會有效下降。硅膠最大的優勢與特點就是可以隔絕噪音，并且有著緩沖減震的功能。所以硅膠是最佳的減震材料。將邵氏硬度為50 的硅膠材料作為“重要角色”，通過科學制作，變成硅膠套，減震墊與金屬制作兩種構件，這樣增壓泵就能夠以懸掛的方式設置在支架上面，這樣震動傳遞就不會更加強烈。通過對圖1、圖2 中內容進行比較，應用硅膠的方法，噪音已經不再明顯，使得凈水器系統噪音得到有效的下降。但是設計人員還需要特別注意，所選擇的硅膠材料優化系統有一定的幅度，不僅可以選擇邵氏硬度在50 的硅膠材料，邵氏硬度在40 的硅膠材料同樣也可以發揮出降低噪音的作用。操作方法是一樣的。硬度較低的硅膠呈現出來的降噪作用也非常明顯。在此過程當中，設計人員還需要針對硅膠這種工藝進行認真分析，保證結構具有穩定與可靠等特點。噪音的出現必然會對凈水器制水系統整體帶來不利影響，因此，相關設計人員需要將自己的關注重點放在減震材料使用過程當中，例如：使用硅膠就可以將震動源有效隔離。硅膠最明顯的特點就是有著較好的隔音效果，而且還可以起到減震的作用，所以將其作為減震材料特別的實用。

通過認真分析之后發現，使用硅膠降噪的方法呈現出來的效果非常顯著，但是工作人員還需要探索其他的降噪方法，例如：設置靜音盒，主要操作包括：在增壓泵外部加入吸聲材料。在凈水器當中，應用發泡棉材或者是其他的疏松多孔的吸聲材料，也可以有效阻隔噪音的傳播，最終真正實現降低整機噪聲的效果。表1 是結構改善后整機噪音數據統計表。

表1 結構改善后整機噪音數據統計表

3.3 控制軟件設計

什么是軟件設計的方式？主要是在系統層面上進行降噪，這樣整機輸出的流量就會滿足相關要求。脈沖寬度得到科學的調整，電機輸入的壓力也獲得控制，使得電機的轉速得到有效的改變，最終真正實現降低噪聲的目標。增壓泵參與到運行過程當中去之后，增壓脈沖是非常關鍵的數據與指標，其主要原理包括：依托處理器顯示的數字輸出，對模擬電路展開控制，從而確保輸出端獲得幅值相同的脈充值。按照一定的規則對于脈沖分子進行調整。

3.4 無刷電機的應用

無刷增壓泵具有高效、低噪音、長壽命等特點，其工作原理是通過無刷電機控制轉子的轉動，進而帶動水泵軸芯上的偏心塊，便膜片做往復運動將水擠壓到增壓室進行增壓。無刷電機主要組成部分包括無刷電機、傳感器、控制器泵頭部分等，其中無刷電機扮演主要的角色，也是重要部件，它自身具有高效、節能特點，還可以根據需要調整轉速和轉向，從而實現水泵的正反轉和流量調節。不僅如此，無刷電機水泵還具有自動保護功能，當水泵出現故障時會以自動的方式停止工作，避免損壞設備以及影響人身安全，因為自身成本較高。所以，無刷電機水泵在工業生產、城市供水、農業灌溉等領域得到了更為廣泛的應用。

4 其他振動分析及減振方法

制水期間，水泵頭部殼體內部所存在的水處在流動的狀態，壓力與速度也并不會始終處在一成不變的狀態當中，而是會發生變化，這種變化具有非常明顯的特點，即：周期性。因為周期性吸入和排出液體，所以激發液體脈動，脈動的水流形成對水泵殼體的影響，最終出現殼體振動問題。振動出現之后，會通過水管傳遞給機器的其他部件，出現新的噪聲。水管自身雖然說韌性較強，但是無法真正起到隔離噪音的作用，還需要專業工作人員經過認真分析，之后在水泵的進水口和出水口設計一個消聲裝置。產品應用時，消聲裝置使用過兩種方案，其一： 鼓膜式消聲裝置，主要就是將殼體分為兩個部分，之后在二者的中間位置，加入橡膠鼓膜，并密封鼓膜與殼體，鼓膜左側密封存在空氣與氣囊之間非常的相似，主要的作用就是儲能。鼓膜右側與出水口的殼體形成水通道，這時候帶有振動的水流進入到了右側殼體，隨后振動出現，再被左側氣囊所吸收，水從殼體出來，振動力便不會像以前那樣強烈，甚至會消失不見，最終真正實現降噪的目標。其二：橫流穿孔管式消聲裝置。在殼內部進行專門的設計，加入中間帶隔板的中心管，中心管圓周方向交錯分布小孔，主要起到降低噪音的作用。殼體內壁加入彈性泡棉，彈性泡棉顧名思義最大的特點就是有較強的彈性，而且還有許多微孔，在吸收噪音方面發揮出不可替代的作用。當水流已經進入到前段中心管之后，遇到阻隔板擋住后，從中心管圓周小孔流出，經過彈性泡棉，從小孔進入到后段中心管從殼體流出。在此期間，噪聲以多次的方式被減弱，所以此方法非常的有效。通過大量實踐之后發現，無論是鼓膜式消聲裝置還是橫流穿孔管式消聲裝置，對于消除噪聲都起到重要的作用。

5 結束語

總之，專業工作人員需要針對凈水器制水系統內部出現的噪音進行仔細分析，因為凈水器制水系統出現噪音情況，必然會對人們的日常生活等多個方面帶來一定影響，所以需要尋找到引發噪音的主要原因，再制定出科學的方法，將問題妥善解決。針對凈水器內部例如：電機系統、主要結構、控制系統等展開分析，之后結合研究的結果，對于電機系統實際的轉數等多個方面進行改善，最終真正實現降低噪音的效果。不僅如此，還需要有效延長水泵的具體時間。壓泵在運行期間脈沖寬度是非常重要的數據，不可忽視，需加強對其的重視，并進行認真分析，技術人員不要對其產生忽視的態度，在日常的工作當中，以主動積極的態度去尋找降低噪音與振動的方法，確保凈水器制水系統在實際運行的過程當中，有很小的聲音甚至是無噪聲運行，從而滿足新時代下人們對于凈水器所提出來的多樣要求。