CN101185858A - 小型臭氧气水混合泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种小型臭氧气水混合泵，利用叶片(3)驱动水时，产生强烈的湍流漩涡，将水中气泡拉扯撕碎成更小更多的气泡，增大气水接触面积，实现高的臭氧溶解效率。通过叶轮(2)上的永磁体A(4)和电机(6)上的永磁体B(5)之间的磁力作用，实现电机(6)无轴驱动叶轮(2)，避开了由于泵驱动轴的密封带来的一系列问题。结构简单、造价低、安全、稳定可靠、臭氧溶解效率高，特别适用于洗碗机、洗衣机等洗涤装置上。

Description

小型臭氧气水混合泵
所属技术领域
本发明涉及气水混合泵，特别是其电机输出功率不超过50W的小型、用于臭氧气与水混合的水泵。
背景技术
臭氧是一种特性非常优秀的化学制剂，不仅能瞬间杀死各种细菌病毒，还能分解处理有害的化学污染物。由于臭氧短时间还原为氧气，无任何残留物，不造成二次污染，因而臭氧被称为最安全的“绿色”消毒剂，在污水、饮用水处理等大型设施中已得到广泛的应用。但在家用电器中还没有得到有效的应用，尤其是像洗碗机和洗衣机这两种使用广泛、特别需要臭氧消毒处理的产品，却都没有实用的带臭氧功能的产品上市。其主要原因是：缺少安全、稳定可靠、效率高、体积小、成本低的小型臭氧气水混合装置。
臭氧是气态，在空气中，如果浓度高了，对人体不利。国家有空气环境臭氧浓度标准，如果臭氧发生器生成的臭氧没有充分溶解于水，大量臭氧释放到空气中，就容易超过标准。采用混合泵能达到非常高的溶解效率，工业上有大型臭氧气水混合泵，臭氧气混合在水中的气泡直径小到20～30μm，臭氧溶解效率可达98％，但这种工业型混合装置是不适用于家用电器的，用于家用电器的装置还必须考虑其体积小、成本低，经济耐用，便于大规模生产。
发明内容
为了实现臭氧在洗碗机、洗衣机等洗涤装置上得到应用，本发明提供一种小型(电机输出功率不超过50W)的臭氧气水混合泵，不仅臭氧与水的混合溶解效率高，而且稳定可靠、体积小、成本低，适合应用到以上所述的电器产品中。
本发明的技术方案是：利用水泵的叶片转动时，产生剧烈的湍流漩涡，使水中的气泡被拉扯撕碎成更小更多的气泡，实现臭氧与水的高效率混合溶解。本发明的主要部件包括有：泵壳、叶轮、电机。本发明的特征是：叶轮上设置有永磁体A，在泵壳外设置有永磁体B，与永磁体A相对应；永磁体B固定在与电机的转子相连的装置上，比如与转子相连(或成一体)的转盘上。当电机转动时，永磁体B转动，利用磁体同性相斥、异性相吸的特性，永磁体B通过磁力驱动永磁体A转动，即叶轮转动，这样就实现电机无轴驱动叶轮。
臭氧是强氧化剂，对密封橡胶有加速老化作用，采用橡胶圈密封驱动轴的水泵，本身就存在长期工作密封不可靠，如果水中带臭氧就更不可靠了。采用陶瓷密封环(现水泵普遍采用)比橡胶圈密封可靠，但结构复杂，成本高，所占空间大，而且还是要使用部分橡胶密封件。对于微型、小型泵来说，轴密封的摩擦阻力大，消耗的动力占相当部分的电机输出的动力，并且不容易保证同产品的摩擦阻力一致，水泵的输出能力差别大。因而对于家用电器产品来说，这些有轴驱动的泵不宜采用。
本发明采用磁力驱动叶轮，无驱动轴，就不存在水泵驱动轴的密封带来的一系列问题，便于部分维修更换。磁力驱动结构简单，如果采用无刷直流电机，电机转子就有一转盘，将永磁体B设置在该转盘上，这样不仅用电方面安全，结构也更简单，尺寸更小，适合微小型泵，特别适合微小型臭氧气水混合泵，解决了一关键问题。采用磁力无轴驱动，叶轮和电机轴的同轴精度要求降低，电机和泵体便于维修更换；如果叶轮被夹死(或负载过高)，电机不会被夹死(或超载)，避免电机烧毁的故障。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的离心式混合泵特征结构示意图。
图2、3、4是本发明的涡流式混合泵特征结构示意图。
图中，1、泵壳，2、叶轮，3、叶片，4、永磁体A，5、永磁体B，6、电机，7、表示水流方向，8、臭氧导管，9、N极，10、S极。
具体实施方法
图1示出了本发明的离心式混合泵特征结构，进水口在泵的中心轴线上，叶片(3)设置在叶轮(2)的盘面上，永磁体A(4)设置在叶轮(2)的靠外园边上；在泵壳(1)外与永磁体A(4)对应位置有永磁体B(5)，永磁体B(5)固定在与电机(6)的轴连接的装置(比如转盘)上。电机(6)转动，带动永磁体B(5)转动，通过磁力推动永磁体A(4)，驱动叶轮(2)同步转动。旋转的叶片(3)驱动水旋转，产生离心力，使水压提高，因而推动水流出。快速运动的叶片(3)和静止的泵壳(1)内壁作用，产生强烈的湍流漩涡，水中的气泡被拉扯撕碎成更小更多的气泡，得到更大的气液接触面积，以提高臭氧溶解，湍流涡流强度越强，水中气泡被撕扯的力度越大，水中气泡也就更小，臭氧溶解效率也就越高。。
图2、图3、图4所示的混合泵为涡流式，叶片(3)在叶轮(2)的外圆，进水口在泵的外园，如图3所示。图3所示的叶片(3)在叶轮(2)的外圆周，呈放射形排列。叶轮(2)转动时，叶片(3)沿圆周推动水运动，水不断地被加速，水的动能和势能(压力)不断提高。在涡流式的泵中，水被叶片(3)驱动，产生的湍流漩涡比离心式泵更为强烈，虽然涡流式泵中叶轮的机械能(动能)转换成水的机械能(动能和压力势能)的效率比离心式泵要低，但由于其湍流漩涡强度更高，因而其气水混合溶解效率也就更高，通常优先采用涡流式结构作气水混合泵。
臭氧气体可以在进入混合泵之前就加入水中(预混合)，也可以将臭氧导管(8)直接插入混合泵中，通常插入的位置在进水口，如图3所示。设计时尽可能将永磁体A和B靠外缘，以增加永磁体A和B的半径位置，这样就提高了力臂长度，在同等的转动扭矩情况下，就可减小磁驱动力，如图1、2、3、4所示。在图1和图2中，电机(6)中的转子通过轴与固定永磁体B(5)的装置相连接，驱动永磁体B(5)转动。图4所示出的电机是一种无刷直流电机，电机(6)的转子是一环形磁体，在其外园，绕有线圈的定子在环形转子内。转子通过一圆盘与中心的轴连接固定，把永磁体B(5)设置在该圆盘上，这样总体上更加简单、紧凑。无刷直流电机不仅效率高、寿命长，而且安全可靠，因而在家用电器中应该是首选。
为了充分利用磁体之间的吸力，产生有效驱动叶轮转动的力矩，永磁体A和永磁体B上的N-S极方向为(电机和叶轮的)轴向，如图4所示。这样设置，永磁体A和永磁体B之间的磁力线距离最近，则两磁体之间的吸力最大。永磁体B驱动永磁体A转动时，由于叶轮负载的作用，两相对应的永磁体A和B要错位，利用磁体同性相斥、异性相吸的特性，叶轮(2)上的永磁体A的布置采用相邻近的两永磁体极性方向相反，如图3所示。两相对应的永磁体A和B是极性相反，则相吸，永磁体B和对应的永磁体A所邻近的永磁体A则是极性相同，产生推力。由于两对应的永磁体A和B有错位，永磁体B和叶轮上两相邻近的永磁体A都有作用力，一是吸力，另一是推力，这样磁力得到更充分的利用。
永磁体有许多种，其中钕铁硼永磁体，从成本和磁力强度综合来讲，更优秀，本发明中永磁体首选钕铁硼。由于永磁体A和B旋转，则产生交变磁场，特别是永磁体A和B之间的交变磁场强度最强，如果泵壳为金属材料，交变磁场在金属材料中产生电涡流，电磁阻抗，一、降低永磁体A和B之间的磁驱动力，二、电涡流发热，增加电机的负载。因而泵壳，特别是永磁体A和B之间的泵壳材料应该选用不导电的非金属材料。塑料，不仅成形容易，而且成本低，耐臭氧氧化腐蚀，完全能满足家用电器产品中的要求，本发明中首选塑料做泵壳。

Claims (6)

1.一种电机输出功率不超过50W的臭氧气水混合泵，包括有：泵壳(1)、叶轮(2)、电机(6)，其特征在于：叶轮(2)上设置有永磁体A(4)，在泵壳(1)外设置有永磁体B(5)，与永磁体A相对应；永磁体B(5)固定在与电机(6)的转子相连的装置上。
2.根据权利要求1所述的臭氧气水混合泵，其特征在于：混合泵为涡流式结构。
3.根据权利要求1所述的臭氧气水混合泵，其特征在于：永磁体A(4)和永磁体B(5)的N-S方向为轴向。
4.根据权利要求1所述的臭氧气水混合泵，其特征在于：叶轮(2)上的两相邻近的永磁体A(4)的极性相反。
5.根据权利要求1所述的臭氧气水混合泵，其特征在于：永磁体A(4)和永磁体B(5)采用了钕铁硼永磁体。
6.根据权利要求1所述的臭氧气水混合泵，其特征在于：泵壳(1)为塑料材料。
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