CN102032136B - 一种带电磁气泵的水泵 - Google Patents

Abstract

一种带电磁气泵的水泵，包括：沉水泵，泵体内设定子容腔和转子容腔，定子的矽钢片组和定子线圈灌封于该定子容腔内，永磁转子装于该转子容腔内；电磁气泵，气泵内设双电磁驱动机构，气泵壳体和沉水泵的泵体连接成一体；该沉水泵的定子的矽钢片组上设置至少一个次级绕组，该次级绕组感应出的交流低压是该气泵的工作电源；沉水泵工作时，所述次级绕组的低压交流电压直接驱动该气泵工作。其水、气泵结合成一体，结构紧凑，气泵由沉水泵定子的矽钢片组上的次级绕组产生的交流低压直接驱动，不需另接电源，使用安全可靠，节省成本。气泵采用平衡式双电磁驱动机构，橡胶膜片受力均匀，解决了传统气泵的橡胶膜片受力不均的问题，使用寿命提高。

Description

一种带电磁气泵的水泵

技术领域

本发明涉及用于水族馆、鱼缸、庭院池塘的水泵，具体是一种带电磁气泵的水泵，其将沉水泵和电磁气泵结合成一体，电磁气泵采用双电磁驱动机构，直接由沉水泵定子的矽钢片组上的次级绕组产生的交流低压电源驱动，不需另接电源。

背景技术

目前，用于水族馆、鱼缸、庭院池塘等的沉水泵、气泵的种类很多，但多为单一功能之产品，使用时需要分别配置沉水泵和气泵，沉水泵和气泵以市电直接供电需分别布线，且气泵还需要另配置一交流电源适配器，成本会增加。

气泵多为电磁气泵，电磁气泵的原理为：在一缸体上设置一弹性膜片，该弹性膜片与缸体之间形成一气室；缸体设有将该气室与气室外部相连通的吸气孔和排气孔，吸气孔和排气孔均为单向，且方向相反；气泵的弹性膜片通常要连接一L型臂来带动，L型臂一端带有一块磁铁，另一端多固定在气泵外壳上并绕固定端转动，在L型臂的中间部位与弹性膜片连接，加交流电后电磁铁和磁铁相互作用，使L型臂绕固定端左右摆动，进而使弹性膜片上下动作，完成吸气与排气。由于L型臂一端固定，使弹性膜片在沿L型臂方向、连接头两侧受力极不均匀，长期对弹性膜片产生疲劳应力，使弹性膜片的使用寿命降低。

另，这种电磁气泵中排气阀多采用排气孔加膜片的方式，如遇到气缸内压力过大或柔性排气阀片粘连失效时，气缸内之气压无法泄放，可能导致气泵爆裂。

发明内容

为了避免现有技术存在的上述问题，本发明提供一种带电磁气泵的水泵，其将沉水泵和电磁气泵集成一体，电磁气泵内设双电磁驱动机构，由沉水泵定子的矽钢片组上的次级绕组产生的交流低压电源直接驱动气泵，省去传统的交流适配电源，以取代水族馆、鱼缸、庭院池塘使用的传统水泵和气泵。

本发明带电磁气泵的水泵以下述方式实现。它包括：

一具有泵体的沉水泵，泵体内设置定子容腔和转子容腔，转子容腔外侧有叶轮室，叶轮室上边设出水口，定子的矽钢片组和定子线圈灌封于该定子容腔内，永磁转子通过转子轴装于该转子容腔内，永磁转子一端的叶轮位于叶轮室内；

一具有壳体的电磁气泵，该气泵的下壳体和该沉水泵的泵体互相连接成一体，该气泵内设双电磁驱动机构；该双电磁驱动机构含两端对称安装一个永磁体的横臂，横臂中部与紧套接于缸体的弹性膜片的顶部连接，和，安装于上壳体内顶面的两个电磁铁，两者分别与所述两个永磁体上下对应；

所述沉水泵的定子的矽钢片组上还设置至少一个次级绕组，该次级绕组的输出端连接所述电磁气泵的两个电磁铁的线圈；所述沉水泵工作时，被所述次级绕组产生的低压交流电压激励的所述两个电磁铁分别与对应的永磁体相互作用，并通过所述横臂带动所述弹性膜片相对于所述缸体往复运动。

其中，所述电磁气泵包括：上壳体和下壳体，于下壳体内底面的支撑部分设有缸体，缸体上紧套接弹性膜片形成一气室，缸体内设有进气孔和排气孔，在进气孔处分别设置一单向阀；下壳体设有与缸体的进气孔和排气孔分别连通的进气接头和排气接头；一横臂，横臂中部与所述弹性膜片的顶部连接，横臂的两端对称安装一个永磁体；和，两个电磁铁，两者均安装于所述上壳体内顶面，并分别与所述两个永磁体上下对应。

所述沉水泵的泵体和所述电磁气泵的下壳体最好是注塑成型的整体构件。所述电磁气泵的下壳体一侧面与所述沉水泵的泵体之间也可通过插接部分结合成一体。

所述电磁气泵的两个电磁铁的铁心(或矽钢片组)是T型铁芯或者C型铁芯。

所述沉水泵定子的矽钢片组上的次级绕组的输出电压为6-32VAC。

所述沉水泵可进一步包括一交流输出控制电路，它以电路板为载体灌封于所述定子容置腔内，用于控制连接到所述气泵的两个电磁铁的交流电压，使电磁气泵间歇工作。

一种具有双电磁驱动机构的电磁气泵，包括：

上壳体和下壳体，于下壳体内底面的支撑部分设有缸体，缸体上紧套接弹性膜片形成一气室，缸体内设有进气孔和排气孔，在进气孔处分别设置一单向阀；下壳体设有与缸体的进气孔和排气孔分别连通的进气接头和排气接头；

一横臂，横臂中部与所述弹性膜片的顶部连接，横臂的两端对称分别安装一个永磁体；和，两个电磁铁，两者均安装于所述上壳体内顶面，并分别与所述两个永磁体上下对应。

本发明将沉水泵和电磁气泵结合成一体，结构紧凑，电磁气泵由沉水泵定子的矽钢片组上的次级绕组产生的交流低压电源直接驱动，不需另接电源，使用安全可靠，节省成本。

电磁气泵采用平衡式双电磁驱动机构，橡胶膜片受力均匀，解决了传统由L型臂带动的橡胶膜片工作受力不均的问题，使用寿命提高。

其电磁气泵采用带泄压阀的排气单向阀，如遇到气缸内压力过大或柔性排气阀套粘连失效时，泄压阀可自动开启，泄放气缸内之气压避免气泵爆裂。

其沉水泵设置有交流输出控制电路，对提供给气泵的交流低压电源进行控制使气泵间歇工作，满足用户的多种需求。

其气泵部分可以作为一个独立的电磁气泵代替传统气泵使用。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为图1中气泵的横向剖视图；

图3为图1中气泵的纵向剖视图；

图4为图1中沉水泵配置的交流输出控制电路图；

图5为本发明实施例2的纵向剖视图；

图6为图5中气泵采用的单向排气泄压阀示意图；

图7为本发明实施例3的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行详细说明。

参照图1-3，实施例1带电磁气泵的水泵包括沉水泵和电磁气泵两部分，电磁气泵下壳体一侧面与沉水泵的泵体之间通过插接部分结合成一体，电磁气泵的交流低压电源由沉水泵的定子的矽钢片组上的次级绕组提供。

沉水泵9和传统沉水泵主要结构、原理相同。该沉水泵9包括泵体91，泵体91内设置定子容腔92和转子容腔，转子容腔外侧有叶轮室，叶轮室上边设出水口97，定子的矽钢片组93和定子线圈96灌封于该定子容腔92内，永磁转子通过转子轴装于该转子容腔内，永磁转子一端的叶轮位于叶轮室内。

该沉水泵9的定子的矽钢片组93上还设置至少一个次级绕组95，该次级绕组95和定子线圈96采用同一骨架94，次级绕组95和定子线圈96分别绕制于该骨架94的低压槽和高压槽内。沉水泵9中定子的矽钢片组93上的定子绕组96和附加绕组95构成内部降压变压器，沉水泵工作时该附加绕组95感应出的交流低压作为电磁气泵的工作电源。

在沉水泵9的一侧挂接电磁气泵。该气泵包括上壳体2和下壳体1，于下壳体1内底面的支撑部分11设有缸体4和弹性膜片3，弹性膜片3紧套接于缸体4上形成一气室，在缸体4内设有进气孔43和排气孔44，在进、排气孔处分别设置一进气单向阀41、排气单向阀42；下壳体1设有与缸体的进气孔和排气孔分别连通的进气接头13和排气接头14；缸体4与下壳体1内底面的缸体支撑部分11之间放有与缸体4截面相似的橡胶垫5，用螺栓12固定连接，在其间形成密封的进气腔和排气腔，下壳体1的进气接头13通过该进气腔与缸体的进气孔43连通，下壳体1的排气接头14通过该排气腔与缸体的排气孔44连通；其中，排气单向阀42为柔性阀片，如橡胶阀片等，柔性阀片的上表面一侧延伸有定位柱，该定位柱向上插入排气孔44旁边的定位孔中固定，使柔性阀片封闭排气孔44。弹性膜片3结构可同现有产品，采用橡胶等具有弹性材料制成。

该电磁气泵进一步包括一双电磁驱动机构。该驱动机构包含：一横臂7，横臂7中部与所述弹性膜片3的顶部通过连接件32(也可用螺栓、螺母)连接，横臂7的两端对称分别安装一个永磁体6、6’；和，两个电磁铁8、8’，两个电磁铁8、8’通过连接片23分别安装于所述上壳体1的两个插槽21内，并分别与所述两个永磁体6、6’上下对应。两个电磁铁8、8’的铁心是T型铁芯或者C型铁芯等，如电磁铁8由T型铁芯(或矽钢片组)81和绕制在骨架82上的线圈83组成。图中上壳体2内顶面设有两个插槽21，插槽21两侧各设置两个螺柱22，通过连接片23和螺栓24使矽钢片组81的水平部分固定于插槽21内。气泵的下壳体1和上壳体2中间放置了橡胶垫16，通过螺栓25和与之对应的螺柱15使下壳体1、橡胶垫16和上壳体2形成一密封体。

该电磁气泵的两个电磁铁8、8’的线圈83、83’通过防水连接器99、导线连接到沉水泵9的定子的矽钢片组93上的次级绕组95的输出端。插接电源插头，接入交流市电沉水泵9工作时，被所述次级绕组95产生的低压交流电压激励的所述两个电磁铁8、8’分别与对应的永磁体6、6’相互作用，并通过所述横臂7带动所述弹性膜片3相对于所述缸体4往复运动，使缸体4和弹性膜片3内的气室扩张、压缩，不断地吸气与排气。

上述沉水泵9定子的矽钢片组93上可设置1-3个次级绕组95，次级绕组95输出电压为6-32VAC或更高。沉水泵工作时，气泵的两个电磁铁8、8’的线圈的交流电压可以由一个次级绕组95提供。如果设置DC电源，该DC电源的交流输入电压也由来自沉水泵定子的矽钢片组上的同一次级绕组95或另一次级绕组提供。

图1沉水泵9的定子容腔92内灌封有一电路板98，该电路板98设有一交流输出控制电路，用于控制连接到所述电磁气泵的两个电磁铁8、8’的交流电压，使电磁气泵间歇工作。例如，工作20分钟，停止5分钟等。

图4为图1中沉水泵9配置的交流输出控制电路实例图。沉水泵工作时，其定子的矽钢片组93上的次级绕组95产生交流6-32VAC，经整流器D1整流，电容C6等滤波，三端稳压器U1稳压，C3、C7滤波，向方波发生器U2、触发电路等提供DC电源。双向可控硅Q2一端接所述次级绕组95，双向可控硅Q2另一端和所述次级绕组95的另一端分别连接电磁气泵的两端(即电磁气泵内两个电磁铁8、8’的线圈)。图4中，96为沉水泵定子的矽钢片组93上的定子绕组。

触发电路含有一光耦合器U3和三极管Q1等组成的反相放大器，光耦合器U3的光发射二极管串联于反相放大器的输出回路中，光耦合器U3的输出端接所述双向可控硅Q2的触发端；三极管Q1采用PNP管，发射极接直流电源正端，集电极通过电阻R7、光耦合器U3的光发射二极管到地，基极通过电阻R5接直流电源正端。

方波发生器U2输出端接三极管Q1基极，它产生的方波信号通过所述双向可控硅Q2使电磁气泵间歇工作。当方波发生器U2输出低电平时，使三极管Q1导通通过光耦合器U3触发双向可控硅Q2导通，电磁气泵工作；当方波发生器U2输出高电平时，使三极管Q1截止，光耦合器U3不工作，关断双向可控硅Q2，从而使电磁气泵停止工作，如此循环。

参照图5、6，实施例2带电磁气泵的水泵包括沉水泵和电磁气泵两部分，电磁气泵的下壳体1一侧面与沉水泵的泵体之间通过插接部分结合成一体，气泵的交流低压电源由沉水泵提供。它和实施例1主要结构相同，区别是气泵中缸体内的排气孔处的排气用单向阀42的结构不同，实施例2采用了一个带泄压阀的排气单向阀42’。图6所示带泄压阀的排气单向阀42’包括：一阀体421’，该阀体421’内设排气通道，该排气通道的中间段为锥面腔部分，进口段的直径比出口段的直径小；该阀体421’上段为带外螺纹的安装部，中部径向环设若干小气孔425’，并紧套装能覆盖该小气孔425’的一柔性排气阀套427’；一阀座420’，底部设泄压口4201’，与阀体421’下部螺接；及，一球形阀芯428’和一弹簧429’，两者上下置于所述阀座420’和阀体421’内，凭借该弹簧429’的弹力使该球形阀芯428’与所述阀体421’内排气通道中间段的锥面部分紧密接触。在阀座420’内、底面的泄压口4201’周围可以设置一凸环4202’，弹簧429’下端套装于该凸环上，使弹簧429’更好地定位。旋转阀座420’使弹簧429’的压力变化即可调节设定泄压压力。

其中，柔性排气阀套427’采用橡胶等材料制成，该阀套427’覆盖于若干小气孔425’上的部分壁薄，上部分壁较厚。阀体421’上段设外螺纹(即小气孔425’以上部分)，在柔性排气阀套427’上面、于阀体421’上螺接一护套426’，以保护柔性排气阀套427’。安装时，将其阀体421’的安装部插进气泵缸体4内的排气孔44，上下设密封垫423’、424’，用螺母422’紧固即可。

该带泄压阀的排气单向阀正常情况下作为排气单向阀使用，气缸内气体经阀体421’内排气通道、阀体421’上的若干小气孔425’排出。如遇到柔性排气阀套粘连失效或气缸内压力过大时，在气缸内气体压力作用下，推动球形阀芯428’下移，气缸内气体通过阀座420’底部泄压口4201’排出，泄放气缸内之气压避免气泵爆裂。

图7为实施例3的带电磁气泵的沉水泵，其沉水泵9的泵体部分91和电磁气泵的上壳体是注塑成型的整体构件，电磁气泵的下壳体1为另一构件，下壳体1中间、四角部均开螺钉孔。在该整体构件内，泵体部分91设置定子容腔和转子容腔，定子容腔外侧为用于安装电磁气泵的两个电磁铁部分的开口容腔，该开口容腔和定子容腔之间用一隔板90隔开；该隔板90(可对应图1上壳体2的内顶面)上设有两组插槽，两个电磁铁8、8’的安装端各插进一组插槽安装于该隔板90上，并分别与气泵的下壳体1内的两个永磁体6、6’上下对应，该隔板90上还有低压电源线过孔901，四角部设连接用螺柱(图中为示出)。

实施例3中，沉水泵和电磁气泵两部分的内部结构和实施例1相同，装配好后，在电磁气泵部分的下壳体1口部放置橡胶垫圈16，对置到整体构件的开口容腔的口部，通过螺栓和隔板四角部的螺柱将下壳体1、橡胶垫圈16和整体构件连接为一体。

实施例3的电磁气泵的交流低压电源仍由沉水泵的定子的矽钢片组上的次级绕组提供。由于实施例3沉水泵的泵体部分和电磁气泵的上壳体是一个整体构件，该气泵的两个电磁铁8、8’的线圈的电源进线可穿过隔板90上的低压电源线过孔901，直接连接到沉水泵9的定子的矽钢片组上的次级绕组的输出端。

接入交流市电沉水泵9工作时，被所述次级绕组产生的低压交流电压激励的所述两个电磁铁8、8’分别与对应的永磁体6、6’相互作用，并通过横臂7带动弹性膜片3相对于缸体往复运动，使缸体和弹性膜片内的气室扩张、压缩，不断地吸气与排气。

根据上述气泵部分的结构、原理，本发明提供了一种具有双电磁驱动机构的电磁气泵。该电磁气泵包括：上壳体和下壳体，于下壳体内底面的支撑部分设有缸体，缸体上紧套接弹性膜片形成一气室，缸体内设有进气孔和排气孔，在进气孔处分别设置一单向阀；下壳体设有与缸体的进气孔和排气孔分别连通的进气接头和排气接头；一横臂，横臂中部与所述弹性膜片的顶部连接，横臂的两端对称分别安装一个永磁体；和，两个电磁铁，两者均安装于所述上壳体内顶面，并分别与所述两个永磁体上下对应。该电磁气泵可以代替传统气泵使用。

Claims (9)

1.一种带电磁气泵的水泵，包括一具有泵体的沉水泵，泵体内设置定子容腔和转子容腔，定子的矽钢片组和定子线圈灌封于该定子容腔内，永磁转子通过转子轴装于该转子容腔内；其特征是进一步包括：

一具有壳体的电磁气泵，该气泵的下壳体和该沉水泵的泵体互相连接成一体，该气泵内设双电磁驱动机构，该双电磁驱动机构含两端对称安装一个永磁体的横臂，横臂中部与紧套接于缸体的弹性膜片的顶部连接，和，安装于上壳体内顶面的两个电磁铁，两者分别与所述两个永磁体上下对应；

所述沉水泵的定子的矽钢片组上还设置至少一个次级绕组，该次级绕组的输出端连接所述电磁气泵的两个电磁铁的线圈；所述沉水泵工作时，被所述次级绕组产生的低压交流电压激励的所述两个电磁铁分别与对应的永磁体相互作用，并通过所述横臂带动所述弹性膜片相对于所述缸体往复运动。

2.如权利要求1所述带电磁气泵的水泵，其特征是所述电磁气泵包括：

上壳体和下壳体，于下壳体内底面的支撑部分设有缸体，缸体上紧套接弹性膜片形成一气室，缸体内设有进气孔和排气孔，在进气孔和排气孔处分别设置一单向阀；下壳体设有与缸体的进气孔和排气孔分别连通的进气接头和排气接头。

3.如权利要求1或2所述带电磁气泵的水泵，其特征是：所述电磁气泵的两个电磁铁的铁芯是T型铁芯或者C型铁芯。

4.如权利要求1或2所述带电磁气泵的水泵，其特征是：所述沉水泵定子的矽钢片组上的次级绕组的输出交流电压为6-32V。

5.如权利要求1或2所述带电磁气泵的水泵，其特征是：所述沉水泵的泵体和所述电磁气泵的下壳体是注塑成型的整体构件。

6.如权利要求1或2所述带电磁气泵的水泵，其特征是：所述电磁气泵的下壳体一侧面与所述沉水泵的泵体之间通过插接部分结合成一体。

7.如权利要求1或2所述带电磁气泵的水泵，其特征是：在所述电磁气泵中，所述缸体内的排气孔处的排气用单向阀是一个带泄压阀的排气单向阀；该带泄压阀的排气单向阀包括：

一阀体，该阀体内设排气通道，该排气通道的中间段为锥面腔部分，进口段的直径比出口段的直径小；该阀体上段为安装部，中部径向环设若干小气孔，并紧套装 能覆盖该若干小气孔的一柔性排气阀套；

一阀座，底部设泄压孔，与所述阀体下部螺接；及，

一球形阀芯和一弹簧，两者上下置于所述阀座和阀体内，凭借该弹簧的弹力使该球形阀芯与所述阀体内的排气通道中间段的锥面部分紧密接触。

8.如权利要求1或2所述带电磁气泵的水泵，其特征是：所述沉水泵进一步包括一交流输出控制电路，它以电路板为载体灌封于所述定子容腔内，用于控制连接到所述电磁气泵的两个电磁铁的交流电压。

9.如权利要求8所述带电磁气泵的水泵，其特征是所述交流输出控制电路包括：

一DC电源，该DC电源的交流输入端连接所述定子的矽钢片组上的次级绕组；

一双向可控硅，其一端接所述次级绕组，另一端和所述次级绕组的另一端分别连接所述气泵的两个电磁铁的线圈；

一触发电路，它含有光耦合器和反相放大器，光耦合器的光发射二极管串联于反相放大器的输出回路中，光耦合器的输出端接所述双向可控硅的触发端；及，

一方波发生器，输出接所述反相放大器的输入端，它产生的方波信号通过所述双向可控硅使所述电磁气泵间歇工作。 

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