CN102713300B - 自动泵及其操作控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动泵及其操作控制方法。利用自动泵及其操作控制方法，通过根据形成液体流动通道的自动泵外壳中的压力变化而进行选择性切换来确定电机定子线圈的匝数，并且因此电机的转速变化为预设的分级转速中的适当的任意转速，或者停止电机。因此，由于不需要现有技术的自动泵中所使用的换流器，从而控制成本并减小体积。

Description

自动泵及其操作控制方法

技术领域

本发明涉及一种自动泵和该自动泵的操作控制方法。

背景技术

如本领域所公知的，泵是指通过压力作用传送液体的设备，而自动泵是根据预设条件自动地转动或停止用于强制性排出所引入液体的泵轮的泵。

自动泵具有形成液体的流动通道的外壳。此外，电机驱动的泵轮安装在外壳中，并且用于感测外壳的内部压力的压力传感器或用于感测从外壳排出的液体量的流量开关被设置在外壳的一侧。

因此，在自动泵中，外壳的内部压力使得驱动电机进行操作或停止，或者从外壳排出的液体导致电机运转或暂停，这继而转动或中止泵轮。

由于传统的自动泵具有以恒定速度驱动的电机，因此泵轮总是不断地转动。从而发生的不能根据要求的液体排出率控制泵轮的转速导致泵的效率降低。

此外，对于安装有压力开关的自动泵，外壳中内部压力的频繁改变过于多地触发和关闭电机，导致能量浪费的问题。此外，在自动泵安装有流量开关的情形中，慢的反应速度和不足的液体排出量会使得难以控制电机。

为了解决上述问题，已经研制出一种自动泵，该自动泵具有用于感测外壳内部压力的压力传感器和用于响应压力传感器所感测到的压力执行DC-AC转换并且改变频率和电压的换流器，从而根据外壳的内部压力或与外壳连通的排出管的内部压力控制电机的转速。

然而，安装有换流器的自动泵的缺点在于，它们需要高价格的换流器，这增加了自动泵的制造成本并且不希望地增加了自动泵的大小。

发明内容

技术问题

因此，为了解决现有技术中的上述问题而提出本发明，本发明的目的是提供一种自动泵及控制其操作的方法，由此降低其制造成本以及自动泵的体积。

技术方案

为了达到此目的，提供一种自动泵，包括：外壳，所述外壳具有形成在一侧用于使液体进入的入口和形成在另一侧用于排出所述液体的出口；泵轮，安装在所述外壳内，用于通过所述入口将所述液体强制性地吸引到所述外壳中，然后通过所述出口强制性排出所述液体；电机，能够使所述轮泵在多级转速之间转换或者使所述轮泵停止；控制单元，用于控制所述电机；压力传感器，用于感测所述外壳的内部压力并将所述内部压力传送到所述控制单元；以及切换单元，响应与从所述压力传感器传送到所述控制单元的所述外壳的内部压力相对应的信号，用于选择性地改变所述电机的定子线圈的匝数，并由此使所述电机以所设定的多级转速中的一个转速运转或者停止所述电机。

根据本发明的另一方面，提供一种控制自动泵操作的方法，所述自动泵设置有：外壳；安装在所述外壳内用于强制性将液体吸引到所述外壳中和将液体排出到所述外壳外的泵轮；能够使所述泵轮在多级转速之间转换或使所述泵轮停止的电机；以及用于感测所述外壳的内部压力的压力传感器，所述方法包括步骤：在感测所述内部压力之后将所述外壳的所述内部压力与设定压力进行比较；如果所述内部压力大于所述设定压力，则继续感测所述外壳的所述内部压力，如果所述内部压力等于或小于所述设定压力，则驱动所述电机；以及在所述电机运转时感测所述外壳的所述内部压力的变化，并且如果感测到变化，则通过选择性地切换所述电机的定子线圈的匝数来使所述电机的转速加速或减速。

有益效果

根据本发明的自动泵驱动控制方法响应形成自动泵中流动通道的外壳的内部压力，以与不同匝数的电机的定子线圈选择性地切换连接，由此将电机的转速转换到多个等级转速中的一个适当转速或者停止电机。这样无需使用传统自动泵中的换流器，从而实现成本降低和泵的小型化。

附图说明

图1是根据本发明实施例的自动泵的透视图；

图2是沿图1的A-A线截取的剖视图；

图3是根据本发明实施例的被用作切换单元以转换自动泵电机速度的定子线圈的线路图；

图4是根据本发明实施例的自动泵的压力传感器的剖视图；

图5是图示根据本发明实施例的自动泵驱动控制方法的流程图；以及

图6是与图5的流程图相联系的流程图，用于进一步图示根据本发明实施例的自动泵的停止控制方法。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述根据本发明的自动泵及其操作控制方法的优选实施例。

图1是根据本发明实施例的自动泵的透视图，图2是沿图1的A-A线截取的剖视图。

如所示，根据本实施例，自动泵包括具有互相连接的第一外壳部111和第二外壳部115的外壳110。

分别形成在外壳110相对侧的是用于与例如水的液体源连通的入口111a以及与诸如旋塞的应用位置连通的出口115a。更具体地，入口111a形成在第一外壳部111，出口115a形成在第二外壳部115。

在外壳110中，泵轮120被安装在入口111a附近，电机130被安置在出口115a附近。通过电机130转动的泵轮120通过入口111a强制地将液体引入外壳110中并且通过出口115a强制地将该液体排出外壳110。

根据本发明，自动泵具有两个泵轮120，该两个泵轮120安装有插置在泵轮120之间的扩散器125。扩散器125将从位置更靠近入口111a的一个泵轮120排出的液体导引到较远离入口111a的另一泵轮120，而不损失能量。

可以安装单个或多个泵轮120。在后者情形中，扩散器125插置在泵轮120之间。此外，在入口111a的侧面安装止回阀117，用于防止当泵轮120停止时外壳110中的液体流回液体源。

此外，根据本实施例的电机130可以在多个转速级别之间转换，诸如低速、中速、高速。因此，泵轮120的速度也在多个转速级别之间转换，诸如低速、中速、高速。

电机130可以安装在外壳110外侧。

在一侧，外壳110具有被安置用于控制电机130和其它组件的控制单元140，以及安装在外壳110的靠近控制单元140的部分处的压力传感器150。

压力传感器150安装在外壳110的在出口115a和泵轮120之间的部分处，并且探测外壳110的内部压力以及将所探测到的压力传送到控制单元140。然后，控制单元140将与从压力传感器150传送来的外壳110的内部压力相对应的信号和预设压力进行比较。作为比较结果，当存在压力变化时，控制单元140停止电机130或在设定条件下将电机130驱动到设定的多个转速级别中的一个。

此时，控制单元140可以将与从压力传感器150传送来的外壳110内部压力相对应的信号值±预定值和预设压力进行比较。作为比较结果，当存在压力变化时，控制单元140可以中止或以设定的多个转速级别中的一个驱动电机130。

用于转换电机130的转速的切换单元通过改变电机130的定子线圈131的匝数来改变定子线圈131的电动力。定子线圈131的电动力变化改变建立在电机130的定子线圈131和转子137之间的电磁力，导致电机130的转速改变。

将参照图2和3描述切换单元。图3是被用作根据本发明实施例的切换单元以转换自动泵电机速度的定子线圈的线路图。

如所示，切换单元具有构成定子线圈131的主线圈131a、构成定子线圈131并且互相串联连接的多个子线圈131b、以及选择开关133。

主线圈131a的一端与串联连接的子线圈131b的一端连接，并且主线圈131a的另一端连接到串联连接的子线圈131b的与所述串联连接的子线圈131b的所述一端相对的部分。选择性地控制所述串联连接的子线圈131b的与主线圈131a的所述另一端连接的所述部分。换言之，从串联连接的子线圈131b的与其所述一端相对的多个部分中选择一个部分并且所选择的该部分经由选择开关133与所述主线圈131a的另一端连接。

根据子线圈131b的与选择开关133接触的部分，定子线圈131具有变化的匝数，从而转变电机130的转速。

此外，主线圈131a设置有断路开关135，用于在电机130停止时切断电源。通过控制单元140控制选择开关133和断路开关135。

将参照图1、2和4描述压力传感器150。图4是根据本发明实施例的自动泵的压力传感器的剖视图。

如所示，压力传感器150具有主体151、可变形板153和连接端子155。

主体151安装在外壳110上。主体151形成有液体通道151a，液体通道151a的一端与外壳110的内部连通，所述液体被引入所述外壳110并在其中流动。因此，液体从外壳110进入液体通道151a。此时，液体通道151a和外壳110可以通过连接管157彼此内部连通。

可变形板153安装在液体通道151a中的主体151上，以关闭液体通道151a的相对端并且与被引入液体通道151a的液体相接触。外壳110内部压力的波动导致液体通道151a相应地改变它的内部压力，这使得可变形板153发生不同程度的变形。

更具体地，可变形板153由陶瓷材料形成。因此，当在可变形板153中产生变形时，可变形板153的阻力值与变形程度成正比。

连接端子155具有与可变形板153连接的第一端和与控制单元140连接的第二端，以向控制单元140传送与可变形板153的变形程度相对应的阻力值。

随着泵轮120朝向出口115a排出液体，如果液体通道151a的内部压力上升到超过设定压力，这表示泵轮120供应的液体量超过朝向出口115a排出的液体量，则电机130降档到较低转速。

此外，如果液体通道151a的内部压力下降到设定压力以下，这表示朝向出口115a排出的液体量超过泵轮120供应的液体量，则电机130升档到较高转速。

压力传感器150可以通过快插接头（one-touch fitting）（未示出）安置在外壳110上。该快插管接头是用于使管互相连接或使管和过滤器互相连接的普通连接器。

如图2所示，电机130具有与流入外壳110内部的液体相接触的框架138并且具有被安装用于探测电机130的温度并将所探测的温度发送到控制单元140的温度传感器160。控制单元140可以响应从温度传感器160接收的信号来停止或驱动电机130。

更具体地，会存在异常情况，即，正常操作中的电机130发现未向出口115a排出液体或没有液体进入入口111a。于是，电机130会过热并且受损。为了防止此故障，在驱动电机130时，当温度传感器160探测到的温度大于设定温度，则控制单元140停止电机130。

寒冷天气也会通过凝固外壳110中的液体而损坏泵。

作为防护措施，当电机130处于静止状态时，如果温度传感器160探测到的温度低于的第一设定温度，则驱动电机130。此外，在驱动电机130之后，当温度传感器160探测到的温度高于第二设定温度时，再次停止电机130，所述第二设定温度高于所述第一设定温度。

将描述本实施例的自动泵的这种构造的驱动控制方法。

首先，将参照图1、2和5描述根据本实施例的自动泵驱动控制方法。图5是图示根据本发明实施例的自动泵驱动控制方法的流程图。

假设电机130在初始状态是静止的。

如所示，在初始状态，在步骤S10打开电源。随着打开电源，建立待机状态，从而可以驱动电机130，并且在步骤S30压力传感器150感测外壳110的内部压力。

此外，在电机130处于待机状态的步骤S50，将外壳110的内部压力与用于驱动电机130的设定压力进行比较。

在初次安装自动泵从而外壳110中没有液体的情况中，即使旋塞连接和打开，外壳110的内部压力也不改变。此外，在外壳110中已经引入有液体，但是旋塞与外壳110相比在较高的位置的情况下，则打开旋塞不会改变外壳110的内部压力。

因此，在步骤S50，为了驱动电机130，将外壳110的内部压力与设定压力进行比较。在此情形中，根据自动泵的特性适当地设置所述设定压力。

因此，如果所感测的外壳110内部压力高于设定压力，则继续在步骤S30感测压力，如果外壳110的内部压力变得等于或低于设定压力，则在步骤S70驱动电机130。

假设电机130的转速由例如三个可选分级转动（低速、中速和高速）构成，则可以根据应用的条件以合适的转速驱动电机130。

通过打开断路开关135从而切断备用电源来执行驱动电机130。然后，为电机130的定子线圈131加电以驱动电机。一旦电机130被驱动，就转动泵轮120，这强制性地将液体吸引到外壳110内部和从外壳110内部将液体排出。

接着，当电机130在驱动状态中时，在步骤S90感测外壳110的内部压力，然后判断外壳110的内部压力是否波动（步骤S110）。

由于通过出口115a排出的液体量和通过泵轮120进入外壳110的液体量之间的差异，外壳110的内部压力发生变化。

换言之，如果通过出口115a排出的液体量超过被吸引入外壳110内的液体量，则外壳110的内部压力降低，如果通过出口115a排出的液体量低于被吸引入外壳110内的液体量，则外壳110的内部压力升高。

此外，通过出口115a排出的液体量随打开和关闭旋塞的程度而变化，被吸引入外壳110中的液体量根据泵轮120的转速而变化。显然，泵轮120的转速与电机130的转速相对应。

打开和关闭旋塞的程度可以表示当出口115a与一个旋塞连通时，旋塞的打开大小，并且可以表示当出口115a与多个旋塞连通时，打开的旋塞的数量。

在步骤S110的压力波动暗示通过出口115a排出的液体量和吸引入外壳110中的液体量不平衡。

例如，当电机130分别以低速、中速和高速转动时，进行重复实验，以找到能在通过出口115a排出的液体量和吸引入外壳110中的液体量之间建立平衡的外壳110内部压力，从而将该内部压力分别设置为在低速为a±α(kg_f/cm²)、在中速为a±β(kg_f/cm²)以及在高速为a±γ(kg_f/cm²)。此外，在电机130的低运转速度状态下，如果在步骤S90感测到的外壳110的内部压力在a±α(kg_f/cm²)范围内，则确定不存在压力波动，如果超过此范围，则确定存在压力波动。此外，在电机130的中运转速度状态下，如果在步骤S90感测到的外壳110内部压力在a±β(kg_f/cm²)范围内，则确定不存在压力波动，如果超过此范围，则确定存在压力波动。此外，在电机130的高运转速度状态下，如果在步骤S90感测到的外壳110内部压力在a±γ(kg_f/cm²)范围内，则确定不存在压力波动，如果超过此范围，则确定存在压力波动。以此方式来确定压力波动。

反之，当电机130分别以低速、中速和高速转动时，进行重复实验，以找到能在通过出口115a排出的液体量和吸引入外壳110中的液体量之间建立平衡的外壳110的参考压力，从而将该参考压力分别设定为在a kg_f/cm²、b kg_f/cm²以及c kg_f/cm²。此外，在电机130的低运转速度状态下，如果在步骤S90感测到的外壳110内部压力为a±α(kg_f/cm²)，则确定不存在压力波动，如果不是，则确定存在压力波动。此外，在电机130的中运转速度状态下，如果在步骤S90感测到的外壳110内部压力为b±α(kg_f/cm²)，则确定不存在压力波动，如果不是，则确定存在压力波动。此外，在电机130的高运转速度状态下，如果在步骤S90感测到的外壳110内部压力为c±α(kg_f/cm²)，则确定不存在压力波动，如果不是，则确定存在压力波动。以此方式来确定压力波动。

在本实施例中，电机130的转速根据外壳110内部压力的变化而相应地转换。

根据在S110对压力波动的判断，外壳110的内部压力有三种可能的情况，包括无波动、压力下降和压力升高。

外壳110的内部压力不改变意味着在被吸引入外壳110中的液体量和通过出口115a排出的液体量之间保持大体平衡，从而电机130保持以当前速度驱动并且继续执行在步骤S90的压力感测。

此外，如果外壳110的内部压力显示下降变化，这暗示通过出口115a排出的液体量超过被吸引入外壳110的液体量，然后在步骤S130使电机130的转速增加，随后在步骤S90再次进行压力感测。

此外，外壳110内部压力的上升变化表示没有通过出口115a排出的液体或通过出口115a排出的液体减少。因此，如果外壳110的内部压力显示上升变化，则判断电机130的转速是否是最小设定速度（步骤S150）。

如果电机130的转速不是最小设定速度，则表示通过出口115a排出的液体减少，使电机130减速（步骤S170），然后感测压力（步骤S90）。

本实施例的自动泵的驱动控制方法不断地执行上述过程，以根据排出到应用地点的液体量适当地控制电机130的转速。通过选择性地转换电机130的定子线圈131的匝数来控制电机130的转速。

优选的是，处于驱动状态的电机130的速度转换以逐步加速或减速的方式完成。这是为了通过防止转速突然变化来防止电机130受损并且降低能耗。

如果在步骤S150确定电机130的转速为最低速度，这表示没有液体通过出口115a被排出，则在步骤S190停止电机130。将参照图1、2和6描述电机130的停止控制方法。

如所示，如果电机130的转速是最低速度，则再次判断外壳110的内部压力变化（步骤S181）。步骤S181是为了更准确地判断停止电机130的条件。

当电机130处于最低转速时，如果外壳110的内部压力改变，这表示通过出口115a排出的液体量发生变化，则在步骤S90执行感测压力。电机130处于最低转速时在步骤S181的内部压力变化的参考值可以适当地设定到考虑自动泵特性的合适压力以上的范围。

由于老化或不合适地低的电压供应，自动泵常常面临性能下降，从而显示出比它们的设计规格低的性能。

例如，当以最低速度驱动电机，并且完全关闭时，假设外壳的内部压力一般增加到1kg_f/cm²。然而，当所考虑的自动泵由于老化或低的电压供应而性能降低时，在电机以最低速度运转时外壳内部压力为0.8kg_f/cm²的情况下，表示无压力波动，执行停止控制。因此，在自动泵的实际操作中，存在外壳内部压力为0.8~1（kg_f/cm²）的情形，尽管实际上旋塞未被关闭。

根据本实施例的自动泵的驱动控制方法，当电机130以最低速度运转并且确定外壳110的内部压力不存在波动时，检查是否旋塞的完全关闭导致没有波动或者是否即使旋塞未完全关闭也会发生这种情况，然后停止电机130（步骤S190）。

电机130处于最低转速时外壳110的内部压力没有波动暗示没有液体通过出口115a排出。然而，在本实施例的自动泵驱动控制方法中，根据安全性能标准（考虑到包括所考虑的自动泵的性能退化因素该标准被设置为低于最高性能规格），判断是否没有液体通过出口115a排出。为此，如果内部压力没有波动（步骤S181），则使电机130从低速加速到中速（步骤S183），在处于经加速的速度时探测外壳110的内部压力（步骤S184），并且保存所探测到的压力。此外，使被加速到中速的电机130减速到低速（步骤S185），然后在处于经减速的速度时探测外壳110的内部压力（步骤S186），然后保存所探测到的压力。

然后，在步骤S188，将在步骤S183电机130加速之后外壳110的内部压力与在步骤S185电机130减速之后外壳110的内部压力进行比较，以进行对比性判断。

此时，如果加速之后的压力和减速之后的压力在一定范围内相同，这表示没有液体通过出口115a排出，则在步骤S190停止电机130。在停止电机130之后，通过控制单元140切断电机130的备用电源。

此外，如果加速之后的压力和减速之后的压力之间的差异超过一定范围，这表示基于上述性能标准（考虑到包括自动泵性能退化因素该标准被设置为低于最佳性能规格）已经确定外壳110的内部压力没有波动，则向出口115a排出液体。因此，执行步骤S90的压力感测。

由于使电机130加速之后的内部压力高于使电机130减速之后的内部压力，因此与加速之后的压力相比，减速之后的压力的等于或大于一定水平被判断为两个压力相等，减速之后的压力低于所述一定水平被判断为两个压力不相等。

本实施例的自动泵驱动控制方法可以包括通过感测电机130的温度来停止电机130。

具体地，当电机130处于驱动状态时，如果感测到的电机130的温度大于设定温度，则停止电机130。这是为了保护电机130不在异常状态下运转，即使没有液体排出或者没有液体进入，并且由此防止电机130被损坏。

此外，当电机130在静止状态时，如果感测到的电机130的温度等于或低于第一设定温度，则驱动电机130，并且如果驱动之后的电机130达到或高于第二设定温度，则停止电机130。这是为了防止寒冷天气下由于凝固液体破坏泵。

本实施例的自动泵驱动控制方法响应外壳110的内部压力，以与不同匝数的电机130的定子线圈131选择性地切换连接，由此将电机130的转速转变到已设定的多个等级转速之一。因此，这样避免使用传统自动泵中使用的换流器，从而实现成本降低和泵的小型化。

尽管为了说明目的描述了本发明的优选实施例，但是，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以进行各种改进、增补和替换。

Claims (4)

1.一种控制自动泵操作的方法，所述自动泵设置有：外壳；安装在所述外壳内用于强制性将液体吸引到所述外壳中和将液体排出到所述外壳外的泵轮；能够使所述泵轮在多级转速之间转换或使所述泵轮停止的电机；以及用于感测所述外壳的内部压力的压力传感器，所述方法包括步骤：

在感测所述内部压力之后将所述外壳的所述内部压力与设定压力进行比较；

如果所述内部压力大于所述设定压力，则继续感测所述外壳的所述内部压力，如果所述内部压力等于或小于所述设定压力，则驱动所述电机；

在所述电机运转时感测所述外壳的所述内部压力的变化；

如果感测到变化，当所述电机运转时，如果确定所述外壳的内部压力下降，则通过选择性地切换所述电机的定子线圈的匝数来使所述电机的所述转速加速；

当所述电机运转时，如果确定所述外壳的内部压力升高，则判断所述电机的所述转速是否为最低速度；

当所述转速不是所述最低速度时，则通过选择性地切换所述电机的定子线圈的匝数来使所述电机的所述转速减速；

当所述转速为所述最低速度时，对以所述最低速度运转的所述电机的所述转速进行加速，然后感测所述外壳的所述内部压力；

对所述电机的经加速的转速进行减速，随后感测所述外壳的所述内部压力；以及

当在所述加速和所述减速之后所感测到的所述外壳的内部压力彼此相等时，停止所述电机。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，由主线圈和互相串联连接的多个子线圈提供所述定子线圈，

互相串联连接的所述子线圈的一端与所述主线圈的一端连接并且所述子线圈的一部分与所述主线圈的另一端选择性地连接，从与所述子线圈的所述一端相对的所述子线圈的多个部分中选择所述子线圈的所述部分，并且

通过所述主线圈的所述另一端和所述子线圈的所述多个部分中的一个部分之间的选择性切换连接来转换所述电机的所述转速。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，当所述电机待机时，截断供应到所述电机的备用电源。

4.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：

设置用于感测所述电机的温度的温度传感器；

如果感测到所述电机的温度大于设定温度，则停止处于运转状态的所述电机；

如果感测到所述电机的温度等于或小于第一设定温度，则驱动待机的所述电机；以及

如果感测到所述电机的温度从所述第一设定温度上升到第二设定温度，则在驱动所述电机之后停止所述电机。