CN102733447B

CN102733447B - 高速水轴承智能供水装置

Info

Publication number: CN102733447B
Application number: CN 201210234962
Authority: CN
Inventors: 蒋书运; 程峰
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-07-06
Also published as: CN102733447A

Abstract

本发明公开了一种高速水轴承智能供水装置，包括变频恒压供水装置和自动排水装置；所述变频恒压供水装置包括大回水箱、多级水泵组、变频控制柜、隔膜压力罐、低水位传感器、压力传感器、电接点压力表、电接点流量表、精过滤器和阀门；所述自动排水装置包括小回水箱、低压排水泵、粗过滤器和浮球开关控制器。本发明采用多台水泵并联组成高压供水设备，通过一台变频器自动调节水泵的转速及水泵投入的数量，保证用水端恒定的供水压力，并采用浮球液位控制器，智能控制回水箱中水的循环使用。

Description

高速水轴承智能供水装置

技术领域

本发明属于润滑及轴承技术领域，具体涉及一种变频恒压供水装置及自动排水装置，主要用于高速水静压轴承的润滑，也可应用于工、农业生产和居民生活用水等。

背景技术

高速水静压轴承具有刚度高、振动噪声性能好、旋转精度高、磨损小、寿命长等一系列优点，适应了工业旋转机械高速、高精度、大功率化的发展需求。然而，传统的外部供油系统已不能适应水静压轴承供水系统的要求，主要原因有：水与油不同，水中大多数金属材料容易被老化和腐蚀；高速下，水轴承要求有更高、更加恒定的供水压力来满足高刚度和高精度的要求，但传统的供油系统多采用低压泵，并存在一定的压力脉动，极大的制约了轴承的动态特性和精度；水轴承与油轴承相比，径向间隙更小，需要更高精度的过滤。因此，有必要设计一种与高速水轴承配套使用的、压力可控的高压供水装置，以便水轴承在高速旋转机械领域能够深入的推广和应用。

目前，供水装置主要有工业用水、农业用水以及生活用水等。对于工业润滑用供水装置，专利文献CN201152254Y公开了一种泵的冷却润滑水装置，CN1821602A 公开了一种高性能水润滑机械传动系统等，但这些装置都没有解决供水压力脉动问题，也未涉及排水问题，只适用于低速水轴承的润滑；对于其他工业用或生活用的供水装置，大量的专利文献被公开，CN2262573Y公开了一种全自动调速恒压供水器，CN2637775Y公开了一种恒压供水自动控制装置，CN2730946Y公开了一种调速二次恒压供水的节能装置，CN2184017Y公开了一种多功能变频恒压供水装置，CN1267770A公开了一种多用综合供水系统等等，这些装置一般具有变频恒压功能或压力和流量可分别控制功能，体现节能和自动化程度高的特点，但是大多数采用低压水泵，一般只能达到几个大气压，即使是工业用的高压供水装置，也同样存在大的供水压力脉动问题，不适宜高速水静压轴承的润滑。

发明内容

本发明针对上述供水装置存在的问题，提供了一种变频恒压供水、自动排水的高速水轴承智能供水装置，它采用多台水泵并联组成高压供水设备，通过一台变频器自动调节水泵的转速及水泵投入的数量，保证用水端恒定的供水压力，并采用浮球液位控制器，智能控制回水箱中水的循环使用。

本发明采用的技术方案为：一种高速水轴承智能供水装置，包括变频恒压供水装置和自动排水装置；

所述变频恒压供水装置包括大回水箱、多级水泵组、变频控制柜、隔膜压力罐、低水位传感器、压力传感器、电接点压力表、电接点流量表、精过滤器和阀门，所述变频控制柜与多台并联的多级水泵组连接，多级水泵组进水端与大回水箱连接，多级水泵组出水端分别与隔膜压力罐及高速水轴承连接，多级水泵组与高速水轴承之间的供给管路上设有电接点压力表、电接点流量表、阀门和精过滤器，所述隔膜压力罐的出水端设有压力传感器，所述大回水箱与低水位传感器连接，所述低水位传感器、压力传感器、电接点压力表、电接点流量表均与变频控制柜连接；

所述自动排水装置包括小回水箱、低压排水泵、粗过滤器和浮球开关控制器，所述浮球开关控制器包括直流电源、继电器、接触器和浮球液位开关，所述小回水箱与所述高速水轴承连接，小回水箱内设有浮球液位开关，浮球液位开关通过继电器、接触器与低压排水泵连接，所述直流电源分别与继电器和浮球液位开关连接，所述低压排水泵通过粗过滤器与所述大回水箱连接。

作为优选，所述浮球液位开关包括上浮球开关、下浮球开关和报警浮球开关，所述浮球开关控制器还包括蜂鸣器，所述上浮球开关、下浮球开关与继电器的线圈三者串联组成一组支路，报警浮球开关与蜂鸣器串联组成另一组并联的支路，第三组支路由交流接触器的线圈和继电器的接点串联。

本发明大回水箱用于储水和冷却循环水，隔膜压力罐用于消除水泵产生的压力脉动，保证用水端的恒定的压力供给；水泵：采用具有变频调速功能的不锈钢多级水泵组，通过改变流量以实现压力可调的功能；变频控制柜由液晶显示器、PID控制器及控制电路组成，外部连接有压力传感器、电接点压力表、电接点流量表和低水位传感器，当出水管路处的压力传感器检测到的压力小于或大于预先设定的压力时，变频控制柜内部的PID控制器能自动调节水泵的转速或多台水泵的投入，以保证高速水轴承工作时具有与设定压力相等且恒定的供水压力，而低水位传感器用于测量大回水箱的水位，当出现低水位时PID控制器发出报警。

本发明的自动排水装置，当小回水箱中的水位较高时，控制电路中浮球开关闭合，通过继电器和接触器驱动低压排水泵工作，自动将小回水箱内水泵入供水装置中大回水箱，实现水资源的循环利用。

本发明整套装置采用二级过滤方式，包括一个粗过滤器和一个精过滤器。在供水端，当高压水被泵入水轴承之前，需要进行一次水中杂质的精过滤，以保证良好的润滑效果；在排水端，当水介质被泵入大回水箱之前，应及时对磨损颗粒物进行粗过滤，以保证整套液压系统正常工作。

有益效果：本发明装置的水泵及主要管路配件均使用不锈钢，能提供清洁卫生的水质；在用水量急剧变化时，系统能变频调整水泵的转速和控制水泵工作的台数，实现用水端压力可调，智能化程度高，节能效果好；高压隔膜式压力罐能有效消除用水端的压力脉动，保证恒定的供水压力，并显著减少水泵电机及电路系统的故障率，满足了高速高精度水静压轴承供水系统的要求；浮球液位开关能智能驱动排水端的水泵电机，自动控制水润滑介质的循环使用，有效避免水资源的浪费。

附图说明

图1是本发明的高速水轴承智能供水装置的原理示意图；

图2为本发明自动排水装置接线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

如图1和2所示：一种高速水轴承智能供水装置，包括变频恒压供水装置和自动排水装置；

供水装置主要采用变频控制柜2驱动多台并联的多级水泵组11，实现高压供水，水泵刚运转时，从大回水箱1中吸入水，首先给隔膜压力罐4补满水，用水时阀门10开启，高压水通过精过滤器12，供给到高速水轴承13，同时，供给管路中还安装有电接点压力表7、电接点流量表8，实时显示用水端的供水压力和流量，当高压水经过高速水轴承13后变为常压水，并流入小回水箱20，最后，小回水箱20内水又被低压排水泵15泵入粗过滤器14，最终返回大回水箱便于循环使用。低水位传感器3用于测量大回水箱1的水位，当出现低水位时PID控制器发出报警。

另外，自动排水装置的小回水箱内安装有三个小型浮球液位开关19，分别是上浮球开关23、下浮球开关24和报警浮球开关26，在24V直流电源18的激励下，上浮球开关23、下浮球开关24与继电器17的线圈三者串联组成一组支路，报警浮球开关26与蜂鸣器25串联组成另一组并联的支路，最后一组支路由交流接触器16的线圈和继电器17的接点串联。当水位上升到达下浮球开关24，下浮球开关24的磁簧开关接点闭合，此时上浮球开关23的磁簧开关接点处于断开状态，继电器17线圈未导电，低压排水泵电机21未开启；当水位上升到达上浮球开关23，上浮球开关23的磁簧开关接点闭合，此时下浮球开关24的磁簧开关接点已处于闭合状态，继电器17线圈通电，交流接触器16的线圈通电，低压排水泵电机21开启，低压排水泵15开始工作并自动排水；当水位下降到低于下浮球开关24，下浮球开关24的磁簧开关接点断开，继电器17线圈断电，交流接触器16的线圈断电，低压排水泵电机21停止排水；由于高速水轴承13的出水口始终处于排水状态，因此小回水箱20的水位又开始上升，并重复上述自动排水过程。

本发明主要体现智能供水的特点，用户可以使用变频控制柜2设置用水端的压力值，工作时，通过隔膜压力罐4的出水端部位的压力感应器5，实时测量用水端压力值，通过控制柜2内PID控制器驱动多级水泵组11，调节转速改变流量，从而实现用水端压力值达到用户设置的压力值；特点二在于巧妙的使用了不锈钢材质的浮球液位控制器19，控制低压排水泵15的开停以实现自动排水；特点三在于使用了高压隔膜压力罐4取代了传统的油用蓄能器，实现了高压、稳压输出和停机保压的目的；特点四在于体现节能优势，用水端的水经过滤处理后又返回大回水箱1，便于再次循环使用。

应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims

1.一种高速水轴承智能供水装置，其特征在于：包括变频恒压供水装置和自动排水装置；

所述变频恒压供水装置包括大回水箱、多级水泵组、变频控制柜、隔膜压力罐、低水位传感器、压力感应器、电接点压力表、电接点流量表、精过滤器和阀门，所述变频控制柜与多台并联的多级水泵组连接，多级水泵组进水端与大回水箱连接，多级水泵组出水端分别与隔膜压力罐及高速水轴承连接，多级水泵组与高速水轴承之间的供给管路上设有电接点压力表、电接点流量表、阀门和精过滤器，所述隔膜压力罐的出水端设有压力感应器，所述大回水箱与低水位传感器连接，所述低水位传感器、压力感应器、电接点压力表、电接点流量表均与变频控制柜连接；

2.根据权利要求1所述的高速水轴承智能供水装置，其特征在于：所述浮球液位开关包括上浮球开关、下浮球开关和报警浮球开关，所述浮球开关控制器还包括蜂鸣器，所述上浮球开关、下浮球开关与继电器的线圈三者串联组成一组支路，报警浮球开关与蜂鸣器串联组成另一组并联的支路，第三组支路由交流接触器的线圈和继电器的接点串联。