CN106592709B - 一种恒压供水设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种恒压供水设备，属于给水、排水技术领域。它解决了现有的恒压供水设备水压不稳的问题。本恒压供水设备，包括压力罐、压力传感器和控制单元，本恒压供水设备还包括呈方形的箱体，箱体内部具有缓冲水腔，箱体侧面上具有分别与缓冲水腔相连通的进水口和出水口，压力罐安装在箱体顶部并与缓冲水腔相连通，控制单元和压力传感器分别安装在箱体的侧面上。本恒压供水设备通过箱体内的缓冲水腔和安装在箱体上并与缓冲水腔相连通的压力灌共同作用缓冲用水量变化导致的压力变化，并且由于箱体对压力灌的支撑强度更大，使得压力灌可以根据用水量要求选用更大规格，供水水压更稳定。
Description
技术领域
本发明属于给水、排水技术领域，涉及一种恒压供水设备。
背景技术
恒压供水是指在不同用水需求时，通过调节水泵的供水压力，从而使得出水压力保持稳定。传统的恒压供水通常采用二次供水的方式，即先用取水泵将水从水源地抽到储水设施中，再通过供水泵将水根据使用需要送往用水设备中。而供水泵的供水压力，通常都采用变频器进行控制。
例如，中国专利【申请号201020141262.7；授权公告号CN 201738383U】公开的一种深井泵稳压变频供水系统，深井泵稳压变频供水系统包括电子控制柜、变频器、储水井以及设置在储水井中的深水泵，深井泵稳压变频供水系统还设有稳压罐，稳压罐设置在深水泵抽水管路上与用户之间的位置，电子控制柜与深水泵以及稳压罐以及设置在深水泵抽水管路上的传感器电连接。
又例如，中国专利【申请号201210368783.X；公开号CN 102877502 A】公开的一种集成变频调速恒压供水控制器，是由变频器、上壳体、管道、显示面板、压力传感器、连接线束、湿度感应器和由E型磁芯、可移动磁铁和变频器上的线圈组成的流量传感器组成，变频器设置在下壳体内固定在管道的上方，通过电源线接口分别与电源和电机连接在一起，显示面板通过连接线束与变频器连接，压力传感器通过连接线束与变频器连接，并固定在变频器的下方设置在管道的一侧，在上壳体内设有冷却装置，冷却装置通过导热系数好的铝块和变频器连接在一起，通过管道内的水流进行冷却，由E型磁芯、可移动磁铁和变频器上的线圈组成流量传感器。
当用水量变化时，压力传感器的检测和反馈也会存在一定的延时，导致无法及时调整水泵转速，使得水压出现一定的波动。上述的恒压供水设备都采用了在管道上安装压力罐的方式，对恒压供水中水压变化进行缓冲，但仅仅通过压力灌的缓冲也无法迅速改变供水压力，并且由于受到管道支撑力和安装空间的限制，也无法选用较大规格的压力罐。并且，变频器和电子控制柜中的控制电路板都会存在散热的问题，需要单独设计风冷系统进行冷却，密封性较差，难以在潮湿环境中工作；热量需要向外界环境中传递，受到环境温度影响也很大，导致了控制电子元器件工作不稳定，使得供水压力会在环境影响下出现波动，甚至使整个恒压供水设备停止工作。因此，现有的恒压供水设备存在水压不稳的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种恒压供水设备，本发明解决的技术问题是如何使一次恒压供水的水压更为稳定。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种恒压供水设备，包括压力罐、压力传感器和控制单元，其特征在于，本恒压供水设备还包括呈方形的箱体，所述箱体内部具有缓冲水腔，所述箱体侧面上具有分别与上述缓冲水腔相连通的进水口和出水口，所述压力罐安装在箱体顶部并与缓冲水腔相连通，所述控制单元和压力传感器分别安装在箱体的侧面上。
本恒压供水设备具有方形的箱体，压力灌、压力传感器和控制单元都安装在箱体上，使得本恒压供水设备形成整体式结构。本恒压供水设备可以直接和水泵配套使用并安装在水源地附近，将水泵抽上来的水直接恒压输送给用户，实现了一次恒压供水。与现有技术的区别还在于，本恒压供水设备还设置了箱体，箱体内具有缓冲水腔，水泵工作时通过进水口向缓冲水腔内送水，缓冲水腔中储水，并将水通过出水口送到用户。当用户用水增加时，在水泵供水量上升的过程中，缓冲水腔中的水可以作为补充；当用户用水量减少时，在水泵供水量下降的过程中，缓冲水腔可以储存多余的水。压力灌的作用是对缓冲水腔中的压力变化进行缓冲，使得用水量变化后，缓冲水腔的压力变化能够迅速得到平衡，以维持向用户的恒压供水。进一步的，通过将压力灌安装在箱体上，箱体同时还对压力灌起到支撑作用，使恒压供水设备能够根据用水量的需要配备更大的压力灌，满足用水量较大的用户的需求，压力平衡效果更好。本恒压供水设备的优势在于，通过设置箱体使得箱体内的缓冲水腔和箱体上的压力灌共同作用，缓冲用水量变化导致的压力变化，缓冲效果明显好于将压力灌安装在水管上的方案，从而使得恒压供水设备恒压供水的水压更稳定。
在上述的恒压供水设备中，所述进水口和出水口分别位于两个相对的侧面上且位置上下错开布置，所述压力传感器安装在与进水口相对的侧面上。这样设置使得出水口中的水压更为稳定，进水口的压力变化不会使得出水口的水压发生明显波动，而将压力传感器设置在与进水口相对的侧面上，能够更为准确的得到压力的变化，并对水泵的供水量进行进一步调整，恒压供水的水压维持稳定。
在上述的恒压供水设备中，所述控制单元包括控制电路板，所述压力传感器检测缓冲水腔中的压力并将压力信号传递给控制电路板，所述控制电路板的输入端与电源相连并根据接收到的压力信号改变输出的电流和电压。与本恒压供水设备配套使用的水泵优选为同步电机驱动的深井泵，通过改变输出电流和电压，即可使得深井泵快速响应，产生转速变化，改变进水压力和进水量，从而使恒压供水的水压维持稳定。
在上述的恒压供水设备中，所述箱体采用金属材料制成，所述箱体的其中一个侧面为导热平面，所述控制单元还包括底座和端盖，所述底座内具有容纳腔，所述控制电路板位于在上述容纳腔内，所述导热平面上具有若干用于将底座固定在箱体上的螺钉孔一，所述容纳腔底部具有与上述螺钉孔一数量相同且位置一一对应的连接孔一；所述控制电路板上的功率模块布置在控制电路板的反面，所述功率模块底部连接有导热块，所述底座固定在导热平面上且底座与导热平面相对的底面上具有让位通孔，所述导热块穿过上述让位通孔并与导热平面相贴靠并固定，所述端盖固定到底座上并与底座密封。
箱体内部的缓冲水腔中的水能够迅速带走导热平面上的热量，通过将功率模块布置在电路板的反面，并通过导热块紧贴导热平面安装，能够将发热量最大的功率模块产生的热量迅速带走，从而降低了功率模块的温度，也使得控制电路板上的温度保持在较低的范围之内，使控制电路板保持稳定高效的工作，从而使得恒压供水设备的供水水压更为稳定。安装时，螺钉穿过连接孔一并拧入螺钉孔一，将底座固定在箱体的导热平面上，再将端盖固定到底座上；这样的安装方式使得底座安装到箱体上更为方便，并且底座内部与外界封闭，既减少了外界水汽的进入，又能够减少外界温度升高对对内部的控制电路板的影响，从而保证控制电路板正常工作对水泵的进水压力和进水量进行快速、准确调节，保证供水水压的稳定。
在上述的恒压供水设备中，所述底座底面向底座内凹陷，所述让位通孔的内壁上具有环绕让位通孔分布并相对于底面凸起的密封凸块，所述密封凸块上具有密封槽一，所述密封槽一内嵌设有密封条，所述密封条与导热平面抵靠。通过设置密封条，使得导热块和导热平面贴靠更为紧密，改善冷却效果；避免外界水汽进入让位通孔内并与控制电路板接触干扰控制电路板中的电器元件正常工作或者腐蚀电器元件导致使用寿命下降，从而使得恒压供水设备能够在长时间在潮湿环境中使用依然能够保持供水水压的稳定。
在上述的恒压供水设备中，所述容纳腔内具有横向设置的隔板，上述隔板在容纳腔下部分隔出一排水腔，所述底座的底部具有连通上述排水腔和外界的排水孔，所述底座下部还具有连通底面和外界的排水缺口。这样的结构使得雨天大量雨水打在底座上时，雨水不会进入容纳腔内与控制电路板接触，而是进入排水腔中并从排水孔排到外界，最终与外壁的雨水一同从排水缺口中流出，避免控制电路板进水。
在上述的恒压供水设备中，所述导热平面上具有螺钉孔二，所述控制电路板通过螺钉孔二直接固定到导热平面上。控制电路板安装时，先在导热平面和导热块接触面上分别刷上导热硅脂，再将控制电路板装入底座的容纳腔内，并使导热块穿过让位通孔并与导热平面紧贴，最后将螺钉穿过功率模块拧入螺钉孔二中，将控制电路板固定在箱体上；通过这样的固定方式，使得导热块与导热平面充分接触，改善散热效率，提高冷却效果，从而保证控制电路板在较低的温度下稳定工作。
在上述的恒压供水设备中，所述箱体与导热平面对应的内壁上还设置有加强筋条。通过减小壁厚，使得导热平面与导热块接触面的热量能够更快地传导到与水流接触的内表面上，并通过水流带走热量，改善冷却效果；通过设置加强筋条能够在壁厚减小的情况下，保证箱体强度，避免箱体在缓冲水腔内的压力作用下被涨裂。
在上述的恒压供水设备中，所述箱体底部具有用于固定箱体的呈条状的固定座，所述固定座的数量为两个，每个固定座的两端分别伸出箱体侧部且伸出的部分具有连接孔二。通过螺钉穿过连接孔二将箱体固定，使得整个恒压供水设备稳定地安装在工作位置，避免晃动导致缓冲水腔中的水压不稳，从而保证供水水压的稳定。
与现有技术相比，本恒压供水设备的优点在于：
1、本恒压供水设备通过将压力灌、压力传感器和控制单元都安装在箱体上，使得本恒压供水设备形成整体式结构，直接和水泵配套使用并安装在水源地附近，将水泵抽上来的水直接恒压输送给用户，实现了一次恒压供水，安装更为方便。
2、本恒压供水设备通过箱体内的缓冲水腔和安装在箱体上并与缓冲水腔相连通的压力灌共同作用缓冲用水量变化导致的压力变化，并且由于箱体对压力灌的支撑强度更大，使得压力灌可以根据用水量要求选用更大规格，供水水压更稳定。
3、本恒压供水设备的控制电路板直接通过箱体上的导热平面进行散热，利用了箱体内缓冲水腔流动的水进行冷却，冷却结构更为简单、安装方便，并且冷却无需依赖外界温度条件，使得控制电路板能够在外界温度较高的情况下正常工作，再加上外界的水汽也不容易进入控制电路板的安装处，使得控制电路板能够在潮湿环境中正常工作，从而避免控制电路板受到外界环境影响，保证了一次供水水压的稳定。
附图说明
图1是本恒压供水设备的结构示意图。
图2是本恒压供水设备中箱体和控制单元的装配结构示意图。
图3是图2中A-A方向的剖视结构示意图以及局部放大图。
图4是本恒压供水设备中箱体的结构示意图。
图5是图4中B-B方向的剖视结构示意图。
图6是本恒压供水设备中底座的结构示意图。
图7是本恒压供水设备中底座另一个角度的结构示意图。
图8是本恒压供水设备中端盖的结构示意图。
图中，1、压力罐；2、压力传感器；3、控制单元；4、箱体；41、缓冲水腔；42、进水口；43、出水口；44、导热平面；441、螺钉孔一；442、螺钉孔二；45、加强筋条；46、固定座；461、连接孔二；47、工艺孔；5、控制电路板；51、功率模块；52、导热块；6、底座；61、容纳腔；611、连接孔一；612、隔板；613、排水腔；62、让位通孔；63、密封凸块；631、密封槽一；64、排水孔；65、排水缺口；66、卡槽；67、螺钉安装座；671、螺钉孔三；68、连接凹槽；7、端盖；71、卡钩；72、连接孔三；73、连接凸棱；8、密封条；9、机械压力表；10、显示屏。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本恒压供水设备包括压力罐1、压力传感器2、控制单元3、箱体4、缓冲水腔41、进水口42和出水口43。
具体来说，如图2和图3所示，箱体4呈方形，箱体4内部具有缓冲水腔41。箱体4采用整体铸造加工，底部具有工艺孔47，工艺孔47的孔壁向内翻起，在铸造成型时，型芯材料可以从该工艺孔47中取出，使用时将箱体4上的工艺孔47封堵。整体铸造加工出的箱体4，能够满足缓冲水腔41内的压力，避免压力过大将箱体4撑爆。
如图1所示，本实施例中，进水口42和出水口43分别位于两个相对的侧面上且位置上下错开布置，压力传感器2安装在与进水口42相对的侧面上。进水口42和出水孔均与缓冲水腔41相连通，压力传感器2能够检测缓冲水腔41中的水压。压力罐1安装在箱体4顶部并与缓冲水腔41相连通，控制单元3安装在箱体4的前侧面上。这样设置使得出水口43中的水压更为稳定，进水口42的压力变化不会使得出水口43的水压发生明显波动，而将压力传感器2设置在与进水口42相对的侧面上，能够更为准确的得到压力的变化，并对水泵的供水量进行进一步调整，恒压供水的水压维持稳定。控制单元3上设置有显示屏10，箱体4上安装有能够读取缓冲水腔41内的压力数值的机械压力表9。
如图3所示，本实施例中，控制单元3包括控制电路板5，压力传感器2检测缓冲水腔41中的压力并将压力信号传递给控制电路板5，控制电路板5的输入端与电源相连并根据接收到的压力信号改变输出的电流和电压，控制电路板5可以用来控制永磁无刷直流电机驱动的水泵。控制电路板5的电路结构可以采用本申请人之前申请并公开在中国专利(CN205883095U)中的方案。与本恒压供水设备配套使用的水泵优选为同步电机驱动的深井泵，通过改变输出电流和电压，即可使得深井泵快速响应，产生转速变化，改变进水压力和进水量，从而使恒压供水的水压维持稳定。
如图1和图2所示，箱体4底部具有用于固定箱体4的呈条状的固定座46，固定座46的数量为两个，每个固定座46的两端分别伸出箱体4侧部且伸出的部分具有连接孔二461。通过螺钉穿过连接孔二461将箱体4固定，使得整个恒压供水设备稳定地安装在工作位置，避免晃动导致缓冲水腔41中的水压不稳，从而保证供水水压的稳定。
如图4和图5所示，箱体4采用金属材料制成，箱体4的其中一个侧面为导热平面44。如图2和图3所示，控制单元3还包括底座6和端盖7，底座6内具有容纳腔61，控制电路板5位于在容纳腔61内。导热平面44上具有若干用于将底座6固定在箱体4上的螺钉孔一441，容纳腔61底部具有与螺钉孔一441数量相同位置一一对应的连接孔一611。安装时，螺钉穿过连接孔一611并拧入螺钉孔一441，将底座6固定在箱体4的导热平面44上。控制电路板5上的功率模块51布置在控制电路板5的反面，功率模块51底部连接有导热块52。底座6固定在导热平面44上且底座6与导热平面44相对的底面上具有让位通孔62，导热平面44上还具有螺钉孔二442，控制电路板5通过螺钉孔二442直接固定到导热平面44上。控制电路板5安装时，先在导热平面44和导热块52接触面上分别刷上导热硅脂，再将控制电路板5装入底座6的容纳腔61内，并使导热块52穿过让位通孔62并与导热平面44紧贴，最后将螺钉穿过功率模块51拧入螺钉孔二442中，将控制电路板5固定在箱体4上。
如图7所示，底座6的上部具有卡槽66，下部具有螺钉安装座67，螺钉安装座67上具有螺钉孔三671。如图8所示，端盖7上具有与卡槽66配合的卡钩71和与螺钉孔三671位置相正对的连接孔三72。端盖7安装时，先将卡钩71卡入卡槽66内，使端盖7覆盖在底座6上，再通过螺钉穿过连接孔三72拧入螺钉孔三671，将端盖7与底座6固定，从而使得端盖7和底座6的安装更为方便。本实施例中，底座6的上表面具有连接凹槽68，端盖7下表面具有与连接凹槽68位置对应形状相匹配的连接凸棱73，通过连接凸棱73和连接凹槽68配合，使得底座6和端盖7的连接处形成密封，避免外界水汽进入壳体内。
如图3和图6所示，底座6底面向底座6内凹陷，让位通孔62的内壁上具有环绕让位通孔62分布并相对于底面凸起的密封凸块63，密封凸块63上具有密封槽一631，密封槽一631内嵌设有密封条8，密封条8与导热平面44抵靠。通过设置密封条8，使得导热块52和导热平面44贴靠更为紧密，改善冷却效果。避免外界水汽进入让位通孔62内并与控制电路板5接触，干扰控制电路板5中的电器元件正常工作或者腐蚀电器元件导致使用寿命下降，从而使得恒压供水设备能够在长时间在潮湿环境中使用依然能够保持供水水压的稳定。
如图7所示，容纳腔61内具有横向设置的隔板612，隔板612在容纳腔61下部分隔出一排水腔613，底座6的底部具有连通排水腔613和外界的排水孔64，底座6下部还具有连通底面和外界的排水缺口65。这样的结构使得雨天大量雨水打在底座6上时，雨水不会进入容纳腔61内与控制电路板5接触，而是进入排水腔613中并从排水孔64排到外界，最终与外壁的雨水一同从排水缺口65中流出，保证控制电路板5的在干燥环境下工作。
如图4和图5所示，箱体4与导热平面44对应的内壁上还设置有加强筋条45。通过减小壁厚，使得导热平面44与导热块52接触面的热量能够更快地传导到与水流接触的内表面上，并通过水流带走热量，改善冷却效果。通过设置加强筋条45能够在壁厚减小的情况下，保证箱体4强度，避免箱体4在缓冲水腔41内的压力作用下被涨裂。另外，在加工螺钉孔一441和螺钉孔二442时，对准加强筋条45位置打孔，可以避免箱体4被打穿的发生漏水的问题。
本恒压供水设备的箱体4内还具有缓冲水腔41，水泵工作时通过进水口42向缓冲水腔41内送水，缓冲水腔41中储水，并将水通过出水口43送到用户。当用户用水增加时，在水泵供水量上升的过程中，缓冲水腔41中的水可以作为补充；当用户用水量减少时，在水泵供水量下降的过程中，缓冲水腔41可以储存多余的水。压力灌的作用是对缓冲水腔41中的压力变化进行缓冲，使得用水量变化后，缓冲水腔41的压力变化能够迅速得到平衡，以维持向用户的恒压供水。箱体4内部的缓冲水腔41中的水能够迅速带走导热平面44上的热量，通过将功率模块51布置在电路板的反面，并通过导热块52紧贴导热平面44安装，能够将发热量最大的功率模块51产生的热量迅速带走，从而降低了功率模块51的温度，也使得控制电路板5上的温度保持在较低的范围之内，控制电路板5的保持稳定高效的工作，从而使得恒压供水设备的供水水压更为稳定。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (9)
1.一种恒压供水设备，包括压力罐(1)、压力传感器(2)和控制单元(3)，其特征在于，本恒压供水设备还包括呈方形的箱体(4)，所述箱体(4)内部具有缓冲水腔(41)，所述箱体(4)侧面上具有分别与上述缓冲水腔(41)相连通的进水口(42)和出水口(43)，所述压力罐(1)安装在箱体(4)顶部并与缓冲水腔(41)相连通，所述控制单元(3)和压力传感器(2)分别安装在箱体(4)的侧面上。
2.根据权利要求1所述的恒压供水设备，其特征在于，所述进水口(42)和出水口(43)分别位于两个相对的侧面上且位置上下错开布置，所述压力传感器(2)安装在与进水口(42)相对的侧面上。
3.根据权利要求1所述的恒压供水设备，其特征在于，所述控制单元(3)包括控制电路板(5)，所述压力传感器(2)检测缓冲水腔(41)中的压力并将压力信号传递给控制电路板(5)，所述控制电路板(5)的输入端与电源相连并根据接收到的压力信号改变输出的电流和电压。
4.根据权利要求3所述的恒压供水设备，其特征在于，所述箱体(4)采用金属材料制成，所述箱体(4)的其中一个侧面为导热平面(44)，所述控制单元(3)还包括底座(6)和端盖(7)，所述底座(6)内具有容纳腔(61)，所述控制电路板(5)位于在上述容纳腔(61)内，所述导热平面(44)上具有若干用于将底座(6)固定在箱体(4)上的螺钉孔一(441)，所述容纳腔(61)底部具有与上述螺钉孔一(441)数量相同且位置一一对应的连接孔一(611)；所述控制电路板(5)上的功率模块(51)布置在控制电路板(5)的反面，所述功率模块(51)底部连接有导热块(52)，所述底座(6)固定在导热平面(44)上且底座(6)与导热平面(44)相对的底面上具有让位通孔(62)，所述导热块(52)穿过上述让位通孔(62)并与导热平面(44)相贴靠并固定，所述端盖(7)固定到底座(6)上并与底座(6)密封。
5.根据权利要求4所述的恒压供水设备，其特征在于，所述底座(6)底面向底座(6)内凹陷，所述让位通孔(62)的内壁上具有环绕让位通孔(62)分布并相对于底面凸起的密封凸块(63)，所述密封凸块(63)上具有密封槽一(631)，所述密封槽一(631)内嵌设有密封条(8)，所述密封条(8)与导热平面(44)抵靠。
6.根据权利要求4所述的恒压供水设备，其特征在于，所述容纳腔(61)内具有横向设置的隔板(612)，上述隔板(612)在容纳腔(61)下部分隔出一排水腔(613)，所述底座(6)的底部具有连通上述排水腔(613)和外界的排水孔(64)，所述底座(6)下部还具有连通底面和外界的排水缺口(65)。
7.根据权利要求4所述的恒压供水设备，其特征在于，所述导热平面(44)上具有螺钉孔二(442)，所述控制电路板(5)通过螺钉孔二(442)直接固定到导热平面(44)上。
8.根据权利要求4所述的恒压供水设备，其特征在于，所述箱体(4)与导热平面(44)对应的内壁上还设置有加强筋条(45)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的恒压供水设备，其特征在于，所述箱体(4)底部具有用于固定箱体(4)的呈条状的固定座(46)，所述固定座(46)的数量为两个，每个固定座(46)的两端分别伸出箱体(4)侧部且伸出的部分具有连接孔二(461)。
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