專利名稱：流體機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如泵一類的流體機(jī)械，特別是涉及一種可以探測(cè)被處理流體溫度的流體機(jī)械，該流體機(jī)械可以防止諸如泵等類的流體機(jī)械的斷流運(yùn)轉(zhuǎn)，或者能在探測(cè)到的流體溫度的基礎(chǔ)上，改變流體的流速或壓力大小。
背景技術(shù)：
通常，泵長(zhǎng)時(shí)間斷流運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成損壞。特別是當(dāng)泵中被處理流體由于溫度升高而膨脹時(shí)，泵中壓力增大會(huì)使泵損壞。
另外，當(dāng)被處理流體汽化或者霧化時(shí)，流體機(jī)械的密封結(jié)構(gòu)以及密封管路的壽命都會(huì)縮短。如果泵的構(gòu)造是利用被處理流體來潤(rùn)滑軸承以及對(duì)馬達(dá)進(jìn)行冷卻時(shí)，流體的汽化和霧化也會(huì)降低軸承和馬達(dá)的壽命。因此，如果由于系統(tǒng)需要，泵的斷流運(yùn)轉(zhuǎn)是不可避免的，通常的方式是在斷流運(yùn)轉(zhuǎn)過程中使用一個(gè)減壓管或類似物來對(duì)泵進(jìn)行保護(hù)。
但是，在使用減壓管的情況下會(huì)由于減壓管內(nèi)的銹蝕堵塞或者減壓管閥門的錯(cuò)誤操作而引發(fā)斷流運(yùn)轉(zhuǎn)。
那些帶有冷卻塔和循環(huán)管道的冷卻水制造設(shè)備會(huì)在忽略流體溫度的情況下連續(xù)工作，這通常會(huì)比需要的電力消耗得更多。
另外還有一種系統(tǒng)，其中的一些部件，例如，風(fēng)扇和冷卻塔中的泵會(huì)在流體溫度升高的時(shí)候工作，在溫度降低的時(shí)候停止工作。這種系統(tǒng)雖然比上述的系統(tǒng)節(jié)省能源，但是由于流體的溫度依賴溫度調(diào)節(jié)器的開關(guān)來設(shè)定，因而可能由于溫度的不同而不能提供所需的冷卻水。如果降低流體溫度變化的調(diào)節(jié)范圍，上述系統(tǒng)就需要頻繁的開關(guān)，從而會(huì)引發(fā)維護(hù)問題。
本發(fā)明概述鑒于上述傳統(tǒng)技術(shù)問題，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)從而保護(hù)泵的方法，以及提供一種使用這種方法的泵裝置。
本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種流體機(jī)械，該流體機(jī)械能夠自我識(shí)別流體溫度，并能使識(shí)別出的流體溫度與流體的流速和壓力相協(xié)調(diào)一致，從而更節(jié)省能源。
為達(dá)到上述的第一個(gè)發(fā)明目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，在一種防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的方法中，先探測(cè)泵中被處理流體的溫度，如果單位時(shí)間被處理流體溫度的增加大于某一設(shè)定值就將泵關(guān)閉。
基于本發(fā)明第一方面的泵可以可靠地防止斷流運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)泵正常工作時(shí)不會(huì)有誤操作。在應(yīng)用于熱循環(huán)水的情況下，流過泵的被處理流體溫度在下面的情況下會(huì)急劇變化。例如，在泵啟動(dòng)的同時(shí)，有熱水從熱源輸入了抽入一側(cè)。
為了防止泵的誤操作，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在一種防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的方法中，在一設(shè)定時(shí)間范圍(△T)內(nèi)多次(N次)測(cè)定泵中被處理流體的溫度，如果在(N-1)次的測(cè)定時(shí)間前后的流體溫度的增加都大于一設(shè)定值(△t)，就將泵關(guān)閉。
基于本發(fā)明第二方面的泵可以有效防止誤操作。
具體地說，在一設(shè)定時(shí)間(△T)，例如1分鐘內(nèi)，多次(N次)，例如6次，測(cè)定泵中被處理流體的溫度，如果在第一次和第二次、第二次和第三次、第三次和第四次、第四次和第五次、第五次和第六次測(cè)量的溫差都大于等于2℃，就將泵關(guān)閉。通過這種方式，即使是在泵的正常工作過程中，被處理流體溫度有短暫的變化(升高)，泵也不會(huì)因?yàn)檎`操作而斷流運(yùn)轉(zhuǎn)。
為了識(shí)別泵中被處理流體溫度升高的梯度，必須至少在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，例如之前和之后測(cè)量流體的溫度。因此識(shí)別泵中被處理流體溫度升高的梯度是比較費(fèi)時(shí)的。然而，如果泵在規(guī)定的溫度上限上工作時(shí)發(fā)生了斷流運(yùn)轉(zhuǎn)，就需要盡可能快的將泵關(guān)閉，因?yàn)楸弥辛黧w溫度在很短的時(shí)間內(nèi)就超過了規(guī)定的范圍。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在一種防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的方法中，除了單位時(shí)間被處理流體溫度的增加大于某一設(shè)定值(T)以外，如果泵中被處理流體的溫度等于或高于某一設(shè)定值(T)也將泵關(guān)閉。通過這種方式就可以保護(hù)泵不會(huì)遇到上述問題。
根據(jù)本發(fā)明某一方面的一種泵裝置，包括一個(gè)泵，一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵的馬達(dá)，一個(gè)探測(cè)泵中被處理流體溫度的溫度探測(cè)裝置，以及一個(gè)電連接在溫度探測(cè)裝置上控制所述馬達(dá)工作的控制電路，其中，如果由所述溫度探測(cè)裝置探測(cè)到的單位時(shí)間被處理流體溫度的增加大于某一設(shè)定值就將所述泵關(guān)閉。
在此發(fā)明中，該泵裝置具有一個(gè)向馬達(dá)提供電力的變頻器組件，在該變頻器組件上安裝有控制電路。
最近所使用的泵裝置將馬達(dá)、變頻器整體連接在了一起。這種泵裝置的設(shè)計(jì)主要是為了節(jié)省能源。在這種泵裝置中，溫度探測(cè)裝置被安裝在泵殼中，并連接在用于防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的變頻器組件中的控制電路上。
由于在變頻器中具有一個(gè)用于存儲(chǔ)和處理輸入信息、從而控制輸出給馬達(dá)的信號(hào)的電路，因而正如上面所述，通過識(shí)別被處理流體的溫度上升梯度就可以很容易地對(duì)泵進(jìn)行保護(hù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在泵輸出的流體量減少時(shí)泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)后將泵關(guān)閉的泵裝置，其特征在于，探測(cè)泵中被處理流體的溫度，如果單位時(shí)間被處理流體溫度的增加大于某一設(shè)定值就將泵關(guān)閉。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種輸送流體的流體機(jī)械，其特征在于，流體的流速或壓力在一個(gè)設(shè)定的程序控制下隨著流體的溫度或溫度的改變而改變。
在本發(fā)明的流體機(jī)械中，當(dāng)被處理流體溫度識(shí)別出來后，流體的流速和壓力可以根據(jù)流體的溫度或者流體溫度的改變而改變，因而可以節(jié)約整個(gè)系統(tǒng)消耗的能量。優(yōu)選的情況是，流體流速或壓力的改變是為了保持流體的溫度恒定。流體流速或壓力的改變是通過調(diào)整渦輪式流體機(jī)械的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。
在本發(fā)明的流體機(jī)械中，目標(biāo)基準(zhǔn)溫度是預(yù)先設(shè)定的，而被處理流體的實(shí)際溫度是通過溫度探測(cè)設(shè)備探測(cè)而來的。如果在設(shè)定的基準(zhǔn)溫度和實(shí)際的流體溫度之間存在差別，就升高或者降低流體機(jī)械的轉(zhuǎn)速，以減少基準(zhǔn)溫度和實(shí)際溫度之間的差別。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選情況，一種流體機(jī)械的特征是一個(gè)泵裝置，包括一個(gè)泵，一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵的馬達(dá)，以及一個(gè)控制馬達(dá)轉(zhuǎn)速的變頻器，其特征在于，安裝在泵裝置中的一個(gè)溫度探測(cè)裝置將其信號(hào)輸送給變頻器組件中的一個(gè)控制器。在變頻器組件中安裝有一個(gè)用于逐步改變基準(zhǔn)溫度的開關(guān)。
根據(jù)本發(fā)明的某一方面，在流體裝置的周圍分開安裝有一個(gè)用于探測(cè)空氣溫度的探測(cè)裝置，設(shè)定的基準(zhǔn)溫度在探測(cè)裝置探測(cè)到的溫度基礎(chǔ)上自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。在此結(jié)構(gòu)中，流體機(jī)構(gòu)可以根據(jù)周圍的空氣溫度情況進(jìn)行工作，以使整個(gè)系統(tǒng)更加節(jié)省能源。
附面說明

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的泵裝置截面圖；圖2是本發(fā)明的流體機(jī)械實(shí)施例示意圖；圖3是本發(fā)明的流體機(jī)械的另一優(yōu)選實(shí)施例視圖；圖4A和4B是圖3所示裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，圖4A是該裝置的局部剖視正面視圖，圖4B是該裝置的側(cè)視圖；圖5是圖4A沿V-V線的截面視圖。
圖6所示實(shí)施例為本發(fā)明被應(yīng)用在一個(gè)水處理系統(tǒng)中。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例下面將參照附圖1對(duì)本發(fā)明的一個(gè)泵裝置實(shí)施例進(jìn)行說明。圖1是作為本發(fā)明的一個(gè)泵裝置實(shí)施例的全環(huán)流式馬達(dá)泵的截面視圖。
該全環(huán)流式馬達(dá)泵具有一個(gè)泵殼1，其中裝有一個(gè)密封馬達(dá)6，在該密封馬達(dá)6的主軸7一端固定有葉輪8。泵殼1包括一外筒2以及分別通過殼體法蘭61、62連接在外筒2兩端的抽入殼體3和排出殼體4。殼體法蘭61、62是用于把抽入殼體3和排出殼體4固定在外筒2上的活動(dòng)式環(huán)形殼體法蘭。泵殼外筒2、抽入殼體3和排出殼體4由不銹鋼等板材構(gòu)成。
在外筒2的外側(cè)面上安裝有一個(gè)托架45，并且在托架45上安裝著一個(gè)變頻器組件50。該變頻器組件50包括一個(gè)安裝在托架45上的基座46，一個(gè)安裝在基座46上的罩47，一個(gè)由基座46和罩47圍住的變頻器48以及一個(gè)控制電路49。通過一信號(hào)線81將變頻器48和控制電路49連接在一起。
在托架45以及基座46上分別形成孔45a、46a，通過孔45a、46a由導(dǎo)線82將密封馬達(dá)6與變頻器48電氣連接。托架45、基座46以及罩47分別用鋁合金做成的熱良導(dǎo)體構(gòu)成。
密封馬達(dá)6包括一個(gè)定子13，一個(gè)圍繞定子13安裝的馬達(dá)架外筒14以及焊接在馬達(dá)架外筒14兩開口端的馬達(dá)架側(cè)板15、16，還包括一個(gè)配合定子13焊接于馬達(dá)架側(cè)板15、16上的套筒17。一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在定子13內(nèi)的轉(zhuǎn)子18熱壓配合在主軸7上。馬達(dá)架外筒14與外筒2之間形成了一個(gè)環(huán)形空間(流道)40。
一個(gè)導(dǎo)引件11保持在密封馬達(dá)6的馬達(dá)架側(cè)板16上，該導(dǎo)引件11用于將流體從半徑方向?qū)搿Ｈ~輪8裝在固定于導(dǎo)引件11上的一個(gè)內(nèi)殼12中。一個(gè)密封件85安裝在導(dǎo)引件11的外周部上。
在導(dǎo)引件11的內(nèi)端設(shè)有襯環(huán)76，該襯環(huán)76靠著葉輪8的前面部(抽入口側(cè))滑動(dòng)。內(nèi)殼體12大體上為穹頂形，并復(fù)蓋著密封馬達(dá)6的主軸7的一端。內(nèi)殼體12具有導(dǎo)引裝置12a，該導(dǎo)引裝置12a包括一個(gè)導(dǎo)引從葉輪8排出之流體的導(dǎo)向葉片或螺旋槳葉。內(nèi)殼體12的前端部還有一個(gè)排氣孔12b。
馬達(dá)架外筒14上焊接固定著一個(gè)導(dǎo)線盒20。導(dǎo)線82通過導(dǎo)線盒20從馬達(dá)架外筒14內(nèi)的線圈向外伸出，并通過托架45上的孔45a以及基座46上的孔46a與基座46和罩47內(nèi)的變頻器48連接。在外筒2上有一個(gè)孔2a，導(dǎo)線盒20插入其中。導(dǎo)線盒20內(nèi)裝有一個(gè)作為溫度探測(cè)裝置的熱敏電阻51。通過一信號(hào)線83將熱敏電阻51連接到控制電路49上。
下面將對(duì)靠近葉輪8的軸承及其相關(guān)部件進(jìn)行說明。
軸承托架21上設(shè)有一個(gè)徑向軸承22以及一個(gè)固定推力軸承23。徑向軸承22具有一個(gè)作為固定推力滑動(dòng)件的端面。在徑向軸承22和固定推力軸承23的兩側(cè)，設(shè)有作為旋轉(zhuǎn)推力滑動(dòng)件的旋轉(zhuǎn)推力軸承24、25。旋轉(zhuǎn)推力軸承24固定在一個(gè)推力盤26上，該推力盤26通過一個(gè)鍵固定在主軸7上。旋轉(zhuǎn)推力軸承25固定在一個(gè)推力盤27上，該推力盤27也是通過一個(gè)鍵固定在主軸7上。
軸承托架21插入設(shè)在馬達(dá)架側(cè)板16上的一個(gè)凹坑，在二者之間具有彈性材料構(gòu)成的O形環(huán)29。徑向軸承22滑動(dòng)地抵在一個(gè)作為滑動(dòng)件的套筒31上。
下面將對(duì)遠(yuǎn)離葉輪8的軸承及其相關(guān)部件進(jìn)行說明。
軸承托架32上設(shè)有一個(gè)徑向軸承33。徑向軸承33滑動(dòng)地抵在一個(gè)作為滑動(dòng)件的套筒34上。套筒34與墊圈35抵接，該墊圈35由設(shè)在主軸7端部的螺絲和雙螺母36固定。軸承托架32插入設(shè)在馬達(dá)架側(cè)板15上的一個(gè)凹坑內(nèi)，在二者之間具有彈性材料構(gòu)成的0形環(huán)37。
支撐43焊接在馬達(dá)架外筒14上，該支撐43和外筒2由焊接固定。密封馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)由變頻器48設(shè)定為4000rpm以上，該變頻器48可將現(xiàn)有的商業(yè)用電頻率轉(zhuǎn)換成高頻。
排出殼體4上焊有一個(gè)排出噴嘴70。排出噴嘴70包括一個(gè)外徑較大并且厚壁的環(huán)形部件。排出噴嘴70由與殼體相同的材質(zhì)即不銹鋼等制成，并具有一個(gè)與相應(yīng)的法蘭(未顯示)相配合的作為密封面的前端面。固定并螺接在排出噴嘴70上的排出法蘭71由不同于殼體的材料做成，例如鑄鐵(FC)等。如圖1所示，排出噴嘴71具有一個(gè)位于上部的局部倒角。在排出法蘭71上一體地形成有一個(gè)安裝腳71L。
排出噴嘴70螺接在一個(gè)壓力采集管72遠(yuǎn)端。壓力采集管72上安裝著可拆卸的塞子73。壓力采集管72對(duì)著排出法蘭71最大外徑部安裝在其倒角部分上。在卸下塞子73后，將壓力計(jì)安裝在壓力采集管72上，就可以測(cè)定排出噴嘴70內(nèi)的排出壓力了。
如圖1所示，在泵殼的抽入殼體3上固定著一個(gè)抽入噴嘴74，在抽入噴嘴74上固定著一個(gè)抽入法蘭75。在抽入法蘭75上一體地形成有一個(gè)腳75L。排出法蘭71和抽入法蘭75的外徑大于殼體法蘭61、62的內(nèi)徑。
下面，簡(jiǎn)單說明圖1所示的全環(huán)流式泵的工作情況。從與抽入殼體3連接著的抽入噴嘴74抽入的流體，通過抽入殼體3，流入形成于外筒2與密封馬達(dá)6的馬達(dá)架外筒14之間的環(huán)形流道40內(nèi)，通過該流道40，被導(dǎo)引件11導(dǎo)引到葉輪8內(nèi)。從葉輪8排出的流體，經(jīng)過導(dǎo)引裝置12a，從與排出殼體4連接著的排出噴嘴70排出。
在本實(shí)施例中，作為溫度探測(cè)裝置的熱敏電阻51安裝在全環(huán)流式馬達(dá)泵的接線組件中，并通過橡膠套52加以定位固定。橡膠套的作用是用于減輕變頻器48放出的熱量對(duì)熱敏電阻51的影響。這樣就可以精確的獲得泵中被處理流體的溫度了。由于接線組件是位于馬達(dá)定子31和變頻器48之間并面對(duì)著流道的，因而可以精確的探測(cè)到泵中被處理流體的溫度。本發(fā)明是基于這樣一個(gè)事實(shí)，那就是泵中流體的溫度是在斷流運(yùn)轉(zhuǎn)過程中突然升高的，并且當(dāng)溫度急劇升高的時(shí)候就將泵關(guān)閉了。特別是例如，如果單位時(shí)間內(nèi)溫度的升高達(dá)到了每分鐘2℃的話，泵就關(guān)閉了。這樣就可以保證泵能可靠運(yùn)轉(zhuǎn)了。
接線組件的接線盒20是由金屬制成(薄不銹鋼板)，并能很快的將泵中被處理流體的溫度傳遞給接線盒20中的熱敏電阻51。熱敏電阻很小心的與變頻器50內(nèi)的控制電路(板)49電連接在一起，以確切防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)。
在全環(huán)流式泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，泵中被處理流體的溫度隨著馬達(dá)以及泵裝置產(chǎn)生的熱量急劇升高。正如圖1實(shí)施例所示，當(dāng)泵正常工作的時(shí)候，安裝在全環(huán)流式馬達(dá)泵的外表面上的變頻器經(jīng)過了泵中被處理流體的有效冷卻，但是同時(shí)變頻器產(chǎn)生的熱量也傳遞給了被處理流體。這樣一來，與普通泵相比，在斷流運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，全環(huán)流式馬達(dá)泵中的被處理流體溫度升高得更快。因而對(duì)于本發(fā)明來說，這種防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的方法更能有效保護(hù)泵。
另外，如圖1所示，全環(huán)流式馬達(dá)泵通過使用變頻器使其泵裝置和馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)并縮小了其尺寸。由于泵中的水的流速相對(duì)于泵／馬達(dá)以及變頻器所作的功而言較小，因而當(dāng)斷流的時(shí)候溫度升高得更快。所以對(duì)于全環(huán)流式馬達(dá)泵而言，本發(fā)明特別有效。
如同在斷流運(yùn)轉(zhuǎn)過程中一樣，當(dāng)流體溫度高于規(guī)定值時(shí)，為了保護(hù)泵而將其關(guān)閉也是很重要的。因此，如果熱敏電阻51探測(cè)到的被處理流體溫度超出規(guī)定范圍，變頻器組件50中的控制電路49就會(huì)將泵關(guān)閉。
就另一點(diǎn)上而言，根據(jù)溫度升高梯度來判斷斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的過程也是很重要的。具體來說，當(dāng)泵在低流速下工作時(shí)，給水裝置通常采用通過一個(gè)流速開關(guān)以及一個(gè)定時(shí)器來關(guān)閉泵的方法。然而，該方法有一個(gè)問題，那就是流速開關(guān)觸點(diǎn)的磨損問題。
本發(fā)明使用了無(wú)觸點(diǎn)的熱敏電阻51在斷流情況下探測(cè)泵的被處理流體溫度升高的梯度，因而本發(fā)明的這種方法從耐用性上來說更好。在全環(huán)流式馬達(dá)泵中，由于泵速更高，尺寸更小，斷流運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫度急劇升高，所以被處理流體溫度升高梯度更容易探測(cè)。
基于上述用于探測(cè)被處理流體溫度的熱敏電阻所具有的功能，給水裝置中使用的流速開關(guān)可以用該熱敏電阻來代替。具體來說，如果流體從泵中排出的流速等于或略低于預(yù)定的流速，由于被處理流體溫度的升高，熱敏電阻探測(cè)到后就會(huì)將泵關(guān)閉。
在本發(fā)明的防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)方法中，如上所述，泵中被處理流體的溫度探測(cè)到后，如果被處理流體溫度急劇升高，或者被處理流體溫度超出了規(guī)定范圍，泵就會(huì)被關(guān)閉。因而可以有效防止泵的斷流運(yùn)轉(zhuǎn)。
下面將對(duì)本發(fā)明的流體機(jī)械的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖2所示的冷卻水制造設(shè)備包括一個(gè)冷卻塔以及一個(gè)循環(huán)泵(泵A)。該設(shè)備制造出的冷卻水通過泵B輸送給安裝在建筑101中不同位置處的風(fēng)扇繞組102。送來的冷卻水對(duì)建筑101中的房間進(jìn)行冷卻，然后將溫度升高的水返回到建筑101外邊的水箱103，比如說可以將水箱安裝在建筑101屋頂上。泵A是與發(fā)明中的流體機(jī)械相適應(yīng)的。水箱103中的水通過泵A以一定壓力輸送給裝有一個(gè)風(fēng)扇104的冷卻塔105。水經(jīng)過冷卻塔105的冷卻后又返回到水箱103中。在循環(huán)過程中，水箱103中的水會(huì)不斷得到補(bǔ)充。
根據(jù)本發(fā)明，為了達(dá)到上述的第二個(gè)目的，流體機(jī)械中的泵A可以在操作過程中根據(jù)被處理流體溫度或被處理流體溫度的改變，按照預(yù)定的控制程序改變被處理流體的溫度和壓力。下面將對(duì)流體機(jī)械的構(gòu)造進(jìn)行說明。
在圖2中，當(dāng)泵A輸送的被處理流體流速增加的時(shí)候，冷卻塔105的冷卻效率上升，因而水箱103中的水溫會(huì)下降。通常，考慮到管路老化和其他因素的影響，泵A的容量是選定在一定余量范圍內(nèi)的。結(jié)果，日常工作過程中的被處理流體流速會(huì)過量，水箱103中的水溫就會(huì)比需要的水溫低。在本發(fā)明中，當(dāng)水溫約為32℃(基準(zhǔn)溫度)時(shí)，被處理流體的流速在泵A的控制下保持不變，以降低泵的電力消耗。
在圖2中，泵A、B以及冷卻塔的風(fēng)扇104在開始的時(shí)候都是關(guān)閉的。此時(shí)的水溫比如說為28℃。如果建筑需要冷卻，泵B就開始工作，水溫也開始慢慢升高。當(dāng)水溫超過基準(zhǔn)溫度(32℃)時(shí)，冷卻塔105內(nèi)的風(fēng)扇104和泵A開始工作。此時(shí)泵A在變頻器106的作用下的工作轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，比如說轉(zhuǎn)速比為60％。
冷卻塔105的風(fēng)扇104和泵A持續(xù)工作例如5分鐘。如果5分鐘后水溫降低到基準(zhǔn)溫度之下，泵B就會(huì)在同一轉(zhuǎn)速下繼續(xù)工作，直到水溫達(dá)到，比如說28℃。當(dāng)水溫到達(dá)28℃后，泵A和冷卻塔105中的風(fēng)扇104就被關(guān)閉。如果5分鐘后水溫還是在增加，泵A的轉(zhuǎn)速就會(huì)增加。此時(shí)泵A的轉(zhuǎn)速比為，例如65％。通過這種每5分鐘就將水溫與基準(zhǔn)溫度進(jìn)行比較，然后自動(dòng)地改變或者保持泵A的轉(zhuǎn)速的方法，以使冷卻水的溫度保持在大約32℃，并保持泵A的能量消耗最小。
在一種制造熱水的系統(tǒng)中，與圖2中的系統(tǒng)不同，控制程序的編排方式是，當(dāng)水溫升高的時(shí)候降低泵A的轉(zhuǎn)速，而當(dāng)水溫降低的時(shí)候就增加泵A的轉(zhuǎn)速。例如，在此系統(tǒng)中可將水溫保持在大約60℃。
在上述例子中，泵A的轉(zhuǎn)速的升降和水溫的升降關(guān)系是已知的。也就是說，在圖2所示的例子中，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加的時(shí)候水溫是下降的。
但是在有些情況下，即使是在基準(zhǔn)溫度已確定的情況下，上述的關(guān)系也是不可知的。換一種說法，在某些系統(tǒng)中當(dāng)轉(zhuǎn)速增加的時(shí)候，水溫是否增加或者減少是未知的。
根據(jù)本發(fā)明的一種形式，如果在設(shè)定的基準(zhǔn)溫度和實(shí)際的被處理流體溫度之間存在差別，轉(zhuǎn)速就會(huì)增加或者降低，如果其結(jié)果是差別增大，轉(zhuǎn)速就會(huì)相反地降低或者增加。這種方法適用于那種當(dāng)轉(zhuǎn)速增加的情況下不知道水溫的增減狀態(tài)的系統(tǒng)。例如，如果水溫高于基準(zhǔn)溫度，為了將水溫控制到接近基準(zhǔn)溫度，轉(zhuǎn)速會(huì)暫時(shí)增加，即使是不知道水溫是在增加還是在下降。如果結(jié)果是水溫增加，很明顯系統(tǒng)中轉(zhuǎn)速的增加會(huì)使水溫與基準(zhǔn)溫度的差別增大，轉(zhuǎn)速就會(huì)轉(zhuǎn)而降低。當(dāng)轉(zhuǎn)速的升降和水溫的升降趨勢(shì)的關(guān)系已知后，就可以在每5分鐘將基準(zhǔn)溫度與實(shí)際溫度比較后簡(jiǎn)單地通過改變轉(zhuǎn)速來將被處理流體溫度保持恒定。
圖1所示的泵裝置最適合用于本發(fā)明的流體機(jī)械，其有效功能如圖2中的泵A所示。該泵使一個(gè)全環(huán)流式馬達(dá)泵，其中整體裝備有一個(gè)變頻器組件。
該變頻器組件50包括變頻器48以及具有一個(gè)可以逐步設(shè)定基準(zhǔn)溫度的開關(guān)的控制電路49。例如，該開關(guān)可以選擇40℃、36℃、32℃、28℃、25℃、20℃、-5℃或-10℃為基準(zhǔn)溫度。
在上述使用冷卻塔的冷卻水制造系統(tǒng)中，32℃被選為基準(zhǔn)溫度。其結(jié)果是泵裝置僅僅需要增加或者降低其工作轉(zhuǎn)速，并且當(dāng)水溫約為32℃時(shí)保持轉(zhuǎn)速恒定。
如果在使用的時(shí)候，該泵作為給水泵來使用，當(dāng)流速改變的時(shí)候被處理流體溫度并不發(fā)生變化，可以將開關(guān)設(shè)定在一個(gè)中性位置以使上述控制過程不工作。
本發(fā)明還提出一種根據(jù)溫度探測(cè)裝置對(duì)氣溫進(jìn)行探測(cè)獲得的信號(hào)自動(dòng)設(shè)定基準(zhǔn)溫度的方法。具體地說，用于探測(cè)氣溫的溫度探測(cè)裝置被安裝在靠近泵裝置的位置，并且根據(jù)該探測(cè)裝置的探測(cè)信號(hào)可以自動(dòng)地設(shè)定基準(zhǔn)溫度。
在氣溫較高的季節(jié)，無(wú)論冷卻塔中的循環(huán)水容量多少，水溫都可能會(huì)低于某一值。在這種情況下，基準(zhǔn)溫度的設(shè)定值會(huì)自動(dòng)升高以降低泵的電能消耗。這樣的結(jié)果即使是使冷卻效率略有下降，對(duì)于當(dāng)今節(jié)約能源的觀念而言，這種效率降低也是可以接受的。
圖3所示是本發(fā)明的流體機(jī)械的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
在一個(gè)導(dǎo)引被處理流體的管道表面安裝有一個(gè)變頻器組件211。一個(gè)用于探測(cè)被處理流體溫度的溫度探測(cè)裝置安裝在變頻器組件211靠近底部位置的一個(gè)基座212上。這樣溫度探測(cè)裝置就可以直接而相對(duì)精確的探知被處理流體的溫度了。在圖3中，泵裝置201包括安裝在同一基座202上的一個(gè)泵203和一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)204。通過一個(gè)抽入滑閥206和一個(gè)短管207從抽入管205抽取的被處理流體從泵的抽入口203a引入到泵203中，加壓后從泵的排出口203b排出。排出的被處理流體又經(jīng)過一個(gè)止回閥208和一個(gè)排出滑閥209引入到一個(gè)排出管210中。
變頻器組件211通過基座212安裝在短管207上，該基座由導(dǎo)熱良好的鋁合金制成。
在此實(shí)施例中，基座212通過螺栓(未示出)安裝在變頻器211上，同時(shí)還通過U形螺栓(未示出)安裝在短管207上。
控制盤213通過輸入電纜214將電能輸給變頻器組件211中的變頻器，然后變頻器對(duì)輸入電能頻率進(jìn)行轉(zhuǎn)換。變頻后的電能通過變頻器組件211的輸出電纜215輸送給電動(dòng)馬達(dá)204。變頻器組件211中的變頻器產(chǎn)生的熱量經(jīng)基座212和短管207通過泵輻射給被處理流體。用于探測(cè)被處理流體溫度的溫度探測(cè)裝置安裝在靠近底部的基座212上，并對(duì)被處理流體溫度進(jìn)行探測(cè)。探測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換成一個(gè)信號(hào)，然后輸送給變頻器組件211中的一個(gè)控制器(未示出)。
圖4A和4B是圖3所示裝置的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖4A是該裝置的局部剖視正面視圖，圖4B是該裝置的側(cè)視圖。
基座212通過U形螺栓220安裝在短管207上。輸入電纜214和輸出電纜215使變頻器組件211與空氣隔絕，比如說就像潛水泵的水下電纜那樣布置。在基座212和變頻器組件211之間安裝有一個(gè)O形環(huán)221，以防止周圍的空氣從二者之間的結(jié)合面進(jìn)入裝置。
下面將參照?qǐng)D5對(duì)變頻器組件211周圍的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，圖5是圖4A沿V-V線的截面視圖。變頻器48裝在一個(gè)由基座46和蓋47構(gòu)成的殼體內(nèi)?；?6和蓋47通過螺栓連接，二者之間裝有一個(gè)密封件58使之與周圍空氣隔絕。
變頻器48緊密連接在基座46上，以將產(chǎn)生的熱量傳遞給基座46。同樣的，基座46和基座212，以及基座212和短管207也緊密的連接在一起。由于變頻器產(chǎn)生的熱量都被適當(dāng)?shù)剌椛浣o了被處理流體，因而在變頻器組件中一般不需要對(duì)變頻器進(jìn)行空冷。這樣就不會(huì)由于冷卻風(fēng)扇故障而使變頻器組件冷卻不充分?；?6和212通過螺栓55固定在一起。由于殼體內(nèi)部是與周圍空氣隔絕的，從而可以防止變頻器遭受風(fēng)霜雨露造成的絕緣老化問題。
螺紋蓋224通過一個(gè)O形環(huán)(未示出)使變頻器組件與周圍空氣隔絕。螺紋蓋224裝有一個(gè)用于逐步設(shè)定基準(zhǔn)溫度的開關(guān)。例如，該開關(guān)包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)步進(jìn)開關(guān)，用于適當(dāng)調(diào)節(jié)基準(zhǔn)溫度。
在上述實(shí)施例中，本發(fā)明被用于泵上。當(dāng)然，本發(fā)明的原理不但可以應(yīng)用于泵上，還可以用于各種強(qiáng)制空冷的機(jī)械和裝置中的風(fēng)扇上。
圖6所示實(shí)施例為本發(fā)明被應(yīng)用在一個(gè)水處理系統(tǒng)中。
該水處理系統(tǒng)用到了一個(gè)用于水處理的過濾器300。該水處理系統(tǒng)的功能是在過濾器300的進(jìn)口和出口之間建立壓差。過濾器300對(duì)通過其中的被處理流體施加的阻力大小由于被處理流體溫度的不同有很大差異。
為了使夏天和冬天提供的處理水相同，就必須改變將水從水箱301輸送到過濾器300中的泵A產(chǎn)生的壓力大小，也就是改變泵A的轉(zhuǎn)速。
以前通常是根據(jù)季節(jié)的不同人工改變泵的轉(zhuǎn)速的，這種人工方式既枯燥又費(fèi)時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明，被處理流體溫度和過濾器300對(duì)通過其中的被處理流體施加的阻力大小之間的關(guān)系預(yù)先就決定了泵產(chǎn)生的壓力大小，例如，該關(guān)系如圖1那樣，也被存儲(chǔ)在了變頻器的控制電路49中。
結(jié)果，即使水溫隨著每天氣溫的不同發(fā)生變化，泵也會(huì)自動(dòng)調(diào)整其產(chǎn)生的壓力大小，以使制造的處理水量穩(wěn)定。
如上所述，本發(fā)明的流體機(jī)械通過自身識(shí)別被處理流體溫度，并根據(jù)被處理流體流速和壓力識(shí)別出的溫度使整個(gè)系統(tǒng)更加節(jié)約能源。
工業(yè)應(yīng)用本發(fā)明可用于流體機(jī)械上，例如用于加壓輸送液體的泵上，或用于輸送空氣等類氣體的風(fēng)扇上。
權(quán)利要求
1．一種防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，其特征在于，先探測(cè)泵中被處理流體的溫度，如果單位時(shí)間被處理流體溫度的增加大于一設(shè)定值就將泵關(guān)閉。
2．一種防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，其特征在于，在一設(shè)定時(shí)間范圍(△T)內(nèi)多次(N次)測(cè)定泵中被處理流體的溫度，如果(N-1)次的測(cè)定時(shí)間前后的溫度增加都大于一設(shè)定值(△t)，就將泵關(guān)閉。
3．如權(quán)利要求1或2所述的防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，其特征在于，除了單位時(shí)間被處理流體溫度的增加大于一設(shè)定值(T)以外，如果泵中被處理流體的溫度等于或高于一設(shè)定值(T)也將泵關(guān)閉。
4．一種防止泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，其特征在于，先探測(cè)泵中被處理流體的溫度，如果被處理流體溫度超出某一規(guī)定范圍就將泵關(guān)閉。
5．一種泵裝置，包括一個(gè)泵，一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵的馬達(dá)，一個(gè)探測(cè)泵中被處理流體溫度的溫度探測(cè)裝置，以及一個(gè)電連接在該溫度探測(cè)裝置上并控制所述馬達(dá)工作的控制電路，其特征在于，如果由所述溫度探測(cè)裝置探測(cè)到的單位時(shí)間被處理流體溫度的增加大于某一設(shè)定值就將所述泵關(guān)閉。
6．如權(quán)利要求5所述的泵裝置，其特征在于，所述馬達(dá)通過一個(gè)變頻器組件對(duì)其供電，所述控制電路安裝在所述變頻器組件上。
7．如權(quán)利要求6所述的泵裝置，其特征在于，由一個(gè)圓柱形外殼確定了一個(gè)圍繞馬達(dá)定子的環(huán)形流道，并且一個(gè)用于提供電能的接線組件從圓柱外殼的周圍連接到定子的繞組，所述變頻器組件靠近安裝在外殼外表面上的所述接線組件，所述溫度探測(cè)裝置安裝在所述接線組件內(nèi)。
8．一種泵裝置，包括一個(gè)泵，一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵的馬達(dá)，一個(gè)探測(cè)泵中被處理流體溫度的溫度探測(cè)裝置，以及一個(gè)電連接在溫度探測(cè)裝置上控制所述馬達(dá)工作的控制電路，其特征在于，如果被處理流體溫度超出某一規(guī)定范圍就將泵關(guān)閉。
9．一種在泵輸出的流體量減少時(shí)泵斷流運(yùn)轉(zhuǎn)后將泵關(guān)閉的泵裝置，其特征在于，先探測(cè)泵中被處理流體的溫度，如果單位時(shí)間被處理流體溫度的增加大于某一設(shè)定值就將泵關(guān)閉。
10．一種輸送被處理流體的流體機(jī)械，其特征在于，被處理流體的流速或壓力在一個(gè)設(shè)定的程序控制下隨著被處理流體的溫度或溫度的改變而改變。
11．如權(quán)利要求10所述的流體機(jī)械，其特征在于，被處理流體流速或壓力的改變是為了保持被處理流體的溫度恒定。
12．如權(quán)利要求10或11所述的流體機(jī)械，其特征在于，被處理流體流速或壓力的改變是通過調(diào)整渦輪式流體機(jī)械的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)的。
13．如權(quán)利要求12所述的流體機(jī)械，其特征在于，如果在設(shè)定的一個(gè)基準(zhǔn)溫度和實(shí)際的流體溫度之間存在差別，就升高或者降低流體機(jī)械的轉(zhuǎn)速，如果其結(jié)果是差別變大，就相反地將流體機(jī)械的轉(zhuǎn)速降低或者升高。
14．如權(quán)利要求13所述的流體機(jī)械，其特征在于，一種泵裝置，包括一個(gè)泵，一個(gè)驅(qū)動(dòng)泵的馬達(dá)，以及一個(gè)控制馬達(dá)改變其速度的變頻器組件，其特征還在于，安裝在泵裝置中的一個(gè)溫度探測(cè)裝置，其結(jié)構(gòu)是，將來自溫度探測(cè)裝置的信號(hào)輸送給變頻器組件中的一個(gè)控制器。
15．如權(quán)利要求13或14所述的流體機(jī)械，其特征在于，一個(gè)開關(guān)安裝在變頻器組件中，用于逐步改變基準(zhǔn)溫度。
16．如權(quán)利要求13至15之一所述的流體機(jī)械，其特征在于，基準(zhǔn)溫度根據(jù)被處理流體周圍的空氣溫度進(jìn)行改變。
17．一種將被處理流體加壓輸送給水處理過濾器的泵裝置，該過濾器對(duì)通過其中的流體施加的阻力大小取決于流體溫度的不同而不同，其特征在于，一個(gè)變速系統(tǒng)根據(jù)流體溫度和過濾器對(duì)通過其中的被處理流體施加的阻力大小之間的關(guān)系來改變泵產(chǎn)生的壓力大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加壓輸送包括水在內(nèi)的各種流體的泵。泵殼(1)中的被處理流體溫度通過一個(gè)熱敏電阻(51)來探測(cè)。如果單位時(shí)間被處理流體溫度的增加大于某一設(shè)定值就將泵關(guān)閉,或者在一個(gè)設(shè)定的控制程序的控制下,根據(jù)熱敏電阻探測(cè)到的被處理流體的溫度來改變流體的流速或壓力大小。
文檔編號(hào)F04D15/02GK1292072SQ99803339
公開日2001年4月18日 申請(qǐng)日期1999年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月9日
發(fā)明者小林真, 山本雅和, 三宅良男, 川畑潤(rùn)也, 上井圭太, 宮崎義晶, 飯島克自 申請(qǐng)人:株式會(huì)社荏原制作所