泵的自动操作装置 本发明涉及一种家庭用泵的自动操作装置。
在传统的操作装置中，由设置在一泵上的一压力开关来探测一水箱中的压力，并且根据探测到的压力起动和停止泵的操作。另外，如果给水流量小于泵的排水流量，就通过间歇地重复泵的起动和停止，来向泵提供给水。因此，给水压力发生变化，而从一配水龙头排放的水流量是固定的，这给使用者带来了不便。
作为解决这个问题的一个方法，公布号为No.10022/1967的日本专利揭示了一种用来关闭/打开一压力开关内连接部件入口地技术，这个压力开关布置在泵排放侧流道内的一可移式流阻器上，通过一弹簧滑动这个可移式流阻器。
另外，公布号为No.10022/1967的日本专利还揭示了另一技术，在这个技术中，用一装有阀的隔板将一泵的外壳分隔成两个空间，通过分隔壳体而取得的每个空间都与一流道连通。另外，通过在其中的一个空间内设置一狭导管，形成一与另一空间以及一压力开关都连通的固定阻力部件。从而，通过两分隔空间之间压力差来操作隔板，可以关闭/打开压力开关内一连接部件的一入口。
但是，由于上述公布号为No.10022/1967的日本专利中所揭示的第一种方法是通过使用一设置在流道内的可移式流阻器的流动阻力直接打开或关闭位于压力开关内连接部件入口上的阀门，所以必需用大量的流动阻力打开或关闭阀，而使泵的供水性能大大降低了。
另外，在上述公布号为No.10022/1967的日本专利中所揭示的第二种方法中，如果流动阻力很小，可移式流阻器可以正常地动作。但是，如果一流动阻力较大，即流量较大，会在固定阻力部件处引起一大的流动阻力，这大大降低了泵的供水性能。另外，由于没有设置一运动引导机构使阀返回初始位置，所以保持流阻器一直处于正常操作状态的可靠性不是很高。
本发明的一个目的是解决上述问题，并提供一泵的自动操作装置，它防止了泵供水性能的降低，并提高了操作可靠性。
为了实现上述目的，本发明提供一具有泵配件的泵的自动操作装置，泵配件中有一由电动机驱动的叶轮，一固定于所述泵配件上的壳体，在壳体上设置一吸入孔和一排出孔，一与所述壳体连接的压力水箱，它用来储存由所述叶轮转动而增压的水，以及一通过所述泵配件的排水压力来控制所述电动机起动和停止并与所述壳体连接的压力开关，所述装置包括：
一用来将所述壳体的内部空间分隔成一上游空间和一下游空间的间壁；
一能够在所述上游空间和下游空间之间滑动的可移式流阻器；和
一用所述上游空间和所述下游空间之间的压力差操作的隔板。
图1示出本发明一实施例泵装置的全部结构；
图2是图1所示泵装置的一正视图；
图3是本发明实施例泵装置一头部外壳的一俯视图；
图4是图1所示头部外壳部件一放大的纵截面图(在没有水流的状态下)；
图5是图1所示头部外壳部件一放大的纵向截面图(在有水流的状态下)；
图6是泵的一压头排量曲线；
图7示出本发明实施例一可移式流阻器的一流动阻力特性曲线；
图8示出本发明实施例一隔板的工作特性曲线。
下面将结合附图详细说明本发明实施例。
图1示出本发明一实施例的全部结构，图2是图1实施例的一正视图(一上部截面图)，图3是图1中一头部外壳的一俯视图。
如图1和2所示，一泵配件包括一电动机101，一电动机101的一旋转轴101a，一与旋转轴紧紧结合的叶轮102，在旋转轴101a和叶轮102间起水封作用的机械密封件103，盖住机械密封件103的一壳体104和盖住壳体104开口部分的一壳体盖105。
密封一头部外壳107，并且通过穿过一头部衬垫120的螺钉106将其固定到壳体104的上部和壳体盖105上。一间壁107a将头部外壳107分隔成上游室107b和一下游室107c。形成一阀导承107d使上游室107b和下游室107c相互连通。在阀导承107d上，布置有一可滑动的可移式流阻器108和一向可移式流阻器108施加压力的阻力弹簧109。分别设置在可移式流阻器108的一上部件和一下部件上的一圆柱形导向器108a和一三脚导向器108b平稳地移动可移式流阻器108。
另外，在上游室107b内，设置利用上游室和下游室间的压力差工作的一隔板110，和向隔板110施加一压力的隔板弹簧111。另外，将一连通管112插入隔板弹簧111内。
在隔板110中，一水封部件113形成于与连通管112相对的一部件上并在水封部件11背面的边上设一隔板导向器114。从而隔板导向器114用来移动隔板110的水封部件，使它与一形成于连通管112顶面上的阀座115接触。在隔板导向器114一侧的隔板110的一底面上，形成一孔116并与上游室107b连通。
通过一螺钉118将一头部盖117固定到头部外壳107上，并且在头部盖117上设有一与连通管112连通的压力开关119。
另外，在下游室107c的一侧壁上设置一压力水箱120。
如图2所示，形成一与壳体104连通的吸入口201和一与下游室107c连通的排出口202，使得入口201和出口202的位置基本在一条直线上。另外，如图3所示，吸入口201和排出口202都在一水平面上呈一直线。通过使吸入口201和排出口202基本在一条直线上，可以降低流动阻力。另外，由于吸入口201和排出口202基本在一条直线上，可以根据本发明，通过将一根管子切成两部分，并将泵系统插在管子两被切割部分之间，从而很容易地重新将一泵系统布置到一管子上，这可以提高管道工作的效率。在吸入口侧，形成一起动注水入口203，并且准备一用来盖住起动注水入口203的起动注水帽204。
此外，一吸水管205与吸入口201连接，并且一止回阀205与吸水管205的顶部连接。另外一配水龙头207与一排出口202连接。
在图4和图5中，示出头部外壳107放大的截面图。图4示出水在泵内流动时的放大截面图，而图5示出没有水在泵内流动时的放大截面图。
如图4和图5所示，在构成阀座的连通管112顶面上形成一小孔401。
另外，隔板110和连通管112都由一隔板固定壳体402所覆盖。在隔板固定壳体402上形成一凹口部分403，它与下游室107c连通。
在图4中，当配水龙头207由打开变成关闭时，在可移式流阻器108上产生的压差减小。另外，对应于压差的减小，施加于隔板110内阀座上的压力小于弹簧111压隔板110的力，并且阀座115的小孔401脱离水封部件113。即，压力开关119与下游室107c连通。当压力开关119与下游室107c连通时，下游室107c内的压力与泵内的压力相等，并且高于压力开关119的关闭预置压力。结果，压力开关119关闭，从而泵停止操作。
接下来，当配水龙头207由关闭变成打开时，水开始流动，逐渐排出存放在压力水箱120内的水，泵的系统压力下降。另外当与下游室107c连通的压力开关119内压力下降，并达到一压力开关119预置打开压力时，压力开关119被打开，泵开始操作。当泵开始操作时，在可移式流阻器108上产生压力差。另外，施加于隔板110内阀座上的压力大于弹簧111压隔板110的力，水封部件113堵住了与压力开关119连通的连通管112的阀座115上的小孔401。结果压力开关119保持打开状态。
当配水龙头207c的开口逐渐变窄时，水就积聚在压力水箱120内，使得泵配件100内的压力增大。而且，泵配件100内的压力高于压力开关119的关闭预置压力。另外，由于堵住了与压力开关119连通的连通管112阀座115内的小孔401，并且连通管112内的压力值保持能够堵住小孔401，所以压力开关119一直处于打开状态，并且使泵连续操作。
在可移式流阻器108上，至少设置一个开口部件404来连通下游空间和上游空间。由于隔板110的工作特性受到开口部件404面积或开口部件数量的影响，所以可以通过调整开口部件404的面积或开口部件404的数量来改变隔板110的工作特性。同时，开口部件的形状可以是一孔或环槽。
接下来，将说明一泵自动操作装置的基本操作。
在一泵的自动操作装置中，一压力开关119和一压力水箱120在排放侧与一泵配件连接。
通过利用图6中所示的一压头排量曲线来说明泵的具体操作。图6是一流动阻力曲线图，它表示假定配水龙头在高于泵位置12米的位置上，当改变配水龙头开口时，压头和排量间的关系。
图6中的实线601示出一正常的泵压头-排量曲线。
实线611、612和613分别示出配水龙头完全打开状态时的曲线A，部分打开状态时的曲线B和关闭状态时的曲线C。
上部虚线621表示压力开关119的预置关闭压力线，下部虚线622表示压力开关119的打开预置压力线，下部实线623是示出没有配水龙头流动阻力的情况下的一曲线。
在如图所示的状态下，如果配水龙头完全打开，在曲线A(611)和实线601交点631处保持压力开关的操作状态，并且泵连续操作。
如果配水龙头部分关闭，泵沿着曲线B(612)操作，在曲线B(612)与实线601的交点处保持压力开关的操作状态，并且泵也连续操作。
如果配水龙头进一步关闭，由于曲线C(613)与实线601的交点移到高于预置的关闭压力线(虚线621)的区域内，所以压力开关在曲线C(613)和虚线621的交点处关闭，从而泵停止操作。当泵停止操作后，系统压力减小，则压力开关将在64交点处打开，使泵重新起动。从而，在交点641和交点642间的间隔时间内，泵间歇地操作，并且供水压力也间歇地变化。
下面，将结合图7和图8说明本发明泵自动操作装置的操作。
图7示出的曲线说明可移式流阻器108的流动阻力特性。
如图4和图5所说明的，配水龙头207打开，随后泵开始操作，并且水流入泵内，可移式流阻器108利用水的流动阻力滑动至阻力弹簧109的压力与施加于可移式流阻器108上的流动力平衡的位置处。从而由可移式流阻器108引起的流动阻力在隔板110的两侧间产生压力差。
在图7中，实线701表示在如图5所示的可移式流阻器108内未准备开口部件404情况下的流动阻力特性曲线，虚线702表示准备一开口部件404情况下的流动阻力特性曲线，点划线703表示在准备两个开口部件404情况下的流动特性曲线，而双点划线704表示在准备三个开口部件404情况下的流动特性曲线。
如图7所示，由于将开口部件704起固定流阻器的作用，所以可把流动阻力特性图绘成S型曲线。
图8示出了工作压力和作用于隔板110上的弹簧111的弹簧负载间的关系。
在图8中，通过设定作用于隔板110上的弹簧负载为0.2kg，作用于隔板110上的弹簧111的工作压力是8kPa。将这个关系应用于图7，S型特性曲线和流动阻力为8kPa水平线的交点表示操作排量。在图7中如果有一个开口部件404，操作排量是4L/min。如上所述，通过调整开口部件404的面积，可以容易地设定操作排量。
另外，通过将流动阻力和排量间的关系设定为一S特性曲线，由于S特性曲线的梯度变化(流动阻力的变化量/排量的变化量)的增加与运行排量密切相关，所以可以改善排量对运行的灵敏度。
下面，将参考图1至图8说明包括运用可移式流阻器108和隔板110的泵自动操作装置的工作。
在起动泵时，卸去泵配件100的起动注水帽204，通过向泵配件100注水，使泵配件100充满水。当泵开始操作时，水流绕过可移式流阻器108，进一步又流经排放管208，再从配水龙头207中排出。如前所述，在可移式流阻器108上产生的压力差，即如图5所示的上游室107b和下游室107c间的压力差，产生一大于弹簧111压隔板110的弹簧力的力(＝隔板110的有效受压面积×流动阻力)。另外，隔板110的水封部件113滑向连通管112的阀座115，并堵住小孔401。从而与压力开关119连接的连通管112内的压力保持小于压力开关119的关闭预置压力。
即使在操作状态时进一步节制配水龙头207的水流，并且泵沿着流动阻力曲线C(613)操作，但是因为水流量大于隔板110的操作排量，所以连通管112保持在堵塞的状态，而泵继续操作。
如果进一步节制配水龙头207的水流，使排量小于4L/min，流动阻力降低，即在隔板110上的水流所产生的力降低了，并且通过弹簧111压隔板110的力调动水封部件113。结果压力开关119的压力与下游室107c内的压力相等。由于下游室107内的压力小于压力开关119的关闭预置压力，所以关闭压力开关，使泵停止操作。
虽然通过把操作排量降至尽可能低，可扩大泵的工作范围，但是如果操作排量太低，可能会引起下列问题。
(1)当在管子的连接部分处发生一小渗漏等情况时，即使用户不用来自泵中的水，泵也继续操作。
(2)泵配件100内水的动能转化成热能，泵内的水温升高，这会损坏泵的组成部件100。
为了避免上述问题，较可取地是将操作排量设在2L/min到5L/min之间。
接着，当在泵处于停止操作的状态，配水龙头207打开时，下游室107c内的压力下降。同时，储存在与下游室107c连接的压力水箱120内的水也流了出来。另外连通管112内的压力也降低了，如果压力开关19的压力达到打开预置压力时，泵开始操作。
当泵开始操作时，由于泵的排量大于隔板110的操作流量，所以如前所述，隔板110的水封部件113堵住小孔401。即只要节制配水龙头207的水流，使得排量小于4L/min，泵就可以继续操作。另外，当泵继续操作时，可在一恒定的压力下让水从配水龙头207中排出。
另外，具有可移式流阻器108的泵的压头排量曲线不同于常规泵的曲线，它在压头相当于图7中所示流动阻力的情况下表示为一条下落的曲线，即图6中双点划线所示的曲线602。
如果下游室107c内的压力上升，而隔板110的水封部件113堵住阀座115，在连通管112内压力与下游室107c内压力间产生差值，并且压水封部件113的力进一步增加。为了释放水封部件113，必须提供一较大的隔板弹簧111压力。因此必须增加隔板110的有效面积或提高可移式流阻器108的流动阻力。但是，如果增加隔板110的有效面积，泵系统的大小也要增加，并且如果提高流动阻力，泵的性能也将降低。因此这些措施都不是很有利的。因此，在这个实施例中，设定的阀座小孔401的横截面积小于连通管112的内横截面面积。为什么小孔401的横截面积要如此设置的原因在于，由于压水封部件113的力表示为“压力差×小孔401的横截面面积”，所以适当地使小孔401的横截面面积设得较小以便减小压水封部件113的力。
如上所述，根据本发明的实施例，因为设置了可移式流阻器108和隔板110，所以可以防止供水性能的降低，并提供一提高了操作可靠性的泵自动操作装置。
另外，根据本发明的实施例，由于在可移式流阻器108上设置了与壳体内的上游室空间和下游室空间连通的孔，所以可以通过调整孔的面积或孔的数量来改变隔板110的操作特性，从而方便地改变泵的供水性能。
同时，根据本发明实施例，由于设定的阀座115小孔401的横截面比连通管112的内横截面面积小，所以可以提供防止供水性能降低而不增加泵系统尺寸的泵自动操作装置。
另外，根据本发明的实施例，因为吸入口201和排水口202基本布置在一条直线上，所以可以减少流动阻力。另外，又由于吸入口201和排出口202基本布置在一条直线上，可以很容易在两管的切断部件间插入泵系统，这可以提高管道工作效率。