專利名稱：農(nóng)村家用自來水自控水泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自來水自控水泵技術(shù)領(lǐng)域，它是一種適合無自來水的農(nóng)村和自來水壓力不足的城市家庭使用的小型自動供水設(shè)施。
迄今為止，我國農(nóng)村家庭不少地方使用手壓井泵供水、費時費力、流量小、揚程低、不能形成自來水。使用普通水泵供水，雖然能形成自來水，但需另建水塔，占地面積大、費用高，經(jīng)常因電壓不穩(wěn)或不正常操作(如頻繁啟動)而發(fā)生毀壞水泵和電擊傷人事故，而且也不能實現(xiàn)自控。水壓不足的城市，現(xiàn)在使用高樓供水器加壓供水，但需備有體積大、造價高的氣壓罐等配套設(shè)備、安裝復雜，其電器部分無過電壓、空載過載、短路、頻繁啟動保護功能，因直接用市供220伏強電作控制電源、安全性較差。本實用新型的目的是為了克服以上供水設(shè)施的不足而提供一種自動化程度高、安全可靠、結(jié)構(gòu)新穎、造價低、安裝簡便、操作簡單、采用12伏直流低壓自控電源的自來水自控水泵。
本實用新型由水泵、供水機構(gòu)和自控裝置組成。供水機構(gòu)由供水管道、止回閥、水龍頭構(gòu)成，其中供水管道分為上下兩段，只用一個連接上下兩段供水管的止回閥。自控裝置由自控電子電路，水位壓力開關(guān)和水位壓力采樣管、電接點壓力表和管道壓力采樣管等構(gòu)成，其中電子電路由電源變壓器、555集成電路、晶體三極管、繼電器、交流接觸器、整流二極管、保險器、電容、電阻、開關(guān)等連接成開關(guān)電路、觸發(fā)和復位電路，過電壓保護電路，空載保護電路、過載、短路保護、頻繁啟動保護電路等。
本實用新型的結(jié)構(gòu)和工作原理如下


圖1自控裝置電路原理圖圖2自來水自控水泵結(jié)構(gòu)示意圖如
圖1所示的自控裝置電路，其鈕子開關(guān)K2－1，水位壓力開關(guān)XT、壓敏電阻R8，保險器3RD串聯(lián)后與市供交流電源相接；變壓器B的初級與壓敏電阻R8并聯(lián)，由變壓器B將220伏單相市供電降壓，從其輸出端經(jīng)二極管D1、D2，電容器C1、C2全波整流，電解電容C3濾波后輸出12伏直流電壓作為自控裝置電源。壓敏電阻R8的V標稱為360～471K。
由電接點壓力表yT，電阻器R1、R2、R3、R4，繼電器J的常開觸點J1－1，集成電路IC組成觸發(fā)和復位電路，其中R1、R2、R3、的一端并聯(lián)經(jīng)保險器2RD與變壓器輸出端相接；R1的另一端與電接點壓力表yT的上限接點yT2連接，R2的另一端與繼電器「J」的常開觸點J1－1、R4的一端串聯(lián)后接電源負極，集成電路IC可采用555集成電路，其第二腳、第六腳接在「R2」與「J1－1」之間，第8腳與「R3」的另一端相接，其第三腳輸出高電平時給開關(guān)電路觸發(fā)電壓，輸出低電平時給開關(guān)電路提供復位電壓。R1、R2、R3、R4的電阻值之比為1100.000682。
由電阻器R5和晶體三極管BG1串聯(lián)構(gòu)成自控裝置的開關(guān)電路，R5的上端與「IC」的第3腳連接，R5的下端與BG1的b極相接，BG1的C極接繼電器J，e極接電源負極。
由繼電器的常開觸點J2－1、常閉觸點J2－2，電解電容C4、電阻器R6、R7、晶體三極管BG2構(gòu)成自控裝置的頻繁啟動保護電路，其中繼電器常開觸點J2－1經(jīng)保險器2RD與變壓器B輸出端相接、常閉觸點J2－2同時節(jié)電阻器R6和電解電容「C4」的正極相接，R6的另一端和電解電容C4的負極都與電源負極相接，使C4、J2－2、R6形成一弧立回路；電阻器R7一端同時與J2－2、R6相接，另一端與晶體三極管BG2的b極相接，BG2的e極接電源負極，C極與「IC」的第4腳相連。電解電容C4的容量為0～2200uF。
接在主電源回路中的水位壓力開關(guān)，其動觸點與水位壓力取樣管「8」的一端接牢，其靜觸點與壓敏電阻R8的上端相接，起自控水泵的空載保護作用。
主電源開關(guān)采用空氣自動開關(guān)，水泵電源電路，自控裝置電源回路，自控回路中分別采用了1RD、3RD、2RD三個保險器。
圖2表示利用水井作水源時的結(jié)構(gòu)，潛水泵「1」置于水井底部，供水管道分為上「12」下「15」兩段，僅用一只止回閥連接。水井上加蓋水泥井蓋「7」，潛水泵電纜「9」從井中穿過井蓋接到交流接觸器的常開觸點CJ1－1、CJ1－2上(
圖1所示)。供水管上段「12」上可根據(jù)需要并接若干水龍頭。如「10」、「13」。水位壓力取樣管「4」一端與水位壓力開關(guān)XT的動觸點連接，另一端穿過井蓋伸到水井底部的假設(shè)最低水位「18」處，水位壓力取樣管「4」用塑料軟管。橡膠管內(nèi)壓力取樣管「11」一端接牢于電接點壓力表的動接點yT3上，另一端接牢在上供水管「12」上預留的取樣端「11」上。如利用水壓不足的自來水作水源，則用地面水泥蓄水池儲存一定量的自來水代替水井其他相同，必要時也可在高層樓房的房頂上備水箱如圖2中虛線所示。
本實用新型的工作過程是自控裝置裝接在市供電源與水泵之間(如
圖1所示)，合上開關(guān)K1、K2－1，接通電源，變壓器B將市供電壓降壓后經(jīng)晶體二極管D1、D2整流、電解電容C3濾波提供12伏直流電源；由電阻器R1、R2、R4、電接點壓力表、555集成電路IC(以下簡IC)組成的觸發(fā)復位電路；將12伏直流電壓經(jīng)電阻器R4、電接點壓力表yT(以下簡稱yT)的動接點yT3、下限靜接點yT1向IC的觸發(fā)極2腳和復位極6腳提供負觸發(fā)電壓，IC被置位，3腳輸出高電平，經(jīng)電阻R5給晶體三極管BG1的b極提供飽和電流，使其C－e極導通，繼電器J控制線圈得電，其電磁鐵將常開觸點J1－1、J2－1、J3－1吸合，常閉觸點J2－2分離，使交流接觸器CJ控制線圈得電，其電磁鐵將其常開觸點CJ1－1、CJ1－2吸合、CJ2－2分離，致使水泵與電源接通而進入工作狀態(tài)。這時，如水龍頭未開啟，則供水管道內(nèi)的壓力就逐漸增大、，并通過管道壓力采樣管「11」傳遞到y(tǒng)T的yT3上，yT3在此壓力作用下脫離壓力下限接點yT1，但由于J1－1閉合，仍能給IC提供觸發(fā)電壓，故水泵繼續(xù)工作，當yT3運行至預定的壓力上限接點yT2時，因yT3與yT2閉合，經(jīng)R1、yT2、yT3向IC第2腳和第6腳提供復位電壓，IC復位。因此，IC第3腳即輸出低電平○伏電壓，BG1的b極上即無電流，其C－e極被截止，經(jīng)電器J失電，磁力消失，其常開、常閉觸點都復原，交流接觸器也因J3－1分離而斷電，使CJ1－1，CJ1－2分離而切斷了水泵電源，水泵即停止工作了。打開水龍頭，使水管道中的壓力變小，又會使yT3離開yT2，當yT3又與yT1接觸后，IC再次被觸發(fā)，3腳又輸出高電平加到BG1的b極上，繼電器J立即動作，又會使水泵開始工作而使水不斷從水龍頭中流出供使用。
本實用新型的自控裝置設(shè)置的由IC、繼電器J的J2－1、J2－2、電阻R6、R7、電解電容C4、晶體三極管BG2構(gòu)成的頻繁啟動保護器，其繼電器「J」的常閉觸點「J2－2」與電解電容「C4」連接，電阻器「R7」與晶體三極管的b極相連接，當水泵工作時，「J2－1」閉合，「J2－2」分離，12伏直流電源即向電解電容「C4」充電至12伏；水泵停止工作后，「J2－1」分離，「J2－2」閉合，電解電容「C4」則通過「J2－2」、「R7」向「BG2」的b極放電，使C－e極導通，使「IC」第4腳接地而呈強制復位狀態(tài)，使「IC」的第3腳只能輸出○伏低電平。這時無論怎樣頻繁啟動均不能使水泵工作，只有當電解電容「C4」上的電壓經(jīng)「R6」、「J2－2」弧立回路放電至○伏后，「BG2」的b極因無電流、C－e極截止，「IC」才能退出強制復位狀態(tài)，水泵才能自動恢復工作。自動延時啟動時間在0～15分鐘內(nèi)可調(diào)，其中電解電容「C4」取值范圍800～2200uF，電阻R6為0～4兆歐姆。
本實用新型的水位壓力開關(guān)「XT」(以下簡稱XT)的壓力取樣管「8」一直伸到假設(shè)的最低水位處。當水位降至圖3中假設(shè)水位「18」處時，水泵即將因缺水而空載運轉(zhuǎn)，若繼續(xù)運轉(zhuǎn)必會導致燒壞水泵。但因這時XT的壓力取樣管8的管口已露出水面，其管內(nèi)壓縮空氣被釋放，壓力消失，使「XT」之觸點恢復常開狀態(tài)，立即切斷了變壓器B的電源，也即切斷了控制電路的電源，水泵即會立即停止工作，從而完成缺水空載保護。
本實用新型的自控電路主電源回路中使用了壓敏電阻「R8」其V標稱應(yīng)在360～471K范圍。如果交流市供電源電壓高達260伏時，由于壓敏電阻R8的性質(zhì)，可使其阻值迅速降低、電流增大，過大的電流可迅速熔斷3RD保險器而切斷控制電源，致使交流接觸器釋放，同時也保護了自控部分不受高電壓沖擊。
過載、短路、過流保護是由空氣自動開關(guān)K1、熔斷保險器「1RD」和「2RD」完成。水泵電機若過載時，主電源回路電流超過正常值、空氣自動開關(guān)K1中通過超正常值電流，K1閉合觸點脫扣，切斷總電源；若電機、電纜及自控部分或變壓器B發(fā)生短路故障時，1RD、2RD就會熔斷、切斷控制電源而達到保護電機和水泵的目的。
實施例有一口水面距地面3米、深10米的水井，要將井水形成家用自來水供20米高處用水。假設(shè)水位「18」是距地面9.8米?，F(xiàn)按圖2所示安裝供水部分，其中水泵「1」選用JQs5×36－0.7潛水泵供水管下段「5」選用3／4″鍍鋅管，止回閥選用DN20彈簧式，供水管上段「12」選用1／2″鍍鋅管，用高壓橡膠管作電接點壓力表yT的取樣管「11」，塑料軟管作水位壓力開關(guān)XT的壓力取樣管，XT選用上海產(chǎn)KyL－1220伏3安水位壓力開關(guān)，yT選用上海產(chǎn)yT－603、0－0.3MPa二限電接點壓力表，空氣自動開關(guān)選用Dz5－10－10、AC220伏，額定電流10安。脫扣電流10安自動開關(guān)；二極管D1、D2為1N4001，二極管D3為2CP13電容器C1、C2為25伏0.01微法，BG1和BG2選用3DK4三極管，R1R2R3R4＝1100.0006812；R8選用壓敏電阻MyH1－2，V標稱360～471K。
附圖標號說明1、水泵、2、滲水孔、3并壁、4、水位壓力開關(guān)XT、5、供水管下段、6、止回閥、7、水泥井蓋、8、水位壓力取樣管、9、潛水泵電纜、10、水龍頭、11、管道壓力取樣管「11」、12、供水管上段、13、水龍頭、14、樓頂水箱用管道壓力取樣管、15、樓頂水箱、16井水水位、17、泥土層、18、假設(shè)水位、19、水箱或水塔下水位、20、水箱或水塔上水位、yT電接點壓力表、J繼電器、K1空氣自動開關(guān)、1RD、2RD3RD保險器、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7電阻器、R8壓敏電阻、B變壓器、CJ交流接觸器、D1、D2、D3二極管、BG1、GB2晶體三極管、C1、C2電容器、C3、C4電解電容、D水泵電機、N地線、L火線、IC集成電路、ZD1、ZD2指示燈。
權(quán)利要求1.一種家庭用自來水自控水泵，由水泵「1」供水機構(gòu)和自控裝置組成，其中供水機構(gòu)有供水管道、止回閥「6」、水龍頭「10」等；自控裝置有自控電路，水位壓力開關(guān)XT和水位壓力采樣管「8」、電接點壓力表「yT」和管道壓力采樣管「11」等，其特征在于供水機構(gòu)的供水管分為上下兩段「5」、「12」，僅用一只連接「5」和「12」的止回閥「6」；自控裝置的電子電路由電源變壓器、集成電路、晶體管三極管、繼電器、交流接觸器、二極管、保險器、電阻、電容、開關(guān)及水位壓力開關(guān)和電接點壓力表的觸點等巧妙地連接成的開關(guān)電路、觸發(fā)和復位電路、過電壓保護電路、空載保護電路、過載、短路保護，頻繁啟動保護電路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自控水泵，其特征在于上述自控裝置的電源是變壓器B將220伏單相市供電降壓，從其輸出端經(jīng)二極管D1、D2、電容C1、C2全波整流，電解電容C3濾波后輸出的12伏直流電壓供給。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自控水泵，其特征在于上述過電壓保護電路由水位壓力開關(guān)、XT壓敏電阻「R8」和保險器「3RD」串聯(lián)在控制電源?；芈分袠?gòu)成「R8」的V標稱在360～471K范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自控水泵，其特征在于上述開關(guān)電路是由電阻器「R5」與晶體三極管BG1串聯(lián)構(gòu)成，電阻器「R5」的電阻值為200～400歐姆。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自控水泵，其特征在于上述觸發(fā)和復位是由電接點壓力表yT、電阻器「R1」、「R2」、「R3」、「R4」、繼電器的常開觸點J1－1，集成電路IC組成，其中集成電路IC采用555集成電路，「R1」、「R2」、「R3」的一端并聯(lián)經(jīng)保險器「2RD」與變壓器B輸出端相接，「R1」的另一端與電接觸壓力表yT的上限接點yT2連接，「R2」的另一端與繼電器「J」的常開觸點J1－1、「R4」的一端串聯(lián)，「R4」的另一端接電源負極，555集成電路IC的第2腳、第6腳接在「R2」與J1－1之間，「R3」的另一端與「IC」的第8腳相接。R1、R2、R3、R4的電阻值之比為1100.000682。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自控水泵，其特征在于上述自控裝置的頻繁啟動保護電路是由繼電器「J」的常開觸點J2－2、電解電容「C4」、電阻器「R6」、「R7」、晶體三極管BG2構(gòu)成，其中，繼電器「J」常開觸點J2－1經(jīng)保險器2RD與變壓器B輸出端相接，常閉觸點J2－2一端與電阻器「R6」相接。一端與電解電容器「C4」的正極相接，「R6」的另一端和電解電容「C4」的負極都與電源負極相接，「C4、J2－2、「R6」形成一弧立回路；電阻器「R7」一端與J2－2、「R6」相接，另一端與晶體三極管BG2的b極相接，BG2的e極接電源負極，C極接「IC」的第4腳。電解電容「C4」的容量為0～2200uF。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自控水泵，其特征在于上述空載保護電路是在主電源回路中裝接水位壓力開關(guān)XT構(gòu)成，XT的動觸點與水位壓力取樣管「8」的一端接牢，XT靜觸點與壓敏電阻「R8」相接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自控水泵，其特征在于電位壓力取樣管「8」的一端與水位壓力開關(guān)的動觸點接率，另一端穿過水井蓋「7」一直垂直伸到假設(shè)最低水位「18」處。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自控水泵其特征在于上述過載、短路、過流保護是由空氣自動開關(guān)「K1」，保險器1RD、2RD構(gòu)成。
專利摘要本實用新型是一種農(nóng)村無自來水地區(qū)或城市中自來水壓力不足的居民區(qū)應(yīng)用的小型自控供水設(shè)施。它由水泵、管道、止回閥、水龍頭、自控器等組成，開啟或關(guān)閉水龍頭、水泵能自動工作或停止。其中自控器具有可靠的人身安全保護，水泵空載過載保護，電源過壓自動保護和頻繁啟動自動保護，操作簡便、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定可靠、壽命長，適合農(nóng)村和城鎮(zhèn)使用，是一種方便、高效、安全的自來水供水設(shè)備。
文檔編號E03B11/00GK2057430SQ8921188
公開日1990年5月23日 申請日期1989年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月5日
發(fā)明者羅國和 申請人:羅國和