CN114207285A - 泵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汲取液体的泵装置，尤其涉及用于在叶轮咬入液体中含有的异物时除去该异物的技术。泵装置具有叶轮(1)、使叶轮(1)旋转的电动机(7)、驱动电动机(7)的变频器(14)、测量向电动机(7)供给的电流的电流测量器(15)、以及向变频器(14)给予指令以使叶轮执行异物除去动作的动作控制部(17)。异物除去动作包括使叶轮(1)正向间歇性旋转的间歇运行、以及使叶轮(1)交替重复反向旋转及正向旋转的正反微动运行中的至少两种。

Description

泵装置

技术领域

本发明涉及汲取液体的泵装置，尤其涉及用于在叶轮咬入液体中含有的异物时除去该异物的技术。

背景技术

水中泵等排水泵有时用于汲取河流的水、从商业大楼等建筑物排出的废水的用途。水大多包含固态物和/或纤维物等异物。在汲取这样的水时，有时排水泵的叶轮咬入异物，阻碍抽水运行。因此，为了除去这样的异物，提出了基于通向驱动叶轮的电动机的电流来检测异物咬入，通过使叶轮反转来除去异物(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-308555号公报

专利文献2：日本特开平11-107975号公报

专利文献3：日本特开2018-119310号公报

发明内容

但是，有时借助以往的反转动作无法除去异物，需要使泵停止运行，使得作业员通过手工作业除掉异物。这样的作业不仅费力，并且泵的运行停止时间也会变长。

因此，本发明提供一种能够可靠地除去叶轮咬入的异物的泵装置。

在一个方案中，供给一种泵装置，具有叶轮、使上述叶轮旋转的电动机、驱动上述电动机的变频器、测量向上述电动机供给的电流的电流测量器、以及向上述变频器给予指令以使上述叶轮执行异物除去动作的动作控制部，上述异物除去动作包括使上述叶轮正向间歇性旋转的间歇运行、使上述叶轮反向旋转的反转运行、以及使上述叶轮交替重复反向旋转及正向旋转的正反微动运行中的至少两种。

在一个方案中，上述异物除去动作包括上述间歇运行和上述反转运行，上述动作控制部构成为按照上述间歇运行、上述反转运行的顺序使上述叶轮执行上述间歇运行及上述反转运行。

在一个方案中，上述异物除去动作包括上述反转运行，上述反转运行包括使上述叶轮以第1加速度模式反向旋转的第1反转运行和使上述叶轮以第2加速度模式反向旋转的第2反转运行。

在一个方案中，在上述第1反转运行的过程中上述电流的测量值超过阈值的情况下，上述动作控制部使上述叶轮执行上述第2反转运行。

在一个方案中，上述第1加速度模式是使上述叶轮以恒定的加速度增速的加速度模式，上述第2加速度模式是在改变上述叶轮的加速度的同时使上述叶轮增速的加速度模式。

在一个方案中，供给一种泵装置，具有叶轮、使上述叶轮旋转的电动机、驱动上述电动机的变频器、测量向上述电动机供给的电流的电流测量器、以及向上述变频器给予指令以使上述叶轮执行异物除去动作的动作控制部，上述异物除去动作包括使上述叶轮以第1加速度模式反向旋转的第1反转运行和使上述叶轮以第2加速度模式反向旋转的第2反转运行。

在一个方案中，在上述第1反转运行的过程中上述电流的测量值超过阈值的情况下，上述动作控制部使上述叶轮执行上述第2反转运行。

在一个方案中，上述第1加速度模式是使上述叶轮以恒定的加速度增速的加速度模式，上述第2加速度模式是在改变上述叶轮的加速度的同时使上述叶轮增速的加速度模式。

发明效果

根据本发明，通过叶轮的多种不同动作的组合(例如，间歇运行与反转运行的组合，或者第1反转运行与第2反转运行的组合)，能够可靠地除去叶轮咬入的异物。

附图说明

图1是表示泵装置的一个实施方式的剖视图。

图2是表示异物除去动作的一个实施方式的流程图。

图3是表示异物除去动作的另一实施方式的流程图。

图4是表示异物除去动作的又一实施方式的流程图。

图5是表示异物除去动作的又一实施方式的流程图。

图6是表示异物除去动作的又一实施方式的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示泵装置的一个实施方式的剖视图。如图1所示，泵装置具备叶轮1、容纳叶轮1的泵壳2、固定有叶轮1的旋转轴5、以及使叶轮1旋转的电动机7。电动机7具有固定于旋转轴5的马达转子7A和围绕马达转子7A的马达定子7B。旋转轴5由轴承6以能够旋转的方式支承。在本实施方式中，旋转轴5是从电动机7延伸至叶轮1的单个轴。在一个实施方式中，旋转轴5也可以被分割为固定有电动机7的马达转子7A的驱动轴和固定有叶轮1的泵轴。在该情况下，驱动轴和泵轴通过联轴器连结。

泵壳2具有液体的吸入口2a、液体的排出口2b和涡旋室2c。叶轮1配置于涡旋室2c内。泵壳2与旋转轴5之间的间隙由轴封装置11(例如，机械密封件或压盖填料)密封。

泵装置还具备驱动电动机7的变频器14、测量向电动机7供给的电流的电流测量器15、以及控制变频器14的动作的动作控制部17。在图1中，示意地描绘了变频器14和电流测量器15。在图1所示的实施方式中，变频器14及电流测量器15相对于电动机7另行配置，但是变频器14及电流测量器15也可以一体组入到电动机7中。另外，变频器14和动作控制部17也可以构成为一体。电流测量器15配置为测量从变频器14向电动机7供给的电流。电流测量器15也可以组入在变频器14内。电流测量器15与动作控制部17连接，并将电流的测量值发送给动作控制部17。

动作控制部17具有保存有用于使叶轮1执行后述的异物除去动作的程序的存储装置17a和根据程序中包含的指令执行运算的处理装置17b。存储装置17a具有RAM等主存储装置和硬盘驱动(HDD)、固态硬盘(SSD)等辅助存储装置。作为处理装置17b的例子，可列举CPU(中央处理装置)、GPU(图形处理单元)。

泵装置的动作如下所述。动作控制部17向变频器14给予速度指令，变频器14生成与所给予的速度指令相对应的频率的电流。所生成的电流被供给到电动机7，电动机7使叶轮1旋转。电流测量器15测量向电动机7供给的电流。随着叶轮1的旋转，液体通过吸入口2a流入涡旋室2c内，在涡旋室2c内被加压，然后通过排出口2b被排出。

对电动机7采用了具有液密构造的水中马达。因此，本实施方式的泵装置是能够在浸于液体中的状态下运行的水中马达泵装置。水中马达泵装置一般多用于汲取含有固态物和/或纤维物等异物的液体的用途。在泵装置的运行中，若叶轮1咬入异物，则导致叶轮1的旋转受到阻碍。因此，动作控制部17构成为向变频器14给予指令以使叶轮1执行异物除去动作。

图2是表示异物除去动作的一个实施方式的流程图。在该实施方式中，异物除去动作包括使叶轮1正向间歇性旋转的间歇运行和使叶轮1反向旋转的反转运行。

在步骤1中，动作控制部17向变频器14给予指令以使叶轮1正向旋转。叶轮1朝正向的旋转是泵装置的通常运行，能够汲取液体。

在步骤2中，电流测量器15测量从变频器14向电动机7供给的电流，动作控制部17从电流测量器15获取电流的测量值。变频器14构成为向电动机7供给与从动作控制部17给予的速度指令相对应的频率的电流。如果叶轮1咬入液体中的异物，则作用于电动机7的负荷上升，结果为，供给到电动机7的电流(即，用安培表示电流的大小)增大。

因此，在步骤3中，动作控制部17将电流的测量值与设定值进行比较。如果电流的测量值小于设定值，则动作流程返回步骤1。

如果电流的测量值大于设定值，则在步骤4中，动作控制部17对电流的测量值超过设定值的次数加1。

在步骤5中，动作控制部17将电流的测量值超过设定值的次数与预先设定的次数N1进行比较。该步骤5的目的是为了将由异物咬入引起的电流上升从误动作及电流噪声等区分开。如果电流的测量值超过设定值的次数小于预先设定的次数N1，则动作流程返回步骤1。

如果电流的测量值超过设定值的次数大于预先设定的次数N1，则在步骤6中，动作控制部17向变频器14发出指令以使叶轮1间歇运行。叶轮1的间歇运行是重复叶轮1的朝正向的旋转和旋转停止的运行。间歇运行在预先设定的时间内执行。叶轮1的间歇运行是以除去异物为目的进行的。也就是说，若叶轮1停止正向旋转，则暂且汲取的液体的一部分将逆流而流入泵壳2内。在间歇运行的期间，由于重复进行这样的液体汲取和液体逆流，所以液体的流动发生脉动，能够除去异物。

在步骤7中，动作控制部17将电流的测量值超过设定值的次数与预先设定的次数N2进行比较。预先设定的次数N2是大于步骤5的预先设定的次数N1的数值。如果电流的测量值超过设定值的次数小于预先设定的次数N2，则动作流程返回步骤1。

如果电流的测量值超过设定值的次数大于预先设定的次数N2，则在步骤8中，动作控制部17向变频器14发出指令，使叶轮1反转运行。该反转运行是使叶轮1反向旋转的运行。叶轮1的反转运行是以除去异物为目的进行的。也就是说，通过使叶轮1反向旋转，能够除去叶轮1咬入的异物。

作为反转运行起动时的加速度模式的例子，可列举使叶轮1以恒定的加速度增速的模式、在改变叶轮1的加速度的同时使叶轮1增速至设定速度的模式。尤其是，在改变叶轮1的加速度的同时使叶轮1增速的加速度模式中，能够在涡旋室2c内形成不规则的液体流动，从而容易去除异物。改变叶轮1的加速度的加速度模式也可以包括使叶轮1的速度暂时为0的时段。例如，也可以在使叶轮1以描绘S形曲线的加速度旋转的期间使叶轮1瞬间停止旋转。

在步骤9中，电流测量器15测量当叶轮1反转运行时向电动机7供给的电流，动作控制部17从电流测量器15获取电流的测量值。

在步骤10中，动作控制部17将反转运行时的电流的测量值与阈值进行比较。如果电流的测量值小于阈值，则动作流程返回步骤1。

如果电流的测量值大于阈值，则在步骤11中，动作控制部17对反转运行时的电流的测量值超过阈值的次数加1。

在步骤12中，动作控制部17将反转运行时的电流的测量值超过阈值的次数与预先设定的允许次数L进行比较。如果反转运行时的电流的测量值超过阈值的次数小于预先设定的允许次数L，则动作流程返回步骤1。

如果反转运行时的电流的测量值超过阈值的次数大于预先设定的允许次数L，则在步骤13中，动作控制部17生成警报信号，并将警报信号发送到警报灯、蜂鸣器、显示器装置等警报装置。动作控制部17也可以向预先确定的联络目标(例如管理员)等发送警报信号。

在步骤14中，动作控制部17向变频器14发出指令以使电动机7停止。由此，泵装置的运行紧急停止。

根据本实施方式，通过间歇运行与反转运行的组合，能够除去叶轮1咬入的异物。因此，避免了泵装置的紧急停止，泵装置能够持续抽水运行。

图3是表示异物除去动作的另一实施方式的流程图。在该实施方式中，异物除去动作包括使叶轮1正向间歇性旋转的间歇运行和使叶轮1反向旋转的第1反转运行及第2反转运行。在图3所示的流程图中，由于步骤1至步骤7与图2所示的流程图中的步骤1至步骤7相同，因此省略其重复说明。

在步骤8中，动作控制部17向变频器14发出指令，使叶轮1进行第1反转运行。该第1反转运行是使叶轮1以第1加速度模式反向旋转的运行。第1加速度模式是使叶轮1以恒定的加速度增速到第1设定速度的模式。

在步骤9中，电流测量器15测量当叶轮1进行第1反转运行时向电动机7供给的电流，动作控制部17从电流测量器15获取电流的测量值。

在步骤10中，动作控制部17将第1反转运行时的电流的测量值与第1阈值进行比较。如果电流的测量值小于第1阈值，则动作流程返回步骤1。

如果电流的测量值大于第1阈值，则在步骤11中，动作控制部17对第1反转运行时的电流的测量值超过第1阈值的次数加1。

在步骤12中，动作控制部17将第1反转运行时的电流的测量值超过第1阈值的次数与预先设定的次数N3进行比较。如果第1反转运行时的电流的测量值超过第1阈值的次数小于预先设定的次数N3，则动作流程返回步骤1。

如果第1反转运行时的电流的测量值超过第1阈值的次数大于预先设定的次数N3，则在步骤13中，动作控制部17向变频器14发出指令，使叶轮1进行第2反转运行。该第2反转运行是使叶轮1以第2加速度模式反向旋转的运行。第2反转运行在使叶轮1的反向旋转减速或停止后执行。

第2加速度模式是与第1反转运行中的第1加速度模式不同的加速度模式。更具体地说，第2加速度模式是在改变叶轮1的加速度的同时使叶轮1增速至第2设定速度的模式。例如，第2加速度模式是描绘S形曲线的加速度的模式。第2加速度模式也可以包括使叶轮1的速度暂时为0的时段。例如，也可以在使叶轮1以描绘S形曲线的加速度旋转的期间使叶轮1瞬间停止旋转。第2设定速度既可以与第1反转运行中的第1设定速度相同，也可以与之不同。

若在改变叶轮1的加速度的同时使叶轮1旋转，则液体的流动变得不均匀，容易除去异物。根据本实施方式，通过间歇运行、第1反转运行以及第2反转运行的组合，能够除去叶轮1咬入的异物。因此，避免了泵装置紧急停止，泵装置能够持续抽水运行。

在步骤14中，电流测量器15测量当叶轮1进行第2反转运行时向电动机7供给的电流，动作控制部17从电流测量器15获取电流的测量值。

在步骤15中，动作控制部17将第2反转运行时的电流的测量值与第2阈值进行比较。如果电流的测量值小于第2阈值，则动作流程返回步骤1。

如果电流的测量值大于第2阈值，则在步骤16中，动作控制部17将第2反转运行时的电流的测量值超过第2阈值的次数与预先设定的允许次数L进行比较。如果第2反转运行时的电流的测量值超过第2阈值的次数小于预先设定的允许次数L，则动作流程返回步骤1。

如果第2反转运行时的电流的测量值超过第2阈值的次数大于预先设定的允许次数L，则在步骤17中，动作控制部17生成警报信号，并将警报信号发送到警报灯、蜂鸣器、显示器装置等警报装置。动作控制部17也可以向预先确定的联络目标(例如管理员)等发送警报信号。

在步骤18中，动作控制部17向变频器14发出指令以使电动机7停止。由此，泵装置的运行紧急停止。

图4是表示异物除去动作的又一实施方式的流程图。在该实施方式中，异物除去动作包括正反微动运行和反转运行。在本实施方式的异物去除动作中不包括间歇运行。图4所示的流程图除了步骤6中的正反微动运行以外，与图2所示的流程图相同，因此省略其重复说明。

正反微动运行是使叶轮1重复交替反向旋转及正向旋转的运行。具体地说，动作控制部17向变频器14给予指令，以短周期切换供给到电动机7的电流的极性，由此，电动机7使叶轮1重复交替反向旋转及正向旋转。叶轮1能够一点点动作，除去咬入的异物。在一个实施方式中，异物除去动作也可以进一步包括间歇运行。例如，动作控制部17向变频器14发出指令，使叶轮1按间歇运行、正反微动运行、反转运行的顺序执行。而且，在一个实施方式中，异物除去动作也可以包括间歇运行和正反微动运行而不包括反转运行。

图5是表示异物除去动作的又一实施方式的流程图。在该实施方式中，异物除去动作包括正反微动运行、第1反转运行和第2反转运行。在本实施方式的异物除去动作中不包括间歇运行。图5所示的流程图除了步骤6中的正反微动运行以外，与图3所示的流程图相同，因此省略其重复说明。

在一个实施方式中，异物除去动作也可以进一步包括间歇运行。例如，动作控制部17也可以向变频器14发出指令，使叶轮1按间歇运行、正反微动运行、第1反转运行、第2反转运行的顺序执行。

图6是表示异物除去动作的又一实施方式的流程图。在该实施方式中，异物除去动作包括第1反转运行和第2反转运行。在本实施方式的异物除去动作中不包括间歇运行以及正反微动运行。由于图6所示的流程图中的步骤1至步骤5与图2所示的流程图中的步骤1至步骤5相同，因此省略其重复说明。

在步骤6中，如果电流的测量值超过设定值的次数大于预先设定的次数N1，则动作控制部17向变频器14发出指令，使叶轮1进行第1反转运行。该第1反转运行是使叶轮1以第1加速度模式反向旋转的运行。第1加速度模式是使叶轮1以恒定的加速度增速至第1设定速度的模式。

在步骤7中，电流测量器15测量当叶轮1进行第1反转运行时向电动机7供给的电流，动作控制部17从电流测量器15获取电流的测量值。

在步骤8中，动作控制部17将第1反转运行时的电流的测量值与第1阈值进行比较。如果电流的测量值小于第1阈值，则动作流程返回步骤1。

如果电流的测量值大于第1阈值，则在步骤9中，动作控制部17对第1反转运行时的电流的测量值超过第1阈值的次数加1。

在步骤10中，动作控制部17将第1反转运行时的电流的测量值超过第1阈值的次数与预先设定的次数N2进行比较。如果第1反转运行时的电流的测量值超过第1阈值的次数小于预先设定的次数N2，则动作流程返回步骤1。

如果第1反转运行时的电流的测量值超过第1阈值的次数大于预先设定的次数N2，则在步骤11中，动作控制部17向变频器14发出指令，使叶轮1进行第2反转运行。该第2反转运行是使叶轮1以第2加速度模式反向旋转的运行。第2反转运行在使叶轮1的反向旋转减速或停止后执行。

第2加速度模式是与第1反转运行中的第1加速度模式不同的加速度模式。更具体地说，第2加速度模式是在改变叶轮1的加速度的同时使叶轮1增速至第2设定速度的模式。例如，第2加速度模式是描绘S形曲线的加速度的模式。第2加速度模式也可以包括使叶轮1的速度暂时为0的时段。例如，也可以在使叶轮1以描绘S形曲线的加速度旋转的期间使叶轮1瞬间停止旋转。第2设定速度既可以与第1反转运行中的第1设定速度相同，也可以与之不同。

若在改变叶轮1的加速度的同时使叶轮1旋转，则液体的流动变得不均匀，容易除去异物。根据本实施方式，通过第1反转运行与第2反转运行的组合，能够除去叶轮1咬入的异物。因此，避免了泵装置紧急停止，泵装置能够持续抽水运行。

在步骤12中，电流测量器15测量当叶轮1进行第2反转运行时向电动机7供给的电流，动作控制部17从电流测量器15获取电流的测量值。

在步骤13中，动作控制部17将第2反转运行时的电流的测量值与第2阈值进行比较。如果电流的测量值小于第2阈值，则动作流程返回步骤1。

如果电流的测量值大于第2阈值，则在步骤14中，动作控制部17将第2反转运行时的电流的测量值超过第2阈值的次数与预先设定的允许次数L进行比较。如果第2反转运行时的电流的测量值超过第2阈值的次数小于预先设定的允许次数L，则动作流程返回步骤1。

如果第2反转运行时的电流的测量值超过第2阈值的次数大于预先设定的允许次数L，则在步骤15中，动作控制部17生成警报信号，并将警报信号发送到警报灯、蜂鸣器、显示器装置等警报装置。动作控制部17也可以向预先确定的联络目标(例如管理员)等发送警报信号。

在步骤16中，动作控制部17向变频器14发出指令以使电动机7停止。由此，泵装置的运行紧急停止。

在图2至图6所示的上述实施方式中，上述设定次数N1、N2、N3以及上述允许次数L的比较对象的次数，在规定条件下被重置为0。具体地说，当经过预先设定的时间(包含运行停止时间)时、或步骤1的运行时间的合计超过了预先设定的时间时、或步骤1的运行次数超过了预先设定的值时，上述设定次数N1、N2、N3以及上述允许次数L的比较对象的次数就会被重置为0。

上述各实施方式的泵装置是能够在浸于液体中的状态下运行的水中马达泵装置，但是异物咬入也可能发生在水中马达泵装置以外的装置中。因此，本发明不限于本实施方式，泵装置也能够适用于陆地上使用的陆地泵装置等其他泵装置。

上述实施方式是以使具有本发明所属技术领域的普通知识的人员能够实施本发明为目的而记载的。上述实施方式的各种变形例对本领域技术人员而言是理所当然的，本发明的技术思想也能够适用于其他实施方式。因此，本发明不限定于所记载的实施方式，而是根据权利要求书所定义的技术思想在最大范围内进行解释。

工业实用性

本发明能够利用于汲取液体的泵装置，尤其能够利用于在叶轮咬入液体中含有的异物时除去该异物的技术。

附图标记说明

1 叶轮

2 泵壳

2a 吸入口

2b 排出口

2c 涡旋室

5 旋转轴

6 轴承

7 电动机

11 轴封装置

14 变频器

15 电流测量器

17 动作控制部。

Claims (8)

1.一种泵装置，其特征在于，具有：

叶轮；

使所述叶轮旋转的电动机；

驱动所述电动机的变频器；

测量向所述电动机供给的电流的电流测量器；以及

向所述变频器给予指令以使所述叶轮执行异物除去动作的动作控制部，

所述异物除去动作至少包括使所述叶轮正向间歇性旋转的间歇运行、使所述叶轮反向旋转的反转运行、以及使所述叶轮交替重复反向旋转及正向旋转的正反微动运行中的至少两种。

2.根据权利要求1所述的泵装置，其特征在于，

所述异物除去动作包括所述间歇运行和所述反转运行，所述动作控制部构成为按照所述间歇运行、所述反转运行的顺序使所述叶轮执行所述间歇运行及所述反转运行。

3.根据权利要求1或2所述的泵装置，其特征在于，

所述异物除去动作包括所述反转运行，

所述反转运行包括使所述叶轮以第1加速度模式反向旋转的第1反转运行和使所述叶轮以第2加速度模式反向旋转的第2反转运行。

4.根据权利要求3所述的泵装置，其特征在于，

在所述第1反转运行的过程中所述电流的测量值超过阈值的情况下，所述动作控制部使所述叶轮执行所述第2反转运行。

5.根据权利要求3或4所述的泵装置，其特征在于，

所述第1加速度模式是使所述叶轮以恒定的加速度增速的加速度模式，

所述第2加速度模式是在改变所述叶轮的加速度的同时使所述叶轮增速的加速度模式。

6.一种泵装置，其特征在于，具有：

叶轮；

使所述叶轮旋转的电动机；

驱动所述电动机的变频器；

测量向所述电动机供给的电流的电流测量器；以及

向所述变频器给予指令以使所述叶轮执行异物除去动作的动作控制部，

所述异物除去动作包括使所述叶轮以第1加速度模式反向旋转的第1反转运行和使所述叶轮以第2加速度模式反向旋转的第2反转运行。

7.根据权利要求6所述的泵装置，其特征在于，

在所述第1反转运行的过程中所述电流的测量值超过阈值的情况下，所述动作控制部使所述叶轮执行所述第2反转运行。

8.根据权利要求6或7所述的泵装置，其特征在于，

所述第1加速度模式是使所述叶轮以恒定的加速度增速的加速度模式，

所述第2加速度模式是在改变所述叶轮的加速度的同时使所述叶轮增速的加速度模式。

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