膨胀水泵系统及包含其的闭式水系统和空调设备
阅读说明：本技术 膨胀水泵系统及包含其的闭式水系统和空调设备 (Expansion water pump system and closed water system and air conditioning equipment comprising same ) 是由 陈志惠 钟杭 刘磊 陈必奎 于 2021-09-30 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种膨胀水泵系统及包含其的闭式水系统和空调设备。其中,在水泵本体外部设置膨胀气室、高压气室和调节阀组件,在水泵本体上设置开口,并在开口上设置膨胀气囊,从而当流入水泵的水压变化时,可通过膨胀气室和膨胀气囊实现对压力的调节,以平衡水系统的压力,避免管路和水泵等部件受损；如此,无需设置膨胀罐,从而能够简化系统复杂度,提升装配效率。此外,通过调节阀组件可以很方便地实现对膨胀气室的压力的调节,从而可以应用于更多场景。(The application relates to an expansion water pump system and a closed water system and air conditioning equipment comprising the same. The water pump comprises a water pump body, an expansion air chamber, a high-pressure air chamber, a regulating valve assembly, an expansion air bag, a water pump control system and a control system, wherein the expansion air chamber, the high-pressure air chamber and the regulating valve assembly are arranged outside the water pump body, an opening is formed in the water pump body, and the expansion air bag is arranged on the opening, so that when the water pressure flowing into the water pump changes, the pressure can be regulated through the expansion air chamber and the expansion air bag, the pressure of a water system is balanced, and parts such as a pipeline and the water pump are prevented from being damaged; so, need not to set up the expansion tank to can simplify system's complexity, promote assembly efficiency. In addition, the pressure of the expansion air chamber can be conveniently adjusted by adjusting the valve assembly, so that the expansion air chamber can be applied to more scenes.)
技术领域
本申请涉及水泵技术领域，尤其涉及一种膨胀水泵系统及包含其的闭式水系统和空调设备。
背景技术
在需要使用水泵的闭式水系统中，不同工况下系统压力会发生变化，其中的介质水易因高压而膨胀、因低压收缩，也即易发生相变，该相变会对管路和水泵等部件产生不可逆的破坏。例如，当闭式水系统的压力低于水饱和蒸发压力时，介质水在系统中流动过程不断发生汽化，在水泵叶轮处汽化时，对叶轮产生喷射冲击力，即为汽蚀现象，汽蚀会破坏叶轮，使水泵失效。又例如，当水系统压力低于零度，介质水凝固，体积膨胀，而管路为刚体，不具有弹性，则管路便被破坏裂开，闭式水系统设备失效，严重时导致整个机组损坏。因此需要在闭式水系统中增加具有平衡系统压力功能的模块。
在商用空调的闭式水系统中，常采用在水泵进口处设置膨胀罐的方法，不过，由于膨胀罐体积较大因而占据空间大，且需设计定位工装，导致机组结构的复杂性上升，装配效率降低。且膨胀罐的压力固定，不方便调节。
发明内容
本申请提供一种膨胀水泵系统及包含其的闭式水系统和空调设备，以解决传统的闭式水系统中需设置膨胀罐而导致的机组结构复杂性上升和装配效率降低的问题，以及膨胀罐的压力固定，不方便调节的问题。
本申请的上述目的是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种膨胀水泵系统，其包括：水泵本体，以及设置在所述水泵本体外部的膨胀气室、高压气室和调节阀组件；
其中，所述水泵本体的侧壁上设有开口，所述开口上设置有膨胀气囊以封闭所述开口，所述膨胀气囊位于所述膨胀气室内部；
所述高压气室的压力大于所述膨胀气室的压力，且所述膨胀气室能够通过所述调节阀组件与所述高压气室相连通或与外部环境相连通，以实现对所述膨胀气室的压力的调节。
可选的，所述膨胀气囊设置于所述水泵本体的进水口处的侧壁上。
可选的，所述调节阀组件包括第一调节端和第二调节端；
所述膨胀气室能够通过所述第一调节端与所述高压气室相连通，以增大所述膨胀气室的压力；且所述膨胀气室能够通过所述第二调节端与外界环境相连通，以减小所述膨胀气室的压力。
可选的，所述第一调节端和所述第二调节端均包括针阀。
可选的，所述调节阀组件还包括驱动端；
所述驱动端用于，控制所述第一调节端和所述第二调节端的开闭，以实现对所述膨胀气室的压力的调节。
可选的，所述驱动端包括电磁阀。
可选的，所述膨胀水泵系统还包括与所述驱动端相连接的控制器；
所述控制器用于，向所述驱动端发送控制信号，以使所述驱动端控制所述第一调节端和所述第二调节端的开闭。
可选的，所述膨胀水泵系统还包括与所述控制器相连接的压力传感器；
所述压力传感器用于，采集所述膨胀气室的当前压力，并发送至所述控制器；
相应的，所述控制器还用于，基于所述当前压力与所需的目标压力，向所述驱动端发出对应的控制信号。
可选的，所述膨胀气室和所述高压气室的外壳采用保温材料制成或外壳上覆盖有保温材料。
第二方面，本申请实施例还提供一种闭式水系统，其包括第一方面任一项所述的膨胀水泵系统。
第三方面，本申请实施例还提供一种空调设备，其包括第二方面所述的闭式水系统。
本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本申请的实施例提供的技术方案中，在水泵本体外部设置膨胀气室、高压气室和调节阀组件，在水泵本体上设置开口，并在开口上设置膨胀气囊，从而当流入水泵的水压变化时，可通过膨胀气室和膨胀气囊实现对压力的调节，以平衡水系统的压力，避免管路和水泵等部件受损；如此，无需设置膨胀罐，从而能够简化系统复杂度，提升装配效率。此外，通过调节阀组件可以很方便地实现对膨胀气室的压力的调节，从而可以应用于更多场景。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1为本申请实施例提供的一种膨胀水泵系统的侧视图；
图2为图1的A-A剖面图；
图3为本申请实施例提供的一种膨胀水泵系统的立体图；
图4为本申请实施例提供的一种膨胀水泵系统的电路连接原理图；
图5为膨胀气室的压力调节原理图，其中，图5(a)为未调节时或调节完成后调节阀组件的状态示意图，图5(b)为增大压力时调节阀组件的状态示意图，图5(c)为减小压力时调节阀组件的状态示意图；
图6为压力调节的控制流程图。
附图标记：
1-水泵本体；2-外壳；3-压力传感器；4-控制器；101-进水口；102-膨胀气囊；103-出水口；104-主轴；105-电器盒；201-膨胀气室；202-高压气室；401-第一调节端；402-第二调节端；403-驱动端；404-第一弹簧；405-第二弹簧。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
为了解决背景技术中的问题，本申请提供一种膨胀水泵系统及包含其的闭式水系统和空调设备，以简化闭式水系统的结构，提升应用时的装配效率，且方便用户根据需要调节压力。以下通过实施例对具体方案进行详细说明。
实施例
参照图1-3，其中，图1为本申请实施例提供的一种膨胀水泵系统的侧视图，图2为图1的A-A剖面图，图3为本申请实施例提供的一种膨胀水泵系统的立体图。
如图1-3所示的一种膨胀水泵系统，包括：水泵本体1，以及设置在水泵本体1外部的膨胀气室201、高压气室202和调节阀组件；
其中，水泵本体1的侧壁上设有开口，开口上设置有膨胀气囊102以封闭所述开口，膨胀气囊102位于膨胀气室201内部；高压气室202的压力大于膨胀气室201的压力，且膨胀气室201能够通过调节阀组件与高压气室202相连通或与外部环境相连通，以实现对膨胀气室201的压力的调节。
具体应用中，其工作原理为：首先用户通过电器盒105启动水泵本体1，水泵本体1的主轴104旋转，使得水流从水泵本体1的进水口101吸入、上升，并从水泵本体1的出水口103流出。当水系统压力较高，且高于膨胀气室201处的压力时，介质水膨胀，体积增大，在水泵本体1内，介质水被压进膨胀气囊102内，直至水系统压力平衡。当水系统压力较低，且低于膨胀气室201处的压力时，介质水收缩，体积缩小，在水泵本体1内，膨胀气囊102内的介质水被挤出，回到水泵主体内，直至压力平衡。如此，在实际水流过程中，上述两种情况达到动态平衡，从而实现平衡水系统压力的功能。
此外，根据具体应用场景的不同，所需的膨胀气室201处的压力也不同，因此，可基于高压气室202和调节阀组件快速调节膨胀气室201的压力，具体为，当需要增大膨胀气室201的压力时，可通过调节阀组件使膨胀气室201与高压气室202连通，从而使高压气室202中的高压气体进入膨胀气室201，而当需要减小膨胀气室201的压力时，可通过调节阀组件使膨胀气室201与外部环境连通，从而将膨胀气室201中的气体排放到环境中。
基于上述方案，在水泵本体1外部设置膨胀气室201、高压气室202和调节阀组件，在水泵本体1上设置开口，并在开口上设置膨胀气囊102，从而当流入水泵的水压变化时，可通过膨胀气室201和膨胀气囊102实现对压力的调节，以平衡水系统的压力，避免管路和水泵等部件受损；如此，无需设置膨胀罐，从而能够简化系统复杂度，提升装配效率。此外，通过调节阀组件可以很方便地实现对膨胀气室201的压力的调节，从而可以应用于更多场景。
在上述方案的基础上，为了更好地对水泵本体1进行保护，膨胀气囊102优选为设置于水泵本体1的进水口101处的侧壁上。如此，由于膨胀气囊102设置于进水口101处，因此，在流入水泵本体1的介质水的压力异常时，可更快地通过膨胀气囊102进行调节，避免水泵本体1受损。
此外，一些实施例中，如图3所示，调节阀组件包括第一调节端401和第二调节端402；膨胀气室201能够通过第一调节端401与高压气室202相连通，以增大膨胀气室201的压力；且膨胀气室201能够通过第二调节端402与外界环境相连通，以减小膨胀气室201的压力。如此，通过不同的调节端实现膨胀气室201与高压气室202的连通或膨胀气室201与外界环境的连通，可以保证压力调节过程的顺利执行。
其中，在一些具体的实施例中，调节阀组件的第一调节端401和第二调节端402均可采用针阀。针阀是一种微调阀，其优点是调节精度较高。当然，采用其他类型的调节阀也可，只要调节精度能够满足需求即可。
在此基础上，一些实施例中，调节阀组件还包括驱动端403；驱动端403用于控制第一调节端401和第二调节端402的开闭，以实现对膨胀气室201的压力的调节。其中，根据所选择的第一调节端401和第二调节端402的类型，对应的驱动端403也不同，比如，当第一调节端401和第二调节端402均采用针阀时，驱动端403可采用电磁阀。
进一步的，一些实施例中，如图4所示，所述膨胀水泵系统还包括与驱动端403相连接的控制器4；控制器4用于，向驱动端403发送控制信号，以使驱动端403控制第一调节端401和第二调节端402的开闭。通过设置控制器4可以更方便地实现对膨胀气室201的压力的调节。
进一步的，一些实施例中，如图4所示，所述膨胀水泵系统还包括与控制器4相连接的压力传感器3；压力传感器3用于，采集膨胀气室201的当前压力，并发送至控制器4；相应的，控制器4还用于，基于当前压力与所需的目标压力，向驱动端403发出对应的控制信号。
其中，所需的目标压力也即基于用户设定且与实际应用场景对应的，能够满足平衡水系统压力的需求的压力参数，并且，实际应用过程中，由于用户难以直接确定目标压力的值，因此，系统(控制器4)可通过获取用户输入的水系统的容积，然后基于水系统的容积公式计算得到目标压力的值。其中，水系统的容积公式为：
V＝e·C/[1-a(1+P1)/(1+P2)] (1)
式(1)中，V为膨胀气室201的容积，e为水的热膨胀系数，C为水系统的容积，a为修正系数(一些实施例中a＝0.9454)，P2为水系统允许的最大工作压力，P1为待计算的目标压力(也即膨胀气室201的预设压力)。
为了更好地理解，结合附图对压力调节过程进行说明。参照图5-6，图5为膨胀气室201的压力调节原理图，其中，图5(a)为未调节时或调节完成后调节阀组件的状态示意图，图5(b)为增大压力时调节阀组件的状态示意图，图5(c)为减小压力时调节阀组件的状态示意图；图6为压力调节的控制流程图。并且，图5中，第一调节端401和第二调节端402均采用针阀，第一调节端401对应高压针阀，第二调节端402对应低压针阀；驱动端403采用电磁阀。
如图6所示，控制流程为：在系统安装完成后，用户可输入水系统的容积值C，之后控制器4利用水系统的容积公式(上述公式(1))结合预先设定的膨胀气室201的容积V、水的热膨胀系数e、修正系数a和水系统允许的最大工作压力P2，计算得到目标压力P1。之后，控制器4将压力传感器3采集的膨胀气室201的当前压力Pf与P1进行比较，如果Pf＝P1，则不进行调节，高压针阀和低压针阀保持原有的关闭状态；当Pf>P1时，则向控制阀组件的电磁阀(驱动端403)发送第一控制信号，使电磁阀打开高压针阀，具体为：电磁阀压缩第一弹簧404，使得高压针阀移动至直径缩小的部分，也即高压针阀(第一调节端401)由图5(a)所示的关闭状态变为图5(b)所示的打开状态，从而高压气室202内的高压气体(通常可采用氮气)通过打开的高压针阀进入膨胀气室201，膨胀气室201的压力随之上升，直至Pf＝P1时，控制器4控制电磁阀关闭，第一弹簧404恢复原长，高压针阀复位。同理，当Pf<P1时，则向控制阀组件的电磁阀(驱动端403)发送第二控制信号，使电磁阀压缩第二弹簧405，打开低压针阀，如图5(c)所示，此时，膨胀气室201中的气体进入外界环境中，压力逐渐降低，直至Pf＝P1时，控制器4控制电磁阀关闭，第二弹簧405恢复原长，低压针阀复位。通过上述方案，可根据当前的应用场景，自动计算膨胀气室201的目标压力(预设压力)，并自动调节实际压力至与目标压力相等，避免了用户手动调节压力的复杂操作。
需要说明的是，实际应用中，可根据实际需要进行设计膨胀气室的容积，从而省去膨胀罐的选型与装配设计，简化机组结构，节省机组成本。
此外，一些实施例中，膨胀气室201和高压气室202的外壳2采用保温材料制成或外壳上覆盖有保温材料。其中，当膨胀气室201和高压气室202的外壳2采用保温材料制成时，需保证外壳2具有足够的强度，比如可采用金属类保温材料；而当在外壳2上覆盖保温材料时，则对选择的保温材料无过多限制。并且，由于膨胀气室201和高压气室202位于水泵本体1的外部，因此通过保温材料可对水系统起到保温作用，减少水流动过程中的能量损耗。
在上述方案的基础上，本申请实施例还提供一种闭式水系统，其包括上述的任一种膨胀水泵系统。以及还提供一种空调设备，其包括上述的闭式水系统。应用上述膨胀水泵系统的闭式水系统和空调设备的结构更简单，安装更便捷，更加便于用户使用。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。