一种内置防冻裂气囊结构的水泵及其工作方法与流程

1.本发明涉及水泵技术领域，具体是一种内置防冻裂气囊结构的水泵及其工作方法。


背景技术：

2.自吸式水泵是一种通用的水泵，自吸式水泵因为工作效率高而被广泛应用于生产与生活，自吸式水泵在工作时产生吸力，水被抽吸至水泵的储水腔内然后被排出，自吸式水泵使用之后会有大量水残留在储水腔内，水在4摄氏度以下的冷冻结冰过程中体积会出现反膨胀，于是在寒冷地区或环境下，水泵储水腔内的残余水冷冻结冰体积变大，时常会将储水腔外壳损坏或胀破；
3.根据专利号cn210127969u公开的防冻裂水泵，防冻裂装置是有弹力的空心气囊，空心气囊内部填充气体，空心气囊的压缩体积略大于储水腔装满水结冰所膨胀产生的体积，预防储水腔外壳的损坏，本专利中只能预防水泵储水区域外壳的冻裂，且空心气囊的内部与储水区内部的温度一致，不能利用电机工作的热量对空心气囊换气，升高储水区的温度，在寒冷地区或环境下，水泵停止使用时，进水管和出水管的内部同样含有少量水，水泵的进水管深入地下，发生结冰损坏的概率低，水泵的出水管长期暴露在地表上层，易发生出水管壁上冻结冰的现象，同样会发生出水管外壳的损坏或胀裂，现有技术中的水泵不能同时起到对水泵储水区外壳、出水管外壳的共同预防冻裂的作用；
4.针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种内置防冻裂气囊结构的水泵及其工作方法，是通过除冰机构减少出水管内壁上低温环境结的冰层，起到预防水泵冻裂的作用，通过防冻裂气囊机构，圆形气囊内部的空气始终保持热量，对储水区内部的水分进行热量传递，避免在低温环境储水区上冻，同时当水泵停止工作时，储水区内的水在低温环境下结冰而体积膨胀，圆形气囊受到挤压，在冰融化体积缩小后，圆形气囊可恢复原样，避免泵盖的损坏，防冻裂气囊机构和除冰机构共同作用对水泵的储水区和出水管处防冻裂，进一步起到防护水泵冻裂的作用，解决了现有技术中的水泵不能同时起到对水泵储水区外壳、出水管外壳的共同预防冻裂的作用的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种内置防冻裂气囊结构的水泵，包括水泵基座，所述水泵基座的顶部设置有电机，所述电机的输出端设置有泵轴，所述泵轴的输出端设置有叶轮，所述叶轮和泵轴的外侧设置有泵盖，所述泵盖的一端与电机连接，所述泵盖另一端的外侧固定设置有进水管和出水管，所述进水管、出水管和泵盖之间形成储水区，所述泵盖靠近电机的一侧与电机之间形成设备区，所述电机的外侧设置有密封盖，所述密封盖与电机之间形成密封区域，所述出水管的内部设置有除冰机构，所述设备区的内部设置有防冻裂气囊机构；
8.所述除冰机构包括冲击板、冲击扇、支撑板、螺纹杆、冲击套管、除冰组件和连接套，所述出水管的内部设置有冲击套管，所述冲击套管的内部设置有冲击板，所述冲击板的中心处通过轴承转动连接有冲击扇，所述冲击扇的顶部固定连接有螺纹杆，所述螺纹杆的外侧螺纹连接有连接套，所述连接套的外侧设置有若干组除冰组件。
9.进一步的，所述除冰组件包括放置板、弹簧片、套杆、弹片限位轴、第一抵触板、除冰板、第一限位轴、第二抵触板和滚轮，所述套杆的一端与连接套的外壁固定连接，所述套杆的另一端固定连接有放置板，所述放置板的顶部固定连接有弹片限位轴和第一限位轴，所述弹片限位轴的外侧设置有弹簧片，所述第一限位轴的外侧通过轴承转动连接有第二抵触板，所述第二抵触板的一端固定连接有第一抵触板，所述第一抵触板靠近出水管的一侧固定连接有除冰板，所述第二抵触板远离第一抵触板的一端设置有滚轮，所述滚轮与出水管的外壁相接触，所述弹簧片与第二抵触板的外壁相互配合。
10.进一步的，所述螺纹杆的顶部通过轴承转动连接有支撑板，所述支撑板与出水管的外壁固定连接，所述支撑板和冲击板的外壁上均开设有出水孔。
11.进一步的，所述防冻裂气囊机构包括圆形气囊、安全阀、安全气管、圆形限位板、打气管、活塞杆、往复丝杆、限位杆、传送带、第一传动轮、第二传动轮、打气板、保护套和输气管，所述泵轴位于设备区域的外壁上固定连接有第一传动轮，所述第一传动轮与第二传动轮之间通过传送带传动连接，所述第二传动轮的中心处固定连接有连接轴，所述连接轴的另一端固定连接有往复丝杆，所述往复丝杆的外壁上螺纹连接有打气板，所述打气板一侧的外壁上滑动连接有限位杆，所述打气板另一侧的外壁上固定连接有活塞杆，所述活塞杆的外壁滑动连接有打气管，所述打气管设置在泵盖的内部，所述打气管的一端延伸至储水区的内部且连通有圆形气囊，所述圆形气囊设置于储水区的内部，所述输气管的一端与密封区域连接，所述输气管的另一端延伸至泵盖的内部且与打气管连通，所述泵盖的外壁上开设有安全气管，所述安全气管与储水区和设备区连通。
12.进一步的，所述限位杆的一端固定连接有限位板，所述限位板的一侧与往复丝杆的一端通过轴承转动连接，所述限位板的另一侧与打气管固定连接。
13.进一步的，所述连接轴的一端与电机的外壁通过轴承转动连接，所述圆形气囊的外壁上设置有安全阀，所述打气管的另一端开设有第一透气孔，所述泵盖的外壁上设置有第二透气孔，所述输气管的外壁上设置有保护套，且输气管的内部设置有单向阀门。
14.该内置防冻裂气囊结构的水泵的工作方法，包括以下步骤：
15.步骤一，启动电机，通过叶轮不断地转动，将水从进水管不断地输送至出水管，水从冲击套管不断地排出，并不断地冲击冲击扇，冲击扇转动带动螺纹杆转动，螺纹杆带动其外壁上的连接套转动，连接套转动带动若干组除冰组件转动；
16.步骤二，除去出水管内壁上的冰层时，除冰组件中的套杆随着连接套转动，套杆绕着出水管转动带动放置板转动，放置板转动带动其外壁上的滚轮与出水管的内壁接触，当出水管上的内壁上结冰时，滚轮与出水管内壁上的冰层抵触转动，出水管内壁上的冰层抵触滚轮，滚轮受到挤压时挤压第二抵触板，第二抵触板受到第一限位轴的限位让第一抵触板一侧的除冰板与出水管的内壁接触，并不断地转动着完成对输出管内壁上冰层的刮除；
17.步骤三，当出水管内壁上的冰层被清除干净时，弹簧片推动第二抵触板，让第二抵触板快速复位，滚轮再一次与出水管的内壁接触，避免除冰板对出水管的内壁造成刮伤；
18.步骤四，电机工作时，电机带动泵轴转动，且电机在工作时产生热量，密封区域内部的热量通过输气管不断地输送至打气管的内部，此时第一传动轮、第二传动轮和传送带之间相互配合通过泵轴带动连接轴转动，连接轴带动往复丝杆转动，往复丝杆转动带动其外壁上的打气板往复运动，打气板往复运动时不断地带动活塞杆往复运动，活塞杆在打气管的内部往复运动，不断地将通过输气管输送的热量打到圆形气囊的内部，圆形气囊内部充满气体后，不断地变大，直到圆形气囊内部的气体含量达到最大值时，气体通过安全阀排出，并通过安全气管转移至泵盖的外侧，此时打气管持续对圆形气囊内充气，气体在圆形气囊内与储水区水交换热量后，并不断地从安全气管排出；
19.步骤五，当水泵停止工作时，圆形气囊的内部停止不断地打气，但圆形气囊始终保持充盈状态，储水区内的水在低温环境下结冰而体积膨胀，圆形气囊受到挤压，圆形气囊的压缩体积大于储水区装满水结成冰所膨胀产生的体积，起到保护储水区外壳的作用，避免储水区被损坏或胀破。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.1、本发明中，当出水管上的内壁上结冰时，滚轮与出水管内壁上的冰层抵触转动，出水管内壁上的冰层抵触滚轮，滚轮受到挤压时挤压第二抵触板，第二抵触板受到第一限位轴的限位让第一抵触板一侧的除冰板与出水管的内壁接触，并不断地转动着完成对出水管内壁上冰层的刮除，当出水管内壁上的冰层被清除干净时，弹簧片推动第二抵触板，让第二抵触板快速复位，滚轮再一次与出水管的内壁接触，避免除冰板对出水管的内壁造成刮伤，通过除冰机构的作用，在出水管的内壁上结冰时，快速对出水管内壁上的冰层刮除，随着冰层被不断地刮除完毕，除冰板快速复位，避免对出水管的内壁造成损伤，减少出水管内壁上低温环境结的冰层，起到预防水泵冻裂的作用；
22.2、本发明中，通过防冻裂气囊机构让密封区域内部的热量通过输气管不断地转移至打气管的内部，随着活塞杆不断地往复运动将打气管内部的热量不断地转移至圆形气囊的内部，让圆形气囊内部的空气始终保持热量，对储水区内部的水分进行热量传递，避免在低温环境储水区上冻，同时当水泵停止工作时，圆形气囊的内部停止不断地打气，但圆形气囊始终保持充盈状态，圆形气囊的压缩体积大于储水区装满水结成冰所膨胀产生的体积，储水区内的水在低温环境下结冰而体积膨胀，圆形气囊受到挤压，圆形气囊内气体体积收缩而圆形气囊内的内应力增大，从而吸收水体积膨胀而产生的内应力，使得储水区内部整体的内应力增加量变小，防冻裂气囊机构起到保护储水区外壳的作用，避免储水区被损坏或胀破，圆形气囊由弹性材料制成，有较强的缓冲能力，在冰融化体积缩小后，圆形气囊可恢复原样，避免泵盖的损坏；
23.3、本发明中，水泵中的进水管一般深入地下，冻伤的概率较低，水泵的储水区和出水管经常发生冻裂，通过除冰机构减少出水管内壁上低温环境结的冰层，起到预防水泵冻裂的作用，通过防冻裂气囊机构，圆形气囊内部的空气始终保持热量，对储水区内部的水分进行热量传递，避免在低温环境储水区上冻，同时当水泵停止工作时，储水区内的水在低温环境下结冰而体积膨胀，圆形气囊受到挤压，圆形气囊由弹性材料制成，有较强的缓冲能力，在冰融化体积缩小后，圆形气囊可恢复原样，避免泵盖的损坏，两者共同作用对水泵的储水区和出水管处均防冻裂，进一步起到防护水泵冻裂的作用。
附图说明
24.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；
25.图1为本发明的整体结构示意图；
26.图2为图1中出水管的内部结构示意图；
27.图3为出水管中的内部结构俯视图；
28.图4为图3中的a区域的结构放大示意图；
29.图5为本发明中防冻裂气囊机构的放大图；
30.图6为本发明中图5中的b区域的结构放大示意图；
31.图7为本发明中图5中的c区域的结构放大示意图。
32.附图标记：1、水泵基座；2、密封盖；3、电机；4、泵轴；6、叶轮；7、进水管；8、除冰机构；9、防冻裂气囊机构；10、泵盖；11、出水管；81、冲击板；82、冲击扇；83、支撑板；84、螺纹杆；85、冲击套管；86、除冰组件；87、连接套；861、放置板；862、弹簧片；863、套杆；864、弹片限位轴；865、第一抵触板；866、除冰板；867、第一限位轴；868、第二抵触板；869、滚轮；91、圆形气囊；92、安全阀；93、安全气管；94、圆形限位板；95、打气管；96、活塞杆；97、往复丝杆；98、限位杆；99、传送带；910、第一传动轮；911、第二传动轮；912、打气板；913、保护套；914、输气管。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例一：
35.在寒冷地区或环境下，水泵停止使用时，出水管的内部含有少量水，且水泵的出水管长期暴露在地表上层，易发生出水管壁上冻结冰的现象，同样会发生出水管外壳的损坏或胀裂，现提出一种解决方案：
36.如图1-7所示，本发明提出的一种内置防冻裂气囊结构的水泵，包括水泵基座1，水泵基座1的顶部设置有电机3，电机3的输出端设置有泵轴4，泵轴4的输出端设置有叶轮6，叶轮6和泵轴4的外侧设置有泵盖10，泵盖10的一端与电机3连接，泵盖10另一端的外侧固定设置有进水管7和出水管11，电机3带动泵轴4转动，泵轴4带动叶轮6转动，叶轮6在转动的过程中不断地将进水管7处的水输送至出水管11，属于自吸式水泵现有技术，不做过多解释，进水管7、出水管11和泵盖10之间形成储水区，泵盖10靠近电机3的一侧与电机3之间形成设备区，电机3的外侧设置有密封盖2，密封盖2与电机3之间形成密封区域，出水管11的内部设置有除冰机构8，设备区的内部设置有防冻裂气囊机构9；
37.除冰机构8包括冲击板81、冲击扇82、支撑板83、螺纹杆84、冲击套管85、除冰组件86和连接套87，出水管11的内部设置有冲击套管85，冲击套管85的内部设置有冲击板81，冲击板81的中心处通过轴承转动连接有冲击扇82，冲击扇82的顶部固定连接有螺纹杆84，螺纹杆84的外侧螺纹连接有连接套87，连接套87的外侧设置有若干组除冰组件86。
38.除冰组件86包括放置板861、弹簧片862、套杆863、弹片限位轴864、第一抵触板
865、除冰板866、第一限位轴867、第二抵触板868和滚轮869，套杆863的一端与连接套87的外壁固定连接，套杆863的另一端固定连接有放置板861，放置板861的顶部固定连接有弹片限位轴864和第一限位轴867，弹片限位轴864的外侧设置有弹簧片862，第一限位轴867的外侧通过轴承转动连接有第二抵触板868，第二抵触板868的一端固定连接有第一抵触板865，第一抵触板865靠近出水管11的一侧固定连接有除冰板866，除冰板866的外壁上设置有凸起，起到刮除冰薄的目的，第二抵触板868远离第一抵触板865的一端设置有滚轮869，滚轮869与出水管11的外壁相接触，弹簧片862与第二抵触板868的外壁相互配合。
39.螺纹杆84的顶部通过轴承转动连接有支撑板83，支撑板83与出水管11的外壁固定连接，支撑板83和冲击板81的外壁上均开设有出水孔。
40.本实施例中，当出水管11上的内壁上结冰时，滚轮869与出水管11内壁上的冰层抵触转动，出水管11内壁上的冰层抵触滚轮869，滚轮869受到挤压时挤压第二抵触板868，第二抵触板868受到第一限位轴867的限位让第一抵触板865一侧的除冰板866与出水管11的内壁接触，并不断地转动着完成对出水管11内壁上冰层的刮除，当出水管11内壁上的冰层被清除干净时，弹簧片862推动第二抵触板868，让第二抵触板868快速复位，滚轮869再一次与出水管11的内壁接触，避免除冰板866对出水管11的内壁造成刮伤，通过除冰机构8的作用，在出水管11的内壁上结冰时，快速对出水管11内壁上的冰层刮除，随着冰层被不断地刮除完毕，除冰板866快速复位，避免对出水管11的内壁造成损伤，减少出水管11内壁上低温环境结的冰层，起到预防水泵冻裂的作用。
41.实施例二：
42.水泵电机在工作时会产生热量，现有水泵不能利用电机工作的热量起到预防水泵在工作时上冻的发生，现提出一种解决方案：
43.防冻裂气囊机构9包括圆形气囊91、安全阀92、安全气管93、圆形限位板94、打气管95、活塞杆96、往复丝杆97、限位杆98、传送带99、第一传动轮910、第二传动轮911、打气板912、保护套913和输气管914，泵轴4位于设备区域的外壁上固定连接有第一传动轮910，第一传动轮910与第二传动轮911之间通过传送带99传动连接，电机3带动泵轴4转动，泵轴4带动其外壁上的第一传动轮910转动，第一传动轮910通过传送带99带动第二传动轮911转动，第二传动轮911的中心处固定连接有连接轴，连接轴的另一端固定连接有往复丝杆97，往复丝杆97的外壁上螺纹连接有打气板912，打气板912一侧的外壁上滑动连接有限位杆98，打气板912另一侧的外壁上固定连接有活塞杆96，活塞杆96的外壁滑动连接有打气管95，打气管95设置在泵盖10的内部，打气管95的一端延伸至储水区的内部且连通有圆形气囊91，圆形气囊91设置于储水区的内部，圆形气囊91的内部始终含有气体，圆形气囊91放置在储水区内部时，对安全气管93进行了密封，只有在圆形气囊91内部的气体含量超出圆形气囊91的最大值时，圆形气囊91内部的气体才通过安全阀92和安全气管93排出至泵盖10的外侧，输气管914的一端与密封区域连接，输气管914的另一端延伸至泵盖10的内部且与打气管95连通，泵盖10的外壁上开设有安全气管93，安全气管93与储水区和设备区连通。
44.限位杆98的一端固定连接有限位板，限位板的一侧与往复丝杆97的一端通过轴承转动连接，限位板的另一侧与打气管95固定连接，连接轴的一端与电机3的外壁通过轴承转动连接，圆形气囊91的外壁上设置有安全阀92，打气管95的另一端开设有第一透气孔，泵盖10的外壁上设置有第二透气孔，输气管914的外壁上设置有保护套913，保护套913起到保温
的目的，且输气管914的内部设置有单向阀门。
45.本实施中，通过防冻裂气囊机构9让密封区域内部的热量通过输气管914不断地转移至打气管95的内部，随着活塞杆96不断地往复运动将打气管95内部的热量不断地转移至圆形气囊91的内部，让圆形气囊91内部的空气始终保持热量，对储水区内部的水分进行热量传递，避免在低温环境储水区上冻，同时当水泵停止工作时，圆形气囊91的内部停止不断地打气，但圆形气囊91始终保持充盈状态，圆形气囊91的压缩体积大于储水区装满水结成冰所膨胀产生的体积，储水区内的水在低温环境下结冰而体积膨胀，圆形气囊91受到挤压，圆形气囊91内气体体积收缩而圆形气囊91内的内应力增大，从而吸收水体积膨胀而产生的内应力，使得储水区内部整体的内应力增加量变小，防冻裂气囊机构9起到保护储水区外壳的作用，避免储水区被损坏或胀破，圆形气囊91由弹性材料制成，有较强的缓冲能力，在冰融化体积缩小后，圆形气囊91可恢复原样，避免泵盖10的损坏；
46.水泵中的进水管7一般深入地下，冻伤的概率较低，水泵的储水区和出水管11经常发生冻裂，通过除冰机构8减少出水管11内壁上低温环境结的冰层，起到预防水泵冻裂的作用，通过防冻裂气囊机构9，圆形气囊91内部的空气始终保持热量，对储水区内部的水分进行热量传递，避免在低温环境储水区上冻，同时当水泵停止工作时，储水区内的水在低温环境下结冰而体积膨胀，圆形气囊91受到挤压，圆形气囊91由弹性材料制成，有较强的缓冲能力，在冰融化体积缩小后，圆形气囊91可恢复原样，避免泵盖10的损坏，两者共同起到了防护水泵冻裂的发生。
47.实施例三：
48.一种内置防冻裂气囊结构的水泵的工作方法，包括以下步骤：
49.步骤一，启动电机3，通过叶轮6不断地转动，将水从进水管7不断地输送至出水管11，水从冲击套管85不断地排出，并不断地冲击冲击扇82，冲击扇82转动带动螺纹杆84转动，螺纹杆84带动其外壁上的连接套87转动，连接套87转动带动若干组除冰组件86转动；
50.步骤二，除去出水管11内壁上的冰层时，除冰组件86中的套杆863随着连接套87转动，套杆863绕着出水管11转动带动放置板861转动，放置板861转动带动其外壁上的滚轮869与出水管11的内壁接触，当出水管11上的内壁上结冰时，滚轮869与出水管11内壁上的冰层抵触转动，出水管11内壁上的冰层抵触滚轮869，滚轮869受到挤压时挤压第二抵触板868，第二抵触板868受到第一限位轴867的限位让第一抵触板865一侧的除冰板866与出水管11的内壁接触，并不断地转动着完成对输出管内壁上冰层的刮除；
51.步骤三，当出水管11内壁上的冰层被清除干净时，弹簧片862推动第二抵触板868，让第二抵触板868快速复位，滚轮869再一次与出水管11的内壁接触，避免除冰板866对出水管11的内壁造成刮伤；
52.步骤四，电机3工作时，电机3带动泵轴4转动，且电机3在工作时产生热量，密封区域内部的热量通过输气管914不断地输送至打气管95的内部，此时第一传动轮910、第二传动轮911和传送带99之间相互配合通过泵轴4带动连接轴转动，连接轴带动往复丝杆97转动，往复丝杆97转动带动其外壁上的打气板912往复运动，打气板912往复运动时不断地带动活塞杆96往复运动，活塞杆96在打气管95的内部往复运动，不断地将通过输气管914输送的热量打到圆形气囊91的内部，圆形气囊91内部充满气体后，不断地变大，直到圆形气囊91内部的气体含量达到最大值时，气体通过安全阀92排出，并通过安全气管93转移至泵盖10
的外侧，此时打气管95持续对圆形气囊91内充气，气体在圆形气囊91内与储水区水交换热量后，并不断地从安全气管93排出；
53.步骤五，当水泵停止工作时，圆形气囊91的内部停止不断地打气，但圆形气囊91始终保持充盈状态，储水区内的水在低温环境下结冰而体积膨胀，圆形气囊91受到挤压，圆形气囊91的压缩体积大于储水区装满水结成冰所膨胀产生的体积，起到保护储水区外壳的作用，避免储水区被损坏或胀破。
54.本发明的工作过程及原理如下：
55.启动电机3，通过叶轮6不断地转动，将水从进水管7不断地输送至出水管11，水从冲击套管85不断地排出，并不断地冲击冲击扇82，冲击扇82转动带动螺纹杆84转动，螺纹杆84带动其外壁上的连接套87转动，连接套87转动带动若干组除冰组件86转动，除去出水管11内壁上的冰层；
56.电机3带动泵轴4转动，且电机3在工作时产生热量，密封区域内部的热量通过输气管914不断地输送至打气管95的内部，此时第一传动轮910、第二传动轮911和传送带99之间相互配合通过泵轴4带动连接轴转动，连接轴带动往复丝杆97转动，往复丝杆97转动带动其外壁上的打气板912往复运动，打气板912往复运动时不断地带动活塞杆96往复运动，不断地将通过输气管914输送的热量打到圆形气囊91的内部，当水泵停止工作时，圆形气囊91的内部停止不断地打气，但圆形气囊91始终保持充盈状态，储水区内的水在低温环境下结冰而体积膨胀，圆形气囊91受到挤压，圆形气囊91的压缩体积大于储水区装满水结成冰所膨胀产生的体积，起到保护储水区外壳的作用，避免储水区被损坏或胀破。
57.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。