氣動循環式泵及風力谷電儲能氣動循環式泵水系統的製作方法
2023-09-14 18:52:25
氣動循環式泵及風力谷電儲能氣動循環式泵水系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種氣動彈簧儲能循環式泵及風力谷電氣動彈簧儲能循環式泵水系統，屬於潛水泵【技術領域】。氣動彈簧儲能循環式泵至少包括兩級級聯的用壓縮空氣驅動的氣動彈簧泵，第一級氣動彈簧泵連接壓縮空氣源，前一級氣動彈簧泵排出的壓縮空氣用於驅動後一級氣動彈簧泵。本實用新型提供的氣動彈簧儲能循環式泵結構簡單，可以循環使用輸入的壓縮空氣，所以它高效節能、持久耐用，同時，泵體具有自吸水功能，可以代替傳統的潛水泵和離心泵，應用於需要抽水的地方。
【專利說明】氣動循環式泵及風力谷電儲能氣動循環式泵水系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種氣動循環式泵及風力谷電儲能氣動循環式泵水系統，屬於潛水泵【技術領域】。
【背景技術】
[0002]傳統的潛水泵、離心泵是用電機旋轉來驅動葉輪產生離心力把水抽高，效率低、容易壞。所以行業內規定潛水泵運轉2000小時左右，就要維護檢修，費事費力。特別是在一些需要防爆的環境，或是石油化工方面的應用，都受到一定的制約。
[0003]為克服上述技術問題，本發明人於2011年向國家知識產權局提出了發明名稱為「一種氣囊式高壓泵水裝置及其製作方法」的發明專利申請，其申請號是201110097755.4，但是該發明在製作和應用的過程中發現了一些缺陷:
[0004]第一:氣囊壁設計太薄，不耐用，容易壞，沒有收縮功能，不能儲能；
[0005]第二:設計的泵體是單一的，不能循環做功，造成了氣能浪費；
[0006]第三:設計的泵體沒有自吸功能，要靠水自身的壓力被動進水；
[0007]第四:控制方面，用流量開關和氣動換向閥控制，過程複雜，不靈活；
[0008]第五:沒有設計利用晚間的低谷電存儲壓縮空氣來供給氣動泵做功，沒有風的時候不能抽水。
【發明內容】
[0009]為克服現有技術中存在的缺點，本實用新型的發明目是提供了一種氣動循環式泵及風力谷電儲能氣動循環式泵水系統。其可以利用壓縮空氣進行循環做功，將水泵壓到高處。
[0010]為實現所述發明目的，本實用新型的一方面提供一種氣動循環式泵，其包括至少兩級級聯的用壓縮空氣驅動的氣動泵，第一級氣動泵連接壓縮氣源，前一級氣動泵排出的壓縮氣體用於驅動後一級。
[0011 ] 優選地，每一級氣動泵包括兩個容器和兩個換向閥，其中，每個容器的上端設置有插入容器內的通氣管，每個容器的底部設置有單向進水閥；每個容器還設置有出水管，出水管處設置有單向排水閥；換向閥的充氣埠與一個容器的通氣管相連通、進氣埠與氣源連通、排氣埠與外界相連或者通過總管路與下一級的氣動泵的一個換向閥的進氣埠相連；兩個換向閥按時分復用的方式換向。
[0012]優選地，每一級氣動泵的兩個容器的容積均相同。
[0013]優選地，換向閥為二位三通電磁換向閥。
[0014]優選地，所有容器上下垂直設置或者左右並列設置。
[0015]為實現所述發明目的，本實用新型的另一方面提供一種風力谷電儲能氣動循環式泵水系統，其包括用於將空氣進行壓縮的風力空氣壓縮機或者將空氣進行壓縮的電力空氣壓縮機以及用於存儲壓縮空氣的儲氣容器，還包括如上任一所述的氣動循環式泵，所述氣動循環式泵利用儲氣容器所存儲的壓縮空氣進行驅動。
[0016]與現有技術相比，本實用新型提供的氣動循環式泵因為沒有旋轉部分，不需要像傳統的潛水電泵和離心泵那樣要密封、絕緣等，並且可以循環使用輸入的壓縮空氣，所以它高效節能、持久耐用，可以代替傳統的潛水泵和離心泵，應用於需要抽水的地方。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型提供的風力谷電儲能氣動循環式泵水系統的示意圖；
[0018]圖2是本實用新型在開始時段PLC提供的脈衝信號；
[0019]圖3是本實用新型在工作時段PLC提供的脈衝信號。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖詳細說明本實用新型。相同的附圖標記表示相同的部件。
[0021]圖1是本實用新型提供的風力谷電儲能氣動循環式泵水系統的示意圖。如圖1所示，風力谷電儲能氣動循環式泵水系統包括用於將空氣進行壓縮的風力空氣壓縮機或者將空氣進行壓縮的電力空氣壓縮機以及用於存儲壓縮空氣的儲氣容器，還包括氣動循環式泵，所述氣動循環式泵利用儲氣容器所存儲的壓縮空氣進行驅動。氣動循環式泵包括第一級氣動泵，所述第一級氣動泵包括:第一容器1、與第一容器彼此獨立且容積相同的第二容器2、第一換向閥21和第二換向閥22,其中,所述第一容器I的上端設置有插入第一容器內的第一通氣管13，所述第一容器的底部設置有第一單向進水閥5 ;第一容器還設置有第一出水管17，第一出水管處設置有第一單向排水閥9 ;所述第二容器2的上端設置有插入第二容器內的第二通氣管14，所述第二容器的底部設置有第二單向進水閥6;第二容器還設置有第二出水管18，第二出水管處設置有第二單向排水閥10。第一換向閥21的充氣埠 34與第一通氣管13相連通，進氣埠 35與氣源連通，排氣埠 36與總管路43連通；第二換向閥22的充氣埠 33與第二通氣管14相連通，進氣埠 37與氣源連通，排氣埠 38與總管路43連通。第一換向閥和第二換向閥交替換向工作。出水管17和18最終匯成一路接入總出水管26。本實施例中，將第一容器和第二容器設置成上下結構，使第二容器位於第一容器的正上方，為使它們在垂直的一條直線上，使插入到第一容器的出水管17沿縱向穿過第二容器，第二單向排水閥9設置在第二容器的上端。儲氣罐47通過總閥門46和減壓閥45分別連接到第一換向閥21和第二換向閥22的進氣埠。出水管17穿過第一容器的地方以及穿過第二容器的地方要與容器壁進行焊接處理，出水管18穿過第二容器的地方要與容器壁進行焊接處理以防止漏水或者漏氣。
[0022]空氣壓縮機48將空氣壓縮成高壓空氣並通過管路49存儲在儲氣罐47 (也可以是地下儲氣洞)中，空氣壓縮機48可以是風力空氣壓縮機，也可以是電力空氣壓縮機，S卩，所述壓縮空氣可以利用風力通過風力空氣壓縮機進行壓縮並存儲於儲氣容器中；還可以通過晚上的谷電利用空氣壓縮機進行壓縮並存儲於存儲容器中，也可以是二者的結合。還可以是以用其它方式將空氣壓縮並存儲於存儲容器中，以供使用。
[0023]氣動循環式泵還包括第二級氣動泵，第二級泵包括第三容器3、與第三容器彼此獨立且容積相同的第四容器4、第三換向閥23和第四換向閥24，其中，所述第三容器的上端設置有插入第三容器內的第三通氣管15，所述第三容器的底部設置有第三單向進水閥7 ;第三容器還設置有第三出水管19，第三出水管處設置有第三單向排水閥11 ;所述第四容器的上端設置有插入第四容器內的第四通氣管16，所述第四容器的底部設置有第四單向進水閥8 ;第四容器還設置有第四出水管20，第四出水管處設置有第四單向排水閥12 ;第三換向閥的充氣埠 32與第三通氣管相連通，進氣埠 39與總管路43相連，排氣埠 40與外界相連，如果還包括下一級，則還可以通過總管路與連接到下一級氣動泵的一個換向閥的進氣埠。第四換向閥的充氣埠 31與第四通氣管16相連通，進氣埠 41與總管路43相連，排氣埠 42與外界相連，如果還包括下一級，則還可以通過總管路與連接到下一級氣動泵的一個換向閥的進氣埠。第三換向閥和第四換向閥交替換向工作。出水管11和12最終匯成一路接入總出水管26，總出水管26安裝在第三容器和第四容器的一側。本實施例中，將第三容器和第四容器設置成上下結構，第四容器位於第三容器的正上方，第三容器位於第二容器的正上方，使第二容器位於第一容器的正上方，為使它們在垂直的一條直線上，使插入到第三容器的出水管19沿縱向穿過第四容器，第三單向排水閥11設置在第四容器的上端。出水管19穿過第三容器的地方以及穿過第四容器的地方要與容器壁進行焊接處理，出水管20穿過第四容器的地方要與容器壁進行焊接處理以防止漏水或者漏氣。
[0024]第一、第二、第三和第四換向閥均為二位三通電磁換向閥，它們分別由PLC 27的四個控制端28、29、30和25進行控制。
[0025]PLC 27採用時分復用的方式控制每一級潛水泵的工作狀態，具體的工作過程如下:
[0026]開始時，儲氣罐47關閉。PLC 27分別通過四個控制端28、29、30和25給第一換向閥21、第二換向閥22、第三換向閥23和第四換向閥24提供如圖2所示的控制信號，其中，
h和h的脈衝波形相同，分別由控制端28和25提伊 和％的脈衝波形相同，分別由控
制端29和30提供。在O ~ %內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和排氣埠
接通；第二換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和進氣埠接通，此時段，第一容器依次通過第一氣管13、第一換向閥21的充氣埠 34、第一換向閥21的排氣埠 36、總管路43、第三換向閥的進氣埠 39、充氣埠 32、第三氣管15與第三容器3連通，隨著泵體的下沉，「水」通過第一容器I底部的第一單向進水閥5進入到第一容器1，第一容器I裡面的空氣隨著不斷升高的「水」的擠壓進入到第三容器3。第一容器和第三容器相當於兩個連通的密閉容器，由於空氣的壓強，水並沒有充滿第一容器。
[0027]在％~%內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和進氣埠接通；第二
換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和排氣埠接通，此時段，第二容器2依次通過第二氣管14、第二換向閥22的充氣埠 33、第二換向閥22的排氣埠 38、總管路43、第四換向閥24的進氣埠 41、第四換向閥24的充氣埠 31、第四氣管16與第四容器4連通，隨著泵體的下沉，「水」通過第二容器2底部的第二單向進水閥6進入到第二容器2，第二容器2裡面的空氣隨著不斷升高的「水」的擠壓進入到第四容器4。第二容器和第四容器相當於兩個連通的密閉容器，由於空氣的壓強，水並沒有充滿第二容器。此時段，第三容器內的部分空氣經第三換向閥23的排氣埠排放到外界。
[0028]在%-'3%內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和排氣埠接通；第二換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和進氣埠接通。此時段，第一容器依次通過第一氣管13、第一換向閥21的充氣埠 34、第一換向閥21的排氣埠 36、總管路43、第三換向閥的進氣埠 39、第三換向閥的充氣埠 32、第三氣管15與第三容器連通。由於水的壓力，第三容器3的單向進水閥7打開，水充入第三容器，但此時第一容器和第三容器相當於兩個連通的密閉容器，由於容器內空氣的壓強，第一和第三容器並沒有充滿水。此時段，第四容器內的部分空氣經第四換向閥24的排氣埠排放到外界。
[0029]在~ 內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和進氣埠接通；第二 換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和排氣埠接通，此時段，第二容器2依次通過第二氣管14、第二換向閥22的充氣埠 33、第二換向閥22的排氣埠 38、總管路43、第四換向閥24的進氣埠 41、充氣埠 31、第四氣管16與第四容器4連通。由於水的壓力，第四容器4的單向進水閥門8都打開，水充入第四容器，但此時第二容器和第四容器相當於兩個連通的密閉容器，由於容器內空氣的壓強，第二容器和第四容器並沒有充滿水。此時段，第三容器內的部分空氣經第三換向閥23的排氣埠排放到外界。
[0030]至此，四個容器都浸入水中。如果此時，泵體繼續沿水的深度方向下移，四個容器下端的四個單向進水閥均打開，與外界沒連通的容器內的空氣被壓縮，與外界連通的容器中的空氣排放到外界。
[0031]在內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和排氣埠接通；第二
換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和進氣埠接通。此時段，第一容器依次通過第一氣管13、第一換向閥21的充氣埠 34、第一換向閥21的排氣埠 36、總管路43、第三換向閥的進氣埠 39、充氣埠 32、第三氣管15與第三容器連通。但此時第一容器和第三容器相當於兩個連通的密閉容器。第四容器內的部分空氣經第四換向閥24的排氣埠 42排放到外界。
[0032]在5?-3?內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和進氣埠接通；第
二換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和排氣埠接通，此時段，第二容器2依次通過第二氣管14、第二換向閥22的充氣埠 33、第二換向閥22的排氣埠 38、總管路43、第四換向閥24的進氣埠 41、充氣埠 31、第四氣管16與第四容器4連通。但此時第二容器和第四容器相當於兩個連通的密閉容器，第三容器內的部分空氣經第三換向閥23的排氣埠 40排放到外界。
[0033]多次重複時段的過程，四個容器均滿了水。而後打開總閥門46，調節好減
壓閥45，接入壓縮空氣。PLC27將圖2所示的控制信號延遲%\得到如圖3所示的信號，而
後分別通過四個控制端28、29、30和25給第一換向閥21、第二換向閥22、第三換向閥23和第四換向閥24施加。
[0034]在O~內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和進氣埠接通；第二
換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和排氣埠接通，此時段，儲氣罐依次通過總閥門46、減壓閥45、第一換向閥21的進氣埠 35、第一換向閥21的充氣埠 34、第一氣管13與第一容器I連通，第一容器內的「水」受壓縮空氣的擠壓關閉第一單向進水閥5，打開第一單向排水閥9從第一排水管17泵到總水管26中。
[0035]在T/4% ~ T/2%內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和排氣埠接通；第
二換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和進氣埠接通，此時段，第一容器依次通過第一氣管13、第一換向閥21的充氣埠 34、第一換向閥21的排氣埠 36、總管路43、第三換向閥的進氣埠 39、充氣埠 32、第三氣管15與第三容器連通，第一容器I裡面的壓縮空氣進入到三容器，第三容器內的「水」受壓縮空氣的擠壓關閉第三單向進水閥7，打開第三單向排水閥11從第三排水管11泵到總水管26中，同時，第一容器I底部的第一單向進水閥5打開，水又充入第一容器I。另外，儲氣罐依次通過總閥門46、減壓閥45、第二換向閥22的進氣埠 37、第二換向閥22的充氣埠 33、第二氣管14與第二容器2連通，第二容器內的「水」受壓縮空氣的擠壓關閉第二單向進水閥6，打開第二單向排水閥10從第二排水管18也泵到總水管26中。
[0036]在％-3?內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和進氣埠接通；第
二換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和排氣埠接通，此時段，第二容器依次通過第二通氣管14、第二換向閥22的充氣埠 37、第二換向閥22的排氣埠 38、總管路43、第四換向閥的進氣埠 41、充氣埠 31、第四氣管16與第四容器連通，第二容器2裡面的壓縮空氣進入到四容器，第四容器內的「水」受壓縮空氣的擠壓打開第四單向排水閥12從第四排水管20泵到總水管26中，同時，第二容器2底部的第二單向進水閥6打開，水又充入第二容器2。另外，儲氣罐依次通過總閥門46、減壓閥45、第一換向閥21的進氣埠 35、第一換向閥21的充氣埠 34、第一氣管13與第一容器I連通，第一容器內的「水」受壓縮空氣的擠壓關閉第一單向進水閥5，打開第一單向排水閥9從第一排水管17泵到總水管26中。第三容器3內的壓縮空氣依次通過第一氣管15、第三換向閥的充氣埠 32、第三換向閥的排氣埠 40排放取外界，第三容器3底部的第三單向進水閥7打開，水充入第三容器3。
[0037]在內，第一換向閥21和第四換向閥24的充氣埠和排氣埠接通；第二
換向閥22和第三換向閥23的充氣埠和進氣埠接通，此時段，第一容器依次通過第一氣管13、第一換向閥21的充氣埠 34、第一換向閥21的排氣埠 36、總管路43、第三換向閥的進氣埠 39、充氣埠 32、第三氣管15與第三容器連通，第一容器I裡面的壓縮空氣進入到三容器，第三容器內的「水」受壓縮空氣的擠壓閉第三單向進水閥7，打開第三單向排水閥11從第三排水管11泵到總水管26中。同時，第一容器I底部的第一單向進水閥5打開，水又充入第一容器I。儲氣罐依次通過總閥門46、減壓閥45、第二換向閥22的進氣埠37、第二換向閥22的充氣埠 33、第二氣管14與第二容器2連通，第二容器內的「水」受壓縮空氣的擠壓閉第二單向進水閥6，打開第二單向排水閥I從第二排水管18也泵到總水管26中。第四容器4內的壓縮空氣依次通過第四氣管16、第四換向閥的充氣埠 31、第四換向閥的排氣埠 42排放取外界，第四容器4底部的第三單向進水閥8打開，水充入第四容器4。
[0038]此後，重複~T時段的過程，水就不斷地通過總水管26泵到高處。[0039]另外，本實施例雖然以氣動循環式泵具有兩級，每級具有兩個容器的情況進行了說明，但是，按照本實用新型的構思，氣動循環式泵還可以具有η級，其中《 2 2且為整數，每級可以具有w個容器，其中。其基本原理是:利用水的壓強和壓縮空氣的壓強來控制多級容器內水充入和排出，使多級容積相同的容器沿垂直方向設置成一列或者沿左右方向設置成一排並級聯連接，給第一級的容器充壓縮空氣，第一級容器內的水受壓縮空氣的擠壓泵到高處，而後使第一級容器內的壓縮空氣充入第二級的容器，第二級容器內的水受壓縮空氣的擠壓泵到高處，同時第一級容器內再次充入水；使第二級容器內的壓縮空氣充入第三級的容器，第三級容器內的水受壓縮空氣的擠壓泵到高處，同時第二級容器內再次充入水。使本級容器內的壓縮空氣充入下一級的容器時，下一級容器內的水受壓縮空氣的擠壓泵到高處，同時本級容器也再次充入了水。
[0040]以上就是這種氣動泵的結構和工作過程，因為沒有旋轉部分、沒有易損部件、並且形狀多變、可大可小，可以適用於各種惡劣環境，傳統潛水泵和離心泵的所有缺陷，都迎刃而解，再也不需要擔心絕緣、漏電、防爆、防鏽、軸承易損、汙染水源等諸多問題。
[0041]雖然以上已結合附圖對本實用新型作了詳盡說明，但本領域技術人員應當認識至IJ，在沒有脫離本實用新型構思的前提下，任何基於本實用新型作出的改進和變換仍然屬於本實用新型保護範圍內的內容。
【權利要求】
1.一種氣動循環式泵，其特徵在於，其包括至少兩級級聯的用壓縮空氣驅動的氣動泵，第一級氣動泵連接壓縮氣源，前一級氣動泵排出的壓縮氣體用於驅動後一級氣動泵。
2.根據權利要求1所述的氣動循環式泵，其特徵在於，每一級氣動泵包括兩個容器和兩個換向閥，其中，每個容器的上端設置有插入容器內的通氣管，每個容器的底部設置有單向進水閥；每個容器還設置有出水管，出水管處設置有單向排水閥；換向閥的充氣埠與一個容器的通氣管相連通、進氣埠與氣源連通、排氣埠與外界相連或者通過總管路與下一級的氣動泵的一個換向閥的進氣埠相連；兩個換向閥按時分復用的方式換向。
3.根據權利要求2所述的氣動循環式泵，其特徵在於，每一級氣動泵的兩個容器的容積均相同。
4.根據權利要求3所述的氣動循環式泵，其特徵在於，換向閥為二位三通電磁換向閥。
5.根據權利要求4所述的氣動循環式泵，其特徵在於，所有容器上下垂直設置或者左右並列設置。
6.一種風力谷電儲能氣動循環式泵水系統，其包括用於將空氣進行壓縮的風力空氣壓縮機或者將空氣進行壓縮的電力空氣壓縮機以及用於存儲壓縮空氣的儲氣容器，其特徵在於，還包括如權利要求1-5任一所述的氣動循環式泵，所述氣動循環式泵利用儲氣容器所存儲的壓縮空氣進行驅動。
【文檔編號】F04F1/02GK203476840SQ201320555773
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年9月9日 優先權日:2013年9月9日
【發明者】劉典軍 申請人:青島格蘭德新能源有限公司