井水氣壓供水器及其使用的方法

2023-08-12 20:17:41

專利名稱：井水氣壓供水器及其使用的方法
技術領域：
本發明涉及一種家用井井水氣壓給水裝置，尤其是由鋼製氣壓水罐，罐體固定裝置，管路系統及氣源設施組成的井水氣壓供水器。本發明還涉及該井水氣壓供水器使用的方法。
我國農村家用井是靠轆轤，手動泵，水塔或高位水箱供水。現有的氣壓給水設備可以代替水塔或者高位水箱，它由氣壓水罐，水泵機組，電控系統，氣體調節控制系統，管路系統及閥門儀表組成。其供水原理是氣壓水罐裡的水容由水泵向管道供水時同時提供，利用密封罐內空氣的可壓縮性來貯存和調節水量，具有自動控制管網水壓的能力，其中有用空氣壓縮機向氣壓水罐內補氣的，其補氣的目的是保持管網水壓一致。見《供水系統設計》P176-178北京，1995年4月水利部農村水利司，水利電力出版社。但是該技術目前一般局限於用水量較大的集體供水，有下列報導客觀地反映了目前農村的供水現狀「武漢市政協小康工作隊駐紮農村，4年來幫助駐地77個行政村建自來水塔(池)69個，打水井1520口」見《長江日報》98年3月24日，根據這一現狀，我國農村家用井須要改善目前的供水狀況。除了水塔以外，氣壓給水設備中的氣壓水罐，體積大，又有佔地面積等方面的原因，目前還不適於家用井供水，而且家用井情況複雜，井點多，分布廣，有的井深，有的高位取水，還有的處於無電力地區。為了解決家用井的供水現狀。
本發明的目的是提供一種結構簡單，使用方便的井水氣壓供水器；本發明還要提供一種該井水氣壓供水器使用的方法，使其供水有高度、有水壓。
為達到上述目的，本發明井水氣壓供水器由氣壓水罐，罐體固定裝置，管路系統及氣源設施組成，在氣壓水罐的底部開設有自動進水口，而在氣壓水罐的頂部開設的孔口連接管路系統排氣管，供水管和進氣管，其中供水管的入水口設在氣壓水罐內最低水位處，進氣管連接氣源設施。
本發明的井水氣壓供水器使用的方法，包括下述幾個步驟，先用罐體固定裝置將上述氣壓水罐潛置於水下，排氣管的出氣口露出水面，為使罐內自動進水首先開啟排氣管，使氣壓水罐內洩壓，排氣，在水深壓強的作用下，罐體上的自動進水口，自動開啟，使罐內自動進水，罐內水滿，自動進水口自動關閉，為使供水有高度、有水壓，關閉排氣管密閉罐體後，再開啟進氣管，開啟氣源，工作壓縮氣經進氣管向密閉的氣壓水罐內不斷進氣、利用水的不可壓縮性和流動性、綜合運用了玻意耳定律在罐內進行氣水置換，被置換出的水容經供水管不斷排出，直至罐內最低水位處，然後再進行下一輪供水過程。
上述氣壓水罐底部開設自動進水口，而在罐體頂部開設的孔口連接供水管和進排氣管，供水管的入水口設在罐內最低水位處，排氣管連接由控氣板和小型貯氣罐組成的氣源，並在該管道上引出一個排氣截止閥，由罐體支撐和擋沙盤組成的罐體固定裝置能將氣壓水罐潛置固定於水下。
該氣壓水罐底部開設有自動進水口，罐體頂部開設的三個孔口首先各自聯接一套由扳手旋塞閥和套管伸縮器串接而成的套件，在套件上再分別聯接供水管，排氣管和進氣管，供水管的入水口設在罐內最低水位處，進氣管連接空氣壓縮機；由緩衝墊，限位擋塊，閥件換向凹槽檔塊和方框形固定支架組成的罐體固定裝置，將氣壓水罐限制在固定支架上的緩衝墊與限位擋塊之間，罐體頂部安裝的三個扳手旋塞閥其換向扳手均置於固定支架上的各自對應的三個閥件換向凹槽擋塊的凹槽內，將固定支架固定在水下時，氣壓水罐也被潛置於水下。
氣源設施採用空氣壓縮機或者由小型貯氣罐和控氣板組成的氣源，小型貯氣罐的充氣可以用空氣壓縮機，還可以經控氣板人工打氣筒為其充氣。
該氣壓水罐底部開設的自動進水口，是在罐體上開設的孔口焊接進水口凸緣，在該凸緣的罐體內腔一側，復蓋一能開合的活動蓋板，活動蓋板與進水口凸緣的接觸面為錐形密封面。
由於上述解決方案，採用氣壓水罐潛置水下，而使罐內自動進水，省去了一系列取水設備，使結構簡單。作氣源的小型貯氣罐還可採用控氣板人工為其充氣，使本發明的井水氣壓供水器除能用於一般家用井外，還可用於震後臨時應急供水。所用空氣壓縮機作氣源為裝置自動控制供水創造了條件，由於採用玻意耳定律進行氣水置換方式供水，如給裝置再配以中、高壓空氣壓縮機作氣源，可解決高位工作人員的給水問題，如地處長江邊某航道監測站建在高處，婦女們一連工作數日不下山，僅靠上班時在山下500米處的小溪背水上山。
下面給合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明

圖1是本發明井水氣壓供水器第一個實施方式手動控制給水原理圖。
圖2是本發明井水氣壓供水器第二個實施方式半自動控制給水原理圖。
圖3是圖1實施方式中所示放大圖II的結構示意圖。
圖4是圖1和圖2共同所示放大圖I的結構示意圖。
圖1所示井水氣壓供水器其氣壓水罐5在底部開設安裝有自動進水口6，而在罐頂開設的孔口連接有出水管8和進排氣管4、出水管8的入水口設在氣壓水罐5內的最低水位處，進排氣管4連接由控氣板2和小型貯氣罐1組成的氣源，為了一管多用還在進排氣管4上引出一個排氣截止閥3，由擋沙盤7和罐體固定支撐9組成的罐體固定裝置能將氣壓水罐5潛置固定於水下，擋沙盤7置於罐體和井底之間，杆狀、另一端為活絞的固定支撐9以井壁為支撐點，將罐體固定。
圖2所示井水氣壓供水器其氣壓水罐5底部開設安裝有自動進水口6，而在罐頂開設的三個孔口首先各自連接由扳手旋塞閥3和套管伸縮器7串接而成的套件，在該套件上再分別連接進氣管2，排氣管4和出水管8。出水管8與罐內入水管11連通，其入水口設在最低水位處，進氣管2連接氣源空氣壓縮機1。方框形固定支架9將氣壓水罐5限制在該支架上的限位擋塊12與緩衝墊10之間，三個閥件換向凹槽擋塊13則固定在固定支架9的上端，安裝在氣壓水罐5頂部的三個扳手旋塞閥3其各自的扳手換向杆均置於各自對應的閥件換向凹槽擋塊13的凹槽內。當氣壓水罐5空罐上浮時，經凹槽撥動板手換向杆，使三個扳手旋塞閥3同時換向而使排氣管4開啟，出水管8和進氣管2關閉，反之在氣壓水罐5水滿下沉時，排氣管4關閉，出水管8和進水管2開啟。
圖3是圖1實施方式中放大圖II控氣板2的結構示意圖。在鋼質矩形板體II-7上，二短邊端面各有一個孔口，分別聯接進氣口II-1，出氣口II-4，而在板體II-7內，進氣口II-1的盲孔和出氣口II-4的盲孔是二條相向，軸線平行的盲孔，被出氣口旋組II-2所用孔垂直貫穿聯通，出氣口旋紐II-2為螺旋升降式，可調節出氣口II-4的氣體流量，安裝在靠近該出氣口II-4的盲孔一側的長邊端面上，在該長邊端面上還安裝了工作氣壓力表II-3並與出氣口II-4的盲孔連通。在板體II-7的另一長邊端面安裝並與進氣口II-1的盲孔連通的有氣源壓力表II-5和二隻人工充氣氣門芯II-6。該控氣板的進氣口II-1可直接連接在小型貯氣罐1的角閥上。
圖4是圖1和圖2實施方式共同所示放大圖I自動進水口6的結構示意圖。進水口凸緣I-1被焊接在氣壓水罐5底部罐體I-2上，活動蓋板I-3被定位螺栓I-4限制在進水口凸緣I-1上，兩者之間的接觸面為能開合的錐形密封面，活動蓋板I-3被置於氣壓水罐5內腔一側。
圖1、圖2實施的井水氣壓供水器，其使用的方法採用如下步驟1)首先將氣壓水罐5潛置於水下，使排氣口露出水面。在圖1實施方式中由擋沙盤7和罐體支撐9組成的罐體固定裝置將氣壓水罐5潛置固定於水下。在圖2實施方式中由固定支架9，緩衝墊10，限位擋塊12和閥件換向凹槽擋塊13組成的罐體固定裝置將氣壓水罐5潛置限制於水下，固定支架9則固定於水下。
2)開啟排氣管使氣壓水罐5內洩壓，並與大氣壓相通。在圖1實施方式中關閉小型貯氣罐1後，開啟排氣截止閥3，氣壓水罐5罐內的壓縮空氣經進排氣管4，經排氣截止閥3排出，並使罐內經此與大氣壓相通。在圖2實施方式中氣壓水罐5空罐上浮，經閥件換向凹槽擋塊13的凹槽撥動，扳手旋塞閥3的扳手使三個扳手旋塞閥3同時換向，此時出水管8和進氣管2關閉，排氣管4開通而使氣壓水罐5洩壓與大氣壓相通。
3)在水深壓強的作用下，氣壓水罐5底部開設的自動進水口6自動開啟，罐內進水。
在圖4所示的自動進水口結構，由於活動蓋板I-3被裝置在氣壓水罐5內腔一側，活動蓋板I-3外側壓力大於內側壓力而產生位移，被開啟使罐內自動進水。活動蓋板I-3內外兩側壓力消失，罐內水滿而自動復位關閉罐體。
4)關閉排氣管，密閉貯滿水的氣壓水罐5。
在圖1實施方式中只需關閉排氣截止閥3，裝置呈供水狀態。在圖2實施方式中氣壓水罐5罐內水滿，罐體自重而下沉，經閥件換向凹槽擋塊13凹槽撥動換向扳手，使三個扳手旋塞閥3同時換向，使排氣管4關閉，出水管8和進氣管2開啟，裝置呈供水狀態。
5)開啟氣源，以壓縮空氣作動力不斷向密閉的貯滿水的氣壓水罐5內輸入，採用氣水置換的方式使罐內被置換的水容積經出水管8全部排出，直至罐內最低水位處。
在圖1所示方式中，開啟小型貯氣罐1，再調旋圖3所示控氣板2上的出氣口旋組II-2，工作壓縮氣經進排氣管4，進入氣壓水罐5，水經出水管8排出。在圖2所示方式中開啟空氣壓縮機1，壓縮空氣經進氣管2，套管伸縮器7，扳手旋塞閥3進入氣壓水罐5內，而被置換出的水容積經另一套扳手旋塞閥3，套管伸縮器7，經出水管8不斷排出。
6)該井水氣壓供水器採用氣水置換方式供水，綜合運用了玻意耳定律，在所用的空氣壓縮機和小型貯氣罐二種氣源，有下列氣水置換公式支持。
根據出水管8的垂直高h，確定支持水柱高h的工作壓縮氣的壓強P2p2＝h.dd水的比重空氣壓縮機作氣源P1P2=V2V1]]>P1＞P2P1空壓機額定輸出氣體壓強；V1空壓機單位時間帶P1壓強的排氣量；V2單位時間裡被置換的水容積。小型貯氣罐作氣源。P1P2=V2+V1V1]]>P1＞2P2
P1氣源氣體壓強V1小型貯氣罐容積；V2氣源所能置換出的水容積。
在圖1實施方式中小型貯氣罐1，在實際中採用YSP-15型液化石油氣新網瓶，其參數是水壓測驗2.4Mpa，氣密1.6Mpa，容積35L，直徑Φ300，高500，下面簡單介紹通過控氣板人工為其充氣供水的情況，如用打氣筒Φ38，充氣頻率40次/分，活塞往復高250mm/次，則鋼瓶氣源壓強至0.4Mpa時，用時13分鐘，升至0.6Mpa時，用時19分鐘，如二隻打氣筒同時充氣，用時減半。再根據上述置換公式，如供水高度在10M，則氣源0.4Mpa，供水52L。0.6Mpa，供水87L。空壓機為鋼瓶充氣至1.6Mpa時則供水262L，因此在有條件的地方，最好以人工充氣供水為輔助用法。另外，圖1實施方式中的氣壓水罐5，也採用YSP-15型液化石油氣鋼瓶改制，主要考慮一般家用井的井徑大於Φ300，也使裝置輕便實用。
權利要求
1.一種井水氣壓供水器，由氣壓水罐，罐體固定支撐，小型貯氣罐組成，其特徵在於；氣壓水罐(5)罐體頂部開設的二孔口分別連接出水管(8)和進排氣管(4)，出水管(8)的入水口設在氣壓水罐(5)內的最低水位處，而進排氣管(4)連接由控氣板(2)和小型貯氣罐(1)組成的氣源，在進排氣管(4)上引接出一個排氣截止閥(3)，杆狀固定支撐(9)一端為活絞被固定在氣壓水罐(5)的罐體上，氣壓水罐(5)底部開設安裝有自動進水口(6)。
2.根據權利要求1所述的井水氣壓供水器，其特徵在於，該自動進水口(6)的進水口凸緣(I-1)焊接在氣壓水罐(5)的罐體(I-2)上，活動蓋板(I-3)與進水口凸緣(I-1)的接觸面為兩開合的錐形密封面，活動蓋板(I-3)被安裝在氣壓水罐(5)內腔一側，並被定位螺栓(I-4)所限制。
3.一種井水氣壓供水器，由氣壓水罐，罐體固定支架，空氣壓縮機組成，其特徵在於，氣壓水罐(5)罐體頂部開設的三個孔口與各自連通的進氣管(2)，排氣管(4)和出水管8之間再各自串接一套由扳手旋塞閥(3)和套管伸縮器(7)串接而成的套件，罐內入水管(11)的入水口設在最低水位處，並與出水管(8)連通，進氣管(2)連接空氣壓縮機(1)，氣壓水罐(5)被限制在方框形罐體固定支架(9)上的限位擋塊(12)與緩衝墊(10)之間，三個扳手旋塞閥(3)安裝在氣壓水罐(5)頂部，而三個閥件換向凹槽擋塊(13)均固定在罐體固定支架(9)的上端，三個扳手旋塞閥(3)各自的扳手均置於相對應的閥件換向凹槽擋塊(13)的凹槽內，氣壓水罐(5)底部開設安裝有自動進水口(6)。
4.根據權利要求3所述的井水氣壓供水器，其特徵在於，該自動進水口(6)的進水口凸緣(I-1)焊接在氣壓水罐(5)的罐體(I-2)上，活動蓋板(I-3)與進水口凸緣(I-1)的接觸面為兩開合的錐形密封面，活動蓋板(I-3)被安裝在氣壓水罐(5)內腔一側，並被定位螺栓(I-4)所限制。
5.一種權利要求1.2.3.4所述井水氣壓供水器使用的方法，它包括將氣壓水罐潛置水下，罐內洩壓排氣，罐內自動進水，密閉罐體，罐內充氣進行氣水置換方式供水，以及綜合運用玻意耳定律的公式。1)所說將氣壓水罐(5)潛置於水下，是將氣壓水罐(5)限制在罐體固定裝置上，再將罐體固定裝置固定於水下，同時將排氣口露出水面。2)所說罐內洩壓排氣，只是開啟氣壓水罐(5)上的排氣管，使罐內與大氣壓相通。3)所說罐內自動進水，是利用水深壓強在氣壓水罐(5)上的自動進水口(6)處產生壓力差，使活動蓋板(I-3)在罐內壓力小於罐外壓力時，產生移位而使罐內自動進水。4)所說密閉罐體是在罐內水滿以後關閉氣壓水罐(5)上的排氣管，同時自動進水口(6)處內外壓力差消失，活動蓋板(I-3)自重而復位，自動進水口(6)自動關閉。5)所說向罐內充氣置換供水是用壓縮空氣作動力，開啟氣源，開啟供氣管不斷向氣壓水罐(5)內輸入壓縮空氣，使罐內被置換出的水容積經出水管(8)不斷排出，直至罐內最低水位處。6)綜合運用玻意耳定律根據所用空氣壓縮機和小型貯氣罐二種氣源，所用下列氣水置換公式，首先根據出水管(8)的垂直高h，確定支持水柱高h的工作壓縮氣的壓強P2。P2＝h.d d水的比重空氣壓縮機作氣源P1P2=V2V1]]>P1＞P2P1空壓機額定輸出氣體壓強；V1空壓機單位時間帶P1壓強的排氣量；V2單位時間裡被置換的水容積。小型貯氣罐作氣源。P1P2=V2+V1V1]]>P1＞2P2P1氣源氣體壓強V1小型貯氣罐容積；V2氣源所能置換出的水容積。
全文摘要
本發明涉及一種井水氣壓供水器及其使用方法,井水氣壓供水器主要由氣壓水罐(5)和小型貯氣罐(1)組成,兩者之間連接進排氣管(4),該管在串接控氣板(2)後引出排氣截止閥(3)。使用方法步驟是,固定支撐(9)將氣壓水罐(5)潛置固定於水下,開啟,關閉排氣截止閥(3)使氣壓水罐(5)內完成洩壓,自動進水口(6)自動開啟進水,密閉罐體後,開啟小型貯氣罐(1),壓縮氣經進排氣管(4)進入罐內進行氣水置換方式供水,置換出的水容積經出水管(8)排出。
文檔編號B67D7/72GK1208014SQ9812160
公開日1999年2月17日 申請日期1998年9月17日 優先權日1998年9月17日
發明者魏春 申請人:魏春