一種氣壓揚水泵及泵組的製作方法

2023-05-09 22:14:11 1

專利名稱：一種氣壓揚水泵及泵組的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及氣壓揚水技術領域，特別涉及一種氣壓揚水泵及泵組。
背景技術：
氣壓揚水泵是通過氣壓推動進入上水管中的水實現高效揚水，其用於提水或農業灌溉等領域，主要用於深井提水。由於水管中的水摻雜著氣，所以在同樣氣壓條件下比普通揚水泵的揚程高。中國專利文獻201220029975. 3公開了一種氣壓揚水泵，其包括箱體、排氣調節閥、控制進氣閥和出水管，箱體內部被分成兩筒體，兩所述筒體上分別設有進水閥、排氣調節閥、控制進氣閥和出水管，其中一筒體內的出水管的進水口位置低於另一筒體內出水管的進水口位置，兩筒體的出水管匯合形成一排水總管，所述排水總管的充水量大於等於進水口位置較高的所述出水管所在筒體一次所能排出的最大水量；兩排氣口分別通過排氣管同所述排水總管相連通；排氣調節閥與控制進氣閥之間設有聯動機構，通過聯動實現兩筒體的交錯排氣和排水過程，使其中一個筒體在排氣時，另一筒體實現排水，進而水摻雜著氣一起排入排水總管中，使排水總管中水柱的重量降低，在同種條件下提高了排水揚程。實用新型人在實現本實用新型的過程中，發現現有技術中存在以下技術缺陷上述的專利申請由於其採用上下兩筒體結構，氣壓揚水泵必須在恆定的水壓與恆定的揚程高度才能實現氣壓排出，在水井及變化比較大的水位的情況下不能實現正常工作。由於排氣口高於出水管，由於上水單向閥的作用使上水管底部至排氣口出現停頓，再次上水的連動性較差，降低了管內上升水流的隨機性。揚水泵在工作過程中，揚水泵內部的氣壓只有低於外部的水壓，揚水泵才會進水。如果揚程過高，又如果上述的專利申請用在了變化比較大的水位的情況下，那麼，過高的揚程需要有相應的過高的進氣壓力。雖然揚水泵在排水過程中，揚水泵內部水壓因水柱上升的慣性有所降低使得揚水泵能夠進水，但是在變化比較大的水位的情況下，揚水泵外部的水壓變化也會較大，當揚水泵外部的水壓低於進氣壓力時，揚水泵就會停止進水，整個揚水泵就中斷工作，無法在進氣壓力高於揚水泵外部水壓時作出自行調整，因此，上述專利申請適用於在恆定水壓和恆定揚程高度下工作。

實用新型內容為了能在不同水源(水井)水位變化的情況下實現自行調整運行，克服現有技術中的揚水泵需在恆定水壓和恆定揚程高度下工作的弊端，本實用新型提供了一種氣壓揚水泵及泵組。所述技術方案如下一種氣壓揚水泵，包括筒體，其設置於水體內；上水管，其一端置於所述筒體內並伸至所述筒體的下部，其另一端貫穿所述筒體的上端並伸出水體面；進氣調節閥，設置於所述筒體內，並與連接於進氣系統的進氣管連通；排氣調節閥，設置於所述筒體內，並與所述上水管連通，所述排氣調節閥的進氣口位於所述筒體的上部；進水調節閥，設置於所述筒體的底部，所述進氣調節閥、進水調節閥及排氣調節閥之間設有聯動機構，所述聯動機構包括第一聯動杆和第二聯動杆；所述第一聯動杆分別與所述進水調節閥和進氣調節閥連接，所述第二聯動杆與所述排氣調節閥連接，所述筒體內壓力小於所處水體水壓時，所述進水調節閥開啟並推動所述第一聯動杆上移，使所述進氣調節閥關閉，所述第一聯動杆推動所述第二聯動杆上移並驅動所述排氣調節閥開啟，通過水體水壓作用將所述筒體中的餘氣排至所述上水管中；所述筒體內壓力大於所處水體水壓時，所述進水調節閥關閉並帶動所述第一聯動杆下移，使所述進氣調節閥開啟，所述第二聯動杆下移控制所述排氣調節閥關閉，所述筒體內進氣，並通過氣壓作用將水排至所述上水管中。所述進氣調節閥設置於所述排氣調節閥與所述進水調節閥之間，其包括進氣閥座和進氣調節杆，所述進氣閥座的進氣口與所述進氣管連接，所述進氣調節杆設置於所述進氣閥座中，並與所述進氣閥座滑動配合，所述進氣調節杆與所述第一聯動杆的上端固定連接，所述進氣調節杆上設有一徑向通孔，所述進氣調節杆移動至所述徑向通孔與所述進氣閥座的出氣口連通時，實現筒體進氣。為了防止進氣調節杆的轉動，沿所述進氣調節杆的軸向設有導向槽，所述進氣閥座的內圓面上設有與所述導向槽實現軸向滑動配合的導向鍵。所述進水調節閥包括進水閥板、閥板軸及配重塊，所述筒體的底部成型一進水孔，所述進水閥板設置於所述筒體的進水孔處，用於控制所述筒體的進水，所述第一聯動杆的下端與所述進水閥板固定連接；所述閥板軸設置於所述進水閥板的中部，其下部與所述配重塊固定連接。所述排氣調節閥包括排氣閥座、排氣閥針和閥針導向管；所述排氣閥座與所述上水管連通；所述閥針導向管設置於所述筒體的上端；所述排氣閥針的上部設置於所述閥針導向管內且與所述閥針導向管滑動配合，其下部與所述排氣閥座的進氣口相適配，所述第二聯動杆的上端與所述排氣閥針固定連接，其下端設置於所述進氣調節杆的正上方，當所述第一聯動杆上移時帶動所述進氣調節杆上移，所述進氣調節杆的上端通過推動所述第二聯動杆上移實現所述排氣調節閥的開啟。所述筒體內的容積為所述上水管2 3米揚程所具有的容積。所述上水管的中部設有多個呈間隔分布的分水圓錐，所述分水圓錐的大端面佔所述上水管橫截面面積的1/3，可以防止氣體沿著上水管的中部上移，加入分水圓錐後可以將氣體分置於兩側，使其將沿管壁下滑的水託起，可以很好的提高上水效率。所述上水管由多段連接管首尾連接而成，每段所述連接管依次由直管、錐管和柱狀連接管組成，所述錐管的小直徑端與所述直管連接，其大直徑端與所述柱狀連接管連接，所述柱狀連接管套置於位於其下端的所述連接管的直管外圓面上。[0028]另一方面，本實用新型還提供了一種氣壓揚水泵組，包括至少兩個氣壓揚水泵，各所述氣壓揚水泵的進氣調節閥分別通過各自的所述進氣管與進氣系統連接，各所述氣壓揚水泵的上水管分別外伸出筒體的上端。多個所述氣壓揚水泵共形成至少兩組，各組所述氣壓揚水泵間呈上下方位設置。本實用新型所提供的技術方案帶來的有益效果是A.本實用新型通過在進氣調節閥、排氣調節閥和進水調節閥之間設置聯動機構，實現三者的協調工作，在水位變化的情況下，可以自行進行調整揚水；當筒體水位變化後不能實現正常進水時，筒體內的氣壓會不斷補充部分氣體，促使上水管中的水柱不斷排出，在筒體內水體壓出水管時，實現管內氣體迫使水柱加速上升，筒體內水壓出至上水管口時，上水管口瞬間排入管內高壓氣體，由於水流上升的慣性導致筒體內壓低於水體水壓，進水閥板打開的同時，使進氣口封閉，實現筒體進水。B.本實用新型通過兩個氣壓揚水泵上下設置，即位於不同的水位高度，兩氣壓揚水泵的進氣調節閥分別與進氣管相連通，兩氣壓揚水泵的上水管分別外伸出筒體的上端，由於水位較淺的氣壓揚水泵的筒體外圍水體壓力較小，因此在較小的風壓即可實現氣壓揚水泵的正常工作，而位於較深水位的氣壓揚水泵由於其所需啟動氣壓較大，因此風力機風壓較小時難以實現其正常工作，只有當風力機所提供的風壓較大時，可以同時帶動兩個氣壓揚水泵進行工作，實現風能的利用率。C.為了防止水氣混合不均勻，出現氣流在上水管中心處上升，在上水管內設置多個呈間隔分布的分水圓錐，其中分水圓錐的大端面約佔所述上水管橫截面面積的1/3，分水圓錐適用於上水管內徑小於40mm的管路；當上水管內徑較大時，大於40mm時，需要在管壁上設置防倒流的裝置，即採用多段連接管彼此套接，相鄰兩連接管的連接端設置有倒錐型錐管，當部分水流沿上水管壁逆流下滑至錐管內壁時，由於此處採用的是變徑管結構，其內徑大於直管的內徑，氣流到達此處時速度降低，壓力上升，氣流會進一步將逆流下滑的部分水流託起上升。

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實用新型所提供的一種狀態下的氣壓揚水泵結構示意圖(進水調節閥處於開啟)；圖2是本實用新型所提供的另一狀態下的氣壓揚水泵結構示意圖(進水調節閥處於關閉)；圖3是本實用新型所提供的帶有防水倒流結構的上水管；圖4是本實用新型所提供的氣壓揚水泵組結構示意圖。圖中1-筒體；2_上水管，21-連接管，211-直管，212-錐管，213-柱狀連接管；3-進氣調節閥，31-進氣閥座，311-導向鍵；32_進氣調節杆，321-徑向通孔，322-導向槽；[0041]4-進氣管；5-排氣調節閥，51-排氣閥座，52-排氣閥針，53-閥針導向管；6-進水調節閥，61-進水閥板，62-閥板軸，63-配重塊；7-進水孔；8-第一聯動杆；9_第二聯動杆；10_分水圓錐。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。由圖1和圖2所示，本實用新型提供了一種氣壓揚水泵，包括筒體1、上水管2、進氣調節閥3、進水調節閥6、排氣調節閥5及聯動結構。其中筒體I設置於水體內，上水管2的一端置於筒體I內並伸至筒體的下部，其另一端貫穿筒體I的上端並伸出水體面；進氣調節閥3設置於筒體I內，並與連接於進氣系統的進氣管4連通；排氣調節閥5，設置於筒體I內，並與上水管2連通，排氣調節閥5的進氣口位於筒體I的上部；進水調節閥6設置於筒體I的底部。聯動機構設置於進氣調節閥3、進水調節閥6及排氣調節閥5之間，用於協調控制三者之間的動作。聯動機構包括第一聯動杆8和第二聯動杆9 ;第一聯動杆8分別與進水調節閥6和進氣調節閥3連接，第二聯動杆9與排氣調節閥5連接；筒體I內壓力小於所處水體水壓時，進水調節閥6開啟並推動第一聯動杆8上移，使進氣調節閥3關閉，第一聯動杆8推動第二聯動杆上移9並驅動排氣調節閥5開啟，通過水體水壓作用將筒體I中的餘氣排至所述上水管2中；筒體I內壓力大於所處水體水壓時，進水調節閥6關閉並帶動第一聯動杆8下移，使進氣調節閥3開啟，第二聯動杆9下移控制排氣調節閥5關閉，筒體I內進氣，並通過氣壓作用將水排至所述上水管2中。筒體I內的容積為上水管2 3米揚程所具有的容積；筒體I置於水體中的深度大於其揚程高度的1/5，且小於其揚程高度的2/5。其中的進氣調節閥3設置於排氣調節閥5與進水調節閥6之間，其包括進氣閥座31和進氣調節杆32，進氣閥座31的進氣口與進氣管4連接，進氣調節杆32設置於進氣閥座31中，並與進氣閥座31滑動配合，進氣調節杆32與第一聯動杆8的上端固定連接，進氣調節杆32上設有一徑向通孔321，進氣調節杆32移動至徑向通孔321與進氣閥座31的出氣口連通時，實現筒體I進氣。為了防止進氣調節杆32在進氣閥座31中發生旋轉影響進氣，沿進氣調節杆32的軸向設有導向槽322，進氣閥座31的內圓面上設有與導向槽322實現軸向滑動配合的導向鍵 311。排氣調節閥5包括排氣閥座51、排氣閥針52和閥針導向管53 ；排氣閥座51與上水管2連通；閥針導向管53設置於筒體I的上端，其上端閉合；排氣閥針52的上部設置於閥針導向管53內，其下部與排氣閥座51的進氣口相適配，排氣閥針52與閥針導向管53滑動配合，用於控制排氣閥座51的進氣。圖中所示的排氣閥針52的下部為錐形結構，當排氣調節閥5關閉時，排氣閥針的錐形面與排氣閥座51的進氣口相配合，實現對排氣閥座進氣口的密封，第二聯動杆9的上端與排氣閥針52固定連接，其下端位於第一聯動杆的正上方。進水調節閥6包括進水閥板61、閥板軸62及配重塊63，筒體I的底部成型一進水孔7，進水閥板61設置於筒體I的進水孔7處，第一聯動杆8的下端與進水閥板61的上端面固定連接。當筒體內壓力小於所處水體水壓時，進水閥板61依靠外圍水體水壓的作用推動進水閥板61開啟，水由進水孔7進入筒體I中，此時的第一聯動杆的上端會推動進氣調節杆上移，致使進水調節閥關閉，進氣調節杆的上端與第二聯動杆的下端接觸並推動第二聯動杆上移，第二聯動杆帶動排氣閥針52將排氣閥座的進氣口打開，使排氣調節閥開始排氣;閥板軸62設置於進水閥板61的中部，其下部與配重塊63固定連接，其中的配重塊63是用來調節進水閥板61的浮力，當筒體I中進滿水後，進水閥板61在配重塊63的重力作用下下落，將進水孔7密封住停止進水，此時的第一聯動杆下移，進氣調節杆上的徑向通孔321與筒體內部相通，實現快速進氣，第二聯動杆依靠重力下移，並帶動排氣閥針下移使排氣閥座的進氣口關閉，停止向上水管中排氣。為了實現提高上水管2的上水效率，在上水管2的內部設有多個呈間隔分布的分水圓錐10，分水圓錐10的大端面佔上水管2橫截面面積的1/3左右。上水管中的氣體上升至分水圓錐位置時，會沿著錐面上升，這樣會將部分沿上水管壁下滑的水重新託起，帶動水上升；另外，氣體或水上升至分水圓錐位置時，由於截面積逐步減少，使流速逐漸加速，由柏努力方程可以得到，沿錐面處的壓力逐漸降低，這樣會帶動後面的流體上升，此結構適用於上水管內徑小於40mm的情況下。如圖3所示當上水管內徑較大時，大於40mm時，需要在上水管2管壁上設置防倒流的裝置，其中上水管2由多段連接管21首尾連接而成，每段連接管21的長度為400mm 1000mm，每段連接管21依次由直管211、錐管212和柱狀連接管213組成，錐管212的小直徑端與直管211連接，其大直徑端與柱狀連接管213連接，柱狀連接管213套置於位於其下端的連接管21的直管211外圓面上，其中錐管212的錐角為4 6°。當部分水流沿上水管2壁逆流下滑至錐管內壁時，由於此處採用的是變徑管結構，其內徑大於直管211的內徑，氣流到達此處時速度降低，壓力上升，氣流會進一步將逆流下滑的部分水流託起上升。本實用新型還提供了一種氣壓揚水泵組，如圖4所示，包括兩個氣壓揚水泵，兩氣壓揚水泵呈上下設置，即位於不同的水位高度，二者之間產生壓差，兩氣壓揚水泵的進氣調節閥3分別與進氣管4相連通，兩氣壓揚水泵的上水管2分別外伸出筒體I的上端，也可以設置多個氣壓揚水泵，多個氣壓揚水泵的設置方式優選呈上下位置設置，由於水位較淺的氣壓揚水泵的筒體外圍水體壓力較大，因此需要較大的風壓採用進行進氣排水動作，當風力機所提供的風壓較小時，水位較淺的氣壓揚水泵可以工作，一旦風力機所提供的風壓較大時，可以同時帶動多個氣壓揚水泵進行工作。本實用新型的工作原理如下所述將氣壓揚水泵置於水體中，然後通過進氣系統向進氣管4內打入壓力氣體，壓力氣體的壓力大於筒體I內水壓，壓力氣體通過徑向通孔321進入筒體I內，筒體I內的氣體對水施加壓力,推到筒體I內的水進入上水管2中，進入上水管2中的水其上升速度逐步加快，在最初啟動的時候，水和氣相混雜進入上水管中，根據伯努利方程可知，上水管2下端進口附近的壓力逐漸降低，筒體I內外的壓差越來越小，直至筒體內外壓差變為零時，上水管中的流體流速為最大值，此時上水管中的流體依靠其慣性繼續上升，使筒體內外壓差轉換為負值時，進水調節閥和排氣調節閥開啟，同時進氣調節閥關閉，外圍水體進入筒體內，進入進水排氣階段，當餘氣迅速排盡後，停止進水，進水閥板依靠重力作用復位，進水調節閥和排氣調節閥關閉，同時進氣調節閥開啟，繼續執行進氣排水，筒體內的水和氣呈現交替排至上水管中，而氣體在上升過程中逐步膨脹，可以帶動上水管中的水柱上升。本實用新型通過實驗驗證可以實現在較低的氣壓下，實現高揚程水的輸送。所採用的上水管管徑為30mm，進氣調節閥的徑向通孔孔徑為5mm，其進氣壓力為1. 2公斤，提升揚程為26m。上述本實用新型實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種氣壓揚水泵，包括 筒體(1)，其設置於水體內； 上水管(2)，其一端置於所述筒體(I)內並伸至所述筒體的下部，其另一端貫穿所述筒體(I)的上端並伸出水體面； 進氣調節閥(3)，設置於所述筒體(I)內，並與連接於進氣系統的進氣管(4)連通； 排氣調節閥(5)，設置於所述筒體(I)內，並與所述上水管(2)連通，所述排氣調節閥(5)的進氣口位於所述筒體(I)的上部； 進水調節閥(6)，設置於所述筒體(I)的底部，其特徵在於， 所述進氣調節閥(3)、進水調節閥(6)及排氣調節閥(5)之間設有聯動機構，所述聯動機構包括第一聯動杆(8)和第二聯動杆(9)； 所述第一聯動杆(8)的兩端分別與所述進水調節閥(6)和進氣調節閥(3)連接，所述第二聯動杆(9 )與所述排氣調節閥(5 )連接， 所述筒體(I)內壓力小於所處水體水壓時，所述進水調節閥(6)開啟並推動所述第一聯動杆(8)上移，使所述進氣調節閥(3)關閉，所述第一聯動杆(8)推動所述第二聯動杆上移(9 )並驅動所述排氣調節閥(5 )開啟，通過水體水壓作用將所述筒體(I)中的餘氣排至所述上水管(2)中； 所述筒體(I)內壓力大於所處水體水壓時，所述進水調節閥(6)關閉並帶動所述第一聯動杆(8 )下移，使所述進氣調節閥(3 )開啟，所述第二聯動杆(9 )下移控制所述排氣調節閥(5 )關閉，所述筒體(I)內進氣，並通過氣壓作用將水排至所述上水管(2 )中。
2.根據權利要求1所述的氣壓揚水泵，其特徵在於， 所述進氣調節閥(3)設置於所述排氣調節閥(5)與所述進水調節閥(6)之間，其包括進氣閥座(31)和進氣調節杆(32 )，所述進氣閥座(31)的進氣口與所述進氣管(4)連接，所述進氣調節杆(32 )設置於所述進氣閥座(31)中，並與所述進氣閥座(31)形成氣密滑動連接，所述進氣調節杆(32)與所述第一聯動杆(8)的上端固定連接，所述進氣調節杆(32)上設有一徑向通孔(321)，所述第一聯動杆(8)控制所述進氣調節杆(32)上移至所述徑向通孔(321)與所述進氣閥座(31)的出氣口連通時，實現筒體(I)進氣。
3.根據權利要求2所述的氣壓揚水泵，其特徵在於， 沿所述進氣調節杆(32)的軸向設有導向槽(322)，所述進氣閥座(31)的內圓面上設有與所述導向槽(322)實現軸向滑動配合的導向鍵(311)。
4.根據權利要求2所述的氣壓揚水泵，其特徵在於， 所述進水調節閥(6)包括進水閥板(61)、閥板軸(62)及配重塊(63)，所述筒體(I)的底部成型一進水孔(7 )，所述進水閥板(61)設置於所述筒體(I)的進水孔(7 )處，用於控制所述筒體(I)的進水，所述第一聯動杆(8)的下端與所述進水閥板(61)固定連接； 所述閥板軸(62)垂直設置於所述進水閥板(61)的中部，其下部與所述配重塊(63)固定連接。
5.根據權利要求2-4任一所述的氣壓揚水泵，其特徵在於， 所述排氣調節閥(5)包括排氣閥座(51)、排氣閥針(52)和閥針導向管(53)； 所述排氣閥座(51)與所述上水管(2 )連通；所述閥針導向管(53 )設置於所述筒體(I)的上端；所述排氣閥針(52)的上部設置於所述閥針導向管(53)內且與所述閥針導向管(53)滑動配合，其下部與所述排氣閥座(51)的進氣口相適配；所述第二聯動杆(9)的上端與所述排氣閥針(52)固定連接，其下端設置於所述進氣調節杆(32)的正上方，當所述第一聯動杆(8 )上移時帶動所述進氣調節杆(32 )上移，所述進氣調節杆(32 )的上端通過推動所述第二聯動杆(9 )上移實現所述排氣調節閥(5 )的開啟。
6.根據權利要求5所述的氣壓揚水泵，其特徵在於， 所述筒體(I)內的容積為所述上水管(2) 2 3米揚程所具有的容積。
7.根據權利要求6所述的氣壓揚水泵，其特徵在於， 所述上水管(2)的中部設有多個呈間隔分布的分水圓錐(10)，所述分水圓錐(10)的大端面佔所述上水管(2)橫截面面積的1/3。
8.根據權利要求7所述的氣壓揚水泵，其特徵在於， 所述上水管(2)由多段連接管(21)首尾連接而成，每段所述連接管(21)依次由直管(211)、錐管(212)和柱狀連接管(213)組成，所述錐管(212)的小直徑端與所述直管(211)連接，其大直徑端與所述柱狀連接管(213)連接，所述柱狀連接管(213)套置於位於其下端的所述連接管(21)的直管(211)外圓面上。
9.一種氣壓揚水泵組，其特徵在於，包括至少兩個由權利要求1-8任一所述的氣壓揚水泵，各所述氣壓揚水泵的進氣調節閥(3)分別通過各自的所述進氣管(4)與進氣系統連接，各所述氣壓揚水泵的上水管(2)分別外伸出筒體(I)的上端。
10.根據權利要求9所述的氣壓揚水泵組，其特徵在於， 多個所述氣壓揚水泵至少設置兩組，各組所述氣壓揚水泵間呈上下方位設置。
專利摘要本實用新型公開了一種氣壓揚水泵及泵組，包括筒體、上水管、進氣調節閥、排氣調節閥和進水調節閥；上水管的一端置於筒體的下部，其另一端貫穿筒體的上端並伸出水體面；進氣調節閥設置於筒體內，並與連接於進氣系統的進氣管連通；排氣調節閥與上水管連通，其進氣口位於筒體的上部；其中進氣調節閥、進水調節閥及排氣調節閥之間設有聯動機構，其控制進氣調節閥開啟時進水調節閥及排氣調節閥關閉，實現上水管的上水過程；筒體內壓力小於水體壓力時，控制進水調節閥及排氣調節閥開啟時進氣調節閥關閉，實現上水管的進氣過程，所述氣壓揚水泵組由至少兩個上述揚水泵組成一且各泵間呈上下方位設置。本實用新型可實現在水位變化的情況下自行調整運行，並達到正常運行。
文檔編號F04F1/08GK202883503SQ20122041097
公開日2013年4月17日 申請日期2012年8月17日 優先權日2012年8月17日
發明者張延勝 申請人:新泰市風龍王設備有限公司