城市排水水泵節能逆止閥的製作方法

2023-05-12 12:56:51 2

專利名稱：城市排水水泵節能逆止閥的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及城市汙水排水技術，特別涉及城市排水水泵節能逆止閥。
背景技術：
能源緊缺問題越來越成為世界各國的大問題，許多矛盾衝突由此而 生，特別是上海這樣的大城市，節能不僅是一個經濟問題也是一個的大社 會問題。排水系統是確保整個城市正常運作不可缺少的重要環節，但又是 城市的耗能大戶，無論從應該承擔的社會責任和對自身企業的經濟效益考 慮，必須特別重視。
排水泵站是隨著城市的建立、發展而逐步建造起來的，由於早期的技 術水平限制或者設計上的考慮不周。
如圖1，早期的活動門每臺水泵一套，活動門10由球墨鑄鐵鑄造，直 徑1.35米、重200多公斤。當電動機20帶動水泵30工作把前一泵站過來 流入低位集水井40的汙水送入高位集水井50，在水流的衝擊和摩擦力共 同作用下，克服活動門IO的重力使活動門10處於75度左右的自由漂浮 抖動狀態。當低位集水井40的水位低或水泵30替換工作，水泵停止工作， 活動門10即由於自重和高位水的回流作用迅速自動關閉，避免了汙水回 流和水泵30、電機60由於汙水回流倒轉而損壞。
但是，上述現有技術存在如下不足
1、 能耗大，活動門是在水流的衝擊和摩擦力共同作用下，克服活動 門F的重力使活動門處於75度左右的自由漂浮抖動狀態。反過來就是活 動門F對水的流動具有很大的阻礙作用，要把重200多公斤活動門託起且 保持不掉下來靠的是流動水的託力，就象要把直升飛機懸浮在空中需要螺 旋槳製造流動的空氣託力一樣，必然消耗大量的能源，而且時間越長消耗 的能量越多。
2、 由於活動門工作始終處於75度左右的自由漂浮活動狀態，活動門鉸鏈雖然使用球墨鑄鐵鑄造，但是始終處於汙水的腐蝕和機械摩擦狀態， 大大降低了活動門的應有使用壽命。
3、由於自重和表面積都大，回流水作用於活動門的力、速度都相當 可觀，經過計算，當活動門將要合攏的瞬間，整個衝擊力可以達到22噸 左右。所以每次活動門關閉震動很大，整個泵站大樓受到波及，不僅設備 容易損壞，也有悖於文明生產。
發明內容
本實用新型的目的在於設計一種，城市排水水泵節能逆止閥，降低活
動門對水流阻力損耗到最小；減少活動門鉸鏈機械摩損，延長使用壽命； 減小活動門關閉合攏瞬間的衝擊力；結構簡單、造價低廉、控制方便、動 作可靠，節能環保，不影響原有泵站的土建和設備，容易修理，使用壽命 長。
為達到上述目的，本實用新型的技術方案是，
城市排水水泵節能逆止閥，用於設置於城市排水系統出水井，包括， 活動門，設置於出水井下部進水口處；其還包括，牽引繩，其一端連接於 活動門；牽引機構，與牽引繩連接。
進一步，所述的牽引機構包括氣缸及相應的空氣壓縮機、定滑輪、動 滑輪及定向滑輪；動滑輪連接於氣缸活塞杆，定滑輪分設於動滑輪一側， 所述的牽引繩經定向滑輪，繞設於定滑輪及動滑輪。
又，本實用新型還設氣缸調節機構，設置於氣缸與壓縮機之間的管路， 其包括依次設置的安全閥、二個單向節流閥、三位四通手動閥、與排水泵 電機聯動的二位五通電磁換向閥、減壓閥、二位二通電磁換向閥及截止閥， 其中，二個單向節流閥分別設置於氣缸的二個管路，方向相反，並分別接 設於三位四通手動閥；二位五通電磁換向閥、二位二通電磁換向閥與排水 泵電機接觸器電性連接並接電源，氣動控制的電源直接通過排水泵電動機 接觸器同步開合通斷，電磁換向閥與排水泵電機接觸器同步開合通斷。
水泵工作時，活動門的重力是靠水流的能耗維持漂浮抖動的開啟狀 態，由牽引繩牽引。當水泵開啟活動門衝開的同時由牽引繩牽引，使活動 門開啟角度加大到活動門的重量全部通過由牽引繩的外力來承擔，活動門的開啟角度由原來70度動態，改為95度靜態，活動門對水流的阻礙基本 消除，能耗明顯減少。
牽引繩牽引力通過氣缸和滑輪配合，只在活動門需要開啟或關閉的幾 秒鐘時間內自動工作，其他時間在需要的位置鎖定，可以使活動門在外力
作用保# 95度的靜止狀態，基本不耗能。同時減少了活動門鉸鏈的機械
摩損延長使用壽命。
降低活動門關閉時的衝擊，原來最大衝擊力可以達到22噸左右，原
因是活動門和回流汙水的質量與運動的速度合成，活動門和回流汙水的質 量可以認為是一個不變的常量，而且速度在活動門合攏的瞬間達到最大。 本設計利用牽引繩反向牽制動作，配合氣缸反向餘氣阻尼調節促使活動門 合攏瞬間的速度下降，達到需要理想的緩衝作用。
每個泵站一般有5 6臺水泵和等量的活動門，而且不可能同時啟動， 所以利用一臺小型空氣壓縮機作為能源並聯供氣，空氣壓縮機只在活動門 需要開啟或關閉的幾秒鐘時間內供氣，因為用氣量少，大部分時間處於保 壓停機狀態，所以耗能少，超音少。且即使發生突然斷電的情況，壓縮機 儲氣筒裡的壓縮空氣可以保證維持需要的能量。
為了使本實用新型設備工作與排水泵開啟或關閉絕對同步，氣動控制 的電源直接通過排水泵電動機接觸器同步開合通斷，保證具有嚴格的隨動 性能。而當設備出現故障時，活動門與牽引繩是柔性連接不會妨礙排水泵 活動門自然的正常工作，只是牽引繩引節能的作用消失。這樣就保證了泵 站工作的可靠性。
水泵由電動機啟動水力推動活動門開——同時接通氣動控制換向閥 壓縮空氣通過單向閥自動向氣缸供氣，活塞杆帶動兩個動滑輪牽引繩索向 上提升，只要調整壓力匹配幫助活動門通過鉸鏈旋轉提升到氣缸牽引繩索 到達極限位置(95°左右)自動保壓鎖定，氣缸行程是活動門提升行程的 1/4。(空壓泵只補充少量洩漏的壓縮空氣。)
水泵關閉時回流水力推動活動門關閉，繩索被下拉活塞向氣缸無杆腔 餘氣進行壓縮氣壓上升迅速上升起阻尼缸作用。氣缸最大壓力有安全閥限 定，活動門接近關閉時減振合攏。本裝置進入待機狀態，等待下一次開機。
本實用新型的有益效果本實用新型通過設置牽引繩及其相應的控制機構，不僅大大降低了活 動門對水流阻礙的能耗，比原來節能達到9.7%， 一個泵站年耗電量在200
萬度左右，每扇活動門工作阻力消耗的電能每小時4 5度左右，合計佔泵 站年耗電量200萬度的10%， 20萬度。電費按0.5元/度計算就要損失10 萬元。上'海全市大約有類似泵站300個，就這一項每年就可以節約電能6000 萬度，價值人民幣3000萬元，設備的投入第一年就可以收回，而使用壽 命可達3年以上。全國各城市有多少這種情況，更是無法統計，這部份能 耗是一個相當可觀的數字，節能的社會意義和經濟效益都是顯而易見的。 而且，本實用新型結構簡單，造價低廉，控制方便、動作可靠，維修簡單， 能耗小，無汙染。


圖1為現有水泵的示意圖2為本實用新型一實施例的示意圖3為本實用新型氣缸調節機構的示意圖;
具體實施方式
參見圖2，本實用新型一實施例的城市排水水泵節能逆止閥，用於設 置於城市排水系統出水井，包括，活動門l，設置於出水井下部進水口處； 牽引繩2，其一端連接於活動門l;牽引機構3，與牽引繩2連接。
所述的牽引機構3包括氣缸31及相應的空氣壓縮機35、定滑輪32、 32，、動滑輪33、 33'及定向滑輪34;動滑輪33、 33'連接於氣缸活塞 杆311，定滑輪32分設於動滑輪33、 33' —側，所述的牽引繩2經定向 滑輪34，繞設於定滑輪32、 32'及動滑輪33、 33'。
參見圖3，本實用新型的氣缸調節機構4，設置於氣缸31與壓縮機4 之間的管路，其包括依次設置的安全閥41、 二個單向節流閥42、 42'、 三位四通手動閥43、與排水泵電機聯動的二位五通電磁換向閥44、減壓 閥45、 二位二通電磁換向閥46及截止閥47，其中，二個單向節流閥42、 42'分別設置於氣缸31的二個管路，方向相反，並分別接設於三位四通 手動閥43; 二位五通電磁換向閥44、 二位二通電磁換向閥46與排水泵電機6接觸器61電性連接並接電源；氣動控制的電源直接通過排水泵5電 動機6接觸器61同步開合通斷，電磁換向閥44、 46與排水泵電機接觸器 61同步開合通斷。
準備工作單相220V電源長通保持使空氣壓縮機1自動工作狀態， 壓力調癧到0.8MPa。手動三位四通閥6置於圖示下位。
工作過程本機全自動無需專人操作。
當汙水泵電動機啟動，接觸器10常開觸點同時合上，(直接利用汙 水泵電機接觸器的常開觸點，保證了同步通斷的可靠性)二位二通電磁換 向閥46、 二位五通電磁換向閥44同時得電，壓縮空氣通過三件套減壓閥 45，壓力根據活動門重量提升力調整到0.4-0.6MPa，再經過三位四通手動 閥43、單向節流閥42迅速進入氣缸9，活塞杆311伸出推動動滑輪33、 33'輪，牽引繩2-鋼絲繩提升活動門1到氣缸極限位置，壓縮空氣達到 減壓閥調整壓力不再需要供氣，自動保壓。
當汙水泵電動機停止工作，(或者故障停機、突然停電)接觸器10 常開觸點同時斷開，二位二通電磁換向閥46、 二位五通電磁換向閥44同 時失電，壓縮空氣阻斷。活動門1的自重和出水井的的回流水作用，活動 門1自動趨向關閉，牽動牽引繩2使氣缸活塞杆311向裡縮進，氣缸裡廢 氣經過單向節流閥42，再通過經過三位四通手動閥43、 二位五通電磁換 向閥44排入大氣。兩個節流閥配合調整氣缸的上下速度和對活便關閉的 阻尼作用，以減小振動。
活動門1合攏前對牽引繩2的拉力太大，氣缸活塞杆311壓縮空氣的 力牽引繩2和氣缸無法承受，安全閥41固定壓力l.OMPa起限壓保護元器 件作用。
三位四通手動轉閥43，可以人為驅動氣缸上下停止，便於安裝調試， 調試完成固定於一側平時不再操作。
發生本機意外不能工作，鋼絲繩失去牽引作用，也就失去節能作用， 但是不會影響活動門的正常功能。
二位二通電磁換向閥46減少機組停止工作時漏氣。當多臺並聯本機 檢修，用截止閥47切斷與壓縮機的氣源。
水泵工作時，活動門1的重力是靠水流的能耗維持漂浮抖動的開啟狀態，通過由牽引繩2—鋼絲繩牽引。當水泵5開啟活動門衝開的同時由牽 引繩2牽引，使活動門1開啟角度加大到活動門1的重量全部通過由牽引
繩2的外力來承擔，活動門1的開啟角度由原來70度動態，改為95度靜
態，活動門1對水流的阻礙基本消除，能耗明顯減少。
牽引繩2牽引力通過氣缸和滑輪配合，只在活動門需要開啟或關閉的 幾秒鐘時間內自動工作，其他時間在需要的位置鎖定，可以使活動門在外 力作用保持95度的靜止狀態，基本不耗能。
本實用新型利用牽引繩2反向牽制動作，配備氣缸反向餘氣阻尼調節 促使活動門l合攏瞬間的速度下降，達到需要理想的緩衝作用。
為了使本實用新型工作與排水泵開啟或關閉絕對同步，氣動控制的電 源直接通過排水泵電動機接觸器同步開合通斷，保證具有嚴格的隨動性 能。而當設備出現故障時，活動門1與牽引繩2是柔性連接不會妨礙排水 泵活動門l自然的正常工作，只是牽引繩2牽引節能的作用消失。這樣就 保證了泵站工作的可靠性。
初始狀態，活動門l關閉狀態，牽引繩2拉下，通過牽引機構3的定 滑輪32、 32'、動滑輪33、 33'及定向滑輪34;氣缸活塞杆311在裡面， 空氣壓縮機35通過氣動控制單向閥向氣缸無杆腔供氣可調整(壓力 0,1 0.6Mpa)使牽弓l繩2漲緊。
水泵5由電動機6啟動水力推動活動門l開，同時接通氣動控制換向 閥壓縮空氣通過單向闊自動向氣缸31供氣，氣缸活塞杆311帶動兩個動 滑輪33、 33'牽引繩2向上提升，只要調整壓力匹配使活動門l通過鉸鏈 旋轉提升到達極限位置(95°左右)自動保壓鎖定，氣缸行程是活動門提 升行程的1/4。期間，空氣壓縮機35隻補充少量洩漏的壓縮空氣。
水泵5關閉時回流水力推動活動門1關閉，牽引繩2被下拉，氣缸活 塞杆311向氣缸31無杆腔餘氣進行壓縮氣壓上升迅速上升起阻尼缸作用。 氣缸最大壓力有安全閥41限定。活動門1接近關閉時減振合攏。本裝置 又進入待機狀態，等待下一次開機。
本實用新型不僅大大降低了活動門對水流阻礙的能耗，延長了壽命， 緩解了衝擊，同時也達到了設備自身結構簡單、造價低廉、控制方便、動 作可靠，節能環保，便於修理等特點。
權利要求1. 城市排水水泵節能逆止閥，設置於城市排水系統出水井，包括，活動門，設置於出水井下部進水口處；其特徵是，還包括，牽引繩，其一端連接於活動門；牽引機構，與牽引繩連接。
2. 如權利要求1所述的城市排水水泵節能逆止閥，其特徵是，所述的牽 引機構包括氣缸及相應的空氣壓縮機、定滑輪、動滑輪及定向滑輪； 動滑輪連接於氣缸活塞杆，定滑輪分設於動滑輪一側，所述的牽引繩 經定向滑輪，繞設於定滑輪及動滑輪。
3. 如權利要求1或2所述的城市排水水泵節能逆止閥，其特徵是，還設 氣缸調節機構，設置於氣缸與壓縮機之間的管路，其包括依次設置的 安全閥、二個單向節流閥、三位四通手動閥、與排水泵電機聯動的二 位五通電磁換向閥、減壓閥、二位二通電磁換向閥及截止閥，其中， 二個單向節流閥分別設置於氣缸的二個管路，方向相反，並分別接設於三位四通手動閥；二位五通電磁換向閥、二位二通電磁換向閥與排 水泵電機接觸器電性連接並接電源。
專利摘要城市排水水泵節能逆止閥，包括，活動門，設於出水井下部進水口處；牽引繩，其一端連接於活動門；牽引機構，包括氣缸及空氣壓縮機、定滑輪、動滑輪及定向滑輪；動滑輪連接於氣缸活塞杆，牽引繩繞設於定向滑輪、定滑輪及動滑輪；氣缸調節機構，其包括安全閥、二個單向節流閥、三位四通手動閥、與排水泵電機聯動的二位五通電磁換向閥、減壓閥、二位二通電磁換向閥及截止閥；二位五通電磁換向閥、二位二通電磁換向閥與排水泵電機接觸器電性連接並接電源。本實用新型降低了原有活動門對水流阻力損耗到最小；延長活動門使用壽命；減小活動門關閉合攏瞬間的衝擊力；節能環保，不影響原有泵站的土建和設備，容易修理，使用壽命長。
文檔編號E03F7/00GK201232255SQ20082015126
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月25日 優先權日2008年7月25日
發明者馮曉卿, 孔利明, 瑛 彭, 梅天益, 寧 沈, 陳巍華, 麥穗海 申請人:上海市城市排水市南運營有限公司