CN101142414B - 作用保管型虹吸管装置 - Google Patents

Abstract

该虹吸管装置能够将存储槽内的过量液体在溢出前通过无需日常维护的虹吸管永续地排出。而且这个装置不需要动力系统，还不用对槽壁切槽或打洞。如图1A所示，在虹吸管的两端安装上固定的辅助存储管，其平面展开图成W形，采用这种W形曲管(1)作为虹吸管。其两端的立起部分作为辅助存储管，即使存储槽(5)的水位降到底，辅助存储管内的液体的落差(2)也能够保持平衡，从而防止了虹吸管内的水的流尽，阻止了对虹吸作用的破坏。当存储槽内的水位(4)再一次超过辅助存储管管口和设定水位(4)时，图7的阀门(34)、图8的(38)和排水管(39)就会造成如图1的虹吸管(6)相同的落差(7)，在这种作用下，增加的液体就会高速地自动排出。

Description

作用保管型虹吸管装置

技术领域

本发明是关于用于高速排液的虹吸管装置。

背景技术

在水族馆、渔业养殖基地以及宠物商店等地都摆放着水槽。这些水槽如图5所示的一样，通过给水管25得到新鲜水，然后再顺次经由导水管24、地下导水管26、缺口23以及导管22等装置排水。这是与专利文献1中的通过将蓄水池的池壁打穿进行排水的方法同样的方法。

如果不对容器或者水槽的壁进行打洞等加工，采用越过槽壁自然排水，就可以像图1B一样将U型曲管6或者软管充满水，然后在落差7的虹吸作用下将水吸出排走。如果是大型的装置，则在如专利文献2那样每次启动的时候，不是简单的通过人力而是使用动力泵将虹吸管内充满水，再将水排出。

另一方面，关于虹吸管的使用方法，具有为了下述目的而使用的情况，即，为了能够从定量排出泵的缸体将液体精确且稳定地排出，如专利文献3的计量排出装置那样在排出路径的出口管上安装虹吸管，并且使出口管的出口和液体存储槽内的液面高度保持一致，同时使出口管内保持充满液体的状态、使出口管内保持一定的残留量。

专利文献1：日本特开平8-232249号公报

专利文献2：日本特开2004-239163号公报

专利文献3：日本特开平6-221891号公报

发明内容

在各种水槽或者渔业养殖基地等里，为了排水使用如图5中穿过槽壁的导水管24或者地下导水管26，就会降低槽壁的应力分散强度及其抗震性。因此就有了使用专利文献2那样的越过槽壁的虹吸管方法。但是这种方法也有一个缺点，这就是，当虹吸管内的水枯竭，如图1B所示那样低于虹吸管末端水位8时，空气就会进入虹吸管内，破坏虹吸作用，即使槽内水位再次升高，也无法再自行排出。为了解决这个问题，存在在虹吸管内安装虹吸启动用的动力泵的装置。

本发明就是为了克服这个问题的虹吸装置。这个装置不需要维护，而且与专利文献2不同的是无需动力泵，与专利文献3不同的是通过虹吸作用排水，当槽内的水位再度升高，就可以自动地可重复地高速排水。

为了能够防止虹吸管内的液体流尽造成空气进入虹吸管内进而破坏虹吸作用，在向虹吸管的两端安装不同于主存储管(存储槽)的辅助存储管时，必须使辅助存储管的底部低于虹吸管的末端，并且其上部开口也必须高于虹吸管的两末端且低于存储槽的上部开口。按照此方法，就可以使虹吸管内的液体一直保持充满的状态。

这个装置平面展开呈一个W形状。将U字型虹吸管的两端的朝向由向下改为向上，并且延长其长度。这个延长部被作为辅助存储管使用。另外，将分别插入有向下的U字型虹吸管的末端并向上开口的辅助存储管固定在虹吸管的两端。或者，利用改变虹吸管的一端并使之与之前制成W形的方法的另一端组合的方法在两端制成辅助存储管。

通过此方法，即使存储槽内的水位低于虹吸管的末端，虹吸管内的液体和内外两辅助存储管内的液体的落差可以保持在平衡，就阻止了虹吸管内的液体流动，从而就永远地防止了虹吸管内的液体流尽，当通过再度供给而使得存储槽内的水位高于辅助存储管时，在高出来的这部分的落差压的作用下，就可以使液体通过虹吸管自动地流到存储槽的外部。

为了向任意位置排液，必须将存储槽外部的辅助存储管和排液管连接起来。在采用W形状的方法中，将向上的辅助存储管的上部弯曲朝下，并且将其进一步延长。延长部分就可以当作排液管来使用。在弯曲的凸起弯曲部位的上部开设气孔以取入空气，从而可以遮断辅助存储管和排液管之间的落差关系。另一方面，对于设置辅助存储管的方法，在和存储槽内部的辅助存储管相同高度处、在存储槽外部的辅助存储管的侧壁上连接排液管。而且为了防止液体溢出，必须使外部辅助存储管的上沿高于连接部，同时保持其上部开口打开的状态。这样就可以防止由于排液管的落差的吸引作用导致辅助存储管和虹吸管内的液体被吸光而破化虹吸作用。

另外，为了利用排液管的落差的吸引作用进行高速排液，在不因为液体漩涡而导致空气从存储槽内的吸入口被吸入虹吸管内的、越过辅助存储管的液面高度范围内设置阀门，该阀门用于自动关闭该排液管连接部的气孔或者通向大气的开放口。

这个虹吸装置不需要动力，也不需要日常的维护，可以永续的自动的高速排液直到装置内部的液体蒸发干。因此为节约能量作了贡献。

使用这种虹吸装置的槽，无需对槽壁进行孔加工而不会出现应力集中，并且各槽之间也不是直接连接在一起而是各自独立的。而且可以将化学品容器槽或者药品槽放在平坦的地方，这个装置可以进行对因地震或者振动引起的倒塌损坏、破损、泄漏的抵抗力很强的排水，增加了使用的安全性。

因为使用了这种虹吸装置，和图5比较，就可以像图4一样无需对现有的槽进行开孔加工，只需使用排水管进行简单的设置即可。这样既可以降低成本还可以自由地设计容器的摆放位置。

如果对该虹吸管装置配上升降设备，就可以安装可简单且精确地进行水位控制、流量控制、和计量排出的设备。

附图说明

图1是原理说明图。

图2是其他类型的说明图。

图3是排水管的连接方法的说明图。

图4是向排列的槽配置本发明的虹吸管装置的图。

图5是以前的排水方法的说明图。

图6是安装了虹吸管装置的水槽的立体图。

图7是高速排水时用的气孔开闭漂浮阀门的设置图。

图8是高速排水时用的气孔延长管水面式代用阀门的说明图。

具体实施方式

在虹吸管的两端安装不同于主存储管(存储槽)的辅助存储管，只要超过设定的水位时，就可以自动排水。本发明无需动力，无需日常维护，且排水性能不逊色在槽壁下开孔的方式。

实施例1

按照以下方法向排水用的虹吸管的两端安装辅助存储管，其平面展开图为W形状。使用图1A中的W形曲管1，其两端的高度低于中间的向上凸起部分且低于存储槽5的上沿，还要高于两边凹陷的底部，这样两边向上立起来的部分就当作为辅助存储器。或者，如图2所示的辅助存储管的底部要低于虹吸管的末端，辅助存储管的开口高于虹吸管的末端且低于存储槽的槽沿，为了将虹吸管的开口保持总是浸入水中的状态，需要将两辅助存储管9固定。或者如图3D所示的一样，将两种方法配合使用。按照此方法设置辅助存储管，虹吸管和辅助存储管内的水的落差2和落差10就可以保持平衡，即使存储槽内的水位低于槽内虹吸管的末端水位4、甚至低于图2所示的水位12，也会阻止虹吸管内的水的流尽，防止了虹吸作用被破坏，长期地维持了虹吸作用的有效性，当存储槽内的水位再一次抬升，产生了图1A中落差3或者图2的落差11时，在这个落差的作用下，存储槽内的水就会自动的穿过虹吸管内向存储槽外部排出。

为了向任意位置排水，就必须在辅助存储管上连接排水管。利用如图3C所示在排水管14的连接部的顶部开凿气孔管13或气孔、如图3D所示在固定于虹吸管的辅助存储管的侧面连接排水管17并设置开口16的方法，就可以阻断辅助存储管和排水管的落差关系，从而防止了排水管的吸入落差15对虹吸管的影响。通过这个方法就可以防止虹吸管内的水和辅助存储管内的水被排水管吸走，长期维持虹吸管的功能，不需要对其进行日常维护，保持水槽内的水位，并排出过多的水。

使用本发明的虹吸装置必须注意，如果操作的液体的气泡超过规定限度，就有可能造成管内积累气体，导致本装置失效。因此不使用容易气化的液体或在起泡处附近设置本装置，根据情况使用可以观察虹吸管内部的气体滞留的玻璃管。

图1A的W形曲管1的平面展开图为W形状，所以称为W形曲管或者W形虹吸管。但是为了便于槽以及周围实际情况的操作，如图6那样，为了将水槽32的水位维持在水位33地将雨水排出，可以在不破坏该原理的范围下，自由配置虹吸管27部、槽内立起辅助存储管28、槽外立起辅助存储管29、排水管30以及气孔31。

为了能够只使用管道更方便、低价地进行加工设置，推荐使用以下方法。和图2相比，推荐使用图1A中的其平面展开图为W形的虹吸曲管1。而且为了连接向任意位置的排水的排水管，和图3D相比推荐更加简单的只采用图3C的管道的方法。在图4的方法中，首先通过给水管21得到水，然后再顺次经过W形曲管20、气孔管18以及排水管19在联合槽排水。当对现有的槽进行改装时，使用图4比图5的在槽壁上开孔的方法简单很多。

辅助存储管和排水管的连接处的气孔径如果太小，就有可能造成阻断排水管对虹吸管的吸引作用的空气无法进去，从而导致虹吸管内的水被排水管吸走而破坏虹吸作用，无法维持持久的虹吸作用。也就是说，当图1所示的落差3足够大、且图3C的气孔管13的气道的有效径小时，在图3所示的排水管14的落差15的吸引作用下，有助于加快其排水速度，但是当槽内水位下降、图1所示的落差3下降接近水位4时，在水的漩涡的作用下，就有空气被吸入该虹吸管装置内。为了防止虹吸作用被破坏，就有必要加大取入必需的空气量的气孔管的气道的有效径。

可以使用配置有电子水位传感器的电动阀门，也可以使用如图7中的漂浮阀门34。该漂浮阀门34是一种气孔阀门，根据槽内的水位35，发挥如图3C中所示的落差15的吸引排水能力。在图7E中阀门关闭和图7F阀门打开时的图里可见，为了能够在打开真空压吸附力控制的阀门，安装了阀门开关弹簧36。漂浮阀门部分和气孔管之间通过螺纹或轻压入嵌合而可拆下。而且为了便于在设置初期从气孔管向虹吸装置充水，还需要在排水管的下部安装开关37。

除了使用阀门以外，还有如图8中所示将气孔延长管38插入存储槽内的水面式气孔开关的方法。这个方法非常简单而且价格便宜。但是当槽内水面将气孔延长管端封闭、从作用保管型虹吸管转变为图1B同样的与排水管一体的虹吸管以用于高速排水的时候，图8G的水位40就会瞬间地将气孔管堵塞，从而排水管39内就会如图所示那样形成从上到下相连的气道、成为水流沿着内壁流下的状态，无法在排水管中形成落差、成为流量小的状态，即使槽内水位上升到水位41的地方也不能够高速地排水。为了解决这个问题，采用了如图8H所示的在气孔延长管的末端侧面切出缝隙42，这样就可以在水位渐渐上升的同时，逐步地关闭通气，从而会在气孔管内的气流中产生脉流，如图8H所示的排水管内的水流夹杂着气泡而产生脉流的水位区间43是暂时所必需的。图8H的水位区间44是如图3C所示的可以完全发挥排水管吸引落差15作用的高速排水的槽内水位。但是，在水位区间43，多少会产生类似于沸腾的声音。如果介意这个声音，可以采用图7的漂浮阀门34。

像这样为了设置高速排水功能，无论是漂浮阀门式还是代替水面式，瞬间关闭气孔的阀门都有可能导致高速排水无法进行，排水管太粗也会发生同样的情况，太细则会由于流体阻力的原因导致排水能力的下降。因此，槽内的给水量、排水管的落差以及虹吸管装置全体流量有效径的平衡性必须得到充分的考虑。

为了测验其排水能力，采用图7、图8H的水槽，W形虹吸管采用聚氯乙烯原料、内径φ16的管道，气孔管部也使用相同φ16的管道，排水管采用相当于图3的吸引落差15的长度1m的内径为φ13的管道。这个装置的排水能力的测定结果显示，其每分钟可以排出20L的水。这个虹吸管装置的排水能力不低于在槽壁下部开孔来连接排水管的方法得到确认。构成虹吸管装置的管的流量有效径的大小以及液体的种类对排水能力有很大的影响，它可以应用于大坝、蓄水池、罐、水槽、烧杯等。除了水以外，它还可以用于油、熔融物、化学药品、熔化的塑料、熔化的金属等液体。因此这个装置的适用范围非常的广泛且可用于各种目的。

这个装置不需要动力泵，因此可以简单的装卸，所以可以用于没有孔或取水口的用水路U字沟以及田间的灌溉等方面。

如果在该虹吸管装置或一级罐上装配升降装置，就可以精确地控制从一级罐向二级罐供给的供给量，因此可以将该虹吸管装置用于配制液体材料或试剂的调和槽内。

Claims (1)

1.一种作用保管型虹吸管装置，将不同于主存储管的辅助储存管安装在跨过存储槽壁的虹吸管的两端，其底部低于虹吸管的末端，而且其上沿既要高于虹吸管的两末端还要低于存储槽的上沿，成为W状管道，这样就可以使虹吸管内保持长期充满液体的状态，长期维持其虹吸作用；

而且，在向存储槽外的辅助存储管的最高处连接向下延伸的排液管时，在连接部的上面设置气孔或开口，通入空气，这有助于降低排液管内液体降下时的吸引作用，防止由于该吸引作用引起的辅助存储管和虹吸管内部的液体被吸出而导致的虹吸作用被破坏；

而且，在不因为存储槽内发生的漩涡而导致空气从液体吸入口被吸入虹吸管内的、越过存储槽内的辅助存储管的液面高度范围内，在气孔管上高于存储槽上沿的位置处，设置用于关闭气孔或者开口气道的阀门，或者，在高于存储槽内部的辅助存储管的高度且低于存储槽的上沿的位置的液面处、在关闭气孔的气道的位置处，延长气孔管而设置越过存储槽壁而插入到存储槽内部的液面中的气孔开关功能管，所述气孔开关功能管的末端侧面沿长度方向切出缝隙；利用越过存储槽上沿的虹吸管装置来排出超过存储槽内部的设定高度的液面的溢流，该装置不需要日常维护、还可以永续的发挥作用，可以完全发挥充满排液管全长的液体的重力引起的吸引作用，具有能高速排出液体的排液泵的能力。

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