CN102705270B - 一种气压扬水机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气压扬水机，包括：箱体、排气调节阀、控制进气阀和出水管，箱体内部被分成两筒体，两所述筒体上分别设有进水阀、排气调节阀、控制进气阀和出水管，其中一筒体内的出水管的进水口位置低于另一筒体内出水管的进水口位置，两筒体的出水管汇合形成一排水总管，所述排水总管的充水量大于等于进水口位置较高的所述出水管所在筒体一次所能排出的最大水量；两排气口分别通过排气管同所述排水总管相连通；排气调节阀与控制进气阀之间设有联动机构，通过联动实现两筒体的交错排气和排水过程，使其中一个筒体在排气时，另一筒体实现排水，进而水掺杂着气一起排入排水总管中，使排水总管中水柱的重量降低，在同种条件下提高了排水扬程。
Description
技术领域
本发明涉及水利机械领域，特别涉及一种气压扬水机。
背景技术
中国专利文献CN1673551公开了一种空压扬水机，它包括两个通过带有进、出水口和进气、排气控制机构及控制排气机构的箱体，在所述至少一个进气口上设置有进气管和进气阀塞，该进气管的管口与进气阀塞对应配合，该进气阀塞与控制排气机构连接，该发明提供了一种自动控制灵活，可靠性好，成本较低且能有效控制进气的气压扬水机，但是在箱体停止排水后水箱向外排气时，这些被排出得气体气压被白白的浪费掉，从而造成能源的很大浪费。
中国专利文献CN 2921395Y公开了一种气压扬水机，它包括一个带有进水口、排水管和进气口、排气口及控制进气机构和控制排气机构的以及扬水的箱体，一级扬水的排气口与带有进水口、排水管、排气口的二级扬水的箱体的进气口连通，二级扬水的箱体内设置有控制排气机构；二级扬水的排气口可与和二级扬水相同结构的三级扬水的进气口连接，三级扬水的排气口可与四级扬水的进气口连接，依次类推连接即可。上述专利文献由于采用了二级扬水箱体的进气口与一级扬水箱体的排气口连通，这样一级扬水箱体中已经做功完毕的高压气体在向二级扬水箱体中排放的过程中仍然做功，排出水，提高了高压气体的利用率。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下缺点：
(1)上述专利文献中的气压扬水机的上水方式是由第一个扬水机排气进入第二个扬水机，第二个扬水机进入第三个，这样多个扬水机所扬的水在不同的高度使用，其结构复杂，并且最后的压缩气体直接排放至大气，使这部分压缩气体得不到有效利用；
(2)在实现上述气压扬水的过程中，排水管中走的是只是水相，在将排水管中的水压至一定高度时需要克服排水管中水的重量进行做功，需要较高的扬程气压，若能在较低的气压下能达到同样的扬程，不但可以降低设备损耗，而且可以实现高效率扬水。
(3)另外，上述专利所提供的技术方案不能实现连续扬水，扬水效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：在较低的气压下达到同样扬程，实现高效扬水。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种气压扬水机。所述技术方案如下：
一种气压扬水机，包括：
箱体，置于水体中，所述箱体内部被分成两筒体，两所述筒体上分别设有进水阀，并在两所述筒体的上部分别设有排气口；
排气调节阀，分别设置于两所述筒体的排气口处；
控制进气阀，分别设置于两所述筒体内，并与连接于进气系统的进气管连通，用于分别控制进入两所述筒体内气体的排放；
出水管，其进水口分别置于靠近两所述筒体的底部，其排水口同排水系统连接；
其中一根所述出水管的进水口位置低于另一根所述出水管的进水口位置，两所述筒体的所述出水管汇合形成一排水总管，所述排水总管的充水量大于等于进水口位置较高的所述出水管所在筒体一次所能排出的最大水量；
两所述排气口分别通过排气管同所述排水总管相连通；
两所述出水管上各设有一单向排水阀，两所述排气管上各设有一单向排气阀；
所述排气调节阀与所述控制进气阀之间设有联动机构，所述联动机构控制所述排气调节阀开通时所述控制进气阀关闭，所述控制进气阀开通时所述排气调节阀关闭。
所述排气调节阀包括排气阀体和浮球阀芯；
所述控制进气阀包括进气阀体和进气阀芯；
所述联动机构包括：一连杆和悬垂体，所述连杆分别同所述浮球阀芯和进气阀芯铰接；
所述连杆的一端相对所述筒体铰接，其可沿铰接轴上下摆动；
所述悬垂体的上端与所述连杆通过软绳连接，其下端通过软绳同一连接件固定连接。
优选地，所述进气阀芯为一滑锥杆，其一端同所述连杆铰接，其另一端设置于所述进气阀体内，所述滑锥杆的自由端成型一锥形结构；
所述进气阀体内成型一锥形开口结构和与所述筒体相连通的排气孔，所述锥形开口结构与所述锥形结构相适配。
优选地，所述排气孔为设置于所述进气阀体上的第一径向排气孔，所述第一径向排气孔靠近所述锥形开口结构的大头端设置。
所述浮球阀芯包括：阀杆和浮球，所述阀杆固定于所述浮球的上端，所述浮球的下端同所述连杆铰接；
所述排气阀体包括：阀壳和设置于所述阀壳内的胶套，所述胶套具有一中空的通气孔，所述阀杆的上端设置于所述胶套的通气孔内，所述阀杆同所述胶套相适配控制所述筒体内气体的排放。
进一步优选，所述阀壳内成型一凸环，所述凸环将所述阀壳分割为上部的连接腔和下部的通气腔，所述排气管同所述连接腔螺纹连接，所述通气腔同所述筒体的排气口相连通；
所述胶套的上部卡置于所述凸环的上端面，其下部设置于所述阀壳的通气腔内，所述胶套上设有连通所述通气孔和所述通气腔的第二径向排气孔。
所述胶套的通气孔下部为锥形孔，其上部为同所述锥形孔的小头端相连通的柱形孔，所述柱形孔的内径小于所述锥形孔的小端直径，所述第二径向排气孔靠近所述锥形孔的小头端设置。
优选，悬垂体为一上部开口的塑料瓶或橡胶球。
最优选，两所述筒体由上筒体和下筒体上下连接而成，所述上筒体的容水量大于或等于所述排水总管的充水量；
所述上筒体的上端设有同所述下筒体连通的密闭腔室，所述下筒体的排气口设置于所述密闭腔室上，所述控制进气阀、和连杆设置于所述密闭腔室内，所述悬垂体设置于所述下筒体内；所述下筒体同所述密闭腔室相连通的连接管上设有多个排气孔，进入所述下筒体内的气体通过所述排气孔进入所述密闭腔室内。
所述上筒体和所述下筒体之间设有过滤网层，所述下筒体的下方设有同其连接的腔室，所述腔室与所述下筒体通过单向进水阀连通，所述过滤网层内的水通过一进水管同所述腔室相连通，所述上筒体的下端通过所述单向进水阀同所述过滤网层相连通。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：
(1)将双筒体气压扬水机的出水管合并为一个排水总管，各自排气管顺出水管流出方向混入管内、各自排气阀的上端有单向阀、扬水机在工作过程水流助力排气，在运行过程中，由于其中一个筒体内的气体排放，所排放的气体沿排水总管上升并带动另一筒体内的水进入排水总管内同其混合，从而实现水带动气，气带动水形成互助的上升推动力，由于排水总管中的水掺杂着气体，二者相互作用降低了水管压力，从而实现高效率扬水。
(2)两筒体进行交替排水和排气，实现了气压扬水连续扬水，提高了扬水效率。
(3)本发明将专利文献CN 2921395Y中的所排放气体进行二次利用，由于上述专利文献中的气压扬水泵所排气体是做完功的废气，使废气进入排水总管，使排水总管所承受水的重量变轻，并且排气过程助力上水，在气压排出过程至低气压时，上水压力助力于排气，随着气体在排水总管上升的过程会进一步膨胀，其膨胀占近70％排水总管的容积，气压扬水进入排水总管的扬水效率可提高100-200％上水量。
经测定表明，在相同的初始条件下，达到同样扬程，使用本发明的扬水机所用气压要低于使用对比专利的扬水机所用气压值的50％，降压效果十分明显。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提供的气压扬水机结构图；
图2是图1中的联动控制进气结构图；
图3是图2中的控制进气阀结构图；
图4是图1中的排气调节阀结构图；
图5是图4中的胶套结构示意图。
图中：1-箱体、11-上筒体、12-下筒体，2-进水阀、3-排气口、4排气管、51-连杆、52-悬垂体、53-支架、54、进气接头、6-进气管、7-出水管、8-控制进气阀、81-进气阀体、811-锥形开口结构、812-第一径向排气孔、82-滑锥杆、821-锥形结构；
9-排气调节阀；
90-软绳、91-排气阀体、911-阀壳、9111-凸环、9112-连接腔、9113-通气腔、912-胶套、9121-通气孔、91211-锥形孔、91212-柱形孔、9122-第二径向排气孔；
92-浮球阀芯、921-阀杆、922-浮球；
10-单向排水阀、20-单向排气阀、30-排水总管、40-连接管、401-出气孔、50-腔室、60-进水管、70-过滤网层、80-密闭腔室。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种气压扬水机，包括以下几部分，
密闭的箱体1，置于水体中，所述箱体1内部被分成两筒体11、12，两所述筒体11、12上分别设有进水阀2，并在两所述筒体11、12的上部分别设有排气口3；排气调节阀9，分别设置于两所述筒体11、12的排气口3处；
控制进气阀8，分别设置于两所述筒体11、12内，并与连接于进气系统的进气管6连通，用于分别控制进入两所述筒体11、12内气体的排放；
出水管7，其进水口分别置于靠近两所述筒体11、12的底部，其排水口同排水系统连接；
其中一根所述出水管7的进水口位置低于另一根所述出水管7的进水口位置，两所述筒体11、12的所述出水管7汇合形成一排水总管30，所述排水总管30的充水量大于等于进水口位置较高的所述出水管7所在筒体一次所能排出的最大水量；
两所述排气口3分别通过排气管4同所述排水总管30相连通；
两所述出水管7上各设有一单向排水阀10，两所述排气管4上各设有一单向排气阀20；
所述排气调节阀9与所述控制进气阀8之间设有联动机构，所述联动机构控制所述排气调节阀9开通时所述控制进气阀8关闭，所述控制进气阀8开通时所述排气调节阀9关闭。
其中的两筒体可以采用阶梯式设置，也可以采用平行设置或其它形式的排列方式，只要保证两出水管7的进水口的位置差即可。
其中的联动机构如图2所示。
排气调节阀9包括排气阀体91和浮球阀芯92；
控制进气阀8包括进气阀体81和进气阀芯82；
联动机构包括：一连杆51和悬垂体52，连杆51分别同所述浮球阀芯92和进气阀芯82铰接；
连杆51的一端相对所述筒体铰接，其可沿铰接轴上下摆动；
悬垂体52的上端与连杆通过软绳90连接，其下端通过软绳同一连接件固定连接，在图1中其悬垂体52的下端通过软绳90系于出水管上。
筒体11、12内水位上升，浮球阀芯92带动连杆51上移，浮球阀芯92关闭排气调节阀9，进气阀芯82开启控制进气阀8，实现进气排水；
筒体11、12内水位下降，悬垂体52拉动连杆51下移，浮球阀芯92开启排气调节阀9，进气阀芯82关闭控制进气阀8，实现进水排气。
图3所示为控制进气阀结构图，进气阀芯为一滑锥杆82，其上部同连杆51铰接，其下部设置于进气阀体81内，这里的进气阀体81固定于一支架53上，支架53同筒体的固定连接，滑锥杆82的下端成型一锥形结构821，进气阀体81内成型一同锥形结构821相适配的锥形开口结构811和同筒体相连通的排气孔，控制进气阀8的进气接头54与进气系统通过进气管6连通，风力机所产生的压力气体通过进气管6进入同其连通的控制进气阀8内，这里的锥形开口结构可以采用橡胶等气密性材料制成，有利于气体的密封。
滑锥杆82下移时，其下端的锥形结构821同锥形开口结构811实现密封连接，滑锥杆82上移时，锥形开口结构811开启，压力气体由排气孔排入筒体11、12内，其中的排气孔为设置于进气阀体81上的第一径向排气孔812，第一径向排气孔812靠近锥形开口结构811的大头端设置。
滑锥杆82通过将其锥形结构821插入控制进气阀8的锥形开口结构811内，进而将第一径向排气孔812密封住，实现停止向筒体11、12内排气，反之则实现向筒体内的排气。
图2和图4所示，浮球阀芯92包括：阀杆921和浮球922，阀杆921固定于浮球922的上端，浮球922的下端同连杆51铰接，排气阀体91包括：阀壳911和设置于阀壳911内胶套912，胶套912具有一中空的通气孔9121，阀杆921的上端设置于胶套912的通气孔9121内，阀杆921同胶套912相适配控制筒体内气体的排放。
见图4和图5所示，阀壳911内成型一凸环9111，凸环9111将阀壳911分割为连接腔9112和通气腔9113，排气管4同连接腔9112螺纹连接，通气腔9113同筒体的排气口3相连通；胶套912的上部卡置于凸环9111的上端面，其下部设置于所述阀壳911的通气腔9113内，胶套912上设有连通通气孔9121和通气腔9113的第二径向排气孔9122；浮球922上浮并带动阀杆921上移，阀杆921将第二径向排气孔9122与通气孔9121阻断。
见图5所示，胶套912的通气孔9121由锥形孔91211和同锥形孔91211的小头端相连通的柱形孔91212组成，柱形孔91212的内径小于锥形孔91211的小端直径，第二径向排气孔9122靠近锥形孔91211的小头端设置。
悬垂体52为一上部开口的塑料瓶或橡胶球。
图1中两筒体所采用最优选的布置方式，采用上下布置，两所述筒体由上筒体11和下筒体12上下连接而成，其中上筒体的容水量大于或等于排水总管30的充水量；
下筒体12上的密闭腔室80设置于所述上筒体11的上端，所述下筒体12内设有同其密闭腔室80相连通的连接管40，所述连接管40贯穿所述上筒体11并插入所述下筒体12内，置于所述下筒体12内的所述连接管40上设有多个出气孔401。
其中上筒体11和下筒体12之间还设置一个过滤网层70，在下筒体12的下方设有一同过滤网层70相连通的密闭腔室50，腔室50和下筒体12通过单向进水阀2连通，过滤网层70内的水通过一进水管60同所述腔室50相连通，所述上筒体11的下端设有同所述过滤网层70相连通的单向进水阀2，过滤网层70中的水通过所述进水阀2进入所述上筒体11内，过滤网层70的设置可以使排出来的水更加干净，避免河水中的脏东西将扬水机堵塞。
使用时，将箱体竖直放入河水中，并将水位淹没过排水总管30上的排气管4，还没有启动之前水通过过滤网层70分别通过进水阀2进入上下筒体11、12内，直至将两筒体11、12灌满为止，然后将控制进气阀8内注入压力气体，此时的排气调节阀9处于关闭状态，而控制进气阀8开启，压力气体通过进气管6分别进入两筒体11、12内，由于上筒体11内的压差大，因此上筒体11首先进行气压排水，水通过出水管7进入排水总管30，直至将水排出，随着上筒体11内的水位下降，浮球922也跟着下降，此时的悬垂体52也跟着水位下降，悬垂体52下降到一定位置，会通过软绳90拉动连杆51使连杆51复位，进而将上筒体11的控制进气阀8关闭，即时完成进气过程，此时的上筒体11的排气调节阀9开启，同时进行进水和排气，气体沿着排气管4进入排水总管30内，由于上筒体11在排气过程中在排水总管30内形成低气压，这样会带动下筒体12内的水进入排水总管30内，使二者混合外排。
下筒体12进行进气排水，而上筒体11则进行进水排气，上筒体11排水带动下筒体12排气，下筒体12排气又要助力排水，二者相互作用；当上筒体11完成排水转为排气时，则下筒体12对应完成排气转为排水过程，上筒体11的排气带动下筒体12进行排水，下筒体12的排水助力于排气，二者相互作用周期循环下去，实现连续扬水过程。
下表是使用本发明的扬水机同对比专利的扬水机所测实验数据对照，从对照表中可以很好的看出，在相同的初始条件下，达到同样扬程，使用本发明的扬水机所用气压要低于使用对比专利的扬水机所用气压值的50％，降压效果十分明显。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种气压扬水机，包括：
箱体(1)，置于水体中，所述箱体(1)内部被分成两筒体(11、12)，两所述筒体(11、12)上分别设有进水阀(2)，并在两所述筒体的上部分别设有排气口(3)；
排气调节阀(9)，分别设置于两所述筒体的排气口(3)处；
控制进气阀(8)，分别设置于两所述筒体(11、12)内，并与连接于进气系统的进气管(6)连通，用于分别控制进入两所述筒体(11、12)内气体的排放；
出水管(7)，其进水口分别置于靠近两所述筒体的底部，其排水口同排水系统连接；
其特征在于，
两所述筒体(11、12)呈上下布置，其中一根所述出水管的进水口位置低于另一根所述出水管的进水口位置，两所述筒体(11、12)的所述出水管(7)汇合形成一排水总管(30)，所述排水总管(30)的充水量大于等于进水口位置较高的所述出水管所在筒体一次所能排出的最大水量；
两所述排气口(3)分别通过排气管(4)同所述排水总管(30)相连通；
两所述出水管(7)上各设有一单向排水阀(10)，两所述排气管(4)上各设有一单向排气阀(20)；
所述排气调节阀(9)与所述控制进气阀(8)之间设有联动机构，所述联动机构控制所述排气调节阀(9)开通时所述控制进气阀(8)关闭，所述控制进气阀(8)开通时所述排气调节阀(9)关闭。
2.根据权利要求1所述的气压扬水机，其特征在于，
所述排气调节阀(9)包括排气阀体(91)和浮球阀芯；
所述控制进气阀(8)包括进气阀体(81)和进气阀芯；
所述联动机构包括：一连杆(51)和悬垂体(52)，所述连杆(51)分别同所述浮球阀芯和进气阀芯铰接；
所述连杆(51)的一端相对所述筒体铰接，其可沿铰接轴上下摆动；
所述悬垂体(52)的上端与所述连杆通过软绳(90)连接，其下端通过软绳同一连接件固定连接。
3.根据权利要求2所述的气压扬水机，其特征在于，
所述进气阀芯为一滑锥杆(82)，其一端同所述连杆(51)铰接，其另一端设置于所述进气阀体(81)内，所述滑锥杆(82)的自由端成型一锥形结构(821)；
所述进气阀体(81)内成型一锥形开口结构(811)和与所述筒体相连通的排气孔，所述锥形开口结构(811)与所述锥形结构(821)相适配。
4.根据权利要求3所述的气压扬水机，其特征在于，
所述排气孔为设置于所述进气阀体(81)上的第一径向排气孔(812)，所述第一径向排气孔(812)靠近所述锥形开口结构(811)的大头端设置。
5.根据权利要求4所述的气压扬水机，其特征在于，
所述浮球阀芯(92)包括：阀杆(921)和浮球(922)，所述阀杆(921)固定于所述浮球(922)的上端，所述浮球(922)的下端同所述连杆(51)铰接；
所述排气阀体(91)包括：阀壳(911)和设置于所述阀壳(911)内的胶套(912)，所述胶套(912)具有一中空的通气孔(9121)，所述阀杆(921)的上端设置于所述胶套(912)的通气孔(9121)内，所述阀杆(921)同所述胶套(912)相适配控制所述筒体内气体的排放。
6.根据权利要求5所述的气压扬水机，其特征在于，
所述阀壳(911)内成型一凸环(9111)，所述凸环(9111)将所述阀壳(911)分割为上部的连接腔(9112)和下部的通气腔(9113)，所述排气管(4)同所述连接腔(9112)螺纹连接，所述通气腔(9113)同所述筒体的排气口(3)相连通；
所述胶套(912)的上部卡置于所述凸环(9111)的上端面，其下部设置于所述阀壳(911)的通气腔(9113)内，所述胶套(912)上设有连通所述通气孔(9121)和所述通气腔(9113)的第二径向排气孔(9122)。
7.根据权利要求6所述的气压扬水机，其特征在于，
所述胶套(912)的通气孔(9121)下部为锥形孔(91211)，其上部为同所述锥形孔(91211)的小头端相连通的柱形孔(91212)，所述柱形孔(91212)的内径小于所述锥形孔(91211)的小端直径，所述第二径向排气孔(9122)靠近所述锥形孔(91211)的小头端设置。
8.根据权利要求2所述的气压扬水机，其特征在于，
所述悬垂体( 52)为一上部开口的塑料瓶或橡胶球。
9.根据权利要求2-8任一所述的气压扬水机，其特征在于，
两所述筒体由上筒体(11)和下筒体(12)上下连接而成，所述上筒体(11)的容水量大于或等于所述排水总管(30)的充水量；
所述上筒体(11)的上端设有同所述下筒体(12)连通的密闭腔室(80)，所述下筒体(12)的排气口设置于所述密闭腔室(80)上，所述控制进气阀(8)和连杆(51)设置于所述密闭腔室(80)内，所述悬垂体( 52)设置于所述下筒体(12)内；所述下筒体(12)同所述密闭腔室(80)相连通的连接管(40)上设有多个排气孔(401)，进入所述下筒体(12)内的气体通过所述排气孔(401)进入所述密闭腔室(80)内。
10.根据权利要求9所述的气压扬水机，其特征在于，
所述上筒体(11)和所述下筒体(12)之间设有过滤网层(70)，所述下筒体(12)的下方设有同其连接的腔室(50)，所述腔室(50)与所述下筒体(12)通过进水阀(2)连通，所述过滤网层(70)内的水通过一进水管(60)同所述腔室(50)相连通，所述上筒体(11)的下端通过所述进水阀(2)同所述过滤网层(70)相连通。
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