CN103032387B - 科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵 - Google Patents

Abstract

一种科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵，尤其是一种结合利用流体流速突然变化产生压强大幅度波动严重水击的正负水锤和地球自转带来的科氏涡旋力提水的科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵。由泵室，快速启闭排水阀门，科氏涡旋流体压强转换装置，负击水锤装置构成。泵室排水口有快速启闭排水阀门。泵室进水口连通有进水管，进水管连通落差水提供能量。泵室排水口的快速启闭排水阀门的快速启闭使泵室里水的流速突然变化产生正击水锤能量。泵室连通的负击水锤装置吸收落差水和正击水锤的能量产生负击水锤能量。正击水锤加负击水锤的能量再经泵室连通的科氏涡旋流体压强转换装置涡旋及流体压强转换及科氏涡旋力增压大大提高了水锤能的利用效率和提水扬程。

Description

科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵

技术领域

本发明涉及一种科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵，尤其是一种结合利用流体流速突然变化产生压强大幅度波动严重水击的正击水锤能量和负击水锤装置吸收落差水和正击水锤能量产生的负击水锤能量和涡旋及流体压强转换及地球自转带来的科氏涡旋力及进水管附加有的进水增压装置大大提高了水锤能量的利用效率和提水扬程的科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵。

背景技术

目前，公知的技术有：1796年首获自动水锤泵发明专利的蒙氏水锤泵已近二百多年历史。是一门既古老又先进的技术。它是一种利用水锤效应直接将低水头能转换为高水头能种。不用电不耗油新型节能的高效提水装置。被纳入国家社会可持续发展战略项目而加以扶持和推广。但它只能利用流水的正击水锤能量。

水锤又称水击。水锤作用之发生并不仅在水流。水锤效应是流体(包括：气体、液体及气液混合体)在管路里流动过程中由于阀门突然开启或关闭使流体流速突然变化，产生压强大幅度波动，严重水击的正负水锤现象。

据专利之家网披露：日本一位牙医发明自动搅拌的平底锅。利用热力学原理。在锅内部刻有螺旋凹痕(涡旋导流道)。当水煮沸时热水会沿着螺旋纹上升从而产生涡旋仿佛有人在搅拌一样。此外这样还可以防止沸水溢出，保证做饭过程安全可靠。你可以在视频中清楚地看到漩涡产生的全过程。加装使冲水旋转的抽水马桶在同等高度及水量下比没有冲水旋转的抽水马桶能产生更大的吸力。美国的龙卷风甚至可以把汽车卷到空中。这些都已在实践中得到印证。毋须赘述。

据2012年12月14日中国日报网报道：神奇水陆两用车诞生，造型奇特由永动机驱动。水陆两用机动车由上下两部分构成，上面有一个驾驶位，下面有两个座位。下半部分可潜到水下1.2米深。它还能完全在陆地行驶。据英国媒体12月12日报道加拿大探索频道近日播出一部纪录片。介绍一种新发明的水陆两用交通工具。更神奇的是，这种被称为“探索者”号的机动车由新式“陀螺发生器”(涡旋发生器)驱动，可保证机动车一直行驶而无需充电。发明者称这一驱动方式有望彻底改变人们的出行方式。

自然界中因地球自转带来的一种力，被科学家称之为科里奥利力(简称科氏力)气象学上又称之为地转偏向力。在旋转的地球上，流体的运动，甚至航天器的发射，导弹的飞行始终受到它的作用！

现代建筑大多采用虹吸排水系统。虹吸排水系统有系统中满管流、无空气旋涡、水流速度快、高效、噪音小、有自洁管道功能的优势。

因此非常有必要对世界现有背景技术进行发扬优势，克服不足的优化组合，也就是现代意义的技术创新。研发一种结合利用流体流速突然变化产生压强大幅度波动严重水击的正负水锤和地球自转带来的科氏涡旋力提水的科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：

克服背景技术的不足。提供一种结合利用流体流速突然变化产生压强大幅度波动严重水击的正负水锤和地球自转带来的科氏涡旋力提水的科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵由泵室，快速启闭排水阀门，科氏涡旋流体压强转换装置，负击水锤装置构成。用钢等高强度、抗腐蚀的材料制造圆柱形或其他抗高压形状的泵室。泵室有进、排水口。泵室排水口有自重与压差机械控制或定时器控或遥控或电控或计算机机控等方式控制，用于使流体流动急剧停止，产生正击水锤的快速启闭排水阀门。泵室排水口的自重与压差机械控制的快速启闭排水阀门可以是一种特殊的翻板阀。翻板快速启闭排水阀门一面有与排水口吻合的锥形突起密封装置。翻板快速启闭排水阀门倾斜的安装在泵室里倾斜的排水口上。因翻板快速启闭排水阀门的自重翻板快速启闭排水阀门会向下翻倒快速开启泵室里的排水口。当泵室里的水流流速加大时因翻板快速启闭排水阀门的锥形突起密封装置与泵室里的排水口通道狭窄流速加大，压强变小使翻板快速启闭排水阀门因两面的压差而向上翻起快速闭合泵室里的排水口使泵室里流体流动急剧停止，泵室里产生正击水锤。翻板快速启闭排水阀门中心有阀门开启量调节螺杆。旋转阀门开启量调节螺杆，加长翻板快速启闭排水阀门与泵室里底部的阀门开启量调节螺杆长度，阀门开启量减少。缩短翻板快速启闭排水阀门与泵室里底部的阀门开启量调节螺杆长度，阀门开启量增加，或根据水落差调节定时器定时时间。实现调节泵室里正水锤形成的间隔时间和强度。泵室有进水口。泵室进水口附加有(说明：附加有的意思是指：可以附加有非必要技术特征，不附加有非必要技术特征也可以。但产生的技术效果不同)如单向翻板阀门、单向球阀门等快速启闭单向阀门。用于逆止泵室里产生的水锤能量从泵室进水口流失。泵室进水口连通有进水管。进水管进水口附加有虹吸式进水或进水管进水口有文丘里管涡旋增压罩或有虹吸式进水和进水管进水口有文丘里管涡旋增压罩或进水管连通有水气压强进水涡旋增压转换罐等进水增压装置。泵室连通有科氏涡旋流体压强转换装置的进水管和负击水锤装置。泵室里附加有感应器将泵室里水流流速等数据用有线或无线等方式传输给电控或计算机机控等方式的控制装置。控制装置用有线或无线等方式控制泵室排水口的快速启闭排水阀门的启闭。

2、科氏涡旋流体压强转换装置有科氏涡旋流体压强转换罐。科氏涡旋流体压强转换罐有罐体容器。罐体容器附加有充放气阀。用于给罐体容器里预设如：空气、氮气或其他纯种气体或混合气体等高压缩比、不易溶解、发热、不含水分、惰性的气体。罐体容器里有上方气体层和下方水层。罐体容器有光滑的内表面或内表面附加有利于罐体容器里的水体和气体旋转产生向下增压涡旋，最符合流体动力学形状的涡旋增压导流道。有从泵室里进入罐体容器里出水口位于罐体容器里上方气体层里或下方水层里或下方水层里和上方气体层里的进水管。进水管内表面附加有使通过的水体旋转产生增压涡旋，最符合流体动力学形状的增压涡旋导流道。或进水管附加有流体增压装置的水平的旋转的或水平固定的的各种方式沿罐里涡旋切线方向喷出可以喷水反推力使罐内上方高压气体层和下方水层旋转产生向下增压涡旋的流体增压装置的涡旋增压喷嘴或引射增升涡旋增压喷嘴等各种各样喷嘴的涡旋切线出水喷嘴。罐体容器进水管进水口连通有泵室。罐体容器进水管进水口有进水单向阀。有从罐体容器里下方水层排出罐体容器外的连通蓄水或能量转换装置的排水管。要注意使罐体容器里产生增压涡旋的旋转方向根据不同的使用地点和地球自转带来的科氏涡旋力旋转方向相同。借助地球自转力形成科氏气涡旋增压和科氏液涡旋增压。

3、负击水锤装置有负击水锤缸。负击水锤缸有负击水锤缸体。负击水锤缸体里有活塞或储能活塞。活塞有根据任务所需用高强度、耐腐蚀的材料制作外表面与负击水锤缸体内表面间有如活塞环，密封圈等密封装置的传统圆柱式活塞。储能活塞有储能室及储能室活塞。储能室活塞有密封装置有充放气阀。储能活塞有从传统圆柱式活塞顶部往活塞里镟出个气缸构成储能室。储能室里装有外表面有如活塞环、密封圈等密封装置的储能室活塞。储能室活塞上止点与传统圆柱式活塞顶部平，储能室活塞顶部凹处有充放气阀。构成有储能室的储能活塞。储能室里有气体。储能室活塞顶部凹处充放气阀用于给储能室里预设如：空气、氮气或其他纯种气体或混合气体等高压缩比、不易溶解、发热、不含水分、惰性的气体。当然也可附加使用有其它各种方式缸内储能装置(如：橡胶隔膜储能装置)的储能活塞。使用储能活塞可以利用气体储能加大科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵的功率。活塞或储能活塞顶端连结有可连接或旋转螺纹改变长度的螺杆或其他形式的高度可调装置。高度可调装置顶端连结有重物固定板。重物固定板上固定有重量可调重物。

本发明的有益效果：

传统水锤泵只能利用流水的正击水锤能量。科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵结合利用流体流速突然变化产生压强大幅度波动严重水击的正水锤能量和负击水锤装置吸收落差水和正水锤能量产生的负击水锤能量和涡旋及流体压强转换及地球自转带来的科氏涡旋力及进水管附加有进水增压装置大大提高了水锤能量的利用效率和提水扬程。

附图说明

图1是科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵的结构示意图

图中：1.泵室  2.快速启闭排水阀门  3.泵室排水口  4.泵室进水口  5.附加有的快速启闭单向阀门  6.泵室进水口连通的进水管  7.科氏涡旋流体压强转换罐罐体容器  8.上方气体层  9.下方水层  10.罐体容器的进水管  11.科氏涡旋流体压强转换罐水平的涡旋切线出水喷嘴  12.罐体容器进水管进水口的进水单向阀  13.科氏涡旋流体压强转换罐的排水管  14.负击水锤缸体  15.活塞或储能活塞  16.储能室  17.储能室活塞  18.储能室活塞充放气阀  19.高度可调装置  20.重物固定板  21.重物  22.阀门开启量调节螺杆  23.科氏涡旋流体压强转换罐充放气阀

具体实施方式

下面结合附图1对实施本发明做进一步的描述：将科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵在有一定落差流水和泄水道处安装完毕。调节重物固定板20上固定重物21的重量等于或略小于落差水的质量与活塞或储能活塞15截面积的乘积。经储能室活塞充放气阀18给储能活塞15的储能室16里预设等于或略小于落差水所处水深水压强的空气、氮气或其他纯种气体或混合气体等高压缩比、不易溶解、发热、不含水分、惰性的气体。经科氏涡旋流体压强转换罐充放气阀23给科氏涡旋流体压强转换罐7里预设等于或高于大气压强的空气、氮气或其他纯种气体或混合气体等高压缩比、不易溶解、发热、不含水分、惰性的气体。旋转阀门开启量调节螺杆22调节翻板快速启闭排水阀门2的开启量或根据水落差调节定时器定时时间。落差流水从泵室进水口连通的进水管6的进水口直接或经进水管6进水口附加有的进水增压装置从泵室1进水口4直接或经泵室1进水口4附加有的快速启闭单向阀门5进入泵室1里。经开启的快速启闭排水阀门2的锥形突起密封装置与泵室排水口3间泄水。进入泵室1里的落差流水进入与泵室1连通的负击水锤装置的负击水锤缸体14里将落差水能量传递给活塞或储能活塞15推动储能活塞15的储能室活塞17压缩储能室16里的气体做功储能同时抬升储能活塞15顶端连结的重物固定板20上固定的重物21做功储能或抬升活塞15顶端连结的重物固定板20上固定的重物21做功储能。将落差水能量转换为重物21的势能和储能活塞15储能室16里的气体储能或重物21的势能。当流经快速启闭排水阀门2的锥形突起密封装置与泵室排水口3间的水流流速达到一定流速时，快速启闭排水阀门2因两面的压差克服重力快速关闭或因定时器时间到快速关闭或因控制装置用有线或无线等方式控制快速关闭。使泵室1里流体流动急剧停止，泵室1里产生正击水锤。泵室进水口4附加有的快速启闭单向阀门5快速关闭，可以逆止泵室1里产生的水锤能量从泵室进水口4流失。泵室1里产生的正击水锤能量水顶开科氏涡旋流体压强转换装置的科氏涡旋流体压强转换罐罐体容器7连通泵室1的罐体容器进水管进水口的进水单向阀12从科氏涡旋流体压强转换罐罐体容器7里的进水管10出水口里涡旋增压喷出或从进水管10出水口附加有的流体增压装置的水平的旋转的或固定的各种方式，沿罐里增压涡旋切线方向喷出可以喷水反推力使罐内上方气体层8和下方水层9旋转产生向下气增压涡旋和液增压涡旋有涡旋增压喷嘴或引射增升涡旋增压喷嘴等各种各样喷嘴的涡旋切线出水喷嘴11喷出，使罐内上方气体层8和下方水层9旋转产生向下增压涡旋。根据不同的使用地点使罐体容器7里产生增压涡旋的旋转方向和地球自转带来的科氏涡旋力旋转方向相同。形成科氏气涡旋增压和科氏液涡旋增压。进入罐体容器7里的水逐渐占据罐体容器7里气体的位置使罐体容器7里气体压强逐渐加大，水压强转换为气体压强与涡旋增压共同将科氏涡旋流体压强转换罐7里的水按科氏涡旋流体压强转换罐罐体容器7截面积与科氏涡旋流体压强转换罐排水管13截面积的正比加大压强和流速从科氏涡旋流体压强转换罐排水管13排出。泵室1里产生的正击水锤能量同时传递给负击水锤装置的负击水锤缸体14里的活塞或储能活塞15。推动储能活塞15的储能室活塞17压缩储能室16里的气体做功储能同时抬升储能活塞15顶端连结的重物固定板20上固定的重物21做功储能或抬升活塞15顶端连结的重物固定板20上固定的重物21做功储能。将正击水锤能量转换为重物21的势能和储能活塞15储能室16里的气体储能或重物21的势能。当正击水锤能量消失瞬间，重物21的势能和储能活塞15储能室16里的气体储能或重物21的势能瞬间释放使泵室1里流体急剧流动、压强剧变，泵室1里产生负击水锤。重物21的势能和储能活塞15储能室16里的气体储能或重物21的势能和负击水锤的能量水顶开科氏涡旋流体压强转换装置的科氏涡旋流体压强转换罐罐体容器7连通泵室1的罐体容器进水管进水口的进水单向阀12从科氏涡旋流体压强转换罐罐体容器7里的进水管10出水口里涡旋增压喷出或从进水管10出水口附加有的流体增压装置的水平的旋转的或固定的各种方式，沿罐里增压涡旋切线方向喷出可以喷水反推力使罐内上方气体层8和下方水层9旋转产生向下气增压涡旋和液增压涡旋的涡旋增压喷嘴或引射增升涡旋增压喷嘴等各种各样喷嘴的涡旋切线出水喷嘴11喷出，使罐内上方气体层8和下方水层9旋转产生向下增压涡旋。根据不同的使用地点使罐体容器里产生增压涡旋的旋转方向和地球自转带来的科氏涡旋力旋转方向相同。形成科氏气涡旋增压和科氏液涡旋增压。进入罐体容器7里的水逐渐占据罐体容器7里气体的位置使罐体容器7里气体压强逐渐加大，水压强转换为气体压强与涡旋增压共同将科氏涡旋流体压强转换罐罐体容器7里的水按科氏涡旋流体压强转换罐罐体容器7截面积与科氏涡旋流体压强转换罐排水管13截面积的正比加大压强和流速从科氏涡旋流体压强转换罐排水管13排出。当负击水锤缸体14里的重物21的势能和储能活塞15储能室16里的气体储能和负击水锤的能量消失后快速启闭排水阀门2因自重开启或因定时器时间到开启或因控制装置用有线或无线等方式控制开启，新的工作循环开始。

Claims (2)

1.科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵，由泵室，快速启闭排水阀门，科氏涡旋流体压强转换装置，负击水锤装置构成，其特征是：所述泵室有进、排水口，泵室排水口有快速启闭排水阀门，泵室进水口附加有快速启闭单向阀门，泵室进水口连通有进水管，进水管进水口附加有进水增压装置，泵室连通有科氏涡旋流体压强转换装置的进水管和负击水锤装置，泵室里附加有感应器；所述科氏涡旋流体压强转换装置有科氏涡旋流体压强转换罐，科氏涡旋流体压强转换罐有罐体容器，罐体容器附加有充放气阀，罐体容器里有上方气体层和下方水层，罐体容器有光滑的内表面或内表面附加有涡旋增压导流道，有从泵室里进入罐体容器里的进水管，进水管的出水口位于罐体容器里上方气体层里或下方水层里或下方水层里和上方气体层里，进水管内表面附加有增压涡旋导流道或进水管附加有水平旋转的或水平固定的涡旋切线出水喷嘴，罐体容器进水管进水口连通有泵室，罐体容器进水管进水口有进水单向阀，有从罐体容器里下方水层排出罐体容器外的排水管。

2.根据权利要求1所述的科氏涡旋流体压强转换双击水锤泵，其特征是：所述负击水锤装置有负击水锤缸，负击水锤缸有负击水锤缸体，负击水锤缸体里有活塞或储能活塞，活塞或储能活塞连结有高度可调装置，高度可调装置连结有重物固定板，重物固定板上固定有重量可调重物；所述储能活塞有储能室及储能室活塞，储能室活塞有密封装置及充放气阀，储能室里有气体。