CN103437982A

CN103437982A - 风力谷电气动气囊储能循环式泵水系统

Info

Publication number: CN103437982A
Application number: CN2013104054010A
Authority: CN
Inventors: 刘典军
Original assignee: QINGDAO GELANDE NEW ENERGY CO Ltd
Current assignee: Beijing Heng Qi New Energy Technology Co., Ltd.
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明提供一种气动气囊循环式泵及风力谷电气动气囊循环式泵水系统，属于潜水泵技术领域。气动气囊循环式泵至少包括两级级联的用压缩空气驱动的气动气囊泵，第一级气动气囊泵连接压缩空气源，前一级气动气囊泵排出的压缩空气用于驱动后一级气动气囊泵。本发明提供的气动气囊循环式泵结构简单，可以循环使用输入的压缩空气，所以它高效节能、持久耐用，可以代替传统的潜水泵和离心泵，应用于需要抽水的地方。

Description

风力谷电气动气囊储能循环式泵水系统

技术领域

本发明涉及一种气动气囊循环式泵及风力谷电气动气囊储能循环式泵水系统，属于潜水泵技术领域。

背景技术

传统的潜水泵、离心泵是用电机旋转来驱动叶轮产生离心力把水抽高，效率低、容易坏。所以行业内规定潜水泵运转A1200小时左右，就要维护检修，费事费力。特别是在一些需要防爆的环境，或是石油化工方面的应用，都受到一定的制约。

为克服上述技术问题,本发明人于2011年向国家知识产权局提供了发明名称为“一种气囊式高压泵水装置及其制作方法”的发明专利申请，其申请号是201110097755.4，但是该发明在制作和应用的过程中发现了一些缺陷：

第一：设计的泵体是单一的，不能循环做功，造成了气能我浪费；

第二：设计的泵体没有自吸功能，要靠水自身的压力被动进水；

第三：控制方面，用流量开关和气动换向阀控制，过程复杂，不灵活；

第四：没有设计利用晚间的低谷电存储压缩空气来供给气动泵做功，没有风的时候不能抽水。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺点，本发明的目是提供一种气动气囊循环式泵及风力谷电气动气囊储能循环式泵水系统，其可以利用压缩空气进行循环做功，将水泵压到高处。

为实现所述发明目的，本发明的一方面提供一种气动气囊循环式泵，其至少包括两级级联的用压缩空气驱动的气动气囊泵，第一级气动气囊泵连接压缩空气源，前一级气动气囊泵排出的压缩空气用于驱动后一级气动气囊泵。

优选地，气动气囊泵包括两个容器和两个换向阀，其中，每个容器内的顶端设置有空气气囊，容器的上端设置有插入容器内的空气气囊的通气管，每个容器的底部设置有单向进水阀；每个容器还设置有出水管，出水管处设置有单向排水阀；换向阀的充气端口与一个容器的通气管相连通、进气端口与气源连通、排气端口与外界相连或者通过总管路与下一级的气动泵的一个换向阀的进气端口相连；两个换向阀按时分复用的方式换向。

优选地，所有容器的容积均相同。

优选地，换向阀为二位三通电磁换向阀。

优选地，所有容器上下垂直设置或者左右并列设置。

为实现所述发明目的，本发明的另一方面提供一种风力谷电气动气囊储能循环式泵水系统，其包括用于将空气进行压缩的风力空气压缩机或者将空气进行压缩的电力压缩机以及用于存储压缩空气的储气容器，还包括如上任一所述的气动气囊循环式泵，所述气动气囊循环式泵利用储气容器所存储的压缩空气进行驱动。

与现有技术相比，本发明提供的气动气囊循环式泵因为没有旋转部分，不需要像传统的潜水电泵和离心泵那样要密封、绝缘等，并且可以循环使用输入的压缩空气，所以它高效节能、持久耐用，可以代替传统的潜水泵和离心泵，应用于需要抽水的地方。

附图说明

图1是本发明提供的风力谷电气动气囊储能循环式泵水系统的示意图；

图2是本发明在开始时段PLC提供的脉冲信号；

图3是本发明在工作时段PLC提供的脉冲信号。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明。相同的附图标记表示相同的部件。

图1是本发明提供的风力谷电气动气囊储能循环式泵水系统的示意图。如图1所示，风力谷电气动气囊储能循环式泵水系统包括用于将空气进行压缩的风力空气压缩机或者将空气进行压缩的电力压缩机以及用于存储压缩空气的储气容器，还包括气动气囊循环式泵，所述气动气囊循环式泵利用储气容器所存储的压缩空气进行驱动。气动气囊循环式泵包括第一级气动气囊泵，所述第一级气动气囊泵包括：第一容器1、与第一容器彼此独立且容积相同的的第二容器2、第一换向阀25和第二换向阀26，其中，第一容器1内的顶部设置有第一空气气囊5；所述第一容器1的上端设置有插入第一容器内第一空气气囊5的第一通气管17，所述第一容器的底部设置有第一单向进水阀9；第一容器还设置有第一出水管21，第一出水管处设置有第一单向排水阀13。第二容器2内的顶部设置有第二空气气囊6；所述第二容器2的上端设置有插入第二容器内的第二空气气囊6中的第二通气管18，所述第二容器的底部设置有第二单向进水阀10；第二容器还设置有第二出水管22，第二出水管处设置有第二单向排水阀14。第一换向阀25的充气端口38与第一通气管17相连通，进气端口39与气源连通，排气端口43与总气管47连通；第二换向阀26的充气端口37与第二通气管18相连通，进气端口40与气源连通，排气端口44与总气管47连通。第一换向阀和第二换向阀交替换向工作。出水管21和22最终汇成一路接入总出水管30。本实施例中，将第一容器和第二容器设置成上下结构，使第二容器位于第一容器的正上方，为使它们在垂直的一条直线上。空气压缩机53利用低谷电56将空气压缩成高压空气并通过管路52存储在储气罐53中或者风力空气压缩系统54将空气压缩成高压空气并通过管路55存储在储气罐53中，储气罐53具有放气口50，其通过总阀门49和减压阀48分别连接到第一换向阀25的进气端口39和第二换向阀26的进气端口40。出水管与容器进行焊接处理以防止漏水或者漏气。

气动气囊循环式泵还包括第二级气动气囊泵，所述第二级气动气囊泵包括：第三容器3、与第三容器彼此独立且容积相同的第四容器4、第三换向阀27和第四换向阀28，其中，第三容器3内的顶部设置有第三空气气囊7；所述第三容器的上端设置有插入第三容器内的第三空气气囊内的第三通气管19，所述第三容器的底部设置有第三单向进水阀11；第三容器还设置有第三出水管23，第三出水管处设置有第三单向排水阀15。第四容器4内的顶部设置有第四空气气囊8；所述第四容器4的上端设置有插入第四容器内的第四空气气囊8中的第四通气管20，所述第四容器的底部设置有第四单向进水阀12；第四容器还设置有第四出水管24，第四出水管处设置有第四单向排水阀16。第三换向阀27的充气端口41与第三通气管19相连通，进气端口41与总气管47连通，排气端口45与外界连通；第四换向阀28的充气端口42与第四通气管20相连通，进气端口42与总气管47连通，排气端口46与外界连通。第三换向阀和第四换向阀交替换向工作。出水管23和24最终汇成一路接入总出水管30。本实施例中，将第三容器和第四容器设置成上下结构，使第四容器位于第三容器的正上方，第三容器位于第二容器的正上方，使它们在垂直的一条直线上。

第一、第二、第三和第四换向阀为二位三通电磁换向阀，它们分别由PLC 31的四个控制端32、33、34和29进行控制。

所述压缩空气可以利用风力通过风力空气压缩机进行压缩并存储于储气容器中；还可以通过晚上的谷电利用空气压缩机进行压缩并存储于存储容器中，也可以是二者的结合。还可以是以用其它方式将空气压缩并存储于存储容器中，以供使用。

PLC 31采用时分复用的方式控制每一级气动气囊泵的工作状态，具体的工作过程如下：

开始时，储气罐关闭。PLC 31分别通过四个控制端32、33、34和29给第一换向阀25、第二换向阀26、第三换向阀27和第四换向阀28提供如图2所示的控制信号，其中，

和

的脉冲波形相同，分别由控制端32和29提供；

和

的脉冲波形相同，分别由控制端33和34提供。在内，第一换向阀25和第四换向阀28的充气端口和排气端口接通；第二换向阀26和第三换向阀27的充气端口和进气端口接通，此时段，第一容器内的空气气囊5依次通过第一气管17、第一换向阀25的充气端口38、第一换向阀25的排气端口43、总管路47、第三换向阀的进气端口41、充气端口36、第三气管19与第三容器内空气气囊7连通，随着泵体在井57内下沉，“水”通过第一容器1底部的第一单向进水阀9进入到第一容器1，第一容器内的空气气囊5里面的空气随着不断升高的“水”的挤压进入到第三容器内空气气囊7内。由于第一容器内空气气囊7和第三容器内空气气囊7相当于两个连通的密闭容器，由于空气的压强，水并没有充满第一容器。

在

内，第一换向阀25和第四换向阀28的充气端口和进气端口接通；第二换向阀26和第三换向阀27的充气端口和排气端口接通，此时段，第二容器2内的空气气囊6依次通过第二气管18、第二换向阀26的充气端口37、第二换向阀26的排气端口44、总管路47、第四换向阀28的进气端口42、充气端口35、第四气管20与第四容器4内的空气气囊8连通，随着泵体的下沉，“水”通过第二容器2底部的第二单向进水阀10进入到第二容器2，第二容器2内空气气囊6里面的空气随着不断升高的“水”的挤压进入到第四容器4空气气囊8。由于第二容器内空气气囊6和第四容器内空气气囊8相当于两个连通的密闭容器，由于空气的压强，水并没有充满第二容器。此时段，第三容器的空气气囊7内的部分空气经第三换向阀27的排气端口45排放到外界。

在

内，第一换向阀25和第四换向阀28的充气端口和排气端口接通；第二换向阀26和第三换向阀27的充气端口和进气端口接通。此时段，第一容器内的空气气囊5依次通过第一气管17、第一换向阀25的充气端口38、第一换向阀25的排气端口43、总管路47、第三换向阀的进气端口41、充气端口36、第三气管19与第三容器内的空气气囊7连通。由于水的压力，第三容器3的单向进水阀门11打开，水充入第三容器，但此时第一容器内的空气气囊5和第三容器内的空气气囊7相当于两个连通的密闭容器，由于空气的压强，第三容器并没有充满水。此时段，第四容器的空气气囊8内的部分空气经第四换向阀28的排气端口46排放到外界。

在

内，第一换向阀25和第四换向阀28的充气端口和进气端口接通；第二换向阀26和第三换向阀27的充气端口和排气端口接通，此时段，第二容器2内的空气气囊6依次通过第二气管18、第二换向阀26的充气端口37、第二换向阀26的排气端口44、总管路47、第四换向阀28的进气端口42、充气端口35、第四气管20与第四容器4内的空气气囊8连通。由于水的压力，第四容器4的单向进水阀门12打开，水充入第四容器，但此时第二容器内的空气气囊6和第四容器内的空气气囊8相当于两个连通的密闭容器，由于容器内空气的压强，第四容器并没有充满水。此时段，第三容器的空气气囊7内的部分空气经第三换向阀27的排气端口45排放到外界。

至此，四个容器都浸入水中。如果此时，泵体继续沿水的深度方向下移，四个容器下端的四个单向进水阀均打开，与外界没连通的容器内的空气被压缩，与外界连通的容器中的空气排放到外界。

在内，第一换向阀25和第四换向阀28的充气端口和排气端口接通；第二换向阀26和第三换向阀27的充气端口和进气端口接通。此时段，第一容器内的空气气囊5依次通过第一气管17、第一换向阀25的充气端口38、第一换向阀25的排气端口43、总管路47、第三换向阀的进气端口41、充气端口36、第三气管19与第三容器内的空气气囊7连通。此时段，第一容器内的空气气囊5和第三容器内的空气气囊7相当于两个连通的密闭容器第四容器内的空气气囊8中部分空气经第四换向阀A15排放到外界。

在

内，第一换向阀25和第四换向阀28的充气端口和进气端口接通；第二换向阀26和第三换向阀27的充气端口和排气端口接通，此时段，第二容器2的空气气囊6依次通过第二气管18、第二换向阀26的充气端口37、第二换向阀26的排气端口44、总管路47、第四换向阀28的进气端口42、充气端口35、第四气管20与第四容器4内的空气气囊8连通。此时段，第二容器内的空气气囊和第四容器内的空气气囊8相当于两个连通的密闭容器，第三容器内的部分空气经第三换向阀27的排气端口45排放到外界。

多次重复时段的过程，四个容器均充满了水。而后打开总阀门49，调节好减压阀48，接入压缩空气。PLC31将图2所示的控制信号延迟

，得到如图3所示的信号，而后分别通过四个控制端32、33、33和29给第一换向阀25、第二换向阀26、第三换向阀27和第四换向阀28施加。

在

内，第一换向阀25和第四换向阀28的充气端口和进气端口接通；第二换向阀26和第三换向阀27的充气端口和排气端口接通，此时段，储气罐依次通过总阀门49、减压阀48、第一换向阀25的进气端口39、第一换向阀25的充气端口38、第一气管17与第一容器1内的空气气囊5连通，第一容器内的“水”受压缩空气的挤压关闭第一单向进水阀9，打开第一单向排水阀13从第一排水管21泵到总水管30中。

在

内，第一换向阀A25和第四换向阀36的充气端口和排气端口接通；第二换向阀A23和第三换向阀35的充气端口和进气端口接通，此时段，第一容器内的空气气囊5依次通过第一气管17、第一换向阀25的充气端口38、第一换向阀25的排气端口43、总管路47、第三换向阀的进气端口41、充气端口36、第三气管19与第三容器内的空气气囊7连通，第一容器1内的空气气囊8里面的压缩空气进入到第三容器内的空气气囊7，第三容器内的“水”受压缩空气的挤压关闭第三单向进水阀11，打开第三单向排水阀15从第三排水管23泵到总水管30中，同时，第一容器1底部的第一单向进水阀9打开，水又充入第一容器1。另外，储气罐依次通过总阀门49、减压阀48、第二换向阀26的进气端口40、第二换向阀26的充气端口37、第二气管18与第二容器2内的空气气囊6连通，第二容器内的“水”受压缩空气的挤压关闭第二单向进水阀10，打开第二单向排水阀14从第二排水管22也泵到总水管30中。

在

内，第一换向阀25和第四换向阀28的充气端口和进气端口接通；第二换向阀26和第三换向阀27的充气端口和排气端口接通，此时段，第二容器内的空气气囊6依次通过第二气管18、第二换向阀26的充气端口37、第二换向阀26的排气端口44、总管路47、第四换向阀的进气端口42、充气端口35、第四气管20与第四容器内的空气气囊8连通，第二容器2内的空气气囊6里面的压缩空气进入到四容器内的空气气囊8，第四容器内的“水”受压缩空气的挤压关闭第四单向进水阀12，打开第四单向排水阀16从第四排水管24泵到总水管30中，同时，第二容器2底部的第二单向进水阀10打开，水又充入第二容器2。另外，储气罐依次通过总阀门49、总阀门48、第一换向阀25的进气端口39、第一换向阀25的充气端口38、第一气管17与第一容器1内的空气气囊5连通，第一容器内的“水”受压缩空气的挤压关闭第一单向进水阀9，打开第一单向排水阀13从第一排水管21泵到总水管30中，同时，第三容器3的空气气囊7内的压缩空气依次通过气管19、第三换向阀的充气端口36、第三换向阀的排气端口45排除到外界或者输入下一级泵，第三容器3底部的第三单向进水阀11打开，水充入第三容器3。

在

内，第一换向阀25和第四换向阀28的充气端口和排气端口接通；第二换向阀26和第三换向阀27的充气端口和进气端口接通，此时段，第一容器依次通过第一气管17、第一换向阀25的充气端口38、第一换向阀25的排气端口43、总管路47、第三换向阀的进气端口41、充气端口36、第三气管19与第三容器内的空气气囊7连通，第一容器1内的空气气囊5里面的压缩空气进入到第三容器内的空气气囊7，第三容器内的“水”受压缩空气的挤压关闭第三单向进水阀11，打开第三单向排水管15从第三排水管15泵到总水管30中，同时，第一容器1底部的第一单向进水阀9打开，水又充入第一容器1。储气罐依次通过总阀门49、减压阀48、第二换向阀26的进气端口40、第二换向阀26的充气端口37、第二气管18与第二容器2内的空气气囊6连通，第二容器内的“水”受压缩空气的挤压关闭第二单向进水阀10，打开第二单向排水阀14从第二排水管22也泵到总水管30中，同时，第四容器4底部的第三单向进水阀11打开，水充入第四容器4；第四容器4内的空气气囊8内的压缩空气依次通过气管20、第四换向阀的充气端口35、第四换向阀的排气端口46排放到外界或者输入下一级泵。

此后，重复时段的过程，水就通过总水管30泵到高处。

另外，本实施例虽然以气动气囊循环式泵具有两级，每级具有两个容器的情况且进行了说明，但是，按照本发明的构思，气动气囊循环式泵还可以具有n级,其中

且为整数，每级可以具有

个容器，其中

。其基本原理是：利用水的压强和压缩空气的压强来控制多级容器内水充入和排出，使多级容积相同的容器沿垂直方向设置成一列或者沿左右方向设置成一排并级联连接，给第一级的容器内的空气气囊充压缩空气，第一级容器内的水受压缩空气的挤压泵到高处，而后使第一级容器内的压缩空气充入第二级的容器内的空气气囊，第二级容器内的水受压缩空气的挤压泵到高处，同时第一级的容器内再次充入水；使第二级容器内的空气气囊内的压缩空气充入第三级的容器内的空气气囊，第三级容器内的水受压缩空气的挤压泵到高处，同时第二级的容器内再次充入水。依次类推，使上一级容器内的空气气囊内的压缩空气充入本级的容器内的空气气囊时，本级容器内的水受压缩空气的挤压泵到高处，同时上一级充入水。

以上就是这种气动气囊循环式泵的结构和工作过程，因为没有旋转部分、没有易损部件、并且形状多变、可大可小，可以适用于各种恶劣环境，传统潜水泵和离心泵的所有缺陷，都迎刃而解，再也不需要担心绝缘、漏电、防爆、防锈、轴承易损、污染水源等诸多问题。

虽然以上已结合附图对本发明作了详尽说明，但本领域技术人员应当认识到，在没有脱离本发明构思的前提下，任何基于本发明作出的改进和变换仍然属于本发明保护范围内的内容。

Claims

1.一种气动气囊循环式泵，其特征在于，其至少包括两级级联的用压缩空气驱动的气动气囊泵，第一级气动气囊泵连接压缩空气源，前一级气动气囊泵排出的压缩空气用于驱动后一级气动气囊泵。

2.根据权利要求1所述的气动气囊循环式泵，其特征在于，气动气囊泵包括两个容器和两个换向阀，其中，每个容器内的顶端设置有空气气囊，容器的上端设置有插入容器内的空气气囊的通气管，每个容器的底部设置有单向进水阀；每个容器还设置有出水管，出水管处设置有单向排水阀；换向阀的充气端口与一个容器的通气管相连通、进气端口与气源连通、排气端口与外界相连或者通过总管路与下一级的气动泵的一个换向阀的进气端口相连；两个换向阀按时分复用的方式换向。

3.根据权利要求2所述的气动气囊循环式泵，其特征在于，所有容器的容积均相同。

4.根据权利要求3所述的气动气囊循环式泵，其特征在于，换向阀为二位三通电磁换向阀。

5.根据权利要求4所述的气动气囊循环式泵，其特征在于，所有容器上下垂直设置或者左右并列设置。

6.一种风力谷电气动气囊储能循环式泵水系统，其包括用于将空气进行压缩的风力空气压缩机或者将空气进行压缩的电力压缩机以及用于存储压缩空气的储气容器，其特征在于，还包括如权利要求1-5任一所述的气动气囊循环式泵，所述气动气囊循环式泵利用储气容器所存储的压缩空气进行驱动。