CN103982393B - 一种垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，包括机架、强力泵和提升装置，所述强力泵设置于机架内，所述强力泵包括泵体和泵芯装置，所述泵体包括进水仓、出水仓和换向阀装置，所述泵芯装置包括活塞仓和配重仓，所述的进水仓与出水仓之间设置换向阀装置，所述进水仓与活塞仓套接配合，所述活塞仓之上的配重仓与出水仓套接配合，所述出水仓顶部连接出水管路；所述提升装置包括卷扬机、导向轮和牵引绳。本发明采用空心泵芯装置空间占容排水功能，将泵体进水仓中的水快速通过换向阀装置提升到高位，以便将高势能大容量水输送到用水设备或动力转换装置中。本发明结构简单，工作稳定可靠，泵水快且量大，是一种高效节能之泵水设备。

Description

一种垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置

技术领域

本发明属于液体泵送设备技术领域，具体涉及一种结构简便，工作稳定，能够将大容量液体高效快速泵送到高处的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置。

背景技术

传统的矿物质能源被人们广泛的开采利用，但是这类资源无法再生，日趋枯竭。我国目已经成为石油进口大国。油价的不断上涨，无不时时传递着能源危机的信号。可再生能源如太阳能、风能、水力能、潮汐能都属于可再生能源，但是这类能源存在分散度高，利用水平不高，能量转换效率低的不足。如何提高这类能源的利用效率就成了摆在人们面前的难题。水力能的利用基本上都是利用水的重力势能进行发电。然而，水力发电受着自然条件的限制，其发电量依然是有限的。水作为清洁能源，其中蕴涵着巨大的浮力能。至今利用浮力能的方式还主要停留在交通运输方面。把其转换其他形式的能量加以利用的设备还很少，更没有工业化应用。在能源日益紧缺的今天，开发一种能够充分利用液体浮力能转换为机械能加以利用或进一步用于发电的装置，是具有广泛的社会学与经济学意义的。本发明人曾开发了一种浮力式动力泵（专利号ZL 03 1 35148.4），是专为开发利用浮力做功输出动力装置，即浮力式动力机（zl03234212.8）而设计的专用设备，也可以单独作为泵水装置使用。这套设备的效率还有提高的空间，为此，本发明人开发了一种强沉式浮力能转换输出装置（专利号ZL 2012 1 0110047.4），其浮力能的大大提高，然后，该发明装置所需要的大容量水（液体）泵送装置确实现有技术的泵无法满足快速提升大容量水至高势能位的要求，使得该发明无法发挥最佳效能。为此，本发明人研制开发了一种结构简单，工作稳定可靠，可在很短的时间内提升大量的水到高势能位，以满足强沉式浮力能转换输出装置对大容量泵的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供具有一种结构简单、操作简便、工作稳定可靠，能够将液体浮力能转换为机械能的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置。

本发明是这样实现的，包括机架、强力泵和提升装置，所述的强力泵设置于机架内，所述的强力泵包括泵体和泵芯装置，所述的泵体包括进水仓、出水仓和换向阀装置，所述的泵芯装置包括活塞仓和配重仓，所述的进水仓与出水仓之间设置换向阀装置，所述的进水仓与活塞仓套接配合，所述的换向阀装置与活塞仓密封动配合，所述的活塞仓之上的配重仓与换向阀装置之上的出水仓套接配合，所述的出水仓顶部连接出水管路；所述的提升装置包括卷扬机、导向轮和牵引绳，所述的牵引绳一端设置于卷扬机上，另一端经设置于机架顶部的导向轮连接于泵芯装置顶部连接件上

本发明采用空心泵芯装置空间占容排水功能，将泵体进水仓中的水快速通过换向阀装置提升到高位，以便将高势能大容量水输送到用水设备或动力转换装置中，用于水的势能转换为机械能，用于发电或其他用途。本发明结构简单，操作简便，工作稳定可靠，耗电小、提升及泵水快，而且泵水量大，可用于大容量河道调水和发电站特大型供水应用，是一种高效节能之泵水设备。

附图说明

图1为本发明整体结构剖视示意图；

图2为图1之A向视图；

图3为图1之BB向视图；

图4为图1之CC向视图；

图5为图1之DD向视图；

图中：1-基础，2-机架，21-支架，3-泵体，31-进水仓，32-出水仓，311-进水管，312-控制阀；313-辅助进水管，314-控制阀，4-泵芯装置，41-活塞仓，42-配重仓，43-进水阀，44-排气阀，45-连接件，5-换向阀装置，51-换向阀支架，52-换向阀，521-阀盖，522-活塞阀，523-活塞板，53-密封环，6-轨道，7-牵引绳，8-提升导向轮，9-换向轮，10-卷扬机，11-储水槽，12-排水管，13-辅助支架，14-变速电动机，15-卷扬辊，16-缓冲垫。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，依据本发明的教导所作的任何变更或替换，均属于本发明的保护范围。

如图1~图5所示，本发明包括机架2、强力泵和提升装置，所述的强力泵设置于机架内，所述的强力泵包括泵体3和泵芯装置4，所述的泵体3包括进水仓31、出水仓32和换向阀装置5，所述的泵芯装置4包括活塞仓41和配重仓42，所述的进水仓31与出水仓32之间设置换向阀装置5，所述的进水仓31与活塞仓41套接配合，所述的换向阀装置5与活塞仓41密封动配合，所述的活塞仓41之上的配重仓42与换向阀装置5之上的出水仓32套接配合，所述的出水仓32顶部连接出水管路；所述的提升装置包括卷扬机10、导向轮和牵引绳7，所述的牵引绳7一端设置于卷扬机10上，另一端经设置于机架2顶部的导引装置连接于泵芯装置4顶部连接件45上。

所述的换向阀装置5为扩张腔式结构，中间为桶体，两端为锥体，所述的桶体下部设置换向阀支架51，所述的换向阀支架51上沿圆周均布设置换向阀52，所述的换向阀52底部分别连通进水仓31。

所述的换向阀装置5为分体结构，包括中部筒柱体和两端锥形体，三者密封配合连接；所述的换向阀装置5之筒柱体内下部设置换向阀支架51，支架中心设置活塞仓孔，其中设置密封环53，与活塞仓41动配合。

所述的换向阀52为活塞式结构，包括阀腔和活塞阀522，所述的阀腔底部设置进出水口，顶部设置阀盖521，所述的阀盖521中心设置心孔，与活塞阀522的阀柱动配合，阀柱底端设置活塞板523，所述的活塞板523外缘与阀腔内壁动配合，所述的活塞板523上面与阀盖521内侧密封配合。

所述的换向阀52竖直设置且平行于泵体3中轴线设置，底部设置的联通管呈“L”形，下端连通进水仓31。

所述的换向阀52沿圆周均布于换向阀支架51上，换向阀52底部设置的联通管穿过换向阀支架51与进水仓31连通。

所述的换向阀52沿圆周均布设置4~12个，其底部的联通管均向心于泵体3之轴线设置，且与进水仓31连通。

所述的换向阀52之本体与底部的联通管通过法兰密封连接。

所述的进水仓31底部设置进水管311，其上设置控制阀312；所述的进水仓31下端侧壁上设置辅助进水管313，并设置控制阀314。

所述的活塞仓41上部设置配重仓42，两者密封连接，仓腔连通，所述的配重仓42顶部设置进水阀43和排气阀44。

所述的出水仓32顶部为敞开式结构，外缘密封连接储水槽11，所述的储水槽11设置于机架上部，储水槽11底部设置排水管12。

所述的出水仓32为分体结构，相互密封配合；所述的配重仓42外缘与出水仓32之间设置轨道6。所述的轨道6纵向设置于出水仓32内壁上，与配重仓42外缘对应设置的滚轮动配合。

所述的出水仓32之顶部设置储水槽11，储水槽11通过支架21设置于机架2上部，其底部设置排水管12。

所述的出水仓32、换向阀装置5分别通过支架21设置于机架2上。

所述的配重仓42至少为一组，相互间密封连接，其最上端的配重仓42顶端设置进水阀43和排气阀44。

所述的泵体3之进水仓31和/或出水仓32为多节密封组合结构，可根据提升水量和提升扬程的设计需要，可延长进水仓31和/或出水仓32的直径和/或高度。

所述的提升装置包括设置于强力泵之出水仓32正上方的提升导向轮8，以及设置于机架2一侧卷扬机10正上方的换向轮9，换向轮9通过辅助支架13设置于机架2上。

所述的强力泵与机架2之间设置缓冲垫16；机架2底部设置基础1之安装结构。

所述的安装结构为螺栓式安装结构，所述的基础1为混凝土浇筑与预埋螺栓结构。

本发明的工作原理与工作过程：

本发明采用空心泵芯装置空间占容排水功能，将泵体进水仓中的快速通过阀装置提升到高位出水仓，以便将高势能大容量水输送到动力转换装置中，用于水的势能转换为机械能，用于发电或其他用途。

本发明的泵送装置是利用泵芯的重力把水从泵体内压出去，重力能量需要多少是靠向活塞仓内注水来调节，活塞仓的容积是通装配水仓来扩展的，泵的初始平衡调整就是依靠调整活塞仓（及配重仓）内水的平衡完成的，即注水之活塞仓（及配重仓）至刚好在水的浮力下刚刚可以下沉时为过加准，工作平衡态调整。正常运行工作时，其工作程序就是提升与放下两个动作。

工作前，首先将泵体3内灌满工作介质水，然后打开控制阀312和314，再把泵芯之进水阀43和排气阀44打开，向活塞仓41和配重仓42内注水，注水至泵芯装置4可自动下沉为宜。做好系统启动准备后，打开泵体3底部的控制阀312和314，启动卷扬机10之变速电动机14，卷扬辊15带动牵引绳7提升泵芯装置4，换向阀装置5之换向阀支架51与活塞仓41密封动配合，与此同时，水通过进水管311和辅助进水管313被抽吸到进水仓31中，当配重仓42到达泵顶时停止上行；此时，关闭泵体3底部的控制阀312和314，控制卷扬辊15反转，将泵芯装置4放下，在活塞仓41和配重仓42的自重作用下自动下行，将进水仓31中的水通过泵体3与活塞仓41之间的缝隙进入换向阀装置5，冲击并打开止回阀，水进入泵芯与配重仓42之间的缝隙进入出水仓32，最终进入排水管12。流进动力泵顶储水槽11，再通过排水管12流到用水的地方，这样第一次泵水工作就完成了。如此循环重复，实现连续泵水作业。

第二次循环进水时，原来泵入出水仓32的水被换向阀装置5之止回阀阻止逆向下行，不会再返流到进水仓31，而新水从泵体3底部的进水管311和辅助进水管313进入进水仓31，之后关闭该两阀；同理，卷扬辊15反转，泵水活塞仓放下，水再次通过止回阀进入出水仓32，再通过泵顶出水口流进泵顶储水槽11，再通过排水管12排出去，这样如此反复操作运转，就可以实现连续泵水。

Claims (10)

1.一种垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，包括机架（2）、强力泵和提升装置，所述的强力泵设置于机架内，所述的强力泵包括泵体（3）和泵芯装置（4），所述的泵体（3）包括进水仓（31）、出水仓（32）和换向阀装置（5），所述的泵芯装置（4）包括活塞仓（41）和配重仓（42），所述的进水仓（31）与出水仓（32）之间设置换向阀装置（5），所述的进水仓（31）与活塞仓（41）套接配合，所述的换向阀装置（5）与活塞仓（41）密封动配合，所述的活塞仓（41）之上的配重仓（42）与换向阀装置（5）之上的出水仓（32）套接配合，所述的出水仓（32）顶部连接出水管路；所述的提升装置包括卷扬机（10）、导向轮和牵引绳（7），所述的牵引绳（7）一端设置于卷扬机（10）上，另一端经设置于机架（2）顶部的导向轮连接于泵芯装置（4）顶部连接件（45）上。

2.根据权利要求1所述的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，其特征是：所述的换向阀装置（5）为扩张腔式结构，中间为桶体，两端为锥体，所述的桶体下部设置换向阀支架（51），所述的换向阀支架（51）上沿圆周均布设置换向阀（52），所述的换向阀（52）底部分别连通进水仓（31）。

3.根据权利要求1或2所述的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，其特征是：所述的换向阀装置（5）为分体结构，包括中部筒柱体和两端锥形体，三者密封配合连接；所述的换向阀装置（5）之筒柱体内下部设置换向阀支架（51），支架中心设置活塞仓孔，其中设置密封环（53），与活塞仓（41）动配合。

4.根据权利要求2所述的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，其特征是：所述的换向阀（52）为活塞式结构，包括阀腔和活塞阀（522），所述的阀腔底部设置进出水口，顶部设置阀盖（521），所述的阀盖（521）中心设置心孔，与活塞阀（522）的阀柱动配合，阀柱底端设置活塞板（523），所述的活塞板（523）外缘与阀腔内壁动配合，所述的活塞板（523）上面与阀盖（521）内侧密封配合。

5.根据权利要求1所述的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，其特征是：所述的进水仓（31）底部设置进水管（311），其上设置控制阀（312）；所述的进水仓（31）下端侧壁上设置辅助进水管（313），并设置控制阀（314）。

6.根据权利要求1所述的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，其特征是：所述的活塞仓（41）上部设置配重仓（42），两者密封连接，仓腔连通，所述的配重仓（42）顶部设置进水阀（43）和排气阀（44）。

7.根据权利要求1所述的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，其特征是：所述的出水仓（32）顶部为敞开式结构，外缘密封连接储水槽（11），所述的储水槽（11）设置于机架上部，储水槽（11）底部设置排水管（12）。

8.根据权利要求1所述的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，其特征是：所述的配重仓（42）至少为一组，相互间密封连接，其最上端的配重仓（42）顶端设置进水阀（43）和排气阀（44）。

9.根据权利要求1所述的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，其特征是：所述的出水仓（32）为分体结构，相互密封配合；所述的配重仓（42）外缘与出水仓（32）之间设置轨道（6）。

10.根据权利要求1所述的垂直重力强压式大容量液体高效泵送装置，其特征是：所述的提升装置包括设置于强力泵之出水仓（32）的正上方的提升导向轮（8），以及设置于机架（2）一侧卷扬机（10）正上方的换向轮（9），换向轮（9）通过辅助支架（13）设置于机架（2）上。