CN104110371A - 压差动力水泵 - Google Patents

Abstract

一种利用流体压力势能转换成机械能作为动力的“压差动力水泵”装置。其构造为：通过转轴(2)组装齿合齿轮(1)、密封罩(3)将外罩(4)的内空间分隔成相对密封的A、B两个空间。当用水管将A、B空间分别联接高低位水源时，空间压力A＞B，装置则为“压差动力机”系统；当用水管将A、B空间分别联接高位水源和泵水高地时，在外力作用下，将空间A中的水输送到泵水高地，装置则为“水泵”系统；将“压差动力机”系统和“水泵”系统同轴组装则为“压差动力水泵”装置。当整机设计制造时，A空间共享。根据水源水位差及泵水高度确定齿合齿轮组数。“水泵”系统在同轴“压差动力机”系统提供的动力作用下，将空间A中的水输送到目标高地。

Description

压差动力水泵

一.技术领域：

本发明涉及一种利用流体压力势能转换成机械能作为动力的“压差动力水泵”装置。在具有水位差的水源地，不需要电、油等其它能源，安装本“压差动力水泵”装置，则可源源不断地将水(流体)输送到目标高地。

二.背景技术：

目前，人类有目的地将水从低水位提升到高水位，采用的方法有：电能抽水机、电能潜水泵、汽油(柴油)抽水机、水轮泵、水锤泵、水车等。电能抽水机和潜水泵需要耗费电能，汽油(柴油)抽水机需要耗费油料，水轮泵和水锤泵一般要求在有条件的地方筑坝形成较大水位落差导致成本太高并有筑坝条件的限制，水车安装位置固定不动且提水高度有限。现有的各类抽水机、水泵都属于高能耗抽水。自然界中，具有一定水位差但又不具备安装水轮泵或水锤泵的水源地相对较多，在已形成世界能源危机的今天，研究不耗费现有能源，如何简单、方便地利用大量的小水位差所具有的水能，将水提升到需要用水的高地，对人类的工农业生产具有较大的现实意义。

三.发明内容：

本发明的目的在于：为人类提供一种在具有水位差的水源地，在特定空间将水位差形成的压力势能转换成机械能驱动水泵，在不耗费电、油等其它能源的情况下，将水输送到目标高地的一种“压差动力水泵”装置。它是由两对以上的有轴齿合齿轮、密封罩、隔板将外罩内空间分隔成彼此密封的连接高水位水管、低水位水管和送水管的三个区域空间的装置。连接高水位水管和低水位水管的两个区域空间之间形成压差，使分隔两空间的齿合齿轮产生转动力矩，从而将压力势能转换成机械能，通过同轴驱动连接高水位水管和送水管区域空间的齿合齿轮。根据输送水的目标高度，增减连接高水位水管和低水位水管的两个空间之间的齿合齿轮数，则可实现将水提升到需要用水的高地。水源不枯，取水不断。

四.附图说明：

图1为本发明装置原理图。

本发明装置原理图中包括：有轴(2)的齿合齿轮(1)、密封罩(3)、外罩(4)。

所述有轴(2)的齿合齿轮(1)和密封罩(3)将外罩(4)的内空间分隔成相对密封的A、B两个空间。

当A空间连通水源高水位，B空间连通水源低水位时，A、B两空间存在压力差，有轴(2)的齿合齿轮(1)获得转动力矩而转动，从而将压力势能转换成机械能输出。此时，本装置就是一个“压差动力机”。

当A空间连通水源高水位，B空间连通目标高地时，通过足够的外动力使有轴(2)的齿合齿轮(1)转动，则可将A空间的水输送到目标高地。此时，本装置就是一个“水泵”。

图2为本发明装置的结构图

本发明装置的构造包括：齿合齿轮(1)、转轴(2)、密封罩(3)、外罩(4)、密封隔板(5)、水源高水位水管接头(6)、水源低水位水管接头(7)、送水管接头(8)。

通过转轴(2)组装齿合齿轮(1)、密封隔板(5)和密封罩(3)将外罩(4)的内空间分隔成相对密封的A、B1、B2三个空间区域。

所述相对密封空间A、B1及之间的齿合齿轮组、密封罩(3)、外罩(4)、密封隔板(5)及转轴(2)组成“压差动力机”系统，为整个装置提供机械动力。

所述相对密封空间A、B2及之间的齿合齿轮、密封罩(3)、外罩(4)、密封隔板(5)及转轴(2)组成“水泵”系统。

“水泵”系统在同轴的“压差动力机”系统提供的机械动力作用下，将空间A中的水输送到目标高地。

图3为齿轮和齿合齿轮组(1)的立体视图。

图4为本发明装置实施泵水的系统装配图。

泵水装配系统包括：压差动力泵(9)、高水位水源(10)、高水位水管(11)、低水位水源(12)、低水位水管(13)、送水管(14)、目标高地(15)。

将所述高水位水管(11)、低水位水管(13)、送水管(14)分别与压差动力泵(9)和高水位水源(10)、低水位水源(12)、目标高地(15)对应联接。当压差动力泵(9)、高水位水管(11)、低水位水管(13)中充满水时，系统开始工作，将流过高水位水管(11)中的部份水输送到目标地。

五.具体实施方式及原理：

(一).实施例子：

如图4，将所述高水位水管(11)、低水位水管(13)、送水管(14)分别与压差动力泵(9)和高水位水源(10)、低水位水源(12)、目标高地(15)对应联接。压差动力泵(9)可以放置在高水位水源的水中，也可以放置在地面上，但放置高度要满足能使当地大气压将高水位水源(10)中的水压到压差动力泵(9)内。可以通过多种方式使系统处于工作状态。例如，先将系统放入高水位水中，使系统内充满水，然后在保证系统处于吸虹状态下，将低水位水管(13)的出水口放到低水位水源(12)中，将送水管(14)的出水口放到目标高地(15)，则实现输送水的目的。

实际生产中，根据需要可以建造相对较大的固定提水站，也可以制造小型、微型压差动力水泵，方便搬运、携带，用于不同量级的提水需求。

压差动力水泵系统可设计制造成组件式，根据需要方便地进行组装，以实现不同的泵水需求。

(二).工作原理：

1、大气压原理：在真空管内1个大气压能将水位压到10.3米高处。

根据此原理，确定压差动力泵(9)放置的高度范围。

2、吸虹管原理：在大气压和液体间分子的内聚力作用下，高水位端的水会通过吸虹管流向低水位端。

根据此原理，可以将系统放置在地面上。

2.转动原理：转动系统合力矩不为零时，系统必定发生转动。

根据此原理，处于高压、低压之间的齿合齿轮组必定会转动，实现“压差动力机”的目的。

同时根据此原理，增减“压差动力机”系统的齿合齿轮组数(或改变齿轮的直径大小)，使同轴的“水泵”系统中的齿合齿轮获得同样的转动力矩，实现泵水的目的。

(三).能量来源：

流体的压力势能。

六、系统工作效率

设水源水位差为h，“压差动力机”的齿合齿轮组数为N，“水泵”系统的齿合齿轮组数为1，高水位水管的流量为1个单位，提水量为L，提水高度为H。

则：提水高度H＝N*h

提水量L＝1/(N+1)

对固定的压差动力水泵系统，水源水位差越大，提水高度越高；对固定的水源水位差，“压差动力机”的齿合齿轮组数越少，提水量越大。实际生产中，要根据水源水位差和需要用水的高度来组配压差动力水泵系统。

Claims (2)

1.利用流体对齿合齿轮组的压力差将流体的压力势能转换成机械能。

2.使用密封罩和外罩将齿合齿轮分隔成两个空间的方式组装泵。