CN1044735C - 往复式泵送机 - Google Patents

Abstract

一种驱动活塞装置的泵送机，用于把水从入口泵送至高度更高的出口。泵送机包括一个空心的机身，机身具有入口和出口，液体在入口和出口之间流动。机身至少部分地包围了腔室，液体从入口通过腔室而流向出口。可移动的壁板安装在机身上并部分地形成了腔室。设置阀以打开和关闭出口。

Description

往复式泵送机

本发明涉及往复式泵送机，特别是以水力驱动的往复式泵送机，尽管不是专指低水位差。这种泵送机能够用于泵送液体，例如水，其工作压力要比用于驱动该泵送机的液体的压力高一些。

关于所谓的低水位差，其含义是液体从源头高度至泵送机的工作高度仅有一个相对较小距离的落差。这个相对较小的距离可从几米直至小到几分米。

SU1242653A公开的是一种流体提扬装置，该装置中的流动流体流经的进、出口处具有一阀门，即具有两个阀3和4，并且隔板14两侧分别装有绉皮膜件12和13，隔板14没有复位的可调的弹性件。工作运行时，流动流体流过进口处的阀3进入绉皮膜件13中使隔板14向上移动，当流动流体克服阀3上的平衡重块16的作用而使其关闭，同时阀3联动出口处的阀4而使该阀4打开，于是隔板14就向下移动了。这种装置具有两个联动的阀，不仅结构复杂反应也不灵敏，而且平衡重块16在运行过程中不可能作无级的随时的调节，如果流动流体的流速有变化(例如减小)，阀3不能关闭，阀4就不能开启，因此就不能工作运行了，这就是这类装置中出现的令人困扰的问题和不易广泛推广应用的原因。

因此，为克服上述现有技术中存在的缺点，本发明的目的在于提供一种往复式泵送机，其只在流动流体流经的路径之出口处横越地设有偏压可调的一个阀装置，并且在振动膜上具有可调的拉伸弹簧，只要阀装置的偏压值被调节而确定则可使之在不同的流动工况下工作运行。

相应地，为了达上目的，本发明提供了一种泵送机，包括：

一个空心的机身，它具有一个入口和一个出口，液体在入口和出口之间流动；

一个初级腔室，当液体从所述的入口流向所述的出口时，液体也进入该腔室；

一个可移动壁板，它连续地密封并部分地界定所述腔室，可从第一位置移动至第二位置，在第二位置时腔室的容积比所述的壁板在其第一位置时要大些；

越过所述出口的阀装置，该阀装置是机械地偏压到开启位置，在该处允许液体被加速而从所述进口通过所述初级腔室并穿过所述出口，当该处来自加速流动的液体力超过所述机械偏压，所述阀装置适于关闭，而液体冲击进入腔室内，使得所述壁板从其第一位置移到其第二位置，所述初级腔室内的液体减压而允许所述机械偏压开启所述阀装置；

返回装置，该返回装置使所述壁板从第二位置返回到第一位置；

活塞，其和所述可移动壁板相连接，在缸体内随壁板的移动而产生往复运动。

在一个推荐的实施例中，当机身内的液体压力下降到低于一个预定数值时，阀装置就打开出口。

阀装置最好包括一个闸门和偏压装置，闸门用于打开和关闭所述的出口，偏压装置用于使闸门打开。偏压装置的偏压力应足够大以克服机身中已减弱的液体压力把闸门打开，但这个偏压力不应太大以防止当液体从入口加速地流向出口时所产生的力在达到一个特定值之前把使闸门关闭。

所述返回装置最好包括使壁板偏压至其第一位置的装置。用于偏压壁板的装置的偏压力应足够大以克服腔室中已减弱的液体压力，从而使所述壁板返回其第一位置。但这个偏压力不能过大以防止壁板被腔室中已增加的液体压力而推向其第二位置。

在一个推荐的实施例中，机身至少部分地形成并包围所述的腔室。

在另外一个实施例中，腔室在所述入口和所述出口之间与机身通过液体相联系。

在一个实施例中，壁板包括一个振动膜。最好有一活塞与该振动膜连接在一起，活塞因与泵送机的附件相连而产生往复式运动。另外，壁板本身也可以是活塞装置的一部分，就是一种波纹管装置或蛇腹型铁丝网装置，活塞与这种装置相连接。

活塞可以直接与壁板相连，或者通过返回弹簧与壁板连接，在壁板移向其第二位置过程中返回弹簧吸收能量，当壁板移向其第一位置时，返回弹簧再把能量传递给活塞。

在一个实施例中，机身至少部分地形成了第二个腔室，该腔室也有入口和出口，同时，壁板至少部分地形成了该第二腔室。第二腔室的出口可打开和关闭，其相位与所提及的第一腔室的相位不同。因而，通过第一腔室中液体的减速，壁板从第一位置移向其第二位置，并且在壁板的第一侧形成了增压；通过第二腔室中液体的减速，壁板从其第二位置移至其第一位置，同时在壁板的另一侧形成了增压，这时在壁板的第一侧则形成了减压。

在一个推荐的实施例中，壁板与一个往复式活塞相连接，该活塞可在液泵装置的缸体内移动以泵吸液体，该缸体通过第一个单向阀与泵吸液体的入口相连，并且通过第二个单向阀与泵送液体的出口相连。壁板带动活塞从第二位置移动至第一位置，就导致被泵吸的液体流从泵吸液体入口经由第一个单向阀而进入缸体；壁板带动活塞从第一位置移动至其第二位置，就导致被泵吸的液体流经由第二个单向阀而流向泵送液体的出口。

在一个实施例中，该泵装置用于泵送水。在另外一个实施例中，该泵装置用于向涡轮机提供液体进行发电。

在一个推荐的实施例中，内部有可压缩物的压力容器连接在第二个单向阀和泵送液体的出口之间，以使流出泵送液体出口的液体流平稳。该可压缩物可以是内部有可压缩液体的袋子，也可是一固体可压缩物。该可压缩物被流过第二个单向阀的泵送液体而压缩，而在没有液体流经第二个单向阀时又排出被泵送的液体，这样就使得流经出口的泵送液体流平稳。

在一个进一步的推荐实施例中，阀装置通过一套洪水失效装置进行控制，以防止在洪水条件的期间内出口关闭。该洪水失效装置最好包括一个浮标开关，它与阀装置相联系使一个有枢轴的臂板旋转以防止出口的关闭。

本发明的往复式泵送机只有一越过出口的偏压可调的阀装置，而且这种阀装置是机械地被偏压于一开启位置，其中，该偏压位置可允许流体加速流过而进入初级腔室，并且是适合于作用其上的来自加速流体的流体力超过机械偏压时而关闭。即，该代装置是机械地偏压到开启位置，在该处允许液体被加速而从进口通过所述衩级腔室并穿过所述出口，当该处来自加速流动的液体力超过所述机械偏压，所述阀装置适于关闭，而液体冲击进入腔室内。并且振动膜上还具有可调节的拉伸弹簧。只要对阀装置偏压标定作调节并结合对拉伸弹簧的调节，则可保证在各种流动流体的流动工况下均能使装置良好地运行。

根据本项发明，泵送机的各实施例将进行更加详细的说明，现在结合附图用实例的方式进行描述，其中：

图1是泵送机第一个实施例的总的横截面图，根据本项发明它是其工作过程的第一个阶段；

图2是图1所示的泵送机的另一个图，它表示了泵送机在其工作过程中的第二个阶段；

图3是图1和图2所示的泵送机的一幅图，它表示了泵送机工作过程的第三个阶段；

图4是根据本项发明的泵送机的第二个实施例的总的横截面图；

图5是一幅总的横截面图，泵送机中使用的泵吸元件与图1至图4中所使用的类似；

图6是一装置的局部横截面图，根据本项发明该装置是泵送机的一个附件；

图7是图6所示装置沿Ⅵ-Ⅵ线的横截面图；

图8是根据本项发明泵送机的一个进一步的实施例的总的横截面图。

正如图1至图3所示，根据本项发明，泵送机1的第一个实施例包含一个机身2，机身2包含一个入口3和一个出口4。入口3与一个或多个管道5相连接，管道5把水从水源，如河流，直接送到机身2的入口3。水源应该高于入口3以便水在重力作用下进入入口。水源高于入口3的高度可以是几分米至几米之间的任一数值。

在机身2中，安装有一个振动膜6，它可以在机身2中移动并且是腔室7的一部分，这个腔室7在振动膜6和机身2的有入口3和出口4的那一侧之间，以便水从入口3进入，流经腔室7再从出口4流出。振动膜6安装在柔性的橡胶安装件8上，橡胶安装件8使得振动膜可在第一位置和第二位置之间移动。振动膜的第一位置如图1所示，这时如此形成的腔室7的容积相对较小；振动膜的第二位置如图2和图3所示，这时腔室7的容积相对较大。

在振动膜6和螺旋轴11之间连接有一条拉伸弹簧10，螺旋轴11在机身2上穿过，从而，当振动膜被迫置于第二位置时，弹簧10拉紧并且使该振动膜返回其第一位置翼形螺母12在机身的外侧旋配在螺旋轴11上，并且能够用来调整弹簧10的张紧力。

另外，通过轴13，活塞14与振动膜6相联系，当振动膜在其第一位置和第二位置之间移动时，活塞14也在缸体15内移动。

出口4可由瓣阀16进行关闭，瓣阀16包含一个闸门元件17，它能够盖住出口4直至关闭出口4，闸门元件17还与和机身2连成一体的弹性元件18相联系。弹性元件18可由压缩弹簧19偏压至把闸门元件17偏置于打开位置。压缩弹簧19的压缩量可通过翼形螺母20进行调整。

现在将描述为了使活塞14在缸体15中往复运动，泵送机1的工作过程。

起始位置如图1所示，振动膜6处于其第一位置，这样腔室7的容积相对较小，而瓣阀16在压缩弹簧19的偏压作用下保持打开的状态。如箭头21所指示，当水从水源流经管道5和入口3进入腔室7并从出口4流出时，水流处于加速状态，动量和力值也在积累直至闸门元件17克服了压缩弹簧19的作用力而关闭。这时水流就不再能够从出口4中流出。随着腔室7中的水流减速，腔室7中的压力增加并且作用于振动膜6的一侧9，推动振动膜6克服拉伸弹簧10的作用力而移动至其第二位置。当然，这样就增加了腔室7的容积。

然而，经过一段较少的时间之后，腔室中的水松弛了并且压力也随之下降了，如箭头22所示，作用于振动膜6和作用于闸门元件17上的压力随之下降直至变得低于拉伸弹簧10和压缩弹簧19的作用力。相应地，如图3所示，象箭头23所指的那样，瓣阀16将打开使水从出口4中流出，在拉伸弹簧10的作用下振动膜6将返回其第一位置。然后，水将再次流经管道5、入口3，象箭头24所指的那样，加速地通过腔室7和出口4。并且这样的循环将重复进行。

这样，随着振动膜6在其第一位置和第二位置之间移动，与振动膜6相联系的活塞14就在缸体15中往复运动。

在这个实施例中，活塞14和缸体15用来把水泵送到比水源更高的地方。然而，也欢迎这种往复式活塞的作用能够用来驱动任何想要驱动的附着物。在本实施例中，缸体15和筒25进行液体传送，该筒25在入口26和出口27之间延伸，入口26位于要在较低的位置被泵吸的液体源处，出口27用于排出被泵吸来的液体。为方便起见，将被泵吸的液体是水，它和泵送机1出口4中流出的水来自同一水源。在要被泵吸的水源里，在入口26的周围安装有过滤网28。

在缸体15和入口26之间、在筒25内，安装了一个单向阀29，它只允许液体流沿着从入口26到缸体15的方向流动。在缸体15和出口27之间、在筒25内，安装了一个单向阀30，它只允许液体沿着从缸体15至出口27的方向流动。单向阀29和30都包括一个简单的塞子31，在筒25中塞子31坐放在一个收缩口上，并且塞子31通过弹簧32的作用被单向压紧在这个收缩口上，以便关闭筒25阻止液体流动。

当活塞14位于其外部位置，如图3所示，然后再移动回其内部位置时，液体通过入口26和单向阀29吸上，如箭头33所示，并吸进缸体15，直至活塞到达图1所示的位置。在下一个半循环中，当活塞再一次移向外部位置时，液体通过单向阀和出口27泵送出去，如箭头34所示。这样，一种脉动式的泵送作用就发生了。

为了平滑这种脉动式的泵送作用并且提高泵送的效率，在单向阀30和出口27之间设置了一个压力容器35(图5)，该压力容器35与筒25可进行液体传送。压力容器35包括一个缓冲器36，随着压力的加大和减小，缓冲器36能够收缩和扩张。例如，缓冲器36包括一个气包，它是充空气气包或泡沫橡胶，该气包具有一个出口阀37，出口阀37穿过压力容器35的一个壁而延伸，以便缓冲器中空气的压力可以进行调节。

这样，随着液体通过缸体15的作用从入口26中泵吸上来，如箭头38所示，在脉动循环中经由单向阀30通向出口27，当液体受到来自泵吸作用的压力时，液体进入压力容器35并压迫气包36，如虚线39所示，气包处于收缩状态。当压力通过泵吸作用而缓解时，缓冲器膨胀促使液体从压力容器35中流向出口27。从而，来自出口的脉动液体不会突然发生变化，而筒25中的压力却在变化。这样，如果排液筒已经关闭至其最大的压力值了，还可以对该排液筒起到保护的作用。

根据本项发明，图4表示了泵送机的第二个实施例。在这个图中，与第一个实施例类似的所有元件都用相同的指示数字进行表示。在本实施例中，振动膜6不再处于机身2的内部，而是和安装件8一起安装在机身2的一侧。闸门元件17通过一个或多个连接元件40与一个板弹簧41相联系，形成了一个弹性部件。该板弹簧41用来把闸门元件17偏压至打开的位置，其偏压力可通过翼形螺母20进行调节。

在这个实施例中，过滤器42设置在管道5的一端以保证淤泥或其他杂质无法从水源进入泵送机，阻塞泵送机的内部或入口或出口。

进一步地说，振动膜6不是通过拉伸弹簧被偏置在其第一位置，而是通过一对压缩弹簧43，该压缩弹簧43在机身之外侧的抵靠面44和振动膜6的外侧之间发挥作用。另外，第二个实施例可与第一个实施例相同的方法发挥作用。

在洪水的条件下，泵吸洪水通常是不理想的。因为一般情况下洪水是淤泥性的或者有其他不适性。淤泥性供水可能对泵的内部元件是会磨损和损害的，滑动元件的划伤应该避免。为了使泵送机和泵送装置避免在洪水的情况下工作，可以设置一个洪水失效装置，如图6和图7所示，洪水失效装置安装于泵送机1的机身2的外侧。在本实施例中，如图7的最佳表示，闸门元件17通过两个螺旋轴40与弹性元件18联系起来，弹性元件18通过橡胶铰45连接在机身2上并且沿着通过调节弹簧19使出口4打开的位置方向偏压，调节弹簧19可通过翼形螺母20进行调节。

如图6的最佳表示，洪水失效装置46包含一个缸体47，该缸体47垂直安装在泵送机1的机身2上。在缸体47内，浮标48允许根据泵送机1周围的水位高低上下浮动。圆盘49通过杆50与浮标48的底部相连接，杆50穿过了缸体47底部的小孔51。与圆盘49相邻，凸轮52可转动地安装在机身2上。凸轮52具有两个叶片53和54，它们相互成90°延伸并且一起旋转。其中一个叶片53在圆盘49的上方延伸；另外一个叶片54以大致向上的方向延伸。

这样，当没有洪水的时候，浮标48处于缸体47的底部并且圆盘49处于叶片53的下面，从而使得凸轮52旋转直至叶片53靠在圆盘49上并且叶片54从弹性元件18上旋转开，这样弹性元件18就能够正常工作，出口4能够根据需要打开和关闭。叶片53和54的这个位置由图6中的粗线条表示。然而，当有洪水并且浮标48移至缸体47的顶部时，圆盘49被提升，导致叶片53上移，从而驱使凸轮52旋转直至叶片54位于弹性元件18的上方，从而防止弹性元件18移动。叶片53和54的这个位置由图6中的虚线表示。因而，出口4保持在打开状态，泵送机不能泵吸水流。叶片如此安装，一旦叶片54位于弹性元件18的上方，它就保持在这个位置上，在洪水退去后需要手工复位。

在图8中，根据本项发明泵送机的一个进一步的实施例，给出了一个府视的模截面图。在这个实施例中，一个大的管道55具有一个入口56和一个出口57并且安装了一个阀58，它与图4中所示的阀类似，阀58与出口57邻近以便打开和关闭出口57。腔室59与管道55邻近通过连接管60与管道55进行液体传送。振动膜61安装在腔室59中的扇板62上，这与图1至图3中的腔室7的振动膜6相类似。活塞63与振动膜61连接起来以便在缸体64中往复运动。当然，缸体64中活塞63的往复式作用可以用于任何目的。

在这个实施例中，水通过入口56进入管道55，在从出口57流出之前在管道55中加速。当水的动量和力足够大可以关闭阀58时，管道55中的水突然减速，腔室59中的水压通过连接管60突然增加从而驱动振动膜61。当水松弛并且水压下降足够多以使阀58打开以及在弹簧(没有图示出来)的作用下振动膜复位时，通过管道55的水流再一次开始加速，上述循环又重复进行了。这样，该实施例的功能与其他实施例类似，只是腔室本身仅有一个开口，它交替地作为入口和出口。

其他的变化、修改和改进对精于本技术的人来说是明显的。这没有脱离本项发明的范围。例如，关闭出口4的阀可以按预定的循环定时驱动其打开和关闭。在第一个腔室的振动膜的另一端，在机身内可以设置第二个腔室、入口及带阀的出口，这样水压可在两个方向驱动振动膜。振动膜可用于驱动双作用式活塞泵，或者可以用一个大的返回弹簧从振动膜的运动中吸收能量然后当振动膜在返回其第一位置时再推动泵的活塞。另外，还可以设计一种泵送机，以在低压作用下使振动膜返回其第一位置。

Claims (16)

1、一种泵送机，包含：

一个空心的机身，它具有一个入口和一个出口，液体在入口和出口之间流动，

一个初级腔室，随着液体从入口流向出口，液体也进入该腔室；

一个可移动壁板，它连续地密封并部分地界定所述腔室，可从第一位置移动至第二位置，在第二位置时腔室的容积比所述的壁板在所述的第一位置时要大些；其特征是，

越过所述出口的阀装置，该阀装置是机械地偏压到开启位置，在该处允许液体被加速而从所述进口通过所述初级腔室并穿过所述出口，当该处来自加速流动的液体力超过所述机械偏压，所述阀装置适于关闭，而液体冲击进入腔室内，使得所述壁板从其第一位置移到其第二位置，所述初级腔室内的液体减压而允许所述机械偏压开启所述阀装置；

返回装置，该返回装置使所述壁板从第二位置返回到第一位置；

活塞，其和所述可移动壁板相连接，在缸体内随壁板的移动往复运动。

2、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，阀装置包括一个闸门和偏压装置，闸门用于打开和关闭所述出口，偏压装置用于打开闸门，偏压装置的偏压力应足够大以克服机身中已减弱的液体压力把闸门打开，但这个偏压力不应太大以防止当液体从入口加速地流向出口时所产生的力在达到一个特定值之前把闸门关闭。

3、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，所述返回装置包含用来把所述壁板偏压向其第一位置的装置。

4、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，所述的机身至少部分地形成了并包围所述的腔室。

5、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，所述腔室在所述入口和所述出口之间与机身通过液体而联系起来。

6、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，所述壁板包括一个振动膜。

7、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，壁板形成了波纹管装置的一部分。

8、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，所述活塞直接与壁板相连接。

9、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，所述活塞通过返回弹簧与壁板相连，在壁板移至第二位置过程中返回弹簧吸收能量，而当壁板移动至第一位置时，返回弹簧向活塞传递能量。

10、根据权利要求4所述的泵送机，其特征是，所述机身至少部分地形成了第二个腔室，该腔室也有入口和出口，同时，所述壁板至少形成了第二腔室的一部分，第二腔室的出口可打开和关闭，其相位与所提及的第一腔室的相位不同，因而，通过第一腔室中液体的减速，壁板从第一位置移向其第二位置，并且在壁板的一侧形成了增压；通过第二腔室中液体的减速，壁板从其第二位置移至其第一位置，同时在壁板的另一侧形成了增压，这时在壁板的一侧则形成了减压。

11、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，所述活塞可在液泵装置的缸体内移动以泵吸液体，该缸体通过第一个单向阀与泵吸液体的入口相连，并且通过第二个单向阀与泵送液体的出口相连，壁板带动活塞从第二位置移动至第一位置，就导致被泵吸的液体流从泵吸液体入口经由第一个单向阀而进入缸体；壁板带动活塞从第一位置移动至其第二位置，就导致被泵送的液体流经由第二个单向阀而流向泵送液体的出口。

12、根据权利要求11所述的泵送机，其特征是，它进一步包含一个内部具有可压缩物的压力容器，并安装在第二个单向阀和泵送液体出口之间，以使通过泵送液体出口的泵送液体流平稳。

13、根据权利要求12所述的泵送机，其特征是，可压缩物是一个内部具有可压缩流体的袋子。

14、根据权利要求12所述的泵送机，其特征是，可压缩物是一种固体可压缩物。

15、根据权利要求1所述的泵送机，其特征是，所述阀装置通过洪水失效装置进行控制，以防止在有洪水期间出口的关闭。

16、根据权利要求15所述的泵送机，其特征是，洪水失效装置包括一个浮标开关，它与阀装置相联系使具有枢轴的臂板旋转以防止出口的关闭。

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