CN1045161A - 脚踏潜水泵 - Google Patents

Abstract

脚踏潜水泵主要由潜入井下的“泵体”，吸水管，扬水管和传力杆以及装在地面上的脚踏杠杆驱动机构组成。

该脚踏潜水泵采用双脚踏式的驱动方式为动力，可将井下20-25米深的地下水泵出地面。两套以“传力杆”为主的驱动机构的平衡，消除了应用在深井中较长“传力杆”自重对驱动泵水的影响，使脚踏泵水轻便，是水位较深地区家用自来水供水和院庭内小菜园灌溉的理想设备。

Description

本发明“脚踏潜水泵”是能用于深井中的脚踏水泵。

已申请两项专利（申请号88207246.3和88214194.5）的脚踏水泵不能潜入井下在深井中使用。已有一项将压水机头潜入井水里的发明，其扬程在15米以上，但没有吸程;随井深增加其活塞杆加长，重量加大在向上提水时要克服活塞杆的重量而消耗大量功，操作非常费力。为弥补上述已有技术的缺陷，本脚踏潜水泵以其紧凑适于潜入井下的双缸泵体，及两传力杆的重力平衡装置（2）组成的脚踏驱动机构，虽然在二十至三十米深的井中应用，而操作者可方便省力地在地面上实现脚踏泵水。

该脚踏潜水泵是在原双缸脚踏水泵（申请号88214    194.5）改变其扬水阀腔位置（16）使之适于潜入井下，然后在其两活塞杆上接两根“传力杆”（7）并同时将扬水管道接长。为消除较长“传力杆”受力时的“挠度”，需加装滚动式导向装置（13），将其卡装在扬水管管道上，使两根“传力杆”附着在扬水管道两侧成对称。就借助上述接长的扬水管道（8）和传力杆（7）将泵体（17）潜入井下。在扬水管道和传力杆出井口（地面）处是井盖（6），盖上有孔供扬水管和两根“传力杆”穿过，并确保“传力杆”能垂直运动。泵体下部“入水口”接吸水管（18），其下端为“吸水头”（19）插入水中。

在井盖（地面）上，由脚踏杠杆机构支架（23）上的卡子（10）（33）将支架夹装在扬水管道上，并固定在井盖上。脚踏杠杆为双杠杆，用以拨动 两根“传力杆”（7）上下运动。杠杆一端（短臂端）为定点（4）有园孔，孔内镶轴套，套装固定在支架上的一根轴（27）的两端成固定铰链联接。调整该定点在支架上不同位置轴上的装接，可实现调整杠杆的力矩。

两根“传力杆”出地面的上部有较粗的一段，其上（21）有长孔，孔内装两套滚珠轴程（21）。将两根脚踏杠杆分别从两根“传力杆”上该孔中的两套滚珠轴承（21）之间穿过，从而构成拨动“传力杆”上下运动的“滚动支点”（20）。杠杆的另一端“长臂端”做成脚踏板（12）。

将两套“传力杆”和“脚踏杠杆”及活塞的重量，加在一个“重力平衡装置”的两端，成为近似“天砰”上两套相等的法码，成平衡状态。这样，其中一只脚踏板被踏下移时，通过杠杆借助“滚动支点”（20）拨动相应的“传力杆”向下运动。而另一套“传力杆”和“脚踏杠杆”则上移。即相似平衡中的“天砰”一头被压下，另一头必然抬高一样。再将已抬高的踏板压下则另一头被压下的踏板又升高。这样操作者双脚轮番下踏两只脚踏板，通过杠杆“拨动”两套“传力杆”驱动两套活塞此下彼上往复运动，从而实现活塞式泵水。

由于采用上述“重力平衡装置”（2）（5），操作者在脚踏驱动泵水时，几乎不受较长“传力杆”重量的影响，从而达到在深井中驱动“传力杆”带动活塞泵水省力之目的。以下详述典型实施方案。

脚踏杠杆机构支架（见图9、10、11）（23）主要由“半园管形抱箍（26），“固定轴”（27）带孔的两块“平行矩形条铁（3），和相连接的筋及供装“平衡大滑轮”的短轴（1）组成，材质为普通钢。

“半园管形抱箍”（26）为管的一半，其半园弧内径稍大于扬水管外径，两端有半园形卡子（10）以便用螺栓锁紧夹装在扬水管道上（8）。“半园管形抱箍”下部用两根筋联接一根“固定轴”（27），该轴水平安置，此轴与“传力杆”上“滚动支点”的距离为杠杆的“定点”与“滚动支点”的最大距离。在此轴向“半园管形抱箍”一侧水平申出两条平行的矩形条铁（3），其上对应有数对孔，可在每对孔中穿入和上述“固定轴”相同的轴，并相互平行。以便在此数对孔中不同孔穿轴;调换脚踏杠杆定点在不同穿轴的装接位置，从而实现调整杠杆支点的距离。两平行铁端头由一根筋联接，从此根筋中央由一根筋与半园管形抱箍联接。在“半园管形抱箍”上端焊一根带台的短轴（1），其上可装一个中心孔内装滚动轴承的大滑轮，下称“平衡大滑轮”（2）。将两套“传力杆”和脚踏杠杆”（11）通过一条钢丝绳（5）吊在“平衡大滑轮”上，即可实现两套驱动机构的重力平衡，此装置也可采用链轮链条或齿轮齿条等装置来实现，其“平衡效果”大致相同。

两根“传力杆”和两缸筒中心线距离等于“平衡大滑轮”（2）的直径，可取220至260毫米，也等于两脚踏杠杆中心线相平行的平行距，是人体、双脚的中心距。

当操作者双脚踏在脚踏板上，在其便于扶抓的位置，装一个钢管制作的丁字形扶手（9）。丁字形的勾端有卡子用以夹在扬水管道上，并可调高低。

“传力杆”用φ12至φ20冷轧钢，扬水管和吸水管用φ25至φ50钢管，为了便于运输和安装可做成多节，端头套丝以便用管接头联接。“传力杆”下端接活塞杆;上部较粗的一小段长120毫米直径φ30毫米。此段有长孔，长100毫米，宽16毫米（21），孔壁有两个径向φ12孔供穿φ12小轴，用于装两套203轴承（21）使两轴承间刚好穿过脚踏杠杆作为杠杆的“滚动支点”。该粗段上下细径与“传力杆”直径相同，并设上下两小导向孔。借助此直径变化的径向台和上下导向孔（28）限制“传力杆”被拨动的距离，并使离等于活塞在泵体中的行程。

“传力杆”的导向装置（13）为两个园盘状钢板，中心有孔供“传力杆”穿过，孔四周为四个装在可调支架上的滚珠轴承（13），可实现调节滚珠轴承对传力杆导向的径向位置。两盘状钢板间有管卡子相联，并用卡子夹装在扬水管道上。

脚踏潜水泵采用双缸泵体（见图4、5、6，原理见申请号88214194.5）其上端“出水口”有管螺纹，用以接扬水管道，泵体下端“入水口”管螺纹接吸水管，吸水管下端有多孔起滤水作用的吸水头（19）。各管道接口要严密确保不漏气。为便于潜入井下，将泵体（申请号88214194.5）的扬水阀腔位置改变成为使两阀腔（16），两缸筒，上下三通以穿过出入水口的同一条垂线为轴的全对称结构见（图4、5、6）。缩短了吸扬水通道减小了水流阻力。

在组合活塞的橡胶密封园片（见图7、8）靠近缸筒壁的部位做有环状空腔（29），根据其橡胶材质不同形成的抗张力大小适当充气。当此密封片（图7）四周与缸筒之间磨损增大时，则充气压力下变形越大，以此变形来填补活塞与缸筒之前被磨损的间隙，延长了活塞的使用寿命。

在井筒中，结冻线以下的扬水管道上，有微孔φ5并加节门接管（流塑管φ8）将水导流至两套活塞上方的缸筒里，开上述节门，结冻线以上扬水管道中的水即可被引流到活塞上部缸筒里，实现了冬季防冻自动回水。在开始工作时向扬水管中灌水可实现对干活塞增加密封而补水。此套装置为微孔防冻兼泵体补水装置（15）。

由于采用上述结构，其工作原理如下（见原理图12）当操作者右脚下踏脚踏板（12）时，使右脚踏杠杆（11）围绕定点（4）顺时针放置，则拨动右传力杆上的“滚动支点”使右“传力杆”下移，推动右活塞下行，使右缸内下部水受压，吸水阀（25）关闭，水只能将扬水阀（30）顶开进入扬水管道而被扬出地面。与此同时，拴在右杠杆上的钢丝绳（5）被下拉经过平衡大滑轮导向后将左脚踏杠杆（11）向上拉，使其围绕左杠杆“定点”逆时针旋转，则实现拨动左传力杆上的“滚动支点”（21）使左“传力杆”上移，带动左活塞上行，使左缸筒内活塞下部产生真空吸力，将左扬水阀（30）关闭，左吸水阀（25）被打开，水通过吸水管被吸入缸内。当右踏板被踏至最低点时，右缸内活塞行至下死点，与此同时通过钢丝绳和大滑轮导向将左杠杆（踏板）（11）拉至最高点，拨动左传力杆带动左活塞（24）行至上死点。实现了一次吸（左缸）和扬水（右缸）行程。

当操作者下踏已升高的左踏板时，同理再次实现右缸吸水和左缸扬水行程。这样，操作者双脚轮番下踏两脚踏板，从而实现了连续活塞式泵水。

原理图12中，箭头表示操作者右脚下踏时，驱动机构的运动方向，和各滚轮的转向及泵体中水流的方向。当其左脚下踏时则上述运动方向相反。

优点：

1.该脚踏潜水泵，采用脚踏杠杆驱动“传力杆”并实现其重力平衡的脚踏驱动机构，较为理想地解决了用在深井中的脚踏水泵的驱动装置。

2.在水位不深的井中应用脚踏潜水泵，由于能下潜泵体，可实现合理分配吸程和扬程高度，消除了吸程和扬程高度不均而造成的偏高水压而引起的泄露。

（吸程或扬程偏大，必然造成泵体中水压过大，而水压和活塞泄漏（串水）近似成正比，若保证高水压下活塞泵水不泄漏，需增大活塞的密封-即加大活塞密封片的过盈;因此势必增加活塞与缸筒之间的摩擦力而造成泵水费力。在一定水位高度条件下，泵水压强是常数。应用脚踏潜水泵可使泵体下潜，将吸程和扬程分成各为泵水高度的一半，消除了吸程或扬程偏高而引起的水压偏大而造成的泄漏;避免了为防止泄漏而加大活塞密封片的过盈而引起的摩擦，从而使泵水省力）。

3.微孔泄水防冻装置可实现在我国北方应用时防冻自动回水，在开始泵水时可在地面上向潜入井下的“干活塞”方便地进行密封补水。

4.活塞的橡胶密封片带环状空腔充气，使其密封寿命加长，减小泵水中的泄露。

附图说明：（注：同序号为同部件）

图1为脚踏潜水泵侧视图。

其中：（1）-短轴，（2）-平衡大滑轮，3-平行矩形条铁，（4）-定点，（5）-钢丝绳，（6）-井盖，（7）-传力杆，（8）-扬水管道，9-扶手，（10）-卡子，（11）-脚踏杠杆，（12）-脚踏板，（13）-导向装置，（14）-卡子，（15）-微孔防冻放水兼泵体补水装置，（16）-扬水阀腔，（17）-缸筒（泵体），（18）-吸水管，（19）-吸水头。

图2为脚踏潜水泵主剖视图。

其中：（20）-杠杆滚动支点，（21）-长孔中滚动轴承，（23）-脚踏杠杆机构支架，（24）-组合活塞，（25）-吸水阀，（26）-半园管形抱箍，（27）-支架上固定轴，（28）-导向孔，（29）-橡胶密封片环状充气空腔。

图3，为脚踏潜水泵俯视图，图4为泵体主视图。

图5，为泵体侧视图。

其中，（30）-扬水阀，（31）-泵“入水口”，（32）-泵“出水口”。

图6，为泵体俯视图。

图7，为活塞橡胶密封片主剖视图。

图8，为活塞橡胶密封片俯视图。

图9，为脚踏杠杆机构支架主视图。

图10，为脚踏杠杆机构支架侧视图。

其中（33）-卡子。

图11，为脚踏杠杆机构支架俯视图。

图12，为脚踏潜水泵传动原理图。

Claims (8)

1、一种脚踏潜水泵，由泵体，吸水管，扬水管所组成，其特征在于还有脚踏杠杆机构，传力杆，传力杆重力平衡装置，传力杆导向装置，潜入井下的泵体，活塞充气密封橡胶片，以及微孔放水防冻兼泵体补水装置。

2、按权利要求1所述的脚踏潜水泵，其特征在于脚踏杠杆机构有滚动摩擦的“滚动式支点”，可调力矩的脚踏杠杆机构。

3、按权利要求1所述的“脚踏潜水泵”其特征在于有“传力杆”。

4、按权利要求1所述的脚踏潜水泵，其特征在于有“传力杆重力平衡装置”。

5、按权利要求1所述的脚踏潜水泵其特征在于传力杆有滚动摩擦的可调定心的导向装置。

6、按权利要求1所述的脚踏潜水泵，其特征在于，潜入井下的泵体是双缸泵体的两缸筒，两扬水阀腔以穿过“入水口”和“出水口”中心的垂线为轴的全对称结构。

7、按权利要求1所述的脚踏潜水泵，其特征在于，还有带充气腔的活塞充气密封橡胶片。

8、按权利要求1所述的脚踏潜水泵，其特征在于，装在不结冻线以下，能将水引至活塞上方的缸筒里的微孔放水防冻兼泵体补水装置。

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