CN105113581B - 一种供水稳压罐补气装置及能自动补气的供水稳压罐系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种供水稳压罐补气装置及能自动补气的供水稳压罐系统，涉及供水设备技术领域，其中供水稳压罐补气装置包括与罐体连通的排水管和进气管，还包括水泵、输出管、分支管、射流器和进排气阀；水泵的入口端和出口端分别与排水管和输出管连接；射流器包括喷嘴、吸气管和扩散管，进气管与扩散管连接，进排气阀与吸气管连接并用于控制吸气管与大气连通或者关闭，分支管的两端分别与喷嘴和输出管连接，分支管上安装有用于控制分支管开闭的阀门。本发明的供水稳压罐补气装置设计精巧，利用水泵出口端的压力将水送回罐体，同时利用射流器吸入空气并将混合有空气的水送入罐体实现补气，结构简单，成本低。

Description

一种供水稳压罐补气装置及能自动补气的供水稳压罐系统

技术领域

本发明涉及供水设备技术领域，具体而言，涉及一种供水稳压罐补气装置及能自动补气的供水稳压罐系统。

背景技术

现有的叠压供水稳压罐包括罐体以及分别设置在罐体的顶部和底部的进水管和出水管，罐体内设置有分仓隔板，分仓隔板将罐体的内部空间分隔为水室和气室，分仓隔板的底部设置有通孔，罐体内的水可以通过该通孔在水室和气室之间流动，进水管和出水管均与水室连通，进水管与市政供水管路连接，出水管连接水泵并将水输送给用户，罐体的顶部还设置有与水室连通的进排气阀。现有的叠压供水稳压罐工作时，气室的上部空间内封存有空气，由于空气的可压缩性强，所以气室能够调节水室的进水端和出水端的水压。

由于罐体内具有空气和水，空气中的部分气体可以溶于水，市政水进入罐体过程中又有部分气体以小气泡的形式混入水中，这些溶入或者混入水中的气体又被水泵抽走，随着时间的流逝罐体内的空气部分缺失或全部丧失。一旦罐体内的空气部分缺失或全部丧失，则叠压供水稳压罐消除水压波动和防止水锤破坏的功能也将减弱或完全丧失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种供水稳压罐补气装置及能自动补气的供水稳压罐系统，以改善上述的问题。

本发明是这样实现的：

一种供水稳压罐补气装置，包括与罐体连通的排水管和进气管，还包括水泵、输出管、分支管、射流器和进排气浮球阀；所述水泵的入口端和出口端分别与排水管和输出管连接；所述射流器包括喷嘴、吸气管和扩散管，所述进气管与所述扩散管连接，所述进排气阀与吸气管连接并用于控制吸气管与大气连通或者关闭，所述分支管的两端分别与喷嘴和输出管连接，所述分支管上安装有用于控制分支管开闭的阀门。

本发明的设计者通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，设计出了这种供水稳压罐补气装置，巧妙地利用稳压罐自身结构的特点，利用水泵出水端的高压水作为补气的动力，并配合射流器和进排气阀实现补气，使罐体内有足够的空气，从而使叠压供水稳压罐消除水压波动和防止水锤破坏的功能始终有效、也不会减弱。本发明提供的供水稳压罐补气装置无需额外的补气动力，制造成本低、使用方便。

本发明提供的供水稳压罐补气装置的原理是：水泵用于将罐体内的水抽出并通过输出管输送给用户，输出管连接在水泵的输出端，而罐体通过排水管与水泵的输入端连接，所以输送管内的水压大于罐体内的水压，从而打开连接管上的阀门后，输出管内的水可以通过连接管、射流器和进气管流到罐体内。此外打开连接管上的阀门后进排气阀也相应地处于打开状态，水流进入射流器时首先进入喷嘴，喷嘴出口端的周围为吸入室，在喷嘴喷水时吸入室内形成负压，吸入室与吸气管是连通的，外界的空气依次经过进排气阀和吸气管进入吸入室内与水混合，最后混有空气的水依次经过扩散管和进气管进入罐体内实现补气。采用本发明提供的供水稳压罐补气装置对稳压罐进行补气时，补气过程连续进行，补气效率高。

需要说明的是，进排气阀可以根据需要设置成手动阀门或者自动阀门，进排气阀在补气时打开即可。

作为优选，所述进气管和扩散管均沿横向设置，所述吸气管竖向设置且吸气管的进气端朝上。

作为优选，所述进排气阀包括阀体，所述阀体的底端与所述吸气管连通，所述阀体的顶端设置有通气孔，所述阀体内设置有能够堵塞所述通气孔的阀塞。

可以通过手动控制或者自动控制阀体将通气孔堵塞或者使通气孔保持打开状态。

作为进一步优选，所述阀塞为浮球，所述通气孔为圆孔，所述浮球的直径大于所述通气孔的直径。

浮球的密度大于水的密度，浮球始终依靠浮力浮于进排气阀内的水面上，浮球能够根据进排气阀的水位高度自动升降，从而可以通过浮球自动控制进排气阀的开闭。

在该优选方案中，没有补气时，吸气管和进排气阀内均充满水，浮球上浮并堵住通气孔，进排气阀处于关闭状态；当向罐体内补气时，射流器内的吸入室形成负压，首先吸气管及进排气阀内的水被吸走，使得进排气阀内的水位下降，浮球相应地下降并自动将进排气阀打开，然后外界空气被吸入射流器，最后空气在射流器内与水混合并进入罐体内。

作为优选，所述进排气阀的上方设置有与所述通气孔连通的空气滤清器。

该优选方案中，增设了空气滤清器，空气滤清器能够对空气进行过滤并去除空气中的杂物，避免污浊的空气进入罐体内对罐体内的水造成污染。

作为优选，所述水泵的数量为多个，多个所述水泵连接同一根输出管。

该优选方案中，设置有多个水泵，多个水泵的输出端均与输出管连接。多个是指至少两个，为了减少设备的噪音，水泵优选采用静音水泵。

作为优选，还包括补气控制器，所述阀门为电磁阀，所述电磁阀与补气控制器电连接。

该优选方案中，进一步设置了补气控制器，并且连接管上的阀门采用电磁阀，电磁阀与补气控制器电连接，补气控制器能够向电磁阀发送控制信号并控制电磁阀的开闭。

在本发明提供的上述几种方案中，进排气阀和安装在连接管上的阀门均有多种选择，其中较优的方案是：进排气阀选用浮球阀，也就是进排气阀内设置浮球，根据进排气阀内的水位升降自动实现进排气阀的开闭，同时连接管上的阀门设置成电磁阀并设置补气控制器与电磁阀电连接。只要补气控制器向电磁阀发送打开电磁阀的控制信号就可以实现自动补气，因为电磁阀打开后，在压力差的作用下水泵输出端的水自动流向罐体，水在流经射流器时，进排气阀内的水被吸走，进排气阀自动打开，接下来就是外界空气被吸入射流器并随着水流进入罐体，整个补气过程仅需要一个打开电磁阀操作步骤或者仅需要一个打开电磁阀的指令，在该方案中，打开电磁阀的指令实际上也可以称为补气指令或者补气控制信号。

以上方案还能够进一步优化，实现系统自动发送补气指令，补气过程不需要人工操作。

本发明还提供了一种能够自动补气的供水稳压罐系统，包括罐体和上述方案中所述的补气装置，所述罐体的外部设置有用于与市政供水管路连通的进水管和连接管，所述进水管与罐体的顶部连通，所述连接管为倒“U”形弯管，所述连接管的一端与所述进水管连接，所述连接管的另一端安装有倒流防止器或者逆止阀；所述罐体内设置有用于测量所述罐体内的液面高度的水位传感器，所述罐体上还设置有用于测量所述罐体内的气体的压力的压力传感器，所述水位传感器和所述压力传感器均与所述补气控制器电连接。

作为优选，所述进气管靠近罐体的底部。

进水管与供水管连通，水从罐体顶部的进水管进入罐体，罐体内的液面上升，液位低于进气管的高度时，随着液面上升罐体内的气体从进气管排出，当液面上升到进气管的管壁的弧顶时，罐体内剩余的气体不能继续从进气管排出，罐体内剩余的气体被封存在罐体内，随着液面继续上升，气体被压缩，气体的体积也逐渐缩小，之后气体的体积随着液位的升降而变化。

液位传感器可以采用浮球式液位传感器或者光电式液位传感器，液位传感器能够测量罐体内的液面高度，根据液位传感器测得的液面高度能够计算出气体缺失后的实际体积改变量；压力传感器能够测量罐体内气体的压力，在不考虑气体缺失的前提下，根据气体压力和体积的关系能够计算出气体的理论体积改变量，用理论体积改变量减去实际体积改变量能够获得气体缺失的体积。

获得气体缺失的体积后，能够根据气体缺失的体积大小向罐体内补充气体。

具体计算方法为：利用压力传感器测得的压力值计算罐体内的理论气体体积改变量V_L，利用液位传感器测得的水位高度并计算罐体内的实际气体体积改变量V_J，将实际气体体积改变量V_J与理论气体体积改变量V_L作差得到气体缺失体积V_s。

所述理论气体体积改变量实际气体体积改变量V_J＝|H₀-H_c|×S，气体缺失体积

其中，H₀为设定初始状态下的液面高度；

P₀为稳压罐内初始状态下的初始气体压力；

V₀为稳压罐内初始状态下的气体体积；

S为稳压罐的截面积；

P_c为压力传感器测得的稳压罐内的气体压力；

H_c为液位传感器测得的液面的高度。

补气控制器内设置相应的控制模块，通过控制模块接收水位传感器和压力传感器的数据并根据上述公式进行计算，控制模块内设置需要补气时的阈值，当气体缺失大于阈值时，补气控制器就向电磁阀发送补气指令，即打开电磁阀的控制信号。

作为优选，所述倒流防止器包括打开方向相同的两个逆止阀，两个逆止阀之间安装有水压缓冲装置。

作为优选，所述倒流防止器包括打开方向相同的两个逆止阀，两个逆止阀之间安装有用于缓冲两个逆止阀之间的水压的气压罐。

作为优选，所述气压罐内设置有弹性隔膜，所述弹性隔膜将气压罐的内部分隔为气室和水室，所述水室与两个所述逆止阀之间的管道连通。

本发明实现的有益效果：本发明提供的供水稳压罐补气装置，巧妙地利用稳压罐自身的结构特点，利用水泵出水端的高压水作为补气的动力，并配合射流器和进排气阀实现补气，使罐体内有足够的空气，从而使叠压供水稳压罐消除水压波动和防止水锤破坏的功能始终有效、也不会减弱。本发明提供的供水稳压罐补气装置无需额外的补气动力，制造成本低、使用方便。

附图说明

图1示出了现有技术中的叠压供水稳压罐示意图；

图2示出了本发明的实施例1提供的一种供水稳压罐补气装置的示意图；

图3示出了图2的A区域局部放大图；

图4示出了本发明的实施例2提供的一种能够自动补气的供水稳压罐系统的示意图。

其中，图1～图4的附图标记为：

罐体101； 进水管102； 出水管103； 分仓隔板104；

水室105； 气室106； 通孔107； 进排气阀108；

水泵109； 排水管103； 进气管110； 输出管111；

分支管112； 射流器113； 电磁阀114； 空气滤清器115；

补气控制器116； 扩散管117； 吸气管118； 喷嘴119；

吸入室120； 阀体121； 阀腔122； 浮球123；

通气孔124； 连接管125； 倒流防止器126； 水位传感器127；

压力传感器128； 逆止阀129； 气压罐130。

具体实施方式

现有的叠压供水稳压罐如图1所示，包括罐体101以及分别设置在罐体101的顶部和底部的进水管102和出水管103，罐体101内设置有分仓隔板104，分仓隔板104将罐体101的内部空间分隔为水室105和气室106，分仓隔板104的底部设置有通孔107，罐体101内的水可以通过该通孔107在水室105和气室106之间流动，进水管102和出水管103均与水室连通，进水管102与市政供水管路连接，出水管106连接水泵109并将水输送给用户，罐体101的顶部还设置有与水室105连通的进排气阀108。现有的叠压供水稳压罐工作时，气室106的上部空间内封存有空气，由于空气的可压缩性强，所以气室106能够调节水室105的进水端和出水端的水压。

由于罐体内具有空气和水，罐体内的空气部分气体可以溶于水，市政水进入罐体过程中又有部分气体以小气泡的形式混入水中，这些溶入或者混入水中的气体又被水泵抽走，随着时间的流逝罐体内的空气部分缺失或全部丧失。一旦罐体内的空气部分缺失或全部丧失，则叠压供水稳压罐消除水压波动和防止水锤破坏的功能也将减弱或完全丧失。

本领域技术人员长期以来一直在寻求一种改善该问题的工具或方法。

鉴于此，本发明的设计者通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，设计出了一种供水稳压罐补气装置及能自动补气的供水稳压罐系统，使用这种供水稳压罐补气装置及能自动补气的供水稳压罐系统可较好地改善上述问题。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1，如图2和图3所示。

本实施例提供了一种供水稳压罐补气装置，包括进排气阀108、水泵109、排水管103、进气管110、输出管111、分支管112、射流器113、电磁阀114、空气滤清器115和补气控制器116。

其中，排水管103用于与罐体101的底部连接，排水管103竖向设置，排水管103与水泵109的入口端连接，水泵109的出口端与输出管111连接，输出管111用于向用户输水。罐体101呈竖向设置的圆柱形，罐体101的上下两端分别为上封头和下封头，进气管110横向设置用于连接在罐体101靠近下封头处。

输出管111上连接有分支管112，进气管110横向设置，射流器113连接在进气管110与分支管112之间。电磁阀114安装在进气管110上用于使分支管112处于导通或者断开状态，电磁阀114通常处于常闭状态，只有补气时才打开。补气控制器116与电磁阀114电连接，补气控制器116能够向电磁阀114发送打开或者关闭的控制信号。

参见图2，射流器113包括扩散管117、吸气管118和喷嘴119，扩散管117和喷嘴119均沿横向设置，吸气管118竖向设置且吸气管118的进气端朝上设置。扩散管117与进气管110连接，喷嘴119与分支管112连接，喷嘴119的出口正对扩散管117的入口，射流器113内部位于喷嘴119出口端的周围是吸入室120，吸入室120与吸气管118连通，喷嘴119向扩散管117喷水时，吸入室120内会形成负压。

进排气阀108安装在射流器113的上方，进排气阀108包括阀体121，阀体121内具有与吸气管118连通的阀腔122，阀腔122内设置有浮球123，阀体121的顶部设置有与阀腔122连通的通气孔124，通气孔124为圆孔，浮球123的直径大于通气孔124的直径。空气滤清器115设置在进排气阀108的上方并与通气孔124连通。

下面结合附图说明本实施例的原理和工作过程。

罐体101的顶部设置有进水管102，进水管102与市政供水管路连接，市政来水从进水管102进入罐体101内，当罐体101内的水面高度低于进气管110的管壁的弧顶时，随着罐体101内的水面逐渐升高，罐体101内的气体依次沿着进气管110、吸气管118、阀腔122和通气孔124排出；当罐体101内的水面高度等于或者高于进气管110的管壁的弧顶时，罐体101内的气体被封存在罐体101内，随着水面高度升高，进气管110、吸气管118和阀腔122逐渐充满水，当阀腔122内充满水后，浮球123上浮并堵住通气孔124。

水泵109将罐体101内的水吸出并增压后输送给用户，本实施例中设置了两个水泵109，两个水泵109的出口端连接同一根输出管111。

需要补气时，打开电磁阀114补气过程即可自动进行，打开电磁阀114后，输出管111和罐体101之间形成通路，由于输出管111连接在水泵109的输出端，输出管111内的水压大于罐体101内的水压，输出管111内的水自动依次沿着分支管112、喷嘴119、扩散管117和进气管110进入罐体101内，喷嘴119的出口尺寸较小，水流在喷嘴119处陡然增加并高速喷射到扩散管117内，水流由喷嘴119喷射入扩散管117内的过程中，喷嘴119出口端的周围即吸入室120內形成负压，原本保留在吸气管118和阀腔122内的水被吸入射流器113内并最终进入罐体101内，此时，由于阀腔122内的水没有了，浮球123下降并使进排气阀108打开，吸气管118与外界大气导通，外界大气被吸入射流器113内与水混合后进入罐体101内。

补气结束后，关闭电磁阀114，罐体101内的水再次流到阀腔122内使浮球123上升并堵住通气孔124，进排气阀108处于关闭状态。

实施例2，参照图4。

本实施例提供了一种能够自动补气的供水稳压罐系统，包括罐体101、连接管125、倒流防止器126、水位传感器127、压力传感器128和实施例1提供的供水稳压罐补气装置。对于供水稳压罐补气装置的相关结构，若在本实施例没有提到，请参见实施例1的描述。

罐体101的顶部设置有连接管125，连接管125为倒“U”形弯管，连接管125的一端与进水管102连接，连接管125的另一端与倒流防止器126连接。倒流防止器126包括两个上下布置的逆止阀129，两个逆止阀129打开方向相同，两个逆止阀129均只能向上打开，两个逆止阀129之间设置有缓冲两个逆止阀129之间的水压的气压罐130。气压罐130内设置有弹性隔膜，弹性隔膜将气压罐的内部分隔为气室和水室，水室与两个逆止阀之间的管道连通。

水位传感器127设置在罐体101内用于测量罐体101内的液面高度，压力传感器128设置在罐体101上用于测量所述罐体内的气体的压力。水位传感器127和压力传感器128均与补气控制器116电连接。

通过在补气控制器116内设置编程逻辑控制器或者单板机，可以计算罐体101内的气体缺失量，当气体缺失量大于设定的阈值时，补气控制器116向系统自动启动补气程序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种供水稳压罐补气装置，其特征在于，包括与罐体连通的排水管和进气管，还包括水泵、输出管、分支管、射流器和进排气阀；所述水泵的入口端和出口端分别与排水管和输出管连接；所述射流器包括相互连通的喷嘴、吸气管和扩散管，所述进气管与所述扩散管连接，所述进排气阀与吸气管连接并用于控制吸气管与大气连通或者关闭，所述分支管的两端分别与喷嘴和输出管连接，所述分支管上安装有用于控制分支管开闭的阀门。

2.如权利要求1所述的供水稳压罐补气装置，其特征在于，所述进气管和扩散管均沿横向设置，所述吸气管沿竖向设置且吸气管的进气端朝上。

3.如权利要求1所述的供水稳压罐补气装置，其特征在于，所述进排气阀包括阀体，所述阀体的底端与所述吸气管连通，所述阀体的顶端设置有通气孔，所述阀体内设置有能够堵塞所述通气孔的阀塞。

4.如权利要求3所述的供水稳压罐补气装置，其特征在于，所述阀塞为浮球，所述通气孔为圆孔，所述浮球的直径大于所述通气孔的直径。

5.如权利要求3所述的供水稳压罐补气装置，其特征在于，所述进排气阀的上方设置有与所述通气孔连通的空气滤清器。

6.如权利要求1所述的供水稳压罐补气装置，其特征在于，所述水泵的数量为多个，多个所述水泵连接同一根输出管。

7.如权利要求1～6任一项所述的供水稳压罐补气装置，其特征在于，还包括补气控制器，所述阀门为电磁阀，所述电磁阀与所述补气控制器电连接。

8.一种能自动补气的供水稳压罐系统，其特征在于，包括罐体和如权利要求7所述的补气装置，所述罐体的外部设置有用于与市政供水管路连通的进水管和连接管，所述进水管与罐体的顶部连通，所述连接管为倒“U”形弯管，所述连接管的一端与所述进水管连接，所述连接管的另一端安装有倒流防止器或者逆止阀；所述罐体内设置有用于测量所述罐体内的液面高度的水位传感器，所述罐体上还设置有用于测量所述罐体内的气体压力的压力传感器，所述水位传感器和所述压力传感器均与所述补气控制器电连接。

9.如权利要求8所述的能自动补气的供水稳压罐系统，其特征在于，所述倒流防止器包括打开方向相同的两个逆止阀，两个逆止阀之间安装有用于缓冲两个逆止阀之间的水压的气压罐。

10.如权利要求9所述的能自动补气的供水稳压罐系统，其特征在于，所述气压罐内设置有弹性隔膜，所述弹性隔膜将气压罐的内部分隔为气室和水室，所述水室与两个所述逆止阀之间的管道连通。