CN1065322C - 多能型微小能源自动提水机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及适用农村中无电地区，如山地、平原等地的提水机。目的是结构更紧凑，提高功效和扬程，扩大用途范围，便于移动。结构是由动力缸1和水缸7相连组成转化动力源装置，动力缸1上的四通阀体3和限位分流阀10组成控制装置，以落差流水、自然流水、风力、畜力等作为能源。优点是不用电、煤、油就能将清水提高到几十米，最高达百米，无任何污染，适应广大山区、平原，尤其是无电地区，为农村灌溉田地自动提水服务。

Description

多能型微小能源自动提水机

本发明涉及液体变容式机械泵，尤指多能型微小能源自动提水机。本发明的独特构造与大自然赋予人类的风力、水能、畜力的结合应用，在不用油、煤、电的情况下，解决自古以来的提水难题，适用于山区、平原及丘陵地带的提水。

在背景技术中，目前生产的水泵有很多种类：其中不用电、不用煤、不用油能源的有两种，一种是水轮泵，其结构是用一套叶轮装置安装在轴上的一端，轴的另一端配套离心式水泵，其原理是利用水能作为能源，冲动叶轮使之旋转并带动离心泵工作，其不足之处是该水泵多安装在水源很充足的地方，水泵扬程都不太高。另一种是水锤泵，水锤是利用水管中流水的速度突然变化，导致管内压力剧变而引起的一种现象，该泵就是利用管中的压力，突然增加几倍到几十倍这一原理，在水管末端配制一个能自动开关的阀门和一个缓冲筒中，筒内有一个缓冲阀出水管与缓冲筒相连接，当管内流水达到一定速度时，自动阀门突然关闭，使管内末端的水压剧增而产生水锤，流水被迫进入缓冲筒内，把原来充满的空气压缩到缓冲筒上部，此时大部分水由出水管喷出，随着水锤的消失，缓冲筒内受压缩的空气逐渐膨胀起来，并把缓冲筒内一少部分水压向出水管喷出，随后又开始下一次的水锤泵的循环工作，其不足之处是：该泵的机件长期受水锤的影响而易损坏。

此外，申请人于1989年1月17日申请了《静压式机械自动水泵》专利，专利号：89200825．3，于1989年10月18日公告，于1990年2月7日授权，其结构是双缸双套活塞往复运动，作单向工作。其不足之处是结构庞大，造价高，功能单一，只能在落差流水处才能工作。

本发明的目的是解决上述技术中所存在的问题，研制一种“多能型微小能源自动提水机”，由原来的双缸双活塞相互依存工作改为单缸、单套活塞，独自双向工作，简化结构，缩小体积，降低造价。主要扩大使用用途，充分利用大自然的能源，如河流流水、溪流、风能、畜力能等。提高便于灵活方便移动的能力。

本发明的技术解决方案如下：

包括：动力缸1和水缸7相连组成能源转化和提水装置，四通阀体3和限位分流阀10组成控制装置，其特点是，全密封的动力缸1和水缸7之间连接的端盖17上装配往复移动的连杆22，连杆22左右两端分别装配活塞23和15，动力缸1上的四通阀体3输入端连接源水、油管6，四通阀体3输出端连接动力缸1两端和限位分流阀10，作控制活塞15自动往复运动配合，在水缸7两侧装配的单向进出水阀19和18连接进出水管作吸水和出水配合。

本发明的技术解决方案还包括：

由四通阀体3和限位分流阀10组成的控制装置中，源水、油管6经上阀腔5连通通孔14和B、C腔口，B、C腔口经可动阀芯16、通缸水管2有序交换连通动力缸前室三或后室四，作推动活塞16往复运动配合，统孔14经源水分管8连接动力缸1两端的限位分流阀10，在限位分流阀10中，与活塞15配合的滑动触头12与阀芯11作弹性触动配合，控制小管13与源水分管8或小排水管9连通配合，动力缸1左右两端限位分流阀10中，小管13分别连接四通阀体3两端e₂腔和e₁腔，作控制阀芯16移位换向配合。

动力缸1和水缸7之间连结的端盖17和两边端盖位于同一轴线上，端盖上的连杆22两端，分别装配活塞23和15，构成一、二、三、四室各自密封变容的同一整体。

由作为能源的落差流水直接连接源水、油管6组成静压直流式微小能源提水机，其中落差流水还连接吸水管20，吸水管20分两路经水缸7两端单向进水阀19连接水缸7前室一和后室二，作自动、吸水配合，前室一和后室二经单向出水阀18连接出水管21，作自动同步交错提水配合。

由作为能源的风力、流水、畜力组成充压循环式微小能源提水机，其能源带动传动带27转动，经变速连接油泵29，油泵29油压输出端连接源水、油管6，四通阀体3中排水、油总管4连接油箱31，作回油循环配合，在水缸7两端的单向水阀19经吸水管20连接提水的水源，作自动吸水配合。

上述所述的能源转化和提水装置中，连杆22两端的活塞15和23面积之比根据取能大小与提水高度而定，没有其它限制。

下面是本发明的优点和效果如下：

1．由于利用自然界的山间落差流水、平原的风力、河流流水，以及畜力作能源的来源，所以本发明经变速箱和齿轮泵将液压传入动力缸，产生巨大原动力，使用范围很广，不论山区，还是平地，不受条件限制，均能以微能解决提水问题。

2．由于本发明采用单缸、单活塞、双向工作结构，所以利用两个活塞面积之比不同，提高提水扬程，最高可达百米，提高了功率，满足使用者的要求，不论小至沟槽流水，大至河流，均可向两岸提水，遇坡能上坡，遇山能爬山。

3．由于本机采用自然界落差流水，自然流水、风力等作能源，所以不需用油、不用电，但不排斥用电，也不依赖用电，为无电、无发动机的广大农村提供一种实用价值较高的自动提水机。

4、由于本机采用自然界多种能源，用之不尽，取之不竭，不用电、煤、油，故无任何污染，美化了环境卫生，稳定了自然生态平衡关系。

5、由于本发明采用单缸双向作用，结构更紧凑，体积小，提高了便于方便移动的能力。

6、由于本发明全封闭，静压直流式机可潜水工作，更创造了有利条件。

本发明的附图说明如下：图1是静压直流式整体结构示意图。图2是图1的剖视图。图3是图2的左视图。图4是图1中Ⅱ部放大剖视图，也是图9中Ⅱ部视图。图5是图1中Ⅰ部放大剖视图，也是图9中Ⅰ和Ⅲ部放大视图。图6是图2中Ⅳ部放大剖视图。图7是充压循环式整体结构示意图。图8是图7的右视图。图9是图7的剖视放大图。图10是输出泵工作原理图。图11是本发明位能提水示意图。图12是本发明水轮提水示意图。

图13是本发明风轮提水示意图。

图14是本发明畜力提水示意图。

上述图中标号说明如下：

1-动力缸，2-通缸水管，3-四通阀体，4-排水、油总管，5-上阀腔，6-源水、油管，7-水缸，8-源水分管，9-小排水管，10-限位分流阀，11-阀芯，12-滑动触头，13-小管，14-通孔，15-活塞，16-阀芯，17-端盖，18-单向水阀，19-单向进水阀，20-吸水管，21-出水管，22-连杆，23-活塞，24-源水小分管，25-触头座，26-弹簧，27-传动带，28-变速箱，29-齿轮泵，30-吸油管，31-油箱，32-水库、溪流落差流水，33-提水机，34-软管，35-水轮，36-风轮，37-畜力拉杆。

下面依附图作进一步的详述：参见图1，这是静压直流式整机外形图，动力缸1上面装配四通阀体3，四通阀体3上端有源水、油管6，作为落差流水进来的通道，利用其落差水位作为能源和水源，推动活塞往复运动，使水缸7内进来的水沿管道21提水，落差水经作功后，由排水、油总管4排出。参见图2，动力缸1和水缸7之间用端盖17联接，作密封配合，在端盖17上装配可往复运动的连杆22，连杆22两端分别装配活塞23和15。动力缸1上部装配四通阀体3，两侧端面上装配限位分流阀10。在四通阀体3中，有A、B、C、D腔口，其中B、C腔口通上阀腔5，下通通缸水管2，A、D腔口上通排水油总管4，下通动力缸1两侧室三和室四，阀芯16由e₁腔和e₂腔中水压控制左右移动换向。四通阀体3下端的B、C腔口分别经通缸水管2连通动力缸1前室三和后室四。上阀腔5内通孔14分两路连接左右限位分流阀10中源水分管8，当活塞15往复运动时，源水分管8经小管13分别连通e₂腔和e₁腔，水压相等，阀芯16定位不动，当活塞15达到动力缸1一端时，触动限位分流阀10动作，使进水的源水分管8关闭，e₁腔和e₂腔中水经小管13连通小排水管9，由排水、油泵管4排出。具体工作原理是这样：落差水经源水、油管6进入上阀腔5，水分两路，一路由通孔14流出，另一路经C腔口，右边的通缸水管2流入动力缸1右边的四室，推动活塞15向左运动作功，水缸7中活塞23随之左移推动前室一中水经单向出水阀18，由出水管21自动流出提水，这是本发明的一个特点，即两活塞直接连接于同一连杆22上，在全密封状态下直接作功。上阀腔5中通孔14流水下行，分两路经两端限位分流阀10，由小管13交错连通e₁腔和e₂腔，当限位分流阀10不动作时，e₁腔和e₂腔中水压相等，阀芯16不动，活塞15向左运行。当活塞15到达左端终点前触动左边限位分流阀10动作，则左边的源水分管8关闭，小管13与小排水管9即开通，e₂腔中水压降低，并经小管13、限位分流阀10、小排水管9，由排水、油总管4排出，阀芯16在e₁腔中水压作用下向右移动，关闭A(阀芯16中W1通道)、C腔口，导通B、D(阀欣16中W2通道)腔口。上阀腔5中落差水经B腔口、右边通缸水管2进入三室，推动活塞15右行，动力缸1的四室水经通缸水管2、阀芯16中W2通道、D腔口、排水、油总管4流出，整个工作原理同上。这是本发明的第二个特点，利用静压水通过四通阀体3和限位分流阀10自动控制活塞15往复换向运动。当活塞15向左移动，经连杆22带动活塞23左移，使水缸7中室一腔水经单向出水阀18、出水管21向更高的地方提水，同时，水缸7中室二腔形成真空，由源水、油管6分流的落水经吸水管20、水缸7右端的单向出水阀18流入室二腔。当活塞23右行时，室二腔中水经单向出水阀18(f端)、出水管21(f端)提水，而腔一形成真空状，同理由落差水经吸水管20进入腔一中，作下一次提水准备。整个装置，动力缸1和水缸7，以及端盖17和两边端盖位于同一轴线上，活塞往复在其中，两缸中一、二、三、四室构成各自密封变容的同一整体，这是本发明的第三个实质性结构特点。参见图3，源水、油管6分两路，一路接四通阀体3，另一路接吸水管20，排水、油总管4作排水用，出水管21作上水用。参见图4，水缸7中活塞23与单向进出水阀19和18配合。参见图5，这是动力缸1两侧限位分流阀10与活塞15及四通阀体3工作原理示意图，其中四通阀体3中W1和W2通路中是阀芯16上的环形通道，整个工作原理如前所述。参见图6，这是限位分流阀10装配在动力缸1两侧，带有弹簧26的滑动触头12与活塞15和23侧面作限位配合，触头12另一端与阀芯11作分流配合，当活塞侧面未触动触头12时，源水分管8与小管13连通，小排水管9关闭。当触头12碰顶阀芯11右移，源水分管8关闭，小管13与小排水管9连通。当触头12不碰顶阀芯11时，源水分管8中静压水或循环压力油推动阀芯11左移回位，这种两缸三个端盖上，任选二孔安装限位分流阀10中滑动触头12与活塞及组件的侧面触碰，传出限位导向信号结构，是本发明的第四个实质性特点。参见图7，这是利用油压作传递动力的提水机，基本结构完全同上，参见图8，这是出水管21、源水、油管6、排水油总管4和吸水管20连接示意图，本发明的体积可大可小，提水的功率也就可大可小。参见图9，是图7的剖视图，静压直流式，由于采用落差水作能源，进入动力缸的水不能增压，故此提水高度超出流水落差高度扬程时，动力缸直径必须大于提水缸直径所需倍数。充压循环式，由于能源的传递原理不同，动力缸可以增压，缸的直径虽小，但能获取较大动力，因此，在较小扬程时，提水缸一般可大于动力缸直径，提水量增大。动力缸送出的动力不变时，动力缸直径与提水缸直径比值越大，提水扬程越高，水量越小，反之，比值越小，扬程越小，水量越大。

活塞有效面积×压强=活塞推力

压力的分级：压力分级    低压      中压    中高压    高压      超高压压力范围    0～25   25～80   80～160   160～320   320以上(公斤／cm²)

目前工业现实采用：25Kg／cm²，流量6～10公升，动力0．31～0．51千瓦。该发明采用10Kg／cm²，流量6～10公升，应小于动力0．31～0．51千瓦。在日常的风力及水能中，约0．5千瓦的动力是容易获得的。参见图10，当采用充压循环式提水机时，风力、流水、畜力等能源经转化带动传动带27转动，利用不同的自然能源，不仅扩大使用范围，而且取之不尽用之不竭，这是本发明的第五个特点。传动力经变速箱28，由输出轴连接齿轮泵29工作，该油泵可用市场上销售的齿轮油泵或叶片油泵。油泵29用吸油管30抽取油箱31中油，由油泵29输出经源水、油管6送出油压，使油产生增压作传递动力。参见图11，这是静压直流式提水机33现场工作图，源水管6上端接水库、溪流及落差流水，由出水管21提水到更高位灌溉田地，其扬程可超出源出高的5～6倍，最高达10倍。参见图12，这是流水带动水轮35转动，然后再带动齿轮泵29转动作功提水，同理，把较大沟、槽流水及河流等处水提高到更高处灌溉田地。参见图13，利用风能带动风轮36转动，提取井下水用，该机适用于风力较多的地区提水，也可向高处送水。参看图14，这是利用畜力带动畜力推杆37转动，然后再带动齿轮泵转动作功，从池塘中向更高处提水，或从流水处向更高处提水。

Claims (5)

1．多能型微小能源自动提水机，包括：动力缸(1)和水缸(7)相连组成能源转化和提水装置，四通阀体(3)和限位分流阀(10)组成控制装置，其特征是：全密封的动力缸(1)和水缸(7)之间连接的端盖(17)上装配往复移动的连杆(22)，连杆(22)左右两端分别装配活塞(23)和(15)，动力缸(1)上的四通阀体(3)输入端连接源水、油管(6)，四通阀体(3)输出端连接动力缸(1)两端和两缸三端盖上的两个限位分流阀(10)，作控制活塞(15)自动往复运动配合，在水缸(7)两侧装配的单向进出水阀(19)和(18)连接进出水管作吸水和出水配合。

2．根据权利要求1所述的多能型微小能源自动提水机，其特征是：由四通阀体(3)和限位分流阀(10)组成的控制装置中，源水、油管(6)经上阀腔(5)连通通孔(14)和(B)、(C)腔口，(B)、(C)腔口经可动阀芯(16)、通缸水管(2)有序交替连通动力缸前室(三)或后室(四)，作推动活塞(15)往复运动配合，通孔(14)经源水分管(8)连接动力缸(1)两端的限位分流阀(10)，在限位分流阀(10)中，与活塞(15)配合的滑动触头(12)与阀芯(11)作弹性触动配合，控制小管(13)与源水分管(8)或水排水管(9)连通配合，动力缸(1)左右两端限位分流阀(10)中，小管(13)分别连接四通阀体(3)两端(e₂)腔和(e₁)腔，作控制阀芯(16)移位换向配合。

3．根据权利要求1所述的多能型微小能源自动提水机，其特征是：动力缸(1)和水缸(7)之间连结的端盖(17)和两边端盖位于同一轴线上，端盖(17)上的连杆(22)两端，分别装配活塞(23)和(15)，构成(一)、(二)、(三)、(四)室各自密封变容的同一整体。

4．根据权利要求1所述的多能型微小能源提水机，其特征是由作为能源的落差流水直接连接源水、油管(6)组成静压直流式微小能源提水机，其中落差流水还连接吸水管(20)，吸水管(20)分两路经水缸(7)两端单向进水阀(19)连接水缸(7)前(室)一和后(室)二，作自动、吸水配合，前(室)一和后(室)二经单向出水阀(18)连接出水管(21)，作自动同步交错提水配合。

5．根据权利要求1所述的多能型微小能源提水机，其特征是：由作为能源的自然界中风力、水能、畜力组成充压循环式微小能源提水机，其能源带动传动带(27)转动，经变速后连接油泵(29)，油泵(29)油压输出端连接源水、油管(6)，四通阀体(3)中排水、油总管(4)连接油箱(31)，作回油循环配合，在水缸(7)两端的单向水阀(19)经吸水管(20)连接提水的水源，作自动吸水配合。

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